NO885091L - SPLEED GENES AND MANUFACTURING THEREOF. - Google Patents

SPLEED GENES AND MANUFACTURING THEREOF.

Info

Publication number
NO885091L
NO885091L NO88885091A NO885091A NO885091L NO 885091 L NO885091 L NO 885091L NO 88885091 A NO88885091 A NO 88885091A NO 885091 A NO885091 A NO 885091A NO 885091 L NO885091 L NO 885091L
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
plant
dna
gene
genome
genes
Prior art date
Application number
NO88885091A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO885091D0 (en
Inventor
Jerzy Paszkowski
Markus Baur
Ingo Potrykus
Original Assignee
Ciba Geigy Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ciba Geigy Ag filed Critical Ciba Geigy Ag
Publication of NO885091D0 publication Critical patent/NO885091D0/en
Publication of NO885091L publication Critical patent/NO885091L/en

Links

Classifications

    • 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
    • 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)
    • C12N15/8201Methods for introducing genetic material into plant cells, e.g. DNA, RNA, stable or transient incorporation, tissue culture methods adapted for transformation
    • C12N15/8213Targeted insertion of genes into the plant genome by homologous recombination

Abstract

Oppfinnelsen vedrører en ny fremgangsmåte, som,. basert på homolog rekombinasjon av naturlige eller artifisielt modifiserte gener, genfragmenter eller andre nyttige DNa-sekvenser med homologe ONa-avsnitt innenfor plantegenomet, muliggjør en mSlrettet spleising av genetisk materiale på nøyaktig definerte steder i plantens genom, samt en målrettet, forutsigbar modifikasjon av gener innenfor plantegenomet. Dessuten muliggjør fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen en målrettet identifikasjon av funksjonen av enkeltgener innenfor plantens totalgenom. Ytterligere gjenstand for foreliggende oppfinnelse omfatter transgene planter og efterkommerne derav samt planteproduktene derav som oppnås efter denne fremgangsmåte.The invention relates to a new method, which,. based on homologous recombination of natural or artificially modified genes, gene fragments or other useful DNa sequences with homologous ONa sections within the plant genome, enables targeted splicing of genetic material at precisely defined sites in the plant's genome, as well as a targeted, predictable modification of genes within the plant genome. In addition, the method according to the invention enables a targeted identification of the function of individual genes within the total genome of the plant. A further subject of the present invention comprises transgenic plants and their descendants as well as the plant products thereof obtained by this process.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en ny fremgangsmåte som, basert på den homologe rekombinasjon av naturlige eller artifisielt modifiserte gener, genfragmenter eller på annen måte nyttige DNA-sekvenser med homologe DNA-avsnitt innenfor p1ante-genomet, tillater en målrettet spleising av genetisk materiale på nøyaktig definerte steder i plantens genom og således en målrettet, forutsigbar modifikasjon av gener innenfor p 1 ante-genomet (in situmod i f ikasjon ). Dessuten muliggjør fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen en målrettet identifikasjon av funksjonen av enkeltgener innenfor plantenes totalgenom. Oppfinnelsen vedrører dessuten transgene planter som oppnås ifølge denne fremgangsmåte, samt deres efterfølgere og planteproduktene derav. The present invention relates to a new method which, based on the homologous recombination of natural or artificially modified genes, gene fragments or otherwise useful DNA sequences with homologous DNA sections within the p1ante genome, allows a targeted splicing of genetic material at precisely defined locations in the plant's genome and thus a targeted, predictable modification of genes within the p 1 ante-genome (in situ modification). Moreover, the method according to the invention enables a targeted identification of the function of individual genes within the plants' total genome. The invention also relates to transgenic plants obtained according to this method, as well as their successors and the plant products thereof.

Forutsetning for en presis genetisk manipulasjon av planter er en nøyaktig og forutsigbar forandring av plantegenomet ved målrettet spleising av nye gener i genomet av planteceller, som derefter regenereres til celle-, vevs-eller ka 11usku1 turer eller til hele planter og som således fører til nye planter som viser en ny egenskap. A prerequisite for a precise genetic manipulation of plants is a precise and predictable change of the plant genome by targeted splicing of new genes in the genome of plant cells, which are then regenerated into cell, tissue or tissue structures or into whole plants and thus lead to new plants that exhibit a new trait.

Intensiv forskning på rekombinant DNA-tek no 1 og i området hos planter har i de siste årene ført til betydelige frem-skritt. Dette gjelder i første linje fremstillingen av transgene planter, til hvilket formål i mellomtiden en rekke av gen-transfer-fremgangsmåter er tilgjengelige, som anvendes allerede rutinemessig i mange laboratorier. Intensive research on recombinant DNA technology no 1 and in the area of plants has in recent years led to significant progress. This primarily concerns the production of transgenic plants, for which purpose in the meantime a number of gene transfer methods are available, which are already used routinely in many laboratories.

Til de best etablerte og mest hyppig anvendte gen-transfer-fremgangsmåter hører uten tvil Agrobacterium-transformasjonssystemet. Without a doubt, the Agrobacterium transformation system belongs to the best established and most frequently used gene transfer methods.

Agrobacterium-celler har på sitt Ti-plasmid et stort DNA-fragment, den såkalte T-DNA-region, som ved transformasjonen av planteceller integreres i plantegenomet. Agrobacterium cells have on their Ti plasmid a large DNA fragment, the so-called T-DNA region, which is integrated into the plant genome during the transformation of plant cells.

Dette naturlige gen-transfer-system kan efter utførelsen av forskjellige modifikasjoner anvendes som gen-vektor-system for artifisiell transformasjon av planter. This natural gene transfer system can, after the execution of various modifications, be used as a gene vector system for the artificial transformation of plants.

Ut over dette foreligger det også andre effektive fremgangsmåter til spleising av genetisk materiale i planter, som for det meste beror på nyere utviklinger. Hertil hører f.eks. den direkte gentransfer i protop1 a ster, fusjonen av DNA-holdig, membranovertrukkede vesikler, såkalte liposomer, med protoplastenmembranen, den intranuk1eare mikroinjeksjon av protop1 a ster, samt eventuelt makroin-jeksjonen av genetisk materiale i de meristematiske områder i blomstene. In addition to this, there are also other effective methods for splicing genetic material in plants, which are mostly based on recent developments. This includes e.g. the direct gene transfer in protop1 esters, the fusion of DNA-containing, membrane-coated vesicles, so-called liposomes, with the protoplast membrane, the intranuclear microinjection of protop1 esters, and possibly the macroinjection of genetic material in the meristematic areas of the flowers.

Disse tidligere nærmere karakteriserte gen-transfer-fremgangsmåter fører riktignok til en spleising av genetisk materiale i plantecellen og til en integrasjon i plantegenomet; men de har den avgjørende ulempe at plasseringen av det spleisede genetiske materiale i det nukleare genomet av planten skjer uspesifikt og således tilfeldig slik at den genomiske lokalisasjon av fremmed-DNA ikke kan forutbestemmes (Potrykus I et al., 1985; Wallroth M et al. 1986; Ambros PF et al., 1986). These previously more closely characterized gene transfer procedures do indeed lead to a splicing of genetic material in the plant cell and to an integration in the plant genome; but they have the decisive disadvantage that the placement of the spliced genetic material in the nuclear genome of the plant occurs non-specifically and thus randomly, so that the genomic localization of foreign DNA cannot be predetermined (Potrykus I et al., 1985; Wallroth M et al. 1986; Ambros PF et al., 1986).

På den annen side er det imidlertid kjent at integrasjonsstedet innenfor plantegenomet har en avgjørende innflydelse på effektivitet og styrke i ekspressjonen av de integrerte fremmedgener. Således kan f.eks. ekspressjonsraten i et bestemt integrert fremmedgen avhengig av interasjonsstedet innenfor genomet differere betraktelig hos to forskjellige uavhengig av hverandre frembrakte transgene planter. On the other hand, however, it is known that the integration site within the plant genome has a decisive influence on the efficiency and strength of the expression of the integrated foreign genes. Thus, e.g. the expression rate of a particular integrated foreign gene depending on the site of interaction within the genome differs considerably in two different independently produced transgenic plants.

Den samme avhengighet av integrasjonsstedet kunne også iakttas i sammenheng med gen - regu1 er i ngen, spesielt ved reaksjonen av integrerte fremmedgener på induksjons-og/eller suppresso r-signa 1 er. Også i dette tilfellet finner man tydelige forskjeller mellom uavhengig av hverandre frembrakte transgene planter. The same dependence on the integration site could also be observed in the context of the regu1 gene, especially in the reaction of integrated foreign genes to induction and/or suppressor signals. In this case too, clear differences are found between independently produced transgenic plants.

Denne avhengighet av integrasjonssted kan overvinnes f.eks. ved at man gjennomfører en i n- s itu modifikasjon av gener innenfor plantegenomet. This dependence on integration site can be overcome e.g. by carrying out an in-situ modification of genes within the plant genome.

Innenfor rammen av en slik i n- s i t u modifikasjon av bestemte målgener forblir genet ved sin naturlige, faste posisjon innenfor plantegenomet slik at en optimal ekspresjon og regulering av det respektive målgenet er sikret. Within the framework of such in-situ modification of specific target genes, the gene remains in its natural, fixed position within the plant genome so that optimal expression and regulation of the respective target gene is ensured.

Hittil har det imidlertid ikke vært kjent noen fremgangsmåte som muliggjør en in- s itu modifikasjon av gener innenfor plantegenomet. Until now, however, no method has been known which enables an in-situ modification of genes within the plant genome.

På bakgrunn av de generelle bestrebelser på området av p1antegentekno 1 og i en for å øke effekten av regulering og ekspressjon av spleisede fremmedgener i plantecellen, må det ansees som en påtrengende oppgave å utvikle fremgangsmåter som tillater en målrettet integrasjon av fremmedgener på definerte, forutbestembare steder innenfor plantegenomet og som således muliggjør f.eks. en i n- s i t u modifikasjon av plantegener. Against the background of the general efforts in the field of p1antigen engineering 1 and in one to increase the effect of regulation and expression of spliced foreign genes in the plant cell, it must be considered an urgent task to develop methods that allow the targeted integration of foreign genes at defined, predeterminable sites within the plant genome and which thus enables e.g. an i n- s i t u modification of plant genes.

Ved gjær, noen andre sopper, samt ved slimsoppen D i ctyo-ste1 i um d i sco i deum (Hinnen H et al., 1978; Miller BL et al., 1987; De Lozanne A and Spudich SA., 1987) kunne den naturligvis meget effektive homologe rekombi nas jon av transformerende DNA anvendes ved undersøkelser av den naturlige genomiske omgivelse av transformerte og modifiserte gener, samt dessuten av en direkte modifikasjon av gener innenfor genomet. With yeast, some other fungi, as well as with the slime fungus D i ctyo-ste1 i um d i sco i deum (Hinnen H et al., 1978; Miller BL et al., 1987; De Lozanne A and Spudich SA., 1987) it could naturally very effective homologous recombination of transforming DNA is used in investigations of the natural genomic environment of transformed and modified genes, as well as of a direct modification of genes within the genome.

Denne fremgangsmåte kan derimot ikke anvendes på forhold ved taksonomisk høyere stående organismer på grunn av den høyere komp 1 eksisitet. However, this method cannot be applied to conditions of taxonomically higher organisms due to the higher comp 1 exisity.

Hos pattedyr f.eks. finner man ved siden av den nevnte homologe rekombinasjon også en meget effektiv, ikke homolog eller illegitim rekombinasjon av fremmed DNA i genomet, noe som vanskeliggjør en målrettet spleising av fremmed-DNA på et bestemt ønsket sted innenfor genomet. In mammals, e.g. next to the aforementioned homologous recombination, one also finds a very efficient, non-homologous or illegitimate recombination of foreign DNA in the genome, which makes it difficult to target splicing of foreign DNA at a specific desired location within the genome.

Også hos planter kan man på grunn av de høye transforma-sjonsrater som kan oppnås med DNA molekyler, som ikke viser noen som helst homologi til avsnitt i plantegenomet (Shillito R et al., 1985; Negrutiu I et al., 1987) ikke med sikkerhet gå ut fra at andelen av den illegitime, ikke homologe rekombnasjon likeledes ligger meget høyt. Also in plants, due to the high transformation rates that can be achieved with DNA molecules, which show no homology whatsoever to sections of the plant genome (Shillito R et al., 1985; Negrutiu I et al., 1987) it is not possible with security assume that the proportion of illegitimate, non-homologous recombination is likewise very high.

Hittil har det vært helt uklart om det i planter overhode eksisterer en homolog rekombinasjon og i tilfellet hvor effektiv denne arbeider. Until now, it has been completely unclear whether homologous recombination exists in plants at all and, if so, how efficiently it works.

Følgelig har det hittil heller ikke vært mulig å integrere genetisk materiale målrettet på nøyaktig definerte steder innenfor plantegenomet. Consequently, it has so far also not been possible to integrate genetic material targeted at precisely defined locations within the plant genome.

Denne oppgave ble nu innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse overraskende løst ved hjelp av enkelte forholds-regler. This task was now surprisingly solved within the framework of the present invention by means of certain precautions.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved fremstilling av transgene planter som erkarakterisert vedat man integrerer et gen, et genfragment eller andre nyttige DNA-sekvenser målrettet på et ønsket, forutbestemt sted i plantegenomet ved hjelp av den homologe rekombinasjon. The present invention relates to a method for the production of transgenic plants which is characterized by integrating a gene, a gene fragment or other useful DNA sequences targeted at a desired, predetermined location in the plant genome by means of homologous recombination.

Herved skal begrepet plantegenom innenfor rammen av denne oppfinnelse definisjonsmessig ikke begrenses til det nukleare genomet, men omfatter også de i mitokondriene og plastidene foreliggende genomavsnitt som ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen likeledes blir tilgjengelig for en målrettet modifikasjon. Hereby, the term plant genome within the scope of this invention shall not be limited by definition to the nuclear genome, but also includes the genome sections present in the mitochondria and plastids which, with the help of the method according to the invention, also become available for a targeted modification.

Således er det innenfor rammen av denne oppfinnelse nu for første gang mulig å modifisere målrettet og effektivt i n - situ bestemte målgener innenfor plantegenomet (målrettet mutagenese ). Thus, within the scope of this invention, it is now possible for the first time to modify targeted and effective n-situ determined target genes within the plant genome (targeted mutagenesis).

I n- s itu modifikasjonen av gener har i forhold til de hittil praktiserte fremgangsmåter ved modifikasjon av plantegener avgjørende fordeler, hvor det først isoleres et ønsket gen, som deretter modifiseres in v i tro og deretter igjen reintegreres i genomet. The in-situ modification of genes has decisive advantages compared to the hitherto practiced methods of modifying plant genes, where a desired gene is first isolated, which is then modified in situ and then reintegrated into the genome.

Re integrasjonen av et først isolert og i n- v i tro modifisert gen i plantegenomet skjer rent tilfeldig slik at det, avhengig av integrasjonsstedet, kan oppstå vanskeligheter ved regulering og/eller ekspresjon av det integrerte genet. Ved den innenfor rammen av denne oppfinnelse nu for første gang muliggjorte in- s itu modifikasjon forblir genet derimot i sin naturlige, faste posisjon innenfor plantegenomet, idet en optimal regulering og ekspresjon for det respektive må 1 genet s i kres. The re-integration of a first isolated and virtually modified gene into the plant genome occurs purely by chance, so that, depending on the integration site, difficulties may arise in the regulation and/or expression of the integrated gene. In the case of the in-situ modification made possible for the first time within the framework of this invention, the gene, on the other hand, remains in its natural, fixed position within the plant genome, as optimal regulation and expression for the respective gene must be determined.

Ved siden av den målrettede og således meget effektive i n- s i t u modifikasjon av plantegener (målrettet mutagenese), åpner fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for en rekke ytterligere anvendelsesmuligheter såsom f.eks. spleising av ytterligere genkopier i regioner med kjent høy ekspresjonsrate samt eliminering og således utkobling av uønskete gener osv. In addition to the targeted and thus very effective i ns i t u modification of plant genes (targeted mutagenesis), the method according to the invention opens up a number of further application possibilities such as e.g. splicing of additional gene copies in regions with a known high expression rate as well as elimination and thus switching off of unwanted genes, etc.

Detaljert sett er det således ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen f.eks. mulig å bytte ut dominante eller sem i-dom inante alleler som gir planten en med hensyn til dyrkningsmessige og/eller kommersielle synspunkter uønsket egenskap, mot recessive alleler med nyttige og ønskede' egenskaper. In detail, it is thus by means of the method according to the invention, e.g. possible to exchange dominant or semi-dominant alleles which give the plant an undesirable characteristic with regard to cultivation and/or commercial points of view, for recessive alleles with useful and desirable characteristics.

En ytterligere konkret anvendelsesmulighet av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter en målrettet spleising av et ønsket gen i plantegenomet ved hjelp av homolog rekombinasjon med gener eller genfragmenter eller med ellers nyttige DNA-sekvenser som først integreres artifisielt i plantegenomet ved hjelp av kjente fremgangsmåter. A further concrete application possibility of the method according to the invention comprises a targeted splicing of a desired gene in the plant genome by means of homologous recombination with genes or gene fragments or with otherwise useful DNA sequences which are first artificially integrated into the plant genome by means of known methods.

Det først integrerte gen eller genfragment hhv. den først integrerte DNA-sekvens kan herved anvendes f.eks. som sondemo1eky 1 , ved hjelp av hvilket det er mulig å oppspore regioner innenfor plantegenomet som oppviser fordelaktige egenskaper, f.eks. god ekspresjon eller god regu1erbarhet av det spleisede genet. The first integrated gene or gene fragment or the first integrated DNA sequence can be used, e.g. as probe mo1eky 1 , with the help of which it is possible to track down regions within the plant genome that exhibit advantageous properties, e.g. good expression or good regulability of the spliced gene.

Ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan deretter et ønsket gen eller genfragment eller en ellers nyttig DNA-sekvens meget enkelt via homolog rekombinasjon dirigeres inn i dette med henblikk til genekspresjon eller regulerbarheten foretrukkede område innenfor plantegenomet. With the help of the method according to the invention, a desired gene or gene fragment or an otherwise useful DNA sequence can then be directed very easily via homologous recombination into this preferred region within the plant genome for gene expression or regulatability.

Spesielt foretrukket for bruk som sondemo1eky 1 er er gener eller genfragmenter hhv. ellers nyttige DNA-sekvenser som utmerker seg ved lett se 1 eksjonerbarhet, såsom f.eks. gener som fører til fenotypiske seleksjonstrekk i den tras-formerte celle eller plante, spesielt til resistens overfor antibiotika eller overfor bestemte herbicider. Particularly preferred for use as probe molecules are genes or gene fragments or otherwise useful DNA sequences that are characterized by easy excisionability, such as e.g. genes that lead to phenotypic selection traits in the transformed cell or plant, in particular to resistance to antibiotics or to certain herbicides.

På samme måte er det mulig å koble gener eller genfragmenter eller andre nyttige DNA-sekvenser med gener eller genfragmenter som først ble integrert artifisielt i plantegenomet ved hjelp av kjente fremgangsmåter. In the same way, it is possible to link genes or gene fragments or other useful DNA sequences with genes or gene fragments that were first artificially integrated into the plant genome using known methods.

Således kan f.eks. et gen som koder en ønsket egenskap såsom f.eks. en insektresistens, kobles med et annet, allerede på forhånd artifisielt i genomet av en pynteplante integrert gen som koder f.eks. en herbicidresistens. Thus, e.g. a gene that codes for a desired characteristic such as e.g. an insect resistance, is linked with another, already in advance artificially in the genome of an ornamental plant integrated gene that codes e.g. a herbicide resistance.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er imidlertid ikke begrenset til utskiftingen hhv. koblingen av gener eller andre DNA-sekvenser med på forhånd artifisielt i plantegenomet integrerte gener eller DNA-sekvenser. However, the method according to the invention is not limited to the replacement or the linking of genes or other DNA sequences with genes or DNA sequences previously artificially integrated into the plant genome.

Det er selvfølgelig ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen på samme måte mulig å skifte ut ønskede gener eller genfragmenter samt andre nyttige DNA-sekvenser med naturlige i plantegenomet allerede foreliggende gener eller koble disse på hverandre. It is of course possible, with the help of the method according to the invention, to replace desired genes or gene fragments as well as other useful DNA sequences with natural genes already present in the plant genome or to connect these to each other.

Herved kan man f.eks. koble et med hensyn til dyrkningsmessige synspunkter ønsket og nyttig gen med et markørgen som lett kan forfølges i fø1gegenerasjoner på grunn av sitt fenotypiske særpreg. In this way, you can e.g. linking a desired and useful gene from a breeding point of view with a marker gene which can be easily followed in gene generations due to its phenotypic distinctiveness.

På denne måte er det for en dyrker meget enkelt å forfølge et ønsket gen gjennom fø1gegenerasjonene, idet han orienterer seg efter det fenotypiske markørgen. In this way, it is very easy for a grower to pursue a desired gene through the breeding generations, as he orients himself by the phenotypic marker gene.

En ytterligere gjenstand for foreliggende oppfinnelse består således i rekombinante DNA molekyler som på grunn av sin spesifike konstruksjon er i stand til målrettet å integrere gener eller DNA-sekvenser som eventuelt koder nye og ønsede egenskaper, ved hjelp av den homologe rekombinansjon på definerte steder innenfor plantegenomet. A further object of the present invention thus consists in recombinant DNA molecules which, due to their specific construction, are capable of purposefully integrating genes or DNA sequences which possibly encode new and desired properties, by means of homologous recombination at defined locations within the plant genome .

Dessuten omfatter foreliggende oppfinnelse transgene planter med nye og/eller forbedrede egenskaper, som er blitt transformert med nevnte rekombinante DNA-mo1eky let. Furthermore, the present invention comprises transgenic plants with new and/or improved properties, which have been transformed with said recombinant DNA molecule.

Foreliggende oppfinnelse vedrører dessuten transgene planter som regenereres fra transformerte planteceller som inneholder det nevnte rekombinante DNA molekylet, samt deres frøkorn, og dessuten efterkomerne av transgene planter samt mutantene og variantene derav. The present invention also relates to transgenic plants that are regenerated from transformed plant cells containing the aforementioned recombinant DNA molecule, as well as their seeds, and also the descendants of transgenic plants as well as the mutants and variants thereof.

Foreliggende oppfinnelse omfatter likeledes kimære genetiske konstruksjoner, dessuten k1 on ingsbærere og vertsorganismer, samt metoder for målrettet overføring av ønskede egenskaper på planter. The present invention likewise includes chimeric genetic constructions, also k1 on ing carriers and host organisms, as well as methods for the targeted transfer of desired properties to plants.

I den følgende beskrivelse vil det bli brukt en rekke uttrykk som er vanlige i den rekombinante DNA teknologi samt i plantegenetikken. In the following description, a number of terms will be used which are common in recombinant DNA technology as well as in plant genetics.

For å sikre en klar og enhetlig forståelse av beskrivelsen og kravene samt omfanget av nevnte uttrykk, skal følgende definisjoner gis: Heterolog( e) gen( er) eller DNA: Den DNA sekvens som koder et spesifikt produkt eller produkter eller oppfyller en biologisk funksjon og som stammer fra en annen spesies enn den som skal spleises inn i nevnte genet; nevnte DNA sekvens blir også betegnet som fremmedgen eller fremmed-DNA. In order to ensure a clear and uniform understanding of the description and requirements as well as the scope of the said expression, the following definitions shall be given: Heterologous gene(s) or DNA: The DNA sequence that codes for a specific product or products or fulfills a biological function and which originates from a different species than the one to be spliced into said gene; said DNA sequence is also referred to as foreign gene or foreign DNA.

Homolog( e) gen( er) eller DNA: En DNA sekvens som koder et spesifikt produkt eller produkter eller oppfyller en biologisk funksjon og som stammer fra den samme spesies som nevnte genet skal spleises inn. Homologous gene(s) or DNA: A DNA sequence that codes for a specific product or products or fulfills a biological function and that originates from the same species as the said gene to be spliced into.

