RU2582260C2 - Transgenic plants with enhanced growth characteristics - Google Patents

Transgenic plants with enhanced growth characteristics Download PDF

Info

Publication number
RU2582260C2
RU2582260C2 RU2011111344/10A RU2011111344A RU2582260C2 RU 2582260 C2 RU2582260 C2 RU 2582260C2 RU 2011111344/10 A RU2011111344/10 A RU 2011111344/10A RU 2011111344 A RU2011111344 A RU 2011111344A RU 2582260 C2 RU2582260 C2 RU 2582260C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plant
seq
gpt
transgene
transgenic
Prior art date
Application number
RU2011111344/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011111344A (en
Inventor
Пэт Дж. АНКЕФЕР
Пенелопе С. АНДЕРСОН
Томас Дж. НАЙТ
Original Assignee
Лос Аламос Нэшнл Секьюрити, Ллс
Юниверсити Оф Мейн Систем Бод Оф Трастис
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 Лос Аламос Нэшнл Секьюрити, Ллс, Юниверсити Оф Мейн Систем Бод Оф Трастис filed Critical Лос Аламос Нэшнл Секьюрити, Ллс
Publication of RU2011111344A publication Critical patent/RU2011111344A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2582260C2 publication Critical patent/RU2582260C2/en

Links

Images

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
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/10Transferases (2.)
    • C12N9/1096Transferases (2.) transferring nitrogenous groups (2.6)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8261Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/146Genetically Modified [GMO] plants, e.g. transgenic plants

Abstract

FIELD: biochemistry.
SUBSTANCE: invention relates to biochemistry, particularly to a transgenic plant which demonstrates an increase in biomass compared to a wild-type counterpart or untransformed plant comprising a glutamine phenylpyruvate transaminase transgene and a glutamine synthetase transgene, wherein each GPT transgene and GS transgene is operably linked to a plant promoter, as well as a seed to produce said plant. Also disclosed are methods of producing transgenic plants having increased production of 2-oxoglutaramate using glutamine phenylpyruvate transaminase transgene and glutamine synthetase transgene.
EFFECT: invention enables to efficiently produce a transgenic plant with increased biomass.
40 cl, 20 dwg, 16 tbl, 24 ex

Description

Настоящее изобретение было сделано при поддержке правительства согласно договору № W-7405-ENG-36, подтверждающему поддержку, оказываемую Министерством энергетики США руководству Калифорнийского университета, и согласно договору № DE-AC52-06NA25396, подтверждающему поддержку, оказываемую Министерством энергетики США службе Los Alamos National Security, LLC. Правительство имеет определенные права на настоящее изобретение.The present invention was made with government support under Agreement No. W-7405-ENG-36, which confirms the support provided by the US Department of Energy to the University of California, and according to Agreement No. DE-AC52-06NA25396, which confirms the support provided by the US Department of Energy to Los Alamos National Security, LLC. The government has certain rights to the present invention.

Родственные заявкиRelated Applications

Настоящая заявка заявляет приоритет предварительной заявки на патент США №61/190,520, поданной 29 августа 2008 г.This application claims the priority of provisional application for US patent No. 61/190,520, filed August 29, 2008

Уровень техникиState of the art

Так как население земли растет, а пригодные сельскохозяйственные земельные участки продолжают подвергаться разрушению или иным повреждениям, необходимость в более эффективных и рациональных сельскохозяйственных системах является одной из первостепенных проблем, стоящих перед человеческой расой. Повышение урожайности, содержания белка и скорости роста растений представляют собой основные задачи, которые надлежит решить в процессе развития сельскохозяйственных систем, которые могут более эффективно способствовать решению поставленной проблемы.As the world's population grows and suitable agricultural land continues to be destroyed or otherwise damaged, the need for more efficient and rational agricultural systems is one of the primary problems facing the human race. Increasing the yield, protein content and plant growth rate are the main tasks that must be solved in the process of developing agricultural systems, which can more effectively contribute to solving the problem.

За последние годы необходимость в улучшенных технологиях производства сельскохозяйственных культур только возросла, так как урожайность в случае многих хорошо развитых сельскохозяйственных культур имеет склонность к уменьшению. Многие сельскохозяйственные показатели зависят от времени, причем затраты и доход зависят от скорости оборота сельскохозяйственных культур или от срока вывода продукта на рынок. Поэтому, быстрый рост растения представляет собой экономически важную задачу для многих отраслей сельскохозяйственной деятельности, связанных с ценными зерновыми культурами, овощами, ягодами и другими фруктами.In recent years, the need for improved crop production technologies has only increased, since the yield in the case of many well-developed crops has a tendency to decrease. Many agricultural indicators depend on time, and costs and income depend on the rate of turnover of crops or on the time to market for a product. Therefore, the rapid growth of the plant is an economically important task for many sectors of agricultural activity associated with valuable crops, vegetables, berries and other fruits.

Генная инженерия играла и продолжает играть все более и более важную, однако, все еще спорную роль в развитии рациональных сельскохозяйственных технологий. Большое число генно-модифицированных растений и связанных с ними технологий уже было разработано за последние годы, многие из которых уже широко применяются в настоящее время (Factsheet: Genetically Modified Crops in the United States, Pew Initiative on Food and Biotechnology, August 2004, (pewagbiotech.org/resources/factsheets)). Распространение трансгенных сортов растений является сегодня весьма значительным и сильно возросло, по сравнению с 2006 годом, когда количество акров земли, засеянной трансгенными растениями, составляло около 250 миллионов.Genetic engineering has played and continues to play an increasingly important, but still controversial, role in the development of sustainable agricultural technologies. A large number of genetically modified plants and related technologies have already been developed in recent years, many of which are now widely used (Factsheet: Genetically Modified Crops in the United States, Pew Initiative on Food and Biotechnology, August 2004, (pewagbiotech .org / resources / factsheets)). The distribution of transgenic plant varieties is very significant today and has increased significantly compared to 2006, when the number of acres of land sown with transgenic plants was about 250 million.

В то время как технологии получения трансгенных растений постепенно распространяются, особенно в США, Канаде и Австралии, во многих областях мира, особенно в Европе, внедрение генно-модифицированных растений происходит очень медленно. Поэтому, согласно целям развития рационального и эффективного сельского хозяйства, существует заинтересованность в развитие генно-модифицированных растений, которые позволяют избежать проблем, связанных с введением токсинов и других потенциально опасных веществ в растения и/или окружающую среду. Существует также заинтересованность в минимизации затрат на решение необходимых задач, таких как повышение толерантности к гербицидам, устойчивости к пестицидам и заболеваниям, и повышение общего получаемого урожая. Соответственно существует необходимость в трансгенных растениях, которые могут удовлетворять указанным требованиям.While technologies for producing transgenic plants are gradually spreading, especially in the USA, Canada and Australia, in many areas of the world, especially in Europe, the introduction of genetically modified plants is very slow. Therefore, according to the objectives of the development of rational and efficient agriculture, there is an interest in the development of genetically modified plants, which allow avoiding the problems associated with the introduction of toxins and other potentially dangerous substances into plants and / or the environment. There is also an interest in minimizing the costs of solving the necessary tasks, such as increasing tolerance to herbicides, resistance to pesticides and diseases, and increasing the overall yield. Accordingly, there is a need for transgenic plants that can satisfy these requirements.

Цель, связанная с быстрым ростом растений, была достигнута посредством многочисленных исследований различных регулирующих рост систем, многие из которых остаются до конца не изученными. В частности, регуляторные механизмы растения, которые координируют метаболизм углерода и азота, все еще не до конца ясны. Предполагается, что эти регуляторные механизмы оказывают фундаментальное влияние на рост и развитие растения.The goal of rapid plant growth has been achieved through numerous studies of various growth-regulating systems, many of which are still not fully understood. In particular, the regulatory mechanisms of plants that coordinate the metabolism of carbon and nitrogen are still not fully understood. It is suggested that these regulatory mechanisms have a fundamental effect on plant growth and development.

Метаболизм углерода и азота в фотосинтезирующих организмах должен регулироваться координирующим образом для обеспечения эффективного применения ресурсов растения и энергии. В настоящее время известны подробности некоторых стадий метаболизма углерода и азота и метаболические пути, которые представляют собой подсистемы более больших систем. В фотосинтезирующих организмах метаболизм углерода начинается с фиксации CO2, которая происходит посредством двух больших процессов, названных как С-3 и С-4 метаболизм. В растениях с С-3 метаболизмом, фермент рибулозобисфосфаткарбоксилаза (RuBisCo) катализирует объединение CO2 с рибулозобисфосфатом с получением 3-фосфоглицерата, трехуглеродного соединения (С-3), которое применяется растением для синтеза содержащих углерод соединений. В растениях с С-4 метаболизмом, CO2 объединяется с фосфоенолпируватом, с образованием кислот, содержащих четыре углерода (С-4), в ходе реакции, катализируемой фосфоенолпируваткарбоксилазой. Кислоты переносятся к клеткам обкладки сосудистых пучков, где они декарбоксилируются с выделением CO2, который затем объединяется с рибулозобисфосфатом посредством той же самой реакции, которая применяется в С-3 растениях.The metabolism of carbon and nitrogen in photosynthetic organisms should be coordinated to ensure the efficient use of plant resources and energy. Currently, details of some stages of carbon and nitrogen metabolism and metabolic pathways, which are subsystems of larger systems, are known. In photosynthetic organisms, carbon metabolism begins with CO 2 fixation, which occurs through two large processes called C-3 and C-4 metabolism. In plants with a C-3 metabolism, the enzyme ribulose bisphosphate carboxylase (RuBisCo) catalyzes the combination of CO 2 with ribulose bisphosphate to produce 3-phosphoglycerate, a tri-carbon compound (C-3), which is used by the plant to synthesize carbon-containing compounds. In plants with C-4 metabolism, CO 2 combines with phosphoenolpyruvate to form acids containing four carbon (C-4) during the reaction catalyzed by phosphoenolpyruvate carboxylase. Acids are transferred to the cells of the lining of the vascular bundles, where they are decarboxylated with the release of CO 2 , which then combines with ribulose bisphosphate by the same reaction that is used in C-3 plants.

В ходе многочисленных исследований было обнаружено, что различные метаболиты важны при регуляции метаболизма азота в растениях. Эти соединения включают малат органической кислоты, а также аминокислоты глутамин и глутаминовая кислота. Азот ассимилируется фотосинтезирующими организмами через действие фермента глутаминсинтетаза (GS), который катализирует объединение аммиака с глутаминовой кислотой, с образованием глутамина. GS играет ключевую роль в ассимиляции азота в растениях, путем катализа связывания аммиака с глутаминовой кислотой, с образованием глутамина в ходе АТФ-зависимой реакции (Miflin and Habash, 2002, Journal of Experimental Botany, Vol.53, No. 370, pp.979-987). GS также реассимилирует аммиак, высвободившийся в результате фотореспирации и распада белков и соединений, несущих азот. GS ферменты можно разделить на два общих класса, одни из которых представлен цитоплазматической формой (GS1) и другой пластидной (то есть, хлоропластной) формой (GS2).In the course of numerous studies, it was found that various metabolites are important in the regulation of nitrogen metabolism in plants. These compounds include organic acid malate, as well as the amino acids glutamine and glutamic acid. Nitrogen is assimilated by photosynthetic organisms through the action of the enzyme glutamine synthetase (GS), which catalyzes the association of ammonia with glutamic acid, with the formation of glutamine. GS plays a key role in the assimilation of nitrogen in plants by catalyzing the binding of ammonia to glutamic acid to produce glutamine during the ATP-dependent reaction (Miflin and Habash, 2002, Journal of Experimental Botany, Vol. 53, No. 370, pp.979 -987). GS also reassimilates ammonia released as a result of photo-respiration and breakdown of proteins and nitrogen-bearing compounds. GS enzymes can be divided into two general classes, one of which is represented by the cytoplasmic form (GS1) and the other plastid (i.e., chloroplast) form (GS2).

Предшествующая работа показала, что повышенные уровни экспрессии GS1 приводят к повышенным уровням активности GS и повышенному росту растения, хотя отчеты противоречивы. Например, Fuentes et al. сообщил, что управляемая промотором CaMV S35 сверхэкспрессия Alfalfa GS1 (цитоплазматическая форма) в растениях табака, приводила к повышенным уровням экспрессии GS и активности GS в листовой ткани, повышенному росту при азотном голодании, но не оказывала влияния на рост при оптимальных условиях удобрения азотом (Fuentes et al., 2001, J. Exp. Botany 52: 1071-81). Temple et al. сообщили, что трансгенные растения табака, сверхэкспрессирующие кодирующую последовательность Alfalfa GS1 полной длины, обладали значительно повышенными уровнями GS транскрипта и GS полипептида, которые объединялись в активный фермент, но ни о каком фенотипическом влиянии на рост не сообщалось (Temple et al., 1993, Molecular and General Genetics 236: 315-325). Corruzi et al. сообщили, что трансгенные растения табака, сверхэкспрессирующие трансген цитозольной GS1 гороха под контролем CaMV S35 промотора, показали повышенную активность GS, повышенные уровни белка цитозольной GS и улучшенные характеристики роста (патент США №6,107,547). Unkefer et al. совсем недавно сообщили, что трансгенные растения табака, сверэкспрессирующие Alfalfa GS1 в листовых тканях, которые были исследованы на предмет повышенной «от листа к корню» активности GS после генетического расщепления путем самоопыления, с достижением увеличенного числа копий трансгена GS1, как было обнаружено, продуцируют повышенные уровни 2-гидрокси-5-оксопролина в их листовых частях, что, как обнаружили, приводит к заметно повышенным скоростям роста, по сравнению с растениями табака дикого типа (смотрите патенты США №6,555,500, 6,593,275 и 6,831,040).Previous work has shown that elevated levels of GS1 expression lead to increased levels of GS activity and increased plant growth, although reports are inconsistent. For example, Fuentes et al. reported that CaMV S35 promoter-driven overexpression of Alfalfa GS1 (cytoplasmic form) in tobacco plants resulted in increased levels of GS expression and GS activity in leaf tissue, increased growth during nitrogen starvation, but did not affect growth under optimal nitrogen fertilizer conditions (Fuentes et al., 2001, J. Exp. Botany 52: 1071-81). Temple et al. reported that transgenic tobacco plants overexpressing the full length Alfalfa GS1 coding sequence had significantly elevated levels of GS transcript and GS polypeptide, which combined into an active enzyme, but no phenotypic effects on growth were reported (Temple et al., 1993, Molecular and General Genetics 236: 315-325). Corruzi et al. reported that transgenic tobacco plants overexpressing the transgene of the cytosolic GS1 pea under the control of the CaMV S35 promoter showed increased GS activity, increased levels of the cytosolic GS protein and improved growth characteristics (US Patent No. 6,107,547). Unkefer et al. More recently, it has been reported that transgenic tobacco plants over-expressing Alfalfa GS1 in leaf tissues, which were examined for increased leaf-to-root GS activity after self-pollination, achieving an increased copy number of the GS1 transgene, were found to produce increased levels of 2-hydroxy-5-oxoproline in their leaf parts, which was found to lead to markedly increased growth rates compared to wild-type tobacco plants (see US Patents Nos. 6,555,500, 6,593,275 and 6,831,040).

Unkefer et al. обнаружили, что применение 2-гидрокси-5-оксопролина (также известного как 2-оксоглутарамат) улучшает рост растений (Патенты США №6,555,500; 6,593,275; 6,831,040). В частности, Unkefer et al. обнаружили, что повышенные концентрации 2-гидрокси-5-оксопролина в листовых тканях (относительно корневых тканей) запускает каскад событий, которые приводят к улучшенным характеристикам роста растений. Unkefer et al. описали способы, посредством которых концентрация 2-гидрокси-5-оксопролина в листовых частях может быть увеличена, для того чтобы запустить события, приводящие к улучшенным характеристикам роста растений, особенно, путем нанесения раствора 2-гидрокси-5-оксопролина непосредственно на листовые части растения и сверхэкспрессии глутаминсинтетазы непосредственно в тканях листьев.Unkefer et al. found that the use of 2-hydroxy-5-oxoproline (also known as 2-oxoglutaramate) improves plant growth (US Patent Nos. 6,555,500; 6,593,275; 6,831,040). In particular, Unkefer et al. found that elevated concentrations of 2-hydroxy-5-oxoproline in leaf tissues (relative to root tissues) trigger a cascade of events that lead to improved plant growth characteristics. Unkefer et al. described methods by which the concentration of 2-hydroxy-5-oxoproline in leaf parts can be increased in order to trigger events leading to improved plant growth characteristics, especially by applying a solution of 2-hydroxy-5-oxoproline directly to leaf parts of a plant and overexpression of glutamine synthetase directly in leaf tissues.

Ферменты трансаминазы и гидролиазы, как известно, участвующих в синтезе 2-гидрокси-5-оксопролина в организме животных, были обнаружены в тканях печени и почек животных (Cooper and Meister, 1977, CRC Critical Reviews in Biochemistry, pages 281-303; Meister, 1952, J. Biochem. 197: 304). В растениях биохимический синтез 2-гидрокси-5-оксопролина уже известен, но плохо описан. Более того, функция 2-гидрокси-5-оксопролина в растениях и значение размера его залежей (концентрации в ткани) неизвестны. Наконец, из уровня техники нельзя получить никакие конкретные данные в отношении того, что трансаминаза(ы) или гидролаза(ы) могут существовать и/или быть активны при катализе синтеза 2-гидрокси-5-оксопролина в растениях, и из уровня техники нельзя получить сведения ни о каких выделенных или описанных трансаминазах растений.Transaminase and hydrolyase enzymes known to be involved in the synthesis of 2-hydroxy-5-oxoproline in animals have been found in animal and liver tissues of animals (Cooper and Meister, 1977, CRC Critical Reviews in Biochemistry, pages 281-303; Meister, 1952, J. Biochem. 197: 304). In plants, the biochemical synthesis of 2-hydroxy-5-oxoproline is already known, but poorly described. Moreover, the function of 2-hydroxy-5-oxoproline in plants and the value of the size of its deposits (concentration in tissue) are unknown. Finally, no specific data can be obtained from the prior art that transaminase (s) or hydrolase (s) can exist and / or be active in catalysing the synthesis of 2-hydroxy-5-oxoproline in plants, and it cannot be obtained from the prior art information about any isolated or described plant transaminases.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к трансгенным растениям, показывающим существенно повышенные скорости роста, более высокий урожай семян и плодов/стручков, более раннее или более продуктивное цветение, более эффективную утилизацию азота, повышенную толерантности к высокосолевым условиям и увеличенный выход биомассы. В одном варианте выполнения настоящего изобретения, трансгенные растения модифицированы таким образом, что обеспечивается сверхэкспрессия как глутамин-фенилпируват-трансаминазы (GPT), так и глутаминсинтетазы (GS). GPT+GS дважды трансгенные растения по настоящему изобретению проявляют улучшенные характеристики роста, причем линии ТО генерации показывают увеличение биомассы по сравнению с аналогами дикого типа от 50% до 300%. Генерации, полученные путем полового скрещивания и/или самоопыления, как правило, обладают даже лучшими характеристиками, причем некоторые дважды трансгенные растения достигают поразительного четырехкратного увеличения биомассы по сравнению с растениями дикого типа. Подобным образом, урожай цветков и плодов или стручков также значительно улучшается, причем линии ТО поколения, как правило, показывают увеличение 50%-70%, по сравнению с аналогами дикого типа, а в некоторых случаях достигается увеличение 100%. Трансгенные растения, проявляющие такие улучшенные фенотипические характеристики роста, были успешно генерированы через спектр отдельных видов растений, с применением различных методик трансформации, различных экспрессионных векторов и промоторов, и гетерологичных и гомологичных трансгенных последовательностей из различных видов, в настоящем документе многочисленные примеры приводятся. Настоящее изобретение, таким образом, раскрывает фундаментальную революционную методику, посредством которой можно оказать положительное влияние на развитие практически всех областей сельского хозяйства.The present invention relates to transgenic plants showing significantly increased growth rates, a higher yield of seeds and fruits / pods, earlier or more productive flowering, more efficient utilization of nitrogen, increased tolerance to high salt conditions and increased biomass yield. In one embodiment of the present invention, transgenic plants are modified in such a way that overexpression of both glutamine-phenylpyruvate transaminase (GPT) and glutamine synthetase (GS) is provided. GPT + GS double transgenic plants of the present invention exhibit improved growth characteristics, wherein the TO generation lines show an increase in biomass compared to wild-type counterparts from 50% to 300%. Generations obtained by sexual crossing and / or self-pollination, as a rule, have even better characteristics, with some double-transgenic plants achieving an amazing four-fold increase in biomass compared to wild-type plants. Similarly, the yield of flowers and fruits or pods is also significantly improved, with the generation TO lines, as a rule, showing an increase of 50% -70%, compared with wild-type analogues, and in some cases an increase of 100% is achieved. Transgenic plants exhibiting such improved phenotypic growth characteristics have been successfully generated across a spectrum of individual plant species using various transformation techniques, various expression vectors and promoters, and heterologous and homologous transgenic sequences from various species, numerous examples are provided herein. The present invention, therefore, reveals a fundamental revolutionary technique by which it is possible to exert a positive influence on the development of almost all areas of agriculture.

Заявители обнаружили, что фермент глутамин-фенилпируват-трансаминаза (GPT) является катализатором синтеза 2-гидрокси-6-оксопролина (2-оксоглутарамата) в растениях. 2-Оксоглутарамат являются мощным сигнальным метаболитом, который регулирует функции большого числа генов, вовлеченных в аппарат фотосинтеза, участвующих в фиксации углерода и метаболизме азота. В настоящем изобретении раскрываются выделенные молекулы нуклеиновой кислоты, кодирующие GPT, и впервые заявляется, что кодируемый фермент непосредственно участвует в синтезе 2-гидрокси-5-оксопролина. Этот объект настоящего изобретения описывается через раскрытие GPT полинуклеотидов, кодирующих GPT нескольких видов, включая Arabidopsis, Виноград, Рис, Сою, Ячмень, Бамбук и нерастительный гомолог из Полосатой Перцины, большая часть которых экспрессируется в виде рекомбинантных GPT и, как подтверждается, обладает GPT активностью.Applicants have discovered that the enzyme glutamine-phenylpyruvate transaminase (GPT) is a catalyst for the synthesis of 2-hydroxy-6-oxoproline (2-oxoglutaramate) in plants. 2-Oxoglutaramate is a powerful signal metabolite that regulates the functions of a large number of genes involved in the photosynthesis apparatus involved in carbon fixation and nitrogen metabolism. The present invention discloses isolated nucleic acid molecules encoding GPT, and for the first time claims that the encoded enzyme is directly involved in the synthesis of 2-hydroxy-5-oxoproline. This object of the present invention is described through the disclosure of GPT polynucleotides encoding several types of GPTs, including Arabidopsis, Grapes, Rice, Soy, Barley, and non-plant homologue from Striped Percina, most of which are expressed as recombinant GPTs and are confirmed to have GPT activity .

Настоящее изобретение, кроме того, раскрывает трансгенные растения, которые экспрессируют как GPT трансген, так и GS трансген. Экспрессия этих двух трансгенов в таких "дважды трансгенных" растениях приводит к значительно повышенной скорости фиксации диоксида углерода и к эффекту чрезвычайно усиленного роста, так как эти растения показывают очень значительные и даже потрясающе увеличенные скорости роста и урожаи цветов/плодов/стручков/семян. Также обеспечиваются способы получения таких трансгенных растений с усиленным ростом.The present invention also discloses transgenic plants that express both the GPT transgene and the GS transgene. The expression of these two transgenes in such “double-transgenic” plants leads to a significantly increased rate of carbon dioxide fixation and an extremely enhanced growth effect, since these plants show very significant and even staggeringly increased growth rates and yields of flowers / fruits / pods / seeds. Also provided are methods for producing such transgenic plants with enhanced growth.

Путем предпочтительно увеличения концентрации сигнального метаболита 2-оксоглутарамата (то есть, в листовых тканях), трансгенные растения по настоящему изобретению способны производить более высокий урожай за более короткие периоды времени, и поэтому возможно обеспечить в сельскохозяйственной промышленности повышенную продуктивность для широкого ряда сельскохозяйственных культур. Важно отметить, что в отличие от многочисленных трансгенных растений, описанных на сегодняшний день, согласно настоящему изобретению применяются природные растительные гены, кодирующие природный растительный фермент. Улучшенные характеристики роста трансгенных растений по настоящему изобретению достигаются, по существу, путем введения дополнительной GPT и GS ферментативной способности в растения. Таким образом, трансгенные растения по настоящему изобретению не экспрессируют какие-либо токсические вещества, гормоны роста, продукты вирусных или бактериальных генов и, таким образом, свободны от многого из того, что ранее препятствовало одобрению трансгенных растений в некоторых частях мира.By preferably increasing the concentration of the signal metabolite of 2-oxoglutaramate (i.e., in leaf tissues), the transgenic plants of the present invention are able to produce higher yields in shorter periods of time, and therefore it is possible to provide increased productivity in the agricultural industry for a wide variety of crops. It is important to note that, unlike the numerous transgenic plants described to date, according to the present invention, natural plant genes encoding a natural plant enzyme are used. The improved growth characteristics of the transgenic plants of the present invention are achieved, essentially, by introducing additional GPT and GS enzymatic ability in plants. Thus, the transgenic plants of the present invention do not express any toxic substances, growth hormones, products of viral or bacterial genes and, thus, are free from much of what previously prevented the approval of transgenic plants in some parts of the world.

В одном варианте выполнения настоящего изобретения, настоящее изобретение обеспечивает трансгенное растение, содержащее GPT трансген и GS трансген, где указанный GPT трансген и указанный GS трансген операбельно связано с растительным промотором. В конкретном варианте выполнения настоящего изобретения, GS трансген представляет собой GS1 трансген. В другом конкретном варианте выполнения настоящего изобретения, GPT трансген кодирует полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из (a) SEQ ID NO:2; SEQ ID NO:9; SEQ ID NO:15, SEQ ID NO:19, SEQ ID NO:21, SEQ ID NO 24, SEQ ID NO:30, SEQ ID NO:31, SEQ ID NO:32, SEQ ID NO:33, SEQ ID NO:34, SEQ ID NO:35 и SEQ ID NO:36, и (b) аминокислотной последовательности, которая, по меньшей мере, на 75% идентична аминокислотной последовательности SEQ ID NO:2; SEQ ID NO:9; SEQ ID NO:15, SEQ ID NO:19, SEQ ID NO:21, SEQ ID NO 24, SEQ ID NO:30, SEQ ID NO:31, SEQ ID NO:32, SEQ ID NO:33, SEQ ID NO:34, SEQ ID NO:35 и SEQ ID NO:36 и имеет GPT активность. В другом конкретном варианте выполнения настоящего изобретения, GS трансген кодирует полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из (a) SEQ ID NO:4 и SEQ ID NO:7 из остатка 11, и (b) аминокислотной последовательности, которая, по меньшей мере, на 75% идентична SEQ ID NO:4 или SEQ ID NO:7. В некоторых вариантах выполнения настоящего изобретения, трансгены GPT и GS включаются в геном растения. Трансгенное растение по настоящему изобретению может быть односемядольным или двудольным растениемIn one embodiment of the present invention, the present invention provides a transgenic plant comprising a GPT transgene and a GS transgene, wherein said GPT transgene and said GS transgene is operably linked to a plant promoter. In a specific embodiment, the GS transgene is a GS1 transgene. In another specific embodiment of the present invention, the GPT transgene encodes a polypeptide having an amino acid sequence selected from the group consisting of (a) SEQ ID NO: 2; SEQ ID NO: 9; SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO 24, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO : 34, SEQ ID NO: 35 and SEQ ID NO: 36, and (b) an amino acid sequence that is at least 75% identical to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2; SEQ ID NO: 9; SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO 24, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO : 34, SEQ ID NO: 35 and SEQ ID NO: 36 and has GPT activity. In another specific embodiment of the present invention, the GS transgene encodes a polypeptide having an amino acid sequence selected from the group consisting of (a) SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: 7 from residue 11, and (b) an amino acid sequence that at least 75% identical to SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 7. In some embodiments of the present invention, GPT and GS transgenes are included in the plant genome. The transgenic plant of the present invention may be a monocotyledonous or dicotyledonous plant.

Настоящее изобретение также заявляет потомство любой генерации трансгенных растений по настоящему изобретению, где указанное потомство содержит GPT трансген и GS трансген, а также семена любой генерации трансгенных растений по настоящему изобретению, где указанные семена содержат указанный GPT трансген и указанный GS трансген. Трансгенные растения по настоящему изобретению могут проявлять одну или более улучшенных характеристик скорости роста, по сравнению с аналогами дикого типа или нетрансформированными растениями, включая, но без ограничения к этому, повышенную скорость роста, увеличенный выход биомассы, увеличенный урожай семян, урожай цветков или бутонов, урожай плодов или стручков, листья большего размера, и многие также проявляют повышенные уровни GPT и/или GS активности, и/или повышенные уровни 2-оксоглутарамата. В некоторых вариантах выполнения настоящего изобретения, трансгенные растения по настоящему изобретению показывают повышенную эффективность использования азота или повышенную толерантность к засоленной почве или солевым условиям.The present invention also claims the offspring of any generation of transgenic plants of the present invention, wherein said offspring contains a GPT transgene and a GS transgene, as well as the seeds of any generation of transgenic plants of the present invention, where said seeds comprise said GPT transgene and said GS transgene. The transgenic plants of the present invention may exhibit one or more improved growth rate characteristics compared to wild-type counterparts or untransformed plants, including, but not limited to, increased growth rate, increased biomass yield, increased seed yield, flower or bud crop, harvest of fruits or pods, larger leaves, and many also exhibit elevated levels of GPT and / or GS activity, and / or elevated levels of 2-oxoglutaramate. In some embodiments of the present invention, transgenic plants of the present invention show increased nitrogen utilization efficiency or increased tolerance to saline soil or salt conditions.

Способы получения трансгенных растений по настоящему изобретению и их семян также раскрываются в настоящем изобретении, включая способы получения растений, обладающих свойствами усиленного роста, увеличенной эффективности использования азота и повышенной толерантности к прорастанию или росту в засоленной почве или солевых условиях, относительно аналогов дикого типа или нетрансформированных растений.Methods for producing the transgenic plants of the present invention and their seeds are also disclosed in the present invention, including methods for producing plants having enhanced growth properties, increased nitrogen utilization efficiency, and increased tolerance to germination or growth in saline soil or salt conditions, relative to wild-type or untransformed analogues plants.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Материалы патента или заявки на патент содержат, по меньшей мере, один чертеж, выполненный в цвете. Копии патента или публикации заявки на патент с цветным чертежом (чертежами) будут предоставлены в случае требования и оплаты необходимой пошлины.The materials of the patent or patent application contain at least one drawing made in color. Copies of a patent or publication of a patent application with a color drawing (s) will be provided if the required fee is paid and paid.

На ФИГ.1. показана ассимиляция азота и биосинтез 2-оксоглутарамата, приведена схема метаболического пути.In FIG. 1. nitrogen assimilation and biosynthesis of 2-oxoglutaramate is shown, the metabolic pathway is shown.

На ФИГ.2. приведена фотография, показывающая сравнение трансгенных растений табака, сверхэкспрессирующих либо GS1, либо GPT, по сравнению с растением табака дикого типа. Слева на право: растение дикого типа, Alfalfa GS1 трансген, Arabidopsis GPT трансген. Смотрите примеры 3 и 5, приведенные ниже.In FIG. 2. a photograph showing a comparison of transgenic tobacco plants overexpressing either GS1 or GPT compared to a wild-type tobacco plant. From left to right: wild-type plant, Alfalfa GS1 transgene, Arabidopsis GPT transgene. See examples 3 and 5 below.

На ФИГ.3. приведена фотография, показывающая сравнение трансгенных растений томата Micro-Tom, сверхэкспрессирующих либо GS1, либо GPT, по сравнению с растением томата дикого типа. Слева на право: растение дикого типа, Alfalfa GS1 трансген, Arabidopsis GPT трансген. Смотрите примеры 4 и 6, приведенные ниже.In FIG. 3. a photograph showing a comparison of transgenic Micro-Tom tomato plants overexpressing either GS1 or GPT compared to a wild-type tomato plant. From left to right: wild-type plant, Alfalfa GS1 transgene, Arabidopsis GPT transgene. See examples 4 and 6 below.

На ФИГ.4. приведены фотографии, показывающие сравнение размеров листа для дикого типа и GS1 или GPT трансгенных растений табака. А: Сравнение листьев GS1 трансгенного табака (базальный лист) и дикого типа (верхний лист). В: Сравнение листьев GPT трансгенного табака (базальный лист) и дикого типа (верхний лист).In FIG. 4. photos are shown showing a comparison of leaf sizes for wild-type and GS1 or GPT transgenic tobacco plants. A: Comparison of GS1 leaves of transgenic tobacco (basal leaf) and wild type (top leaf). B: Comparison of the leaves of GPT of transgenic tobacco (basal leaf) and wild type (top leaf).

На ФИГ.5. приведены фотографии, показывающие сравнение трансгенных растений табака, полученных в результате различных скрещиваний между GS1 и GPT трансгенными линиями табака, с диким типом и однократно трансгенными растениями. А-С: Кросс 2, 3 и 7, соответственно. Смотрите пример 7 ниже.In FIG. 5. photos are shown showing a comparison of transgenic tobacco plants obtained as a result of various crosses between GS1 and GPT transgenic tobacco lines, with wild type and transgenic plants once. A-C: Cross 2, 3 and 7, respectively. See example 7 below.

На ФИГ.6. приведены фотографии, показывающие сравнение размеров листьев растения дикого типа и кроссов между GS1 и GPT трансгенными растениями табака. А: Сравнение листьев GSXGPT Кросса 3 (базальный лист) и дикого типа (верхний лист). В: Сравнение листьев GSXGPT Кросса 7 (базальный лист) и дикого типа (верхний лист). Смотрите пример 7 ниже.In FIG.6. photos are shown showing a comparison of leaf sizes of wild-type plants and crosses between GS1 and GPT transgenic tobacco plants. A: Comparison of the leaves of GSXGPT Cross 3 (basal leaf) and wild type (upper leaf). B: Comparison of GSXGPT Cross 7 leaves (basal leaf) and wild type (upper leaf). See example 7 below.

На ФИГ.7. приведена фотография трансгенного растения перца (справа) и контрольного растения перца дикого типа (слева), показывающая больший выход плодов перца в случае трансгенного растения по сравнению с контрольным растением дикого типа. Смотрите пример 8 ниже.FIG. 7. a photograph of a transgenic pepper plant (right) and a control wild-type pepper plant (left) is shown, showing a higher yield of pepper fruits in the case of a transgenic plant compared to a wild-type control plant. See example 8 below.

На ФИГ.8. приведено сравнение трансгенных растений фасоли (несколько трансгенных линий, экспрессирующих Arabidopsis GPT и GS трансгены) и контрольных растений фасоли дикого типа. Вверху слева: высота растения в различные дни; Вверху справа: число бутонов; Внизу слева: число цветков; Внизу справа: число бобовых стручков. Дикий тип является контролем, и 2А, 4А и 5В представляют собой линии трансгенных растений. Смотрите пример 9 ниже.In FIG. 8. a comparison of transgenic bean plants (several transgenic lines expressing Arabidopsis GPT and GS transgenes) and wild-type control bean plants is given. Above left: plant height on various days; Above right: number of buds; Bottom left: number of flowers; Bottom right: number of bean pods. The wild type is a control, and 2A, 4A and 5B are lines of transgenic plants. See example 9 below.

На ФИГ.9. Приведена фотография трансгенного растения фасоли (справа) и контрольного растения фасоли дикого типа (слева), показывающая усиленный рост трансгенного растения относительно контрольного растения дикого типа. Трансгенная линия, экспрессирующая трансгены Arabidopsis GPT и GS. Смотрите пример 9 ниже.FIG. 9. A photograph of a transgenic bean plant (right) and a control wild-type bean plant (left) showing enhanced growth of a transgenic plant relative to a wild-type control plant is shown. Transgenic line expressing Arabidopsis GPT and GS transgenes. See example 9 below.

ФИГ.10. Бутоны, цветки и стручки трансгенных растений фасоли по сравнению с контрольными растениями фасоли дикого типа (трансгенная линия, экспрессирующая трансгены винограда GPT и Arabidopsis GS). Смотрите пример 10 ниже.FIG. 10. Buds, flowers, and pods of transgenic bean plants compared to control wild-type bean plants (transgenic line expressing GPT and Arabidopsis GS grape transgenes). See example 10 below.

ФИГ.11. Фотография трансгенного растения фасоли (справа) и контрольного растения фасоли дикого типа (слева), демонстрирующая усиленный рост трансгенного растения по сравнению с контрольным растением дикого типа. Трансгенная линия экспрессирует трансгены винограда GPT и Arabidopsis GS. Смотрите пример 10 ниже.FIG. 11. Photograph of a transgenic bean plant (right) and a control wild-type bean plant (left) showing enhanced growth of a transgenic plant compared to a wild-type control plant. The transgenic line expresses transgenes of grapes GPT and Arabidopsis GS. See example 10 below.

На ФИГ.12. Приведены трансгенные растения Вигны линии А по сравнению с контрольными растениями Вигны дикого типа (трансгенная линия, экспрессирующая трансгены Arabidopsis GPT и GS), видно, что трансгенные растения растут быстрее, и цветки и стручки образуются быстрее по сравнению с контрольными растениями дикого типа. (А) Измерения относительной высоты и длины листьев на 21 мая, (В) Относительное число трехлистных листов и бутонов на 28 июня, (С) Относительное число цветков, бутонов и стручков на 22 июня. Смотрите пример 11 ниже.FIG. 12. Transgenic plants of Vigna line A are shown in comparison with control plants of wild type Vigna (transgenic line expressing Arabidopsis GPT and GS transgenes), it can be seen that transgenic plants grow faster, and flowers and pods form faster compared to control plants of wild type. (A) Measurements of the relative height and length of leaves on May 21, (B) The relative number of three-leafed leaves and buds on June 28, (C) The relative number of flowers, buds and pods on June 22. See example 11 below.

ФИГ.13. Фотография трансгенного растения Вигны линии А (справа) и контрольного растения Вигны дикого типа (слева), показывающая повышенный рост трансгенного растения по сравнению с контрольным растением дикого типа. Трансгенная линия, экспрессирующая трансгены Arabidopsis GPT и GS. Смотрите пример 11 ниже.FIG.13. Photo of a transgenic plant of Vigna line A (right) and a control plant of wild-type Vigna (left) showing increased growth of a transgenic plant compared to a control plant of wild type. Transgenic line expressing Arabidopsis GPT and GS transgenes. See example 11 below.

ФИГ.14. Трансгенные растения Вигны линии G по сравнению с контрольными растениями Вигны дикого типа (трансгенная линия, экспрессирующая трансген GPT из винограда и Arabidopsis GS трансген), как видно, трансгенные растения растут быстрее, и цветки и стручки образуются раньше, по сравнению с контрольными растениями дикого типа. (А) высота растений, (В) число цветков и стручков (С) число листовых почек и трехлистных л истов. Смотрите пример 12 ниже.FIG. 14. Transgenic plants G-line vignas compared to control plants Wild-type vignas (a transgenic line expressing the GPT transgene from grapes and Arabidopsis GS transgene), it can be seen that transgenic plants grow faster and flowers and pods are formed earlier compared to wild-type control plants . (A) the height of plants, (B) the number of flowers and pods (C) the number of leaf buds and three-leafed leaves. See example 12 below.

ФИГ.15. Фотография трансгенного растения Вигны линии G (справа) и контрольного растения Вигны дикого типа (слева), как видно, трансгенные растения обладают повышенным ростом по сравнению с растениями дикого типа. Трансгенная линия экспрессирует трансген GPT из винограда и Arabidopsis GS трансген. Смотрите пример 12 ниже.FIG. 15. Photo of the transgenic plant Vigna G line (right) and the control plant Wild type Vigna (left), as you can see, transgenic plants have increased growth compared to wild type plants. The transgenic line expresses the GPT transgene from grapes and the Arabidopsis GS transgene. See example 12 below.