Syntetisk( e) gen( er) eller DNA: En DNA-sekvens som koder et spesifikt produkt eller produkter eller oppfyller en biologisk funksjon og som er fremstilt på syntetisk måte. Synthetic gene(s) or DNA: A DNA sequence that encodes a specific product or products or fulfills a biological function and that has been produced synthetically.

P1ante- promotor : En kontrol1 sek vens av DNA ekspresjon, som sikrer transkripsjonen av hvilken som helst homolog eFler heterolog DNA gensekvens i en plante, såfremt nevnte gensekvens er knyttet på en operabel måte til en slik promotor. Anti-promoter: A control sequence of DNA expression, which ensures the transcription of any homologous or heterologous DNA gene sequence in a plant, provided that said gene sequence is linked in an operable manner to such a promoter.

Terminasjons- sekvens: DNA-sekvens på slutten av en trans - kripsjons-enhet som signaliserer slutten av transkripsjons-prosessen. Termination sequence: DNA sequence at the end of a transcription unit that signals the end of the transcription process.

Overproduserende plante- promotor ( OPP): P 1 ante-promotor som er i stand til, i en transgen plantecelle å bevirke ekspresjonen av en hvilken som helst på operabel måte knyttet funksjonel gen sek vens(er) i den utstrekning (målt i form av RNA eller po ly.pept i dmengden) at den ligger tydelig høyere enn det kan iakttas på naturlig måte i vertsceller som ikke er transformert med nevnte OPP. Overproducing Plant Promoter (OPP): P 1 ante promoter capable, in a transgenic plant cell, of causing the expression of any operably linked functional gene sequence(s) to the extent (measured in terms of RNA or poly.pept in the amount) that it is clearly higher than can be observed in a natural way in host cells that have not been transformed with said OPP.

3'/ 5' ikke- trans1atert region: DNA-avsnitt som ligger med strømmen/mot strømmen av koderegionen, som riktignok trans-kriberer i mRNA, men blir ikke oversatt til et polypeptid. Den ne region inneholder regulatoriske sekvenser såsom f.eks. r ibosombindingsstedene (5<1>) eller po 1yadeny1 er ings-signal et (3 1 ) • 3'/5' non-translated region: DNA section located upstream/upstream of the coding region, which is indeed transcribed into mRNA, but is not translated into a polypeptide. The ne region contains regulatory sequences such as e.g. r ibosome binding sites (5<1>) or po 1yadeny1 er ings signal et (3 1 ) •

Plantemateriale: i kultur eller som sådant levedyktige plantedeler som protop1 a ster, celler, kallus, vev, embryoner, p1anteorganer, knopper, frø osv, samt hele planter. Plant material: in culture or as such viable plant parts such as protopes, cells, callus, tissue, embryos, vegetative organs, buds, seeds, etc., as well as whole plants.

P1 antece 1 ler: Strukturell og fysiologisk enhet av planten, bestående av en protoplast og en cellevegg. P1 antece 1 ler: Structural and physiological unit of the plant, consisting of a protoplast and a cell wall.

Protopl ast: "naken" plantecelle uten cellevegg, som er isolert fra planteceller eller plantevev, med potens til å regenerere til en celleklon eller en hel plante. Protopl ast: "naked" plant cell without a cell wall, which is isolated from plant cells or plant tissue, with the potential to regenerate into a cell clone or a whole plant.

Ce 11 ek 1 on : Populasjon av genetisk like celler som oppstår fra en celle ved fortløpende mitoser. Ce 11 ek 1 on : Population of genetically similar cells arising from a cell by successive mitoses.

Plantevev: En gruppe planteceller som er organisert i form av en strukturell og funksjonell enhet. Plant tissue: A group of plant cells that are organized in the form of a structural and functional unit.

P1anteorgan: En strukturell og funksjonell enhet, sammesatt av flere vev, som f.eks. rot, stamme, blad eller embryo. P1anteorgan: A structural and functional unit, composed of several tissues, such as e.g. root, stem, leaf or embryo.

DNA- ekspresjons- vektor: K1 on ingsbærer , f.eks. et plasmid eller et bakteriofag som inneholder alle signa1-sekvenser som er nødvendig for ekspresjon av en inserert DNA i en egnet vertscelle. DNA expression vector: K1 on ing carrier, e.g. a plasmid or bacteriophage containing all signal sequences necessary for expression of an inserted DNA in a suitable host cell.

DNA- transfer- vektor: Transferbærer, feks. et ti-plasmid eller en virus som muliggjør spleisingen av genetisk materiale i en egnet vertscelle. DNA transfer vector: Transfer carrier, e.g. a ti plasmid or a virus that enables the splicing of genetic material in a suitable host cell.

Homolog rekombinasjon: resiprok utskiftning av stykker mellom homologe, dobbe 1tstrengede DNA-mo1eky 1 er. Homologous recombination: reciprocal exchange of pieces between homologous, double-stranded DNA molecules.

Mutanter, varianter av transgene planter: etterkomme av en transgen plante som er fremkommet spontant eller artifisielt, under anvendelse av kjente fremgangsmåteforholdsregler, såsom f.eks. UV-behand 1 ing , behandling med mutagene agentier etc, som ennå har særtrekkene og egenskapene ifølge oppfinnelsen av den transgene utgangsp1 ante som har fått disse på grunn av transformasjon med eksogen DNA. Mutants, variants of transgenic plants: progeny of a transgenic plant that has arisen spontaneously or artificially, using known procedural precautions, such as e.g. UV treatment, treatment with mutagenic agents, etc., which still have the distinctive features and properties according to the invention of the transgenic starting plant which has acquired these due to transformation with exogenous DNA.

Innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse er det nu for første gang lykkes å utvikle en fremgangsmåte som mulig-gjør ved planter å integrere målrettet genetisk materiale på definerte forutbestemte posisjoner innefor plantegenomet og å eksprimere der. Within the framework of the present invention, it has now for the first time succeeded in developing a method which enables plants to integrate targeted genetic material at defined predetermined positions within the plant genome and to express there.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen beror på en målrettet integrasjon av genetisk materiale i genomet av planten ved hjelp av den homologe rekombinasjon av naturlige eller artifisielt modifiserte og/eller syntetiske gener eller genfragmenter eller ellers nyttige DNA-sekvenser med homologe DNA-avsnitt innenfor plantegenomet, idet nevnte homologe DNA-avsnitt er en naturlig bestanddel av plantegenomet eller eventuelt først blir innspleiset artifisielt i plantegenomet ved hjelp av kjente fremgangsmåteforholdsregler. The method according to the invention is based on a targeted integration of genetic material into the genome of the plant by means of the homologous recombination of natural or artificially modified and/or synthetic genes or gene fragments or otherwise useful DNA sequences with homologous DNA sections within the plant genome, said homologous DNA sections are a natural component of the plant genome or, if necessary, are first artificially spliced into the plant genome using known procedural precautions.

En vesentlig bestanddel av foreliggende oppfinnelser er således rekombinante DNA-mo1eky1 er som på grunn av sin spesifike konstruksjon muliggjør spleising av gener i genomet av en målplante ved hjelp av den homologe rekombinasjon. An essential component of the present inventions are thus recombinant DNA molecules which, due to their specific construction, enable the splicing of genes in the genome of a target plant by means of homologous recombination.

Foreliggende oppfinnelse vedrører spesielt rekombinante DNA molekyler som muliggjør en målrettet integrasjon av gener, genfragmenter eller ellers nyttige DNA-sekvenser på nøyak-tig definerte steder innenfor plantegenomet, og som erkarakterisert vedat de inneholder DNA som skal integreres, og at nevnte DNA i en viss utstrekning oppviser homologier tilsvarende DNA regioner innenfor plantegenomet eller flankeres av slike homologe DNA-sekvenser at det ved transformasjon av plantecellen som inneholder de homologe DNA regioner, ved homolog rekombinasjon finner sted en målrettet integrasjon av nevnte DNA som skal integreres på nøyaktig definerte steder innenfor plantegenomet. The present invention relates in particular to recombinant DNA molecules which enable a targeted integration of genes, gene fragments or otherwise useful DNA sequences at precisely defined locations within the plant genome, and which are characterized by the fact that they contain DNA to be integrated, and that said DNA to a certain extent exhibits homologies corresponding to DNA regions within the plant genome or is flanked by such homologous DNA sequences that upon transformation of the plant cell containing the homologous DNA regions, by homologous recombination a targeted integration of said DNA takes place which must be integrated at precisely defined locations within the plant genome.

Det dreier seg her fortrinnsvis om rekombinante DNA molekyler som består av en DNA-sekvens som skal integreres, som eventuelt på operabel måte er knyttet sammen med ekspresjonssignaler som er funksjonsdyktige i plantecellen, samt med flankerende DNA-avsnitt som oppviser homologier til en bestemt region innenfor plantegenomet. I første linje vedrører foreliggende oppfinnelse rekombinante DNA-mo 1 eky1 er som erkarakterisert vedat a) nevnte rekombinante DNA molekyler har et strukturgen som koder en nyttig og ønskelig egenskap, b) nevnte strukturgen eventuelt på operabel måte knyttes sammen med ekspresjonssignaler som er funksjonsdyktige i This is preferably about recombinant DNA molecules that consist of a DNA sequence to be integrated, which is optionally linked in an operable manner with expression signals that are functional in the plant cell, as well as with flanking DNA sections that show homologies to a specific region within the plant genome. In the first line, the present invention relates to recombinant DNA molecules that are characterized by a) said recombinant DNA molecules have a structural gene that codes for a useful and desirable property, b) said structural gene is optionally linked in an operable manner with expression signals that are functional in

p1antece1 ler,p1antece1 laughs,

c) nevnte funksjonelle enhet, bestående av strukturgen og eventuelt ekspresjonssignaler, på en måte flankeres av c) said functional unit, consisting of structural gene and possibly expression signals, is somehow flanked by

DNA-sevkenser som i en slik utstrekning oppviser homologier til tilsvarende DNA-regioner innenfor plantegenomet, at det ved transformasjon av plantecellen som inneholder nevnte homologe region, ved homolog rekombinasjon finner sted en målrettet integrasjon av den gensekvens som flankeres av homologe DNA-sekvenser, på definerte steder innenfor p1 a ntegenomet. DNA sequences which to such an extent show homologies to corresponding DNA regions within the plant genome, that upon transformation of the plant cell containing said homologous region, a targeted integration of the gene sequence flanked by homologous DNA sequences takes place by homologous recombination, on defined locations within the p1 a ntegenome.

Ved siden av strukturgener kan det også brukes hvilke som helst andre gener eller genfragmenter samt DNA-sekvenser. In addition to structural genes, any other genes or gene fragments as well as DNA sequences can also be used.

Videre omfatter det brede konsept av foreliggende oppfinnelse genetiske konstruksjoner, bestående av gener eller genfragmenter eller ellers nyttige DNA-sekvenser, som eventuelt står under kontroll av i planteceller funksjonsdyktige ekspresjonssignaler og som har en tilstrekkelig stor homologi til tilsvarende DNA regioner innenfor plantegenomet, slik at en direkte utskiftning av disse gener eller genfragmenter eller ellers nyttige DNA-sekvenser mot nevnte homologe genomiske DNA ved hjelp av den homologe rekombinasjon kan finne sted. Furthermore, the broad concept of the present invention includes genetic constructions, consisting of genes or gene fragments or otherwise useful DNA sequences, which are possibly under the control of functional expression signals in plant cells and which have a sufficiently large homology to corresponding DNA regions within the plant genome, so that a direct replacement of these genes or gene fragments or otherwise useful DNA sequences against said homologous genomic DNA by means of homologous recombination can take place.

Ved siden av dobbe 1tkjedet DNA kan det i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen også anvendes enkeltkjedet DNA samt delvis enkeltkjedet DNA. In addition to double-stranded DNA, single-stranded DNA and partially single-stranded DNA can also be used in the method according to the invention.

Dessuten består muligheten å anvende DNA/proteinkomplekser hvor mål-DNA som skal integreres, er assosiert med et bestemt funksjonelt protein. There is also the possibility of using DNA/protein complexes where the target DNA to be integrated is associated with a specific functional protein.

Her skal det f.eks. nevnes noen DNA/protein-komp 1 ekser, som f.eks. et DNA/kromat inbindingsprotein-komp 1 eks , et DNA/ p1 ante v i rus-protein-komp 1 eks eller et DNA/protein-kompieks inklusive heterologe proteiner som f.eks. rekombinansjons-proteiner av bakterier eller gjær (f.eks. RecA, B, C, D). Til bruk i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er i første linje alle de gener egnet som eksprimeres i plantecellen og som gir planten en nyttig og/eller ønsket egenskap, som f.eks. øket resistens eller toleranse overfor patogener Here, e.g. some DNA/protein comp 1 exes are mentioned, such as e.g. a DNA/chromate binding protein comp 1 ex , a DNA/ p1 ante v i rus protein comp 1 ex or a DNA/protein compiex including heterologous proteins such as e.g. recombination proteins of bacteria or yeast (eg RecA, B, C, D). For use in the method according to the invention, all the genes that are expressed in the plant cell and that give the plant a useful and/or desired characteristic, such as e.g. increased resistance or tolerance to pathogens

(f.eks. fytopatogene insekter, sopp, bakterier, virus osv.)(e.g. phytopathogenic insects, fungi, bacteria, viruses, etc.)

i forhold til herbicider, insekticider eller andre biocider, i forhold til klimatiske påvirkninger og lokale særegenheter (f.eks. varme, kulde, vind, tørke, fuktighet, spesielt ekstreme bunnforhold, osmotisk stress osv.) eller enøket dannelse av reserve- og 1agringsstoffer i blad, frø, knoll, rot, stilk osv. Likeledes omfatter foreliggende oppfinnelse gener som koder farmasøytisk aksepterbare aktivsubstanser, som f.eks. alkaloider, steroider, hormoner, immunmodu1atorer, og andre fysiologisk aktive substanser. in relation to herbicides, insecticides or other biocides, in relation to climatic influences and local peculiarities (e.g. heat, cold, wind, drought, humidity, especially extreme soil conditions, osmotic stress, etc.) or an increased formation of reserve and 1aging substances in leaf, seed, tuber, root, stem, etc. Likewise, the present invention includes genes that code for pharmaceutically acceptable active substances, such as e.g. alkaloids, steroids, hormones, immunomodulators, and other physiologically active substances.

Ved siden av naturlig forekommende gener som koder en nyttig og ønsket egenskap, kan innenfor rammen av denne oppfinnelse også anvendes gener som på forhånd ble målrettet modifisert ved hjelp av kjemiske eller genteknologiske metoder. In addition to naturally occurring genes that encode a useful and desired characteristic, within the scope of this invention genes that were purposefully modified in advance using chemical or genetic engineering methods can also be used.

Dessuten omfatter foreliggende oppfinnelse også slike gener som fremstilles fullstendig ved kjemiske synteser. Moreover, the present invention also covers such genes which are produced completely by chemical syntheses.

Som eksempel skal her nevnes p 1 ante 1 agr ingsprote ingenene. Eventuelle modifikasjoner av proteingenene sikter i første linje til deres am inosyres ammen setning som, som kjent, i de fleste tilfeller bare er av mindre ernær ingsfysio1 og isk verdi. Således har f.eks. zein-lagerproteinet av mais, hvis protein-koder DNA-sekvens er kjent (Wienand K et. al. As an example, mention should be made here of the 1 ante 1 agr ing proteins. Any modifications to the protein genes primarily aim at their amino acid composition, which, as is known, is in most cases only of minor nutritional, physiological and nutritional value. Thus, e.g. the zein storage protein of maize, whose protein-coding DNA sequence is known (Wienand K et. al.

Mo 1. Ge n- Genet., 1982: 440 - 444, 1981) et høyt prolin-innhold, mens lysin- og tryptofan-ande1en er meget liten. Mo 1. Ge n- Genet., 1982: 440 - 444, 1981) a high proline content, while the lysine and tryptophan content is very small.

Ved utskiftning av planteegne zein-gener med et først modifisert, nu et lysin og/eller tryptofan-r ikere protein eller et på annen måte forbedret zein-protein koderende gen under anvendelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er det nu blitt mulig å forbedre målrettet den ernærings-fysiologiske verdi av bestemte målplanter. By replacing plant-specific zein genes with a first modified, now a lysine and/or tryptophan-rich protein or an otherwise improved zein protein coding gene using the method according to the invention, it has now become possible to improve the targeted nutritional-physiological value of specific target plants.

Ut over dette kan dessuten den høye bakgrund av planteegne 1 ag r ingsprote i ner med liten ernær ingsfysio1 og isk verdi, forminskes ved målrettet integrasjon av forstyrre 1sesgener som inaktiverer de nevnte planteegne gener. In addition to this, the high background of plant-specific agricultural proteins with little nutritional physiological and nutritional value can be reduced by targeted integration of disruptive genes that inactivate the aforementioned plant-specific genes.

Et eksempel på et slikt forstyrre 1sesgen er opaque-2 genet av mais som hemmer ekspresjonen av zeinproteiner. An example of such a disruptive 1ses gene is the opaque-2 gene of maize which inhibits the expression of zein proteins.

Dessuten egner seg for anvendelse i fremgangsmåten ifølge oppfinnelser andre nyttige DNA-sekvenser, spesielt ikke-koderende DNA-sekvenser med regu1atoriske funksjoner. In addition, other useful DNA sequences, especially non-coding DNA sequences with regulatory functions, are suitable for use in the method according to the invention.

Til bruk i framgangsmåten ifølge oppfinnelsen kommer således såvel homologe som også heterologe gen(er) eller DNA, samt syntetiske gener eller DNA ifølge definisjonen innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse i betraktning. For use in the method according to the invention, homologous as well as heterologous gene(s) or DNA, as well as synthetic genes or DNA according to the definition within the scope of the present invention, are thus taken into consideration.

DNA-sekvensene som skal integreres, kan her være konstru-ert utelukkende av genomisk, cDNA hhv. syntetisk DNA. En annen mulighet består i konstruksjonen av hybride DNA-sekvenser, bestående såvel av cDNA som også av genomisk DNA og/eller syntetisk DNA. The DNA sequences to be integrated can here be constructed exclusively from genomic, cDNA or synthetic DNA. Another possibility consists in the construction of hybrid DNA sequences, consisting of both cDNA and genomic DNA and/or synthetic DNA.

I dette tilfellet kan cDNA stamme fra samme genet eller DNA-avsnittet som den genomiske DNA, eller såvel cDNA samt de genomiske DNA kan stamme fra forskjellige gener eller DNA-avsnitt. I hvert tilfellet kan imidlertid såvel de genomiske DNA og/eller de c DNA, hver for seg, fremstilles av samme eller forskjellige gener eller DNA-avsnitt. In this case, the cDNA can originate from the same gene or DNA section as the genomic DNA, or both the cDNA and the genomic DNA can originate from different genes or DNA sections. In each case, however, both the genomic DNA and/or the c DNA, separately, can be produced from the same or different genes or DNA sections.

Når en DNA-sekvens inneholder andeler av flere enn et gen eller DNA-avsnitt, kan disse stamme fra enten én og samme organisme, av flere organismer som tilhører forskjellige stammer eller variasjoner av disse arter eller forskjellige spesies av samme familie, eller de kan stamme fra organismer som tilhører flere enn én familie av disse eller en annen taksonomisk enhet. When a DNA sequence contains portions of more than one gene or DNA segment, these can originate either from one and the same organism, from several organisms belonging to different strains or variations of these species or different species of the same family, or they can originate from organisms belonging to more than one of these families or another taxonomic unit.

For å sikre ekspresjonen av et strukturgen i plantecellen, kan de koderende gensekvenser eventuelt knyttes sammen først på operabel måte med i planteceller funksjonsdyktige ekspresjons-sekvenser. In order to ensure the expression of a structural gene in the plant cell, the coding gene sequences can optionally be linked together first in an operable manner with expression sequences capable of functioning in plant cells.

De hybride genkonstruksjoner i foreliggende oppfinnelse inneholder således som regel ved siden av strukturgenet(genene) ekspresjons-signa 1 er som innbefatter såvel promoter-og terminator-sekvenser som ytterligere regu 1 at or iske sekvenser fra 3' og 5' ikke translaterte regioner. The hybrid gene constructs in the present invention thus usually contain, next to the structural gene(s), expression signals that include both promoter and terminator sequences as well as additional regulatory sequences from 3' and 5' untranslated regions.

Hver promotor og hver terminator som er i stand til å bevirke en induksjon av ekspresjonen av en koderende DNA-sekvens (strukturgen), kan anvendes som bestanddel av den kimære gensekvens. Spesielt egnet er ekspresjonssignaler som stammer fra gener av planter eller plantevirus. Eksempler på egnede promotorer og terminatorer er f.eks. nopa1 in-syntase-gener (nos), octopin-synta se-gener (oes) samt eau i ir i oi/er mosaik virus gener (CaMV). Foretrukket innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse er 35S og 19S ekspresjonssigna 1 ene fra CaMV genomet, som ved hjelp av mo 1eky1 arbio1 og iske metoder, slik som beskrevet f.eks. hos Maniatis et al., 1982, kan isoleres fra nevnte genomet og knyttes sammen med den koderende DNA-sekvens. Each promoter and each terminator capable of effecting an induction of the expression of a coding DNA sequence (structural gene) can be used as a component of the chimeric gene sequence. Particularly suitable are expression signals originating from genes of plants or plant viruses. Examples of suitable promoters and terminators are e.g. nopa1 in synthase genes (nos), octopin synthesis genes (oes) and eau i ir i oi/er mosaic virus genes (CaMV). Preferred within the scope of the present invention are the 35S and 19S expression signals from the CaMV genome, which by means of molecular and biological methods, as described e.g. in Maniatis et al., 1982, can be isolated from said genome and linked together with the coding DNA sequence.

Som utgangsmater i a 1e for 35S-1ranskr i psjonskontro 11-se - kvensen kan ifølge oppfinnelsen anvendes f.eks. Scal-fragmentet fra CaMV stammen "S" som omfatter nukleotidene 6808-7632 i genkortet (Frank G et al., 1980). According to the invention, e.g. The Scal fragment from the CaMV strain "S" comprising nucleotides 6808-7632 in the gene card (Frank G et al., 1980).

Den 19S promoter- og 5' ikke-trans1aterte region befinner seg på et genomfragment mellom Pstl setet (posisjon 5386) og H i nd 111-setet (posisjon 5850) i CaMV genkortet (Hohn et. al., 1982). Den tilsvarende terminator- og 3' ikke-trans1aterte Region ligger på et EcoRV/Bg111-fragment mellom posisjon 7342 og 7643 i CaMV genomet. The 19S promoter and 5' untranslated region is located on a genome fragment between the Pstl site (position 5386) and the H in nd 111 site (position 5850) in the CaMV gene map (Hohn et. al., 1982). The corresponding terminator and 3' untranslated region is located on an EcoRV/Bg111 fragment between positions 7342 and 7643 in the CaMV genome.

Dessuten foretrekkes det innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse ekspresjonssigna 1 ene fra CaMV stammen CM 1841, hvis komplette nuk1eotidsekvens er beskrevet hos Gardner RC et a 1. 1981. Moreover, within the scope of the present invention, the expression signal from the CaMV strain CM 1841, whose complete nucleotide sequence is described in Gardner RC et a 1. 1981, is preferred.

En ytterligere aktiv representant av en p1antepromotor som kan anvendes, er en overproduserende p1 antepromotor. Denne form for promotor skulle, såfremt den på operabel måte er knyttet sammen med den gensekvens som koder et ønsket genprodukt, være i stand til å formidle ekspresjonen av nevnte gensekvens. A further active representative of a p1 antepromoter that can be used is an overproducing p1 antepromoter. This form of promoter should, provided it is operatively linked to the gene sequence encoding a desired gene product, be able to mediate the expression of said gene sequence.