ФИГ.16. Фотография трансгенного растения Канталупы (справа) и контрольного растения Канталупы дикого типа (слева), демонстрирующая повышенный рост трансгенного растения относительно контрольного растения дикого типа. Трансгенная линия экспрессирует трансгены Arabidopsis GPT и GS. Смотрите пример 14 ниже.FIG.16. Photo of a transgenic Cantaloupe plant (right) and a wild-type Cantaloupe control plant (left) showing increased growth of a transgenic plant relative to a wild-type control plant. The transgenic line expresses Arabidopsis GPT and GS transgenes. See example 14 below.

ФИГ.17. Фотография трансгенных растений тыквы обыкновенной (справа) и контрольных растений тыквы обыкновенной дикого типа (слева), демонстрирующая повышенный рост трансгенных растений относительно контрольных растений дикого типа. Трансгенная линия экспрессирует трансгены Arabidopsis GPT и GS. Смотрите пример 15 ниже.FIG. 17. Photo of transgenic common pumpkin plants (right) and control wild-type pumpkin plants (left), showing increased growth of transgenic plants relative to wild-type control plants. The transgenic line expresses Arabidopsis GPT and GS transgenes. See example 15 below.

ФИГ.18. Фотография трансгенных растений Arabidopsis (справа) и контрольных растений Arabidopsis дикого типа (слева), демонстрирующая повышенный рост трансгенных растений по сравнению с контрольными растениями дикого типа. Трансгенная линия экспрессирует трансгены Arabidopsis GPT и GS. Смотрите пример 16 нижеFIG. 18. Photograph of Arabidopsis transgenic plants (right) and wild type Arabidopsis control plants (left) showing increased growth of transgenic plants compared to wild type control plants. The transgenic line expresses Arabidopsis GPT and GS transgenes. See example 16 below.

ФИГ.19. Трансгенные растения томата, экспрессирующие трансгены Arabidopsis GPT и GS по сравнению с контрольными растениями томата дикого типа. (А) Фотография листьев трансгенного растения томата (справа) по сравнению с листьями контрольного растения дикого типа (слева), демонстрирующая более большие листья в случае трансгенного растения. (В) Фотография трансгенных растений томата (справа) и контрольных растений дикого типа (слева), демонстрирующая повышенный рост трансгенных растений по сравнению с контрольными растениями дикого типа. Смотрите пример 17 ниже.FIG. 19. Transgenic tomato plants expressing Arabidopsis GPT and GS transgenes compared to control wild-type tomato plants. (A) A photograph of the leaves of a transgenic tomato plant (right) compared to the leaves of a wild-type control plant (left), showing larger leaves in the case of a transgenic plant. (B) Photograph of transgenic tomato plants (right) and wild-type control plants (left) showing increased growth of transgenic plants compared to wild-type control plants. See example 17 below.

На ФИГ.20. Приведена фотография трансгенного растения Camelina (справа) и контрольного растения Camelina дикого типа (слева), демонстрирующая повышенный рост трансгенного растения относительно контрольного растения дикого типа. Трансгенная линия экспрессирует трансгены Arabidopsis GPT и GS. Смотрите пример 18 ниже.FIG 20. A photograph of the transgenic Camelina plant (right) and the wild type Camelina control plant (left) showing increased growth of the transgenic plant relative to the wild type control plant are shown. The transgenic line expresses Arabidopsis GPT and GS transgenes. See example 18 below.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

ОПРЕДЕЛЕНИЯDEFINITIONS

Если иного не указано, все термины, известные из области техники, системы обозначения и другая научная терминология, применяемые в настоящем документе, как предполагается, имеют значения в общем понятные специалистам в области техники, к которой относится настоящее изобретение. В некоторых случаях термины с понятными, в общем, значениями определяются в настоящем документе для ясности и/или для удобной ссылки, и включение таких определений в настоящий документ не должно истолковываться как существенное отличие указанных терминов от терминов, которые, в общем, известны из области техники. Методики и процедуры, описанные в настоящем документе или на которые приводятся ссылки в настоящем документе, в целом хорошо понятны и обычно применяются при использовании специалистами в данной области техники обычной способов, таких как, например, широко применяемые способы молекулярного клонирования, описанные у Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual 3rd. edition (2001) Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y.; Current Protocols in Molecular Biology (Ausbel et al., eds., John Wiley & Sons, Inc. 2001; Transgenic Plants: Methods and Protocols (Leandro Pena, ed., Humana Press, 1st edition, 2004); и, Agrobacterium Protocols (Wan, ed., Humana Press, 2nd edition, 2006). Соответственно, процедуры, включающие применение коммерчески доступных наборов и реагентов, в общем, осуществляются согласно протоколам и/или параметрам, указанным производителем, если иного не оговаривается.Unless otherwise indicated, all terms known from the technical field, naming systems and other scientific terminology used in this document are intended to have meanings generally understood by those skilled in the art to which the present invention relates. In some cases, terms with understandable, in general, meanings are defined herein for clarity and / or for convenient reference, and the inclusion of such definitions in this document should not be construed as a significant difference between these terms from terms that are generally known from the field technicians. The techniques and procedures described herein or referenced herein are generally well understood and commonly used by those skilled in the art using conventional methods, such as, for example, the widely used molecular cloning methods described by Sambrook et al ., Molecular Cloning: A Laboratory Manual 3rd. edition (2001) Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY; Current Protocols in Molecular Biology (Ausbel et al., Eds., John Wiley & Sons, Inc. 2001; Transgenic Plants: Methods and Protocols (Leandro Pena, ed., Humana Press, 1 st edition, 2004); and, Agrobacterium Protocols (Wan, ed., Humana Press, 2 nd edition, 2006.) Accordingly, procedures involving the use of commercially available kits and reagents are generally carried out according to the protocols and / or parameters specified by the manufacturer, unless otherwise specified.

Термин "нуклеиновая кислота" относится к дезоксирибонуклеотидам или рибонукпеотидам и их полимерам ("полинуклеотидам") либо в одно-, либо в двуспиральной форме. Если нет специального ограничения, термин "полинуклеотид" охватывает нуклеиновые кислоты, содержащие известные аналоги природных нуклеотидов, которые имеют подобные свойства связывания, как и упомянутая нуклеиновая кислота и подвергаются метаболизму подобным образом, что и нуклеотиды природного происхождения. Если иного не указано, конкретная последовательность нуклеиновой кислоты также подразумеваемым образом охватывает ее консервативно модифицированные варианты (например, замены, связанные с вырожденностью генетического кода) и комплементарные последовательности, а также последовательность, указанную однозначно. Так, замены, связанные с вырожденностью генетического кода, можно осуществлять, получая последовательности, в которых третье положение одного или нескольких (или всех) кодонов заменено смешанным основанием и/или дезоксиинозиновыми остатками (Batzer et al., 1991, Nucleic Acid Res. 19: 5081; Ohtsuka et al., 1985 J. Biol. Chem. 260: 2605-2608; and Cassol et al., 1992; Rossolini et al., 1994, Mol. Cell. Probes 8: 91-98). Термин нуклеиновая кислота применяется взаимозаменяемо с терминами ген, кДНК и мРНК, кодируемые геном.The term "nucleic acid" refers to deoxyribonucleotides or ribonucleotides and their polymers ("polynucleotides") either in single or double stranded form. Unless specifically limited, the term "polynucleotide" encompasses nucleic acids containing known analogs of natural nucleotides that have similar binding properties as said nucleic acid and are metabolized in a similar manner to nucleotides of natural origin. Unless otherwise indicated, a specific nucleic acid sequence also implies in an implied manner its conservatively modified variants (for example, substitutions associated with the degeneracy of the genetic code) and complementary sequences, as well as the sequence indicated unambiguously. Thus, substitutions associated with the degeneracy of the genetic code can be made by obtaining sequences in which the third position of one or more (or all) of the codons is replaced by a mixed base and / or deoxyinosine residues (Batzer et al., 1991, Nucleic Acid Res. 19: 5081; Ohtsuka et al., 1985 J. Biol. Chem. 260: 2605-2608; and Cassol et al., 1992; Rossolini et al., 1994, Mol. Cell. Probes 8: 91-98). The term nucleic acid is used interchangeably with the terms gene, cDNA, and mRNA encoded by a gene.

Термин "промотор" относится к регуляторным последовательностям нуклеиновой кислоты или последовательностям, которые направляют транскрипцию операбельно связанной нуклеиновой кислоты. Как применяется в настоящем документе, термин "растительный промотор" представляет собой промотор, который функционирует в растениях. Промоторы включают необходимые последовательности нуклеиновой кислоты рядом с сайтом инициации транскрипции, таким как, например, в случае промотора полимеразы типа II, элемент ТАТА. Промотор также необязательно включает элементы, такие как дистальный энхансер или репрессор, которые могут быть расположены на расстоянии до нескольких тысяч пар оснований от сайта транскрипции. "Конститутивный" промотор представляет собой промотор, который активен при большинстве условий окружающей среды и условий проведения эксперимента. "Индуцируемый" промотор представляет собой промотор, который активен при регулировании условий окружающей среды и условий проведения эксперимента. Термин "операбельно связанный" относится к функциональной связи между последовательностью, регулирующей экспрессию нуклеиновой кислоты (такой как промотор, или массив сайтов связывания факторов транскрипции), и второй последовательностью нуклеиновой кислоты, где последовательность, регулирующая экспрессию направляет транскрипцию нуклеиновой кислоты по второй последовательности.The term "promoter" refers to regulatory nucleic acid sequences or sequences that direct the transcription of operably linked nucleic acids. As used herein, the term “plant promoter” is a promoter that functions in plants. Promoters include the necessary nucleic acid sequences near the site of transcription initiation, such as, for example, in the case of a type II polymerase promoter, a TATA element. The promoter also optionally includes elements such as a distal enhancer or repressor, which can be located up to several thousand base pairs from the transcription site. A "constitutive" promoter is a promoter that is active under most environmental and experimental conditions. An “inducible” promoter is a promoter that is active in regulating environmental and experimental conditions. The term "operably linked" refers to a functional relationship between a sequence that regulates the expression of a nucleic acid (such as a promoter, or an array of transcription factor binding sites), and a second nucleic acid sequence, where the expression control sequence directs the transcription of the nucleic acid in a second sequence.

Термины "полипептид", "пептид" и "белок" в контексте настоящего описания используют взаимозаменяемо для обозначения полимера, состоящего из аминокислотных остатков. Эти термины применимы к аминокислотным полимерам, в которых один или несколько аминокислотных остатков представляют собой искусственный полученный химическим путем миметик соответствующей встречающейся в естественных условиях аминокислоты, а также к встречающимся в естественных условиях аминокислотным полимерам и не встречающимся в естественных условиях аминокислотным полимерам.The terms "polypeptide", "peptide" and "protein" in the context of the present description are used interchangeably to refer to a polymer consisting of amino acid residues. These terms apply to amino acid polymers in which one or more amino acid residues is an artificial chemically obtained mimetic of the corresponding naturally occurring amino acid, as well as to naturally occurring amino acid polymers and non-naturally occurring amino acid polymers.

Термин "аминокислота" относится к встречающимся в естественных условиях и синтетическим аминокислотам, а также к аминокислотным аналогам и аминокислотным миметикам, которые функционируют аналогично встречающимся в естественных условиях аминокислотам. Встречающиеся в естественных условиях аминокислоты представляют собой аминокислоты, кодируемые генетическим кодом, а также аминокислоты, которые впоследствии модифицируются, например, гидроксипролин, гамма-карбоксиглутамин и O-фосфосерин. Понятие «аминокислотные аналоги» относится к соединениям, которые имеют такую же основную химическую структуру, что и встречающаяся в естественных условиях аминокислота, т.е. имеют атом углерода в альфа-положении, который связан с водородом, карбоксильной группой, аминогруппой и R-группой, например гомосерин, норлейцин, метионинсульфоксид и метионинметилсульфоний. Такие аналоги несут модифицированные R-группы (например, норлейцин) или модифицированный пептидный каркас, но сохраняют такую же химическую структуру, что и встречающаяся в естественных условиях аминокислота. Понятие «аминокислотные миметики» относится к химическим соединениям, которые имеют структуру, отличную от общей химической структуры аминокислоты, но которые функционируют аналогично встречающейся в естественных условиях аминокислоте.The term "amino acid" refers to naturally occurring and synthetic amino acids, as well as amino acid analogs and amino acid mimetics that function similarly to naturally occurring amino acids. Naturally occurring amino acids are amino acids encoded by the genetic code, as well as amino acids that are subsequently modified, for example, hydroxyproline, gamma-carboxyglutamine and O-phosphoserine. The term "amino acid analogues" refers to compounds that have the same basic chemical structure as the naturally occurring amino acid, i.e. have a carbon atom in the alpha position, which is bonded to hydrogen, a carboxyl group, an amino group and an R group, for example homoserine, norleucine, methionine sulfoxide and methionine methyl sulfonium. Such analogues carry modified R-groups (for example, norleucine) or a modified peptide framework, but retain the same chemical structure as the naturally occurring amino acid. The term "amino acid mimetics" refers to chemical compounds that have a structure different from the general chemical structure of an amino acid, but which function similarly to the naturally occurring amino acid.

Аминокислоты могут упоминаться в настоящем документе либо посредством общеизвестных трехбуквенных символов, либо путем однобуквенных символов, рекомендованных ИЮПАК-ИЮБ Комиссией по биохимической номенклатуре. Нуклеотиды, подобным образом, могут упоминаться посредством общеизвестных однобуквенных кодов.Amino acids can be referred to in this document either through well-known three-letter characters, or by single-letter characters recommended by the IUPAC-IIB Commission on Biochemical Nomenclature. Nucleotides, in a similar manner, may be referred to by well-known single-letter codes.

Термин "растение" включает целое растение, органы растения (например, листья, стебли, цветки, корни, репродуктивные органы, зародыши и их части и т.д.), сеянцы, семена, клетки растения и его потомство. Класс растений, которые могут применяться в способе по настоящему изобретению, в общем, представляет собой класс высших растений, поддающихся методике трансформации, включая скрытосеменные растения (односемядольные и двудольные растения), а также голосемянные растения. Сюда относятся растения различных уровней плоидности, включая полиплоиды, диплоиды, гаплоиды и гемизиготные.The term "plant" includes the whole plant, plant organs (for example, leaves, stems, flowers, roots, reproductive organs, embryos and parts thereof, etc.), seedlings, seeds, plant cells and its offspring. The class of plants that can be used in the method of the present invention, in General, is a class of higher plants, amenable to the method of transformation, including hidden seed plants (monocotyledonous and dicotyledonous plants), as well as gymnosperms. These include plants of various levels of ploidy, including polyploids, diploids, haploids and hemizygous.

Термины "GPT полинуклеотид" и "GPT нуклеиновая кислота" применяются в настоящем документе взаимозаменяемо, и относятся к полинуклеотидной последовательности, полной или частичной длины, гена, который кодирует полипептид, участвующий в катализе синтеза 2-оксоглутарамата, и включает полинуклеотиды, содержащие как транслируемые (кодирующие), так и нетранслируемые последовательности, а также их комплементы. Термин "GPT кодирующая последовательность" относится к части гена, который транскрибируется и кодирует GPT белок. Термин "целевая последовательность" относится к аминотерминальной части белка, которая направляет белок в субклеточный компартмент клетки, такой как хлоропласт в растительной клетке. GPT полинуклеотиды кроме того определяются их способностью к гибридизации при определенных с GPT полинуклеотидами, раскрытыми в настоящем документе, или с ПЦР продуктами, полученными из них.The terms “GPT polynucleotide” and “GPT nucleic acid” are used interchangeably herein and refer to a polynucleotide sequence, full or partial length, of a gene that encodes a polypeptide involved in the catalysis of the synthesis of 2-oxoglutaramate and includes polynucleotides containing as translated ( coding) and untranslated sequences, as well as their complements. The term "GPT coding sequence" refers to a portion of a gene that is transcribed and encodes a GPT protein. The term “target sequence” refers to the amino terminal portion of a protein that directs the protein to the subcellular compartment of a cell, such as chloroplast in a plant cell. GPT polynucleotides are further determined by their ability to hybridize when determined with the GPT polynucleotides disclosed herein, or with PCR products derived from them.

"GPT трансген" представляет собой молекулу нуклеиновой кислоты, содержащую GPT полинуклеотид, который является экзогенным для трансгенного растения, или зародыша, органа или семени растения, содержащего молекулу нуклеиновой кислоты, или который является экзогенным для предка трансгенного растения, содержащего GPT полинуклеотид, его зародыша, органа или семени.A "GPT transgene" is a nucleic acid molecule containing a GPT polynucleotide that is exogenous to a transgenic plant or embryo, organ or seed of a plant containing a nucleic acid molecule, or which is exogenous to an ancestor of a transgenic plant containing a GPT polynucleotide, its germ, organ or seed.

Термины "GS полинуклеотид" и "GS нуклеиновая кислота" применяются в настоящем документе взаимозаменяемо, и относятся к полинуклеотидной последовательности, полной или частичной длины, гена, который кодирует белок глутаминсинтетазу и включает полинуклеотиды, содержащие как транслируемые (кодирующие), так и нетранслируемые последовательности, так же как и их комплементы. Термин "GS кодирующая последовательность" относится к части гена, которая транскрибируется и кодирует GS белок. Термины "GS1 полинуклеотид" и "GS1 нуклеиновая кислота" применяются в настоящем документе взаимозаменяемо, и относятся к полинуклеотидной последовательности, полной или частичной длины, гена, который кодирует белок глутаминсинтетазу изоформы 1, и включает полинуклеотиды, содержащие как транслируемые (кодирующие), так и нетранслируемые последовательности, так же как и их комплементы. Термин "GS1 кодирующая последовательность" относится к части гена, которая транскрибируется и кодирует GS1 белок.The terms “GS polynucleotide” and “GS nucleic acid” are used interchangeably herein and refer to a polynucleotide sequence, full or partial length, of a gene that encodes a protein for glutamine synthetase and includes polynucleotides containing both translated (coding) and untranslated sequences, as well as their complements. The term "GS coding sequence" refers to the part of a gene that is transcribed and encodes a GS protein. The terms “GS1 polynucleotide” and “GS1 nucleic acid” are used interchangeably herein and refer to a polynucleotide sequence, full or partial length, of a gene that encodes a glutamine synthetase protein of isoform 1 and includes polynucleotides containing both translated (encoding) and untranslated sequences, as well as their complements. The term "GS1 coding sequence" refers to the part of a gene that is transcribed and encodes a GS1 protein.

"GS трансген" представляет собой молекулу нуклеиновой кислоты, содержащую GS полинуклеотид, который является экзогенным для трансгенного растения, или зародыша, органа или семени растения, содержащего молекулу нуклеиновой кислоты, или который является экзогенным для предка трансгенного растения, содержащего GS полинуклеотид, его зародыша, органа или семени. "GS1 трансген" представляет собой молекулу нуклеиновой кислоты, содержащую GS1 полинуклеотид, который является экзогенным для трансгенного растения, или зародыша, органа или семени растения, содержащего молекулу нуклеиновой кислоты, или который является экзогенным для предка трансгенного растения, содержащего GS1 полинуклеотид, его зародыша, органа или семени.A “GS transgene” is a nucleic acid molecule containing a GS polynucleotide that is exogenous to a transgenic plant, or the germ, organ or seed of a plant containing a nucleic acid molecule, or which is exogenous to an ancestor of a transgenic plant containing a GS polynucleotide, its germ, organ or seed. A "GS1 transgene" is a nucleic acid molecule containing a GS1 polynucleotide that is exogenous to a transgenic plant, or the germ, organ or seed of a plant containing a nucleic acid molecule, or which is exogenous to an ancestor of a transgenic plant containing a GS1 polynucleotide, its germ, organ or seed.

Примеры GPT полинуклеотидов по настоящему изобретению приведены в настоящем документе, и включают GPT кодирующую последовательность для GPT Arabidopsis, риса, ячменя, бамбука, сои, винограда и полосатой перцины.Examples of GPT polynucleotides of the present invention are provided herein and include the GPT coding sequence for GPTs of Arabidopsis, rice, barley, bamboo, soy, grapes and striped pepper.

GPT полинуклеотиды частичной длины включают полинуклеотидные последовательности, кодирующие усеченные на N- или С-концах GPT, зрелые GPT (без целевой последовательности), а также последовательности, кодирующие домены GPT. Примеры GPT полинуклеотидов, кодирующих усеченные на N-конце GPT включают -30, -45 и -56 конструкции Arabidopsis, в которых исключены кодирующие последовательности для первых 30, 45 и 56 аминокислот, соответственно, в структуре GPT полной длины согласно SEQ ID NO:2.Partial length GPT polynucleotides include polynucleotide sequences encoding the truncated at the N- or C-terminus of the GPT, mature GPTs (without a target sequence), as well as sequences encoding the GPT domains. Examples of GPT polynucleotides encoding truncated at the N-terminus of GPT include -30, -45 and -56 Arabidopsis constructs, in which the coding sequences for the first 30, 45 and 56 amino acids are excluded, respectively, in the full length GPT structure according to SEQ ID NO: 2 .

При применении GPT полинуклеотидов по настоящему изобретению для получения трансформированных клеток и трансгенных растений, специалист в данной области техники может определить, что вставленная полинуклеотидная последовательность может и не быть идентичной, а быть только "по существу идентичной" последовательности гена, из которого она произошла, как определено ниже. Термин "GPT полинуклеотид" в частности охватывает такие по существу идентичные варианты. Подобным образом, специалист в данной области техники может определить, что в результате вырожденности генетического кода, ряд полинуклеотидных последовательностей будет кодировать один и тот же полипептид, и это означает, что все такие полинуклеотидные последовательности входят в объем термина GPT полинуклеотид. Кроме того, этот термин, в частности, включает последовательности (определенные ниже), по существу идентичные GPT полинуклеотидной последовательности, раскрытой в настоящем документе, и те, которые кодируют полипептиды, которые либо представляют собой мутанты GPT полипептидов дикого типа, либо сохраняют функцию GPT полипептида (например, происходят в результате консервативных замещений аминокислот в GPT полипептиде). Термин "GPT полинуклеотид", таким образом, также включает такие по существу идентичные варианты.When using the GPT polynucleotides of the present invention to produce transformed cells and transgenic plants, one skilled in the art can determine that the inserted polynucleotide sequence may not be identical, but only “substantially identical” to the sequence of the gene from which it originated, as defined below. The term "GPT polynucleotide" particularly encompasses such substantially identical variants. Similarly, one of skill in the art can determine that, as a result of the degeneracy of the genetic code, a series of polynucleotide sequences will encode the same polypeptide, and this means that all such polynucleotide sequences are included within the scope of the term GPT polynucleotide. In addition, this term, in particular, includes sequences (as defined below) that are substantially identical to the GPT of the polynucleotide sequence disclosed herein and those that encode polypeptides that are either wild type GPT mutants of the GPT or that retain the GPT function of the polypeptide (for example, result from conservative substitutions of amino acids in the GPT polypeptide). The term "GPT polynucleotide", therefore, also includes such essentially identical variants.

Термин "консервативно модифицированные варианты" применяется как к аминокислотным последовательностям, так и к последовательностям нуклеиновых кислот. В отношении конкретных последовательностей нуклеиновых кислот, консервативно модифицированные варианты относятся к тем нуклеиновым кислотам, которые кодируют идентичные или по существу идентичные аминокислотные последовательности, или в случае, когда нуклеиновая кислота не кодирует аминокислотную последовательность, к по существу идентичным последовательностям. Из-за вырожденности генетического кода, большое число функционально идентичных нуклеиновых кислот кодируют любой данный белок. Например, кодоны GCA, GCC, GCG и GCU все кодируют аминокислоту аланин. Таким образом, в каждом положении, где аланин определен кодоном, этот кодон может быть изменен на любой из соответствующих кодонов без изменения закодированного полипептида. Такие вариации нуклеиновых кислот "молчащие вариации" представляют собой один из видов консервативно модифицированных вариантов. Каждая последовательность нуклеиновой кислоты по настоящему изобретению, которая кодирует полипептид, также описывает каждый возможную молчащую вариацию нуклеиновой кислоты. Специалист в данной области техники определит, что каждый кодон в нуклеиновой кислоте (за исключением AUG, который представляет собой кодон только для метионина, и TGG, который представляет собой кодон только для триптофана) может быть модифицирован с получением функционально идентичной молекулы. Соответственно, каждая молчащая вариация нуклеиновой кислоты, которая кодирует полипептид, подразумевается в каждой описанной последовательности.The term “conservatively modified variants” applies to both amino acid sequences and nucleic acid sequences. In relation to specific nucleic acid sequences, conservatively modified variants refer to those nucleic acids that encode identical or substantially identical amino acid sequences, or, in the case where the nucleic acid does not encode an amino acid sequence, to substantially identical sequences. Due to the degeneracy of the genetic code, a large number of functionally identical nucleic acids encode any given protein. For example, the codons GCA, GCC, GCG and GCU all encode the amino acid alanine. Thus, at every position where alanine is defined by a codon, this codon can be changed to any of the corresponding codons without changing the encoded polypeptide. Such “silent variation” nucleic acid variations are one type of conservatively modified variation. Each nucleic acid sequence of the present invention that encodes a polypeptide also describes each possible silent variation of the nucleic acid. One skilled in the art will recognize that each codon in a nucleic acid (with the exception of AUG, which is a codon only for methionine, and TGG, which is a codon only for tryptophan) can be modified to produce a functionally identical molecule. Accordingly, each silent variation of a nucleic acid that encodes a polypeptide is implied in each described sequence.

В отношении аминокислотных последовательностей, специалисту в данной области техники известно, что отдельные замещения, делеции или добавления в последовательности нуклеиновой кислоты, пептида, полипептида или белка, которые приводят к изменению, удалению или добавлению одной аминокислоты или небольшой доли аминокислот в закодированной последовательности, представляют собой "консервативно модифицированный вариант", где изменение приводит к замещению аминокислоты на химически подобную аминокислоту. Таблицы консервативных замещений, в которых приведены функционально подобные аминокислоты, хорошо известны в данной области техники. Такие консервативно модифицированные варианты, кроме того, не исключают полиморфные варианты, межвидовые гомологи и аллели, предлагаемые в изобретении.With respect to amino acid sequences, one of ordinary skill in the art knows that individual substitutions, deletions, or additions to a nucleic acid, peptide, polypeptide, or protein sequence that result in a change, deletion, or addition of a single amino acid or a small fraction of the amino acids in the encoded sequence are "conservatively modified variant", where the change leads to the replacement of amino acids with chemically similar amino acids. Conservative substitution tables showing functionally similar amino acids are well known in the art. Such conservatively modified variants, in addition, do not exclude polymorphic variants, interspecific homologs and alleles of the invention.

Каждая из приведенных ниже 8 групп содержит аминокислоты, которые являются консервативными заменами друг друга:Each of the following 8 groups contains amino acids, which are conservative substitutions for each other:

1) аланин (А), глицин (G);1) alanine (A), glycine (G);

2) аспарагиновая кислота (D), глутаминовая кислота (Е);2) aspartic acid (D), glutamic acid (E);

3) аспарагин (N), глутамин (Q);3) asparagine (N), glutamine (Q);

4) аргинин (R), лизин (K);4) arginine (R), lysine (K);

5) изолейцин (I), лейцин (L), метионин (М), валин (V);5) isoleucine (I), leucine (L), methionine (M), valine (V);

6) фенилаланин (F), тирозин (Y), триптофан (W);6) phenylalanine (F), tyrosine (Y), tryptophan (W);

7) серин (S), треонин (Т) и7) serine (S), threonine (T) and

8) цистеин (С), метионин (М) (см., например, Creighton, Proteins (1984)).8) cysteine (C), methionine (M) (see, for example, Creighton, Proteins (1984)).

Макромолекулярные структуры такие как полипептидные структуры могут быть определены в терминах различных уровней организации. Для общего рассмотрения этой организации смотрите, например, Alberts et al., Molecular Biology of the Cell (3rd ed., 1994) and Cantor and Schimmel, Biophysical Chemistry Part I: The Conformation of Biological Macromolecules (1980). Термин "первичная структура" относится к аминокислотной последовательности конкретного пептида. Термин "Вторичная структура" относится к локально расположенным, трехразмерным структурам внутри полипептида. Эти структуры в общем известны как домены. Домены представляют собой части полипептида, которые образуют компактную единицу полипептида и имеют в длину, как правило, от около 25 до около 500 аминокислот. Типичные домены состоят из секций более низкой организации, таких как участки β-слоя и α-спирали. Термин "третичная структура" относится к завершенной трехразмерной структуре полипептидного мономера. Термин "четвертичная структура" относится к трехразмерной структуре, образованной нековалентным соединением независимых третичных элементов. Анизотропные составляющие также известны как энергетические составляющие.Macromolecular structures such as polypeptide structures can be defined in terms of various levels of organization. For a general review of this organization, see, e.g., Alberts et al, Molecular Biology of the Cell ( 3 rd ed, 1994.) And Cantor and Schimmel, Biophysical Chemistry Part I:. The Conformation of Biological Macromolecules ( 1980). The term "primary structure" refers to the amino acid sequence of a particular peptide. The term "secondary structure" refers to locally located, three-dimensional structures within the polypeptide. These structures are generally known as domains. Domains are portions of a polypeptide that form a compact unit of a polypeptide and are typically in length from about 25 to about 500 amino acids. Typical domains consist of sections of lower organization, such as sections of the β-layer and α-helix. The term "tertiary structure" refers to the completed three-dimensional structure of the polypeptide monomer. The term “quaternary structure” refers to a three-dimensional structure formed by a non-covalent compound of independent tertiary elements. Anisotropic constituents are also known as energy constituents.

Термин "выделенное" относится к веществу, которое в основном или существенно сводно от компонентов, которые, как правило, сопутствуют веществу в том виде, в котором оно обнаруживается в его нативном или естественном состоянии. Однако, термин "выделенный", как подразумевается, не относится к компонентам, присутствующим в электрофоретическом геле или другой среде разделения. Выделенный компонент свободен от такой среды разделения и находится в форме, готовой для использования в другом применении или уже используемой в новом/новой применении/среде. "Выделенное" антитело представляет собой антитело, которое было идентифицировано и выделено и/или восстановлено из компонентов его окружающей среды в естественных условиях. Загрязняющие компоненты его естественной окружающей среды представляют собой вещества, которые будут препятствовать диагностическим или терапевтическим применениям антитела, и могут включать ферменты, гормоны и белковые или небелковые растворенные вещества. В предпочтительных вариантах выполнения настоящего изобретения антитело очищено (1) на более чем 95 мас.% от массы антитела, как определено с помощью метода Лоури, и наиболее предпочтительно более чем на 99 мас.% (2) до степени, достаточной для получения, по меньшей мере, 15 остатков N-концевой или внутренней аминокислотной последовательности путем применения секвенатора с вращающемся стаканом, или (3) до гомогенности посредством электрофореза в полиакриламидном геле, в присутствии додецилсульфата натрия (SDS-PAGE) в восстанавливающих или невосстанавливающих условиях, применяя кумасси голубой или, предпочтительно, серебрянку. Выделенные антитела включают антитело in situ внутри рекомбинатных клеток, поскольку, по меньшей мере, один компонент естественной окружающей среды антитела не будет присутствовать. Обычно, однако, выделенное антитело получают путем, по меньшей мере, одной стадии очистки.The term "isolated" refers to a substance that is mainly or substantially combined from components that, as a rule, accompany the substance in the form in which it is found in its native or natural state. However, the term "isolated" is not intended to refer to components present in an electrophoretic gel or other separation medium. The isolated component is free from such a separation medium and is in a form ready for use in another application or already in use in a new / new application / environment. An “isolated” antibody is an antibody that has been identified and isolated and / or recovered from its environmental components in vivo. The polluting components of its natural environment are substances that will interfere with the diagnostic or therapeutic uses of the antibody, and may include enzymes, hormones, and protein or non-protein dissolved substances. In preferred embodiments of the present invention, the antibody is purified (1) by more than 95% by weight of the antibody, as determined using the Lowry method, and most preferably by more than 99% by weight (2) to a degree sufficient to produce at least 15 residues of the N-terminal or internal amino acid sequence by using a rotary beaker sequencer, or (3) until homogeneous by polyacrylamide gel electrophoresis in the presence of sodium dodecyl sulfate (SDS-PAGE) in reducing or non-reducing In conditions under pressure, using Coomassie blue or, preferably, silverfish. Isolated antibodies include an in situ antibody within recombinant cells since at least one component of the antibody’s natural environment will not be present. Typically, however, an isolated antibody is obtained by at least one purification step.

Термин "гетерологичный" при применении в отношении частей нуклеиновой кислоты указывает на то, что нуклеиновая кислота содержит две или более последовательностей, которые, как обнаружено, в природе не находятся в одинаковой степени родства друг с другом. Например, нуклеиновая кислота, как правило, продуцируется рекомбинантно, имея две или более последовательностей из неродственных генов, упорядоченных для создания новой функциональной нуклеиновой кислоты, например, нуклеиновой кислоты, кодирующей белок из одного источника и кодирующей пептидную последовательность из другого источника. Подобным образом, гетерологичный белок указывает на то, что белок содержит две или более последовательности, которые, как обнаружено, в природе не находятся в одинаковой степени родства друг с другом (например, гибридный белок).The term “heterologous” when applied to parts of a nucleic acid indicates that the nucleic acid contains two or more sequences that are found to be in nature not equally related to each other. For example, a nucleic acid is typically produced recombinantly, having two or more sequences of unrelated genes arranged to create a new functional nucleic acid, for example, a nucleic acid that encodes a protein from one source and encodes a peptide sequence from another source. Similarly, a heterologous protein indicates that the protein contains two or more sequences that are not found to be in the same degree of kinship with each other (for example, a hybrid protein).

Термины "идентичный" или " процент идентичности", в контексте двух или более нуклеиновых кислот или полипептидных последовательностей, относится к двум или более последовательностям или подпоследовательностям, которые являются одинаковыми или имеют определенный процент аминокислотных остатков или нуклеотидов, которые являются одинаковыми (то есть, около 70% идентичности, предпочтительно 75%, 80%, 85%, 90%, или 95% идентичности для определенной области, при сравнении и выравнивании для максимального соответствия в окне сравнения или в предназначенной для этого области, как измерено с применением алгоритмов сравнения последовательностей, или путем ручного выравнивания и визуального контроля. Это определение также относится к комплементу тестируемой последовательности, который имеет значительную комплементарность последовательностей или подпоследовательностей, когда тестируемая последовательность существенно идентична контрольной последовательности. Это определение также относится к комплементу тестируемой последовательности, который имеет значительную комплементарность последовательностей или подпоследовательностей, когда тестируемая последовательность существенно идентична контрольной последовательности.The terms “identical” or “percent identity”, in the context of two or more nucleic acids or polypeptide sequences, refers to two or more sequences or subsequences that are the same or have a certain percentage of amino acid residues or nucleotides that are the same (i.e., about 70% identity, preferably 75%, 80%, 85%, 90%, or 95% identity for a specific area, when comparing and aligning for maximum match in the comparison window or area, as measured using sequence comparison algorithms, or by manual alignment and visual inspection.This definition also applies to the complement of a test sequence that has significant complementarity to sequences or subsequences when the test sequence is substantially identical to the control sequence. to the complement of the test sequence, which has a significant complementary sequence of sequences or subsequences when the test sequence is substantially identical to the control sequence.

Когда процент идентичности последовательности применяется в отношении полипептидов, было выявлено, что положения остатков, которые неидентичны, часто отличаются благодаря консервативному замещению аминокислот, когда аминокислотные остатки замещаются на другие аминокислотные остатки с подобными химическими свойствами (например, заряд или гидрофобность), и поэтому функциональные свойства полипептида не изменяются. Когда последовательности отличаются засчет консервативных замещений, процент идентичности последовательности может быть повышен, для того, чтобы ввести поправку на консервативную природу замещения.When a percent sequence identity is applied to polypeptides, it was found that the positions of residues that are not identical often differ due to conservative amino acid substitution, when amino acid residues are replaced by other amino acid residues with similar chemical properties (e.g., charge or hydrophobicity), and therefore functional properties the polypeptide does not change. When sequences differ due to conservative substitutions, the percentage of sequence identity can be increased in order to correct for the conservative nature of substitution.

Для сравнения последовательностей, как правило, одна последовательность выполняет функции контрольной последовательности, с которой сравнивается тестируемая последовательность. При применении алгоритма сравнения последовательностей, тестируемая и контрольная последовательности вводятся в компьютер, при необходимости обозначаются координаты последовательностей, и обозначаются параметры программы алгоритма сравнения последовательностей. Могут применяться установленные по умолчанию параметры программы, или могут быть обозначены альтернативные параметры. Алгоритм сравнения последовательностей затем вычисляет процент идентичности тестируемой последовательности по отношению к контрольной последовательности, на основе параметров программы.To compare sequences, as a rule, one sequence performs the functions of a control sequence with which the test sequence is compared. When applying the sequence comparison algorithm, the test and control sequences are entered into the computer, if necessary, the coordinates of the sequences are indicated, and the program parameters of the sequence comparison algorithm are indicated. The default program parameters may be applied, or alternative parameters may be indicated. The sequence comparison algorithm then calculates the percentage of identity of the test sequence with respect to the control sequence based on the program parameters.

В контексте настоящего описания понятие «окно сравнения» относится к фрагменту, содержащему любое количество следующих непрерывно друг за другом положений, выбранных из группы, содержащей от 20 до 600, как правило, от около 50 до около 200, более часто от около 100 до около 150 положений, в которых последовательность можно сравнить с контрольной последовательностью с таким же числом смежных положений после оптимального выравнивания двух последовательностей. Способы выравнивания последовательностей для сравнения хорошо известны из уровня техники. Оптимальное выравнивание последовательностей для сравнения может проводиться, например, с помощью алгоритма локальной гомологии Смита-Уотермана, 1981, Adv. Appl. Math. 2:482, путем алгоритма сопоставления гомологии Нидлемана-Вунша, 1970, J. Mol. Biol. 48:443, способом поиска сходства Пирсона-Липмана, 1988, Proc. Nat'l. Acad. Sci. USA 85:2444, с помощью компьютеризированных воплощений этих алгоритмов (GAP, BESTFIT, FASTA, и TFASTA в пакете программ the Wisconsin Genetics, Genetics Computer Group, 575 Science Dr., Madison, WI), или путем ручного выравнивания и визуального обследования (смотрите, например, Current Protocols in Molecular Biology (Ausubel et al., eds. 1995 supplement)).In the context of the present description, the term "comparison window" refers to a fragment containing any number of consecutive positions consecutively selected from the group consisting of from 20 to 600, typically from about 50 to about 200, more often from about 100 to about 150 positions in which the sequence can be compared with a control sequence with the same number of adjacent positions after the optimal alignment of the two sequences. Sequence alignment methods for comparison are well known in the art. Optimal sequence alignment for comparison can be carried out, for example, using the Smith-Waterman local homology algorithm, 1981, Adv. Appl. Math. 2: 482, by the Niedemann-Wunsch homology matching algorithm, 1970, J. Mol. Biol. 48: 443, by the method of searching for Pearson-Lipman affinities, 1988, Proc. Nat'l. Acad. Sci. USA 85: 2444, through computerized implementations of these algorithms (GAP, BESTFIT, FASTA, and TFASTA in the Wisconsin Genetics, Genetics Computer Group, 575 Science Dr. Dr. Madison, WI), or by manual alignment and visual inspection (see e.g. Current Protocols in Molecular Biology (Ausubel et al., eds. 1995 supplement)).

Предпочтительными примерами алгоритмов, которые подходят для определения процента идентичности последовательностей и подобия последовательностей, являются BLAST и BLAST 2.0 алгоритмы, которые описываются в Altschul et al., 1977, Nuc. Acids Res. 25:3389-3402 и Altschul et al., 1990, J. Mol. Biol. 215:403-410, соответственно. BLAST и BLAST 2.0, как правило, применяются с параметрами, установленными по умолчанию и описанными в настоящем документе, для определения процента идентичности последовательностей для нуклеиновых кислот и белков по настоящему изобретению. Программное обеспечение для осуществления BLAST анализов является общедоступным благодаря Национальному центру биотехнологической информации (NCBI). Этот алгоритм включает сначала идентификацию высокобалльных пар последовательностей (HSP) идентификацией коротких слов длины W в запрашиваемой последовательности, которые либо совпадают, либо удовлетворяют некоторому положительно оцениваемому пороговому баллу Т при сопоставлении со словом той же самой длины в последовательности базы данных. Т обозначается как бальный порог соседних слов (Altschul et al., выше). Эти первоначальные хиты (совпадения) соседних слов действуют в качестве стартовых точек для нахождения более длинных HSP, содержащих их. Хиты слов распространяются в обоих направлениях вдоль каждой из двух сравниваемых последовательностей до тех пор, пока может увеличиваться кумулятивный балл сопоставления. Кумулятивные баллы вычисляются с применением, для нуклеотидных последовательностей, параметров М (поощрительный балл для пары совпадающих остатков; всегда >0) и N (штрафной балл за несовпадающие остатки; всегда <0). Для аминокислотных последовательностей, матица весов применяется для вычисления кумулятивного балла. Распространение хитов слов останавливают, когда: кумулятивный балл сопоставления падает в Х раз от максимальной достигнутой величины; кумулятивный балл идет к нулю или ниже; или достигается конец любой последовательности. Параметры W, Т и Х алгоритма BLAST определяют чувствительность и скорость сопоставления. Программа BLAST (для нуклеотидных последовательностей) использует по умолчанию длину слова (W) 11, ожидание (Е) 10, М=5, N=-4 и сравнение обеих цепей. Для аминокислотных последовательностей, программа BLAST использует по умолчанию длину слова (W) 3 и ожидание (Е) 10, сопоставления матрицы оценки BLOSUM62 (см. Henikoff and Henikoff, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:10915 (1989)) (В) 50, ожидание (Е) 10, М=5, N=-4 и сравнение обеих цепей.Preferred examples of algorithms that are suitable for determining percent sequence identity and sequence similarity are BLAST and BLAST 2.0 algorithms, which are described in Altschul et al., 1977, Nuc. Acids Res. 25: 3389-3402 and Altschul et al., 1990, J. Mol. Biol. 215: 403-410, respectively. BLAST and BLAST 2.0 are typically used with the default parameters described in this document to determine the percent sequence identity for the nucleic acids and proteins of the present invention. BLAST analysis software is publicly available through the National Center for Biotechnology Information (NCBI). This algorithm first involves identifying high-score pairs of sequences (HSPs) by identifying short words of length W in the requested sequence that either match or satisfy some positively evaluated threshold score T when matching with a word of the same length in the database sequence. T is denoted as the ballroom threshold of adjacent words (Altschul et al., Above). These initial hits (matches) of neighboring words act as starting points for finding longer HSPs containing them. Word hits are distributed in both directions along each of the two compared sequences until the cumulative matching score can increase. Cumulative scores are calculated using, for nucleotide sequences, the parameters M (incentive score for a pair of matching residues; always> 0) and N (penalty score for mismatched residues; always <0). For amino acid sequences, a weight matrix is used to calculate the cumulative score. The distribution of word hits is stopped when: the cumulative comparison score falls X times from the maximum value achieved; cumulative score goes to zero or lower; or the end of any sequence is reached. The parameters W, T, and X of the BLAST algorithm determine the sensitivity and speed of matching. The BLAST program (for nucleotide sequences) uses the default word length (W) 11, expectation (E) 10, M = 5, N = -4 and compare both chains. For amino acid sequences, the BLAST program uses the default word length (W) 3 and expectation (E) 10, BLOSUM62 score matrix comparisons (see Henikoff and Henikoff, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 10915 (1989)) ( B) 50, expectation (E) 10, M = 5, N = -4 and comparison of both chains.

Затем алгоритм BLAST выполняет статистический анализ сходства между двумя последовательностями (см., например, Karlin and Altschul, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90:5873-5787 (1993)). Одной мерой сходства, обеспечиваемой алгоритмом BLAST, является наименьшая вероятность суммы (Р(N)), которая обеспечивает указание вероятности, с которой будет происходить случайным образом совпадение между двумя нуклеотидными или аминокислотными последовательностями. Например, аминокислотная последовательность считается сходной с белком, таким как протеаза, если наименьшая вероятность суммы в сравнении тестируемой аминокислотной последовательности с белком, таким как аминокислотная последовательность протеазы, является менее чем около 0,2, более предпочтительно менее чем около 0,01 и наиболее предпочтительно менее чем около 0,001.The BLAST algorithm then performs a statistical analysis of the similarity between the two sequences (see, for example, Karlin and Altschul, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 5873-5787 (1993)). One measure of similarity provided by the BLAST algorithm is the least probability of the sum (P (N)), which provides an indication of the probability with which a coincidence between two nucleotide or amino acid sequences will occur randomly. For example, an amino acid sequence is considered to be similar to a protein, such as a protease, if the least likelihood of a sum compared to the tested amino acid sequence with a protein, such as a protease amino acid sequence, is less than about 0.2, more preferably less than about 0.01, and most preferably less than about 0.001.

Фраза "жесткие условия гибридизации" относится к условиям, при которых зонд будет гибридизоваться до его целевой подпоследовательности, как правило, в сложной смеси нуклеиновой кислоты, но не до других последовательностей. Жесткие условия зависят от последовательности и различаются в различных средах. Более длинные последовательности, в частности, гибридизуются при более высоких температурах. Обширное руководство по гибридизации нуклеиновых кислот можно обнаружить в Tijssen, Techniques in Biochemistry and Molecular Biology-Hybridization with Nucleic Probes, "Overview of principles of hybridization and the strategy of nucleic acid assays" (1993). В общем, весьма жесткие условия выбираются на около 5-10°С ниже точки плавления (Tm) конкретной последовательности при определенной ионной силе рН. Условия низкой жесткости, в целом, выбираются на около 15-30°С ниже Tm. Tm представляет собой температуру (при определенной ионной силе, рН, и концентрации нуклеиновых кислот) при которой 50% зондов, комплементарных целевой последовательности, гибридизуются до целевой последовательности при равновесии (так как целевые последовательности присутствуют в избытке, при Tm, 50% зондов действует при равновесии). Жесткие условия представляют собой те, при которых концентрация соли меньше, чем около 1.0 М ионов натрия, как правило, концентрация составляет от около 0.01 до 1.0 М ионов натрия (или других солей) при рН 7.0-8.3 и температуре, по меньшей мере, около 30°С для коротких зондов (например, 10-50 нуклеотидов) и, по меньшей мере, около 60°С для длинных зондов (например, больше чем 50 нуклеотидов). Жесткие условия могут также достигаться путем добавления дестабилизирующих средств, таких как формамид. Для селективной или специфичной гибридизации положительным сигналом является, по меньшей мере, двукратная фоновая гибридизация, предпочтительно, десятикратная фоновая гибридизация.The phrase “stringent hybridization conditions” refers to the conditions under which a probe will hybridize to its target subsequence, typically in a complex mixture of nucleic acid, but not to other sequences. Severe conditions are sequence dependent and vary in different environments. Longer sequences, in particular, hybridize at higher temperatures. Extensive guidance on nucleic acid hybridization can be found in Tijssen, Techniques in Biochemistry and Molecular Biology-Hybridization with Nucleic Probes, "Overview of principles of hybridization and the strategy of nucleic acid assays" (1993). In general, very stringent conditions are chosen about 5-10 ° C below the melting point (Tm) of a particular sequence at a specific ionic pH. Low stringency conditions are generally selected about 15-30 ° C. below Tm. Tm is the temperature (at a certain ionic strength, pH, and nucleic acid concentration) at which 50% of the probes complementary to the target sequence hybridize to the target sequence at equilibrium (since the target sequences are present in excess, at Tm, 50% of the probes acts at equilibrium). Severe conditions are those in which the salt concentration is less than about 1.0 M sodium ions, as a rule, the concentration is from about 0.01 to 1.0 M sodium ions (or other salts) at pH 7.0-8.3 and a temperature of at least about 30 ° C for short probes (e.g., 10-50 nucleotides) and at least about 60 ° C for long probes (e.g., more than 50 nucleotides). Severe conditions can also be achieved by adding destabilizing agents such as formamide. For selective or specific hybridization, the positive signal is at least two-fold background hybridization, preferably ten-fold background hybridization.

Нуклеиновые кислоты, которые не гибридизуются друг до друга в жестких условиях, однако, являются по существу идентичными, если полипептиды, которые они кодируют, являются по существу идентичными. Это случается, например, когда копия нуклеиновой кислоты создается с применением максимальной вырожденности кодонов, разрешенной генетическим кодом. В таких случаях, нуклеиновые кислоты обычно гибридизуются при условиях гибридизации умеренной жесткости.Nucleic acids that do not hybridize to each other under stringent conditions, however, are substantially identical if the polypeptides they encode are substantially identical. This happens, for example, when a nucleic acid copy is created using the maximum codon degeneracy allowed by the genetic code. In such cases, nucleic acids typically hybridize under hybridization conditions of moderate stringency.

Геномные ДНК или кДНК, содержащие GPT полинуклеотиды, могут быть идентифицированы в стандартных южных блотах в жестких условиях, применяя GPT полинуклеотидные последовательности, раскрытые в настоящем документе. С этой целью, подходящие жесткие условия для таких гибридизаций представляют собой те, которые включают гибридизацию в буфере из 40% формамида, 1М NaCl, 1% SDS при 37°С, и, по меньшей мере, одну промывку в 0.2 Х SSC при температуре, по меньшей мере, около 50°С, как правило, от около 55°С до около 60°С, в течение 20 минут, или в эквивалентных условиях. Положительная гибридизация, по меньшей мере, в два раза больше фоновой. Специалисты в данной области техники легко определят, что альтернативные условия гибридизации и промывки могут применяться для обеспечения условий подобной жесткости.Genomic DNA or cDNA containing GPT polynucleotides can be identified in standard southern blots under stringent conditions using the GPT polynucleotide sequences disclosed herein. To this end, suitable stringent conditions for such hybridizations are those that include hybridization in a buffer of 40% formamide, 1M NaCl, 1% SDS at 37 ° C, and at least one wash in 0.2 X SSC at a temperature at least about 50 ° C, typically from about 55 ° C to about 60 ° C, for 20 minutes, or under equivalent conditions. Positive hybridization is at least twice as large as the background. Those skilled in the art will readily determine that alternative hybridization and washing conditions can be used to provide conditions of similar stringency.

Следующее указание на то, что два полинуклеотида являются по существу идентичными состоит в том, что контрольная последовательность, амплифицированная парой олигонуклеотидных праймеров, может затем применяться в качестве зонда при жестких условиях для выделения тестируемой последовательности из кДНК или геномной библиотеки, или для идентификации тестируемой последовательности в, например, северном или южном блоте.The following indication that the two polynucleotides are essentially identical is that the control sequence amplified by a pair of oligonucleotide primers can then be used as a probe under stringent conditions to isolate a test sequence from a cDNA or genomic library, or to identify a test sequence in for example, a northern or southern blot.

Трансгенные растения:Transgenic plants:

Настоящее изобретение раскрывает новые трансгенные растения, проявляющие, по существу, улучшенные агрономические характеристики, включая более быстрый рост, более высокую массу сырой ткани зрелых растений и более высокую общую биомассу, более раннее и более обильное цветение, и больший урожай плодов, стручков и семян. Трансгенные растения по настоящему изобретению получают путем введения в растение одной или более экспрессируемых генетических конструкций, способных управлять экспрессией одного или более полинуклеотидов, кодирующих глутаминсинтетазу(СЗ) и глутамин-фенилпируват-трансаминазу (GPT). В примерном варианте выполнения настоящего изобретения получают родительские линии с одним трансгеном, несущие кодирующую последовательность либо GPT, либо GS1 трансгена, они предпочтительно самоопыляются пока не становятся гомозиготными по трансгену, и затем скрещиваются с получением растений потомства, содержащих оба трансгена.The present invention discloses new transgenic plants exhibiting substantially improved agronomic characteristics, including faster growth, higher raw tissue mass of mature plants and higher total biomass, earlier and more abundant flowering, and a larger yield of fruits, pods and seeds. The transgenic plants of the present invention are obtained by introducing into the plant one or more expressed genetic constructs capable of controlling the expression of one or more polynucleotides encoding glutamine synthetase (C3) and glutamine phenyl pyruvate transaminase (GPT). In an exemplary embodiment of the present invention, parental lines with one transgene are obtained that carry the coding sequence of either the GPT or GS1 transgene, they are preferably self-pollinated until they become homozygous for the transgene, and then are crossed to produce progeny plants containing both transgenes.

В подходящих вариантах трансформации по настоящему изобретению, одна или более копий экспрессируемой генетической конструкции встраиваются в геном растения-хозяина, обеспечивая, таким образом, повышенную GS и GPT ферментативную способность в растении, что приводит к повышенному синтезу 2-оксоглутарамата, который в свою очередь передает сигнал для экспрессии метаболического гена, приводя к усиленному росту растения и улучшению других агрономических характеристик. 2-оксоглутарамат представляет собой метаболит, который является крайне сильнодействующим эффектором генной экспрессии, метаболизма и роста растения (патент США №. 6,555,500), и который может играть центральную роль в координации систем метаболизма углерода и азота (Lancien et al., 2000, Enzyme Redundancy and the Importance of 2-Oxoglutarate in Higher Plants Ammonium Assimilation, Plant Physiol. 123: 817-824). Смотрите также схематический 2-оксоглутараматный путь, показанный на ФИГ.1.In suitable transformation variants of the present invention, one or more copies of the expressed genetic construct are inserted into the genome of the host plant, thereby providing enhanced GS and GPT enzymatic ability in the plant, resulting in increased synthesis of 2-oxoglutaramate, which in turn transmits signal for the expression of the metabolic gene, leading to enhanced plant growth and improvement of other agronomic characteristics. 2-oxoglutaramate is a metabolite that is an extremely potent effector of gene expression, metabolism and plant growth (US Pat. No. 6,555,500), and which can play a central role in coordinating carbon and nitrogen metabolism systems (Lancien et al., 2000, Enzyme Redundancy and the Importance of 2-Oxoglutarate in Higher Plants Ammonium Assimilation, Plant Physiol. 123: 817-824). See also the schematic 2-oxoglutaramate pathway shown in FIG. 1.

В качестве одного объекта настоящего изобретения, изобретатели выделили молекулу нуклеиновой кислоты, кодирующую фермент Arabidopsis глутамин-фенилпируват-трансаминазу (GPT) (смотрите Пример 1 ниже), и впервые продемонстрировали, что экспрессированный рекомбинантный фермент является активным и способен катализировать синтез сигнального метаболита 2-оксоглутарамата (смотрите Пример 2 ниже). Далее, изобретатели впервые продемонстрировали, что сверхэкспрессия гена глутаминтрансаминазы из Arabidopsis в трансформированном гетерологическом растении приводит к увеличению скоростей фиксации CO2 и улучшенным характеристикам роста (смотрите Пример 3 ниже).As one object of the present invention, the inventors isolated a nucleic acid molecule encoding the Arabidopsis glutamine-phenylpyruvate-transaminase (GPT) enzyme (see Example 1 below), and for the first time demonstrated that the expressed recombinant enzyme is active and is capable of catalyzing the synthesis of the signal metabolite of 2-oxoglutaramate (see Example 2 below). Further, the inventors first demonstrated that overexpression of the Arabidopsis glutamine transaminase gene in a transformed heterologous plant leads to an increase in CO 2 fixation rates and improved growth characteristics (see Example 3 below).

Предшествующая работа Заявителей продемонстрировала, что сверхэкспрессия гена GS1 из Alfalfa под контролем сильного конститутивного промотора приводит к трансгенным растениям табака с более высокими уровнями активности GS в листьях. Эти растения опережают своих аналогов дикого типа по скорости роста, более быстро фиксируют CO2, содержат повышенные концентрации общего белка, а также повышенные концентрации глутамина и 2-оксоглутарамата, и показывают повышенные скорости усвоения нитрата через их корни.Applicants' previous work has demonstrated that overexpression of the Alfalfa GS1 gene under the control of a strong constitutive promoter leads to transgenic tobacco plants with higher levels of GS activity in the leaves. These plants are ahead of their wild-type counterparts in growth rate, they fix CO 2 more quickly, contain increased concentrations of total protein, as well as increased concentrations of glutamine and 2-oxoglutaramate, and show increased rates of nitrate uptake through their roots.

Как изложено в настоящем документе (смотрите Пример 3 ниже), сверхэкспрессия трансгена, содержащего Arabidopsis кодирующую последовательность GPT полной длины в трансгенных растениях табака также приводит к более быстрой фиксации CO2 и повышенным уровням общего белка, глутамина и 2-оксоглутарамата. Эти трансгенные растения также растут быстрее, чем растения дикого типа (ФИГ.2). Подобным образом, в проведенных ранее исследованиях с растением томата (смотрите Пример 4 ниже), растения томата, трансформированные Arabidopsis GPT трансгеном, показали значительно усиленную скорость роста, улучшенное цветение и урожай семян по сравнению с контрольными растениями дикого типа (смотрите ФИГ.3 и Пример 4 ниже).As described herein (see Example 3 below), overexpression of a transgene containing Arabidopsis full length GPT coding sequence in transgenic tobacco plants also leads to faster fixation of CO 2 and increased levels of total protein, glutamine and 2-oxoglutaramate. These transgenic plants also grow faster than wild-type plants (FIG. 2). Similarly, in previous studies with a tomato plant (see Example 4 below), tomato plants transformed with the Arabidopsis GPT transgene showed significantly increased growth rate, improved flowering, and seed yield compared to wild-type control plants (see FIG. 3 and Example 4 below).

В одном конкретном варианте выполнения настоящего изобретения, с помощью приведенных в настоящем документе ниже Примеров 3, 5 и 7 показано, что первый набор родительских линий растений табака с одним трансгеном, несущих Alfalfa GS1 ген, включая 5' и 3' нетранслируемые области, получили с применением Agrobacterium-опосредованной генной трансформации, при селективном давлении, вместе со скринингом на фенотип с самым быстрым ростом, и самоопыления до гомозиготности трансгена/фенотипа (смотрите Пример 5 ниже). Второй набор родительских линий растения табака с одним трансгеном, несущих Arabidopsis кодирующую последовательность GPT полной длины, получили таким же образом (смотрите Пример 3 ниже). Растения с высокой скоростью роста, отобранные для каждой из родительских линий, были затем подвергнуты половому скрещиванию, с получением линий потомства (смотрите Пример 7 ниже).In one specific embodiment of the present invention, using Examples 3, 5 and 7 below, it is shown that the first set of parental tobacco plant lines with one transgene carrying the Alfalfa GS1 gene, including 5 ′ and 3 ′ untranslated regions, were obtained from the use of Agrobacterium-mediated gene transformation, at selective pressure, together with screening for the phenotype with the fastest growth, and self-pollination to homozygosity of the transgene / phenotype (see Example 5 below). A second set of parent lines of a single transgene tobacco plant bearing the full length Arabidopsis coding sequence GPT was obtained in the same way (see Example 3 below). High growth plants selected for each of the parental lines were then sexually crossed to produce offspring lines (see Example 7 below).

Потомство, полученное от многочисленных скрещиваний Arabidopsis GS1 и GPT трансгенных растений табака, показывает намного более хорошие и удивительно высокие скорости роста по сравнению с родительскими линиями с одним трансгеном, а также и по сравнению с растениями дикого типа. На ФИГ.5 показаны фотографии потомства с двумя трансгенами, полученного в результате GS1 Х GPT скрещиваний растений с одним трансгеном, по сравнению с растениями дикого типа и родительскими растениями с одним трансгеном. На ФИГ.6 показаны фотографии, позволяющие сравнить размеры листьев потомства с двумя трансгенами и растений дикого типа. В процессе проведения экспериментов наблюдали, что скорости роста этих трансгенных растений с двумя трансгенами на 200%-300% выше, по сравнению с растениями дикого типа (смотрите Пример 7 ниже). Более того, уровни общей биомассы существенно выше для растений с двумя трансгенами, причем масса сырой ткани всего растения в два-три раза больше массы сырой ткани растения дикого типа. Подобным образом увеличиваются урожаи семян в трансгенных растениях с двумя трансгенами, причем образуется в два-три раза больше семянок, по сравнению с растениями дикого типа, и общие урожаи семян превышают урожаи для растений дикого типа на 300-400%.The offspring obtained from the numerous crosses of Arabidopsis GS1 and GPT of transgenic tobacco plants shows much better and surprisingly high growth rates compared to parent lines with a single transgene, as well as compared to wild-type plants. FIG. 5 shows photographs of offspring with two transgenes obtained by GS1 X GPT crosses of plants with one transgene, compared with wild-type plants and parent plants with one transgene. FIG.6 shows photographs that allow you to compare the size of the leaves of the offspring with two transgenes and wild-type plants. During the experiments, it was observed that the growth rates of these transgenic plants with two transgenes are 200% -300% higher compared to wild-type plants (see Example 7 below). Moreover, the levels of total biomass are significantly higher for plants with two transgenes, and the raw tissue mass of the whole plant is two to three times the mass of the raw tissue of the wild-type plant. Similarly, seed yields in transgenic plants with two transgenes increase, and two to three times as many seeds are formed compared to wild-type plants, and the total seed yields exceed the yields for wild-type plants by 300-400%.

Помимо трансгенных растений табака, упомянутых выше, в настоящем документе приведены примеры различных других видов трансгенных растений, содержащих GPT и GS трансгены. Как показано в настоящем документе, трансгенные растения, обладающие улучшенными характеристиками роста, были получены для двух видов Томата (смотрите Примеры 4 и 17), Перца (Пример 8), Фасоли (Примеры 9 и 10), Вигны (Примеры 11 и 12), Alfalfa (Пример 13), Канталупы (Пример 14), Тыквы (Пример 15), Arabidopsis (Пример 16) и Camilena (Пример 18). Эти трансгенные растения по настоящему изобретению были получены с применением широкого числа методик, применяя Agrobacterium-опосредованные каллюсы, трансформацию методом «floral dip», инокуляцию семян, инокуляцию стручков, и прямую инокуляцию цветков, а также их комбинации, и половые скрещивания растений с одним трансгеном, примеры чего приведены в настоящем документе. Различные GPT и GS трансгены успешно применялись при получении трансгенных растений по настоящему изобретению, как показано в настоящем документе.In addition to the transgenic tobacco plants mentioned above, examples of various other types of transgenic plants containing GPT and GS transgenes are provided herein. As shown in this document, transgenic plants with improved growth characteristics were obtained for two types of Tomato (see Examples 4 and 17), Pepper (Example 8), Beans (Examples 9 and 10), Vigna (Examples 11 and 12), Alfalfa (Example 13), Cantaloupes (Example 14), Pumpkins (Example 15), Arabidopsis (Example 16) and Camilena (Example 18). These transgenic plants of the present invention were obtained using a wide variety of techniques using Agrobacterium-mediated calluses, floral dip transformation, seed inoculation, pod inoculation, and direct flower inoculation, as well as their combinations, and sexual crosses of plants with one transgene , examples of which are given in this document. Various GPT and GS transgenes have been successfully used in the preparation of the transgenic plants of the present invention, as shown herein.

Настоящее изобретение также обеспечивает способы получения трансгенного растения, имеющего усиленный рост и другие улучшенные агрономические характеристики. В одном варианте выполнения настоящего изобретения, способ получения трансгенного растения, имеющего усиленный рост и другие улучшенные агрономические характеристики, содержит введение в клетку растения экспрессионной кассеты, содержащей молекулу нуклеиновой кислоты, кодирующей GPT трансген, под контролем подходящего промотора, способного управлять экспрессией трансгена, с получением трансформированной клетки растения, и получая трансгенное растение, которое экспрессирует закодированный GPT. В другом варианте выполнения настоящего изобретения способ получения трансгенного растения, имеющего усиленный рост и другие улучшенные агрономические характеристики, содержит введение в клетку растения одной или более конструкций нуклеиновой кислоты или экспрессионных кассет, содержащих молекулы нуклеиновой кислоты, кодирующей GPT трансген и GS трансген, под контролем одного или более подходящих промоторов (и, необязательно, других регуляторных элементов), способных управлять экспрессией трансгенов, с получением, таким образом, трансформированной клетки растения, и получая трансгенное растение, которое экспрессирует GPT и GS трансгены.The present invention also provides methods for producing a transgenic plant having enhanced growth and other improved agronomic characteristics. In one embodiment of the present invention, a method for producing a transgenic plant having enhanced growth and other improved agronomic characteristics comprises introducing into the plant cell an expression cassette containing a nucleic acid molecule encoding a GPT transgene under the control of a suitable promoter capable of controlling transgene expression to produce transformed plant cells, and obtaining a transgenic plant that expresses encoded GPT. In another embodiment of the present invention, a method for producing a transgenic plant having enhanced growth and other improved agronomic characteristics comprises introducing into the plant cell one or more nucleic acid constructs or expression cassettes containing a nucleic acid molecule encoding a GPT transgene and a GS transgene, under the control of one or more suitable promoters (and, optionally, other regulatory elements) capable of controlling transgene expression, thereby obtaining trans formed plant cells, and obtaining a transgenic plant that expresses GPT and GS transgenes.

На основании результатов, изложенных в настоящем документе, ясно, что любое число GPT и GS полинуклеотидов может применяться для получения трансгенных растений по настоящему изобретению. Как GS1, так и GPT белки являются весьма консервативными среди различных видов растений, и из экспериментальных данных, приведенных в настоящем документе, очевидно, что близкородственные нерастительные GPT могут применяться также хорошо (например, Danio rerio GPT). В отношении GPT, множество GPT полинуклеотидов, происходящих из различных видов, как было показано, активны и полезны в качестве GPT трансгенов. Подобным образом, различные GS полинуклеотиды могут применяться, включая, но без ограничения к этому, любую растительную GS1, кодирующую полинуклеотид, который генерирует GS активность в клетке-хозяине, трансформированной экспрессируемой GS1 конструкцией.Based on the results set forth herein, it is clear that any number of GPT and GS polynucleotides can be used to produce the transgenic plants of the present invention. Both GS1 and GPT proteins are very conserved among various plant species, and from the experimental data presented in this document, it is obvious that closely related non-plant GPTs can also be used well (for example, Danio rerio GPT). With respect to GPT, many GPT polynucleotides derived from various species have been shown to be active and useful as GPT transgenes. Similarly, various GS polynucleotides can be used, including, but not limited to, any plant GS1 encoding a polynucleotide that generates GS activity in a host cell transformed with an expressed GS1 construct.

В конкретном варианте выполнения настоящего изобретения, GPT трансген представляет собой GPT полинуклеотид, кодирующий GPT, происходящую из Arabidopsis, такую как GPT последовательностей SEQ ID NO:2, SEQ ID NO:21 и SEQ ID NO:30, и GS трансген представляет собой GS полинуклеотид, кодирующий происходящий из Alfalfa GS1 (то есть, SEQ ID NO:4) или происходящий из Arabidopsis GS1 (SEQ ID NO:7). GPT трансген может кодироваться нуклеотидной последовательностью SEQ ID NO:1; нуклеотидной последовательностью на, по меньшей мере, 75% и более предпочтительно на, по меньшей мере, 80% идентичной SEQ ID NO:1 и кодирующей полипептид, имеющий GPT активность; нуклеотидной последовательностью, кодирующей полипептид SEQ ID NO:2, или полипептид, имеющий на, по меньшей мере, 75% и более предпочтительно на, по меньшей мере, 80% идентичную последовательность и имеющий GPT активность; и нуклеотидной последовательностью, кодирующей полипептид SEQ ID NO:2, усеченный на его аминоконцах на от 30 до 56 аминокислотных остатков, или полипептид, имеющий на, по меньшей мере, 75% и более предпочтительно на, по меньшей мере, 80% идентичную последовательность и имеющий GPT активность. GS1 трансген может кодироваться полинуклеотидом SEQ ID NO:3 или SEQ ID NO:6 или нуклеотидной последовательностью на, по меньшей мере, 75% и более предпочтительно на, по меньшей мере, 80% идентичной SEQ ID NO:3 или SEQ ID NO:6, и кодирующей полипептид, имеющий GPT активность; и нуклеотидной последовательностью, кодирующей полипептид SEQ ID NO:4 или 7, или полипептид, имеющий на, по меньшей мере, 75% и более предпочтительно на, по меньшей мере, 80% идентичную последовательность и имеющий GS активность.In a specific embodiment of the present invention, the GPT transgene is a GPT polynucleotide encoding a GPT derived from Arabidopsis, such as GPT sequences of SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 21 and SEQ ID NO: 30, and the GS transgene is a GS polynucleotide coding for originating from Alfalfa GS1 (i.e., SEQ ID NO: 4) or originating from Arabidopsis GS1 (SEQ ID NO: 7). The GPT transgene can be encoded by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1; a nucleotide sequence of at least 75%, and more preferably at least 80%, identical to SEQ ID NO: 1 and encoding a polypeptide having GPT activity; a nucleotide sequence encoding a polypeptide of SEQ ID NO: 2, or a polypeptide having at least 75% and more preferably at least 80% identical sequence and having GPT activity; and a nucleotide sequence encoding a polypeptide of SEQ ID NO: 2 truncated at its amino ends by 30 to 56 amino acid residues, or a polypeptide having at least 75% and more preferably at least 80% identical sequence and having GPT activity. The GS1 transgene can be encoded by polynucleotide SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 6 or a nucleotide sequence of at least 75% and more preferably at least 80% identical to SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 6 and encoding a polypeptide having GPT activity; and a nucleotide sequence encoding a polypeptide of SEQ ID NO: 4 or 7, or a polypeptide having at least 75% and more preferably at least 80% identical sequence and having GS activity.

В другом конкретном варианте выполнения настоящего изобретения, GPT трансген представляет собой GPT полинуклеотид, кодирующий происходящую из винограда GPT, такую как GPT винограда с последовательностью SEQ ID NO:9 и SEQ ID NO:31, и GS трансген представляет собой GS1 полинуклеотид. GPT трансген может кодироваться нуклеотидной последовательностью SEQ ID NO:8; нуклеотидной последовательностью на, по меньшей мере, 75% и более предпочтительно на, по меньшей мере, 80% идентичной SEQ ID NO:8, и кодирующей полипептид, имеющий GPT активность; нуклеотидной последовательностью, кодирующей полипептид SEQ ID NO:9 или SEQ ID NO:31, или полипептид, имеющий на, по меньшей мере, 75% и более предпочтительно на, по меньшей мере, 80% идентичную последовательность и имеющий GPT активность.In another specific embodiment of the present invention, the GPT transgene is a GPT polynucleotide encoding a grape derived GPT, such as a grape GPT with the sequence SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 31, and the GS transgene is a GS1 polynucleotide. The GPT transgene can be encoded by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 8; a nucleotide sequence of at least 75% and more preferably at least 80% identical to SEQ ID NO: 8, and encoding a polypeptide having GPT activity; a nucleotide sequence encoding a polypeptide of SEQ ID NO: 9 or SEQ ID NO: 31, or a polypeptide having at least 75% and more preferably at least 80% identical sequence and having GPT activity.

В еще одном конкретном варианте выполнения настоящего изобретения, GPT трансген представляет собой GPT полинуклеотид, кодирующий происходящую из Риса GPT, такую как GPT риса с последовательностями SEQ ID NO:11 и SEQ ID NO:32, и GS трансген представляет собой GS1 полинуклеотид. GPT трансген может кодироваться нуклеотидной последовательностью SEQ ID NO:10; нуклеотидной последовательностью на, по меньшей мере, 75% и более предпочтительно на, по меньшей мере, 80% идентичной SEQ ID NO:10, и кодирующей полипептид, имеющий GPT активность; нуклеотидной последовательностью, кодирующей полипептид SEQ ID NO:11 или SEQ ID NO:32, или полипептид, имеющий на, по меньшей мере, 75% и более предпочтительно на, по меньшей мере, 80% идентичную последовательность и имеющий GPT активность.In yet another specific embodiment of the present invention, the GPT transgene is a GPT polynucleotide encoding a Rice derived GPT, such as rice GPT with the sequences SEQ ID NO: 11 and SEQ ID NO: 32, and the GS transgene is a GS1 polynucleotide. The GPT transgene can be encoded by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 10; a nucleotide sequence of at least 75% and more preferably at least 80% identical to SEQ ID NO: 10, and encoding a polypeptide having GPT activity; a nucleotide sequence encoding a polypeptide of SEQ ID NO: 11 or SEQ ID NO: 32, or a polypeptide having at least 75% and more preferably at least 80% identical sequence and having GPT activity.

В еще одном конкретном варианте выполнения настоящего изобретения, GPT трансген представляет собой GPT полинуклеотид, кодирующий происходящую из Сои GPT, такую как GPT сои с последовательностями SEQ ID NO:13, SEQ ID NO:33 или SEQ ID NO:33 с изолейцином на N-концах последовательности, и GS трансген представляет собой GS1 полинуклеотид. GPT трансген может кодироваться нуклеотидной последовательностью SEQ ID NO:12; нуклеотидной последовательностью на, по меньшей мере, 75% и более предпочтительно на, по меньшей мере, 80% идентичной SEQ ID NO:12, и кодирующей полипептид, имеющий GPT активность; нуклеотидной последовательностью, кодирующей полипептид SEQ ID NO:13 или SEQ ID NO:33 или SEQ ID NO:33 с изолейцином на N-концах последовательности, или полипептид, имеющий на, по меньшей мере, 75% и более предпочтительно на, по меньшей мере, 80% идентичную последовательность и имеющий GPT активность.In yet another specific embodiment of the present invention, the GPT transgene is a GPT polynucleotide encoding Soybean-derived GPT, such as soybean GPT with the sequences SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 33 or SEQ ID NO: 33 with isoleucine at N- ends of the sequence, and the GS transgene is a GS1 polynucleotide. The GPT transgene can be encoded by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 12; a nucleotide sequence of at least 75% and more preferably at least 80% identical to SEQ ID NO: 12, and encoding a polypeptide having GPT activity; the nucleotide sequence encoding the polypeptide of SEQ ID NO: 13 or SEQ ID NO: 33 or SEQ ID NO: 33 with isoleucine at the N-ends of the sequence, or a polypeptide having at least 75% and more preferably at least , 80% identical sequence and having GPT activity.

В еще одном конкретном варианте выполнения настоящего изобретения, GPT трансген представляет собой GPT полинуклеотид, кодирующий происходящую из ячменя GPT, такую как GPT ячменя с последовательностями SEQ ID NO:15 и SEQ ID NO:34, и GS трансген представляет собой GS1 полинуклеотид. GPT трансген может кодироваться нуклеотидной последовательностью SEQ ID NO:14; нуклеотидной последовательностью на, по меньшей мере, 75% и более предпочтительно на, по меньшей мере, 80% идентичной SEQ ID NO:14, и кодирующей полипептид, имеющий GPT активность; нуклеотидной последовательностью, кодирующей полипептид SEQ ID NO:15 или SEQ ID NO:34, или полипептид, имеющий на, по меньшей мере, 75% и более предпочтительно на, по меньшей мере, 80% идентичную последовательность и имеющий GPT активность.In yet another specific embodiment of the present invention, the GPT transgene is a GPT polynucleotide encoding a GPT derived from barley, such as barley GPT with the sequences SEQ ID NO: 15 and SEQ ID NO: 34, and the GS transgene is a GS1 polynucleotide. The GPT transgene can be encoded by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 14; a nucleotide sequence of at least 75% and more preferably at least 80% identical to SEQ ID NO: 14, and encoding a polypeptide having GPT activity; a nucleotide sequence encoding a polypeptide of SEQ ID NO: 15 or SEQ ID NO: 34, or a polypeptide having at least 75% and more preferably at least 80% identical sequence and having GPT activity.

В еще одном конкретном варианте выполнения настоящего изобретения, GPT трансген представляет собой GPT полинуклеотид, кодирующий происходящую из полосатой перцины GPT, такую как GPT полосатой перцины с последовательностями SEQ ID NO:17 и SEQ ID NO:35, и GS трансген представляет собой GS1 полинуклеотид. GPT трансген может кодироваться нуклеотидной последовательностью SEQ ID NO:16; нуклеотидной последовательностью на, по меньшей мере, 75% и более предпочтительно на, по меньшей мере, 80% идентичной SEQ ID NO:16, и кодирующей полипептид, имеющий GPT активность; нуклеотидной последовательностью, кодирующей полипептид SEQ ID NO:17 или SEQ ID NO:35, или полипептид, имеющий на, по меньшей мере, 75% и более предпочтительно на, по меньшей мере, 80% идентичную последовательность и имеющий GPT активность.In another specific embodiment of the present invention, the GPT transgene is a GPT polynucleotide encoding GPT derived from striped pertsina, such as striped pertsin GPT with the sequences SEQ ID NO: 17 and SEQ ID NO: 35, and the GS transgene is a GS1 polynucleotide. The GPT transgene can be encoded by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 16; a nucleotide sequence of at least 75% and more preferably at least 80% identical to SEQ ID NO: 16, and encoding a polypeptide having GPT activity; a nucleotide sequence encoding a polypeptide of SEQ ID NO: 17 or SEQ ID NO: 35, or a polypeptide having at least 75% and more preferably at least 80% identical sequence and having GPT activity.

В еще одном конкретном варианте выполнения настоящего изобретения, GPT трансген представляет собой GPT полинуклеотид, кодирующий происходящую из Бамбука GPT, такую как GPT Бамбука SEQ ID NO:36, и GS трансген представляет собой GS1 полинуклеотид. GPT трансген может кодироваться нуклеотидной последовательностью, кодирующей полипептид SEQ ID NO:36, или полипептид, имеющий на, по меньшей мере, 75% и более предпочтительно на, по меньшей мере, 80% идентичную последовательность и имеющий GPT активность.In yet another specific embodiment of the present invention, the GPT transgene is a GPT polynucleotide encoding a Bamboo derived GPT, such as the GPT Bamboo SEQ ID NO: 36, and the GS transgene is a GS1 polynucleotide. The GPT transgene can be encoded by a nucleotide sequence encoding a polypeptide of SEQ ID NO: 36, or a polypeptide having at least 75% and more preferably at least 80% identical sequence and having GPT activity.

Другие GPT поинуклеотиды, подходящие для применения в качестве GPT трансгенов при практическом осуществлении настоящего изобретения, могут быть получены различными путями, как будет по достоинству оценено специалистами в данной области техники, проверенными на способность управлять экспрессией GPT с GPT активностью в рекомбинантной экспрессионной системе (то есть Е.coli (смотрите Примеры 20-23), во временной in planta экспрессионной системе (смотрите Пример 19), или в трансгенном растении (смотрите Примеры 1-18).Other GPT poinucleotides suitable for use as GPT transgenes in the practice of the present invention can be obtained in various ways, as will be appreciated by those skilled in the art, tested for their ability to control the expression of GPTs with GPT activity in a recombinant expression system (i.e. E. coli (see Examples 20-23), in a temporary in planta expression system (see Example 19), or in a transgenic plant (see Examples 1-18).

Трансгенные конструкции/экспрессионные вектораTransgenic constructs / expression vectors

Для того чтобы получить трансгенные растения по настоящему изобретению, кодирующая ген последовательность для желательного трансгена(ов) должна быть включена в конструкцию нуклеиновой кислоты (также взаимозаменяемо упоминается в настоящем документе как (трансгенный) экспрессионный вектор, экспрессионная кассета, экспрессионная конструкция или экспрессируемая генетическая конструкция), которая может управлять экспрессией трансгенной последовательности в трансформированных клетках растения. Такие конструкции нуклеиновой кислоты, несущие трансген(ы), о котором(ых) идет речь, могут вводиться в клетку или клетки растения, с применением ряда известных в данной области техники способов, включая, но без ограничения к этому, электропорацию, бомбардировку ДНК или биолистические подходы, микроинъекцию, или посредством применения различных основанных на ДНК векторов, таких как Agrobactenum tumefaciens и Agrobacterium rhizogenes векторы. Сразу после введения в трансформированную клетку растения, конструкция нуклеиновой кислоты может управлять экспрессией введенного трансгена(ов) (то есть, GPT), либо временным либо стабильным образом. Стабильная экспрессия предпочтительна, и она достигается путем применения трансформационных векторов, подходящих для растений, которые способны управлять хромосомной интеграцией трансгенной конструкции. Сразу после того как клетка растения была успешно трансформирована, она может быть культивирована для получения трансгенного растения.In order to obtain the transgenic plants of the present invention, the gene coding sequence for the desired transgene (s) must be included in the nucleic acid construct (also interchangeably referred to herein as an (transgenic) expression vector, expression cassette, expression construct or expressed genetic construct) which can control the expression of a transgenic sequence in transformed plant cells. Such nucleic acid constructs carrying the transgene (s) in question can be introduced into a plant cell or cells using a variety of methods known in the art, including, but not limited to, electroporation, DNA bombardment, or biological approaches, microinjection, or through the use of various DNA-based vectors, such as Agrobactenum tumefaciens and Agrobacterium rhizogenes vectors. Immediately after the plant is introduced into the transformed cell, the nucleic acid construct can control the expression of the transgene (s) (i.e., GPT) introduced, either temporarily or stably. Stable expression is preferred, and it is achieved through the use of transformation vectors suitable for plants that are capable of controlling the chromosome integration of the transgenic construct. Immediately after a plant cell has been successfully transformed, it can be cultured to produce a transgenic plant.