Overproduserende p 1 antepromotorer som kan anvendes innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse, innbefatter promotoren av små subenheter (small subunit; ss) fra r i bu 1 ose-1,5-bisfosfat-karboksy1 asen fra soyabønner [Berry-Lowe et al. , J. Molecular and App. Gen. , J_: 483^498 ( 1982 )] samt promotoren fra k1orofy1-a/b-bindingsprotei net. Disse to promotorer er kjent for at de induseres ved lys i eukaryonte planteceller [jfr. f.eks. Genet i c Engi neer i ng of Plants, an Agriculturai Perspective, A. Cashmore, Plenum, New York 1983, s. 29-38; Coruzzi G. et al., The Overproducing p 1 antepromoters that can be used within the scope of the present invention include the promoter of small subunits (small subunit; ss) from r i bu 1 ose-1,5-bisphosphate-carboxy1 ase from soybeans [Berry-Lowe et al. , J. Molecular and App. Gen. , J_: 483^498 ( 1982 )] as well as the promoter from the k1orophy1-a/b-binding protein network. These two promoters are known to be induced by light in eukaryotic plant cells [cf. e.g. Genet i c Engi neer i ng of Plants, an Agriculturai Perspective, A. Cashmore, Plenum, New York 1983, pp. 29-38; Coruzzi G. et al., The

Journal of Biologi cal Chem istry, 258: 1399 (1983) og Dunsmuir, P. et a 1., Journal of Molecular and Applied Ge netics, 2: 285 (1983)]. Journal of Biological Chemistry, 258: 1399 (1983) and Dunsmuir, P. et al., Journal of Molecular and Applied Genetics, 2: 285 (1983)].

De således dannede funksjonelle enheter, bestående av et gen, en hybrid genkonstruksjon eller på annen måte nyttige DNA-sekvenser som eventuelt står under regulatorisk kontroll av i planteceller aktive ekspresjonssignaler, flankeres deretter med DNA-avsnitt som i et slikt omfang oppviser homologier tilsvarende DNA-regi onene innenfor plantegenomet at det ved transformasjon av den plantecelle som inneholder den nevnte homologe region, ved homolog rekombinasjon finner sted en målrettet integrasjon av den gensekvens som flakeres av homologe DNA-sekvenser, på definerte steder innenfor plantegenomet. The thus formed functional units, consisting of a gene, a hybrid gene construct or otherwise useful DNA sequences which are possibly under the regulatory control of expression signals active in plant cells, are then flanked with DNA segments which to such an extent exhibit homologies corresponding to DNA the regions within the plant genome that upon transformation of the plant cell containing the aforementioned homologous region, by homologous recombination, a targeted integration of the gene sequence that is flanked by homologous DNA sequences takes place at defined locations within the plant genome.

Ved valg av egnede flankerende DNA-sekvenser som har tilstrekkelig stor homologi til tilsvarende avsnitt innenfor plantegenomet og således muliggjør en utskiftning av genetisk materiale via homolog rekombinasjon, er det nu for første gang mulig å integrere gener målrettet på forutbestemte steder i plantegenomet og eventuelt å eksprimere disse. By choosing suitable flanking DNA sequences that have sufficiently high homology to corresponding sections within the plant genome and thus enable an exchange of genetic material via homologous recombination, it is now possible for the first time to integrate genes targeted at predetermined locations in the plant genome and possibly to express these.

Omfanget av homologien som er nødvendig for en utskiftning via homolog rekombinasjon mellom flankerende DNA og den tilsvarende genomiske DNA-region, er avhengig av forskjellige parametere, som f.eks. den spesifiske kromat instruktur osv., og må derfor, avhengig av de anvendte DNA-sekvenser, tilpasses de tilsvarende behov. The extent of homology required for a replacement via homologous recombination between flanking DNA and the corresponding genomic DNA region depends on various parameters, such as the specific chromate instructor, etc., and must therefore, depending on the DNA sequences used, be adapted to the corresponding needs.

Til bruk som flankerende DNA egner seg innenfor rammen av denne oppfinnelse i første linje DNA-sekvenser som har homologien til slike planteegne gener og/eller genorna vsnitt, hvis nukleotidsekvenser helt eller delvis er kjente, idet slike gener eller genorna vsni11 foretrekkes, For use as flanking DNA, within the scope of this invention, first-line DNA sequences that have the homology of such plant-specific genes and/or gene sequences, whose nucleotide sequences are fully or partially known, with such genes or gene sequences being preferred,

som er lokalisert i områdene, som naturligvis allerede har en høy ekspresjonseff isiens. which are located in the areas, which naturally already have a high expression efficiency.

Som eksempel skal her nevnes p1 ante 1agerproteingenene -As an example, the p1 ante 1ager protein genes should be mentioned here -

uten derved å begrense oppfinne 1 se sgjen st anden - som er kjent for at de oppnår meget høye ekspresjonsrater, without thereby limiting inventing 1 see again the situation - which are known to achieve very high expression rates,

avhengig av plantens utviklingsstadium.depending on the plant's stage of development.

Ytterligere gener, hvis nuk 1 eotidsek vens i det minste delvis allerede er kjent og som således kan anvendes i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, omfatter f.eks. nitrat-reduktase genet, psbA genet (Gressel J., Oxford Surv. Plant Mol. Cel 1 Biol. , 2 : 321 - 328, 1985; Zurawski Additional genes, whose nucleotide sequence is at least partially already known and which can thus be used in the method according to the invention, include e.g. the nitrate-reductase gene, the psbA gene (Gressel J., Oxford Surv. Plant Mol. Cel 1 Biol. , 2: 321 - 328, 1985; Zurawski

G. et al., Proe. Nati. Acad. Sei, USA, 79: 7699 - 7703, 1982), genet i den lille subenhet (ss) i G. et al., Proe. Nati. Acad. Sei, USA, 79: 7699 - 7703, 1982), the gene in the small subunit (ss) of

r i bu 1 ose - 1,5-bisfosfat-kar bok sy 1 a sen, samt a 1 pha-amy1 ase og sucrose-syntetase genet. Ved siden av plantespesifi ske gener kan det innenfor rammen av foreliggende oppfinnelsen også anvendes alle de gener som på grunn av sterkt utpreget konservatisme i evolusjonens forløp omfatter store områder som oppviser homologi til de tilsvaende p1 antespesi f iske gener. r i bu 1 ose - 1,5-bisphosphate-kar bok sy 1 a sen, as well as a 1 pha-amy1ase and sucrose synthetase gene. In addition to plant-specific genes, within the scope of the present invention, all those genes which, due to strong conservatism in the course of evolution, comprise large areas which show homology to the corresponding p1 antespecic genes can also be used.

Her tilhører f.eks. histon-genene, actin-genene samt g 1 ut at i on-S-transfer a se-genene i mammalier, dessuten forskjellige mikrobielle gener, som f.eks. trypofan- og glutamin-syntase-genene. Here belongs, for example, the histone genes, the actin genes as well as g 1 ut that in on-S-transfer a se genes in mammals, moreover various microbial genes, such as e.g. the trypophan and glutamine synthase genes.

Disse eksempelvise oppramsinger av mulige og for anvendelseThese exemplary enumerations of possible and for application

i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen egnede gener tjener kun til bedre illustrasjon av foreliggende oppfinnelse og skal på ingen måte begrense oppfinne1sesgjenstanden. genes suitable in the method according to the invention only serve to better illustrate the present invention and shall in no way limit the object of the invention.

Dessuten egner seg til anvendelse i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen slike DNA-sekvenser som har homologi til gener eller genfragmenter eller til ellers nyttige DNA-sekvenser som først ble integrert artifisielt i en målplantes genom ved hjelp av kjente fremgangsmåteforho 1dsreg 1er og hvis mukleotidsekvenser helt eller delvis er kjent. Spesielt foretrukket er slike DNA-sekvenser som er lokalisert i områder som sikrer naturlig en høy ekspresjonseff isi ens. Also suitable for use in the method according to the invention are such DNA sequences which have homology to genes or gene fragments or to otherwise useful DNA sequences which were first artificially integrated into the genome of a target plant using known process conditions and whose nucleotide sequences are wholly or partly known. Particularly preferred are such DNA sequences which are located in areas which naturally ensure a high expression efficiency.

I en spesifisk utføre 1sesform av foreliggende oppfinnelse dreier det seg ved de ti 1 integrerende DNA og de allerede i plantegenomet foreliggende artifisielt integrerte DNA om innbyrdes komp 1 ementerende DNA-sekvenser som efter foretatt homolog rekombinasjon danner en funksjonell enhet innenfor plantegenomet. In a specific embodiment of the present invention, the integrative DNA and the artificially integrated DNA already present in the plant genome are mutually complementary DNA sequences which, after homologous recombination, form a functional unit within the plant genome.

Ved den nevnte funksjonelle enhet kan det dreie seg om et strukturgen som koder et ønsket og nyttig proteinprodukt eller om en kontro11 sek vens som oppfyller en spesifisk regulatorisk funksjon innenfor plantegenomet. The aforementioned functional unit may be a structural gene that codes for a desired and useful protein product or a control sequence that fulfills a specific regulatory function within the plant genome.

Spesielt foretrukket innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse er innbyrdes komp 1ementerende DNA-sekvenser som efter foretatt rekombinasjon danner et funksjonsdyktig strukturgen som koder en spesifisk fenotypisk markør eller et på annen måte lett detekterbart proteinprodukt. Particularly preferred within the scope of the present invention are mutually complementary DNA sequences which, after recombination, form a functional structural gene which codes for a specific phenotypic marker or an otherwise easily detectable protein product.

Således er det innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse blitt mulig, ved fremstilling av tilsvarende hybride genkonstruksjoner på den tidligere beskrevne måte, å foreta forutsigbare modifikasjoner av plantegener innenfor plantegenomet. Thus, within the framework of the present invention, it has become possible, by producing corresponding hybrid gene constructs in the previously described manner, to make predictable modifications of plant genes within the plant genome.

En vesentlig bestanddel av foreliggende oppfinnelse danner således en fremgangsmåte ved fremstilling av transgene planter, som erkarakterisert vedat man transformerer plantemateriale med en av de ovenfor beskrevne rekombinante DNA molekyler, idet de gener som inneholdes av nevnte rekombinante DNA molekyl, de hybride genkonstruksjoner eller ellers nyttige DNA-sekvenser integreres målrettet ved homolog rekombinasjon på et ønsket forutbestemt sted i p 1 antegenomet. An essential component of the present invention thus forms a method for the production of transgenic plants, which is characterized by transforming plant material with one of the recombinant DNA molecules described above, the genes contained in said recombinant DNA molecule, the hybrid gene constructs or otherwise useful DNA -sequences are purposefully integrated by homologous recombination at a desired predetermined location in the p 1 antegenome.

I et første fremgangsmåtetri nn konstrueres først de foran beskrevne rekombinante DNA molekyler som f.eks. består av et eller flere strukturgener som koder et nyttig og ønsket genprodukt og som er knyttet sammen på operabel måte med i plantecellen funksjonsdyktige ekspresjonssignaler, samt av flankerende sekvensavsnitt som har homologi til planteegne genomavsnitt, og spleises i egnede k 1 on ingsvektorer som er i stand til igjen å danne et funksjonsdyktig gen ved hjelp av den homologe rekombinasjon. In a first process step, the recombinant DNA molecules described above are first constructed, such as e.g. consists of one or more structural genes that encode a useful and desired gene product and that are linked together in an operable manner with functional expression signals in the plant cell, as well as flanking sequence sections that have homology to plant-specific genome sections, and are spliced into suitable cloning vectors that are able to again form a functional gene by means of homologous recombination.

Ved siden av strukturgener kan det også anvendes hvilken som helst andre ønskelige gener eller genfragmenter eller ellers nyttige DNA-sekvenser. In addition to structural genes, any other desirable genes or gene fragments or otherwise useful DNA sequences can also be used.

Som k 1 on ingsvektorer anvendes generelt plasmid- eller v i rus(ba kt er i ofage )-vektorer med replikasjons- og kontroll-sekvenser, som stammer fra spesies som er kompatibel med vertsce1 len. Plasmid or virus (backed in phage) vectors with replication and control sequences, which originate from species that are compatible with the host cell, are generally used as cloning vectors.

K1 on ingsvek toren bærer som regel en replikasjonsopp-rinnelse, dessuten spesifiske gener som fører til fenotypiske seleksjonssærpreg i den transformerte vertscelle, spesielt til resistenser overfor antibiotika eller overfor bestemte herbicider. De transformerte vektorer kan ved hjelp av disse fenotypiske markører efter en transformasjon selekteres i en vertscelle. The K1 expansion vector usually carries an origin of replication, and also specific genes that lead to phenotypic selection characteristics in the transformed host cell, especially to resistance to antibiotics or to certain herbicides. The transformed vectors can be selected in a host cell with the help of these phenotypic markers after a transformation.

Selekterbare fenotypiske markører som kan anvendes innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse, omfatter f.eks. resistenser mot ampicillin, tetracyklin, hygromycin, G418, kanamycin og neomycin, uten å begrense således oppfinnel-ses gj en st a nden . Selectable phenotypic markers that can be used within the scope of the present invention include e.g. resistances to ampicillin, tetracycline, hygromycin, G418, kanamycin and neomycin, without thus limiting the state of invention.

Som vertscelle kommer innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse prokaryonter, inklusive bakterielle vertsceller, såsom f.eks. A. tumefaci ens, E. co 1 i , S. typhimurium 0 g Serrat i a marcescens, samt cyanobakterier i betraktning. Dessuten kan det innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse også anvendes eukaryontiske vertsceller som gjær, myceldannende sopper og planteceller. 1 nnsp 1 eisi ngen av den kimære genkonstruksjon ifølge oppfinnelsen i en egnet kloningsvektor skjer ved hjelp av standardmetoder slik som beskrevet hos f.eks. Maniatis et al. , 1982. As a host cell, prokaryotes, including bacterial host cells, such as e.g. A. tumefaci ens, E. co 1 i , S. typhimurium 0 g Serrat i a marcescens, as well as cyanobacteria in consideration. Moreover, within the scope of the present invention, eukaryotic host cells such as yeast, mycelium-forming fungi and plant cells can also be used. 1 nnsp 1 the isolation of the chimeric gene construct according to the invention into a suitable cloning vector takes place using standard methods as described by e.g. Maniatis et al. , 1982.

Herved kuttes som regel i første omgang vektoren og DNA-sekvensen som skal innspleises med egnede restriksjonsenzymer. Egnede restriksjonsenzymer er f.eks. slike som gir fragmenter med glatte ender, såsom f.eks. Smal, Hpal og EcoRV, eller enzymer som danner kohesive ender, såsom f.eks. EcoRI, SacI og BamHI. In this way, the vector and the DNA sequence to be spliced in with suitable restriction enzymes are usually cut in the first instance. Suitable restriction enzymes are e.g. such as give fragments with smooth ends, such as e.g. Smal, HpaI and EcoRV, or enzymes that form cohesive ends, such as e.g. EcoRI, SacI and BamHI.

Såvel fragmenter med butte ender som slike med kohesive ender, som er innbyrdes komplementære, kan ved hjelp av egnede DNA-ligaser igjen knyttes til et enhetlig gjennomgående DNA-molekyl. Fragments with blunt ends as well as those with cohesive ends, which are mutually complementary, can again be linked to a uniform continuous DNA molecule with the help of suitable DNA ligases.

Butte ender kan også fremstilles ved behandling av DNA-fragmenter som har overhengende kohesive ender, med Klenow-fragmentet i E.coli DNA-po lymerasen ved å fylle opp hullene med de tilsvarende komplementære nuc 1 eotidene. Blunt ends can also be produced by treating DNA fragments that have overhanging cohesive ends with the Klenow fragment of the E.coli DNA polymerase by filling in the gaps with the corresponding complementary nuc 1 eotides.

På den annen side kan kohesive ender også fremstilles kunstig, f.eks. ved tilføyning av komplementære homopolymere haler på endene av en ønsket DNA-sekvens og det kuttede vektormo 1 eky 1 under anvendelse av en terminal doksynukleotidyl-transerase, eller ved tilføyning av syntetiske o 1 i gon uk 1eotid-sekvenser (Linker), som bærer et restr iksjonsspa 11ningssted, og etterfølgende kutting med det tilsvarende enzym. On the other hand, cohesive ends can also be produced artificially, e.g. by adding complementary homopolymeric tails to the ends of a desired DNA sequence and the cut vector template using a terminal doxynucleotidyl transerase, or by adding synthetic o 1 i gon uk 1eotide sequences (Linker), which carry a restriction site, and subsequent cutting with the corresponding enzyme.

K1oningsvektoren og vertscellene som er transformert med denne vektor, anvendes ifølge oppfinnelsen til å øke vektorens kopiantall. Med et øket kopiantall er det mulig å isolere vektoren som bærer den hybride genkonstruksjon ifølge oppfinnelsen, og å anvende det f.eks. ved innspleising av den kimære gensekvens i plantecellen. The cloning vector and the host cells transformed with this vector are used according to the invention to increase the vector's copy number. With an increased copy number, it is possible to isolate the vector carrying the hybrid gene construct according to the invention, and to use it e.g. by splicing the chimeric gene sequence into the plant cell.

En vesentlig bestanddel av foreliggende oppfinnelse ved-rører således konstruksjonen av plasmider som oppviser nevnte kimære genkonstruksjoner, bestående av ett eller flere strukturgener eller ellers ønskelige gener hhv. genfragmenter eller ellers nyttige DNA-sekvenser, som eventuelt er knyttet på operabel måte til i planteceller funkjsonsdyktige ekspresjonssignaler, samt flankerende DNA-sekvenser som har homologi til planteegne genomavsnitt. An essential component of the present invention thus relates to the construction of plasmids which display said chimeric gene constructs, consisting of one or more structural genes or otherwise desirable genes or gene fragments or otherwise useful DNA sequences, which are possibly linked in an operable manner to functional expression signals in plant cells, as well as flanking DNA sequences that have homology to plant-specific genome sections.

I et ytterligere fremgangsmåtetri nn kan plasmidene anvendes til å spleise den ovenfor beskrevne kimære genetiske konstruksjon som eventuelt inneholder et strukturgen som koder et ønsket genprodukt, inn i plantecellen og å integrere den i plantegenomet. In a further process step, the plasmids can be used to splice the chimeric genetic construction described above, which possibly contains a structural gene that codes for a desired gene product, into the plant cell and to integrate it into the plant genome.

Foreliggende oppfinnelsen vedrører således dessuten fremstillingen av p1ante-resipi ent-ce11 er som får nevnte strukturgen eller ellers ønskede gener hhv. genfragmenter eller ellers nyttige DNA-sekvenser innspleiset i genomet sitt. The present invention thus also relates to the production of plant recipients which receive the aforementioned structural gene or otherwise desired genes or gene fragments or otherwise useful DNA sequences spliced into their genome.

I nnsp 1 eisi ngen av den kimære genetiske konstruksjon skjer fortrinnsvis i p 1 anteprotop1 a ster ved hjelp av kjente gen-transfer-fremgangsmåter. In this case, the creation of the chimeric genetic construction preferably takes place in p 1 anteprototypes using known gene transfer methods.

Det eksisterer imidlertid en rekke av meget effektive fremgangsmåter for innspleising av DNA i planteceller, basert på anvendelsen av gentransfer-vektorer eller direkte gentransfer-fremgangsmåter. There are, however, a number of very effective methods for splicing DNA into plant cells, based on the use of gene transfer vectors or direct gene transfer methods.

En mulighet består f.eks. i at man bringer planteceller i kontakt med virus eller med agrobacterium. Dette kan foretas ved infeksjon av sensitive planteceller eller ved co-ku11i ver ing av protoplaster som avledes fra planteceller. Cauliflower Mosaik viruset (CaMV) kan innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse likeledes anvendes som vektor for innspleising av den kimære genetiske konstruksjon ifølge oppfinnelsen i planten (Hohn et al., i "Molecular Biology of Plant Tumors", academic Press, New York, 1982, s. 549-560; Howell, US-patent nr. 4 407 956). Det totale virale DNA-genomet av CaMV integreres herved i et bakterielt fore 1drep 1 asmid under utformning av et rekombinant DNA molekyl som kan formeres i bakterier. Efter foretatt kloning spaltes det rekombinante plasmidet ved hjelp av restriksjonsenzymer enten tilfellig eller på helt spesifike ikke essensielle steder innenfor den virale del av det rekombinante plasmid, f.eks. innenfor genet som koder virusens overførbarhet ved bladlus, for å kunne innspleise den hybride genkonstruksjon. One possibility consists, for example, of in that you bring plant cells into contact with viruses or with agrobacterium. This can be done by infection of sensitive plant cells or by co-cultivation of protoplasts derived from plant cells. The Cauliflower Mosaic virus (CaMV) can, within the scope of the present invention, also be used as a vector for splicing the chimeric genetic construction according to the invention into the plant (Hohn et al., in "Molecular Biology of Plant Tumors", academic Press, New York, 1982, pp. 549-560; Howell, US Patent No. 4,407,956). The total viral DNA genome of CaMV is thereby integrated into a bacterial fore 1drep 1 asmid during the design of a recombinant DNA molecule that can be propagated in bacteria. After cloning, the recombinant plasmid is cleaved with the help of restriction enzymes either case by case or at completely specific, non-essential sites within the viral part of the recombinant plasmid, e.g. within the gene that codes for the transmissibility of the virus by aphids, in order to be able to insert the hybrid gene construct.

Et lite o1ogonuk 1eotid, en såkalt linker, som har et eneste, spesifikt restriksjonskjenningssted, kan likeledes integreres. Det således modifiserte rekombinante plasmid klones påny og modifiseres ytterligere ved innspleising av den hybride genkonstruksjon på et kun engang forekommende restriksjonssted. A small oligonucleotide, a so-called linker, which has a single, specific restriction site, can likewise be integrated. The thus modified recombinant plasmid is cloned again and further modified by splicing the hybrid gene construct at a restriction site that occurs only once.

Den modifiserte virale andel i det rekombinante plasmid, kuttes ut fra det bakterielle fore 1dre-p1 asmi det og brukes til inokulasjon av plantecellen eller den totale plante. The modified viral portion in the recombinant plasmid is cut out from the bacterial precursor and used for inoculation of the plant cell or the entire plant.

En annen metode til innspleising av den kimære genkonstruksjon i cellen betjener seg av infeksjonen av plantecellen med Agrobacterium tumefaciens, som er transformert med nevnte genkonstruksjon. De transgene planteceller kultiveres deretter under egnede, for fagmannen kjente kul-ti ver i ngs bet i nge 1 ser slik at de danner skudd og røtt og til Another method for splicing the chimeric gene construct into the cell uses the infection of the plant cell with Agrobacterium tumefaciens, which has been transformed with said gene construct. The transgenic plant cells are then cultured under suitable conditions known to the person skilled in the art such that they form shoots and roots and

slutt resulterer i den totale plante.finally resulting in the total plant.

Den kimære genkonstruksjon kan overføres f.eks. ved hjelp av ti-plasmidet av Agrobacterium tumefaciens i egnede planteceller [DeCleene et al., Bot. Rev., 47: 147-194 (1981); Bot. Rev. , 4_2: 389 -466 (1976)]. Ti-plasmidet overføres i løpet av infeksjonen ved Agrobacterium tu mefaciens t i 1 planten og integreres stabilt i plantegenomet. [Horsch et. a_l., Science, 233: 496-498 ( 1984 ); Fraley et al., et al., Proe. Nati. Acad. Sei. USA, 80: 4803 (1983)]. The chimeric gene construct can be transferred e.g. using the ti plasmid of Agrobacterium tumefaciens in suitable plant cells [DeCleene et al., Bot. Rev., 47: 147-194 (1981); Fine. Fox. , 4_2: 389-466 (1976)]. The Ti plasmid is transferred during the infection by Agrobacterium tu mefaciens t in 1 the plant and is stably integrated into the plant genome. [Horsch et al. al., Science, 233: 496-498 (1984); Fraley et al., et al., Proe. Nati. Acad. Pollock. USA, 80: 4803 (1983)].