Известно большое число экспрессионных векторов, подходящих для управления конститутивной или индуцированной экспрессией вставленных генов в трансформированных растениях. Кроме того, известны различные временные экспрессионные вектора и системы. В большей степени подходящие экспрессионные вектора выбираются для применения в конкретном способе генной трансформации (смотрите ниже). Говоря в общем, типичный растительный экспрессионный вектор для получения трансгенных растений будет содержать представляющий интерес трансген под регуляторным контролем промотора экспрессии, селектируемый маркер для помощи в отборе трансформантов и последовательность терминатора транскрипции.A large number of expression vectors are known for controlling the constitutive or induced expression of inserted genes in transformed plants. In addition, various temporary expression vectors and systems are known. More suitable expression vectors are selected for use in a particular gene transformation method (see below). Generally speaking, a typical plant expression vector for producing transgenic plants will contain a transgene of interest under the regulatory control of an expression promoter, a selectable marker to aid in selection of transformants, and a transcriptional terminator sequence.

Более конкретно, основные элементы конструкции нуклеиновой кислоты для применения при получении трансгенных растений по настоящему изобретению представляют собой: подходящий промотор, способный управлять функциональной экспрессией трансгена(ов) в трансформированной клетке растения, трансген(ы) (то есть, GPT кодирующая последовательность), операбельно связанный(ые) с промотором, предпочтительно подходящую последовательность терминации транскрипции (то есть, терминатор гена фермента нопалинсинтазы), операбельно связанную с трансгеном и иногда другие элементы, полезные для контроля экспрессии трансгена, а так же один или более генов селектируемых маркеров, подходящих для отбора целевого трансгенного продукта (то есть, гены антибиотической резистентности).More specifically, the basic elements of a nucleic acid construct for use in the preparation of transgenic plants of the present invention are: a suitable promoter capable of controlling the functional expression of transgene (s) in a transformed plant cell, transgene (s) (i.e., GPT coding sequence), operable associated with the promoter, preferably a suitable transcription termination sequence (i.e., the terminator of the nopaline synthase enzyme gene) operably linked to the transgene and sometimes other elements useful for controlling transgene expression, as well as one or more selectable marker genes suitable for selecting the desired transgenic product (i.e., antibiotic resistance genes).

Так как Agrobacterium tumefaciens является первичной трансформационной системой, применяемой для получения трансгенных растений, существует множество векторов, предназначенных для агробактериальной трансформации. Для стабильной трансформации, агробактериальные системы используют "бинарные" вектора, которые позволяют работать с плазмидами как в Е.coli, так и в агробактериях, и, как правило, содержат один или более селектируемый маркер для определения трансформированных растений (Hellens et al., 2000, Technical focus: A guide to Agrobacterium binary 77 vectors. Trends Plant Sci 5:446-451). Бинарные вектора для применения в агробактериальных трансформационных системах, как правило, содержат границы Т-ДНК, сайты множественного клонирования, репликационные функции для Escherichia coli и A. tumefaciens, и селектируемый маркер и репортерные гены.Since Agrobacterium tumefaciens is the primary transformation system used to produce transgenic plants, there are many vectors designed for agrobacterial transformation. For stable transformation, agrobacterial systems use “binary” vectors that allow plasmids to be used in both E. coli and agrobacteria, and typically contain one or more selectable markers to identify transformed plants (Hellens et al., 2000 , Technical focus: A guide to Agrobacterium binary 77 vectors. Trends Plant Sci 5: 446-451). Binary vectors for use in agrobacterial transformation systems typically contain T-DNA boundaries, multiple cloning sites, replication functions for Escherichia coli and A. tumefaciens, and a selectable marker and reporter genes.

Так называемые "супербинарные" векторы обеспечивают более высокую эффективность трансформации, и, как правило, содержат дополнительные гены вирулентности из Ti (Komari et al., 2006, Methods Mol. Biol. 343: 15-41). Супербинарные гены, как правило, применяются в растениях, которые проявляют более низкую эффективность трансформации, как например, злаковые. Такие дополнительные гены вирулентности включают, но без ограничения к этому, virB, virE и virG (Vain et al., 2004, The effect of additional virulence genes on transformation efficiency, transgene integration and expression in rice plants using the pGreen/pSoup dual binary vector system. Transgenic Res. 13: 593-603; Srivatanakul et al., 2000, Additional virulence genes influence transgene expression: transgene copy number, integration pattern and expression. J. Plant Physiol. 157, 685-690; Park et al., 2000, Shorter T-DNA or additional virulence genes improve Agrobacterium-mediated transformation. Theor. Appl. Genet. 101, 1015-1020; Jin et al., 1987, Genes responsible for the supervirulence phenotype of Agrobacterium tumefaciens A281. J. Bacteriol. 169: 4417-4425).The so-called "superbinary" vectors provide higher transformation efficiency, and, as a rule, contain additional virulence genes from Ti (Komari et al., 2006, Methods Mol. Biol. 343: 15-41). Superbinary genes are typically used in plants that exhibit lower transformation efficiency, such as cereals. Such additional virulence genes include, but are not limited to, virB, virE, and virG (Vain et al., 2004, The effect of additional virulence genes on transformation efficiency, transgene integration and expression in rice plants using the pGreen / pSoup dual binary vector system. Transgenic Res. 13: 593-603; Srivatanakul et al., 2000, Additional virulence genes influence transgene expression: transgene copy number, integration pattern and expression. J. Plant Physiol. 157, 685-690; Park et al., 2000, Shorter T-DNA or additional virulence genes improve Agrobacterium-mediated transformation. Theor. Appl. Genet. 101, 1015-1020; Jin et al., 1987, Genes responsible for the supervirulence phenotype of Agrobacterium tumefaciens A281. J. Bacteriol. 169: 4417-4425).

В вариантах выполнения настоящего изобретения, приведенных в настоящем документе (смотрите Примеры ниже), применяются экспрессионные вектора, в которых вставленный(ые) трансген(ы) помещен(ы) под контролем конститутивного CaMV 35S промотора и RuBisCo промотора. Ряд экспрессионных векторов, которые используют CaMV 35S и RuBsCo промотор известны и/или коммерчески доступны и/или могут быть получены с помощью специалистов в данной области техники. Кроме того, множество промоторов, подходящих для управления экспрессией трансгена, известны и могут применяться при осуществлении настоящего изобретения на практике, как описано далее.In the embodiments of the present invention provided herein (see Examples below), expression vectors are used in which the inserted transgene (s) are placed (s) under the control of the constitutive CaMV 35S promoter and RuBisCo promoter. A number of expression vectors that use the CaMV 35S and RuBsCo promoter are known and / or commercially available and / or can be obtained using specialists in this field of technology. In addition, many promoters suitable for controlling transgene expression are known and can be used in the practice of the present invention, as described below.

Растительные промоторыPlant promoters

В данной области техники известно большое число промоторов, которые действуют в растениях. При составлении GPT и GS трансгенных конструкций выбранным(ыми) промотором(ами) могут быть конститутивные неспецифические промоторы, как например, Cauliflower Mosaic Virus 35S рибосомальный промотор (CaMV 35S промотор), который широко применяется для экспрессии трансгенов в растениях. Примеры других сильных конститутивных промоторов включают, но без ограничения к этому, промотор гена актина 1 риса, CaMV 19S промотор, промотор гена нопалинсинтазы из Ti-плазмиды, промотор гена алкогольдегидрогеназы и промотор гена сахарозсинтазы.A large number of promoters that act in plants are known in the art. When compiling GPT and GS transgenic constructs, the selected promoter (s) may be constitutive non-specific promoters, such as the Cauliflower Mosaic Virus 35S ribosomal promoter (CaMV 35S promoter), which is widely used for expression of transgenes in plants. Examples of other strong constitutive promoters include, but are not limited to, the rice actin 1 gene promoter, CaMV 19S promoter, Ti plasmid nopaline synthase gene promoter, alcohol dehydrogenase gene promoter, and sucrose synthase gene promoter.

Альтернативно, в некоторых вариантах выполнения настоящего изобретения, может быть предпочтительным выбирать промотор на основе желательных растительных клеток, которые должны быть трансформированы трансгенной конструкцией, желательного уровня экспрессии трансгена, желательного тканевого и субклеточного компартмента для экспрессии трансгена, целевой стадии развития и тому подобного.Alternatively, in some embodiments of the present invention, it may be preferable to select a promoter based on the desired plant cells to be transformed with the transgenic construct, the desired level of transgene expression, the desired tissue and subcellular compartment for transgene expression, the target developmental stage, and the like.

Например, когда желательна экспрессия в фотосинтетических тканях и компартментах, может применяться промотор гена рибулозобисфосфаткарбоксилазы (RuBisCo). В приведенных ниже примерах, экспрессируемые конструкции нуклеиновой кислоты, содержащие GPT и GS1 трансгены под контролем промотора томата RuBisCo, были получены и применялись при получении трансгенных растений или для анализа на GPT активность in planta или в Е.coli.For example, when expression in photosynthetic tissues and compartments is desired, a ribulose bisphosphate carboxylase (RuBisCo) gene promoter may be used. In the examples below, expressed nucleic acid constructs containing GPT and GS1 transgenes under the control of the RuBisCo tomato promoter were obtained and used in the preparation of transgenic plants or for analysis of GPT activity in planta or in E. coli.

Когда желательна экспрессия в семенах, могут применяться промотры генов различных белков, хранящихся в семенах. Для экспрессии в плодах, может применяться плодспецифичный промотор, такой как томат 2А11. Примеры других тканеспецифичных промоторов включают промоторы, кодирующие лектин (Vodkin et al., 1983, Cell 34:1023-31; Lindstrom et al., 1990, Developmental Genetics 11: 160-167), зерновую алькогольдегидрогеназу 1 (Vogel et al, 1989, J. Cell. Biochem. (Suppl. 0) 13:Part D; Dennis et al., 1984, Nucl. Acids Res., 12(9): 3983-4000), зерновые светоулавливающие комплексы (Simpson, 1986, Science, 233: 34-38; Bansal et al., 1992, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 89: 3654-3658), зерновой белок теплового шока (Odell et al., 1985, Nature, 313: 810-812; Rochester et al., 1986, EMBO J., 5: 451-458), малую субъединицу карбоксилазы RuBP гороха (Poulsen et al., 1986, Mol. Gen. Genet., 205(2): 193-200; Cashmore et al., 1983, Gen. Eng. Plants, Plenum Press, New York, pp 29-38), маннопинсинтазу Ti-плазмиды и нопалинсинтазу Ti-плазмиды (Langridge et al., 1989, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86: 3219-3223), халкон-изомеразу петунии (Van Tunen et al., 1988, EMBO J. 7(5): 1257-1263), обогащенный глицином белок 1 фасоли (Keller et al., 1989, EMBO J. 8(5): 1309-1314), усеченную CaMV 35s (Odell et al., 1985, выше), пататин картофеля (Wenzler et al., 1989, Plant Mol. Biol. 12: 41-50), корневую клетку (Conkling et al., 1990, Plant Physiol. 93: 1203-1211), кукурузный зеин (Reina et al., 1990, Nucl. Acids Res. 18(21): 6426; Kriz et al., 1987, Mol. Gen. Genet. 207(1): 90-98; Wandelt and Feix, 1989, Nuc. Acids Res. 17(6): 2354; Langridge and Feix, 1983, Cell 34: 1015-1022; Reina et al., 1990, Nucl. Acids Res. 18(21): 6426), глобулин-1 (Belanger and Kriz, 1991, Genetics 129: 863-872), α-тубулин (Carpenter et al., 1992, Plant Cell 4(5): 557-571; Uribe et al., 1998, Plant Mol. Biol. 37(6): 1069-1078), cab (Sullivan, et al., 1989, Mol. Gen. Genet. 215(3): 431-440), Фосфоенолпируваткарбоксилазу (PEPCase) (Hudspeth and Grula, 1989, Plant Mol. Biol. 12: 579-589), R генный комплекс (Chandler et al., 1989, The Plant Cell 1: 1175-1183), халкон-синтазу (Franken et al., 1991, EMBO J. 10(9): 2605-2612) и промоторы глутаминсинтетазы (U.S. Pat. No. 5,391,725; Edwards et al., 1990, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 3459-3463; Brears et al., 1991, Plant J. 1(2): 235- 244).When expression in seeds is desired, gene promoters of various proteins stored in seeds may be used. For expression in fruits, a fruit-specific promoter such as tomato 2A11 may be used. Examples of other tissue-specific promoters include lectin encoding promoters (Vodkin et al., 1983, Cell 34: 1023-31; Lindstrom et al., 1990, Developmental Genetics 11: 160-167), grain alcohol dehydrogenase 1 (Vogel et al, 1989, J. Cell. Biochem. (Suppl. 0) 13: Part D; Dennis et al., 1984, Nucl. Acids Res., 12 (9): 3983-4000), grain light-collecting complexes (Simpson, 1986, Science, 233 : 34-38; Bansal et al., 1992, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 89: 3654-3658), heat shock grain protein (Odell et al., 1985, Nature, 313: 810-812; Rochester et al., 1986, EMBO J., 5: 451-458), the small subunit of pea RuBP carboxylase (Poulsen et al., 1986, Mol. Gen. Genet., 205 (2): 193-200; Cashmore et al. 1983, Gen. Eng. Plants, Plenum Press, New York, pp 29-38), mannopinsynthase Ti-p lazmides and nopalin synthase of a Ti plasmid (Langridge et al., 1989, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86: 3219-3223), petunia chalcon isomerase (Van Tunen et al., 1988, EMBO J. 7 (5 ): 1257-1263), bean-rich glycine protein 1 (Keller et al., 1989, EMBO J. 8 (5): 1309-1314), truncated CaMV 35s (Odell et al., 1985, supra), potato patatin ( Wenzler et al., 1989, Plant Mol. Biol. 12: 41-50), root cell (Conkling et al., 1990, Plant Physiol. 93: 1203-1211), corn zein (Reina et al., 1990, Nucl. Acids Res. 18 (21): 6426; Kriz et al., 1987, Mol. Gen. Genet. 207 (1): 90-98; Wandelt and Feix, 1989, Nuc. Acids Res. 17 (6): 2354; Langridge and Feix, 1983, Cell 34: 1015- 1022; Reina et al., 1990, Nucl. Acids Res. 18 (21): 6426), globulin-1 (Belanger and Kriz, 1991, Genetics 129: 863-872), α-tubulin (Carpenter et al., 1992 , Plant Cell 4 (5): 557-571; Uribe et al., 1998, Plant Mol. Biol. 37 (6): 1069-1078), cab (Sullivan, et al., 1989, Mol. Gen. Genet. 215 (3): 431-440), Phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPCase) (Hudspeth and Grula, 1989, Plant Mol. Biol. 12: 579-589), R gene complex (Chandler et al., 1989, The Plant Cell 1: 1175 -1183), chalcone synthase (Franken et al., 1991, EMBO J. 10 (9): 2605-2612) and glutamine synthetase promoters (US Pat. No. 5 , 391.725; Edwards et al., 1990, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 3459-3463; Brears et al., 1991, Plant J. 1 (2): 235-244).

В дополнение к конститутивным промоторам, различные индуцируемые промоторные последовательности могут применяться в случаях, когда желательно регулировать экспрессию трансгена, в то время как трансгенное растение растет, созревает, цветет и т.д. Примеры таких индуцируемых промоторов включают промоторы генов теплового шока, генов, отвечающих за защитные функции (то есть, фенилаланин-аммиак-лиаза; смотрите, например, Bevan et al., 1989, EMBO J. 8(7): 899-906), генов, отвечающих за процессы заживления ран (то есть, гены белков клеточной стенки), химически индуцибельных генов (то есть, нитратредуктаза, хитиназа) и индуцибельных темнотой генов (то есть аспарагинсинтетаза; смотрите, например, патент США №5,256,558). Также ряд растительных ядерных генов активируются светом, включая семейства генов, кодирующие главные хлорофилл а/b связывающие белки (cab), а также малую субъединицу рибулозо-1,5-бисфосфат-карбоксилазы (rbcS) (смотрите, например, Tobin and Silverthorne, 1985, Annu. Rev. Plant Physiol. 36: 569-593; Dean et al., 1989, Annu. Rev. Plant Physiol. 40: 415-439.).In addition to constitutive promoters, various inducible promoter sequences can be used in cases where it is desirable to regulate transgene expression while the transgenic plant grows, matures, blooms, etc. Examples of such inducible promoters include promoters of heat shock genes, genes responsible for protective functions (i.e., phenylalanine ammonia lyase; see, for example, Bevan et al., 1989, EMBO J. 8 (7): 899-906), genes responsible for wound healing processes (i.e., cell wall protein genes), chemically inducible genes (i.e., nitrate reductase, chitinase) and darkly-inducible genes (i.e., asparagine synthetase; see, for example, US Pat. No. 5,256,558). A number of plant nuclear genes are also activated by light, including gene families encoding the major chlorophyll a / b binding proteins (cab), as well as the small subunit of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase (rbcS) (see, for example, Tobin and Silverthorne, 1985 , Annu. Rev. Plant Physiol. 36: 569-593; Dean et al., 1989, Annu. Rev. Plant Physiol. 40: 415-439.).

Другие индуцибельные промоторы включают АВА- и тургор-индуцибильные промоторы, промотор гена ауксин-связывающего белка (Schwob et al., 1993, Plant J. 4(3); 423-432), промотор гена UDP-глюкозы флавоноид-глюкозилтрансфераза (Ralston et al., 1988, Genetics 119(1): 185-197); промотор ингибитора MPI протеиназы (Cordero et al., 1994, Plant J. 6(2): 141-150), промотор гена глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы (Kohler et al., 1995, Plant Mol. Biol. 29(6): 1293-1298; Quigley et al., 1989, J. Mol. Evol. 29(5): 412-421; Martinez et al.,1989, J. Mol. Biol. 208(4): 551-565) и светоиндуцибильного промотора пластидного гена глутаминсинтетазы гороха (патент США №5,391,725; Edwards et al., 1990, выше).Other inducible promoters include ABA and turgor-inducible promoters, auxin-binding protein gene promoter (Schwob et al., 1993, Plant J. 4 (3); 423-432), UDP-glucose gene promoter flavonoid-glucosyl transferase (Ralston et al., 1988, Genetics 119 (1): 185-197); MPI proteinase inhibitor promoter (Cordero et al., 1994, Plant J. 6 (2): 141-150), promoter of the glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase gene (Kohler et al., 1995, Plant Mol. Biol. 29 (6): 1293-1298; Quigley et al., 1989, J. Mol. Evol. 29 (5): 412-421; Martinez et al., 1989, J. Mol. Biol. 208 (4): 551-565) and light-inducible pea glutamine synthetase plastid gene promoter (US Pat. No. 5,391,725; Edwards et al., 1990, supra).

Растительные промоторы, применяемые в трансгенных растениях, рассматриваются в Potenza et al., 2004, In Vitro Cell. Devel. Biol - Plant. 40(1): 1-22. Синтетические растительные промоторы рассматриваются, например, в Venter, M., 2007, Trends Plant Sci., 12(3): 118-124.Plant promoters used in transgenic plants are discussed in Potenza et al., 2004, In Vitro Cell. Devel Biol - Plant. 40 (1): 1-22. Synthetic plant promoters are discussed, for example, in Venter, M., 2007, Trends Plant Sci., 12 (3): 118-124.

Трансген глутамин-фенилпируват-трансаминазы (GPT)Glutamine-phenylpyruvate-transaminase transgene (GPT)

Настоящее изобретение впервые раскрывает, что растения содержат фермент глутамин-фенилпируват-трансаминазу (GPT), который непосредственно участвует в синтезе сигнального метаболита 2-гидрокси-5-оксопролина. До настоящего времени, не описывались растительные глутамин-фенилпируват-трансаминазы с определенной функцией. Заявители выделили и протестировали последовательности, кодирующие GPT полинуклеотид, происходящий из некоторых видов растений и животных, и успешно включили ген в гетерологичное трансгенное растение-хозяин, которое проявляет заметно улучшенные характеристики роста, включая более быстрый рост, более высокое содержания листового белка, повышенную активность глутаминсинтетазы в листовых тканях и более высокие скорости фиксации CO2.The present invention for the first time discloses that plants contain the enzyme glutamine-phenylpyruvate transaminase (GPT), which is directly involved in the synthesis of the signal metabolite of 2-hydroxy-5-oxoproline. To date, plant-based glutamine-phenylpyruvate-transaminases with a specific function have not been described. Applicants have isolated and tested sequences encoding a GPT polynucleotide derived from certain plant and animal species, and successfully included the gene in a heterologous transgenic host plant that exhibits markedly improved growth characteristics, including faster growth, higher leaf protein content, increased glutamine synthetase activity in leaf tissues and higher rates of CO 2 fixation.

При осуществлении настоящего изобретения на практике, GPT ген выступает в качестве одного из, по меньшей мере, двух трансгенов, введенных в трансгенные растения по настоящему изобретению, причем другим является ген глутаминсинтетазы (смотрите ниже).In practicing the present invention, the GPT gene acts as one of at least two transgenes introduced into the transgenic plants of the present invention, the other being the glutamine synthetase gene (see below).

Ожидается, что все виды растений содержат GPT, который участвует в том же самом метаболическом пути, включая биосинтез сигнального метаболита 2-гидрокси-5-оксопролина. Таким образом, при практическом осуществлении настоящего изобретения, любой растительный ген, кодирующий GPT гомолог или его функциональные варианты, может применяться при получении трансгенных растений по настоящему изобретению. Более того, установлено структурное подобие между различными белковыми структурами растительного GPT и предполагаемого (и биологически активного) GPT гомолога из Danio rerio (полосатая перцина) (смотрите Пример 22), поэтому и другие нерастительные GPT гомологи могут применяться при получении GPT трансгенов для применения при получении трансгенных растений по настоящему изобретению.All plant species are expected to contain GPT, which is involved in the same metabolic pathway, including the biosynthesis of the signal metabolite of 2-hydroxy-5-oxoproline. Thus, in the practical implementation of the present invention, any plant gene encoding the GPT homolog or functional variants thereof can be used in the preparation of transgenic plants of the present invention. Moreover, a structural similarity was established between the different protein structures of plant GPT and the putative (and biologically active) GPT homologue from Danio rerio (striped percina) (see Example 22), therefore, other non-plant GPT homologs can be used to obtain GPT transgenes for use in obtaining transgenic plants of the present invention.

При индивидуальном сравнении (путем BLAST выравнивания) с последовательностью зрелого белка Arabidopsis, SEQ ID NO:30, следующие значения гомологичности и идентичности последовательностей (BLAST "положительность", включая подобные аминокислоты) наблюдались для следующих последовательностей зрелого белка GPT:When individually compared (by BLAST alignment) with the sequence of the mature Arabidopsis protein, SEQ ID NO: 30, the following sequence homology and identity (BLAST "positivity", including similar amino acids) were observed for the following sequences of the mature GPT protein:

[SEQ ID][SEQ ID] ПроисхождениеOrigin % Идентичности% Identity % положительности% positive [31][31] ВиноградGrape 8484 9393 [32][32] РисRice 8383 9191 [33][33] СояSoybean 8383 9393 [34][34] ЯчменьBarley 8282 9191 [35][35] Полосатая перцинаStriped pepper 8383 9292 [36][36] БамбукBamboo 8181 9090 КукурузаCorn 7979 9090 КлещевинаCastor oil 8484 9393 ТопольPoplar 8585 9393

Подчеркивая консервативную природу структуры белка GPT для большинства видов растений, консервативность структуры, наблюдаемая для вышеуказанных видов растений, сохранялась и для нечеловеческих предполагаемых GPT из полосатой перцины и Chlamydomonas. В случае полосатой перцины, степень идентичности очень высока (83% идентичности аминокислотной последовательности зрелой Arabidopsis GPT с последовательностью SEQ ID NO:30, и 92% гомологичности, принимая во внимание подобные аминокислотные остатки). Зрелая GPT полосатой перцины была подтверждена путем ее экспрессии в Е.coli, и была продемонстрирована биологическая активность (синтез 2-оксоглутарамата). Для того чтобы определить являются ли предполагаемые GPT гомологи подходящими для получения трансгенных растений по настоящему изобретению с усиленным ростом, прежде всего необходимо экспрессировать их кодирующую последовательность в E.coli или другом подходящем хозяине, и определить синтезируется ли сигнальный метаболит 2-оксоглутарамат на повышенных уровнях (смотрите Примеры 19-23). Если такое увеличение наблюдается, кодирующая последовательность может затем быть введена как в гомологичное растение-хозяин, так и в гетерологичное растение-хозяин, и оцениваются характеристики роста. С этой целью может применяться любой анализ, в ходе которого можно специфично определить 2-оксоглутарамат, включая, но без ограничения к этому, ЯМР и ВЭЖХ анализы, описанные в Примере 2 ниже. Кроме того, могут применяться анализы, в ходе которых непосредственно измеряется активность GPT, такие как анализ активности GPT, описанный в Примере 7.Underscoring the conservative nature of the structure of the GPT protein for most plant species, the conservative structure observed for the above plant species has been maintained for the non-human putative GPTs from striped pepper and Chlamydomonas. In the case of striped pepper, the degree of identity is very high (83% identity of the amino acid sequence of mature Arabidopsis GPT with the sequence of SEQ ID NO: 30, and 92% homology, taking into account similar amino acid residues). Mature GPT of striped pepper was confirmed by expression in E. coli, and biological activity (synthesis of 2-oxoglutaramate) was demonstrated. In order to determine whether putative GPT homologs are suitable for producing transgenic plants of the present invention with enhanced growth, it is first necessary to express their coding sequence in E. coli or another suitable host, and to determine whether the signal metabolite 2-oxoglutaramate is synthesized at elevated levels ( see Examples 19-23). If such an increase is observed, the coding sequence can then be introduced into both the homologous host plant and the heterologous host plant, and growth characteristics are evaluated. For this purpose, any analysis can be used during which it is possible to specifically determine 2-oxoglutaramate, including, but not limited to, NMR and HPLC analyzes described in Example 2 below. In addition, assays can be used that directly measure GPT activity, such as the GPT activity analysis described in Example 7.

Любая растительная GPT с активностью синтеза 2-оксоглутарамата может применяться для трансформации растительных клеток, для того, чтобы получить трансгенные растения по настоящему изобретению. Оказывается, что существует высокий уровень структурной гомологии среди видов растений, который, как оказывается, охватывает и двудольные растения, что очевидно, благодаря близкой гомологии между различными растительными GPT белками и предположительным GPT гомологом из перцины полосатой. Поэтому, различные растительные GPT гены могут применяться для получения трансгенных растений с усиленным ростом для разнообразия гетерологичных видов растений. Кроме того, GPT трансгены, экспрессируемые в гомологичном растении, как ожидается, так же приведут к желательным характеристикам усиленного роста (то есть, глутаминтрансаминаза риса сверхэкспрессируется в трансгенных растениях риса), хотя возможно, что регуляция внутри гомологичной клетки может ослаблять экспрессию трансгена некоторым образом, чего может не происходить в гетерологичной клетке.Any plant GPT with 2-oxoglutaramate synthesis activity can be used to transform plant cells in order to obtain the transgenic plants of the present invention. It turns out that there is a high level of structural homology among plant species, which, as it turns out, covers dicotyledonous plants, which is evident due to the close homology between different plant GPT proteins and the supposed GPT homolog from striped percina. Therefore, various plant GPT genes can be used to produce transgenic plants with enhanced growth for a variety of heterologous plant species. In addition, GPT transgenes expressed in a homologous plant are also expected to lead to the desired characteristics of enhanced growth (i.e., rice glutamine transaminase is overexpressed in transgenic rice plants), although it is possible that regulation within the homologous cell may weaken the transgene expression in some way, what might not happen in a heterologous cell.

Трансген глутаминсинтетазы (GS):Glutamine synthetase transgene (GS):

При осуществлении изобретения на практике, ген глутаминсинтетазы (GS) функционирует как один из, по меньшей мере, двух трансгенов, включенных в трансгенные растения по настоящему изобретению (причем GPT представляет собой второй из двух трансгенов).In practicing the invention, the glutamine synthetase (GS) gene functions as one of the at least two transgenes included in the transgenic plants of the present invention (the GPT being the second of two transgenes).

Глутаминсинтетаза играет ключевую роль в метаболизме азота у растений, а также животных и бактерий. GS фермент катализирует добавление аммиака к глутамату с синтезом глутамина в АТФ-зависимой реакции. GS ферменты из разных видов показывают весьма консервативные аминокислотные остатки, которые рассматриваются, как имеющие важное значение для функции активного сайта, что указывает на то, что GS ферменты действуют подобным образом (смотрите Eisenberg et al., Biochimica et Biophysica Acta, 1477:122 145, 2000).Glutamine synthetase plays a key role in the metabolism of nitrogen in plants, as well as animals and bacteria. The GS enzyme catalyzes the addition of ammonia to glutamate with the synthesis of glutamine in an ATP-dependent reaction. GS enzymes from different species show highly conserved amino acid residues, which are considered important for the function of the active site, which indicates that GS enzymes act in a similar way (see Eisenberg et al., Biochimica et Biophysica Acta, 1477: 122 145 , 2000).

GS распределяется в различных субклеточных положениях (хлоропласт и цитоплазма) и обнаруживается в различных растительных тканях, включая лист, корень, побег, семена и плоды. Существует две основные изоформы растительной GS: цитоплазматическая изоформа (GS1) и пластидная (хлоропластная) изоформа (GS2). GS2 в основном обнаруживается в ткани листа и участвует в ассимиляции аммиака, производимого при фотореспирации или путем восстановления нитрата. GS1 в основном обнаруживается в тканях листа и корня, как правило существует в ряде различных изоформ у высших растений, и участвует в ассимиляции аммиака, получаемого при всех других физиологических процессах (Coruzzi, 1991, Plant Science 74: 145-155; McGrath and Coruzzi, 1991, Plant J. 1(3): 275-280; Lam et al., 1996, Ann. Rev. Plant Physiol. Plant Mot. Biol. 47: 569-593; Stitt, 1999, Curr. Op. Plant Biol. 2: 178-186; Oliveira et al., 2001, Brazilian J. Med. Biol. Res. 34: 567-575). Множество GS генов связано со сложным набором промоторов, которые способны экспрессировать GS в органе и ткани специфическим образом, а также зависимым от факторов окружающей среды образом.GS is distributed in various subcellular positions (chloroplast and cytoplasm) and is found in various plant tissues, including leaf, root, shoot, seeds and fruits. There are two main isoforms of plant GS: the cytoplasmic isoform (GS1) and the plastid (chloroplast) isoform (GS2). GS2 is mainly found in leaf tissue and is involved in the assimilation of ammonia produced by photorespiration or by reduction of nitrate. GS1 is mainly found in leaf and root tissues, usually exists in a number of different isoforms in higher plants, and is involved in the assimilation of ammonia obtained in all other physiological processes (Coruzzi, 1991, Plant Science 74: 145-155; McGrath and Coruzzi, 1991, Plant J. 1 (3): 275-280; Lam et al., 1996, Ann. Rev. Plant Physiol. Plant Mot. Biol. 47: 569-593; Stitt, 1999, Curr. Op. Plant Biol. 2: 178-186; Oliveira et al., 2001, Brazilian J. Med. Biol. Res. 34: 567-575). Many GS genes are associated with a complex set of promoters that are able to express GS in an organ and tissue in a specific way, as well as in a manner dependent on environmental factors.

Растительная глутаминсинтетаза состоит из восьми субъединиц, и нативный фермент в растениях имеет молекулярную массу в интервале от 320 до 380 кДа, причем каждая субъединица имеет молекулярную массу в интервале от 38 до 45 кДа. GS1 гены некоторых растений, особенно растений семейства бобовых, были клонированы и упорядочены (Tischer et al., 1986, Mol Gen Genet. 203: 221-229; Gebhardt et al., 1986, EMBO J. 5: 1429-1435; Tingey et al., 1987, EMBO J. 6: 1-9; Tingey et al., 1988, J Biol Chem. 263: 9651-9657; Bennett et al., 1989, Plant Mol Biol. 12: 553-565; Boron and Legocki, 1993, Gene 136: 95-102; Roche et al., 1993, Plant Mol Biol. 22: 971-983; Marsolier et al., 1995, Plant Mol Biol. 27: 1-15; Temple et al., 1995, Mol Plant-Microbe Interact. 8: 218-227). Все, как было обнаружено, кодируются ядерными генами (смотрите, Morey et al., 2002, Plant Physiol. 128(1): 182-193).Plant glutamine synthetase consists of eight subunits, and the native enzyme in plants has a molecular weight in the range of 320 to 380 kDa, with each subunit having a molecular weight in the range of 38 to 45 kDa. The GS1 genes of some plants, especially leguminous plants, were cloned and ordered (Tischer et al., 1986, Mol Gen Genet. 203: 221-229; Gebhardt et al., 1986, EMBO J. 5: 1429-1435; Tingey et al., 1987, EMBO J. 6: 1-9; Tingey et al., 1988, J Biol Chem. 263: 9651-9657; Bennett et al., 1989, Plant Mol Biol. 12: 553-565; Boron and Legocki, 1993, Gene 136: 95-102; Roche et al., 1993, Plant Mol Biol. 22: 971-983; Marsolier et al., 1995, Plant Mol Biol. 27: 1-15; Temple et al., 1995, Mol Plant-Microbe Interact. 8: 218-227). All have been found to be encoded by nuclear genes (see, Morey et al., 2002, Plant Physiol. 128 (1): 182-193).

Хлоропластная GS2, как оказывается, кодируется одним геном, тогда как различные цитоплазматические изоформы GS1 кодируются мультигенными семействами (Tingey et al., 1987, выше; Sakamoto et al., 1989, Plant Mol. Biol. 13: 611-614; Brears et al, 1991, выше; Li et al., 1993, Plant Mol. Biol., 23: 401-407; Dubois et al., 1996, Plant Mol. Biol., 31: 803-817; Lam et al., 1996, выше). GS1 мультигенные семейства, как оказывается, кодируют различные субъединицы, которые могут объединяться с образованием гомо- или гетерооктамеров, и различные члены проявляют уникальную экспрессионную модель, позволяя предположить, что эти члены, представляющие собой гены, регулируются различным образом, что может быть связано с различными функциональными ролями, которые глутаминсинтетаза играет в общем метаболизме азота (Gebhardt et al., 1986, выше; Tingey et al., 1987, выше; Bennett et al., 1989, выше; Walker and Coruzzi, 1989, выше; Peterman and Goodman, 1991, Mol Gen Genet. 1991:330:145-154.; Marsolier et al., 1995, выше; Temple et al., 1995, выше; Dubois et al., 1996, выше).Chloroplastic GS2 appears to be encoded by a single gene, while the various cytoplasmic isoforms of GS1 are encoded by multi-gene families (Tingey et al., 1987, supra; Sakamoto et al., 1989, Plant Mol. Biol. 13: 611-614; Brears et al , 1991, supra; Li et al., 1993, Plant Mol. Biol., 23: 401-407; Dubois et al., 1996, Plant Mol. Biol., 31: 803-817; Lam et al., 1996, above). GS1 multigene families, as it turns out, encode various subunits that can combine to form homo or heteroctamers, and different members exhibit a unique expression model, suggesting that these members, which are genes, are regulated in different ways, which may be associated with different the functional roles that glutamine synthetase plays in the overall metabolism of nitrogen (Gebhardt et al., 1986, supra; Tingey et al., 1987, supra; Bennett et al., 1989, supra; Walker and Coruzzi, 1989, supra; Peterman and Goodman, 1991, Mol Gen Genet. 1991: 330: 145-154; Marsolier et al., 19 95, supra; Temple et al., 1995, supra; Dubois et al., 1996, supra).

В одном варианте выполнения настоящего изобретения, последовательность, кодирующая GS1 ген, применяется для получения GS трансгенных конструкций. В конкретных вариантах выполнения настоящего изобретения, далее описываются в примерах ниже, последовательность, кодирующая Alfalfa или Arabidopsis GS1 ген, применяется для получения трансгенной конструкции, которая может применяться для получения трансгенного растения, экспрессирующего GS1 трансген. В качестве примера, такая конструкция может применяться для трансформации агробактерий. Трансформированные агробактерии затем применяются для получения Т0 трансгенных растений. Пример 5 демонстрирует получение Т0 GS1 трансгенных растений табака, с применением этого подхода. Подобным образом, Примеры 6 и 17 демонстрируют получение Т0 GS1 трансгенных растений томата, Пример 8 демонстрирует получение Т0 GS1 трансгенных растений перца, Примеры 9 и 10 демонстрируют получение Т0 GS1 трансгенных растений фасоли, Примеры 11 и 12 демонстрируют получение Т0 GS1 трансгенных растений вигны, Пример 13 демонстрирует получение Т0 GS1 трансгенных растений alfalfa, Пример 14 демонстрирует получение Т0 GS1 трансгенных растений канталупы, Пример 15 демонстрирует получение Т0 GS1 трансгенных растений тыквы, Пример 16 демонстрирует получение Т0 GS1 трансгенных растений Arabidopsis, и Пример 18 демонстрирует получение Т0 GS1 трансгенных растений канталупы.In one embodiment of the present invention, the sequence encoding the GS1 gene is used to obtain GS transgenic constructs. In specific embodiments of the present invention, further described in the examples below, the sequence encoding the Alfalfa or Arabidopsis GS1 gene is used to obtain a transgenic construct that can be used to obtain a transgenic plant expressing a GS1 transgene. As an example, such a design can be used to transform agrobacteria. Transformed agrobacteria are then used to obtain T 0 transgenic plants. Example 5 demonstrates the preparation of T 0 GS1 transgenic tobacco plants using this approach. Similarly, Examples 6 and 17 demonstrate the production of T 0 GS1 transgenic tomato plants, Example 8 demonstrate the production of T 0 GS1 transgenic pepper plants, Examples 9 and 10 demonstrate the production of T 0 GS1 transgenic bean plants, Examples 11 and 12 demonstrate the production of T 0 GS1 transgenic cowpea plants, Example 13 demonstrates the preparation of T 0 GS1 transgenic alfalfa, Example 14 demonstrates the preparation of T 0 transgenic plants GS1 cantaloupe, Example 15 demonstrates the preparation of T 0 GS1 transgenic plants of pumpkin, Example 16 demonstrates the preparation of T 0 GS1 tr nsgennyh plant Arabidopsis, and Example 18 demonstrates the preparation of T 0 transgenic plants GS1 cantaloupe.

Терминаторы транскрипции:Transcription Terminators:

В предпочтительных вариантах выполнения настоящего изобретения 3' последовательность терминации транскрипции встроенная ниже по ходу транскрипции трансгена для того чтобы управлять терминацией транскрипции и позволить корректировать полиадениляцию мРНК транскрипта. Подходящими терминаторами транскрипции являются те, которые, как известно, функционируют в растениях, включая, но без ограничения к этому, гены нопалинсинтазы (NOS) и октопинсинтазы (OCS) Agrobacterium tumefaciens, T7 транскрипт из гена октопинсинтазы, 3' конец генов ингибитора протеазы I или II из картофеля или томата, CaMV 35S терминатор, tml терминатор и rbcS E9 терминатор из гороха. Кроме того, может применяться природный терминатор транскрипции гена. В конкретных вариантах выполнения настоящего изобретения, описанных с помощью приведенных ниже примеров, применяется терминатор транскрипции нопалинсинтазы.In preferred embodiments of the present invention, a 3 'transcription termination sequence is inserted downstream of the transgene in order to control transcription termination and allow the polyadenylation of the transcript mRNA to be corrected. Suitable transcription terminators are those that are known to function in plants, including, but not limited to, the Nopalin synthase (NOS) and octopin synthase (OCS) genes of Agrobacterium tumefaciens, the T7 transcript from the octopin synthase gene, the 3 'end of the inhibitor I gene II from potato or tomato, CaMV 35S terminator, tml terminator and rbcS E9 terminator from peas. In addition, a natural gene transcription terminator can be used. In specific embodiments of the present invention described using the examples below, a nopaline synthase transcription terminator is used.

Селекционные маркеры:Selection Markers:

Селекционные маркеры, как правило, вводятся в трансгенные экспрессионные вектора для обеспечения средств для отбора трансформантов. В то время как доступны различные типы маркеров, как правило, применяются различные маркеры негативного отбора, включая те, которые подтверждают резистентность к средству селекции, которое ингибирует или убивает нетрансформированные клетки, так как важные гены устойчивы к антибиотикам (таким как канамицин, гентамицин, анамицин, гигромицин и гигромицин В) или устойчивы к гербицидам (таким как сульфонилмочевина, глуфосинат, фосфинотрицин и глифосат). Скринируемые маркеры включают, например, гены, кодирующие β-глюкуронидазу (Jefferson, 1987, Plant Mol. Biol. Rep 5: 387-405), гены, кодирующие люциферазу (Ow et al., 1986, Science 234: 856-859) и различные гены, кодирующие белки, участвующие в продуцировании или регуляции антоцианиновых пигментов (Смотрите, например, патент США 6,573,432). Е.coli ген глюкуронидазы (gus, gusA или uidA) стал широко применяемым селекционным маркером в трансгенике растений, в основном, благодаря стабильности фермента глюкуронидазы, высокой чувствительности и легкому обнаружению (например, флуорометрический метод, спектрофотометрический метод и различные гистохимические методы). Более того, существует по существу не обнаруживаемая глюкуронидаза в большинстве видов высших растений.Selection markers are typically introduced into transgenic expression vectors to provide means for selecting transformants. While different types of markers are available, various negative selection markers are generally used, including those that confirm resistance to a selection agent that inhibits or kills untransformed cells, as important genes are resistant to antibiotics (such as kanamycin, gentamicin, anamycin , hygromycin and hygromycin B) or are resistant to herbicides (such as sulfonylurea, glufosinate, phosphinotricin and glyphosate). Screenable markers include, for example, genes encoding β-glucuronidase (Jefferson, 1987, Plant Mol. Biol. Rep 5: 387-405), genes encoding luciferase (Ow et al., 1986, Science 234: 856-859) and various genes encoding proteins involved in the production or regulation of anthocyanin pigments (See, for example, US patent 6,573,432). E. coli glucuronidase gene (gus, gusA or uidA) has become a widely used selection marker in plant transgenics, mainly due to the stability of the glucuronidase enzyme, high sensitivity and easy detection (e.g. fluorometric method, spectrophotometric method and various histochemical methods). Moreover, there is essentially no detectable glucuronidase in most species of higher plants.

Трансформационные способы и системы:Transformational methods and systems:

Различные способы введения трансгенных экспрессионных векторных конструкций по настоящему изобретению в растения и клетки растения хорошо известны специалистам в данной области техники, и могут применяться любые способы, подходящие для трансформации целевых растений и клеток растений.Various methods for introducing transgenic expression vector constructs of the present invention into plants and plant cells are well known to those skilled in the art, and any methods suitable for transforming target plants and plant cells can be used.

Agrobacterium-опосредованная трансформации, возможно, является наиболее общим способом, применяемым в трансгенике растений, и протоколы Agrobacterium-опосредованной трансформации большого числа растений широко описаны в литературе (смотрите, например, Agrobacterium Protocols, Wan, ed., Humana Press, 2nd edition, 2006). Agrobacterium tumefaciens представляет собой грам-отрицательную почвенную бактерию, которая приводит к образованию опухолей (заболевание корневой рак) у большого числа двудольных видов, через вставку небольшого сегмента опухоль-индуцирующей ДНК (Т-ДНК", 'переносимая ДНК') в клетку растения, который случайным образом встраивается в геном растения, и который, в конечном счете, может стать стабильно встроенным в геном этого растения. Непосредственно повторяющиеся ДНК последовательности, называемые границами Т-ДНК, определяют левый и правый концы Т-ДНК. Т-ДНК может быть физически отделена от остальной части Ti-плазмиды, с получением 'бинарной векторной' системы.Agrobacterium-mediated transformation is arguably the most common method used in plant transgenics, and the protocols of Agrobacterium-mediated transformation of a large number of plants are widely described in the literature (see, for example, Agrobacterium Protocols, Wan, ed., Humana Press, 2 nd edition, 2006). Agrobacterium tumefaciens is a gram-negative soil bacterium that leads to the formation of tumors (root cancer disease) in a large number of dicotyledonous species, through the insertion of a small segment of tumor-inducing DNA (T-DNA ", 'transferred DNA') into the plant cell, which randomly integrates into the plant’s genome, and which ultimately can become stably integrated into the plant’s genome. Directly repeating DNA sequences, called T-DNA boundaries, define the left and right ends of T-DNA. T-DNA can be physically separated from the rest of the Ti plasmid to give a 'binary vector' system.

Агробактериальная трансформация может применяться для стабильно трансформирующихся двудольных растений, однодольных растений и их клеток (Rogers et al., 1986, Methods Enzymol., 118: 627-641; Hernalsteen et al., 1984, EMBO J., 3: 3039-3041; Hoykass-Van Slogteren et al., 1984, Nature, 311: 763-764; Grimsley et al., 1987, Nature 325: 167-1679; Boulton et al., 1989, Plant Mol. Biol. 12: 31-40; Gould et al., 1991, Plant Physiol. 95: 426-434). Известны различные способы введения ДНК в Agrobacteria, включая электропорацию, способы замораживания/оттаивания и трипарентальное скрещивание. Наиболее эффективный способ размещения чужеродной ДНК в Agrobacterium представляет собой электропорацию (Wise et al., 2006, Three Methods for the Introduction of Foreign DNA into Agrobacterium, Methods in Molecular Biology, vol. 343: Agrobacterium Protocols, 2/e, volume 1; Ed., Wang, Humana Press Inc., Totowa, NJ, pp.43-53). Кроме того, принимая во внимание, что большой процент Т-ДНК не интегрируется, Agrobacterium-опосредованная трансформация может применяться для получения переходной экспрессии трансгена посредством транскрипционной способности неинкорпорированных молекул трансгенной конструкции (Helens et al., 2005, Plant Methods 1:13).Agrobacterial transformation can be used for stably transforming dicotyledonous plants, monocotyledonous plants and their cells (Rogers et al., 1986, Methods Enzymol., 118: 627-641; Hernalsteen et al., 1984, EMBO J., 3: 3039-3041; Hoykass-Van Slogteren et al., 1984, Nature, 311: 763-764; Grimsley et al., 1987, Nature 325: 167-1679; Boulton et al., 1989, Plant Mol. Biol. 12: 31-40; Gould et al., 1991, Plant Physiol. 95: 426-434). Various methods for introducing DNA into Agrobacteria are known, including electroporation, freeze / thaw methods, and tripartite crosses. The most efficient way to place foreign DNA in Agrobacterium is through electroporation (Wise et al., 2006, Three Methods for the Introduction of Foreign DNA into Agrobacterium, Methods in Molecular Biology, vol. 343: Agrobacterium Protocols, 2 / e, volume 1; Ed ., Wang, Humana Press Inc., Totowa, NJ, pp. 43-53). In addition, given that a large percentage of T-DNA does not integrate, Agrobacterium-mediated transformation can be used to obtain transient transgene expression through the transcriptional ability of unincorporated transgenic construct molecules (Helens et al., 2005, Plant Methods 1:13).

Большое число векторов и способов агробактериальной трансформации уже описаны (Karimi et al., 2002, Trends Plant Sci. 7(5): 193-5), и многие такие векторы могут быть получены коммерческим путем (например, Invitrogen, Carlsbad, CA). Кроме того, постоянно увеличивается число доступных "открытых источников" векторов агробактериальной трансформации (например, pCambia векторы; Gambia, Canberra, Australia). Смотрите, также приведенную в настоящем документе выше подглаву «Трансгенные конструкции». В конкретном варианте выполнения настоящего изобретения, описанном далее в примерах, основанный на pMON316 вектор применяли в трансформационных системах листовых дисков по Horsch et. al. (Horsch et al., 1995, Science 227: 1229-1231) для получения трансгенных растений табака и томата с усиленным ростом.A large number of vectors and methods for agrobacterial transformation have already been described (Karimi et al., 2002, Trends Plant Sci. 7 (5): 193-5), and many such vectors can be obtained commercially (for example, Invitrogen, Carlsbad, CA). In addition, the number of available “open sources” of agrobacterial transformation vectors is constantly increasing (for example, pCambia vectors; Gambia, Canberra, Australia). See also the sub-chapter “Transgenic constructs” also cited in this document. In a specific embodiment of the present invention, described further in the examples, the pMON316-based vector was used in sheet metal transformation systems according to Horsch et. al. (Horsch et al., 1995, Science 227: 1229-1231) to produce transgenic tobacco and tomato plants with enhanced growth.

Другие общеизвестные способы трансформации, которые могут применяться при получении трансгенных растений по настоящему изобретению, включают, но без ограничения к этому, микропроекционную бомбардировку или биолистические способы трансформации, протопластную трансформацию голой ДНК кальцием, полиэтиленгликолем (PEG) или электропорацию (Paszkowski et al., 1984, EMBO J. 3: 2727-2722; Potrykus et al., 1985, Mol. Gen. Genet. 199: 169-177; Fromm et al., 1985, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 82: 5824-5828; Shimamoto et al., 1989, Nature, 338: 274-276.Other well-known transformation methods that can be used to obtain the transgenic plants of the present invention include, but are not limited to, microprojection bombardment or biolistic transformation methods, protoplast transformation of bare DNA with calcium, polyethylene glycol (PEG) or electroporation (Paszkowski et al., 1984 , EMBO J. 3: 2727-2722; Potrykus et al., 1985, Mol. Gen. Genet. 199: 169-177; Fromm et al., 1985, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 82: 5824-5828 ; Shimamoto et al., 1989, Nature, 338: 274-276.

Биолистическая трансформация включает инъекцию миллионов металлических частиц, покрытых ДНК, в целевые клетки или ткани, применяя биолистическое устройство (или "генную пушку"), некоторые виды которого доступны для приобретения коммерческим путем. Внутри клетки ДНК элюируется с частиц, и часть может стабильно инкорпорироваться в одну или более клеточных хромосом (смотрите Kikkert et al., 2005, Stable Transformation of Plant Cells by Particle Bombardment/Biolistics, in: Methods in Molecular Biology, vol. 286: Transgenic Plants: Methods and Protocols, Ed. L. Pena, Humana Press Inc., Totowa, NJ).Biolistic transformation involves the injection of millions of metal particles coated with DNA into target cells or tissues using a biolistic device (or “gene gun”), some of which are commercially available. Inside the cell, DNA elutes from the particles, and part can be stably incorporated into one or more cell chromosomes (see Kikkert et al., 2005, Stable Transformation of Plant Cells by Particle Bombardment / Biolistics, in: Methods in Molecular Biology, vol. 286: Transgenic Plants: Methods and Protocols, Ed. L. Pena, Humana Press Inc., Totowa, NJ).

Электропорация - это методика, в ходе которой применяются короткие высокоинтенсивные электрические поля для обратимой пермеабилизации липидных бислоев клеточных мембран (смотрите, например, Fisk and Dandekar, 2005, Introduction and Expression of Transgenes in Plant Protoplasts, in: Methods in Molecular Biology, vol. 286: Transgenic Plants: Methods and Protocols, Ed. L. Pena, Humana Press Inc., Totowa, NJ, pp.79-90; Fromm et al., 1987, Electroporation of DNA and RNA into plant protoplasts, in Methods in Enzymology, Vol.153, Wu and Grossman, eds., Academic Press, London, UK, pp.351-366; Joersbo and Brunstedt, 1991, Electroporation: mechanism and transient expression, sTa6nuu,a transformation and biological effects in plant protoplasts. Physiol. Plant. 81, 256-264; Bates, 1994, Genetic transformation of plants by protoplast electroporation. Mol. Biotech. 2: 135-145; Dillen et al., 1998, Electroporation-mediated DNA transfer to plant protoplasts and intact plant tissues for transient gene expression assays, in Cell Biology, Vol.4, ed., Cells, Academic Press, London, UK, pp.92-99). Суть методики состоит в создании водных пор в клеточной мембране, которые имеют достаточно большой размер, для того чтобы позволить молекулам ДНК (и другим макромолекулам) проникать в клетку, где трансгенная экспрессионная конструкция (как Т-ДНК) может быть стабильно включена в растительную геномную ДНК, приводя к получению трансформированных клеток, из которых могут быть получены трансгенные растения.Electroporation is a technique that uses short high-intensity electric fields to reversibly permeabilize lipid bilayers of cell membranes (see, for example, Fisk and Dandekar, 2005, Introduction and Expression of Transgenes in Plant Protoplasts, in: Methods in Molecular Biology, vol. 286 : Transgenic Plants: Methods and Protocols, Ed. L. Pena, Humana Press Inc., Totowa, NJ, pp. 79-90; Fromm et al., 1987, Electroporation of DNA and RNA into plant protoplasts, in Methods in Enzymology, Vol. 153, Wu and Grossman, eds., Academic Press, London, UK, pp. 351-366; Joersbo and Brunstedt, 1991, Electroporation: mechanism and transient expression, sTa6nuu, a transformation and biological effects in plant protoplasts. Physiol. Plant. 81, 256-264; Bates, 1994, Genetic transformation of plants by protoplast ele ctroporation. Mol. Biotech. 2: 135-145; Dillen et al., 1998, Electroporation-mediated DNA transfer to plant protoplasts and intact plant tissues for transient gene expression assays, in Cell Biology, Vol. 4, ed., Cells, Academic Press, London, UK, pp. 92-99). The essence of the technique is to create water pores in the cell membrane that are large enough to allow DNA molecules (and other macromolecules) to enter the cell, where a transgenic expression construct (like T-DNA) can be stably incorporated into plant genomic DNA , resulting in transformed cells from which transgenic plants can be obtained.

Новые способы трансформации включают так называемые "floral dip" способы, которые обеспечивают простоту применения, не предъявляя требований к растительной тканевой культуре, как это происходит в случае других повсеместно применяемых методик трансформации (Bent et al., 2006, Arabidopsis thaliana Floral Dip Transformation Method, Methods Mol Biol, vol. 343: Agrobacterium Protocols, 2/e, volume 1; Ed., Wang, Humana Press Inc., Totowa, NJ, pp.87-103; Clough and Bent, 1998, Floral dip: a simplified method for Agrobacterium-mediated transformation of Arabidopsis thaliana, Plant J. 16: 735-743). Однако, за исключением Arabidopsis, эти способы не находят широкого применения для широкого спектра различных видов растений. Кратко, трансформация «floral dip» выполняется путем окунания цветущих растений в соответствующий штамм Agrobacterium tumefaciens или распыления этого штамма на цветущие растения. Семена, собранные с этих Т0 растений затем выращивают с проведением селекции для идентификации трансгенных T1 растений. Пример 16 демонстрирует «floral dip» инокуляцию Arabidopsis, с получением трансгенных растений Arabidopsis.New transformation methods include the so-called "floral dip" methods, which provide ease of use without requiring plant tissue culture requirements, as is the case with other commonly used transformation techniques (Bent et al., 2006, Arabidopsis thaliana Floral Dip Transformation Method, Methods Mol Biol, vol. 343: Agrobacterium Protocols, 2 / e, volume 1; Ed., Wang, Humana Press Inc., Totowa, NJ, pp. 87-103; Clough and Bent, 1998, Floral dip: a simplified method for Agrobacterium-mediated transformation of Arabidopsis thaliana, Plant J. 16: 735-743). However, with the exception of Arabidopsis, these methods are not widely used for a wide range of different plant species. Briefly, the transformation of "floral dip" is carried out by dipping flowering plants into the corresponding strain of Agrobacterium tumefaciens or spraying this strain on flowering plants. Seeds collected from these T 0 plants are then grown with selection to identify transgenic T 1 plants. Example 16 shows a floral dip inoculation of Arabidopsis to produce transgenic Arabidopsis plants.

Другие способы трансформации включают те, в которых развивающиеся семена или рассада растений трансформируются, с применением векторов, таких как агробактериальные векторы. Например, как показано в Примере 8, такие вектора могут применяться для трансформации развивающихся семян путем инъекции суспензии или смеси вектора (то есть, Agrobacteria) непосредственно в семенную камеру развивающихся стручков (то есть, стручков перца, стручков фасоли, стручков гороха и тому подобного). Рассада может быть трансформирована, как это описано для Alfalfa в Примере 13. Прорастающие семена могут быть трансформированы, как это описано для Camelina в Примере 18. Внутриплодовые способы, в которых вектор вводится посредством инъекции в плод или развивающийся плод, могут применяться, как это описано для дыни Канталупы в Примере 14 и для тыквы обыкновенной в Примере 15.Other transformation methods include those in which developing seeds or seedlings of plants are transformed using vectors such as agrobacterial vectors. For example, as shown in Example 8, such vectors can be used to transform developing seeds by injecting a suspension or mixture of a vector (i.e., Agrobacteria) directly into the seed chamber of developing pods (i.e., pepper pods, bean pods, pea pods and the like) . Seedlings can be transformed as described for Alfalfa in Example 13. Germinating seeds can be transformed as described for Camelina in Example 18. Intrauterine methods in which the vector is introduced by injection into the fetus or developing fetus can be applied as described for the Cantaloupe melon in Example 14 and for the pumpkin ordinary in Example 15.

Еще одни способы трансформации включают те, в которых структура цветка является мишенью для инокуляции вектора, такие как способы инокуляции цветка, описанные для фасоли в Примерах 9 и 10, гороха в Примерах 11 и 12 и томата в Примере 17.Still other transformation methods include those in which the flower structure is a target for inoculating the vector, such as the flower inoculation methods described for beans in Examples 9 and 10, peas in Examples 11 and 12, and tomato in Example 17.

Вышеизложенные методики трансформации растения могут применяться для введения трансгенов в ряд различных растительных клеток и тканей, включая, но без ограничения к этому, целые растения, экспланты (органы и ткани), включая хлоропласты, цветущие ткани и клетки, протопласты, меристемные клетки, каллюс, незрелые эмбрионы и гаметы, такие как микроспоры, пыльца, спермии и яйцеклетки, тканевые культивируемые клетки любого из вышеизложенных, любые другие клетки, из которых может быть получено плодородное регенерированное трансгенное растение. Калюс возникает из тканевых источников, включая, но без ограничения к этому, незрелые эмбрионы, апикальные меристемы рассады, микроспоры и тому подобное. Клетки, способные к пролиферации как каллюс, также представляют собой реципиентные клетки для генетической трансформации.The above plant transformation techniques can be used to introduce transgenes into a number of different plant cells and tissues, including, but not limited to, whole plants, explants (organs and tissues), including chloroplasts, flowering tissues and cells, protoplasts, meristem cells, callus, immature embryos and gametes, such as microspores, pollen, sperm and eggs, tissue cultured cells of any of the foregoing, any other cells from which a fertile regenerated transgenic plant can be obtained. Kalus originates from tissue sources, including, but not limited to, immature embryos, apical seedling meristems, microspores, and the like. Cells capable of proliferation like callus are also recipient cells for genetic transformation.

Способы регенерации растений из трансформированных растительных клеток, тканей или органов, хорошо известны и описаны для множества различных видов растений.Methods for regenerating plants from transformed plant cells, tissues or organs are well known and described for many different types of plants.

Как проиллюстрировано, трансформированные ростки (полученные из трансформированных клеток или тканей) культивируют в питательной среде, подходящей для развития корневой системы, дополненной селективным агентом, применяемым при трансформации (то есть, антибиотик, такой как канамицин. Сразу после развития корневой системы, трансформированные растения переносят в почву и дают им возможность расти до состояния зрелого растения. При цветении, зрелые растения предпочтительно самоопыляются (самооплодотворяются), и полученные семена собирают и применяют для получения последующих поколений. Примеры 3-6 показывают регенерацию трансгенных растений табака и томата.As illustrated, transformed germs (obtained from transformed cells or tissues) are cultured in a nutrient medium suitable for the development of the root system, supplemented with a selective agent used in the transformation (that is, an antibiotic such as kanamycin. Immediately after the development of the root system, the transformed plants transfer into the soil and give them the opportunity to grow to the state of a mature plant.When flowering, mature plants are preferably self-pollinated (self-fertilized), and I collect the seeds t and are used to produce subsequent generations Examples 3-6 show regeneration of transgenic tobacco and tomato plants.

Т0 трансгенные растения могут применяться для получения последующих поколений (например, T1, T2, и т.д.) путем самоопыления первичных или вторичных трансформантов, или путем полового скрещивания первичных или вторичных трансформантов с другими растениями (трансформированными или нетрансформированными). Например, как описано в Примере 7, приведенном ниже, отдельные растения, сверхэкспрессирующие Alfalfa GS1 ген и обладающие улучшенными характеристиками по сравнению с растениями дикого типа, были скрещены с отдельными растениями, сверхэкспрессирующими Arabidopsis GPT ген и обладающими улучшенными характеристиками по сравнению с растениями дикого типа, путем простого полового скрещивания, применяя ручной перенос пыльцы. Реципрокные кроссы были сделаны таким образом, что каждое растение служило в качестве мужской особи в одном ряде кроссов, и каждое растение служило в качестве женской особи во втором ряде кроссов. В ходе стадии роста растения до зрелого состояния, растения, как правило, исследуют на фенотип роста, скорость фиксации СО2 и т.д. (смотрите следующий раздел).T 0 transgenic plants can be used to obtain subsequent generations (for example, T 1 , T 2 , etc.) by self-pollination of primary or secondary transformants, or by sexually mating primary or secondary transformants with other plants (transformed or non-transformed). For example, as described in Example 7 below, individual plants overexpressing the Alfalfa GS1 gene and having improved characteristics compared to wild-type plants were crossed with individual plants overexpressing the Arabidopsis GPT gene and having improved characteristics compared to wild-type plants, by simple sexual intercourse, using manual pollen transfer. Reciprocal crosses were made in such a way that each plant served as a male in one row of crosses, and each plant served as a female in the second row of crosses. During the stage of plant growth to a mature state, plants are usually examined for a growth phenotype, CO 2 fixation rate, etc. (see next section).

Отбор трансгенных растений с усиленным ростом:Selection of transgenic plants with enhanced growth:

Трансгеннные растения могут подвергаться селекции, скринингу и могут быть охарактеризованы с помощью стандартных методик. Предпочтительные трансгенные растения по настоящему изобретению проявляют одну или более фенотипических характеристик, указывающих на усиленный рост и/или другие желательные агрономические признаки. Трансгенные растения как правило регенерируются при селективном давлении, для того чтобы отобрать трансформанты прежде, чем создавать следующие поколения трансгенных растений. Кроме того, используемое селективное давление может применяться и в отношении поколений, следующих за Т0 поколением, чтобы обеспечить присутствие желательной трансгенной экспрессионной конструкции или кассеты.Transgenic plants can be selected, screened, and can be characterized using standard techniques. Preferred transgenic plants of the present invention exhibit one or more phenotypic characteristics indicating enhanced growth and / or other desirable agronomic characteristics. Transgenic plants are typically regenerated at selective pressure in order to select transformants before creating the next generation of transgenic plants. In addition, the selective pressure used can be applied to generations following the T 0 generation to ensure the presence of the desired transgenic expression construct or cassette.

Т0 трансформированные растительные клетки, каллюсы, ткани или растения могут быть идентифицированы и выделены путем селекции и скрининга по набору генов и/или фенотипическим характеристикам, закодированным маркерными генами, содержащимися в трансгенной экспрессионной конструкции, применяемой для трансформации. Например, селекция может проводиться путем выращивания потенциально трансформированных растений, тканей или клеток в питательной среде, содержащей подавляющее количество антибиотика или гербицида, к которому трансформирующая генетическая конструкция может обеспечивать резистентность. Кроме того, трансформированные растительные клетки, ткани и растения могут быть идентифицированы посредством скрининга по активности маркерных генов (т.е. β-глюкуронидазы), которые могут присутствовать в трансгенной экспрессионной конструкции.T 0 transformed plant cells, calluses, tissues or plants can be identified and isolated by selection and screening for a set of genes and / or phenotypic characteristics encoded by marker genes contained in the transgenic expression construct used for transformation. For example, selection can be carried out by growing potentially transformed plants, tissues or cells in a nutrient medium containing an overwhelming amount of an antibiotic or herbicide to which the transforming genetic construct can provide resistance. In addition, transformed plant cells, tissues, and plants can be identified by screening for activity of marker genes (i.e., β-glucuronidase) that may be present in the transgenic expression construct.

Различные физические и биохимические способы, которые могут применяться для идентификации растений, содержащих желательную трансгенную экспрессионную конструкцию, также известны. Примеры таких способов включают Саузерн-блот анализ или различные способы амплификации нуклеиновых кислот (то есть, ПЦР) для идентификации трансгена, трансгенной экспрессионной конструкции или ее элементов, Нозерн-блоттинг, S1 рибонуклеазный анализ, ПЦР амплификация с обратной транскриптазой (ОТ-ПЦР) для обнаружения и определения РНК продуктов транскрипции и гель-электрофорез белков, Вестерн-блоттинг, иммунопреципитация, ферментный иммунологический анализ и подобные способы могут применяться для идентификации белков закодированных и экспрессированных трансгеном.Various physical and biochemical methods that can be used to identify plants containing the desired transgenic expression construct are also known. Examples of such methods include Southern blot analysis or various methods for amplifying nucleic acids (i.e., PCR) to identify a transgene, transgenic expression construct or its elements, Northern blotting, S1 ribonuclease analysis, PCR amplification with reverse transcriptase (RT-PCR) for for detecting and determining RNA of transcription products and gel electrophoresis of proteins, Western blotting, immunoprecipitation, enzyme immunological analysis and similar methods can be used to identify encoded proteins and expressed by a transgene.

В другом подходе, уровни экспрессии генов, белков и/или метаболических соединений, которые, как известно, модулируются посредством экспрессии трансгена в целевом растении, могут применяться для идентификации трансформантов. В одном варианте выполнения настоящего изобретения, повышенные уровни сигнального метаболита 2-оксоглутарамата могут применяться для скрининга на желательные трансформанты, как показано в примерах. Подобным образом, повышенные уровни GPT и/или GS активности могут быть оценены, как показано в Примерах.In another approach, expression levels of genes, proteins and / or metabolic compounds that are known to be modulated by transgene expression in a target plant can be used to identify transformants. In one embodiment of the present invention, elevated levels of the signal metabolite of 2-oxoglutaramate can be used for screening for the desired transformants, as shown in the examples. Similarly, elevated levels of GPT and / or GS activity can be evaluated, as shown in the Examples.

В конце концов, трансформированные растения по настоящему изобретению могут скринироваться на усиленный рост и/или другие желательные агрономические характеристики. На самом деле, некоторая степень фенотипического скрининга, в общем, желательна для идентификации трансформированных линий с более высокими скоростями роста, наивысшим урожаем семян, и т.д., особенно когда выбирают растения для последующего самоопыления, скрещивания и обратного скрещивания. В этих целях могут применяться различные параметры, включая, но без ограничения к этому, скорости роста, общую массу сырой ткани, сухой вес, урожай семян и плодов (количество, масса), размеры семян и/или семенных коробочек, урожай семенных коробочек (например, количество, масса), размеры листьев, размеры растений, усиленное цветение, период времени до начала цветения, общее содержание белка (в семенах, плодах, растительных тканях), содержание конкретного белка (то есть, GS), содержание азота, свободная аминокислота и специфические уровни метаболического соединения (то есть, 2-оксоглутарамата). В общем, эти фенотипические измерения сравнивают с полученными для родоначальной идентичной или аналогичной растительной линии, нетрансформированного идентичного или аналогичного растения, или идентичного или аналогичного растения дикого типа (то есть, нормальное или родоначальное соединение). Предпочтительно, по меньшей мере, первоначально, измерения выбранной фенотипической характеристики (характеристик) в целевом трансгенном растении осуществляют параллельно с измерением такой же характеристики (характеристик) в нормальном или родоначальном соединении. Как правило, множество растений применяются для установления фенотипической привлекательности и/или фенотипического превосходства трансгенного растения в отношении любой конкретной фенотипической характеристики.Finally, the transformed plants of the present invention can be screened for enhanced growth and / or other desirable agronomic characteristics. In fact, some degree of phenotypic screening is generally desirable for identifying transformed lines with higher growth rates, higher seed yields, etc., especially when plants are selected for subsequent selfing, crossbreeding and backcrossing. For this purpose, various parameters can be applied, including, but not limited to, growth rates, total wet tissue mass, dry weight, seed and fruit yield (quantity, weight), seed and / or seed box sizes, seed box yield (e.g. , quantity, mass), leaf sizes, plant sizes, increased flowering, time period before flowering, total protein content (in seeds, fruits, plant tissues), specific protein content (i.e., GS), nitrogen content, free amino acid and specific metabolic levels Cesky compounds (ie, 2-oxoglutaramate). In general, these phenotypic measurements are compared to those obtained for a parental identical or similar plant line, an untransformed identical or similar plant, or an identical or similar wild-type plant (i.e., normal or parent compound). Preferably, at least initially, measurements of the selected phenotypic characteristic (s) in the target transgenic plant are carried out in parallel with the measurement of the same characteristic (s) in the normal or parent compound. Typically, many plants are used to establish the phenotypic attractiveness and / or phenotypic superiority of a transgenic plant with respect to any particular phenotypic characteristic.

Предпочтительно, выбираются первичные трансформанты, и затем они применяются для получения T1 и последующих генераций путем самоопыления (самооплодотворения), до тех пор, пока трансгенный генотип сохраняет способность передавать признак потомству (то есть, растение является гомозиготным в отношении трансгена). На самом деле, это осуществляется путем скрининга каждой генерации на желательные признаки и самоопыления растений, у которых были обнаружены желательные признаки, часто повторно (то есть 3 или 4 генераций). Как показано в настоящем документе, линии трансгенных растений, полученные размножением посредством, по меньшей мере, одного полового скрещивания (Табак, Arabidopsis, Томат), проявляют более высокие активности трансгенного продукта, по сравнению с линиями, которые не были получены путем полового размножения и сопутствующего увеличения числа копий трансгена.Preferably, primary transformants are selected, and then they are used to obtain T 1 and subsequent generations by self-pollination (self-fertilization), until the transgenic genotype retains the ability to transmit the trait to offspring (that is, the plant is homozygous for the transgene). In fact, this is done by screening each generation for the desired traits and self-pollination of plants in which the desired traits were detected, often repeatedly (i.e. 3 or 4 generations). As shown herein, transgenic plant lines obtained by propagation by at least one sexual cross (Tobacco, Arabidopsis, Tomato) exhibit higher transgenic product activity compared to lines which were not obtained by sexual reproduction and the concomitant increase the number of copies of the transgene.

Стабильные трансгенные линии могут подвергаться скрещиванию и обратному скрещиванию для получения разновидностей с любым числом желательных признаков, включая признаки, заложенные трансгенами, многочисленными копиями трансгена и т.д. Кроме того, стабильные трансгенные растения могут затем быть генетически модифицированы, путем трансформации таких растений следующими трансгенами или дополнительными копиями первоначального трансгена. Также рассматриваются трансгенные растения, полученный посредством единичного события трансформации, в ходе которого вводятся множество копий данного трансгена или множество трансгенов. Различные обычные способы размножения хорошо известны специалистам в данной области техники (смотрите, например, Breeding Methods for Cultivar Development, Wilcox J. ed., American Society of Agronomy, Madison Wis. (1987)).Stable transgenic lines can be crossed and backcrossed to produce varieties with any number of desirable traits, including traits laid by transgenes, multiple copies of the transgene, etc. In addition, stable transgenic plants can then be genetically modified by transforming such plants with the following transgenes or additional copies of the original transgene. Also considered are transgenic plants obtained through a single transformation event during which multiple copies of a given transgene or multiple transgenes are introduced. Various conventional propagation methods are well known to those skilled in the art (see, for example, Breeding Methods for Cultivar Development, Wilcox J. ed., American Society of Agronomy, Madison Wis. (1987)).

В качестве еще одного объекта, настоящее изобретение раскрывает трансгенные растения, отличающиеся повышенной эффективностью использования азота. Эффективность использования азота может выражаться как выход растения на данное количество азота. В приведенных в настоящем документе примерах, все трансгенные и контрольные растения получали одинаковые растворы азота в одинаковых количествах. Все трансгенные растения отличались более высоким выходом, и, таким образом, имели более высокую эффективность использования азота.As another object, the present invention discloses transgenic plants characterized by increased nitrogen utilization efficiency. The nitrogen utilization efficiency can be expressed as the yield of a plant for a given amount of nitrogen. In the examples provided herein, all transgenic and control plants received the same nitrogen solutions in the same amounts. All transgenic plants had a higher yield, and thus had a higher nitrogen utilization efficiency.

В качестве еще одного объекта настоящее изобретение раскрывает трансгенные растения и их семена с повышенной толерантностью к высокосолевым условиям роста. Этот объект настоящего изобретения показан в Примере 24, в котором описывается прорастание семян трансгенного растения табака в условиях с очень высоким содержанием соли (200 мМ NaCl). В то время как семена аналогичного растения табака дикого типа прорастали при скорости, в среднем, только около 10%, семена трансгенного растения табака достигли почти той же скорости прорастания, которая достигается в бессолевых условиях как семенами трансгенных растений, так и семенами растений дикого типа, или около 92%.As another object of the present invention discloses transgenic plants and their seeds with increased tolerance to high salt growth conditions. This object of the present invention is shown in Example 24, which describes the germination of seeds of a transgenic tobacco plant under conditions with a very high salt content (200 mm NaCl). While the seeds of a similar wild-type tobacco plant sprouted at an average rate of only about 10%, the seeds of a transgenic tobacco plant achieved almost the same germination rate that is achieved under salt-free conditions by both the seeds of transgenic plants and the seeds of wild-type plants. or about 92%.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Различные объекты настоящего изобретения далее описываются и иллюстрируются посредством примеров, которые, однако, не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения.Various objects of the present invention are further described and illustrated by way of examples, which, however, are not intended to limit the scope of the present invention.

ПРИМЕР 1: Выделение гена глутамин-фенилпируват-трансаминазы (GPT) из ARABIDOPSIS:EXAMPLE 1: Isolation of the gene for glutamine-phenylpyruvate transaminase (GPT) from ARABIDOPSIS:

При попытке обнаружить месторасположение растительного фермента, который непосредственно участвует в синтезе сигнального метаболита 2-оксоглутарамат, заявители предположили, что предполагаемый растительный фермент может иметь некоторую степень структурного родства с человеческим белком, который был охарактеризован, как участвующий в синтезе 2-оксоглутарамата. Человеческий белок, глутамин трансаминаза K (Е.С. 2.6.1.64) (также упоминаемый в литературе как цистеинконъюгат β-лиаза, кинуренин-аминотрансфераза, глутамин-фенилпируват-трансаминаза и под другими названиями), как было показано, участвует в процессинге цистеинконъюгатов галогенированных ксенобиотиков (Perry et al., 1995, FEBS Letters 360:277-280). Однако, человеческая цистеинконъюгат β-лиаза скорее проявляет детоксирующую активность в организме человека и животных, чем обладает активностью, связанной с участием в ассимиляции азота (Cooper and Meister, 1977, выше). Тем не менее, возможное участие этого белка в синтезе 2-оксоглутарамат представляет большой интерес.In an attempt to locate a plant enzyme that is directly involved in the synthesis of the 2-oxoglutaramate signal metabolite, the applicants suggested that the putative plant enzyme may have some degree of structural affinity with the human protein, which was characterized as participating in the synthesis of 2-oxoglutaramate. The human protein, glutamine transaminase K (E.C. 2.6.1.64) (also referred to in the literature as β-lyase cysteine conjugate, kinurenine aminotransferase, glutamine-phenylpyruvate transaminase and under other names) has been shown to be involved in the processing of halogenated cysteine conjugates xenobiotics (Perry et al., 1995, FEBS Letters 360: 277-280). However, human β-lyase cysteine conjugate is more likely to exhibit detoxifying activity in humans and animals than it has activity associated with participation in nitrogen assimilation (Cooper and Meister, 1977, supra). Nevertheless, the possible participation of this protein in the synthesis of 2-oxoglutaramate is of great interest.

Применяя белковую последовательность человеческой цистеинконъюгат β-лиазы, поиск по TIGR Arabidopsis базе данных белковых последовательностей позволил выявить одну потенциально родственную последовательность, полипептид, закодированный частичной последовательностью Arabidopsis локуса при At1q77670, причем около 36% последовательности обладает гомологией/идентичностью для выровненных областей.Using the protein sequence of the human β-lyase cysteine conjugate, a search in the Arabidopsis TIGR database of protein sequences revealed one potentially related sequence, a polypeptide encoded by a partial sequence of the Arabidopsis locus at At1q77670, with about 36% of the sequence having homology / identity for the aligned regions.

Полная кодирующая область гена была затем амплифицирована из библиотеки кДНК Arabidopsis (Стратаген) с помощью следующей пары праймеров:The complete coding region of the gene was then amplified from the Arabidopsis (Stratagen) cDNA library using the following pair of primers:

5'-CCCATCGATGTACCTGGACATAAATGGTGTGATG-3' [SEQ ID NO:37]5'-CCC ATCGAT GTACCTGGACATAAATGGTGTGATG-3 '[SEQ ID NO: 37]

5'-GATGGTACCTCAGACTTTTCTCTTAAGCTTCTGCTTC-3' [SEQ ID NO:38]5'-GAT GGTACC TCAGACTTTTCTCTTAAGCTTCTGCTTC-3 '[SEQ ID NO: 38]

Эти праймеры предназначены для включения Cla I (ATCGAT) и Kpn I (GGTACC) сайтов рестрикции с целью облегчения субклонировния последовательности в экспрессионные вектора для генерации трансгенных растений. Фермент Takara ExTaq ДНК-полимераза применялась для проведения высокоточной ПЦР при следующих условиях: первоначальное денатурирование при 94°С в течение 4 минут, 30 циклов при 94°С в течение 30 секунд, отжиг при 55°С в течение 30 секунд, удлинение при 72°С в течение 90 секунд, конечное удлинение при 72°С в течение 7 минут. Продукт амплификации подвергли действию Cla I и Kpn I ферментов рестрикции, выделили с помощью электрофореза в агарозном геле, и лигировали в вектор pMon316 (Rogers, et. al. 1987 Methods in Enzymology 153:253-277), который содержит 35S конститутивный промотор вируса мозаики цветной капусты (CaMV, также CMV) и 3' терминатор нопалинсинтазы (NOS). Продукт лигирования трансформировали в DH5α клетки, и установили последовательности трансформантов для проверки вставки.These primers are designed to incorporate Cla I ( ATCGAT ) and Kpn I ( GGTACC ) restriction sites to facilitate subcloning of the sequence into expression vectors to generate transgenic plants. The Takara ExTaq DNA polymerase enzyme was used for high-precision PCR under the following conditions: initial denaturing at 94 ° C for 4 minutes, 30 cycles at 94 ° C for 30 seconds, annealing at 55 ° C for 30 seconds, elongation at 72 ° C for 90 seconds, final elongation at 72 ° C for 7 minutes. The amplification product was subjected to the action of Cla I and Kpn I restriction enzymes, isolated by agarose gel electrophoresis, and ligated into the pMon316 vector (Rogers, et. Al. 1987 Methods in Enzymology 153: 253-277), which contains the 35S constitutive promoter of the mosaic virus cauliflower (CaMV, also CMV) and 3 'nopalin synthase terminator (NOS). The ligation product was transformed into DH5α cells, and transformant sequences were established to verify insertion.

кДНК размером 1.3 тысяч пар нуклеотидов (kb) выделили, и определили его последовательность, и обнаружили, что он кодирует белок полной длины составляющий 440 аминокислот в длину, включая предполагаемую хлоропластную сигнальную последовательность.cDNA size of 1.3 thousand pairs of nucleotides (kb) was isolated, and its sequence was determined, and found that it encodes a full-length protein of 440 amino acids in length, including the putative chloroplast signal sequence.