Ti-plasmider har to regioner som er essensielle for fremstillingen av transformerte celler. En derav, nemlig transfer-DNA regionen, overføres på planten og fører til induksjon av tumorer. Den andre, (vir) regionen som gir virulens, er bare essensiell for tumorens utformning, men ikke for dens opprettholdelse. Transfer-DNA regionens dimensjoner kan økes ved spleising av den kimære genkonstruksjon, uten at overføringsevnen påvirkes. Ved fjerning av tumorforårsakende gener, hvorved de transgene planteceller blir ikke-tumorøse, og ved spleising av en selek-sjonerbar markør, kan det modifiserte ti-plasmid anvendes som vektor for overføring av genkonstruksjonen ifølge oppfinnelsen i en egnet plantecelle. Ti plasmids have two regions that are essential for the production of transformed cells. One of these, namely the transfer DNA region, is transferred onto the plant and leads to the induction of tumours. The second, (vir) region conferring virulence is only essential for the formation of the tumor, but not for its maintenance. The dimensions of the transfer DNA region can be increased by splicing the chimeric gene construct, without affecting the ability to transfer. By removing tumor-causing genes, whereby the transgenic plant cells become non-tumorous, and by splicing a selectable marker, the modified ti plasmid can be used as a vector for transferring the gene construct according to the invention into a suitable plant cell.

Vir-regionen bevirker overføringen av T-DNA regionen av Agrobacteri um til plantecellens genom, uavhengig om T-DNA-regi onen og vir-regionen foreligger på samme vektor eller på forskjellige vektorer innenfor den samme Agrobacterium-celle. En vir-region på et kromosom induserer likeledes transfer i ngen av T-DNA fra en vektor til en plantecelle. The vir region causes the transfer of the T-DNA region of Agrobacterium to the genome of the plant cell, regardless of whether the T-DNA region and the vir region are present on the same vector or on different vectors within the same Agrobacterium cell. A vir region on a chromosome likewise induces transfer of T-DNA from a vector to a plant cell.

Foretrukket er et system til overføring av en T-DNA-region fra et Agrobacterium til planteceller, som erkarakterisert vedat vir-regionen og T-DNA-regi onen ligger på forskjellige vektorer. Et slikt system er kjent under begrepet "binært vektor-system" og vektoren som inneholder T-DNA, betegnes som en "binær vektor". A system for transferring a T-DNA region from an Agrobacterium to plant cells is preferred, which is characterized in that the vir region and the T-DNA region are located on different vectors. Such a system is known under the term "binary vector system" and the vector containing T-DNA is referred to as a "binary vector".

Hver vektor som inneholder T-DMA, som kan overføres til planteceller og som tillater en seleksjon av de transformerte celler, er egnet til anvendelse innenfor rammen av denne oppf i nne1 se. Any vector containing T-DMA, which can be transferred into plant cells and which allows a selection of the transformed cells, is suitable for use within the scope of this invention.

Ved bruk av ny utviklede transformasjonsteknikker kan imidlertid også slike p1 antespeci es transformeres i n v i t ro, som ikke er naturlige vertsplanter for Ag robacter i um. Således er f.eks. monokotyle planter, spesielt kornarter og gress, ingen naturlige vertsceller for Agrobacteri um. Using newly developed transformation techniques, however, such p1 antespecies can also be transformed in vitro, which are not natural host plants for Agrobacter ium. Thus, e.g. monocotyledonous plants, especially cereals and grasses, no natural host cells for Agrobacteri um.

Det foreligger i mellomtiden flere henvisninger på at også monokoty1edoner kan transformeres med Agrobacteri um , slik at det under anvendelse av nye eksperimentelle tilførings-steder som nu blir tilgjengelige, også korn og gress-speci es er tilgejgelige for en transformasjon [Grimsley NH, et al., Nature, 325: 1 77- 1 79 ( 1 987 )]. In the meantime, there are several references to the fact that monocotyledons can also be transformed with Agrobacteria, so that with the use of new experimental feeding sites that are now becoming available, grain and grass species are also available for transformation [Grimsley NH, et al ., Nature, 325: 1 77- 1 79 ( 1 987 )].

Foretrukket innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse er den direkte innspleising av genkonstruksjonene ifølge oppfinnelsen i p1 anteprotop1 a ster, for hvilke likeledes foreligger allerede en rekke fremgangsmåter. Preferred within the scope of the present invention is the direct splicing of the gene constructs according to the invention into p1 anteprotop1 asters, for which a number of methods also already exist.

Således kan det genetiske materiale som inneholdes av en vektor, mi kro inji seres direkte i plantecellen f.eks. ved hjelp av mikropipetter for den mekaniske transfering av den rekombinante DNA. (Neuhaus et al., 1987). Thus, the genetic material contained by a vector can be injected directly into the plant cell, e.g. using micropipettes for the mechanical transfer of the recombinant DNA. (Neuhaus et al., 1987).

Ytterligere muligheter for den direkte overføring av genetisk materiale til planteceller består i behandlingen av protoplaster med fremgangsmåteforholdsregler som modifiserer plasmamembranen, som f.eks. po 1 yety1 eng 1yko1-behandlingen [Paszkowski et al., EMBO J., 3: 2717-22 ( 1984))], varmesjokkbehand1 i ngen eller e1ektroporasjonen samt en kombinasjon av disse fremgangsmåteforholdsregler [Shillito et al., Bio Technology, 3: 1099-1103 (1985); Fromm et al., Proe. Nati. Acad. Sei. USA, 82: 5824 (1985)]. Further possibilities for the direct transfer of genetic material to plant cells consist in the treatment of protoplasts with process precautions that modify the plasma membrane, such as e.g. po 1 yety1 eng 1yko1 treatment [Paszkowski et al., EMBO J., 3: 2717-22 (1984))], heat shock treatment1 in ngen or e1ectroporation as well as a combination of these procedural precautions [Shillito et al., Bio Technology, 3: 1099-1103 (1985); Fromm et al., Proe. Nati. Acad. Pollock. USA, 82: 5824 (1985)].

Ved elektroporasjons-teknikken utsettes p1 anteprotop 1 astene sammen med plasmidene som inneholder den hybride genkonstruksjon, for elektriske impulser med høy feltstyrke. Dette fører til en reversibel permeabi1itetsøkning av bio-membraner og muliggjør således innsp1eisi ngen av plasmidene. E1ektroporerte p1 anteprotop1 aster fornyer celle-veggen sine, deler seg og danner kallusvev. Seleksjonen av den transformerte plantecelle kan skje ved hjelp av den ovenfor beskrevne fenotyptiske markør. In the electroporation technique, the p1 anteprotop 1 astes together with the plasmids containing the hybrid gene construct are exposed to electrical impulses with high field strength. This leads to a reversible increase in the permeability of bio-membranes and thus enables the entry of the plasmids. E1ectroporated p1 anteprotop1 asters renew their cell walls, divide and form callus tissue. The selection of the transformed plant cell can take place with the help of the above-described phenotypic marker.

En ytterligere fremgangsmåte til den direkte innføring av genetisk materiale i planteceller, som innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse er spesielt foretrukket, er beskrevet hos Negrutiu I et al., 1987. A further method for the direct introduction of genetic material into plant cells, which within the scope of the present invention is particularly preferred, is described by Negrutiu I et al., 1987.

Det dreier seg herved om en fremgangsmåte som beror på rent kjemiske fremgangsmåteforho 1dsreg 1 er og muliggjør en meget effektiv og hurtig gjennomføring av transformasjonen. This concerns a method which is based on purely chemical process conditions and enables a very efficient and rapid implementation of the transformation.

I detalj består denne fremgangsmåte i at manIn detail, this method consists in

- isolerer p1 anteprotop1 aster fra hvilket som helst plantevev og kultiverer eventuelt i et nær ingsmed ium som vanligvis anvendes for kultivering av p1 ateprotop 1 a ster ; - forinkuberer nevnte protoplaster før den egentlige transformasjon i 20 minutter til 6 timer i et for inkubasjons - medium, inneholdende jordalkali og/eller a 1ka 1 ikat ioner, fortrinnsvis Ca^+-, K+ og /eller Na<+->ioner, samt en egnet C-kilde, ved en temperatur på 4° til 10°C; - separerer protop1 astene deretter fra for inkubasjon smed i et og resuspenderer i det egentlige transformasjonsmedium , inneholdende som essensiell bestanddel 0.1 til 60 mM, fortrinnsvis 10 til 30 mM Mg^<+->ioner, i nærvær eller fravær av Ca^<+->ioner; - tilsetter til transformasjonsoppløsningen umiddelbart deretter en DNA-prøve, inneholdende én eller flere gener, under kontroll av ekspresjonssignaler som er aktive i planter, samt en bærer-DNA; - tilsetter noen sekunder til inntil 20 minutter senere, fortrinnsvis 0,1 til 10 minutter senere en agens som modifiserer plasmamembranen; - inkuberer protoplasten og DNA-prøven i nevnte transfor-ma sjon so pp 1 øsning for et tidsrom som sikrer opptaket av DNA i protop 1 åstene; og - om ønsket, regenerer hele planter fra de transformerte protop1 åster. - isolate p1 antiprotop1 esters from any plant tissue and optionally cultivate in a nutrient medium that is usually used for cultivating p1 ateprotop1 esters; - pre-incubates said protoplasts before the actual transformation for 20 minutes to 6 hours in an incubation medium, containing alkaline earth and/or a 1ka 1 icate ions, preferably Ca^+-, K+ and/or Na<+-> ions, as well as a suitable C source, at a temperature of 4° to 10°C; - then separate the protop1 astes from for incubation forged in a and resuspend in the actual transformation medium, containing as an essential component 0.1 to 60 mM, preferably 10 to 30 mM Mg^<+-> ions, in the presence or absence of Ca^<+- >ions; - adds to the transformation solution immediately thereafter a DNA sample, containing one or more genes, under the control of expression signals active in plants, as well as a carrier DNA; - adds a few seconds to up to 20 minutes later, preferably 0.1 to 10 minutes later, an agent which modifies the plasma membrane; - incubates the protoplast and the DNA sample in said transformation sopp 1 ladle for a period of time which ensures the uptake of DNA in the protop 1 ladles; and - if desired, regenerate entire plants from the transformed protop1 aster.

Spesielt foretrukket innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse er den direkte gentransfering under anvendelse av Co-tranformasjon (Schocher R.J. et al., B io/ Techno logy, 4: 1093-1096, 1086). Particularly preferred within the scope of the present invention is the direct gene transfer using Co-transformation (Schocher R.J. et al., Bio/Technology, 4: 1093-1096, 1086).

Ved Co-transformasjonen dreier det seg om en metode som beror på samtidig opptak og integrasjon av forskjellige DNA-mo1eky1 er (ikke-se 1 eksjoner bart og se 1 eksjoner bart gen) i plantegenomet og som således muliggjør å finne de celler som er transformert med ikke-se1ekterbare gener. Co-transformation involves a method that relies on the simultaneous uptake and integration of different DNA molecules (non-see 1 sections bare and see 1 sections bare gene) in the plant genome and thus makes it possible to find the cells that have been transformed with non-se1ectable genes.

Den ovenfor gitte eksempelvise opplisting av mulige trans-formasjonsfremgangsmåter gir ingen fullstendighet og skal på ingen måte begrense oppfinnelsengjenstanden. The above-given exemplary listing of possible transformation methods does not provide completeness and should in no way limit the object of the invention.

De ce 11 eko1 onner som får innspleiset den hybride genkonstruksjon i genomet, bestemmes ved hjelp av konvensjonelle seleksjons-, screenings- og på v isningsmetode r og anvendes til regenerasjon av transgene planter. The 11 genes that have the hybrid gene construct inserted into the genome are determined using conventional selection, screening and detection methods and are used for the regeneration of transgenic plants.

Regenerasjonen av protoplaster som holdes i kulturer, til hele planter, er beskrevet hos Evans, et al., "Protoplast Isolation and Culture", i Handbook of Plant Cell Culture, J_: 124- 1 76 (MacMi 1 lanPubl ishing Co. New York 1983 ); M. R . Davey, "Recent Developments in the Culture and Regeneration of Plant Protoplasts ", Protoplasts, 1 983, Lecture Proceedings, s. 19-29, (Birkhåuser, Basel 1983); P.J. Dale, "Protoplast Culture and Plant Regeneration of Cereals and Other Recalcitrant Crops", i Protoplasts 1983 - Lecture Proceedings, s. 31-41), (Birkhåuser, Basel 1983); og H. Binding, "Regeneration of Plants", i P1 ant Protoplasts, s. 21-37, (CRC Press, Boca Raton 1985) og Potryhus I and Sh i 11 i to RD, Methods in Enzymology, Vol 118, Plant Molecular Biology, eds. A. and H. Weissbach, Academic Press, Orlando, 1986. The regeneration of protoplasts maintained in culture into whole plants is described in Evans, et al., "Protoplast Isolation and Culture", in Handbook of Plant Cell Culture, J_: 124-176 (MacMilan Publishing Co. New York 1983 ); M.R. Davey, "Recent Developments in the Culture and Regeneration of Plant Protoplasts", Protoplasts, 1 983, Lecture Proceedings, pp. 19-29, (Birkhåuser, Basel 1983); P. J. Dale, "Protoplast Culture and Plant Regeneration of Cereals and Other Recalcitrant Crops", in Protoplasts 1983 - Lecture Proceedings, pp. 31-41), (Birkhåuser, Basel 1983); and H. Binding, "Regeneration of Plants", in P1 ant Protoplasts, pp. 21-37, (CRC Press, Boca Raton 1985) and Potryhus I and Sh i 11 i to RD, Methods in Enzymology, Vol 118, Plant Molecular Biology, eds A. and H. Weissbach, Academic Press, Orlando, 1986.

Regenerasjonsfremgangsmåtene er forskjellige fra p1antespesi es til plantespesies. Generelt stimuleres imdilertid protop1 åstene til deling og ce11 eveggdan ne 1 se i ett av de kjente kulturmedier. Det oppstår til slutt ka 11usku1 turer som induseres med bestemte akt ivstoffer, som f.eks. auxiner og cytokininer, til rot- hhv. skudddanne 1 se. The regeneration procedures differ from plant species to plant species. In general, meanwhile, the protop1 cells are stimulated to divide and ce11 wall formation in one of the known culture media. In the end, there are unexpected trips that are induced with specific active substances, such as e.g. auxins and cytokinins, to root and shoot form 1 se.

De således frembrakte små planter kan deretter overføres til jord og v idereku11i veres på samme måte som normal frø-a v 1. The small plants produced in this way can then be transferred to soil and further cured in the same way as normal seed-a v 1.

En effektiv regenerasjon avhenger i første linje av mediet, av genotyp og av kulturens forhistorie. Hvis disse tre variabler kontrolleres tilstrekkelig, blir regenerasjonen fullstendig reproduserbar og gjentagbar. An effective regeneration depends primarily on the medium, on the genotype and on the previous history of the culture. If these three variables are adequately controlled, regeneration becomes completely reproducible and repeatable.

De regenererte transgene planter som inneholder et i plantecellen eksprimerbart strukturgen av den foran beskrevne hybride genkonstruksjon som integral bestanddel av plantegenomet, formeres fortrinnsvis vegetativt i form av sterile spi re-ku1 turer. The regenerated transgenic plants which contain a structural gene expressible in the plant cell of the hybrid gene construct described above as an integral component of the plant genome are preferably propagated vegetatively in the form of sterile sprouts.

Den stabile integrasjon av et funksjonsdyktig eksprimerbart gen i plantegenomet av den regenererte transgene plante, bestemmes ved hjelp av den mitotiske stabilitet av det integrerte gen samt på grunn av sin opptreten som Mendelsk trekk under meiosen og under anvende 1 se . a v "Southern blot" analysen (Southern EM, 1975). The stable integration of a functionally expressible gene into the plant genome of the regenerated transgenic plant is determined by means of the mitotic stability of the integrated gene as well as by its appearance as a Mendelian trait during meiosis and during use 1 se . a v "Southern blot" analysis (Southern EM, 1975).

En ytterligere gjenstand for foreliggende oppfinnelse ved-rører således fremstillingen av transgene planter med for-bedrete og/eller ønskede egenskaper ved målrettet spleising av DNA på forutbestemte steder innenfor plantegenomet, spesielt slike som sikrer en høy ekspresjonseffisiens og fordelaktig regu1erbarhet. A further object of the present invention thus relates to the production of transgenic plants with improved and/or desired properties by targeted splicing of DNA at predetermined locations within the plant genome, especially those that ensure a high expression efficiency and advantageous regulability.

Oppfinnelsen omfatter likeledes transgene planter som er blitt transformert ved hjelp av den foran beskrevne fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen , samt deres aseksuelle og/eller seksuelle etterkommere som enda oppviser de nye og ønskede egenskaper som forutsettes av moderplantes transformasjon. The invention also includes transgenic plants that have been transformed using the above-described method according to the invention, as well as their asexual and/or sexual descendants that still exhibit the new and desired properties that are required by the mother plant's transformation.

Under begrepene aseksuelle og/eller seksuelle etterkommere av transgene planter, faller ifløge definisjonen innenfor rammen av denne oppfinnelse således også alle muntantene og variantene som kan utvinnes ved hjelp av kjente fremgangsmåter, som f.eks. ved cellefus joner eller mutantselek-sjoner, og som har de karakteristiske egenskaper for de transformerte utgangsplanter, samt samtlige krysnings- og fusjonsprodukter med det transformerte plantemateriale. Oppfinnelsen vedrører også formeringsmaterialet av transgene planter. Under the terms asexual and/or sexual descendants of transgenic plants, in addition to the definition within the scope of this invention, all the mutants and variants that can be extracted using known methods, such as e.g. by cell fusions or mutant selections, and which have the characteristic properties of the transformed starting plants, as well as all crossing and fusion products with the transformed plant material. The invention also relates to the propagation material of transgenic plants.

Under forme ringsmateriale av transgene planter forståes det innen rammen av denne oppfinnelse hvilket som helst plantemateriale som kan formeres på seksuell eller aseksuell måte hhv. i n- v i vo eller in- vitro. Spesielt foretrukket er innen rammen av foreliggende oppfinnelse i første linje protop1 aster, celler, kalli, vev, organer, frø, embryo, pollen, eggeceller, zygotoer, samt hvilket som helst annet former ingsmateri a 1e som kan oppnås fra transgene planter. Propagation material of transgenic plants is understood within the scope of this invention to be any plant material that can be propagated sexually or asexually or in n-v in vo or in-vitro. Particularly preferred within the scope of the present invention are primarily protop1 asters, cells, calli, tissues, organs, seeds, embryos, pollen, egg cells, zygotes, as well as any other formative material that can be obtained from transgenic plants.

Plantedeler, som f.eks. blomster, stilker, frukt, blader, røtter, som stammer fra transgene planter eller deres etterfølgere som forut er blitt transformert ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen og som således i det minste delvis er bygget opp av transgene celler, er likeledes gjenstand for foreliggende oppfinnelse. Plant parts, such as flowers, stems, fruit, leaves, roots, which originate from transgenic plants or their successors which have previously been transformed using the method according to the invention and which are thus at least partially built up from transgenic cells, are likewise the subject of the present invention.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen egner seg for transformasjon av samtlige planter, spesielt av de systematiske grupper Ang iospermae og Gymnospermae. The method according to the invention is suitable for transformation of all plants, especially of the systematic groups Angiospermae and Gymnospermae.

Blandt Gymnospermae er av spesiell interesse plantene i klassen Con i ferae. Among the Gymnospermae, the plants of the class Con i ferae are of special interest.

Blandt Ang iospermae er det ved siden av løvtrær og busker planter av familien So 1anaceae, Cruc iferae, Compos itae, L i 1 i aceae, V itaceae, Chenopod i aceae , Rutaceae , A11 i aceae , Amary11idaceae, Asparagaceae, Orch idaceae, P a 1mae, B rome - 1 i aceae, Rub i aceae, Theaceae, Mu s aceae eller Gram i neae og familien Leguminosae, frem for alt familien Papilionaceae av spesiell interesse. Foretrukket er representanter av familien Solanaceae, Cruciferae og Gr am i neae. Among Ang iospermae, next to deciduous trees and shrubs, there are plants of the family So 1anaceae, Cruc iferae, Compos itae, L i 1 i aceae, V itaceae, Chenopod i aceae , Rutaceae , A11 i aceae , Amary11idaceae, Asparagaceae, Orch idaceae, P a 1mae, B rome - 1 i aceae, Rub i aceae, Theaceae, Mu s aceae or Gram i neae and the family Leguminosae, above all the family Papilionaceae of particular interest. Preference is given to representatives of the families Solanaceae, Cruciferae and Gram i neae.

Målkulturer ifølge foreliggende oppfinnelse er f.eks. også følgende: Fragaria, Lotus, Medicago, Onobrychis, Trifolium, Trigonella, Vigna, Citrus, Linum, Geranium, Manihot, Daucus, Arabidopsis, Brassica, Raphanus, Sinapis, Atropa, Capsicum, Datura, Hyoscyamus, Lycoperison, Nicotinana, Solanum, Petunia, Digitalis, Majorana, Cichorium, Helianthus, Lactuca, Bromus, Asparagus, Ant irrhinium, Hemeroca11 is , Nemesia, Pelargonium, Panicum, Pennisetum, Ranuculus, Senecio, Sa 1pig 1 ossis, Cucumis, Browallia, Glycine, Lolium, Zea, Triticum og Sorghus, samt fra rekken: Ipomoea, Passiflora, Cyclamen, Mal us, Prunus, Rosa, Rubus, Populus, Santalum, Allium, Lilium, Narcissus, Ananas, Archis, Phaseolus og Pisum. Target cultures according to the present invention are e.g. also the following: Fragaria, Lotus, Medicago, Onobrychis, Trifolium, Trigonella, Vigna, Citrus, Linum, Geranium, Manihot, Daucus, Arabidopsis, Brassica, Raphanus, Sinapis, Atropa, Capsicum, Datura, Hyoscyamus, Lycoperison, Nicotinana, Solanum, Petunia , Digitalis, Majorana, Cichorium, Helianthus, Lactuca, Bromus, Asparagus, Ant irrhinium, Hemeroca11 is , Nemesia, Pelargonium, Panicum, Pennisetum, Ranuculus, Senecio, Sa 1pig 1 ossis, Cucumis, Browallia, Glycine, Lolium, Zea, Triticum and Sorghum, as well as from the series: Ipomoea, Passiflora, Cyclamen, Mal us, Prunus, Rosa, Rubus, Populus, Santalum, Allium, Lilium, Narcissus, Ananas, Archis, Phaseolus and Pisum.

På grunn av nyere utviklinger på området in v i t ro kultivering av planter, fortrinnsvis innenfor plantere-generasjonen, er det imellomtiden blitt mulig ut fra p1 anteprotop1 a ster å regenerere hele planter innenfor familien Gramineae. Eksempler på heldig gjennomførte regenerasjon sek s per imen ter ved Gramineer er u.a. beskrevet hos Abdullah, R et al., Bio/ Teehno 1 ogy , 4: 1 087- 1 090, 1 986, Fujimura, T., et al., Plant Tissue Culture Lett, 2_:74-75, 1985, Toriyama, K., et al., Theor Appl Genet, 73: 16-19, 1986, Yamada, Y., et al., Plant Cell Rep, 5:85-88, 1986 (Reis) samt hos Rhodes et al. (1988) for rna isprotoplåster. Due to recent developments in the field of in vitro cultivation of plants, preferably within the planter generation, it has occasionally become possible from p1 anteprotop1 asters to regenerate entire plants within the family Gramineae. Examples of successful regeneration sec s experiments at Gramineer are i.a. described in Abdullah, R et al., Bio/ Teehno 1 ogy , 4: 1 087- 1 090, 1 986, Fujimura, T., et al., Plant Tissue Culture Lett, 2_:74-75, 1985, Toriyama, K., et al., Theor Appl Genet, 73: 16-19, 1986, Yamada, Y., et al., Plant Cell Rep, 5:85-88, 1986 (Reis) as well as in Rhodes et al. (1988) for rna ice protoplasts.

Innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse kan således også følgende planter anvendes: Lolium, Zea, Triticum, Sorghum, Saccharum, Bromus, Oryzae, Avena, Hordeium, Secale og Setar i a. Within the framework of the present invention, the following plants can thus also be used: Lolium, Zea, Triticum, Sorghum, Saccharum, Bromus, Oryzae, Avena, Hordeium, Secale and Setar i a.

De modne planter som er dyrket frem fra transformerte planteceller, krysses med seg selv til frøproduksjon. Noen av frøene inneholder de gener som koder en nyttig og ønsket egenskap i et forhold som adlyder nøyaktig de etablerte lover innenfor arven. Disse frøene kan anvendes ved produksjonen av transgene planter. The mature plants grown from transformed plant cells are crossed with themselves for seed production. Some of the seeds contain the genes that encode a useful and desired trait in a relationship that obeys exactly the established laws of heredity. These seeds can be used in the production of transgenic plants.