ПРИМЕР 2: Получение биологически активной рекомбинантной ARABIDOPSIS глутамин-фенилпируват трансаминазы (GPT):EXAMPLE 2: Obtaining biologically active recombinant ARABIDOPSIS glutamine-phenylpyruvate transaminase (GPT):

Для того чтобы проверить способен ли белок, кодируемый кДНК, выделенной как описано в Примере 1, приведенном выше, катализировать синтез 2-оксоглутарамата, кДНК экспрессировали в E.coli, очистили и исследовали его способность синтезировать 2-оксоглутарамат, применяя стандартный способ.In order to verify whether the protein encoded by the cDNA isolated as described in Example 1 above is capable of catalyzing the synthesis of 2-oxoglutaramate, cDNA was expressed in E. coli, purified and its ability to synthesize 2-oxoglutaramate was studied using the standard method.

ЯМР анализ 2-оксоглутарамата:NMR analysis of 2-oxoglutaramate:

Кратко, полученный очищенный белок добавили к реакционной смеси, содержащей 150 мМ Трис-HCl, рН 8.5, 1 мМ бета-меркаптоэтанола, 200 мМ глутамина, 100 мМ глиоксилата и 200 мкМ пиридоксаль-5'-фосфата. Реакционную смесь, без добавления тестируемого белка, применяли в качестве контроля. Тестируемую и контрольную реакционные смеси инкубировали при 37°С в течение 20 часов, и затем осветлили центрифугированием с удалением осажденного материала. Супернатанты проанализировали на наличие и количество 2-оксоглутарамата, применяя 13С ЯМР с аутентичным синтезированным химическим путем 2-оксоглутараматом в качестве контроля. Продуктами реакции являются 2-оксоглутарамат и глицин, в то время как количество субстратов (глутамина и глиоксилата) сильно уменьшилось. Циклический 2-оксоглутарамат дает отдельный сигнал, который можно легко отличить от глутаминового предшественника с открытой цепью.Briefly, the resulting purified protein was added to a reaction mixture containing 150 mM Tris-HCl, pH 8.5, 1 mM beta-mercaptoethanol, 200 mM glutamine, 100 mM glyoxylate and 200 μM pyridoxal-5'-phosphate. The reaction mixture, without the addition of a test protein, was used as a control. The test and control reaction mixtures were incubated at 37 ° C for 20 hours, and then clarified by centrifugation to remove precipitated material. Supernatants were analyzed for the presence and amount of 2-oxoglutaramate using 13 C NMR with an authentic chemically synthesized 2-oxoglutaramate as a control. The reaction products are 2-oxoglutaramate and glycine, while the amount of substrates (glutamine and glyoxylate) is greatly reduced. Cyclic 2-oxoglutaramate gives a separate signal that can be easily distinguished from an open-chain glutamine precursor.

ВЭЖХ анализ 2-оксоглутарамата:HPLC analysis of 2-oxoglutaramate:

При альтернативном анализе GPT активности применяется ВЭЖХ для определения присутствия 2-оксоглутарамата, следуя модификации Calderon et al., 1985, J Bacteriol 161(2): 807-809. Кратко, модифицированный экстракционный буфер содержит 25 мМ Трис-HCl рН 8.5, 1 мМ EDTA, 20 мкМ FAD, 10 мМ Цистеина и около 1.5% (об/об) меркаптоэтанола. Образцы ткани, взятые у тестируемого материла (то есть растительной ткани), добавляли к экстракционному буферу при соотношении около 1/3 (масс./об), инкубировали в течение 30 минут при 37°С, и остановили реакцию с помощью 200 мкл 20% ТСА. По истечению около 5 минут, анализируемую смесь центрифугировали, и супернатант применяли для определения количества 2-оксоглутарамата с помощью ВЭЖХ, применяя ION-300 7.8 мм ID Х 30 см L колонку, с подвижной фазой 0.01 Н H2SO4, скоростью потока около 0.2 мл/мин, при 40°С. Впрыскиваемый объем составлял около 20 мкл, и время удерживания составляло от 38 до 39 минут. Обнаружение проводилось при помощи УФ излучения с длиной волны 210 нм.In an alternative analysis of GPT activity, HPLC is used to determine the presence of 2-oxoglutaramate, following a modification of Calderon et al., 1985, J Bacteriol 161 (2): 807-809. Briefly, the modified extraction buffer contains 25 mM Tris-HCl pH 8.5, 1 mM EDTA, 20 μM FAD, 10 mM Cysteine and about 1.5% (v / v) mercaptoethanol. Tissue samples taken from the test material (i.e., plant tissue) were added to the extraction buffer at a ratio of about 1/3 (w / v), incubated for 30 minutes at 37 ° C, and the reaction was stopped with 200 μl of 20% TCA After about 5 minutes, the analyzed mixture was centrifuged, and the supernatant was used to determine the amount of 2-oxoglutaramate by HPLC using an ION-300 7.8 mm ID X 30 cm L column, with a mobile phase of 0.01 N H 2 SO 4 , flow rate of about 0.2 ml / min, at 40 ° C. The injection volume was about 20 μl, and the retention time was 38 to 39 minutes. Detection was carried out using UV radiation with a wavelength of 210 nm.

Результаты проведения ЯМР анализа:Results of NMR analysis:

Настоящий эксперимент позволил определить, что тестируемый белок способен катализировать синтез 2-оксоглутарамата. Поэтому эти данные указывают на то, что выделенная кДНК кодирует глутамин-фенилпируват-трансаминазу, которая непосредственно участвует в синтезе 2-оксоглутарамата в растениях. Соответственно, тестируемый белок может быть обозначен как Arabidopsis глутамин-фенилпируват-трансаминаза или "GPT".This experiment allowed us to determine that the test protein is capable of catalyzing the synthesis of 2-oxoglutaramate. Therefore, these data indicate that the isolated cDNA encodes glutamine-phenylpyruvate transaminase, which is directly involved in the synthesis of 2-oxoglutaramate in plants. Accordingly, the test protein can be designated as Arabidopsis glutamine-phenylpyruvate-transaminase or "GPT".

Нуклеотидная последовательность последовательности, кодирующей Arabidopsis GPT. приведена в Таблице последовательностей, SEQ ID NO. 1. Транслируемая аминокислотная последовательность GPT белка показана как SEQ ID NO. 2.The nucleotide sequence of the sequence encoding Arabidopsis GPT. shown in the Table of sequences, SEQ ID NO. 1. The translated amino acid sequence of the GPT protein is shown as SEQ ID NO. 2.

ПРИМЕР 3: Создание трансгенных растений табака, сверхэкспрессирующих ARABIDOPSIS GPT:EXAMPLE 3: Creation of transgenic tobacco plants overexpressing ARABIDOPSIS GPT:

Создание экспрессионного растительного вектора pMON-PJU:The creation of the expression plant vector pMON-PJU:

Кратко, растительный экспрессионный вектор pMon316-PJU был сконструирован следующим образом. Выделенную кДНК, кодирующую Arabidopsis GPT (Пример 1), клонировали в Clal-Kpnl полилинкерный сайт pMON316 вектора, который содержит GPT гене под контролем конститутивного 35S промотора вируса мозаики цветной капусты (CaMV) и терминатор транскрипции нопалинсинтазы. Ген резистентности к канамицину включили для обеспечения селектируемого маркераBriefly, the plant expression vector pMon316-PJU was constructed as follows. The isolated cDNA encoding Arabidopsis GPT (Example 1) was cloned into the Clal-Kpnl polylinker site of pMON316 vector, which contains the GPT gene under the control of the constitutive 35S cauliflower mosaic virus (CaMV) promoter and the nopalin synthase transcription terminator. Kanamycin resistance gene is included to provide a selectable marker

Agrobacterium-опосредованные трансформации растений:Agrobacterium-mediated plant transformations:

pMON-PJU и контрольный вектор pMon316 (без вставки ДНК) перенесли в штамм pTiTT37ASE Agrobacterium tumefaciens, применяя стандартный метод электропорации (McCormac et al., 1998, Molecular Biotechnology 9: 155-159), с последующим нанесением на LB пластины, содержащие антибиотики спектиномицин (100 мкг/мл) и канамицин (50 мкг/мл). Резистентные к антибиотикам колонии агробактерий исследовали с помощью ПЦР на содержание в них плазмиды.pMON-PJU and the control vector pMon316 (without DNA insertion) were transferred to the pTiTT37ASE Agrobacterium tumefaciens strain using the standard electroporation method (McCormac et al., 1998, Molecular Biotechnology 9: 155-159), followed by application of spectinomycin antibiotics onto LB plates (100 μg / ml) and kanamycin (50 μg / ml). Antibiotic-resistant colonies of agrobacteria were examined by PCR for plasmid content.

Растения табака (Nicotiana tabacum cv. Xanthi) трансформировали с применением pMON-PJU трансформированных агробактерий, применяя систему трансформации листового диска по Horsch et. al. (Horsch et al., 1995, Science 227: 1229-1231). Кратко, стерильные листовые диски инокулировали и культивировали в течение двух дней, затем перенесли в селективную MS среду, содержащую 100 мг/мл канамицина и 500 мг/мл клафарана. Трансформанты подтверждали по их способности формировать корни в селективной среде.Tobacco plants (Nicotiana tabacum cv. Xanthi) were transformed using pMON-PJU transformed agrobacteria using a leaf disc transformation system according to Horsch et. al. (Horsch et al., 1995, Science 227: 1229-1231). Briefly, sterile leaf discs were inoculated and cultured for two days, then transferred to selective MS medium containing 100 mg / ml kanamycin and 500 mg / ml clafaran. Transformants were confirmed by their ability to form roots in a selective medium.

Получение GPT трансгенных растений табака:Obtaining GPT of transgenic tobacco plants:

Из стерильных листовых сегментов получили каллюс на Murashige & Skoog (M&S) среде, из которой выходили наружу ростки трансформантов. Эти ростки затем переносили в селекционную среду, позволяющую формирование корневой системы (M&S среда с канамицином в качестве средства селекции). Здоровые трансформированные растения табака с развитой корневой системой затем перенесли в почву и дали им возможность развиться до зрелого состояния, при цветении растения самоопылялись, и полученные семена собрали. В процессе стадии роста растения исследовали на фенотип роста и скорость фиксации CO2 для многих молодых трансгенных растений.Callus was obtained from sterile leaf segments on a Murashige & Skoog (M&S) medium from which transformant sprouts emerged. These sprouts were then transferred to a selection medium that allows the formation of the root system (M&S medium with kanamycin as a selection tool). Healthy transformed tobacco plants with a developed root system were then transferred to the soil and given them the opportunity to develop to a mature state, when flowering plants were self-pollinated, and the seeds were collected. In the process of the growth stage, plants were examined for growth phenotype and CO 2 fixation rate for many young transgenic plants.

Получение Т1 и Т2 генерации GPT трансгенных растений:Obtaining T1 and T2 generation of GPT transgenic plants:

Семена, собранные у Т0 генерации трансгенных растений табака, прорастали на M&S среде, содержащей канамицин (100 мг/л) для определения трансгена. По меньшей мере, каждое четвертое из семян не прорастало на этой среде (канамицин, как ожидается, ингибирует прорастание семян без резистентности, которые могли бы быть получены в результате нормальной генетической сегрегации гена), и более чем половина прорастающих семян была исключена, так как они показали чувствительность (даже умеренную) к канамицину.Seeds collected from the T 0 generation of transgenic tobacco plants germinated on M&S medium containing kanamycin (100 mg / L) to determine the transgene. At least every fourth seed did not germinate on this medium (kanamycin is expected to inhibit the germination of seeds without resistance that could be obtained by normal genetic segregation of the gene), and more than half of the germinating seeds were excluded, since they showed sensitivity (even moderate) to kanamycin.

Выживающие растения (T1 генерация) бурно разрастались, и эти растения самоопылялись с получением семян для T2 генерации. Семена от T1 генерации прорастали на MS среде, дополненной канамицином (10 мг/л) для определения линий трансформантов. Через 14 дней они были перенесены в песок с добавлением питательного раствора Хогланда четвертной концентрации с 25 мМ нитрата калия. Семенам обеспечили рост при 24°C с фотопериодом 16 часов света и 8 часов темноты, с интенсивностью света 900 микромолей на метр квадратный на секунду. Урожай собрали через 14 дней после переноса в песок.Surviving plants (T 1 generation) grew rapidly, and these plants self-pollinated to produce seeds for T 2 generation. Seeds from T 1 generation sprouted on MS medium supplemented with kanamycin (10 mg / L) to determine the lines of transformants. After 14 days, they were transferred to sand with the addition of a quarter-concentration Hoagland nutrient solution with 25 mM potassium nitrate. The seeds were allowed to grow at 24 ° C with a photoperiod of 16 hours of light and 8 hours of darkness, with a light intensity of 900 micromoles per square meter per second. Harvested 14 days after transfer to the sand.

Характеристика GPT трансгенных растений:Characteristic GPT of transgenic plants:

Собранные трансгенные растения (как GPT трансгены, так и векторные контрольные трансгены) проанализировали на активность глутаминсинтетазы в корне и листе, массу сырой ткани всего растения, общий белок в корне и листе, и скорость фиксации CO2 (Knight et al., 1988, Plant Physiol. 88: 333). Нетрансформированные растения A. tumefaciens дикого типа анализировали по тем же самым параметрам для того, чтобы установить базовый контроль.Collected transgenic plants (both GPT transgenes and vector control transgenes) were analyzed for glutamine synthetase activity in the root and leaf, the raw tissue mass of the whole plant, the total protein in the root and leaf, and the CO 2 fixation rate (Knight et al., 1988, Plant Physiol. 88: 333). Non-transformed wild-type A. tumefaciens plants were analyzed by the same parameters in order to establish a baseline control.

Результаты определения характеристик роста приведены в Таблице I ниже. Дополнительно, фотография GPT трансгенного растения в сравнении с контрольным растением дикого типа показана на ФИГ.2 (вместе с GS1 трансгенным растением табака, смотрите Пример 5). По всем проанализированным параметрам, GPT трансгенные растения табака показали улучшенные характеристики роста. В частности, GPT трансгенные растения показали увеличение скорости фиксации CO2 более чем на 50%, и увеличение активности глутаминсинтетазы в ткани листа более чем в два раза, по сравнению с контрольными растениями дикого типа. Кроме того, GS соотношение лист: корень увеличилось почти в три раза в трансаминазных трансгенных растениях по сравнению с контролем дикого типа. Масса сырой ткани и количество общего белка увеличились в трансгенных растениях на около 50% и 80% (лист) соответственно по отношению к контролю дикого типа. Эти данные демонстрируют, что растения табака, сверхэкспрессирующие Arabidopsis GPT трансген, достигают значительно усиленного роста и увеличенной скорости фиксации CO2.The growth characterization results are shown in Table I below. Additionally, a GPT photograph of a transgenic plant compared to a wild-type control plant is shown in FIG. 2 (for a GS1 transgenic tobacco plant, see Example 5). For all parameters analyzed, GPT transgenic tobacco plants showed improved growth characteristics. In particular, GPT transgenic plants showed an increase in the rate of CO 2 fixation of more than 50%, and an increase in glutamine synthetase activity in leaf tissue by more than a factor of two compared to control plants of the wild type. In addition, the GS: leaf: root ratio increased almost three-fold in transaminase transgenic plants compared to the wild-type control. Raw tissue mass and total protein increased in transgenic plants by about 50% and 80% (leaf), respectively, relative to the wild-type control. These data demonstrate that tobacco plants overexpressing the Arabidopsis GPT transgene achieve significantly enhanced growth and an increased rate of CO 2 fixation.

Таблица ITable I Белок мг/г массы сырой тканиProtein mg / g wet tissue mass ЛистSheet КореньRoot Дикий тип-контрольWild type control 8.38.3 2.32.3 Линия PN1-8 второй контрольLine PN1-8 second control 8.98.9 2.982.98 Линия PN9-9PN9-9 line 13.713.7 3.23.2

Активность глутаминсинтетазы, микромоль/мин/мг белкаGlutamine synthetase activity, micromol / min / mg protein Дикий тип (Соотношение лист:корень = 4.1:1)Wild type (Leaf: root ratio = 4.1: 1) 4.34.3 1.11.1 PN1-8 (Соотношение лист:корень = 4.2:1)PN1-8 (Leaf: root ratio = 4.2: 1) 5.25.2 1.31.3 PN9-9 (Соотношение лист:корень = 10.9:1)PN9-9 (Leaf: root ratio = 10.9: 1) 10.510.5 0.970.97 Общая масса сырой ткани растения, гThe total mass of raw plant tissue, g Дикий типWild type 21.721.7 PN1-8PN1-8 26.126.1 PN9-9PN9-9 33.133.1 Скорость фиксации CO2, мкмоль/м2The fixation rate of CO 2 , µmol / m 2 / s Дикий типWild type 8.48.4 PN1-8PN1-8 8.98.9 PN9-9PN9-9 12.912.9 Данные приведены как среднее по трем растениямData are shown as the average of three plants. Дикий тип (WT) - контрольные растения; нерегенерированные или нетрансформированные.Wild type (WT) - control plants; unregenerated or non-transformed. PN1 линии были получены путем регенерации после трансформации, применяя конструкцию без вставки гена. Контроль по отношению к процессам регенерации и трансформации.PN1 lines were obtained by regeneration after transformation, using the design without insertion of the gene. Control in relation to the processes of regeneration and transformation. PN 9 линии были получены путем регенерации после трансформации, применяя конструкцию с Arabidopsis GPT геном.PN 9 lines were obtained by regeneration after transformation using the construct with the Arabidopsis GPT gene.

ПРИМЕР 4: Получение трансгенных растений томата, несущих ARABIDOPSIS GPT трансген:EXAMPLE 4: Obtaining transgenic tomato plants bearing the ARABIDOPSIS GPT transgene:

Трансгенные растения томата Lycopersicon esculentum (Micro-Tom Tomato), несущие Arabidopsis GPT трансген, были получены, с применением векторов и способов, описанных в Примере 3. Т0 трансгенные растения томата генерировали и выращивали до зрелости. Данные по характеристикам начального роста GPT трансгенных растений томата приведены в Таблице II. Трансгенные растения показали значительное увеличение скорости роста, усиление цветения и увеличение урожая семян по сравнению с контрольными растениями дикого типа. Кроме того, у трансгенных растений развилось множество главных стеблей, тогда как у растений дикого типа развивался только один главный стебель. Фотография GPT трансгенного растения томата, в сравнении с растением дикого типа, приведена на ФИГ.3 (вместе с GS1 трансгенными растениями томата, смотрите Пример 6).Transgenic tomato plants of Lycopersicon esculentum (Micro-Tom Tomato) bearing the Arabidopsis GPT transgene were obtained using the vectors and methods described in Example 3. T 0 transgenic tomato plants were generated and grown to maturity. Data on the characteristics of the initial GPT growth of transgenic tomato plants are shown in Table II. Transgenic plants showed a significant increase in growth rate, increased flowering, and an increase in seed yield compared to control plants of the wild type. In addition, transgenic plants developed many major stems, while wild-type plants developed only one main stalk. A GPT photograph of a transgenic tomato plant compared to a wild-type plant is shown in FIG. 3 (for GS1 transgenic tomato plants, see Example 6).

ТАБЛИЦА IITABLE II Характеристики ростаGrowth characteristics Растение томата дикого типаWild type tomato plant GPT Трансгенное растение томатаGPT Transgenic Tomato Plant Высота стебля, смStem height, cm 6.56.5 18, 12, 11 главных стеблей18, 12, 11 main stems СтеблиThe stalks 1one 3 главных, 0 других3 main, 0 others ПочкиKidney 22 1616 ЦветкиFlowers 88 1212 ПлодыFruit 00 33

ПРИМЕР 5: Получение трансгенных растений табака, сверхэкспрессирующих ALFALFA GS1:EXAMPLE 5: Obtaining transgenic tobacco plants overexpressing ALFALFA GS1:

Получение растительного экспрессионного вектора pGS111:Obtaining a plant expression vector pGS111:

Трансгенные растения табака, сверхэкспрессирующие Alfalfa GS1 ген, получали, как описано ранее (Temple et al., 1993, Mol. Gen. Genetics 236: 315-325). Кратко, растительный экспрессионный вектор pGS111 составляли путем вставки кодирующей последовательности полной длины, вместе с протяженными областями как 5', так и 3' нетранслируемых областей Alfalfa GS1 гена [SEQ ID NO:3] (DasSarma at al., 1986, Science, Vol 232, Issue 4755, 1242-1244) в pMON316 (Rogers et al., 1987, выше), помещения трансгена под контролем конститутивного 35S промотора вируса мозаики цветной капусты (CaMV) и терминатора транскрипции нопалинсинтазы (NOS). Ген резистентности к канамицину был включен для обеспечения селектируемого маркера.Transgenic tobacco plants overexpressing the Alfalfa GS1 gene were obtained as previously described (Temple et al., 1993, Mol. Gen. Genetics 236: 315-325). Briefly, the plant expression vector pGS111 was composed by inserting a full-length coding sequence, along with extended regions of both the 5 ′ and 3 ′ untranslated regions of the Alfalfa GS1 gene [SEQ ID NO: 3] (DasSarma at al., 1986, Science, Vol 232 , Issue 4755, 1242-1244) in pMON316 (Rogers et al., 1987, supra), placing the transgene under the control of the constitutive 35S promoter of cauliflower mosaic virus (CaMV) and nopalin synthase (NOS) transcription terminator. The kanamycin resistance gene was included to provide a selectable marker.

Получение GS1 трансформантов:Getting GS1 transformants:

pGS111 перенесли в штамм pTiTT37ASE Agrobacterium tumefaciens, применяя трипарентальное скрещивание, как описано (Rogers et al., 1987, выше; Unkefer et al., U.S. Patent No. 6,555,500). Nicotiana tabacum cv. Xanthi трансформировали pGS111 трансформированными агробактериями, применяя трансформационную систему листового диска по Horsch et. al. (Horsch et al., 1995, Science 227: 1229-1231). Трансформанты подвергали селекции и регенерации на MS среде, содержащей 100 мкг/мл канамицина. Корневая система ростков развивалась в той же самой среде (с канамицином, без гормонов), и затем ростки переносили в среду почва:перлит:вермикулит (3:1:1), выращивали до зрелости и обеспечивали возможность самоопыления. Собирали семена этой Т0 генерации, и последующие генерации получали самоопылением и последующей селекцией с применением канамицина. Растения с наилучшим ростом применяли для получения Т3 потомства для скрещивания с наилучшими линиями, сверхэкспрессирующими GPT, определенными как показано в Примере 3. Фотография GS1 трансгенного растения и его сравнение с контрольным растением дикого типа показаны на ФИГ.2 (вместе с GPT трансгенным растением табака, смотрите Пример 3)pGS111 was transferred to the Agrobacterium tumefaciens pTiTT37ASE strain using triple crosses as described (Rogers et al., 1987, supra; Unkefer et al., US Patent No. 6,555,500). Nicotiana tabacum cv. Xanthi was transformed with pGS111 by transformed agrobacteria using a leaf disc transformation system according to Horsch et. al. (Horsch et al., 1995, Science 227: 1229-1231). Transformants were subjected to selection and regeneration on MS medium containing 100 μg / ml kanamycin. The root system of the germs developed in the same medium (with kanamycin, without hormones), and then the germs were transferred to the soil medium: perlite: vermiculite (3: 1: 1), grown to maturity and provided the possibility of self-pollination. The seeds of this T 0 generation were harvested, and subsequent generations were obtained by self-pollination and subsequent selection using kanamycin. The best growth plants were used to produce T3 offspring for crosses with the best GPT overexpressing lines determined as shown in Example 3. A GS1 photograph of the transgenic plant and its comparison with the wild-type control plant are shown in FIG. 2 (together with the GPT transgenic tobacco plant, see Example 3)

ПРИМЕР 6: Получение трансгенных растений томата, несущих ALFALFA GS1 трансген:EXAMPLE 6: Obtaining transgenic tomato plants bearing ALFALFA GS1 transgene:

Трансгенные растения томата Lycopersicon esculentum (Micro-Tom Tomato), несущие Alfalfa GS1 трансген, получали, применяя вектор, описанный в Пример 5, и протокол трансформации по существу раскрывается в (Sun et al., 2006. Plant Cell Physiol. 46(3) 426-31). T0 трансгенные растения томата генерировали и выращивали до зрелости. Данные по характеристикам начального роста GPT трансгенных растений томата представлены в Таблице III. Трансгенные растения показали значительное увеличение скорости роста, ускорение цветения и увеличение урожая по сравнению с контрольными растениями дикого типа. Кроме того, у трансгенных растений развилось множество главных стеблей, тогда как у растений дикого типа развивался только один главный стебель. Фотография GS1 трансгенного растения томата, в сравнении с растением дикого типа, приведена на ФИГ.3 (вместе с GPT трансгенными растениями томата, смотрите Пример 4).Transgenic tomato plants of Lycopersicon esculentum (Micro-Tom Tomato) carrying the Alfalfa GS1 transgene were obtained using the vector described in Example 5, and the transformation protocol is essentially disclosed in (Sun et al., 2006. Plant Cell Physiol. 46 (3) 426-31). T 0 transgenic tomato plants were generated and grown to maturity. Data on the characteristics of the initial GPT growth of transgenic tomato plants are presented in Table III. Transgenic plants showed a significant increase in growth rate, accelerated flowering, and increased yield compared to control wild-type plants. In addition, transgenic plants developed many major stems, while wild-type plants developed only one main stalk. A GS1 photograph of a transgenic tomato plant, compared to a wild-type plant, is shown in FIG. 3 (for GPT transgenic tomato plants, see Example 4).

ТАБЛИЦА IIITABLE III Характеристики ростаGrowth characteristics Растение томата дикого типаWild type tomato plant GS1 Трансгенное растение томатаGS1 Tomato Transgenic Plant Высота стебля, смStem height, cm 6.56.5 16, 7, 5 главных стеблей16, 7, 5 main stems СтеблиThe stalks 1one 3 главных, 3 средних, 1 маленький3 major, 3 medium, 1 small ПочкиKidney 22 22 ЦветкиFlowers 88 1313 ПлодыFruit 00 4four

ПРИМЕР 7: Получение трансгенных растений табака, несущих GS1 и GPT трансгены:EXAMPLE 7: Obtaining transgenic tobacco plants bearing GS1 and GPT transgenes:

При попытке определить может ли комбинация GS1 и GPT трансгенов в одном трансгенном растении приводить к таким улучшениям, при которых рост и другие агрономические характеристики могут быть усилены, был проведен ряд половых скрещиваний между высокопродуктивными линиями трансгенных растений с одним трансгеном (GS1 или GPT). Полученные результаты являются просто потрясающими, так как эти кроссы повторно генерировали растения потомства, имеющие удивительные и ранее не наблюдаемые увеличения скоростей роста, выхода биомассы и урожая семян.In an attempt to determine whether a combination of GS1 and GPT transgenes in one transgenic plant can lead to such improvements in which growth and other agronomic characteristics can be enhanced, a series of sex crossings were carried out between highly productive lines of transgenic plants with one transgene (GS1 or GPT). The results obtained are simply amazing, since these crosses regenerated offspring plants that have amazing and previously not observed increases in growth rates, biomass yield and seed yield.

Материалы и способы:Materials and methods:

Трансгенные растения табака с одним трансгеном, сверхэкспрессирующие GPT или GS,1 получили, как описано в Примерах 3 и 4, соответственно. Несколько наиболее быстрорастущих линий GPT трансгенных растений Т2 генерации скрещивали с наиболее быстрорастущими линиями GS1 трансгенных растений ТЗ генерации, применяя реципрокные скрещивания. Потомство затем подвергали селекции на содержащей канамицин среде M&S, как описано в Примере 3, и исследовали рост, цветение и выход семян растений.Transgenic tobacco plants with a single transgene, overexpressing GPT or GS, 1 received, as described in Examples 3 and 4, respectively. Several of the fastest growing GPT lines of transgenic T2 generation plants were crossed with the fastest growing GS1 lines of transgenic T3 generation plants using reciprocal crosses. The offspring were then selected on kanamycin-containing M&S medium as described in Example 3, and plant growth, flowering, and seed yield were examined.

Тканевые экстракты для определения GPT и GS активностей: тканевый экстракт для определения GPT активности экстрагировали из сырой ткани растения после измельчения в 100 мМ холодной Трис-HCl, рН 7.6, содержащей 1 мМ этилендиаминтетрауксусной кислоты, 200 мМ пиридоксальфосфата и 6 мМ меркаптоэтанола при соотношении: 3 мл на грамм ткани. Экстракт осветляли путем центрифугирования и применяли в анализе. Тканевый экстракт для определения GS активности экстрагировали из сырой ткани растения после измельчения в 50 мМ холодного имидазола, рН 7.5, содержащего 10 мМ MgCl2 и 12.5 мМ меркаптоэтанола при соотношении: 3 мл на грамм ткани. Экстракт осветляли путем центрифугирования и применяли в анализе. GPT активность анализировали как описано в Calderon and Mora, 1985, Journal Bacteriology 161: 807-809. GS активность измеряли как описано в Shapiro and Stadtmann, 1970, Methods in Enzymology 17A: 910-922. Оба анализа включали инкубацию с субстратами и кофактором при соответствующем рН. Обнаружение проводили с помощью ВЭЖХ.Tissue extracts for determining GPT and GS activities: tissue extract for determining GPT activity was extracted from crude plant tissue after grinding in 100 mM cold Tris-HCl, pH 7.6, containing 1 mM ethylenediaminetetraacetic acid, 200 mM pyridoxalphosphate and 6 mM mercaptoethanol in a ratio of: 3 ml per gram of tissue. The extract was clarified by centrifugation and used in the analysis. Tissue extract for determining GS activity was extracted from crude plant tissue after grinding in 50 mM cold imidazole, pH 7.5, containing 10 mM MgCl2 and 12.5 mM mercaptoethanol in a ratio of 3 ml per gram of tissue. The extract was clarified by centrifugation and used in the analysis. GPT activity was analyzed as described in Calderon and Mora, 1985, Journal of Bacteriology 161: 807-809. GS activity was measured as described in Shapiro and Stadtmann, 1970, Methods in Enzymology 17A: 910-922. Both assays included incubation with substrates and cofactor at the appropriate pH. Detection was performed using HPLC.

Результаты:Results:

Приводятся два вида представления результатов. Первый: конкретные характеристики роста приведены в Таблицах IV.A и IV. В (биомасса, выход семян, скорость роста, GS активность, GPT активность, 2-оксоглутараматная активность и т.д.). Второй: фотографии растений потомства и их листьев показаны в сравнении с растениями с одним трансгеном и растениями дикого типа и их листьями на ФИГ.5 и ФИГ.6, где видно, что растения с двумя трансгенами показывают намного более большие размеры всего растения, намного более большие листья и более раннее и/или более обильное цветение по сравнению с родоначальными растениями с одним трансгеном или контрольными растениями дикого типа.Two types of presentation of the results are given. First: specific growth characteristics are given in Tables IV.A and IV. B (biomass, seed yield, growth rate, GS activity, GPT activity, 2-oxoglutaramate activity, etc.). Second: photographs of offspring plants and their leaves are shown in comparison with plants with one transgene and wild-type plants and their leaves in FIG. 5 and FIG. 6, where it can be seen that plants with two transgenes show much larger sizes of the whole plant, much more large leaves and earlier and / or more abundant flowering compared to the parent plants with a single transgene or control wild-type plants.

Как видно из Таблицы IV.A, растения потомства с двумя трансгенами, составляющие эти кроссы, показали удивительное увеличение общей биомассы (масса сырой ткани), причем масса сырой ткани лежала в интервале 45-89 грамма на отдельное растение потомства, по сравнению с 19-24 граммами на отдельное растение дикого типа, то есть среднее значение увеличения является двух- или трехкратным, и являются высокопроизводительными, так как наблюдается удивительное четырехкратное увеличение биомассы по сравнению с растениями дикого типа. Принимая во внимание значения, полученные для 24 растений потомства с двумя трансгенами, средняя биомасса для одного растения была в около 2.75 выше среднего значения биомассы для контрольных растений дикого типа. Четыре линии потомства показали увеличение средней массы сырой ткани на одно растение в около 2.5 раз, тогда как две линии показали трехкратное увеличение массы сырой ткани по сравнению с растениями дикого типа.As can be seen from Table IV.A, the offspring plants with two transgenes that make up these crosses showed a surprising increase in total biomass (raw tissue mass), with the raw tissue mass lying in the range of 45-89 grams per individual offspring plant, compared to 19- 24 grams per individual wild-type plant, that is, the average value of the increase is two or three-fold, and are highly productive, since there is an amazing four-fold increase in biomass compared to wild-type plants. Taking into account the values obtained for 24 progeny plants with two transgenes, the average biomass for one plant was about 2.75 higher than the average biomass for control plants of the wild type. Four lines of offspring showed an increase in the average weight of raw tissue per plant by about 2.5 times, while two lines showed a three-fold increase in the mass of raw tissue compared to wild-type plants.

По сравнению с линиями поколений с одним трансгеном, дважды трансгенные растения потомства показали более чем аддитивное усиление роста. Тогда как GPT линии с одним трансгеном показали 50% увеличение биомассы по сравнению с диким типом, и GS1 линии с одним трансгеном показали 66% увеличения, растения потомства показали увеличение почти 200% по сравнению с растениями дикого типа.Compared to generation lines with a single transgene, double-transgenic progeny plants showed more than additive growth enhancement. Whereas GPT lines with a single transgene showed a 50% increase in biomass compared to the wild type, and GS1 lines with a single transgene showed a 66% increase, progeny plants showed an increase of almost 200% compared to wild type plants.

Подобным образом, растения потомства, несущие два трансгена, зацветали раньше и более интенсивно, чем родительские линии дикого типа и родительские линии с одним трансгеном, и образовывалось намного больше семенных коробочек, а также семян в целом на растение. Принимая во внимание данные, приведенные в Таблице IV.A, в среднем, у дважды трансгенного потомства образовывалось в два раза больше семенных коробочек по сравнению с растениями дикого типа, причем у двух из высокопродуктивных растений образовывалось число семенных коробочек более чем в три раза превышающее число семенных коробочек у растений дикого типа. Общий выход семян растений потомства, измеренный по отношению к массе растения, был в два-четыре раза выше, чем для растений дикого типа.Similarly, offspring plants carrying two transgenes bloomed earlier and more intensively than parent lines of the wild type and parent lines with one transgene, and much more seed bolls were formed, as well as seeds in general per plant. Taking into account the data in Table IV.A, on average, twice as many seed bolls formed in transgenic offspring compared to wild-type plants, moreover, in two of the highly productive plants, the number of seed bolls formed more than three times the number seed boxes in wild-type plants. The total seed yield of offspring plants, measured in relation to the mass of the plant, was two to four times higher than for wild-type plants.

Figure 00000001
Figure 00000001

Таблица IV.В показывает скорость роста, биомассу и выход и биохимические характеристики линии XX (линия 3 далее самоопыляется), по сравнению с линией с одним трансгеном, экспрессирующей GS1, и контрольным растением табака дикого типа. Все параметры значительно улучшились для трансгенных растений, несущих два трансгена (Линия XX). Необходимо отметить, что 2-оксоглутараматная активность была выше почти в 17 раз, и выход семян и лиственной биомассы был в три раза выше для растений линии XX по сравнению с контрольными растениямиTable IV.B shows the growth rate, biomass and yield and biochemical characteristics of line XX (line 3 self-pollinates further), compared with a single transgene line expressing GS1 and a wild-type control tobacco plant. All parameters improved significantly for transgenic plants carrying two transgenes (Line XX). It should be noted that 2-oxoglutaramate activity was almost 17 times higher, and the yield of seeds and deciduous biomass was three times higher for plants of line XX compared with control plants

ТАБЛИЦА IV.BTABLE IV.B Тип растенияPlant type Специфическая скорость роста мг/г/дSpecific growth rate mg / g / d Лиственная биомасса FWt, гDeciduous biomass FWt, g плоды/цветки/почкиfruits / flowers / buds Урожай семян, гSeed Harvest, g GS активность мкмоль/мин/г FWtGS activity μmol / min / g FWt GPT Активность мкмоль/мин/г FWtGPT Activity μmol / min / g FWt 2-оксо-глутарамат нмоль/гFWt2-oxo-glutaramate nmol / gFWt Анализ, трансгеновAnalysis, transgenes Дикий тип, среднееWild type, medium 228228 21.4021.40 28.528.5 1.021.02 7.757.75 16.916.9 68.968.9 нетno Линия 1 GSLine 1 GS 269269 35.5735.57 н.и.n.i. н.и.n.i. 11.611.6 н.и.n.i. 414414 естьthere is Линия XXLine XX 339339 59.7159.71 62.962.9 2.942.94 16.316.3 243.9243.9 1,153.61,153.6 естьthere is н.и. - не измерялиn.i. - not measured

ПРИМЕР 8: Получение дважды трансгенных растений перца с двумя трансгенами GS1 и GPT:EXAMPLE 8: Obtaining double-transgenic pepper plants with two transgenes GS1 and GPT:

В этом примере, растения перца Big Jim chili (сорт New Mexico) трансформировали Arabidopsis GPT кодирующей последовательностью SEQ ID NO:1 полной длины под контролем CMV 35S промотора, и Arabidopsis GS1 кодирующей последовательностью, включенной в SEQ ID NO:6, под контролем RuBisCo промотра, применяя Agrobacterium-опосредованный перенос в семенные коробочки. Через 3 дня семена собрали и применяли для трансформации Т0 растений и скринировали на наличие трансформантов. Полученные дважды трансгенные растения показали более высокое число коробочек, более высокие скорости роста и более значительную биомассу по сравнению с контрольными растениями.In this example, Big Jim chili pepper plants (cultivar New Mexico) transformed Arabidopsis GPT with the full length SEQ ID NO: 1 coding sequence under the control of the CMV 35S promoter and Arabidopsis GS1 coding sequence included in the SEQ ID NO: 6 under the control of the RuBisCo promoter using Agrobacterium-mediated transfer to seed boxes. After 3 days, the seeds were collected and used to transform T0 plants and screened for transformants. The resulting double-transgenic plants showed a higher number of bolls, higher growth rates and more significant biomass compared to control plants.

Материалы и способы:Materials and methods:

Растения перца Solanaceae Capisicum ("Big Jim" сорт) трансформировали Arabidopsis GPT кодирующей последовательностью SEQ ID NO:1 полной длины под контролем CMV 35S промотора внутри экспрессионного вектора pMON (смотрите Пример 3), и Arabidopsis GS1 кодирующей последовательностью, включенной в SEQ ID NO:6, под контролем RuBisCo промотора внутри экспрессионного вектора pCambia 1201 (Tomato rubisco rbcS3C промотор: Kyozulka et al., 1993, Plant Physiol. 103: 991-1000; SEQ ID NO:22; векторная конструкция SEQ ID NO:6), применяя Agrobacterium-опосредованный перенос в семенные коробочки.Pepper plants of Solanaceae Capisicum ("Big Jim" variety) transformed Arabidopsis GPT with the coding sequence of full length SEQ ID NO: 1 under the control of the CMV 35S promoter within the pMON expression vector (see Example 3), and Arabidopsis GS1 coding sequence included in SEQ ID NO: 6, under the control of the RuBisCo promoter within the pCambia 1201 expression vector (Tomato rubisco rbcS3C promoter: Kyozulka et al., 1993, Plant Physiol. 103: 991-1000; SEQ ID NO: 22; vector construction SEQ ID NO: 6) using Agrobacterium -mediated transfer to seed boxes.

В этом и последующих примерах Gambia 1201 или 1305.1 векторы были сконструированы согласно стандартным способам клонирования (Sambrook et al., 1989, выше, Saiki et al., 1988, Science 239: 487-491). Вектор снабдили 35S CaMV промотором; этот промотор заменили на RcbS-3С промотор из томата для контроля экспрессии целевого гена. Векторы Gambia 1201 содержат гены селектируемого маркера резистентности к бактериальному хлорфениколу и растительному гигромицину. Векторы Gambia 1305.1 содержат гены селектируемого маркера резистентности к бактериальному хлорфениколу и гигромицину.In this and subsequent examples of Gambia 1201 or 1305.1, vectors were constructed according to standard cloning methods (Sambrook et al., 1989, supra, Saiki et al., 1988, Science 239: 487-491). The vector was equipped with a 35S CaMV promoter; this promoter was replaced by the RcbS-3C tomato promoter to control the expression of the target gene. Gambia 1201 vectors contain genes for a selectable marker of resistance to bacterial chlorphenicol and plant hygromycin. Gambia 1305.1 vectors contain genes for a selectable marker of resistance to bacterial chlorphenicol and hygromycin.

Трансгенные экспрессионные векторы pMON (GPT трансген) и pCambia 1201 (GS трансген) перенесли в выделенные культуры штамма LBA4404 Agrobacterium tumefaciens, применяя стандартный способ электропорации (McCormac et al., 1998, Molecular Biotechnology 9:155-159).The transgenic expression vectors pMON (GPT transgene) and pCambia 1201 (GS transgene) were transferred to the isolated cultures of Agrobacterium tumefaciens strain LBA4404 using a standard electroporation method (McCormac et al., 1998, Molecular Biotechnology 9: 155-159).

Трансформированные агробактерии отобрали на среде, содержащей 50 мкг/мл либо стрептомицина для pMON конструкций, либо хлорамфеникола для Cambia конструкций. Трансформированные клетки агробактерии выращивали на LB культуральной среде, содержащей 25 мкг/мл антибиотика в течение 36 часов. В конце 36 часового периода роста клетки собрали путем центрифугирования, и клетки для каждой трансформации ресуспендировали в 100 мл LB бульона без антибиотика.Transformed agrobacteria were selected on a medium containing 50 μg / ml of either streptomycin for pMON constructs or chloramphenicol for Cambia constructs. Transformed agrobacterial cells were grown on LB culture medium containing 25 μg / ml antibiotic for 36 hours. At the end of the 36 hour growth period, the cells were harvested by centrifugation, and the cells for each transformation were resuspended in 100 ml of LB broth without antibiotic.

Растения перца затем трансформировали смесью полученных суспензий клеток агробактерии, применяя протокол трансформации, в котором агробактерию вводили путем инъекции непосредственно в семенную камеру развивающихся стручков. Кратко, в развивающиеся коробочки вводили путем инъекции 200 мл смеси для того, чтобы инокулировать незрелые семена агробактерией, по существу, как описано (Wang and Waterhouse, 1997, Plant Mol. Biol. Reporter 15: 209-215). Для того, чтобы индуцировать вирулентность агробактерии и улучшить эффективность трансформации, 10 мкг/мл ацетосирингонона добавили к культурам агробактерии до инокуляции стручков (смотрите, Sheikholeslam and Weeks, 1986, Plant Mol. Biol. 8: 291-298).Pepper plants were then transformed with a mixture of the obtained agrobacterial cell suspensions using a transformation protocol in which the agrobacterium was injected directly into the seed chamber of developing pods. Briefly, 200 ml of the mixture was injected into developing capsules in order to inoculate immature seeds with an agrobacterium, essentially as described (Wang and Waterhouse, 1997, Plant Mol. Biol. Reporter 15: 209-215). In order to induce agrobacterial virulence and improve transformation efficiency, 10 μg / ml of acetosyringonone was added to the agrobacterial cultures before pod inoculation (see, Sheikholeslam and Weeks, 1986, Plant Mol. Biol. 8: 291-298).

Применяя шприц, в стручки ввели инъекцию количества векторной смеси агробактерии с запасом, и инкубировали в течение около 3 дней. Семена затем собрали и дали им возможность прорастать, и за развивающимися растениями наблюдали в отношении их фенотипических характеристик, включая рост и резистенотность к антибиотикам. Растения, несущие трансгены, были зелеными, тогда как нетрансформированные растения показали признаки хлороза на концах листьев. Сильные растущие трансформанты затем культивировали и сравнили с растениями перца дикого типа, выращенными при идентичных условиях.Using a syringe, an amount of an agrobacterial vector mixture with a supply was injected into the pods and incubated for about 3 days. The seeds were then harvested and allowed to germinate, and developing plants were observed for their phenotypic characteristics, including growth and antibiotic resistance. Plants carrying transgenes were green, while non-transformed plants showed signs of chlorosis at the ends of the leaves. Strong growing transformants were then cultivated and compared to wild-type pepper plants grown under identical conditions.

Результаты:Results:

Результаты представлены на ФИГ.7 и в Таблице V. ФИГ.7 показывает фотографию GPT+GS дважды трансгенного растения перца, по сравнению с контрольным растением, выращенным в течение такого же периода времени при идентичных условиях. Эта фотография показывает огромный выход перца трансгенной линии по сравнению с контрольным растением.The results are shown in FIG. 7 and Table V. FIG. 7 shows a GPT + GS photograph of a double transgenic pepper plant compared to a control plant grown over the same period under identical conditions. This photo shows a huge yield of pepper transgenic lines compared with the control plant.

Таблица V показывает выход биомассы и GS активность, а также результаты трансгенного генотипирования для трансгенной линии, по сравнению с контролем дикого типа. На основании данных, приведенных в Таблице V, видно, что дважды трансгенные растения потомства, показали невероятное увеличение общей биомассы (масса сырой ткани), причем масса сырой ткани лежит в интервале от 393 до 662 г на одно трансгенное растение, по сравнению с массой сырой ткани в среднем 328 г для растения дикого типа. Трансгенная линия А5 продуцирует общую биомассу, более чем в два раза больше, по сравнению с контрольными растениями. Более того, выход растений перца трансгенных линий был весьма улучшенным, по сравнению с растениями дикого типа, и они были на 50% больше, чем контрольные растения (в среднем). Необходимо отметить, что, одна из трансгенных линий продуцировала в два раза больше растений, чем контрольные растения в среднем.Table V shows the biomass yield and GS activity, as well as the results of transgenic genotyping for the transgenic line, compared with the wild-type control. Based on the data in Table V, it is seen that the double transgenic progeny plants showed an incredible increase in total biomass (raw tissue mass), with the raw tissue mass ranging from 393 to 662 g per transgenic plant compared to the raw mass tissue an average of 328 g for a wild-type plant. The transgenic line A5 produces a total biomass of more than two times more than in control plants. Moreover, the yield of pepper plants of transgenic lines was very improved compared to wild-type plants, and they were 50% more than control plants (on average). It should be noted that one of the transgenic lines produced twice as many plants as the control plants on average.

Figure 00000002
Figure 00000002

ПРИМЕР 9: Получение дважды трансгенных растений фасоли, несущих ARABIDOPSIS GS1 и GPT трансгены:EXAMPLE 9: Obtaining double-transgenic bean plants bearing ARABIDOPSIS GS1 and GPT transgenes:

В этом примере, растения желтой восковой фасоли (Phaseolus vulgaris) трансформировали Arabidopsis GPT кодирующей последовательностью SEQ ID NO:1 полной длины под контролем CMV 35S промотора внутри экспрессионного вектора pCambia 1201, и Arabidopsis GS1 кодирующей последовательностью, включенной в SEQ ID NO:6, под контролем RuBisCo промотора внутри экспрессионного вектора pCambia 1201, применяя опосредованный агробактерией перенос в цветки.In this example, yellow wax bean plants (Phaseolus vulgaris) transformed Arabidopsis GPT with the full length SEQ ID NO: 1 coding sequence under the control of the CMV 35S promoter within the pCambia 1201 expression vector, and Arabidopsis GS1 with the coding sequence included in SEQ ID NO: 6, under control of the RuBisCo promoter within the pCambia 1201 expression vector using agrobacterium-mediated flower transfer.

Материалы и способы:Materials and methods:

Трансгенные экспрессионные вектора pCambia 1201-GPT (включая конструкцию SEQ ID NO:27) и pCambia 1201-GS (включая конструкцию SEQ ID NO:6) трансформировали выделенными культурами штамма LBA4404 Agrobacterium tumefaciens, применяя стандартный способ электропорации (McCormac et al., 1998, Molecular Biotechnology 9: 155-159). Трансформированные агробактерии отобрали на среде, содержащей 50 мкг/мл хлорамфеникола. Трансформированные клетки агробактерии выращивали на LB культуральной среде, содержащей 25 мкг/мл антибиотика в течение 36 часов. В конце 36 часового периода роста клетки собрали путем центрифугирования, и клетки от каждой трансформации ресуспендировали в 100 мл LB бульона без антибиотика.Transgenic expression vectors pCambia 1201-GPT (including construct SEQ ID NO: 27) and pCambia 1201-GS (including construct SEQ ID NO: 6) were transformed with isolated cultures of Agrobacterium tumefaciens strain LBA4404 using a standard electroporation method (McCormac et al., 1998, Molecular Biotechnology 9: 155-159). Transformed agrobacteria were selected on a medium containing 50 μg / ml chloramphenicol. Transformed agrobacterial cells were grown on LB culture medium containing 25 μg / ml antibiotic for 36 hours. At the end of the 36 hour growth period, the cells were harvested by centrifugation, and the cells from each transformation were resuspended in 100 ml of LB broth without antibiotic.

Растения фасоли затем трансформировали смесью полученных суспензий клеток агробактерий, применяя протокол трансформации, согласно которому агробактерию вводили путем инъекции непосредственно в структуру цветка (Yasseem, 2009, Plant Mol. Biol. Reporter 27: 20-28). Для того чтобы индуцировать вирулентность агробактерий и улучшить эффективность трансформации, 10 мкг/мл ацетосирингонона добавили к культурам агробактерий перед инокуляцией цветка. Кратко, как только цветки зацвели, внешняя структура, инкапсулирующая репродуктивные органы, была аккуратно открыта пинцетом, для того чтобы обеспечить введение смеси агробактерий, которую добавили к структуре цветка, в количестве, достаточном для заполнения пыльника.Bean plants were then transformed with a mixture of the obtained agrobacterial cell suspensions using a transformation protocol according to which the agrobacterium was injected directly into the flower structure (Yasseem, 2009, Plant Mol. Biol. Reporter 27: 20-28). In order to induce virulence of agrobacteria and improve transformation efficiency, 10 μg / ml of acetosyringonone was added to the cultures of agrobacteria before inoculation of the flower. Briefly, as soon as the flowers bloomed, the external structure encapsulating the reproductive organs was gently opened with tweezers in order to ensure the introduction of a mixture of agrobacteria, which was added to the flower structure, in an amount sufficient to fill the anther.

Растения выращивали до развития стручков фасоли, и семена собрали для генерации трансгенных растений. Трансгенные растения затем выращивали вместе с контрольными растениями фасоли при идентичных условиях, фотографировали и определяли фенотипические характеристики. Скорости роста измеряли как для трансгенных растений, так и для контрольных растений. В этом и в других примерах, активность глутаминсинтетазы (GS) измеряли согласно способам по Shapiro и Stadtmann, 1970, Methods in Enzymology 17A: 910-922; и активность глутамин-фенилпируват-трансаминазы (GPT) оценивали согласно способам по Calderon et al., 1985, J. Bacteriol. 161: 807-809. Смотрите подробности в Пример 7 (Способы) приведенном выше.Plants were grown before the development of bean pods, and the seeds were harvested to generate transgenic plants. Transgenic plants were then grown together with control bean plants under identical conditions, photographed and phenotypic characteristics determined. Growth rates were measured for both transgenic plants and control plants. In this and other examples, glutamine synthetase (GS) activity was measured according to the methods of Shapiro and Stadtmann, 1970, Methods in Enzymology 17A: 910-922; and glutamine-phenylpyruvate transaminase (GPT) activity was evaluated according to the methods of Calderon et al., 1985, J. Bacteriol. 161: 807-809. See the details in Example 7 (Methods) above.

Результаты:Results:

Результаты представлены на ФИГ.8, ФИГ.9 и в Таблице VI.The results are presented in FIG. 8, FIG. 9 and in Table VI.

ФИГ.8 показывает данные по скорости роста GPT+GS трансгенной линии А фасоли по сравнению с контрольными растениями, включая высоту растений в различные дни в ходе культивации, а также число бутонов, цветков и стручков. Эти данные показали, что GPT+GS дважды трансгенные растения фасоли превосходят по росту аналогичные им контрольные растения. Трансгенные растения вырастали более высокими, показывали более раннее цветение и продуцировали большее количество бутонов и цветков, и раньше развивали стручки и продуцировали большее число стручков, по сравнению с контрольными растениями дикого типа.FIG. 8 shows data on the GPT + GS growth rate of the transgenic line A of the beans compared to control plants, including the height of the plants on different days during cultivation, as well as the number of buds, flowers, and pods. These data showed that GPT + GS twice transgenic bean plants are superior in growth to similar control plants. Transgenic plants grew taller, showed earlier flowering and produced more buds and flowers, and earlier developed pods and produced a greater number of pods compared to control plants of the wild type.

ТАБЛИЦА VITABLE VI Трансгенная линия А растений фасолиTransgenic Bean Plant Line A Тип растенияPlant type Выход стручков FWt, гThe output of the pods FWt, g GPT активность/нмоль/ч/гFWtGPT activity / nmol / h / g FWt GS активность мкмоль/мин/rFWtGS activity μmol / min / rFWt Резистентность к антибиотикамAntibiotic resistance Дикий тип, в среднемWild type, average 126.6126.6 101.9101.9 25.225.2 ОтрицательнаяNegative 2A 211.5211.5 н.и.n.i. н.и.n.i. ++ 4A 207.7207.7 н.и.n.i. н.и.n.i. ++ 5V 205.7205.7 984.7984.7 101.3101.3 ++ WT - дикий тип; FWt - масса сырой ткани; н.и. - не измереноWT - wild type; FWt is the mass of crude tissue; n.i. - not measured

Таблица VI показывает выход стручков фасоли, GPT и GS активность, а также статус антибиотической резистентности для трансгенных линий по сравнению с контролем дикого типа (среднее по нескольким здоровым контрольным растениям; контрольные растения, которые недостаточно хорошо росли, были исключены из анализа). На основании данных, приведенных в Таблице VI, дважды трансгенные растения потомства показали существенное увеличение биомассы стручков (масса сырой ткани) по сравнению с контрольными растениями, с выходом биомассы стручков выше 200 г на трансгенное растение, по сравнению с 127 г, в среднем, на растение дикого типа, что составляет увеличение выхода стручков дважды трансгенных растений более чем на 60%, по сравнению с контрольным растением (растениями).Table VI shows the yield of bean pods, GPT and GS activity, as well as the antibiotic resistance status for transgenic lines compared to the wild-type control (average of several healthy control plants; control plants that did not grow well were excluded from the analysis). Based on the data in Table VI, double-transgenic progeny plants showed a significant increase in pod biomass (raw tissue mass) compared to control plants, with the pod biomass reaching more than 200 g per transgenic plant, compared to an average of 127 g wild-type plant, which represents an increase in the yield of pods of double-transgenic plants by more than 60%, compared with the control plant (s).

Наконец, ФИГ.9 показывает фотографию GPT+GS дважды трансгенного растения фасоли по сравнению с контрольным растением, выращенным в течение такого же периода времени при идентичных условиях, показывая повышенный рост для трансгенного растения.Finally, FIG. 9 shows a GPT + GS photograph of a double transgenic bean plant compared to a control plant grown for the same period of time under identical conditions, showing increased growth for the transgenic plant.

ПРИМЕР 10: получение дважды трансгенных растений фасоли, несущих трансгены GS1 из ARABIDOPSIS и GPT из винограда:EXAMPLE 10: obtaining double transgenic bean plants bearing GS1 transgenes from ARABIDOPSIS and GPT from grapes:

В этом примере растения желтой восковой фасоли (Phaseolus vulgaris) трансформировали кодирующей последовательностью GPT винограда полной длины, включенной в SEQ ID NO:8, под контролем RuBisCo промотра внутри экспрессионного вектора pCambia 1305.1, и Arabidopsis GS1 кодирующей последовательностью, включенной в SEQ ID NO:6, под контролем RuBisCo промотора внутри экспрессионного вектора pCambia 1201, применяя опосредованный агробактерией перенос в развивающиеся стручки.In this example, yellow bean plants (Phaseolus vulgaris) were transformed with the full length grape GPT coding sequence included in SEQ ID NO: 8, under the control of the RuBisCo promoter inside the pCambia 1305.1 expression vector, and Arabidopsis GS1 coding sequence included in SEQ ID NO: 6 , under the control of the RuBisCo promoter within the pCambia 1201 expression vector, using agrobacterium-mediated transfer into developing pods.

Материалы и способы:Materials and methods:

Трансгенные экспрессионные вектора pCambia 1201-СРТ(виноград) (включая конструкцию SEQ ID NO:8) и pCambia 1201-GS (включая конструкцию SEQ ID NO:6) перенесли в выделенные культуры штамма LBA4404 Agrobacterium tumefaciens, применяя стандартный способ электропорации (McCormac et al., 1998, Molecular Biotechnology 9: 155-159). Трансформированные агробактерии отобрали на среде, содержащей 50 мкг/мл хлорамфеникола. Трансформированные клетки агробактерии выращивали на LB культуральной среде, содержащей 25 мкг/мл антибиотика, в течение 36 часов. В конце 36 часового периода роста клетки собрали путем центрифугирования, и клетки от каждой трансформации ресуспендировали в 100 мл LB бульона без антибиотика.Transgenic expression vectors pCambia 1201-CPT (grape) (including construct SEQ ID NO: 8) and pCambia 1201-GS (including construct SEQ ID NO: 6) were transferred to isolated cultures of Agrobacterium tumefaciens strain LBA4404 using a standard electroporation method (McCormac et al ., 1998, Molecular Biotechnology 9: 155-159). Transformed agrobacteria were selected on a medium containing 50 μg / ml chloramphenicol. Transformed agrobacterial cells were grown on LB culture medium containing 25 μg / ml antibiotic for 36 hours. At the end of the 36 hour growth period, the cells were harvested by centrifugation, and the cells from each transformation were resuspended in 100 ml of LB broth without antibiotic.

Растения фасоли затем трансформировали смесью полученных суспензий клеток агробактерий, применяя протокол трансформации, согласно которому агробактерию вводили путем инъекции непосредственно в структуру цветка. Для того чтобы индуцировать вирулентность агробактерий и улучшить эффективность трансформации 10 мкг/мл ацетосирингонона добавили к культурам агробактерий перед инокуляцией цветка. Кратко, как только цветки зацвели, внешняя структура, инкапсулирующая репродуктивные органы, была аккуратно открыта пинцетом, для того чтобы обеспечить введение смеси агробактерий, которую добавили к структуре цветка, в количестве, достаточном для заполнения пыльника.Bean plants were then transformed with a mixture of the obtained agrobacterial cell suspensions using a transformation protocol according to which the agrobacterium was injected directly into the flower structure. In order to induce virulence of agrobacteria and improve the efficiency of transformation, 10 μg / ml of acetosyringonone was added to the cultures of agrobacteria before inoculation of the flower. Briefly, as soon as the flowers bloomed, the external structure encapsulating the reproductive organs was gently opened with tweezers in order to ensure the introduction of a mixture of agrobacteria, which was added to the flower structure, in an amount sufficient to fill the anther.

Растения выращивали до развития стручков фасоли, и семена собрали для генерации трансгенных растений. Трансгенные растения выращивали вместе с контрольными растениями фасоли при идентичных условиях, фотографировали и определяли фенотипические характеристики. Скорости роста определяли как для трансгенных растений, так и для контрольных.Plants were grown before the development of bean pods, and the seeds were harvested to generate transgenic plants. Transgenic plants were grown together with control bean plants under identical conditions, photographed and phenotypic characteristics were determined. Growth rates were determined both for transgenic plants and for control ones.

Результаты:Results:

Результаты показаны на ФИГ.10, ФИГ.11 и в Таблице VII.The results are shown in FIG. 10, FIG. 11 and in Table VII.

ФИГ.10 показывает данные по скорости роста GPT+GS трансгенной линии G растений фасоли, по сравнению с контрольными растениями, где, в частности, указаны данные по числу бутонов, цветков и стручков. Эти данные показывают, что GPT+GS дважды трасгенные растения превосходят по росту их аналогов дикого типа. Необходимо отметить, что трансгенные растения продуцируют существенно больше стручков, чем контрольные растения дикого типа.FIGURE 10 shows data on the growth rate of GPT + GS of the transgenic line G of bean plants, compared with control plants, where, in particular, data on the number of buds, flowers and pods are indicated. These data show that GPT + GS double transgenic plants are superior in growth to their wild-type counterparts. It should be noted that transgenic plants produce significantly more pods than control plants of the wild type.

ТАБЛИЦА VIITABLE VII Трансгенная линия G растений фасоли: выход стручковTransgenic line G of bean plants: the output of pods Тип растенияPlant type Выход стручков фасоли FWt, гThe output of the bean pods FWt, g Резистентность к антибиотикамAntibiotic resistance Дикий тип, в среднемWild type, average 157.9157.9 отрицательнаяnegative G1G1 200.5200.5 ++ G2G2 178.3178.3 ++ WT - дикий тип; FWt - масса сырой ткани; н.и. - не измереноWT - wild type; FWt is the mass of crude tissue; n.i. - not measured

Таблица VII показывает данные по выходу стручков и статус антибиотической резистентности для трансгенных линий по сравнению с контрольными растениями дикого типа (среднее для нескольких здоровых контрольных растений; контрольные растения, которые недостаточно хорошо росли, были исключены из анализа). На основании данных, приведенных в Таблице VII, видно, что дважды трансгенные растения потомства показывают существенно увеличенную биомассу стручков фасоли (масса сырой ткани) по сравнению с контрольными растениями, причем выход биомассы стручков составляет 200.5 г. (линия G1) и 178 г (линия G2) на одно трансгенное растение, по сравнению со 158 граммами, в среднем, на одно растение дикого типа, что составляет увеличение выхода стручков дважды трансгенных растений около 27%, по сравнению с контрольными растениями.Table VII shows pod yield data and antibiotic resistance status for transgenic lines compared to wild-type control plants (average for several healthy control plants; control plants that did not grow well were excluded from the analysis). Based on the data given in Table VII, it is seen that double-transgenic progeny plants show a significantly increased biomass of bean pods (raw tissue mass) compared to control plants, and the yield of pod biomass is 200.5 g (line G1) and 178 g (line G2) per transgenic plant, compared with 158 grams, on average, per wild-type plant, which represents an increase in the yield of pods of double-transgenic plants by about 27%, compared to control plants.

Наконец, ФИГ.11 показывает фотографию GPT+GS дважды трансгенных растений фасоли по сравнению с контрольными растениями, выращенными в течение такого же периода времени при идентичных условиях. Трансгенное растение показывает существенное увеличение размера и биомассы, листья большего размера и более эффективное цветение по сравнению с контрольным растением.Finally, FIG. 11 shows a photograph of GPT + GS of double transgenic bean plants compared to control plants grown over the same period under identical conditions. The transgenic plant shows a significant increase in size and biomass, larger leaves and more efficient flowering compared to the control plant.

ПРИМЕР 11: получение дважды трансгенных растений вигны, несущих ARABIDOPSIS GS1 и GPT трансгены:EXAMPLE 11: obtaining double-transgenic wigna plants bearing ARABIDOPSIS GS1 and GPT transgenes:

В этом примере, обычные растения вигны трансформировали Arabidopsis GPT кодирующей последовательностью SEQ ID NO:1 полной длины под контролем CMV 35S промотора внутри экспрессионного вектора рМОМ, и Arabidopsis GS1 кодирующей последовательностью, включенной в SEQ ID NO:6, под контролем RuBisCo промотора внутри экспрессионного вектора pCambia 1201, применяя Agrobacterium-опосредованные перенос в цветки. Материалы и способы соответствуют Примеру 9, смотрите выше.In this example, normal Vigna plants transformed the Arabidopsis GPT coding sequence of full length SEQ ID NO: 1 under the control of the CMV 35S promoter inside the pMOM expression vector, and the Arabidopsis GS1 coding sequence included in SEQ ID NO: 6 under the control of the RuBisCo promoter inside the expression vector pCambia 1201 using Agrobacterium-mediated flower transfer. Materials and methods correspond to Example 9, see above.

Результаты:Results:

Результаты представлены на ФИГ.12 и 13, и в Таблице VI. ФИГ.12 показывает относительные скорости роста для GPT+GS трансгенной линии А Вигны и контрольного растения Вигны дикого типа для некоторых интервалов в ходе культивации, включая измерения (ФИГ.12А) высоты и длины листа, (ФИГ.12В) трехлистников и бутонов, и (ФИГ.12С) цветков, бутонов и стручков. Эти данные показывают, что GPT+GS дважды трансгенные растения Вигны превосходят по росту их аналогов, представляющих собой контрольные растения. Трансгенные растения росли быстрее и были более высокими, имели более длинные листья и более высокую скорость образования стручков и цветков, по сравнению с контрольными растениями дикого типа.The results are presented in FIGS. 12 and 13, and in Table VI. FIG. 12 shows the relative growth rates for the GPT + GS of the Vigna transgenic line A and the wild-type Vigna control plant for some intervals during cultivation, including measuring (FIG. 12A) the height and length of the leaf, (FIG. 12B) trefoils and buds, and (FIG.12C) flowers, buds and pods. These data show that GPT + GS twice transgenic Vigna plants are superior in growth to their counterparts, which are control plants. Transgenic plants grew faster and were taller, had longer leaves and a higher rate of formation of pods and flowers, compared to control plants of the wild type.

ТАБЛИЦА VIIITABLE VIII Трансгенная линия А ВигныTransgenic line A Wigny Тип растенияPlant type Выход стручков, FWt, гThe output of pods, FWt, g GPT активность моль/ч/гFWtGPT activity mol / h / gFWt GS активность мкмоль/мин/гFWtGS activity μmol / min / gFWt Резистентность к антибиотикамAntibiotic resistance Дикий тип, в среднемWild type, average 74.774.7 44.444.4 28.328.3 ОтрицательнаяNegative 4A 112.8112.8 NMNM 41.341.3 ++ 8B 113.8113.8 736.2736.2 54.954.9 ++ WT - дикий тип; FWt - масса сырой ткани; н.и. - не измерялиWT - wild type; FWt is the mass of crude tissue; n.i. - not measured

Таблица VIII показывает выход стручков, GPT и GS активность, а также статус резистентности к антибиотикам для трансгенных линий по сравнению с контролем дикого типа (среднее по нескольким здоровым контрольным растениям; контрольные растения, которые недостаточно хорошо росли были исключены из анализа). По данным, приведенным в Таблице VIII видно, что дважды трансгенные растения показали существенное увеличение биомассы стручков (масса сырой ткани стручков) по сравнению с контрольными растениями, причем средний выход биомассы стручков для трансгенных растений на около 52% выше по сравнению с выходами, измеренными для контрольного растения (растений).Table VIII shows the yield of pods, GPT and GS activity, as well as the antibiotic resistance status for transgenic lines compared to the wild-type control (average of several healthy control plants; control plants that did not grow well were excluded from the analysis). According to the data in Table VIII, it can be seen that double-transgenic plants showed a significant increase in pod biomass (mass of raw pod tissue) compared to control plants, and the average yield of pod biomass for transgenic plants was about 52% higher compared to the yields measured for control plant (s).

Наконец, ФИГ.13 показывает фотографию GPT+GS дважды трансгенных растений фасоли по сравнению с контрольными растениями, выращенными в течение такого же периода времени при идентичных условиях, показывая увеличенную биомассу и выход стручков для трансгенных растений по сравнению с контрольными растениями дикого типа.Finally, FIG. 13 shows a GPT + GS photograph of double-transgenic bean plants compared to control plants grown over the same period under identical conditions, showing increased biomass and yield of pods for transgenic plants compared to control wild-type plants.

ПРИМЕР 12: получение дважды трансгенных растений Вигны, несущих трансгены GS1 из ARABIDOPSIS и GPT из винограда:EXAMPLE 12: obtaining double transgenic plants Vigna carrying GS1 transgenes from ARABIDOPSIS and GPT from grapes:

В этом примере обычные растения Вигны трансформировали кодирующей последовательностью, включенной в SEQ ID NO:8, полной длины GPT винограда под контролем RuBisCo промотора внутри экспрессионного вектора pCambia 1305.1 (включая конструкцию SEQ ID NO:8), и Arabidopsis GS1 кодирующей последовательностью, включенной в SEQ ID NO:6, под контролем RuBisCo промотора внутри экспрессионного вектора pCambia 1201 (включая конструкцию SEQ ID NO:6), применяя опосредованный агробактерией перенос в цветки. Материалы и способы соответствуют примеру Пример 11, смотрите выше.In this example, normal Vigna plants were transformed with the coding sequence included in SEQ ID NO: 8, the full length GPT of the grape under the control of the RuBisCo promoter inside the pCambia 1305.1 expression vector (including the construct SEQ ID NO: 8), and Arabidopsis GS1 coding sequence included in SEQ ID NO: 6, under the control of the RuBisCo promoter within the pCambia 1201 expression vector (including construct SEQ ID NO: 6) using agrobacterium-mediated flower transfer. The materials and methods are consistent with Example Example 11, see above.

Результаты:Results:

Результаты представлены на ФИГ.14 и 15, и в Таблице IX.The results are presented in FIG. 14 and 15, and in Table IX.

ФИГ.14 показывает относительные скорости роста для GPT+GS трансгенной линии G Вигны и контрольного растения Вигны дикого типа. Эти данные показывают, что трансгенные растения выше (ФИГ.14А), продуцируют существенно большее число цветков, бутонов и стручков (ФИГ.14В), и более быстро развивают трехлистники и листовые почки (ФИГ.14С).FIG. 14 shows the relative growth rates for GPT + GS of the Vigna transgenic G line and the wild type Vigna control plant. These data show that the transgenic plants above (FIG.14A) produce a significantly larger number of flowers, buds and pods (FIG.14B), and more quickly develop trefoils and leaf buds (FIG.14C).

ТАБЛИЦА IXTABLE IX Трансгенная линия GS ВигныGS Wigny Transgenic Line Тип растенияPlant type Выход стручков, FWt, гThe output of pods, FWt, g GPT активность нмоль/ч/гFWTGPT activity nmol / h / g FWT GS активность мкмоль/мин/гFWtGS activity μmol / min / gFWt Резистентность к антибиотикамAntibiotic resistance Дикий тип, в среднемWild type, average 59.759.7 44.444.4 26.726.7 ОтрицательнаяNegative G9G9 102.0102.0 555.6555.6 34.534.5 ++ WT - дикий тип; FWt - масса сырой ткани; н.и. - не измереноWT - wild type; FWt is the mass of crude tissue; n.i. - not measured

Таблица IX показывает выход стручков, GPT и GS активность, а также статус резистентности к антибиотикам для трансгенных линий по сравнению с контролем дикого типа (среднее по нескольким здоровым контрольным растениям; контрольные растения, которые недостаточно хорошо росли, были исключены из анализа). По данным, приведенным в Таблице IX, видно, что дважды трансгенные растения показали существенное увеличение биомассы стручков (масса сырой ткани стручков) по сравнению с контрольными растениями, причем средний выход биомассы стручков для трансгенных растений на около 70% выше, по сравнению с выходами, измеренными для контрольного растения (растений).Table IX shows the yield of pods, GPT and GS activity, as well as the antibiotic resistance status for transgenic lines compared to the wild-type control (average of several healthy control plants; control plants that did not grow well were excluded from the analysis). According to the data in Table IX, it is clear that double-transgenic plants showed a significant increase in pod biomass (mass of raw pod tissue) compared to control plants, and the average yield of pod biomass for transgenic plants was about 70% higher compared to yields. measured for the control plant (s).

Наконец, ФИГ.15 показывает фотографию GPT+GS дважды трансгенных растений фасоли, по сравнению с контрольными растениями, выращенными в течение такого же периода времени при идентичных условиях, показывая увеличенную биомассу и размер листьев для трансгенных растений, по сравнению с контрольными растениями дикого типа.Finally, FIG. 15 shows a GPT + GS photograph of double transgenic bean plants, compared to control plants grown over the same period under identical conditions, showing increased biomass and leaf size for transgenic plants, compared to wild type control plants.

ПРИМЕР 13: получение дважды трансгенных растений ALFALFA, несущих трансгены ARABIDOPSIS GS1 и GPT:EXAMPLE 13: obtaining double-transgenic plants ALFALFA carrying transgenes ARABIDOPSIS GS1 and GPT:

В этом примере обычные растения Alfalfa (Medicago sativa, var Ladak) трансформировали Arabidopsis GPT кодирующей последовательностью SEQ ID NO:1 полной длины под контролем CMV 35S промотора внутри экспрессионного вектора pMON316 (смотрите Пример 3, выше), и Arabidopsis GS1 кодирующей последовательностью, включенной в SEQ ID NO:6, под контролем RuBisCo промотора внутри экспрессионного вектора pCambia 1201 (включая конструкцию SEQ ID NO:6), применяя опосредованный агробактерией перенос в сеянцы. Агробактериальные вектора и смеси получали для инокуляции прорастающих растений, как описано в Примере 11, смотрите выше.In this example, normal Alfalfa plants (Medicago sativa, var Ladak) transformed Arabidopsis GPT with the full length CMQ sequence of SEQ ID NO: 1 under the control of the CMV 35S promoter within the expression vector pMON316 (see Example 3 above), and Arabidopsis GS1 with the coding sequence included in SEQ ID NO: 6, under the control of the RuBisCo promoter within the pCambia 1201 expression vector (including construct SEQ ID NO: 6) using agrobacterium-mediated transfer to seedlings. Agrobacterial vectors and mixtures were obtained for inoculation of germinating plants, as described in Example 11, see above.

Инокуляция прорастающих растений:Inoculation of germinating plants:

Когда прорастающие растения Alfalfa составляли менее около 1/2 дюйма в длину их обернули бумажным полотенцем, которое было пропитано смесью агробактерий, содержащих обе трансгенные конструкции. Прорастающие растения оставляли в бумажных полотенцах на два-три дня, извлекли и высадили в почву. Полученную ТО и контрольные растения затем выращивали в течение первых 30 дней в камере культивирования, после этого культивировали в теплице и затем собрали на 42 день после всхода. На этот момент цветки наблюдались только у трансгенных растений, так как у растений дикого типа наблюдались только незрелые бутоны. Растения охарактеризовали по цветению и общей биомассе.When Alfalfa sprouting plants were less than about 1/2 inch in length, they were wrapped in a paper towel that was saturated with a mixture of agrobacteria containing both transgenic constructs. Germinating plants were left in paper towels for two to three days, removed and planted in the soil. The resulting maintenance and control plants were then grown for the first 30 days in a cultivation chamber, then cultivated in a greenhouse and then harvested 42 days after germination. At this point, flowers were observed only in transgenic plants, since only immature buds were observed in wild-type plants. Plants were characterized by flowering and total biomass.

Результаты:Results:

Результаты представлены в Таблице X. Данные показывают, что трансгенные растения Alfalfa растут быстрее, зацветают раньше, и выход биомассы в среднем выше на около 62% по сравнению с контрольными растениями.The results are presented in Table X. The data show that transgenic Alfalfa plants grow faster, bloom earlier, and biomass yield is on average about 62% higher compared to control plants.

ТАБЛИЦА XTABLE X Трансгенные ALFALFA по сравнению с контрольнымиTransgenic ALFALFA Compared to Controls Тип растенияPlant type Биомасса при сборе, гThe biomass during the collection, g Стадия цветенияFlowering stage Слегка обозначенные почкиLightly marked kidneys Дикий тип, в среднемWild type, average 6.036.03 Не наблюдается набухание почек.No swelling of the kidneys. Нет цветенияNo bloom Трансген №5Transgene No. 5 10.3810.38 4 открытых цветка4 open flowers Трансген №11Transgene No. 11 9.039.03 Набухание цветочных почекFlower bud swelling Трансген №13Transgene No. 13 9.959.95 Набухание цветочных почекFlower bud swelling

ПРИМЕР 14: получение дважды трансгенных растений Канталупы, несущих трансгены ARABIDOPSIS GS1 и GPT:EXAMPLE 14: obtaining double-transgenic Cantaloupe plants carrying the transgenes ARABIDOPSIS GS1 and GPT:

В этом примере растения Канталупы (Cucumis melo var common) трансформировали Arabidopsis GPT кодирующей последовательностью SEQ ID NO:1 полной длины под контролем CMV 35S промотора внутри экспрессионного вектора pMON316 (смотрите Пример 3, выше), и Arabidopsis GS1 кодирующей последовательностью, включенной в SEQ ID NO:6, под контролем RuBisCo промотора внутри экспрессионного вектора pCambia 1201 (включая конструкцию SEQ ID NO:6), применяя опосредованный агробактерией перенос посредством инъекции в развивающиеся плоды дыни. Агробактериальные вектора и смеси получили путем инокуляций плодов дыни, как описано в Примере 8, приведенном выше. Инокуляцию развивающихся плодов дыни осуществляли, как описано в Примере 8. Растения охарактеризовали по статусу цветения и по общей биомассе, по сравнению с контрольными растениями дикого типа, выращенными при идентичных условиях.In this example, Cantaloupe plants (Cucumis melo var common) transformed Arabidopsis GPT with the coding sequence of SEQ ID NO: 1 full length under the control of the CMV 35S promoter within the expression vector pMON316 (see Example 3, above), and Arabidopsis GS1 with the coding sequence included in SEQ ID NO: 6, under the control of the RuBisCo promoter within the pCambia 1201 expression vector (including construct SEQ ID NO: 6) using agrobacterium-mediated transfer by injection into developing melon fruits. Agrobacterial vectors and mixtures were obtained by inoculation of melon fruits, as described in Example 8 above. Inoculation of developing melon fruits was carried out as described in Example 8. Plants were characterized by flowering status and total biomass, compared to control wild-type plants grown under identical conditions.

Результаты представлены на ФИГ.16 и в Таблице XI. Согласно данным, приведенным в Таблице XI, трансгенные растения показывают существенное увеличение биомассы листов растений, по сравнению с контрольными растениями, со средним увеличением биомассы на 63%. Более того, наблюдалось значительное увеличение выхода цветков и бутонов для всех пяти трансгенных линий. У контрольных растений, в среднем, не наблюдалось цветков и только 5 бутонов. Напротив, у трансгенных растений наблюдалось от 2 до 5 цветков на растение, и от 21 до 30 бутонов на растение, указывая на существенно более высокую скорость роста и более высокий выход цветков. Увеличенный выход цветков, как и следовало ожидать, связывают с соответствующим более высоким выходом плодов дынь для трансгенных растений. На основании ФИГ.16 (фотография сравнения трансгенных растений Канталупы с контрольными растениями Канталупы), трансгенные растения Канталупы показывают потрясающее увеличение высоты, общей биомассы и статуса цветения по сравнению с контрольными растениями.The results are presented in FIG.16 and in Table XI. According to the data in Table XI, transgenic plants show a significant increase in the biomass of plant leaves, compared with control plants, with an average increase of biomass of 63%. Moreover, there was a significant increase in the yield of flowers and buds for all five transgenic lines. In control plants, on average, no flowers and only 5 buds were observed. In contrast, transgenic plants observed from 2 to 5 flowers per plant, and from 21 to 30 buds per plant, indicating a significantly higher growth rate and higher yield of flowers. An increased yield of flowers, as one would expect, is associated with a corresponding higher yield of melon fruits for transgenic plants. Based on FIG.16 (photo comparison of transgenic plants of Cantaloupe with control plants of Cantaloupe), transgenic plants of Cantaloupe show a tremendous increase in height, total biomass and flowering status compared to control plants.