Hymozygote linjer kan utvinnes ved gjentagen selvbestøvning og fremstilling av inna v 1 -1 injer. Disse innav 1 -1 injer kan igjen anvendes til utvikling av hybrider. Ved denne fremgangsmåte krysses til produksjon en innav-linje som inneholder nevnte fremmedgen, med en annen inna v 1 -1 inje. Hymozygous lines can be obtained by repeated self-pollination and production of inna v 1 -1 injers. These innav 1 -1 injers can again be used for the development of hybrids. In this method, an innav line containing said foreign gene is crossed for production with another innav 1 -1 inje.

Efter den generelle beskr i ve 1 se a v foreliggende oppfinnelsen skal det nu for å gi en bedre forståelse refereres til After the general description of the present invention, reference must now be made to give a better understanding

spesifiske utføre 1seseksemp1er som er tatt med for å illu-strere oppfinnelsen, men som ikke har noen limiterende specific working examples which are included to illustrate the invention, but which are not limiting

karakter, med mindre det blir spesielt henvist til dette. character, unless this is specifically referred to.

Ikke- begrensende utføre lseseksemp ler:Non-limiting execution examples:

Generelle rekombinante DNA- teknikkerGeneral recombinant DNA techniques

Fordi mange av de rekombinante DNA-teknikker som er benyttet i.foreliggende oppfinnelse, er .vanlig rutine for fagmannen, skal det her gis bare en kort beskrivelse av disse generelt brukte teknikker. Når det ikke er angitt noe Because many of the recombinant DNA techniques used in the present invention are routine for the person skilled in the art, only a brief description of these generally used techniques shall be given here. When nothing is specified

annet, er alle disse fremgangsmåter beskrevet av Man i at i s et al. ( 1982 ). otherwise, all these methods are described by Man i at i s et al. (1982).

A. Kutting med restr iksjonsendonuk 1easerA. Cutting with a restriction endonuclease

I den av produsenten, New England Biolabs, Beverly, MA., anbefalte pufferopp1øsning foreligger i reaksjonsti 1 - f øri ngsstedet på typisk måte ca. 50 til 500 yjg/ml DNA. For hvert pg DNA tilsettes 2 til 5 enheter restriksjonsendo-nukleaser og reaksjonsti 1 før ingsstedet inkuberes i én til tre timer ved den av produsenten anbefalte temperatur. Reaksjonen avsluttes ved 10 minutters oppvarmning til 65°C eller ved ekstraksjon med fenol, fulgt av presipi-tasjon av DNA med etanol. Denne teknikk er også beskrevet på side 104 til 106 hos Maniatis et al. In the buffer solution recommended by the manufacturer, New England Biolabs, Beverly, MA., there is typically approx. 50 to 500 yjg/ml DNA. For each pg of DNA, 2 to 5 units of restriction endonucleases are added and the reaction site is incubated for one to three hours at the temperature recommended by the manufacturer. The reaction is terminated by heating to 65°C for 10 minutes or by extraction with phenol, followed by precipitation of DNA with ethanol. This technique is also described on pages 104 to 106 of Maniatis et al.

B. Behandling av DNA med polymerase for å frembringe butte ender. 50 til 500 jug/ml DNA-t ragmenter tilsettes reaksjon st i 1 fø-ringsstedet i en puffer som er anbefalt av produsenten, New England Biolabs. Reaksjon st i 1 før ingsstedet inneholder alle fire desoksynukleotidtrifosfater i konsentrasjoner på 0.2 mM. Reaksjonen skjer i løpet av 30 minutter ved 15<0>C og avsluttes ved 10 minutters oppvarmning til 65°C. For fragmenter som oppnås ved kutting med restrikjsonsendo-nukleaser som frembringer 5 '-fremtredende ender, såsom EcoRI og BamHI, benyttes det store fragment, eller Klenow-fragmentet i DNA-po lymerasen. For fragmenter som oppnås ved endonukleaser som frembringer 3 1-fremtrendende ender, såsom Pstl og SacI , benyttes T4-DNA-polymerasen. Anvendelsen av disse to enzymer beskrives på side 113 til 121 hos Man i at i s et al. C. Agarose-ge1ektroforese og rensning av DNA-fragmenter av geler. B. Treatment of DNA with polymerase to produce blunt ends. 50 to 500 µg/ml DNA fragments are added to reaction st in 1 guide site in a buffer recommended by the manufacturer, New England Biolabs. Reaction st in 1 before ing site contains all four deoxynucleotide triphosphates in concentrations of 0.2 mM. The reaction takes place within 30 minutes at 15<0>C and ends after 10 minutes of heating to 65°C. For fragments obtained by cutting with restriction endonucleases that produce 5' protruding ends, such as EcoRI and BamHI, the large fragment, or the Klenow fragment in the DNA polymerase is used. For fragments obtained by endonucleases that produce 3 1-progressing ends, such as Pstl and SacI, the T4 DNA polymerase is used. The use of these two enzymes is described on pages 113 to 121 of Man i at i s et al. C. Agarose electrophoresis and purification of DNA fragments from gels.

Aga rose-ge1e1 ektroforese gjennomføres i et horisontalt apparat som er beskrevet på side 150 til 163 hos Maniatis et al. Den anvendte puffer er den der beskrevne tris-borat-puffer. DNA-fragmentene farves med 0.5 yUg/ml et idiumbromid som foreligger enten i gel- eller tankpufferen under elektroforesen, eller som tilsettes efter elektroforesen. DNA gjøres synlig ved hjelp av belysning med langbølget u11ra v io 1 ett 1 ys. Når fragmentene ikke skal skilles fra gelen, skal det anvendes en agarose som gelerer ved lav temperatur og som leveres av Sigma Chemical, St. Louis, Missouri. Efter elektroforesen klippes det ønskede fragmentet ut, legges i et lite plastrør, oppvarmes ca. 15 minutter til 65°C, ekstraheres tre ganger med fenol og felles ut to ganger med etanol. Denne framgangsmåte kan lett forandres i forhold til den som er beskrevet på 170 hos Maniatis et al. Aga rose-ge1e1 ectrophoresis is carried out in a horizontal apparatus which is described on pages 150 to 163 of Maniatis et al. The buffer used is the tris-borate buffer described there. The DNA fragments are stained with 0.5 µg/ml of an idium bromide which is present either in the gel or tank buffer during the electrophoresis, or which is added after the electrophoresis. DNA is made visible by means of illumination with long-wavelength u11ra v io 1 ett 1 ys. When the fragments are not to be separated from the gel, an agarose which gels at low temperature and which is supplied by Sigma Chemical, St. Louis, Missouri, should be used. After electrophoresis, the desired fragment is cut out, placed in a small plastic tube, heated approx. 15 minutes at 65°C, extracted three times with phenol and precipitated twice with ethanol. This procedure can easily be changed in relation to the one described on 170 by Maniatis et al.

Som alternativ kan DNA isoleres fra agarosen ved hjelp av Geneclean Kits (Bio 101 Inc., La Jolla, CA, USA). D. Tilsetning av syntetiske 1 inkerfragmenter på DNA-ender. Alternatively, DNA can be isolated from the agarose using Geneclean Kits (Bio 101 Inc., La Jolla, CA, USA). D. Addition of synthetic 1 inker fragments to DNA ends.

Om det ønskes et nytt endonuk1eases pa 11ningssted tilføyet ved enden av en DNA-molekyl, behandles molekylet likeledes først med DNA-polymerase for å frembringe glatte ender, slik som beskrevet i avsnittet ovenfor. Ca. 0.1 til 1.0 ug av dette fragment tilsettes til ca. 10 ng fosforylert linker-DNA, som leveres av New England Biolabs, i en volum på 20 til 30 pl med 2 ul T4 DNA-ligase fra New England Biolabs, og ImM ATP i den av produsenten anbefalte puffer. Efter inkubasjon natten over ved 15°C avsluttes If a new endonuclease is desired at an insertion site added at the end of a DNA molecule, the molecule is likewise first treated with DNA polymerase to produce smooth ends, as described in the section above. About. 0.1 to 1.0 ug of this fragment is added to approx. 10 ng of phosphorylated linker DNA, supplied by New England Biolabs, in a volume of 20 to 30 µl with 2 µl of T4 DNA ligase from New England Biolabs, and 1 mM ATP in the buffer recommended by the manufacturer. After overnight incubation at 15°C, end

reaksjonen ved 10 minutters oppvarmning til 65°C. Reaks jonsti 1 f øyn i ngsstedet fortynnes til ca. 100 p 1 i en puffer som er riktig for restrikjsonsendonuk1easen som kutter den syntetiske 1 inkersekvens. Det tilsettes omtrent 50 til 200 enheter av denne endonuk1easen. Blandingen inkuberes 2 til 6 timer ved passende temperatur, deretter underkastes fragmentet en aga rose-ge1e1 ekt rotorese og renses som beskrevet ovenfor. Det resulterende fragment vil nu ha ender med ender som frembringes ved kutting med restriksjonsendonukleasen. Disse ender er vanligvis kohesive slik at det resulterende fragment lett kan knyttes til andre fragmenter med de samme kohesive ender. the reaction by heating to 65°C for 10 minutes. Reaks ionsti 1 f eye in the ngstedet is diluted to approx. 100 µl in a buffer appropriate for the restriction endonuclease that cuts the synthetic primer sequence. About 50 to 200 units of this endonuclease are added. The mixture is incubated for 2 to 6 hours at the appropriate temperature, then the fragment is subjected to agarose-gel effect rotoresis and purified as described above. The resulting fragment will now have ends with ends produced by cutting with the restriction endonuclease. These ends are usually cohesive so that the resulting fragment can be easily linked to other fragments with the same cohesive ends.

E. Fjerning av 5'-terminale fosfater fra DNA-fragmenter. E. Removal of 5'-terminal phosphates from DNA fragments.

Under p1 asmi dk 1 on ingstr innene forminsker behandlingen av vektorplasmidet med fosfatase vektorens resirkularisasjon (diskutert på side 13 hos Maniatis et al.). Efter kutting av DNA med den riktige restriksjonsendonukleasen, tilsettes en enhet alkalisk fosfatase fra tarm fra kalv, som leveres av Boehr inger-Mannhe im, Mannheim. DNA inkuberes i en time ved 37°C og ekstraheres deretter to ganger med fenol og felles ut med etanol. During p1 asmi dk 1 on ingstr innes, treatment of the vector plasmid with phosphatase reduces vector recirculation (discussed on page 13 of Maniatis et al.). After cutting the DNA with the appropriate restriction endonuclease, one unit of calf intestinal alkaline phosphatase, supplied by Boehringer-Mannheim, Mannheim, is added. The DNA is incubated for one hour at 37°C and then extracted twice with phenol and precipitated with ethanol.

F. Sammenknytning av DNA-fragmentene.F. Joining of the DNA fragments.

Når fragmenter med komplementære kohesive ender skal knyttes sammen, inkuberes ca. 100 ng av hvert fragment i en reaksjonsb1 anding av 20 til 40 pl med ca. 0.2 enheter T4 DNA-ligase fra New England Biolabs i en puffer som anbefales av produsenten. Inkubasjonen gjennomføres i 1 til 20 timer ved 150 C. Når DNA-fragmentene skal knyttes sammen med glatte ender, inkuberes disse som ovenfor angitt, bortsett fra at mengden av T4 DNa-ligasen økes fra 2 t i 1 4 enheter. When fragments with complementary cohesive ends are to be linked together, incubate approx. 100 ng of each fragment in a reaction volume of 20 to 40 µl with approx. 0.2 units of T4 DNA ligase from New England Biolabs in a buffer recommended by the manufacturer. The incubation is carried out for 1 to 20 hours at 150 C. When the DNA fragments are to be joined together with smooth ends, these are incubated as indicated above, except that the amount of T4 DNa ligase is increased from 2 h to 1 4 units.

G. Transformasjonen av DNA i E. co 1 i .G. The transformation of DNA in E. co 1 i .

E. co 1 i Stamm HB101 anvendes for de fleste eksperimenter. DNA innføres i E. coli ved ka 1siumk1 or idfremgangsmåten slik som beskrevet hos Maniatis et al., s. 250 - 251. E. co 1 i Stamm HB101 is used for most experiments. DNA is introduced into E. coli by the calcium chloride method as described by Maniatis et al., pp. 250 - 251.

H. Screening av E. co 1 i på plasmider.H. Screening of E. co 1 i on plasmids.

Efter transformasjonen testes de resulterende kolonier av E. coli på nærværet av det ønskede plasmid ved hjelp av en rask p1 asmidiso1 asjonsfremgangsmåte. To vanlige fremgangsmåter er beskrevet på s. 366 - 369 hos Maniatis et al. I. Isolering av plasmid-DNA i stor målestokk. After the transformation, the resulting colonies of E. coli are tested for the presence of the desired plasmid by means of a rapid p1 asmidisolation method. Two common methods are described on pp. 366 - 369 of Maniatis et al. I. Isolation of plasmid DNA on a large scale.

Fremgangsmåter til isolering av plasmider fra E_. coli i stor målestokk er beskrevet på s. 88 - 94 hos Maniatis et. Methods for isolating plasmids from E_. coli on a large scale is described on pp. 88 - 94 by Maniatis et.

il- il-

J. Kloning i M13 fagvektorer.J. Cloning in M13 phage vectors.

Den etterfølgende beskrivelse skal forstås slik at den dobbe 1tkjedete replikative form for fag M13-avkom benyttes for rut inefremgangsmåter, som kutting med The following description should be understood as meaning that the double-stranded replicative form of subject M13 progeny is used for routine procedures, such as cutting with

restr iksjonsendonuk1ease, sammenknytting etc.restriction endonuclease, cross-linking etc.

Enzymer leveres, når det ikke henvises til noe annet, fra Enzymes are supplied, when not indicated otherwise, from

Boehringer Biolabs (BRL). De anvendes ifølge produsentens oppgave, med mindre det ikke er angitt noe annet. Boehringer Biolabs (BRL). They are used according to the manufacturer's instructions, unless otherwise stated.

Eksempel 1: Konst ruksjon av plasm idet pABDIExample 1: Construction of plasma using pABDI

Man kutter de fritt tilgjengelige plasmider pkm 21 og pkm 244 [Beck, E., et al., Gene _19, 327 -336 (1982)] med re-striksjons-endonukleasen Pstl. Plasmidenes fragmenter som brukes til rekombinasjonen, renses ved hjelp av elektroforese i 0,8% agarose-gel. Plasmidet som oppnås fra bruddstykkenes forbindelse pkm 21244 inneholder en kombinasjon av 5'- og 3 ' -Bal 31 - delesjon av NPT-11-genet, som beskrevet av Beck et al. i Gene J_9, 327 -336 ( 1 982). For å forbinde promoters igna1 et i Cau1 i f 1ower-mos a ikk-v i rus et med Hind111-fragmentet i plasmidet pkm 21 244, konstrueres koblingsplasmidet pJPAX. Kob1 ingsp 1 asmi det pJPAX oppnås fra plasmidene pUC8 og pUC9 [Messing, J. and J. Vieira, Gene j_9, 269 -276 ( 1982 )]. 10 basepar av plasmidets kob1 ingssek vens pUC9 separeres ved kutting av Hindi 11- og Sa 11-pos isjonen og den etterfølgende påfylling av de adhe-sive ender med po 1ymerase-1-K1enow-fragmentet [Jacobsen, H., et al., Eur. J. Biochem. 45, 623 (1974)] og forbindelsen av po lynuk 1 eoti dkjeden , idet Hind III - pos isjonen igjen opprettes. Et syntetisk koblingsledd av 8 basepar (Xhol) innføyes på SmaI-pos isjonen av denne separerte koblings sekvens. Rekombinasjonen av de egnede Xorl- og Hind111-fragmenter i plasmidet pUC8 og det modifiserte plasmid pUC9, gir plasmidet pJPAX med en delvis asymme-trisk kob1 ingssek vens med de påfølgende restriksjonssteder : EcoRI, Smal, BamHT, SalT, Pstl, HindHI, BamHI, Xhol og EcoRT. CaMv gen VI promotor-regi onen som er knyttet sammen med NPT II struktur genet, stammer fra genomet for CaMV-stammen CM 4-184, en variant av CaMV-stammen CM 1841, hvis komplette nuk1eotidsekvens er beskrevet hos Gardner RC et al. CaMV promotor-regi onen kloner i cosmidet pHC 79 som omfatter 6 k.b, et avkom av E. coli plasmidet pBR322 ,[Hohn B and Co11 ing J, 1980], idet CaMV genomet samt cosmidet pHC79 kuttes med Bstll og de resulterende bruddstykker knyttes sammen. Forbindelsen av 5 '-ekspresjonssigna 1 et i Cau1 i11ower-moasikk-v i rus-genet VI og HindI I 1-fragmentet i NPT-II-genet bevirkes i plasmidet pJPAX ved innføyning av promoterregi onen i Cau1 i f 1ower-mosa ikk-v i rus-genet VI mellom Pstl- og Hind 111 - posisjonen . Det således oppnådde plasmidet kuttes opp på den eneste Hind 111 - pos isjon og Hind111-fragmentet i plasmidet pkm 2 1 244 bygges inn i kuttestedet i begge orienteringsretninger, idet man oppnår plasmidene pJPAX Cakm<+>og pJPAX Cakm". For å skape en EcoRV-sek vens i nærheten av 3 1 terminasjonssigna 1 et i NPT-11-hy br idgenet, bygges et BamHI-fragment av plasmidet pJPAX Cakm<+>inn i BamHI - pos isjonen av plasmidet pBR 327 [Soberon, X. et al., Gene 9, 287-305 (1980)]. Man oppnår plasmidet pBR 327 Cakm. EcoRV-fragmentet i plasmidet pBR The freely available plasmids pkm 21 and pkm 244 [Beck, E., et al., Gene _19, 327-336 (1982)] are cut with the restriction endonuclease Pstl. The plasmid fragments used for recombination are purified by electrophoresis in 0.8% agarose gel. The plasmid obtained from the junction of fragments pkm 21244 contains a combination of 5'- and 3'-Bal 31 deletion of the NPT-11 gene, as described by Beck et al. in Gene J_9, 327-336 (1982). In order to connect the promoter igna1 et i Cau1 i f 1ower-mos a ikk-v i rus et with the Hind111 fragment in the plasmid pkm 21 244, the linking plasmid pJPAX is constructed. Kob1 ingsp 1 asmi det pJPAX is obtained from plasmids pUC8 and pUC9 [Messing, J. and J. Vieira, Gene j_9, 269-276 (1982)]. 10 base pairs of the connecting sequence of the plasmid pUC9 are separated by cutting the Hindi 11 and Sa 11 positions and the subsequent filling of the adhesive ends with the polymerase-1-K1enow fragment [Jacobsen, H., et al., Eur. J. Biochem. 45, 623 (1974)] and the connection of the po lynuk 1 eoti d chain, the Hind III position being established again. A synthetic linker of 8 base pairs (Xhol) is inserted at the SmaI position of this separated linker sequence. The recombination of the appropriate Xor1 and Hind111 fragments in the plasmid pUC8 and the modified plasmid pUC9 gives the plasmid pJPAX with a partially asymmetric binding sequence with the following restriction sites: EcoRI, SmaI, BamHT, SalT, PstI, HindHI, BamHI, Xhol and EcoRT. The CaMv gene VI promoter region linked to the NPT II structure gene originates from the genome of CaMV strain CM 4-184, a variant of CaMV strain CM 1841, whose complete nucleotide sequence is described in Gardner RC et al. The CaMV promoter region is cloned in the cosmid pHC 79, which comprises 6 kb, a progeny of the E. coli plasmid pBR322, [Hohn B and Co11ing J, 1980], the CaMV genome and the cosmid pHC79 being cut with Bstll and the resulting fragments joined together . The connection of the 5'-expression signal 1 et in Cau1 i11ower-mosaic-v in the rus-gene VI and the HindI I 1 fragment in the NPT-II gene is effected in the plasmid pJPAX by inserting the promoter region in Cau1 in f 1ower-mosaic-v in the rus gene VI between the Pstl and Hind 111 positions. The plasmid thus obtained is cut up at the only Hind 111 position and the Hind111 fragment in the plasmid pkm 2 1 244 is built into the cut site in both directions of orientation, obtaining the plasmids pJPAX Cakm<+>and pJPAX Cakm". To create a EcoRV sequence in the vicinity of the 3 1 termination signal in the NPT-11 hy brid gene, a BamHI fragment of the plasmid pJPAX Cakm<+> is built into the BamHI position of the plasmid pBR 327 [Soberon, X. et al ., Gene 9, 287-305 (1980)]. Plasmid pBR 327 Cakm is obtained. The EcoRV fragment in plasmid pBR

327 Cakm som inneholder de nye DNA-konstruksjoner, anvendes for å erstatte EcoRV-regionen i Cau1 i f 1ower-mosa ikk-v i rus - genet VI som er klonet på Sa 11 - pos isjonen i plasmidet pUC8, idet man stiller den protein-koderende DNA-sekvens i NPT-II-genet under kontrollen av 5'- og 3<1->ekspressjons-signalene i Cau1 i f 1ower-mosaikk-genet VI. De således oppnådde plasmider har betegnelsen pABDI og pABDII (jfr. fig. 1 ). 327 Cakm containing the new DNA constructs is used to replace the EcoRV region in the Cau1 i f 1ower mosaic ikk-v i rus gene VI which is cloned at the Sa 11 position in the plasmid pUC8, setting the protein coding DNA sequence in the NPT-II gene under the control of the 5' and 3<1> expression signals in Cau1 in the f 1ower mosaic gene VI. The plasmids thus obtained are designated pABDI and pABDII (cf. fig. 1).

Eksempel 2: Konstruksjon av plasmidet pHP23A Konstruksjonen av plasmidet pHP23 skjer efter innskudd av et EcoRV-fragment i plasmidet pABDI, som inneholder APH-(3')11-strukturgenet samt en del av 19S RNA promotor-sekvensen av CaMV, inn i Smal-siden i plasmidet pDH51 (jfr. fig. 2). Example 2: Construction of the plasmid pHP23A The construction of the plasmid pHP23 takes place after inserting an EcoRV fragment into the plasmid pABDI, which contains the APH-(3')11 structural gene as well as part of the 19S RNA promoter sequence of CaMV, into the Smal- since in the plasmid pDH51 (cf. Fig. 2).

Plasmidet pDH51 er beskrevet hos Pietrzak et al., 1986 (26). Dette plasmid inneholder 35S promotor - reg i onen og terminator-regi onen av CaMV som er separert ved en innskudd po ly 1 inker-regi on som inneholder tallrike k 1 on ingssteder. The plasmid pDH51 is described in Pietrzak et al., 1986 (26). This plasmid contains the 35S promoter region and the terminator region of CaMV which are separated by an insert poly 1 inker region containing numerous k 1 on ing sites.

Som utgangsmateri a 1e for 35S promotor-/terminator regionen tjener et Sea I-fragment av CaMV "S" som omfatter nukleotiden 6808-7632 i genkortet (Frank G et al., Cel1, 2J_: ( 285-294, 1980 ), og som spleises inn i Smal-stedet for pUC 18 (Norrander J. et al., Gene, 26: 1 0 1 - 1 06, 1983 ), under dannelse av plasmid pDB21. Dette fordøyes deretter med restrikjsonsenzymet Hphl. De kohesive ender fjernes ved behandling med T4 DNA polymerase. As starting material a 1e for the 35S promoter/terminator region serves a Sea I fragment of CaMV "S" comprising nucleotide 6808-7632 in the gene map (Frank G et al., Cel1, 2J_: ( 285-294, 1980 ), and which is spliced into the SmaI site of pUC 18 (Norrander J. et al., Gene, 26: 101-106, 1983), forming plasmid pDB21. This is then digested with the restriction enzyme Hph1. The cohesive ends are removed by treatment with T4 DNA polymerase.

Et fragment som inneholder 35S promotor-regi onen [p U C18 pos. 21 (Hph I)-412 (Smal) plus CaMV pos. 6808-7437 (Hphl), knyttes sammen med Kpnl linkere, kuttes med Ncol (pos. 6909 CaMv), de kohesive ender fylles ved hjelp av DNA-polyme-rasens Klenow-fragmentet, knyttes sammen med EcoRI - 1 inkere og til slutt fordøyes med EcoRI og Kpnl. A fragment containing the 35S promoter region [p U C18 pos. 21 (Hph I)-412 (Narrow) plus CaMV pos. 6808-7437 (Hphl), ligated with KpnI linkers, cut with NcoI (pos. 6909 CaMv), the cohesive ends filled using the DNA polymerase's Klenow fragment, ligated with EcoRI - 1 inkers and finally digested with EcoRI and KpnI.

Det resulterende EcoRI/KpnI - fragment som inneholder CaMv promotor-sekvensen, spleises deretter inn i plasmidet pUC18 mellom Kpnl og EcoRI restrikjsonskuttesteder. På denne måte oppnås plasmidet pDG2. The resulting EcoRI/KpnI fragment containing the CaMv promoter sequence is then spliced into the plasmid pUC18 between the KpnI and EcoRI restriction sites. In this way, the plasmid pDG2 is obtained.

Et annet fragment som bærer termi nasjonssigna1 ene [CaMV pos. 7439 (Hphl)-7632 plus pUC18 pos. 413-1550 (Hphl)], kuttes med EcoRI, de kohesive ender fylles med Klenow, for-synes med Hindi 11 linkere og fordøyes med Hindi 11 og Sphl. Another fragment carrying the termination signal [CaMV pos. 7439 (Hph1)-7632 plus pUC18 pos. 413-1550 (Hphl)], cut with EcoRI, the cohesive ends filled with Klenow, provided with Hindi 11 linkers and digested with Hindi 11 and Sphl.

Det resulterende sphl-hindlll fragmentet som inneholder CaMV terminator-sekvensen, spleises deretter inn i plasmidet pDG2, nemlig i Hindi 11 og Sphl restriksjonskutte-stedene. The resulting sphl-hindlll fragment containing the CaMV terminator sequence is then spliced into the plasmid pDG2, namely into the Hindi 11 and Sphl restriction sites.

pHP23 modifiseres ved deles jon av en del av polylinker- pHP23 is modified by cleavage of part of the polylinker

regionen. Efter kutting av plasmidet med BamHI og Sphl og delesjon av BamHI-SphI fragmentet, fjernes de kohesive ender ved hjelp av T4-polymerase og bruddstykkene knyttes sammen under dannelse av pHP23 /\ . the region. After cutting the plasmid with BamHI and SphI and deletion of the BamHI-SphI fragment, the cohesive ends are removed with the help of T4 polymerase and the broken pieces are linked together to form pHP23/\.

Konstruksjonen av p H P 2 3 Zl kompletteres ved reklonering av et EcoRI - f ragment som bærer hybrid-genet, i plasmidet p U C19 (Roberts RJ, 1984), som gjør fremstillingen av delesjonsmutanter enk 1 ere. The construction of p H P 2 3 Zl is completed by recloning an EcoRI fragment carrying the hybrid gene in the plasmid p U C19 (Roberts RJ, 1984), which makes the production of deletion mutants easier.

Eksempel 3: Konstruksjon av plasmidet pABDHExample 3: Construction of the plasmid pABDH

BamHI fragmentet av plasmidet pLG88, som er beskrevet hos Blochlinger og Diggelmann, Mol. Cel 1. Biol., 4 ( 12): 2929 - 293 1, 1984 og som inneholder regionen i hygromycinfos fo-transferansen (hph) som koder proteinet, spleises inn i BamHI siden i p D0B612 (Balazs E et al., Gene, 40: 343-348, 1985) under dannelse av pABDH (jfr. fig. 2). The BamHI fragment of the plasmid pLG88, which is described in Blochlinger and Diggelmann, Mol. Cel 1. Biol., 4 ( 12): 2929 - 293 1, 1984 and containing the region of the hygromycin phosphotransferase (hph) encoding the protein, spliced into the BamHI site in p D0B612 (Balazs E et al., Gene, 40 : 343-348, 1985) to form pABDH (cf. Fig. 2).

Eksempel 4: Gen- targetingExample 4: Gene targeting

2 Plasmider med forskjellige oppbygginger av A P H(3 ' ) 11 hybrid markør-genet anvendes ved fremstilling av delesjonsmutanter som er innbyrdes komp 1ementerende. 2 Plasmids with different structures of the A P H(3 ' ) 11 hybrid marker gene are used in the production of deletion mutants which are mutually complementary.

N j -stammeN j stem

1. Plasmid pABDI (jfr. fig. la) som er beskrevet hos Paszkowski J et al., Embo J,3<_>, 27 1 7 -2722, 1 984) kuttes med restriksjonsenzymene Ball og Smal. Ved delesjon av Ba 11-sma I - f ragmentet i pABDI oppnås de 1 esjonsmutantene A -Ball (jfr. fig. lb). 2. Li near isering av dette plasmid på Ndel restriksjons-kuttestedet. 1. Plasmid pABDI (cf. fig. la) which is described by Paszkowski J et al., Embo J,3<_>, 27 17 -2722, 1984) is cut with the restriction enzymes Ball and Smal. By deleting the Ba 11-sma I fragment in pABDI, the 1-ession mutants A-Ball are obtained (cf. fig. 1b). 2. Alignment of this plasmid at the NdeI restriction site.

3. Integrasjon av det lineariserte plasmid i det3. Integration of the linearized plasmid into it

nukleare genomet i tabakk ved Co-transformas jon med nuclear genome in tobacco by co-transformation with

pABDH. På denne måte oppnår man Nj-stammen i Target-tabakken. pABDH. In this way, the Nj strain is obtained in the Target tobacco.

Rp, R^-stammeRp, R^ strain

1. Kutting av pABDI med Narl. Ved delesjon av Narl-fragmentet i plasmidet pABDI oppnår man de 1 esjonsmutyantene A Narla (jfr. fig. lc). 2. Li near i ser ing av plasmidet på Ndel restr iksjonskutte - stedet. 3. Co-transformasjon av A Narl i tobakk-genomet. Man oppnår Target-stammene R2og R^. 1. Cutting pABDI with Narl. By deleting the Nar1 fragment in the plasmid pABDI, the 1-ession mutants A Nar1a are obtained (cf. fig. 1c). 2. Linear visualization of the plasmid at the Ndel restriction site. 3. Co-transformation of A Narl in the tobacco genome. One obtains the Target strains R2 and R^.

Jj , -stammeJj , -stem

1. Kutting av pABDI med Pstl. Ved delesjon av Pstl-fragmentet i plasmidet pABDI oppnår man de 1 esjonsmutantene A Pst I (jfr. fig. Id). 2. Li near i ser ing av plasmidet på Ndel restr ikjsonskutte-stedet. 3. Innføring av A Pstl i tabakk-genomet gir Target stammene Jjog J^. 1. Cutting pABDI with Pstl. By deleting the Pstl fragment in the plasmid pABDI, the 1-ession mutants A Pst I are obtained (cf. fig. Id). 2. Line near sighting of the plasmid at the Ndel restorative splice site. 3. Introduction of A Pstl into the tobacco genome gives the Target strains Jjog J^.

Delesjons- mutanterDeletion mutants

A Sphl ( p 19SphI):A Sphl ( p 19SphI):

Kutting av plasmid pHP23 A med sphl og delesjon av Sp hI - fragmentet fører til delesjonsmutantene Sphl (jfr. fig. Cutting plasmid pHP23 A with sphl and deletion of the Sp hI fragment leads to the deletion mutants Sphl (cf. fig.

1 f ).1 f ).

A Nar Ib ( p! 9NarIb) :A Nar Ib ( p! 9NarIb) :

Kutting av plasmid pHP23 A med Narl og delesjon av Narl- fragmentet fører til delesjonsmutantene A Narlb (jfr. fig. lg). Cutting of plasmid pHP23 A with Narl and deletion of the Narl fragment leads to the deletion mutants A Narlb (cf. fig. 1g).

De anvendte metoder for p1 asmid-konstruksjonen er beskrevet hos Maniatis et al., 1982. The methods used for the p1 asmid construction are described in Maniatis et al., 1982.

Eksempel 5: Fremstilling av tobakkprotopI åster Tobakkprotop1 åster fremstilles efter konvensjonelle metoder ut fra en ta bakk-sus pensjonku11ur (Potrykus I and Shillito RD, Methods in Enzymology, Vol. 118, Plant Molecular Biology, eds. A and H. Weissbach, Academic Press, Orlande, 1986). Fullstendig utfoldede blader hos 6 uker gamle sp ire-ku1 turer fjernes under sterile betingelser og fuktes grundig med en enzymoppløsning med følgende sammensetning: Example 5: Production of tobacco protopI öster Tobacco protop1 öster is produced according to conventional methods from a ta bac-sus pension cur11ur (Potrykus I and Shillito RD, Methods in Enzymology, Vol. 118, Plant Molecular Biology, eds. A and H. Weissbach, Academic Press , Orlande, 1986). Fully unfolded leaves of 6-week-old sprouts are removed under sterile conditions and thoroughly moistened with an enzyme solution of the following composition:

EnzymoppløsningEnzyme solution

H20 70 mg H20 70 mg

Sakkarose 13 mgSucrose 13 mg

Macerozymer 1 mgMacerozymes 1 mg

R 10 R 10

Cellulose 2 gCellulose 2 g

'Onozuka' Rjq'Onozuka' Rjq

Drisellase 0.13 gDrisellase 0.13 g

MES 0.5 mlMES 0.5 ml

pH 6.0pH 6.0

Bladene kuttes deretter i 1-2 cm store kvadratiske stykker og får svømme opp på ovennevnte enzymoppløsning. Inkubasjonen skjer natten over ved en temperatur på 26°C i mørke. Dene blanding rystes deretter lett og inkuberes for ytterligere 30 minutter inntil fullstendig fordøyning. The leaves are then cut into 1-2 cm square pieces and allowed to float in the above-mentioned enzyme solution. Incubation takes place overnight at a temperature of 26°C in the dark. The mixture is then gently shaken and incubated for a further 30 minutes until complete digestion.

Denne suspensjon filtreres deretter til separasjon av ufordøyede vevsrester gjennom en stålsil med en maske-vidde på 100 jum, spyles med 0.6 M s uk roseopp 1 øs n i ng (MES, pH 5-6) og sentrifugeres deretter i 10 minutter ved 100 g. På grunn av denne behandling samler det seg protoplaster på mediets overflate som deretter trekkes av unbder protop1 åster, f.eks. under anvendelse av en sterilisert i njeksjonssprøyte. This suspension is then filtered for separation of undigested tissue residues through a steel sieve with a mesh size of 100 µm, rinsed with 0.6 M sucrose 1 tablespoon (MES, pH 5-6) and then centrifuged for 10 minutes at 100 g. Due to this treatment, protoplasts accumulate on the surface of the medium which are then pulled by unbder protop1 åster, e.g. using a sterilized injection syringe.

Protoplastene resuspenderes deretter i et K3A medium som inneholder 0,4 M sukrose og som vaskes på den foran angitte måte 3 x ved flotasjon og etterfølgende fjerning av mediet for å fjerne det vedhengende enzymet. De rensede protoplaster suspenderes deretter i en oppløsning av 0,4 M mannitt og 1 g/liter MES slik at det foreligger en proto-plasttetthet på 1,2 til 1,6 x IO<4>ml. The protoplasts are then resuspended in a K3A medium containing 0.4 M sucrose and which is washed in the manner indicated above 3 x by flotation and subsequent removal of the medium to remove the attached enzyme. The purified protoplasts are then suspended in a solution of 0.4 M mannitol and 1 g/liter MES so that there is a protoplast density of 1.2 to 1.6 x 10<4>ml.

Eksempel 6: Co- transformas jon av protoplaster av Nicotiana tabacum cv. Petit Havanna SRI ved hjelp av Mg^+/ PEG-behandling ( Negrutiu, I, et al. 1987) Example 6: Co-transformation of protoplasts of Nicotiana tabacum cv. Petit Havanna SRI using Mg^+/ PEG treatment (Negrutiu, I, et al. 1987)

Co-transformasjonen av de 1 esjonsp1 asmid-DNA og pABDH-DNA gjennomføres tilsvarende anvisningene hos Schocher et al., 1986. For gjennomføringen av transformasjonseksperimentene blir først protoplastene vasket, tellet og deretter resus-pendert i et W5-medium [154 mM NaCl, 125 mM CaC12The co-transformation of the 1 estion p1 asmid DNA and pABDH DNA is carried out according to the instructions of Schocher et al., 1986. To carry out the transformation experiments, the protoplasts are first washed, counted and then resuspended in a W5 medium [154 mM NaCl, 125 mM CaCl 2

2H20, 5mM KC1, 5 mM glukose, pH 5.6; Menczel, L. et al. 2H 2 O, 5 mM KCl, 5 mM glucose, pH 5.6; Menczel, L. et al.

(1981)], som sikrer en høy overlevelsesrate av de isolerte protoplaster, i en celletetthet på 1-2.5 x 10 celler pr. ml. Protoplastene anvendes så efter en inkubasjonstid på 30 minutter ved 6°C til 8°C til transformasjonseksperi - mentene. (1981)], which ensures a high survival rate of the isolated protoplasts, in a cell density of 1-2.5 x 10 cells per ml. The protoplasts are then used after an incubation time of 30 minutes at 6°C to 8°C for the transformation experiments.

Kort før den egentlige transformasjon av de isolerte protoplaster erstattes W^-mediet med det egentlige transfor-ma sjonsmedi et. Det dreier seg her om en Mannitt/rnagne-sium-oppløsning [MaMg-Lsg: 0.4-0.5 mM manitt, 0.1 % MES (Mo rfo1 i netansu1 fon sy re), pH 5.6] med en Mg^ + -konsentrasjon på 12 til 16 mM. Dertil separeres først protoplastene fra W^-oppløsningen ved 5-minutters sentr i fugering ved 100 g og resuspenderes i MaMg-mediet (0.3 ml). Til denne suspensjon tilsettes 65 ^u 1 av en vandig DNa-opp 1 øs n i ng , inneholdende 5 - 10 ug delesjonsplasmid-DNA, 2 jjq av plasmidet pABDH og 40 jjg ka 1 vehymus-ca rr i er DNA. Ved sistnevnte dreier det seg om en nøytral carrier-DNA uten transformerende innskudd som tilsettes i overskudd til denne blanding, for å beskytte mot en muk1easefordøyning av DNA som skal transformeres. Plasmid og carrier DNA steri-liseres forut ved etanol rep res ipi tasjon som er beskrevet hos Paszkowski und Saul, 1986. Efter et tidsrom på ca. 0.1 til 10 minutter efter DNA-1i 1setni ngen , skjer applikasjonen av en vandig 40 % polyetylenglykoloppløsning (w/v), til en sluttkonsentrasjon på 24 til 28 % (w/v) er oppnådd. Spesielt fordelaktig har bruken av PEG av CMS typ vist seg å være. Herved dreier det seg om en Ca^<+->holdig [0.1 M Ca(N03 ) 2-4H20 ] 0.4 M rnani11opp1øsning som inneholder Shortly before the actual transformation of the isolated protoplasts, the W^ medium is replaced with the actual transformation medium. This concerns a Mannitol/magnesium solution [MaMg-Lsg: 0.4-0.5 mM Mannitol, 0.1% MES (Mo rfo1 in netansulphon sy re), pH 5.6] with a Mg^ + -concentration of 12 to 16 mM. For this, the protoplasts are first separated from the W^ solution by centrifugation at 100 g for 5 minutes and resuspended in the MaMg medium (0.3 ml). To this suspension is added 65 µl of an aqueous DNa solution containing 5 - 10 µg of deletion plasmid DNA, 2 µg of the plasmid pABDH and 40 µg of vehymus ca rr i er DNA. The latter involves a neutral carrier DNA without transforming inserts that is added in excess to this mixture, in order to protect against muc1ease digestion of the DNA to be transformed. Plasmid and carrier DNA are previously sterilized by ethanol replication as described by Paszkowski und Saul, 1986. After a period of approx. 0.1 to 10 minutes after the DNA-1i 1 set, the application of an aqueous 40% polyethylene glycol solution (w/v) takes place, until a final concentration of 24 to 28% (w/v) is achieved. The use of PEG of the CMS type has proven to be particularly advantageous. This involves a Ca^<+->containing [0.1 M Ca(N03 ) 2-4H20 ] 0.4 M rnani11solution which contains

PEG med mo 1 eku1 a rvekt på ca. 1000 til ca. 6000 i en sluttkonsentrasjon på 40 % (w/v). pH-verdien av denne oppløsning ligger ved pH 7 til 9 fNegrutiu, I. et al. PEG with a molecular weight of approx. 1000 to approx. 6000 in a final concentration of 40% (w/v). The pH value of this solution is at pH 7 to 9 fNegrutiu, I. et al.

(1986a ) ]. (1986a ) ].

I tilfellet Nicotiana tabacum cv. Petit Havanna SRI anvendes fortrinnsvis PEG CMS 4000. pH-verdien av trans-formasjonsmedi et justeres deretter til en verdi på pH 7. Denne blanding inkuberes under leilighetsvis rysting i 30 minutter ved 26°C. In the case of Nicotiana tabacum cv. Petit Havanna SRI preferably uses PEG CMS 4000. The pH value of the transformation medium is then adjusted to a value of pH 7. This mixture is incubated with occasional shaking for 30 minutes at 26°C.

Ved anvendelse av høye PEG-konsentrasjoner på >20 % er en trinnvis fortynning med 3 til 5 ganger volum av en 0.2 M CaCl2-oppløsning fordelaktig. Deretter avsentri fugeres When using high PEG concentrations of >20%, a stepwise dilution of 3 to 5 times the volume of a 0.2 M CaCl2 solution is advantageous. Then off-center grouting

de på den angitte måte behandlede protoplaster (5 minutter ved 100 g) og resuspenderes i ferskt K^-medium (0.3 ml protoplastenoppløsning i 10 ml ferskt K^-medium). Den ytterligere inkubasjon skjer i 10 ml-porsjoner i Petri-skåler på 10 cm diameter ved 24°C i mørke, idet populasjonstettheten er på 4 til 8x10 4protoplaster pr. the protoplasts treated in the indicated manner (5 minutes at 100 g) and resuspended in fresh K^ medium (0.3 ml protoplast solution in 10 ml fresh K^ medium). The further incubation takes place in 10 ml portions in Petri dishes of 10 cm diameter at 24°C in the dark, the population density being 4 to 8x10 4 protoplasts per

ml. Efter 3 dager fortynnes kulturmediet med 0.3 volumdeler fersk K^-medium pr. skål og inkuberes ytterligere 4 dager ved 24°C og 3000 lux kunstig belysning. Efter totalt 7 dager innføres klonene som er utviklet fra protoplastene, i nær ingsmedium som er størknet i 1 % agarose og som inneholder 12 mg/l hygromycin og kultiveres efter "bead type "-kulturmetoden [Shillito, R.D. et al, Plant Cell Reports, 2, 244-247 (1983)] ved 24°C i mørke. Nær ingsmed i et erstattes hver 5. dag med en fersk likearted nær ingsoppløsning. ml. After 3 days, the culture medium is diluted with 0.3 parts by volume of fresh K^ medium per dish and incubated for a further 4 days at 24°C and 3000 lux artificial lighting. After a total of 7 days, the clones developed from the protoplasts are introduced into nutrient medium solidified in 1% agarose and containing 12 mg/l hygromycin and cultivated according to the "bead type" culture method [Shillito, R.D. et al, Plant Cell Reports, 2, 244-247 (1983)] at 24°C in the dark. Ne ingsmed i et is replaced every 5 days with a fresh similar ne ing solution.

Efter 6 uker overføres de hygromycin-res istente kloner som har fått en diameter på 1-2 mm, til et med agar størknet ant ibi ot ikaho1dig medium uten hygromycin. After 6 weeks, the hygromycin-resistant clones, which have reached a diameter of 1-2 mm, are transferred to an agar solidified ant ibiot ikaho1dig medium without hygromycin.

Ku 11i ver ingsbet inge1 sene samt regenerasjons-protokollen er beskrevet hos Saul et al., 1987. Cow 11i ver ingsbet inge1 tendon as well as the regeneration protocol is described in Saul et al., 1987.

Eksempel 7: Undersøkelse av hygromycin- res istente kloner Example 7: Examination of hygromycin's tested clones

på spleising av A P H( 3 ' ) 11 delesjonsmutanter Totalt ble 7 hygromycin-res istente kloner testet ved hjelp av Southern blot Hybr idisat i on på spleising av APH(3')II de 1 esjonsmutanter i plantegenomet. on splicing of APH(3') 11 deletion mutants A total of 7 hygromycin-resistant clones were tested by means of Southern blot Hybridization on splicing of APH(3')II de 1 ession mutants in the plant genome.

Fem av de testede kloner som har den ventede genkonstruksjon (3 forskjellige APH(3 ' ) II-gen-de 1 esjoner ) anvendes i de videre eksperimenter. Five of the tested clones that have the expected gene construction (3 different APH(3') II-gene-de 1 esions) are used in the further experiments.

Kopiantallet av target-delesjonen varierer i et område på to til ti. (Stamme Jj- 3 kopier, stamme J~- 7 kopier. Stamme Nj- 5 kopier, stamme R2- 2 kopier, stamme R^The copy number of the target deletion varies in a range of two to ten. (Strain Jj- 3 copies, strain J~- 7 copies. Strain Nj- 5 copies, strain R2- 2 copies, strain R^

- 10 kopier).- 10 copies).

Av disse cellelinjer regenereres de transgene planter ifølge den hos Saul et al., 1987 beskrevne regenerasjons-protokoll og formeres videre i form av sterile spirekultu-rer. From these cell lines, the transgenic plants are regenerated according to the regeneration protocol described by Saul et al., 1987 and further propagated in the form of sterile sprout cultures.

Efter flere subku11i ver inger oppnår man blader som gir et godt utbytte av pro 1 i fer ierende protoplaster. Integrasjonen av genoppbygningen i det nukleare genomet verifiseres ved hjelp av den mitotiske stabilitet og arv som et singulært Mendelsk trekk ved hjelp av Southern blot hybridisering. After several subcutures, leaves are obtained which give a good yield of pro 1 in fertilizing protoplasts. The integration of the gene structure in the nuclear genome is verified by means of the mitotic stability and inheritance as a singular Mendelian trait by means of Southern blot hybridization.

Eksempe1 8 : " Gen Targeting" eksperime nterExample 1 8: "Gen Targeting" experiments

For "gene targeting" eksperimenter anvendes protoplaster av de 5 på forhånd valgte linjer. Plasmid DNA, som inneholder komp 1ementerende avsnitt av det kimære APH(3 1 ) 11 - gen, spleises ved hjelp av de i eksempel 6 beskrevne direkte gentransfer-fremgangsmåter inn i protoplastene i de korresponderende p1antestammer, idet følgende kombinasjoner er valgt. For "gene targeting" experiments, protoplasts of the 5 preselected lines are used. Plasmid DNA, which contains complementary sections of the chimeric APH(3 1 ) 11 gene, is spliced using the direct gene transfer methods described in example 6 into the protoplasts of the corresponding plant strains, the following combinations being selected.

pl9NarIb med stamme Njpl9NarIb with stem Nj

p 19 S p h I med stamme R^, R3, Jjog J^.p 19 S p h I with stem R^, R3, Jjog J^.

Eksempel 9: Utvalg av kanamycin- resistente cellekloner Efter 3 til 4 uker fortsatt kultivering i kanamycin-ho 1 - dig nær ingsmed ium plantes de resistente kalli med en diameter på 2 til 3 mm på LS-ku1turmedium som er størknet med agar [Linsmaier EM and Skoog F, Phys i 01. Plant. 18: 1 00 -1 27, 1 965 ], inneholdende 0.05 mg/l 2,4-dik1orfenoksy - eddiksyre, 2 mg/l 1-nafty 1 edd iksyre , 0.1 mg/l 6-benzyl-aminopurin, 0.1 mg/l kinetin og 75 mg/l kanamycin. Ved spi re induksjon på LS-medium inneholdende 150 mg/l kanamycin og 0.2 mg/l 6-benzy1aminopurin og etterfølgende rotdannelse på T-medium [Nitsch, YP and Nitsch C, Science, 163: 85-87 1969 ] oppnår man kanamycin-res istente Nicotiana tabacum-planter av sorten Petit Havanna SRI. Example 9: Selection of kanamycin-resistant cell clones After 3 to 4 weeks of continued cultivation in kanamycin-rich medium, the resistant calli with a diameter of 2 to 3 mm are planted on LS culture medium solidified with agar [Linsmaier EM and Skoog F, Phys i 01. Plant. 18: 1 00 -1 27, 1 965 ], containing 0.05 mg/l 2,4-dic1orphenoxy - acetic acid, 2 mg/l 1-naphthy 1 acetic acid , 0.1 mg/l 6-benzyl-aminopurine, 0.1 mg/l kinetin and 75 mg/l kanamycin. By sprout induction on LS medium containing 150 mg/l kanamycin and 0.2 mg/l 6-benzy1aminopurine and subsequent root formation on T medium [Nitsch, YP and Nitsch C, Science, 163: 85-87 1969 ], kanamycin- res istente Nicotiana tabacum plants of the variety Petit Havanna SRI.

Eksempel 10: Påvisning av NPT- II- genet i p 1 antearv egodset 0,5 g kallus av de transformerte cellekulturer eller blad-vev fra den derav regenererte plante homogeniseres ved 0°C i 15 1 sakkaroseoppløsning, inneholdende 50 mMo 1/1 etylendiamin-N,N,N' ,N'-tetraeddiksyre, EDTA), 0,25 Mol/l natriumklorid og 50 mMo 1/1 a,a,a-tris-(hydroksymetyl)-mety 1 am in-hydrok1 or id (TRIS-HC1) ved pH 8,0. Ved sentri-fugering av homogen i sa tet i 5 minutter ved 1 000 g grovse-pareres cellekjernene. Cellekjernene resuspenderes i 15 % sakkaroseoppløsning, inneholdende 50 mMol/1 EDTA og 50 mMol/1 TRIS-HC1, blandes ved pH 8,0, med natrium-do-dekylsulfat til en sluttkonsentrasjon på 0,2 % og oppvarmes i 10 minutter til 70°C. Efter avkjøling til 20-25°C tilsettes til blandingen kaliumacetat inntil en konsentrasjon på 0,5 Mol/l. Denne blanding inkuberes i 1 time ved 0°C. Det utfelte bunnfall sentrifugeres ved sentr i fuger ing (15 minutter ved 4°C i en Example 10: Detection of the NPT-II gene in the p 1 ancestral heritage 0.5 g callus of the transformed cell cultures or leaf tissue from the plant regenerated therefrom is homogenized at 0°C in 15 1 sucrose solution, containing 50 mM 1/1 ethylenediamine N,N,N',N'-tetraacetic acid, EDTA), 0.25 mol/l sodium chloride and 50 mM a,a,a-tris-(hydroxymethyl)-methylamine-hydrochloride (TRIS -HCl) at pH 8.0. By centrifuging the homogeneous mixture for 5 minutes at 1,000 g, the cell nuclei are coarsely separated. The cell nuclei are resuspended in 15% sucrose solution, containing 50 mMol/1 EDTA and 50 mMol/1 TRIS-HCl, mixed at pH 8.0, with sodium dodecyl sulfate to a final concentration of 0.2% and heated for 10 minutes at 70 °C. After cooling to 20-25°C, potassium acetate is added to the mixture up to a concentration of 0.5 Mol/l. This mixture is incubated for 1 hour at 0°C. The precipitate is centrifuged by centrifugation (15 minutes at 4°C in a

mikrosentri fuge ). Fra den resterende væske utfelles DNS ved blanding med 2,5 ganger mengden etanol ved 20-25°C. microcentrifuge ). From the remaining liquid, DNS is precipitated by mixing with 2.5 times the amount of ethanol at 20-25°C.

Den separerte DNS oppløses i en oppløsning av 10 mMol TRIS-HC1, inneholdende 10 ug/ml ribonuclease A, inkuberes i 10 minutter ved 37°C, blandes med proteinase K inntil en konsentrasjon på 250^ug/ml og inkuberes ytterligere en time ved 37°C. Proteinasen K fjernes ved fenol- og kloroform/ isoamylakohol-ekstraskjoner. Fra den vandige fase utfelles DNS ved tilsetning av 0,6 volumdeler 0,6 molar isopropano1 isk natr i urnacetat-opp 1 øsning og oppløses i en oppløsning, inneholdende 10 mMol/1 TRIS-HC1 og 5 mMol/1 EDTA ved pH 7,5. Ved denne preparering oppnår man DNS-sekvenser som inneholder fortrinnsvis mere enn 50'000 basepar. Restriksjon av denne DNA med EcoRV-endonuk1ease, hybridisering av fragmentene med radioaktiv markerte Hindlll- bruddstykker av NPT-II-genet og sammenligning med plasmid pABDI viser i en "Southern Blot "-ana lyse nærværet av NPT-II-genet i cellekjerne-DNS av de transformerte' Nicotiana tabacum-celler. The separated DNS is dissolved in a solution of 10 mMol TRIS-HC1, containing 10 µg/ml ribonuclease A, incubated for 10 minutes at 37°C, mixed with proteinase K until a concentration of 250 µg/ml and incubated for a further hour at 37°C. Proteinase K is removed by phenol and chloroform/isoamyl alcohol extractions. From the aqueous phase, DNS is precipitated by the addition of 0.6 parts by volume of 0.6 molar isopropanoic sodium in urn acetate solution and dissolved in a solution containing 10 mMol/1 TRIS-HC1 and 5 mMol/1 EDTA at pH 7, 5. This preparation results in DNS sequences that preferably contain more than 50,000 base pairs. Restriction of this DNA with EcoRV endonuclease, hybridization of the fragments with radioactively labeled HindIII fragments of the NPT-II gene and comparison with plasmid pABDI shows in a "Southern Blot" analysis the presence of the NPT-II gene in the nuclear DNA of the transformed' Nicotiana tabacum cells.

Eksempel 11: Southern blot- analyse:Example 11: Southern blot analysis:

Analysen av plante DNA gjennomføres tilsvarende en av de hos Paszkowski und Saul, 1983 beskrevne metoder. The analysis of plant DNA is carried out according to one of the methods described by Paszkowski und Saul, 1983.

Omtrent 5 ug genomisk DNA kuttes valgfritt med EcoRV eller Hind 111 - restr iksjonsenzymer og de oppnådde bruddstykker oppspaltes ved elektroforese i en 1 % standard-agarose-gel. About 5 µg of genomic DNA is optionally cut with EcoRV or Hind 111 restriction enzymes and the fragments obtained are resolved by electrophoresis in a 1% standard agarose gel.

(Maniatis T et al., 1982 ).(Maniatis T et al., 1982).

Southern blot analysen gjennomføres ifølge anvisningene hos Paszkowski und Saul, 1986. The Southern blot analysis is carried out according to the instructions of Paszkowski und Saul, 1986.

Nick-trans 1 asjonen erstattes derved med "random primer" metoden som er beskrevet hos Feinberg und Vogelstein, 1983. The nick transition is thereby replaced by the "random primer" method described by Feinberg und Vogelstein, 1983.

Dette fører til en reproduserbar aktivitet på mere ennThis leads to a reproducible activity of more than

IO<8>Cpm/jug DNA.IO<8>Cpm/jug DNA.

ResultaterResults

Fra 3 uavhengig av hverandre gjennomførte eksperimenter, hvor totalt 1,4 x 10 Q protoplaster deltok, oppnådde man 8 kanamycin resistente cellekloner. From 3 independently conducted experiments, in which a total of 1.4 x 10 Q protoplasts participated, 8 kanamycin-resistant cell clones were obtained.

I de samtidig gjennomførte kontro11 forsøk hvor det ble anvendt Wildtyp SRI protoplaster og hvor ingen komplementære de 1 esjonsmutanter ble tilbudt, kunne ingen resistente kloner iakttas. In the control experiments carried out at the same time where Wildtype SRI protoplasts were used and where no complementary de1estion mutants were offered, no resistant clones could be observed.

Kanamycin-resistente cellelinjer oppnådde man i første linje fra mottagerstammene J 2 0 9 R 3 • Kanamycin-resistant cell lines were obtained in the first line from the recipient strains J 2 0 9 R 3 •

Frekvensen av dannelsen av kanamycin-res istente kloner kan sammenlignes med transformasjonsfrekvensen av parallell gjennomførte forsøk hvor ikke-avbrudte hybride genkonstruk-sjonerbleanvendt. The frequency of the formation of kanamycin-resistant clones can be compared with the transformation frequency of parallel conducted experiments where uninterrupted hybrid gene constructs were used.

De anvendte 3' og 5' APH(3' ) 11 gen-de 1 esjoner stammer fra to hybride gener som adskiller seg i sin promotor og terminator-reg ion. The used 3' and 5' APH(3' ) 11 gene-de 1 esions originate from two hybrid genes that differ in their promoter and terminator region.

Således fører en homolog rekombinasjon av disse delesjonsmutanter til et markørgen som bærer ny kombinerte flankerende DNA sekvenser som i sammenligning til de før eksisterende genkonstruksjoner fører til anderledes restriksjonsfragmenter. Thus, a homologous recombination of these deletion mutants leads to a marker gene that carries new combined flanking DNA sequences which, in comparison to the pre-existing gene constructs, lead to different restriction fragments.

Southern blot analysen bekrefter at en homolog rekombinasjon har funnet sted på de sentrale homo 1 og ieområder i de to APH(31 ) 11 de 1 esjonsmutantene og utelukker således samtidig muligheten for en transformasjon ved kontaminerende foreldre-plasmider. The Southern blot analysis confirms that a homologous recombination has taken place at the central homo 1 and ie regions in the two APH(31 ) 11 de 1 ession mutants and thus at the same time excludes the possibility of a transformation by contaminating parental plasmids.

DNA- ana lyseDNA analysis

DNA fra 4 J2komp 1ementerende kloner ble undersøkt.DNA from 4 J2complementing clones was examined.

Et EcoRV-fragment (1247 bp) som står i sammenheng med de nye markør-gener, ble påvist hos samtlige undersøkte kana-myc in-resistente kloner. An EcoRV fragment (1247 bp) which stands in connection with the new marker genes was detected in all examined kana-myc in-resistant clones.

Samtidig gjør Southern blot analysen tydelig at ikke alle integrerte APH(3 1 ) 11 gende1 esjoner kunne korrigeres. At the same time, the Southern blot analysis makes it clear that not all integrated APH(3 1 ) 11 gende1 esions could be corrected.

Tilsynekomsten av DNA-fragmenter som tilsvarer den igjen-opprettede fullstendige gen-kopi, kommer samtidig med en avtagning av de deleterte gen-kopier. Dette gir en henvisning til at det innenfor genomet ved homolog rekombinasjon kommer til en spesifisk korrektur av den muterte gen-kopi ved den innspleisede DNA. The appearance of DNA fragments corresponding to the newly created complete gene copy comes simultaneously with a removal of the deleted gene copies. This gives a reference to the fact that homologous recombination within the genome results in a specific correction of the mutated gene copy by the spliced DNA.

En genomiske kartlegging viser at et Hindlll fragment av 805 bp som bærer den region i APH(3')II genet som koder proteinene, blir eksakt rekonstruert. A genomic mapping shows that a HindIII fragment of 805 bp which carries the region in the APH(3')II gene which codes for the proteins, is exactly reconstructed.

Dette betyr at den hybride genkorrektur med største sannsynlighet forløper eksakt. This means that the hybrid gene correction is most likely to proceed exactly.

Påvisning av overføringen av det transformerte gen tii de seksuelle etterkommere samt dens arv som normalt plantegen. Demonstration of the transmission of the transformed gene to the sexual offspring as well as its inheritance as a normal plant gene.

Omfangsrike genetiske krysningsa na 1 yser og utførlige mo 1eky 1 arbio1 og iske studier (f.eks. "Southern b 1 ot "-ana lysen av DNS i plantegenomet; Undersøkelser av enzymaktiviteten i am inog1ykos id-fos fot ransferanse, dvs. enzymet for kanamycin - spes i f isk fos fory1 er ing ) med de gen-netisk forandrede planter(første generasjon og etterføl-gerne) har gitt følgende resultater: 1. Det bakterielle gen er stabilt spleiset inn i p 1 antegenomet; 2. Det overføres som regel uforandret og regelmessig på krysningsefterkommerne; 3. Arvegangen tilsvarer den i et naturlig, enkelt, dom i nant pl antegen ; 4. Den molekylare analyse ved hjelp av DNS-hybr idiser ing og enzymtest bekrefter resultatene av den genetiske krysn i ngsanalyse ; 5. De genetisk forandrede planter har beholdt sin normale, naturlige fenotyp under behandlingen; det ble altså ikke fastslått noen uønskede forandringer. Extensive genetic cross-breeding and detailed molecular and biochemical studies (e.g. "Southern blot" analysis of DNS in the plant genome; Investigations of the enzyme activity in aminoglycoside id-phos transfer, i.e. the enzyme for kanamycin - spes i f fish fos fory1 er ing ) with the genetically altered plants (first generation and the successors) have given the following results: 1. The bacterial gene is stably spliced into the p 1 antegenome; 2. It is usually transmitted unchanged and regularly to the offspring of the cross; 3. The course of inheritance corresponds to that in a natural, simple, dom i nant pl antegen ; 4. The molecular analysis using DNS hybridization and enzyme testing confirms the results of the genetic cross analysis; 5. The genetically modified plants have retained their normal, natural phenotype during the treatment; thus, no undesirable changes were determined.

Disse resultater viser at man med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen til direkte genoverføring i protoplaster har funnet den beste måte for en målrettet genetisk forandring av plantemateriale. Den genetiske forandring er stabil og uønskede forandringer av plantens genotyp opptrer ikke. These results show that the method according to the invention for direct gene transfer in protoplasts has found the best way for a targeted genetic change of plant material. The genetic change is stable and unwanted changes to the plant's genotype do not occur.

Fra den ifølge a) oppnådde kanamycin-resistente tobakks-plante utvinnes homozygote linjer efter kjente metoder, nemlig i seg selv og ved utvelgelse. Således blir Ni cot i ana-tabacum planter tilgjengelige, hvor hvert haploid genom inneholder kun en eneste kopi av neomycintransferase-genet NPT-II. From the kanamycin-resistant tobacco plant obtained according to a), homozygous lines are extracted according to known methods, namely by themselves and by selection. Thus, Ni cot in ana-tabacum plants become available, where each haploid genome contains only a single copy of the neomycin transferase gene NPT-II.

D eponer i ng:D epon in ng:

Plasmidet p 19 S p h I ifølge foreliggende oppfinnelse ble med sikte på patentering, i overensstemmelse med kravene i Budapest Konvensjonen, deponert ved "Deutsche Sammlung von Mikroorganismen" (DSM), Forbundsrepublikk Tyskland, som er anerkjent som internasjonalt deponer ingssted. En erklæring på levedyktigheten av de deponerte prøver ble utstedt av The plasmid p 19 S ph I according to the present invention was, with a view to patenting, in accordance with the requirements of the Budapest Convention, deposited at the "Deutsche Sammlung von Mikroorganismen" (DSM), Federal Republic of Germany, which is recognized as an international depository. A declaration on the viability of the deposited samples was issued by

nevnte internasjonale deponer ingssted.said international depository.

Mikroorganisme Deponerings- Deponerting- Datum for datum nummer<*>levedyktig-hetsattesten ;p19 Sph I 27.1 0. 1987 DSM 4289 4.1 1.1987 ;( Escheri ch i a;coli trans -;formert med;p 1 9Sph I;plasmid DNA;<*>Deponer ings-nummer, utstedt ved ovennevnte internasjonale deponeringssted. Microorganism Deposit- Deposit- Date for date number<*>viability certificate ;p19 Sph I 27.1 0. 1987 DSM 4289 4.1 1.1987 ;( Escheri ch i a;coli trans -;multiplied with;p 1 9Sph I;plasmid DNA;<* >Deposit number, issued by the above-mentioned international depository.

Litteraturfortegnelse:Bibliography:

1. Abdullah R et al., Bio/ Teehno 1ogy, 4: 1 087- 1090, 1986 1. Abdullah R et al., Bio/Technology, 4: 1 087-1090, 1986

2. Ambros PF et al., EMBO J., 5: 2073-2077, 1986.2. Ambros PF et al., EMBO J., 5: 2073-2077, 1986.

3. Balazs E et al., Gene, 40: 343-348, 19853. Balazs E et al., Gene, 40: 343-348, 1985

4. Beck E et al., Gene, _1 9: 327 -336, 1 9824. Beck E et al., Gene, _1 9: 327 -336, 1 982

5. Berry-Lowe et al., J. Mol. Appl. Genet. J_, 483-498,1982 6. Binding H, "Regeneration of Plants", i Plant 5. Berry-Lowe et al., J. Mol. Appl. The gene. J_, 483-498,1982 6. Binding H, "Regeneration of Plants", in Plant

Protoplasts, s. 21-37 (CRC Press, Boca Raton 1985)Protoplasts, pp. 21-37 (CRC Press, Boca Raton 1985)

7. Blochlinger und Diggelmann, Mol. Ce 11. Biol., 4( 12') : 2929-2931, 1984 8. Cashmore A., Geneti c Engineeri ng of Plants, an Agricultura1 Perspektiv, Plenum Press, New York, 1983, pp 29-38 9. Coruzzi G et al. The J ournal o f Biologica l Chemistry, 258: 1399, 1983 10. Dale PJ, "Protoplast Culture and Plant regeneration of Cereals and Other Recalcitrant Crops", i Protop lasts 1983 - Lecture Proceedings, s. 31-41, (Birkhåuser, 7. Blochlinger und Diggelmann, Mol. Ce 11. Biol., 4( 12') : 2929-2931, 1984 8. Cashmore A., Genetic Engineering of Plants, an Agricultura1 Perspektiv, Plenum Press, New York, 1983, pp 29-38 9. Coruzzi G et al. The J ournal o f Biologica l Chemistry, 258: 1399, 1983 10. Dale PJ, "Protoplast Culture and Plant regeneration of Cereals and Other Recalcitrant Crops", in Protop last 1983 - Lecture Proceedings, pp. 31-41, (Birkhåuser,

Basel 1983)Basel 1983)

11. Davey MR, "Recent Developments in the Culture of Plant Protop1 asts", Protoplasts, 1983 - Lecture Proceedings, 11. Davey MR, "Recent Developments in the Culture of Plant Protop1 asts", Protoplasts, 1983 - Lecture Proceedings,

s. 19-29, (Birkhåuser, Basel 1983); pp. 19-29, (Birkhåuser, Basel 1983);

12a. De Clene et al., Bot. Rev., 47: 147-194, 1981,12a. De Clene et al., Bot. Rev., 47: 147-194, 1981,

12b. De Clene et al., Bot. Rev., 42: 389-466, 1976,12b. De Clene et al., Bot. Rev., 42: 389-466, 1976,

13. De Lozanne A and Spudich JA, Science, 236: 1086-1091, 1987 , 14. Dunsmuir P et al., J. Mol. Appl. Genet., 2: 285, 1983, 13. De Lozanne A and Spudich JA, Science, 236: 1086-1091, 1987 , 14. Dunsmuir P et al., J. Mol. Appl. Genet., 2: 285, 1983,

15. Evans, et al., "Protoplast Isolation and Culture",15. Evans, et al., "Protoplast Isolation and Culture",

i Handbook fo Plant Cell Culture, 1: 124-176 (MacMillan in Handbook of Plant Cell Culture, 1: 124-176 (MacMillan

Publishing Co. New York 1983),Publishing Co. New York 1983),

16. Feinberg AP and Vogelstein B, Analytical Biochem istry, 132: 6-13, 1982, 17. Fraley et al., Proe. Nati. Acad. Sei. USA, 80: 4803, 1983, 16. Feinberg AP and Vogelstein B, Analytical Biochem istry, 132: 6-13, 1982, 17. Fraley et al., Proe. Nati. Acad. Pollock. USA, 80: 4803, 1983,

18. Frank G et al., Cell, 2A: 285-294, 1980,18. Frank G et al., Cell, 2A: 285-294, 1980,

19. Fromm et al., Proe. Nati. Acad. Sei. USA, 82: 5824, 1985, 20. Fujimura T, et al., Plant tissue Culture Lett, 2: 74-75, 1985, 21. Gardner RC et al., Nucl. Acids Res., 9: 2871-2888, 1981 19. Fromm et al., Proe. Nati. Acad. Pollock. USA, 82: 5824, 1985, 20. Fujimura T, et al., Plant tissue Culture Lett, 2: 74-75, 1985, 21. Gardner RC et al., Nucl. Acids Res., 9: 2871-2888, 1981

22. Gres sel J, Oxford Surv. Plant Mol Cell Biol., 2:22. Grass seal J, Oxford Surv. Plant Mol Cell Biol., 2:

321 - 328, 1985 321-328, 1985

23. Gritz I and Davies J, Gene, 25: 179-188, 198323. Gritz I and Davies J, Gene, 25: 179-188, 1983

24. Hinnen H et al., Proe. N ati. Acad. Sei, USA, 75: 1929-1933, 1978 25. Hohn et al., i " Molecular Biology of Plant Tumors" Academic Press, New York, s. 549-560, 1982 24. Hinnen H et al., Proe. N ati. Acad. Sei, USA, 75: 1929-1933, 1978 25. Hohn et al., in "Molecular Biology of Plant Tumors" Academic Press, New York, pp. 549-560, 1982

26. Hohn B and Collins J, Gene, _H: 291-298, 198026. Hohn B and Collins J, Gene, _H: 291-298, 1980

27. Horsch et al., Science, 233: 496-498, 198427. Horsch et al., Science, 233: 496-498, 1984

28. Howell, US-patent nr. 4 407 95628. Howell, US Patent No. 4,407,956

29. Jacobsen H ^et_aj_. , Eur. J. Bi ochem. , 45: 623, 1 9 74 30. Linsmaier EM and Skoor F, Physio l. Plant, J_8: 1 00- 1 27, 1965 31. Maniatis et al., Molecuiar Cloning, Cold Spring Harbor 29. Jacobsen H ^et_aj_. , Eur. J. Biochem. , 45: 623, 1 9 74 30. Linsmaier EM and Skoor F, Physio l. Plant, J_8: 1 00- 1 27, 1965 31. Maniatis et al., Molecuiar Cloning, Cold Spring Harbor

Laboratory, 1982Laboratory, 1982

32. Menczel L et al., Theor AppI. Genet., 59: 191-195, 1981 32. Menczel L et al., Theor Appl. Genet., 59: 191-195, 1981

33. Msssing J and Vieira J, Gene, 19: 269-276: 198233. Msssing J and Vieira J, Gene, 19: 269-276: 1982

34. Miller Bl et al., Mol. Cel 1. Biol. , 7: 427-434, 1987 35. Negrutiu J. et al., Plant Mol. Biol., 8: 363-373, 1987 36. Negrutiu J. et al., Theor. App1. Genet, 72: 279 -286 , 1986a 37. Neuhaus G. et al., Theor. Appl. Genet., 74: 30-36, 1987 34. Miller Bl et al., Mol. Cell 1. Biol. , 7: 427-434, 1987 35. Negrutiu J. et al., Plant Mol. Biol., 8: 363-373, 1987 36. Negrutiu J. et al., Theor. App1. Genet, 72: 279 -286, 1986a 37. Neuhaus G. et al., Theor. Appl. Genet., 74: 30-36, 1987

38. Nitsch YP and Nitsch C, Science, 1963: 85-87, 196938. Nitsch YP and Nitsch C, Science, 1963: 85-87, 1969

39. Norrander J et al., Gene, 26: 101-106, 198339. Norrander J et al., Gene, 26: 101-106, 1983

40. Paszkowski J et al., E MBO J., 3: 2717-2722, 198440. Paszkowski J et al., EMBO J., 3: 2717-2722, 1984

41. Paszkowski J and Saul M, Methods in Enzymology, 118: 627-646, 1986 42. Pietrzak M. et al., Nucl. Acids Res. , J_4: 5857 -5868, 1986 43. Pot rykus J et al., Mol. Gen. Genet. , 199 : 169-177, 1985 44. Potrykus I and Sh i 11 i to RD, Methods in Enzymology, Vol 118, Plant Molecuiar Biology, eds. A. and H. 41. Paszkowski J and Saul M, Methods in Enzymology, 118: 627-646, 1986 42. Pietrzak M. et al., Nucl. Acids Res. , J_4: 5857 -5868, 1986 43. Potrykus J et al., Mol. Gen. The gene. , 199 : 169-177, 1985 44. Potrykus I and Sh i 11 i to RD, Methods in Enzymology, Vol 118, Plant Molecular Biology, eds. A. and H.

Weissbach, Academic Press, Orlando, 1986Weissbach, Academic Press, Orlando, 1986

45. Rhodes et al., Biotechno 1 ogy , 6: 56 -59, 198845. Rhodes et al., Biotechno 1 ogy , 6: 56 -59, 1988

46. Roberts RJ, Nucleic Acids Res., 12, 198446. Roberts RJ, Nucleic Acids Res., 12, 1984

47. Schocher RJ et al., Bio/ Teehno 1ogy, 4: 1093-1 096, 1986 48. Shillito RD, et al., Bio/ Techno1ogy, 3: 1 099 -1 103, 1985 49. Shillito RD, et al., P lant Cell Reports, 2: 244-247, 1983 47. Schocher RJ et al., Bio/Teehno1ogy, 4: 1093-1 096, 1986 48. Shillito RD, et al., Bio/ Techno1ogy, 3: 1 099-1 103, 1985 49. Shillito RD, et al. ., Plant Cell Reports, 2: 244-247, 1983

50. Soberon X et al., Gene, 9: 287-305, 198050. Soberon X et al., Gene, 9: 287-305, 1980

51. Southern EM, J. Moi. Biol., 98: 503-517, 197551. Southern EM, J. Moi. Biol., 98: 503-517, 1975

52. Toriyama K, et al., Theor Appl Genet, 73: 16-19, 1986 52. Toriyama K, et al., Theor Appl Genet, 73: 16-19, 1986

53. Wallroth M et al., Mo l. Gen. Genet, 202: 6-15, 198653. Wallroth M et al., Mo l. Gen. The Gene, 202: 6-15, 1986

54. Wienand K et al., Mol. Gen. Genet, 182: 440-444, 198154. Wienand K et al., Mol. Gen. The Gene, 182: 440-444, 1981

55. Yamada Y, et al., Plant Cel1 Rep, 5: 85-88, 198655. Yamada Y, et al., Plant Cel1 Rep, 5: 85-88, 1986

56. Zarawski G et al., Proe. Nati. Acad. Sei, USA, 79: 7699-7703, 1982 56. Zarawski G et al., Proe. Nati. Acad. Sei, USA, 79: 7699-7703, 1982

Claims (30)

1. Rekombinant DNA molekyl som muliggjør en målrettet integrasjon av gener, genfragmenter eller andre DNA-sekvenser på nøyaktig definerte steder innenfor plantegenomet, karakterisert ved at nevnte rekombinante DNA molekyl inneholder DNA som skal integreres, og nevnte DNA oppviser homologier tilsvarende DNA regioner innenfor plantegenomet eller flankeres av slike homologe DNA-sekvenser i den utstrekning at det ved transformasjon av plantecellene som inneholder de homologe DNA regioner, ved homolog rekombinasjon finner sted en målrettet integrasjon av nevnte DNA som skal integreres, på nøyaktig definerte steder innenfor plantegenomet.1. Recombinant DNA molecule which enables a targeted integration of genes, gene fragments or other DNA sequences at precisely defined locations within the plant genome, characterized in that said recombinant DNA molecule contains DNA to be integrated, and said DNA exhibits homologies corresponding to DNA regions within the plant genome or flanked by such homologous DNA sequences to the extent that upon transformation of the plant cells containing the homologous DNA regions, by homologous recombination a targeted integration of said DNA to be integrated takes place at precisely defined locations within the plant genome. 2. Rekombinant DNA molekyl som angitt i krav 1, karakterisert ved at DNA som skal integreres, som eventuelt står under kontroll av ekspresjonssignaler som er funksjonsdyktige i plantecellen, er knyttet sammen med flankerende DNA-avsnitt som oppviser homologier med en bestemt region innenfor plantegenomet.2. Recombinant DNA molecule as stated in claim 1, characterized in that the DNA to be integrated, which is possibly under the control of expression signals that are functional in the plant cell, is linked together with flanking DNA sections that show homologies with a specific region within the plant genome. 3. Rekombinant DNA molekyl som angitt i krav 1, karakterisert ved at DNA som skal integreres, som eventuelt står under kontroll av ekspresjonssignaler som er funksjonsdyktige i plantecellen, oppviser en tilstrekkelig stor homologi til tilsvarende DNA-regioner innenfor plantegenomet, slik at det ved hjelp av den homologe rekombinasjon skjer en direkte utskiftning av nevnte DNA som skal integreres, mot nevnte homologe genomiske DNA.3. Recombinant DNA molecule as stated in claim 1, characterized in that the DNA to be integrated, which is possibly under the control of expression signals that are functional in the plant cell, exhibits a sufficiently large homology to corresponding DNA regions within the plant genome, so that by means of of the homologous recombination, a direct replacement of said DNA to be integrated takes place, against said homologous genomic DNA. 4. Rekombinant DNA molekyl ifølge ett av kravene 1 til 3, karakterisert ved at nevnte DNA som skal integreres a) består enten av genomisk DNA, av en cDNA eller av syntetisk DNA; b) er sammensatt av genomisk DNA såvel som cDNA og/eller syntetisk DNA; c) er sammensatt av et gen(er) eller andre DNA-fragmenter av flere organismer som tilhører forskjellige familier; d) er sammensatt av et gen(er) eller andre DNA-fragmenter av organismer som tilhører forskjellige stammer, eller varianter av en art eller forskjellige spesies av en familie; eller e) er sammensatt av andeler av flere enn ett gen av samme organisme.4. Recombinant DNA molecule according to one of claims 1 to 3, characterized in that said DNA to be integrated a) consists either of genomic DNA, of a cDNA or of synthetic DNA; b) is composed of genomic DNA as well as cDNA and/or synthetic DNA; c) is composed of a gene(s) or other DNA fragments of several organisms belonging to different families; d) is composed of a gene(s) or other DNA fragments of organisms belonging to different strains, or varieties of a species or different species of a family; or e) is composed of shares of more than one gene of the same organism. 5. Rekombinant DNA molekyl som angitt i ett av kravene 1 til 3, karakterisert ved at det ved nevnte DNA som skal integreres, dreier seg om et strukturgen som gir den transformerte plante en nyttig og ønsket egenskap.5. Recombinant DNA molecule as stated in one of claims 1 to 3, characterized in that the said DNA to be integrated is a structural gene which gives the transformed plant a useful and desired property. 6. Rekombinant DNA molekyl som angitt i krav 5, karakterisert ved at nevnte strukturgen a) gir planten en øket resistens eller toleranse overfor patogener, herbicider, insekticider eller andre biocider; b) forbedrer dannelsen og kvaliteten av reserve- og lagringsstoffer i blader, frø, knoller, røtter og stilker; c) er et p1 ante1agringsprotei ngen ; eller d) koder farmasøytisk aksepterbare akti vsubstanse r.6. Recombinant DNA molecule as stated in claim 5, characterized in that said structural gene a) gives the plant an increased resistance or tolerance to pathogens, herbicides, insecticides or other biocides; b) improves the formation and quality of reserve and storage substances in leaves, seeds, tubers, roots and stems; c) is a p1 ante1agring protein gene; or d) codes pharmaceutically acceptable active substances. 7. Rekombinant DNA molekyl som angitt i krav 1, karakterisert ved at det ved DNA som ska'l integreres, dreier som om ikke-koderende DNA-sekvenser med regulatorisk funksjon.7. Recombinant DNA molecule as set forth in claim 1, characterized in that the DNA to be integrated revolves around non-coding DNA sequences with a regulatory function. '8. Rekombinant DNA molekyl som angitt i krav 2, karakterisert ved at nevnte ekspresjonssignaler stammer fra gener av planter eller plantevirus.'8. Recombinant DNA molecule as stated in claim 2, characterized in that said expression signals originate from genes of plants or plant viruses. 9. Rekombinant DNA molekyl som angitt i krav 8, karakterisert ved at a) nevnte ekspresjonssignaler stammer fra et plantegen som koder den minste subenhet i r i bu 1 ose -1 ,5-bisfos fatka rbok - sylasen eller klorofyll a/b bindingsproteinet; b) stammer fra gener fra Cauliflower mosaikk virus (CaMV).9. Recombinant DNA molecule as stated in claim 8, characterized in that a) said expression signals originate from a plant gene which encodes the smallest subunit of r i bu 1 ose -1 ,5-bisphos fatkarbok - sylase or the chlorophyll a/b binding protein; b) derived from genes from Cauliflower mosaic virus (CaMV). 10. Rekombinant DNA molekyl som angitt i krav 1, karakterisert ved at det ved nevnte flank erend e' DNA-sekvenser dreier seg om slike som har homologi til planteegne gener eller genomavsnitt.10. Recombinant DNA molecule as stated in claim 1, characterized in that the said flank end e' DNA sequences are those which have homology to plant specific genes or genome sections. 11. Rekombinant DNA molekyl som angitt i krav 1, karakterisert ved at det ved nevnte flankerende DNA-sekvenser dreier seg om slike som oppviser homologi til gener eller genfragmenter eller andre nyttige DNA-sekvenser, som forut er blitt artifisielt integrert i genomet av en målplante ved hjelp av kjente fremgangs- måt eforholdsregler, og hvis nukleotidsevkenser helt eller delvis er kjente.11. Recombinant DNA molecule as set forth in claim 1, characterized in that said flanking DNA sequences are those which show homology to genes or gene fragments or other useful DNA sequences, which have previously been artificially integrated into the genome of a target plant using known procedures precautions, and whose nucleotide sequences are fully or partially known. 12. " Rekombinant DNA molekyl somangitt i krav 11, karakterisert ved at det ved nevnte flankerende DNA og det DNA som er artifisielt integrert i plantegenomet, dreier seg om innbyrdes komp 1ementerende DNA-sekvenser som efter foretatt homolog rekombinasjon danner, en funksjonell enhet innenfor plantegenomet.12. "Recombinant DNA molecule as set forth in claim 11, characterized in that the said flanking DNA and the DNA that is artificially integrated into the plant genome are mutually complementary DNA sequences which, after homologous recombination, form a functional unit within the plant genome . 13. Rekombinant DNA molekyl som angitt i ett av kravene 10 til 12, karakterisert ved atnevnte gener eller genfragmenter eller andre nyttige DNA-sekvenser er lokalisert i områder innenfor plantegenomet, som naturligvis oppviser en høy ekspresjonsrate.13. Recombinant DNA molecule as stated in one of claims 10 to 12, characterized by named genes or gene fragments or other useful DNA sequences are located in areas within the plant genome, which naturally exhibit a high expression rate. 14. Rekombinant DNA molekyl som angitt i krav 1, karakterisert ved at a) nevnte rekombinante DNA molekyl inneholder et strukturgen ifølge ett av kravene 5 eller 6, b) nevnte strukturgen eventuelt på operabel måte er knyttet sammen med i planteceller funksjonsdyktige eks pressjonssigna 1 er ifølge ett av kravene 8 eller 9, c) nevnte funksjonelle enhet, bestående av strukturgen og eventuelt ekspresjonssignaler, på en måte flankeres av DNA-sekvenser som i en slik utstrekning oppviser homologier til tisvarende DNA-regioner innenfor plantegenomet, at det ved transformasjon av plantecellen som inneholder nevnte homologe region, ved homolog rekombinasjon finner sted en målrettet integrasjon av den gensekvens som flankeres av homologe DNA-sekvenser, på definerte steder innenfor p 1 a ntegenomet.14. Recombinant DNA molecule as stated in claim 1, characterized in that a) said recombinant DNA molecule contains a structural gene according to one of claims 5 or 6, b) said structural gene is optionally linked in an operable manner with the expression signal functional in plant cells 1 is according to one of claims 8 or 9, c) said functional unit, consisting of a structural gene and possibly expression signals, is in a way flanked by DNA sequences which to such an extent exhibit homologies to corresponding DNA regions within the plant genome, that upon transformation of the plant cell containing said homologous region, by homologous recombination takes place a targeted integration of the gene sequence that is flanked by homologous DNA sequences, at defined locations within the p 1 a ntegenome. 15. Fremgangsmåte ved fremstilling av transgene planter, karakterisert ved at man transformerer et gen, et genfragment eller andre nyttige DNA sekvenser under anvendelse av et rekombinant DNA molekyl ifølge ett av kravene 1 til 14, ved hjelp av kjente fremgangsmåter inn i en plantecelle og integrerer det målrettet inn i plantegenomet på et på forhånd bestemt sted via homolog rekombinasjon.15. Method for the production of transgenic plants, characterized in that one transforms a gene, a gene fragment or other useful DNA sequences using a recombinant DNA molecule according to one of claims 1 to 14, by means of known methods into a plant cell and integrates it is targeted into the plant genome at a predetermined location via homologous recombination. 16. Fremgangsmåte som angitt i krav 15, karakterisert ved at transformasjonen av plantematerialet som inneholder de homologe DNA-avsnitt, gjennomføres under anvendelse av a) Agrobacterium-transformasjonssystemet; b) CaMV-transformasjonssystemet; c) direkte gentransfer ing; eller d) en Co-transtormasjon.16. Method as stated in claim 15, characterized in that the transformation of the plant material containing the homologous DNA sections is carried out using a) The Agrobacterium transformation system; b) the CaMV transformation system; c) direct gene transfer; or d) a Co-transformation. 17. Fremgangsmåte som angitt i krav 15, karakterisert ved at man integrerer naturlige eller modifiserte gener eller genfragmenter eller andre nyttige DNA-sekvenser inn i plantegenomet ved rekombinasjon med homologe DNA-avsnitt innenfor plantegenomet.17. Method as stated in claim 15, characterized in that natural or modified genes or gene fragments or other useful DNA sequences are integrated into the plant genome by recombination with homologous DNA sections within the plant genome. 18. Fremgangsmåte som angitt i krav 15, karakterisert ved at integrasjonen skjer i en region i plantegenomet, som sikrer en høy ekspresjonseffekti v itet og/eller en fordelaktig regulerbarhet av det integrerte genet.18. Method as stated in claim 15, characterized in that the integration takes place in a region of the plant genome, which ensures a high expression efficiency and/or an advantageous controllability of the integrated gene. 19. Fremgangsmåte som angitt i krav 17, karakterisert ved at nevnte homologe genomiske DNA-avsnitt er en naturlig bestanddel av plantegenomet eller er blitt integrert artifisielt i p1antegneomet ved hjelp av kjente fremgangsmåteforholdsregler.19. Method as stated in claim 17, characterized in that said homologous genomic DNA sections are a natural component of the plant genome or have been artificially integrated into the plant genome using known method precautions. 20. En DNA-transfer-vektor, karakterisert ved at den inneholder et rekombinant DNA-molekyl ifølge ett av kravene 1 til 14.20. A DNA transfer vector, characterized in that it contains a recombinant DNA molecule according to one of claims 1 to 14. 21. En DNA-ekspresjons-vektor, karakterisert ved at den inneholder et rekombinant DNA-molekyl ifølge ett av kravene 1 til 14.21. A DNA expression vector, characterized in that it contains a recombinant DNA molecule according to one of claims 1 to 14. 22. En vertscelle, karakterisert ved at den a) inneholder en DNA-transfer-vektor ifølge krav 21; eller b) inneholder en DNA-ekspresjons-vektor ifølge krav 21.22. A host cell, characterized in that it a) contains a DNA transfer vector according to claim 21; or b) contains a DNA expression vector according to claim 21. 23. En vertscelle som angitt i krav 22, karakterisert ved at dreier seg om a) en mirkoorganisme eller b ) en pl antece11e.23. A host cell as stated in claim 22, characterized in that it concerns a) a microorganism or b ) a pl antece11e. 24. Plantemateriale bestående av en transgen plante og dennes frø, karakterisert ved at nevnte plantemateriale er blitt transformert med et rekombinant DNA molekyl ifølge ett av kravene 1 til 14.24. Plant material consisting of a transgenic plant and its seed, characterized in that said plant material has been transformed with a recombinant DNA molecule according to one of claims 1 to 14. 25. En plantecelle, karakterisert ved at den inneholder et rekombinant DNA-molekyl ifølge ett av kravene 1 til 14.25. A plant cell, characterized in that it contains a recombinant DNA molecule according to one of claims 1 to 14. 26. Plantemateriale bestående av en transgen plante og dennes frø, karakterisert ved at nevnte plantemateriale inneholder planteceller ifølge krav 25.26. Plant material consisting of a transgenic plant and its seed, characterized in that said plant material contains plant cells according to claim 25. 27. Plantemateriale bestående av en transgen plante og dennes frø, karakterisert ved at nevnte plantemateriale er blitt regenerert fra planteceller ifølge krav 25.27. Plant material consisting of a transgenic plant and its seed, characterized in that said plant material has been regenerated from plant cells according to claim 25. 28. Etterkommere av en transgen plante ifølge ett av kravene 24, 26 og 27, idet nevnte etterkommere også innbefatter mutanter og varianter.28. Descendants of a transgenic plant according to one of claims 24, 26 and 27, wherein said descendants also include mutants and variants. 29. Former ingsmateri a 1e av transgene planter ifølge ett av kravene 24 og 26 til 28, karakterisert ved at det dreier seg om protoplaster, celler, kalli, vev, organerfrø, pollen, eggeceller, zygoter, embryo eller annet former ingsmateri a 1e som kan oppnås fra en transgenplante.29. Forming material of transgenic plants according to one of claims 24 and 26 to 28, characterized in that it concerns protoplasts, cells, calli, tissues, organ seeds, pollen, egg cells, zygotes, embryos or other forming material that can be obtained from a transgenic plant. 30. Plantedeler, såsom f.eks. blomster, stilker, frukt, blader, røtter, som stammer fra transgene planter eller deres etterkommere, som før er blitt transformert ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen og som er bygget opp i det minste delvis av transgene celler.30. Plant parts, such as e.g. flowers, stems, fruits, leaves, roots, which originate from transgenic plants or their descendants, which have previously been transformed by means of the method according to the invention and which are built up at least partially from transgenic cells.
NO88885091A 1987-11-16 1988-11-15 SPLEED GENES AND MANUFACTURING THEREOF. NO885091L (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH445387 1987-11-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO885091D0 NO885091D0 (en) 1988-11-15
NO885091L true NO885091L (en) 1989-05-18

Family

ID=4276410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO88885091A NO885091L (en) 1987-11-16 1988-11-15 SPLEED GENES AND MANUFACTURING THEREOF.

Country Status (11)

Country Link
EP (1) EP0317509A3 (en)
JP (1) JPH01160489A (en)
KR (1) KR890008321A (en)
AU (1) AU2514388A (en)
BR (1) BR8805967A (en)
DK (1) DK636888A (en)
IL (1) IL88371A0 (en)
NO (1) NO885091L (en)
NZ (1) NZ226945A (en)
PL (1) PL275814A1 (en)
ZA (1) ZA888523B (en)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8901931A (en) * 1989-07-26 1991-02-18 Mogen International N V En Rij METHOD FOR PLACE-ORGANIZED INTRODUCTION OF FOREIGN DNA INTO THE NAME OF PLANTS.
US5501967A (en) * 1989-07-26 1996-03-26 Mogen International, N.V./Rijksuniversiteit Te Leiden Process for the site-directed integration of DNA into the genome of plants
DK0747485T3 (en) * 1989-11-06 1999-08-16 Cell Genesys Inc Preparation of proteins using homologous recombination
PT501921E (en) * 1991-03-01 2001-12-28 Syngenta Participations Ag PROCESS FOR THE GENETIC MANIPULATION OF MIXOBACTERIAS
NZ500741A (en) * 1997-04-09 2001-06-29 Ministry Of Agriculture And Fo Inducible plant promoters selected from apple beta-galactosidase (ABG1) or 1-aminocyclopropane-1-carboxylate synthase (ACC synthase)
ATE514782T1 (en) 2003-11-18 2011-07-15 Bayer Bioscience Nv IMPROVED TARGETED DNA INSERTION IN PLANTS
JP2006246744A (en) * 2005-03-09 2006-09-21 Research Organization Of Information & Systems Gene-transducing method, gene targeting method and method for producing transgenic plant
US8148607B2 (en) 2005-04-04 2012-04-03 Bayer Cropscience N.V. Methods and means for removal of a selected DNA sequence
WO2008037436A1 (en) 2006-09-28 2008-04-03 Bayer Bioscience N.V. Methods and means for removal of a selected dna sequence
EP2568048A1 (en) 2007-06-29 2013-03-13 Pioneer Hi-Bred International, Inc. Methods for altering the genome of a monocot plant cell
WO2009114321A2 (en) 2008-03-11 2009-09-17 Precision Biosciencs, Inc. Rationally-designed meganucleases for maize genome engineering

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1983001176A1 (en) * 1981-10-01 1983-04-14 Int Plant Research Inst Process for the genetic modification of cereals with transformation vectors
AU7461987A (en) * 1986-06-23 1987-12-24 Biotechnica International Inc. Transformation of chloroplasts
NL8701450A (en) * 1987-06-22 1989-01-16 Solvay METHOD FOR TRANSFORMING CELLS.

Also Published As

Publication number Publication date
DK636888A (en) 1989-05-17
JPH01160489A (en) 1989-06-23
BR8805967A (en) 1989-08-08
EP0317509A3 (en) 1990-01-31
EP0317509A2 (en) 1989-05-24
DK636888D0 (en) 1988-11-15
AU2514388A (en) 1989-05-18
KR890008321A (en) 1989-07-10
ZA888523B (en) 1989-07-26
NO885091D0 (en) 1988-11-15
NZ226945A (en) 1990-02-26
IL88371A0 (en) 1989-06-30
PL275814A1 (en) 1989-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6990653B2 (en) Methods and compositions for rapid plant transformation
DK175510B1 (en) Process for transformation of plant heritage plants
Fraley et al. Genetic transformation in higher plants
CN109153988B (en) Method for editing genome of plant
US20230337611A1 (en) Generation of hapoloid plants based on knl2
AU620039B2 (en) Inducible virus resistance in plants
US6037526A (en) Method of inserting viral DNA into plant material
JP2000078936A (en) Transformation of genetic substance of plant
PT84888B (en) PROCESS FOR THE PRODUCTION OF TOLERANT PLANTS TO HERBICIDES CONTAINING THE GLUTATIONA S-TRANSFERASE GENE
CN101490267A (en) Artificial plant minichromosomes
US10988775B2 (en) Wheat plants resistant to powdery mildew
CN110892074A (en) Compositions and methods for increasing the shelf life of bananas
AU645990B2 (en) Regulatory DNA sequence
JPH04229182A (en) Novel signal sequence
NO885091L (en) SPLEED GENES AND MANUFACTURING THEREOF.
US20210337753A1 (en) Methods of regenerating and transforming cannabis
Komari et al. Efficient selection of somatic hybrids in Nicotiana tabacum L. using a combination of drug-resistance markers introduced by transformation
WO2018187347A1 (en) Compositions and methods for transferring cytoplasmic or nuclear traits or components
PT94177A (en) PROCESS FOR THE PRODUCTION OF TRANS-GENETIC PLANTS
CN114657157A (en) ZmD13 protein in regulating corn plant height
CN109706169A (en) Rice grain shape GAP-associated protein GAP and its encoding gene and application
US20100257632A1 (en) Methods for generating marker-free transgenic plants
Kim et al. Transformation system of rice suspension-cultured microcolonies by electroporation
TR2021018445A2 (en) METHOD FOR DEVELOPING HAPLOID-INDUCING LINES IN TOMATOES THROUGH MUTANT CENTROMERE SPECIFIC HISTONE 3 PROTEIN (mtCENH3)
JPWO2020171192A1 (en) Nucleic acid for genome editing of plant cells and its use