ТАБЛИЦА XITABLE XI Трансгенные растения Канталупы по сравнению с контрольнымиCantaloupe transgenic plants compared to controls Тип растенияPlant type Биомасса листов FWt, гBiomass sheets FWt, g Цветки/бутоны на момент сбораFlowers / buds at the time of collection Резистентность к антибиотикамAntibiotic resistance Дикий тип, в среднемWild type, average 22.822.8 0/50/5 отрицательнаяnegative Линия 1Line 1 37.037.0 3/213/21 ++ Линия 2Line 2 35.035.0 2/302/30 ++ Линия 3Line 3 37.137.1 3/273/27 ++ Линия 4Line 4 40.640.6 5/265/26 ++ Линия 5Line 5 35.735.7 4/304/30 ++ FWt - масса сырой тканиFWt - wet tissue mass

ПРИМЕР 15: получение дважды трансгенных растений тыквы обыкновенной, несущих трансгены ARABIDOPSIS GS1 и GPT:EXAMPLE 15: obtaining double-transgenic plants of pumpkin ordinary, bearing transgenes ARABIDOPSIS GS1 and GPT:

В этом примере обычные растения тыквы обыкновенной (Cucurbita maxima) трансформировали Arabidopsis GPT кодирующей последовательностью SEQ ID NO:1 полной длины под контролем CMV 35S промотора внутри экспрессионного вектора pMON316 (смотрите Пример 3, выше), и Arabidopsis GS1 кодирующей последовательностью, включенной в SEQ ID NO:6, под контролем RuBisCo промотора внутри экспрессионного вектора pCambia 1201 (включая конструкцию SEQ ID NO:6), применяя опосредованный агробактерией перенос посредством инъекции в развивающиеся плоды тыквы, по существу как описано в Примере 14, приведенном выше. Трансгенные и контрольные растения тыквы обыкновенной выращивали при идентичных условиях до появления бутонов у контрольных растений, затем все растения охарактеризовали по статусу цветения и общей биомассе.In this example, common squash plants (Cucurbita maxima) transformed Arabidopsis GPT with the full length CMQ 35S promoter coding sequence SEQ ID NO: 1 inside the pMON316 expression vector (see Example 3 above), and Arabidopsis GS1 with the coding sequence included in SEQ ID NO: 6, under the control of the RuBisCo promoter within the pCambia 1201 expression vector (including construct SEQ ID NO: 6), using agrobacterium-mediated transfer by injection into developing pumpkin fruits, essentially as described in Example 14 above. Transgenic and control plants of common squash were grown under identical conditions until buds appeared in control plants, then all plants were characterized by flowering status and total biomass.

Результаты представлены на ФИГ.17 и в Таблице XII. На основе данных, приведенных в Таблице XII, можно сделать вывод, что трансгенные растения показывают существенное увеличение биомассы листьев растений the по сравнению с контрольными растениями, причем средний выход биомассы на 67% выше контрольных растений. Более того, увеличение выхода цветков наблюдалось у четырех из пяти трансгенных линий по сравнению с контролем. У контрольных растений наблюдалось около 4 бутонов at sacrifice (в среднем). Напротив, у четырех трансгенных линий растений наблюдалось от 8 до 15 бутонов на растение, что составляет увеличение выхода от около двух до около четырех раз.The results are presented in FIG.17 and in Table XII. Based on the data in Table XII, it can be concluded that transgenic plants show a significant increase in the biomass of the leaves of the plants compared to control plants, with an average biomass yield of 67% higher than control plants. Moreover, an increase in flower yield was observed in four of the five transgenic lines compared to the control. In control plants, about 4 buds at sacrifice were observed (on average). In contrast, in four transgenic plant lines, 8 to 15 buds per plant were observed, which represents an increase in yield from about two to about four times.

ТАБЛИЦА XIITABLE XII Сравнение трансгенных растений тыквы обыкновенной с контролемComparison of transgenic pumpkin plants with control Тип растенияPlant type Биомасса листа FWt, гLeaf biomass FWt, g ЦветкиFlowers Резистентность к антибиотикамAntibiotic resistance Дикий тип, в среднемWild type, average 47.747.7 4.24.2 ОтрицательнаяNegative Линия 1 (Фото)Line 1 (Photo) 82.382.3 88 Линия 2Line 2 74.374.3 88 ++ Линия 3Line 3 80.380.3 99 ++ Линия 4 (Фото)Line 4 (Photo) 77.877.8 4four ++ Линия 5Line 5 84.584.5 15fifteen ++ FWt - масса сырой тканиFWt - wet tissue mass

ФИГ.17 (фотография сравнения трансгенных растений тыквы обыкновенной с контрольными растениями) показывает, что трансгенные растения тыквы обыкновенной проявляют существенное увеличение размера растения, общей биомассы, числа и размера листьев, по сравнению с контрольными растениями.FIGURE 17 (photograph of a comparison of transgenic pumpkin plants with control plants) shows that transgenic pumpkin plants show a significant increase in plant size, total biomass, number and size of leaves, compared to control plants.

ПРИМЕР 16: получение дважды трансгенных растений ARABIDOPSIS, несущих трансгены ARABIDOPSIS GS1 и GPT:EXAMPLE 16: obtaining double-transgenic plants ARABIDOPSIS carrying transgenes ARABIDOPSIS GS1 and GPT:

В этом примере растения Arabidopsis thaliana трансформировали усеченной последовательностью, кодирующей Arabidopsis GPT, SEQ ID NO:18, под контролем промотора CMV 35S внутри экспрессионного вектора pMON316 (смотрите Пример 3, выше), и после этого трансгенные растения трансформировали Arabidopsis GS1 кодирующей последовательностью, включенной в SEQ ID NO:6, под контролем RuBisCo промотора внутри экспрессионного вектора pCambia 1201 (включая конструкцию SEQ ID NO:6), применяя опосредованный агробактерией "floral dip" перенос как описано (Harrison et al., 2006, Plant Methods 2:19-23; Clough and Bent, 1998, Plant J. 16:735-743). Акробактериальные вектора pMON316, несущие GPT, и pCambia 1201, несущие GS1, были получены, как описано в Примерах 3 и 11 соответственно.In this example, Arabidopsis thaliana plants were transformed with a truncated sequence encoding Arabidopsis GPT, SEQ ID NO: 18, under the control of the CMV 35S promoter within the pMON316 expression vector (see Example 3 above), and after that, transgenic plants transformed Arabidopsis GS1 with the coding sequence included in SEQ ID NO: 6, under the control of the RuBisCo promoter within the pCambia 1201 expression vector (including the construct of SEQ ID NO: 6), using agrobacterium-mediated floral dip transfer as described (Harrison et al., 2006, Plant Methods 2: 19-23 ; Clough and Bent, 1998, Plant J. 16: 735-743). Acrobacterial vectors pMON316 carrying GPT and pCambia 1201 carrying GS1 were obtained as described in Examples 3 and 11, respectively.

Трансформацию двух различных культур агробактерий либо pMon 316 + Arabidopsis GTP конструкцией, либо Gambia 1201 + Arabidopsis GS конструкцией осуществили путем электропорации, применяя способ по Weigel и Glazebrook 2002. Трансформированные агробактерий затем выращивали с отбором по антибиотику, собирали путем центрифугирования, ресуспендировали в LB бульоне с антибиотиком и применяли при осуществлении способа «floral dip» в соцветии Arabidopsis. Полученные способам «Floral dip» растения Arabidopsis выращивали до зрелости, позволили им самоопылица, и собирали семена. Семена от двух растений, обработанных способом «Floral dip», сначала выращивали на среде, содержащей 20 мкг/мл канамицина, и с помощью последующих обычных селекционных процедур, выживающие сеянцы переносили в среду, содержащую 20 мкг гигромицина. Растения (3), выжившие в процессе селекции по двум антибиотикам, самоопылились, и семена собрали. Семена генерации Т1 прорастали на MS среде, содержащей 20 мкг/мл гигромицина, и выжившим сеянцам позволили вырасти до состояния зрелого растения, самоопылиться, и собрали семена. Семена генерации Т2 применяли для исследования последующего роста.Transformation of two different cultures of agrobacteria with either pMon 316 + Arabidopsis GTP construct or Gambia 1201 + Arabidopsis GS construct was performed by electroporation using the method of Weigel and Glazebrook 2002. The transformed agrobacteria were then grown with antibiotic selection, harvested by centrifugation, resuspended in LB broth with antibiotic and was used in the implementation of the method of "floral dip" in the inflorescence of Arabidopsis. The Arabidopsis plants obtained by the Floral dip methods were grown to maturity, allowed them to self-pollinate, and seeds were harvested. Seeds from two plants treated with the Floral dip method were first grown on a medium containing 20 μg / ml kanamycin, and using the following conventional selection procedures, surviving seedlings were transferred to a medium containing 20 μg hygromycin. The plants (3) that survived the selection process for the two antibiotics self-pollinated and the seeds were collected. T1 generation seeds sprouted on MS medium containing 20 μg / ml hygromycin, and the surviving seedlings were allowed to grow to a mature plant state, self-dust, and seeds were collected. T2 generation seeds were used to study subsequent growth.

Результаты представлены на ФИГ.18 и в Таблице XIII. Согласно Таблице XIII, в которой представлены данные по шести трансгенным растениям Arabidopsis (усредненные), трансгенные растения демонстрируют повышенные уровни активности как GPT, так и GS. GPT активность была выше в двадцать раз по сравнению с контрольными растениями. Более того, масса сырой ткани трансгенных растений в среднем также была в четыре раза выше по сравнению с контрольными растениями (в среднем). Фотография молодых трансгенных растений Arabidopsis, по сравнению с контрольными растениями Arabidopsis дикого типа, выращенными при идентичных условиях, приведена на ФИГ.18 и показывает единообразное и очень существенное увеличение роста/биомассы для трансгенных растений по сравнению с контрольными растениями.The results are presented in FIG. 18 and in Table XIII. According to Table XIII, which presents data for six transgenic Arabidopsis plants (averaged), transgenic plants show elevated levels of activity of both GPT and GS. GPT activity was twenty times higher compared to control plants. Moreover, the raw tissue mass of transgenic plants was also four times higher on average compared to control plants (average). A photograph of young transgenic Arabidopsis plants, compared to control wild type Arabidopsis plants grown under identical conditions, is shown in FIG. 18 and shows a uniform and very significant increase in growth / biomass for transgenic plants compared to control plants.

ТАБЛИЦА XIIITABLE XIII трансгенные растения ARABIDOPSIS по сравнению с контролемtransgenic plants ARABIDOPSIS compared to control Тип растенияPlant type Биомасса листа FWt, гLeaf biomass FWt, g GPT активность нмоль/ч/гFWtGPT activity nmol / h / g FWt GS активность мкмоль/мин/гFWtGS activity μmol / min / gFWt Анализ наличия трансгенаTransgene Analysis Дикий тип, в среднемWild type, average 0.2460.246 18.418.4 7.07.0 ОтрицательныйNegative трансгенtransgene 1.1061.106 395.6395.6 18.218.2 ПоложительныйPositive

ПРИМЕР 17: получение трансгенных растений томата, несущих ARABIDOPSIS GPT и GS1 трансгены:EXAMPLE 17: obtaining transgenic tomato plants bearing ARABIDOPSIS GPT and GS1 transgenes:

В этом примере растения томата (Solanum lycopersicon, сорт "Money Maker") трансформировали Arabidopsis GPT кодирующей последовательностью SEQ ID NO:1 полной длины под контролем CMV 35S промотора внутри экспрессионного вектора pMON316 (смотрите Пример 3, выше), и Arabidopsis GS1 кодирующей последовательностью, включенной в SEQ ID NO:6, под контролем RuBisCo промотора внутри экспрессионного вектора pCambia 1201 (включая конструкцию SEQ ID NO:6). Трансгенные растения томата с одним трансгеном (GPT) генерировали и выращивали до цветения, по существу, как описано в Примере 4. Arabidopsis GS1 трансген затем ввели в Т0 растения с одним трансгеном, применяя опосредованный агробактерией перенос посредством инъекции непосредственно в цветки (как описано в Примере 8). Трансгенные и контрольные растения томата выращивали при идентичных условиях и охарактеризовали по характеристикам фенотипа роста. Полученные Т0 дважды трансгенные растения затем выращивали до зрелости, фотографировали вместе с контрольными растениями томата и определяли фенотипические характеристики.In this example, tomato plants (Solanum lycopersicon, cultivar "Money Maker") were transformed with Arabidopsis GPT coding sequence SEQ ID NO: 1 full length under the control of the CMV 35S promoter within the expression vector pMON316 (see Example 3 above), and Arabidopsis GS1 coding sequence, included in SEQ ID NO: 6, under the control of the RuBisCo promoter within the pCambia 1201 expression vector (including construct SEQ ID NO: 6). Transgenic single transgenic tomato plants (GPTs) were generated and grown before flowering, essentially as described in Example 4. The Arabidopsis GS1 transgene was then introduced into T0 single transgenic plants using agrobacterium-mediated transfer by injection directly into flowers (as described in Example 8). Transgenic and control tomato plants were grown under identical conditions and characterized by the characteristics of the growth phenotype. The obtained T0 twice transgenic plants were then grown to maturity, photographed with control tomato plants, and phenotypic characteristics were determined.

Результаты представлены на ФИГ.19 и в Таблице XIX. Из Таблицы XIX видно, что дважды трансгенные растения томата показывают существенное увеличение биомассы листьев растения по сравнению с контрольными растениями, причем увеличение выхода биомассы в среднем составляет 45%, по сравнению с контрольными растениями. Более того, также наблюдалось увеличение выхода плодов томата на 70% для трансгенных линий по сравнению с контрольными растениями (например, 51 томат собрали от линии 4С, напротив, в среднем, у контрольных растений собирали в среднем около 30 томатов). У трансгенных растений наблюдался намного более высокий уровень активности GPT (например, линия 4С показало около 32-кратное увеличение активности GPT, по сравнению с активностью GPT, измеренной в среднем для контрольных растений). GS активность также была выше у трансгенных растений по сравнению с контрольными (почти в два раза для линии 4С).The results are presented in FIG.19 and in Table XIX. From Table XIX it is seen that twice transgenic tomato plants show a significant increase in the biomass of plant leaves compared to control plants, with an average increase in biomass yield of 45% compared to control plants. Moreover, there was also a 70% increase in tomato yield for transgenic lines compared to control plants (for example, 51 tomatoes were collected from line 4C, on the contrary, on average about 30 tomatoes were collected from control plants on average). Transgenic plants showed a much higher level of GPT activity (for example, line 4C showed about a 32-fold increase in GPT activity compared to GPT activity, measured on average for control plants). GS activity was also higher in transgenic plants compared with the control ones (almost twice for the 4C line).

Что касается фенотипа роста, как видно на ФИГ.19, у трансгенных растений томата развиваются листья существенно большего размера по сравнению с контрольными растениями (ФИГ 19А). Кроме того, можно увидеть, что трансгенные растения томата существенно больше, выше и обладают большей общей биомассой (смотрите ФИГ.19В).As for the growth phenotype, as can be seen in FIG. 19, leaves of a significantly larger size develop in transgenic tomato plants compared to control plants (FIG. 19A). In addition, you can see that the transgenic tomato plants are significantly larger, higher and have a larger total biomass (see FIG.19B).

ТАБЛИЦА XIXTABLE XIX рост и репродукция трансгенных растений томатаgrowth and reproduction of transgenic tomato plants Тип растенияPlant type Биомасса листа FWt, гLeaf biomass FWt, g Число собранных томатовThe number of harvested tomatoes GPT активность нмоль/ч/гFWtGPT activity nmol / h / g FWt GS активность Мкмоль/мин/гFWtGS activity μmol / min / gFWt Анализ наличия трансгенаTransgene Analysis Дикий тип, в среднемWild type, average 891891 30.230.2 287287 14.2714.27 ОтрицательныйNegative Линия 6СLine 6C 12881288 4343 91819181 18.318.3 ++ Линия 4СLine 4C 11461146 5151 17181718 26.426.4 ++

ПРИМЕР 18: получение трансгенных растений CAMILENA, несущих трансгены ARABIDOPSIS GPT и GS1:EXAMPLE 18: obtaining transgenic plants CAMILENA bearing the transgenes ARABIDOPSIS GPT and GS1:

В этом примере растения Camelina (Camelina sativa, Var MT 303) трансформировали Arabidopsis GPT кодирующей последовательностью SEQ ID NO:1 полной длины под контролем промотора RuBisCo внутри экспрессионного вектора pCambia 1201, и Arabidopsis GS1 кодирующей последовательностью, включенной в SEQ ID NO:6, под контролем RuBisCo промотора внутри экспрессионного вектора pCambia 1201, применяя Agrobacterium-опосредованный перенос в прорастающие семена, согласно способу, описанному в Chee et al., 1989, Plant Physiol. 91: 1212-1218. Агробактериальные векторы и смеси получили для инокуляции семян, как описано в Примере 11, приведенном выше.In this example, Camelina plants (Camelina sativa, Var MT 303) transformed Arabidopsis GPT with the full length SEQ ID NO: 1 coding sequence under the control of the RuBisCo promoter within the pCambia 1201 expression vector, and Arabidopsis GS1 with the coding sequence included in SEQ ID NO: 6, under control of the RuBisCo promoter within the pCambia 1201 expression vector using Agrobacterium-mediated transfer to germinating seeds according to the method described in Chee et al., 1989, Plant Physiol. 91: 1212-1218. Agrobacterial vectors and mixtures were obtained for inoculation of seeds, as described in Example 11 above.

Трансгенные и контрольные растения Camelina выращивали при идентичных условиях (30 дней в камере для проращивания семян, и затем перенесли в теплицу для культивации), в течение 39 дней, и охарактеризовали по биомассе, характеристикам роста и стадии цветения.Camelina transgenic and control plants were grown under identical conditions (30 days in a seed germination chamber and then transferred to a greenhouse for cultivation) for 39 days, and were characterized by biomass, growth characteristics and flowering stage.

Результаты представлены в Таблице XX и на ФИГ.20. Согласно Таблице XX, видно, что общая биомасса в трансгенных растениях, в среднем, почти в два раза больше биомассы контрольных растений. Диаметр листового полога также значительно увеличился у трансгенных растений. ФИГ.20 показывает фотографию трансгенных растений Camelina в сравнении с контролем. Трансгенные растения заметно больше и показывают улучшенное цветение.The results are presented in Table XX and FIG. 20. According to Table XX, it can be seen that the total biomass in transgenic plants, on average, is almost twice the biomass of control plants. The diameter of the canopy also increased significantly in transgenic plants. FIGURE 20 shows a photograph of the transgenic Camelina plants in comparison with the control. Transgenic plants are noticeably larger and show improved flowering.

ТАБЛИЦА XXTABLE XX Трансгенные растения CAMELINA по сравнению с контролемCAMELINA transgenic plants compared to control Тип растенияPlant type высота/диаметр Canopy, дюймыCanopy Height / Diameter Inches Биомасса, гBiomass, g стадия цветенияflowering stage Дикий тип, в среднемWild type, average 14/414/4 8.358.35 частичное цветениеpartial flowering трансген С-1transgene C-1 15.5/515.5 / 5 16.5416.54 полное цветениеfull bloom трансген С-3transgene C-3 14/714/7 14.8014.80 начальное цветениеinitial flowering

ПРИМЕР 19: Активность GPT трансгена ячменя в растенияхEXAMPLE 19: GPT Transgenic Activity of Barley in Plants

В этом примере предполагаемая кодирующая последовательность GPT ячменя была выделена и экспрессирована из трансгенной конструкции, применяя in planta анализ транзиентной экспрессии. Биологически активная рекомбинантная GPT ячменя была продуцирована, и катализировала повышенный синтез 2-оксоглутарамата, что было подтверждено ВЭЖХ. Кодирующая последовательность GPT ячменя (Hordeum vulgare) была определена и синтезирована. ДНК последовательность кодирующей последовательности GPT ячменя, применяемой в этом примере, соответствует SEQ ID NO:14, и аминокислотная последовательность кодируемого GPT белка представляет собой SEQ ID NO:15.In this example, the putative barley GPT coding sequence was isolated and expressed from a transgenic construct using an in planta transient expression assay. The biologically active recombinant barley GPT was produced and catalyzed increased synthesis of 2-oxoglutaramate, as confirmed by HPLC. The coding sequence of the GPT of barley (Hordeum vulgare) was determined and synthesized. The DNA sequence of the barley GPT coding sequence used in this example corresponds to SEQ ID NO: 14, and the amino acid sequence of the GPT encoded protein is SEQ ID NO: 15.

Кодирующую последовательность GPT ячменя вставили в вектор 1305.1 cambia, и перенесли в LBA404 штамм Agrobacterium tumefaciens, применяя стандартный способ электропорации (McCormac et al., 1998, Molecular Biotechnology 9: 155-159), затем поместили на LB пластины, содержащие гигромицин (50 мкг/мл). Колонии агробактерий с резистентностью к антибиотикам были отобраны для анализа.The barley GPT coding sequence was inserted into cambia vector 1305.1, and transferred to LBA404 strain Agrobacterium tumefaciens using a standard electroporation method (McCormac et al., 1998, Molecular Biotechnology 9: 155-159), then placed on LB plates containing hygromycin (50 μg / ml). Antibiotic resistance colonies of agrobacteria were selected for analysis.

Анализ транзиентной экспрессии листьев табака состоял в инъекции суспензии трансформированных агробактерий (1.5-2.0 OD 650) в быстрорастущие листья табака. Интрадермальные инъекции делали в сетку на поверхности листа для подвергания значительной поверхности листа агробактериям. Затем растения росли в течение 3-5 дней, после чего ткань была экстрагирована, как описано для всех других тканных экстрактов, и была измерена активность GPT.Analysis of the transient expression of tobacco leaves consisted of injecting a suspension of transformed agrobacteria (1.5-2.0 OD 650) into fast-growing tobacco leaves. Intradermal injections were made into a mesh on the surface of the sheet to expose a significant surface of the sheet to agrobacteria. Then the plants grew for 3-5 days, after which the tissue was extracted as described for all other tissue extracts, and GPT activity was measured.

GPT активность в инокулированной ткани листа (1217 наномоль/гFWt/ч) была в три раза выше, по сравнению с GPT активностью, измеренной в тканях листьев контрольных растений (407 наномоль/гFWt/ч), что указывает на то, что Hordeum GPT конструкция управляет экспрессией биологически активной GPT в трансгенном растении.The GPT activity in inoculated leaf tissue (1217 nanomol / gFWt / h) was three times higher than the GPT activity measured in leaf tissues of control plants (407 nanomol / gFWt / h), which indicates that the Hordeum GPT construct controls the expression of biologically active GPT in a transgenic plant.

ПРИМЕР 20: Выделение и экспрессия кодирующей последовательности рекомбинантного гена GPT риса и анализ биологической активностиEXAMPLE 20: Isolation and expression of the coding sequence of the recombinant rice GPT gene and analysis of biological activity

В этом примере предполагаемая кодирующая последовательность GPT риса была выделена и экспрессирована в E.coli. Биологически активная рекомбинантная GPT риса была продуцирована и катализировала повышенный синтез 2-оксоглутарамата, что подтверждено ВЭЖХ.In this example, the putative rice GPT coding sequence was isolated and expressed in E. coli. Biologically active recombinant rice GPT was produced and catalyzed increased synthesis of 2-oxoglutaramate, as confirmed by HPLC.

Материалы и способы:Materials and methods:

Кодирующая последовательность GPT риса и экспрессия в E.coli:Rice GPT coding sequence and expression in E. coli:

Кодирующая последовательность GPT риса (Oryza sativa) была определена и синтезирована, вставлена в РЕТ28 вектор и экспрессирована в Е.coli. Кратко, клетки Е.coli трансформировали экспрессионным вектором, и трансформанты выращивали всю ночь в LB бульоне, разбавленном до оптической плотности (OD) 0.4, экспрессию индуцировали изопропил-В-D-тиогалактозидом (0.4-микромолярный), выращивали в течение 3 часов и собрали. Всего 25 Х 106 клеток проанализировали на биологическую активность, применяя ЯМР анализ, приведен ниже. Нетрансформированные клетки Е.coli дикого типа проанализировали в качестве контроля. В качестве дополнительного контроля применяли клетки E.Coli, трансформированные пустым вектором.The coding sequence of GPT rice (Oryza sativa) was determined and synthesized, inserted into a PET28 vector and expressed in E. coli. Briefly, E. coli cells were transformed with an expression vector, and transformants were grown overnight in LB broth diluted to an optical density (OD) of 0.4, expression was induced with isopropyl-B-D-thiogalactoside (0.4-micromolar), grown for 3 hours and collected . A total of 25 X 10 6 cells were analyzed for biological activity using NMR analysis below. Non-transformed wild-type E. coli cells were analyzed as a control. As an additional control, E. coli cells transformed with an empty vector were used.

ДНК последовательность кодирующей последовательности GPT риса, применяемая в этом примере, соответствует SEQ ID NO:10, и закодированная аминокислотная последовательность GPT белка соответствует SEQ ID NO:11.The DNA sequence of the rice GPT coding sequence used in this example corresponds to SEQ ID NO: 10, and the encoded amino acid sequence of the GPT protein corresponds to SEQ ID NO: 11.

ВЭЖХ анализ 2-оксоглутарамата:HPLC analysis of 2-oxoglutaramate:

ВЭЖХ применяли для определения продуцирования 2-оксоглутарамата GPT-сверхэкспрессирующими клетками E.coli, следуя модификации Calderon et al., 1985, J Bacteriol 161(2): 807-809. Кратко, применяли модифицированный экстракционный буфер, содержащий 25 мМ Tris-HCl pH 8.5, 1 мМ EDTA, 20 мкМ пиридоксальфосфата, 10 мМ Цистеина и около 1.5% (об./об.) меркаптоэтанола. Образцы (лизат клеток E.coli, 25 Х 106 клеток) добавили к экстракционному буферу при соотношении около 1/3 (мас./об.), инкубировали в течение 30 минут при 37°С, и остановили, применяя 200 мкл 20% ТСА. Через около 5 минут анализируемую смесь центрифугировали, и супернатант применяли для количественного определения 2-оксоглутарамата с помощью ВЭЖХ, применяя ION-300 7.8 мм ID Х 30 см L колонку, с подвижной фазой 0.01 Н H2SO4, скоростью потока около 0.2 мл/мин, при 40°С. Впрыскиваемый объем составлял около 20 мкл, и время удерживания составляло от 38 до 39 минут. Обнаружение проводилось при помощи УФ излучения с длиной волны 210 нм.HPLC was used to determine the production of 2-oxoglutaramate by GPT overexpressing E. coli cells, following a modification of Calderon et al., 1985, J Bacteriol 161 (2): 807-809. Briefly, a modified extraction buffer was used containing 25 mM Tris-HCl pH 8.5, 1 mM EDTA, 20 μM pyridoxalphosphate, 10 mM Cysteine and about 1.5% (v / v) mercaptoethanol. Samples (E. coli cell lysate, 25 X 10 6 cells) were added to the extraction buffer at a ratio of about 1/3 (w / v), incubated for 30 minutes at 37 ° C, and stopped using 200 μl of 20% TCA After about 5 minutes, the analyzed mixture was centrifuged, and the supernatant was used to quantify 2-oxoglutaramate by HPLC using an ION-300 7.8 mm ID X 30 cm L column, with a mobile phase of 0.01 N H 2 SO 4 , flow rate of about 0.2 ml / min at 40 ° C. The injection volume was about 20 μl, and the retention time was 38 to 39 minutes. Detection was carried out using UV radiation with a wavelength of 210 nm.

Сравнение посредством ЯМР анализа с аутентичным 2-оксоглутараматом применяли для подтверждения, что Arabidopisis последовательность полной длины экспрессирует GPT с активностью синтеза 2-оксоглутарамата. Кратко, аутентичный 2-оксоглутарамат (структура, подтвержденная ЯМР) получили путем химического синтеза, для подтверждения результатов ВЭЖХ анализа, приведенного выше, путем подтверждения, что продукт анализа (молекула, синтезированная в ответ на экспрессированный GPT) и аутентичный 2-оксоглутарамат элюируются при одинаковом времени удерживания. Кроме того, при смешивании вместе, продукт анализа и аутентичное соединение элюируются с появлением единичного пика. Кроме того, подтверждение результатов ВЭЖХ анализа также включает мониторинг исчезновения субстрата глутамина, при этом было показано, что существует молярная стехиометрия 1:1 между расходом глутамина и продуцированным 2-оксоглутараматом. Методика анализа всегда включает два контроля, один без фермента и второй без глутамина. Первый показывает, что продуцирование 2-оксоглутарамата зависит от наличия фермента, а второй показывает, что продуцирование 2-оксоглутарамата зависит от субстрата глутамина.Comparison by NMR analysis with authentic 2-oxoglutaramate was used to confirm that the full length Arabidopisis sequence expresses GPT with 2-oxoglutaramate synthesis activity. Briefly, authentic 2-oxoglutaramate (a structure confirmed by NMR) was obtained by chemical synthesis to confirm the results of HPLC analysis above by confirming that the product of analysis (a molecule synthesized in response to expressed GPT) and authentic 2-oxoglutaramate elute at the same retention time. In addition, when mixed together, the assay product and authentic compound elute with the appearance of a single peak. In addition, confirmation of the results of the HPLC analysis also includes monitoring the disappearance of the glutamine substrate, while it was shown that there is a 1: 1 molar stoichiometry between the glutamine consumption and the 2-oxoglutaramate produced. The analysis procedure always includes two controls, one without enzyme and one without glutamine. The first shows that the production of 2-oxoglutaramate depends on the presence of the enzyme, and the second shows that the production of 2-oxoglutaramate depends on the substrate of glutamine.

Результаты:Results:

Экспрессия кодирующей последовательности GPT риса SEQ ID NO:10 привела к сверхэкспрессии рекомбинантного белка GPT, имеющего биоактивность, связанную с катализом синтеза 2-оксоглутарамата. В частности, 1.72 наномоля 2-оксоглутарамата наблюдалось в клетках Е.coli, сверхэкспрессирующих рекомбинантную GPT риса, по сравнению с только 0.02 наномолями 2-оксоглутарамата в контрольных клетках Е.coli, то есть 86-кратное увеличение уровня активности по сравнению с контролем.Expression of the GPT coding sequence of rice SEQ ID NO: 10 resulted in overexpression of a recombinant GPT protein having bioactivity associated with catalysis of the synthesis of 2-oxoglutaramate. In particular, 1.72 nanomoles of 2-oxoglutaramate was observed in E. coli cells overexpressing recombinant rice GPT, compared with only 0.02 nanomoles of 2-oxoglutaramate in control E. coli cells, i.e. an 86-fold increase in the level of activity compared to the control.

ПРИМЕР 21: Выделение и экспрессия кодирующей последовательности рекомбинантного гена GPT сои и анализ биологической активностиEXAMPLE 21: Isolation and expression of the coding sequence of the recombinant soybean GPT gene and analysis of biological activity

В этом примере предполагаемая кодирующая последовательность GPT сои была выделена и экспрессирована в Е.coli. Биологически активная рекомбинантная GPT сои была продуцирована и катализировала повышенный синтез 2-оксоглутарамата, что подтверждено ВЭЖХ.In this example, the putative soybean GPT coding sequence was isolated and expressed in E. coli. Biologically active recombinant soybean GPT was produced and catalyzed increased synthesis of 2-oxoglutaramate, as confirmed by HPLC.

Материалы и способы:Materials and methods:

Кодирующая последовательность GPT сои и экспрессия в Е.coli:Soybean GPT coding sequence and expression in E. coli:

Кодирующая последовательность GPT сои (Glycine max) была определена и синтезирована, вставлена в РЕТ28 вектор и экспрессирована в E.coli. Кратко, клетки E.coli трансформировали экспрессионным вектором, и трансформанты выращивали всю ночь в LB бульоне, разбавленном до оптической плотности (OD) 0.4, экспрессию индуцировали изопропил-В-D-тиогалактозидом (0.4-микромолярный), выращивали в течение 3 часов и собрали. Всего 25 Х 106 клеток проанализировали на биологическую активность, применяя ВЭЖХ анализ, приведен ниже. Нетрансформированные клетки E.coli дикого типа проанализировали в качестве контроля. В качестве дополнительного контроля применяли клетки E.Coli, трансформированные пустым вектором.The soybean GPT coding sequence (Glycine max) was determined and synthesized, inserted into a PET28 vector, and expressed in E. coli. Briefly, E. coli cells were transformed with an expression vector, and transformants were grown overnight in LB broth diluted to an optical density (OD) of 0.4, expression was induced with isopropyl-B-D-thiogalactoside (0.4-micromolar), grown for 3 hours and collected . A total of 25 X 10 6 cells were analyzed for biological activity using HPLC analysis below. Non-transformed wild-type E. coli cells were analyzed as a control. As an additional control, E. coli cells transformed with an empty vector were used.

ДНК последовательность кодирующей последовательности GPT сои, применяемая в этом примере, соответствует SEQ ID NO:12, и закодированная аминокислотная последовательность GPT белка соответствует SEQ ID NO:13.The DNA sequence of the soybean GPT coding sequence used in this example corresponds to SEQ ID NO: 12, and the encoded amino acid sequence of the GPT protein corresponds to SEQ ID NO: 13.

ВЭЖХ анализ 2-оксоглутарамата:HPLC analysis of 2-oxoglutaramate:

ВЭЖХ применяли для определения продуцирования 2-оксоглутарамата GPT-сверхэкспрессирующими клетками E.coli, как описано в Примере 20, приведенном выше.HPLC was used to determine the production of 2-oxoglutaramate by GPT overexpressing E. coli cells as described in Example 20 above.

Результаты:Results:

Экспрессия кодирующей последовательности GPT сои SEQ ID NO:12 привела к сверхэкспрессии рекомбинантного белка GPT, имеющего биоактивность, связанную с катализом синтеза 2-оксоглутарамата. В частности, 31.9 наномоля 2-оксоглутарамата наблюдалось в клетках Е.coli, сверхэкспрессирующих рекомбинантную GPT сои, по сравнению с только 0.02 наномолями 2-оксоглутарамата в контрольных клетках Е.coli, то есть почти 1600-кратное увеличение уровня активности по сравнению с контролем.Expression of the soybean GPT coding sequence of SEQ ID NO: 12 resulted in overexpression of a recombinant GPT protein having bioactivity associated with catalysis of the synthesis of 2-oxoglutaramate. In particular, 31.9 nanomoles of 2-oxoglutaramate was observed in E. coli cells overexpressing recombinant soybean GPT, compared with only 0.02 nanomoles of 2-oxoglutaramate in control E. coli cells, i.e. an almost 1600-fold increase in the level of activity compared to the control.

ПРИМЕР 22: Выделение и экспрессия кодирующей последовательности рекомбинантного гена GPT полосатой перцины и анализ биологической активностиEXAMPLE 22: Isolation and Expression of the Coding Sequence of the Recombinant Striped Percina GPT Gene and Biological Activity Analysis

В этом примере предполагаемая кодирующая последовательность GPT полосатой перцины была выделена и экспрессирована в Е.coli. Биологически активная рекомбинантная GPT полосатой перцины была продуцирована и катализировала повышенный синтез 2-оксоглутарамата, что подтверждено с помощью ВЭЖХ.In this example, the putative striped percine GPT coding sequence was isolated and expressed in E. coli. The biologically active recombinant stripe-perine GPT was produced and catalyzed an increased synthesis of 2-oxoglutaramate, as confirmed by HPLC.

Материалы и способы:Materials and methods:

Кодирующая последовательность GPT полосатой перцины и экспрессия в Е.coli:The coding sequence of GPT striped percina and expression in E. coli:

Кодирующая последовательность GPT полосатой перцины (Danio rerio) была определена и синтезирована, вставлена в РЕТ28 вектор и экспрессирована в Е.coli. Кратко, клетки Е.coli трансформировали экспрессионным вектором, и трансформанты выращивали всю ночь в LB бульоне, разбавленном до оптической плотности (OD) 0.4, экспрессию индуцировали изопропил-B-D-тиогалактозидом (0.4-микромолярный), выращивали в течение 3 часов и собрали. Всего 25 Х 106 клеток проанализировали на биологическую активность, применяя ВЭЖХ анализ, приведен ниже. Нетрансформированные клетки E.coli дикого типа проанализировали в качестве контроля. В качестве дополнительного контроля применяли клетки Е.Coli, трансформированные пустым вектором.The GPT coding sequence of striped percina (Danio rerio) was determined and synthesized, inserted into a PET28 vector and expressed in E. coli. Briefly, E. coli cells were transformed with an expression vector, and transformants were grown overnight in LB broth diluted to an optical density (OD) of 0.4, expression was induced with isopropyl-BD-thiogalactoside (0.4-micromolar), grown for 3 hours and collected. A total of 25 X 10 6 cells were analyzed for biological activity using HPLC analysis below. Non-transformed wild-type E. coli cells were analyzed as a control. As an additional control, E. coli cells transformed with an empty vector were used.

ДНК последовательность кодирующей последовательности GPT полосатой перцины, применяемая в этом примере, соответствует SEQ ID NO:16, и закодированная аминокислотная последовательность GPT белка соответствует SEQ ID NO:17.The DNA sequence of the striped pepperine GPT coding sequence used in this example corresponds to SEQ ID NO: 16, and the encoded amino acid sequence of the GPT protein corresponds to SEQ ID NO: 17.

ВЭЖХ анализ 2-оксоглутарамата:HPLC analysis of 2-oxoglutaramate:

ВЭЖХ применяли для определения продуцирования 2-оксоглутарамата GPT-сверхэкспрессирующими клетками Е.coli, как описано в Примере 20, приведенном выше.HPLC was used to determine the production of 2-oxoglutaramate by GPT overexpressing E. coli cells as described in Example 20 above.

Результаты:Results:

Экспрессия кодирующей последовательности GPT полосатой перцины SEQ ID NO: 12 привела к сверхэкспрессии рекомбинантного белка GPT, имеющего биоактивность, связанную с катализом синтеза 2-оксоглутарамата. В частности, 28.6 наномоля 2-оксоглутарамата наблюдалось в клетках Е.coli, сверхэкспрессирующих рекомбинантную GPT полосатой перцины, по сравнению с только 0.02 наномолями 2-оксоглутарамата в контрольных клетках E.coli, то есть более чем 1400-кратное увеличение уровня активности по сравнению с контролем.Expression of the GPT coding sequence of stripe pepper SEQ ID NO: 12 resulted in overexpression of a recombinant GPT protein having bioactivity associated with catalysis of the synthesis of 2-oxoglutaramate. In particular, 28.6 nanomoles of 2-oxoglutaramate was observed in E. coli cells overexpressing recombinant striped pepper perch GPT, compared with only 0.02 nanomoles of 2-oxoglutaramate in control E. coli cells, i.e. a more than 1400-fold increase in activity level compared to control.

ПРИМЕР 23: Получение и экспрессия кодирующей последовательности рекомбинантного усеченного гена GPT ARABIDOPSIS и анализ биологической активностиEXAMPLE 23: Obtaining and expression of the coding sequence of the recombinant truncated GPT gene ARABIDOPSIS and analysis of biological activity

В этом примере две различные усеченные Arabidopsis GPT кодирующие последовательности были получены и экспрессированы в Е.coli, для того, чтобы оценить активность GPT белков, в которых предполагаемый хпоропластный сигнальный пептид отсутствует или подвергается усечению. Рекомбинантные усеченные GPT белки, соответствующие Arabidopsis GPT аминокислотной последовательности SEQ ID NO:2 полной длины, усеченной с удалением первых 30-ти аминотерминальных аминокислотных остатков, или первых 45-ти аминотерминальных аминокислотных остатков, были успешно экспрессированы и показали биологическую активность при катализе повышенного синтеза 2-оксоглутарамата, что подтверждено с помощью ВЭЖХ.In this example, two different truncated Arabidopsis GPT coding sequences were obtained and expressed in E. coli in order to evaluate the activity of GPT proteins in which the putative choroplastic signal peptide is missing or truncated. Recombinant GPT truncated proteins corresponding to the Arabidopsis GPT full length amino acid sequence SEQ ID NO: 2, truncated with the removal of the first 30 amino terminal amino acid residues, or the first 45 amino terminal amino acid residues, were successfully expressed and showed increased activity catalysis 2 -oxoglutaramate, as confirmed by HPLC.

Материалы и способы:Materials and methods:

Усеченные кодирующие последовательности Arabidopsis GPT и экспрессия в in Е.coli:Truncated Arabidopsis GPT coding sequences and expression in in E. coli:

ДНК кодирующая последовательность усечения Arabidopsis thaliana GPT кодирующей последовательности SEQ ID NO:1 была определена, синтезирована, вставлена в РЕТ28 вектор и экспрессирована в E.coli. ДНК последовательность усеченной Arabidopsis GPT кодирующей последовательности, применяемая в этом Примере, соответствует SEQ ID NO:20 (-45 АА конструкция), и соответствующая усеченная аминокислотная последовательность GPT белка соответствует SEQ ID NO:21. Кратко, E.coli клетки были трансформированы экспрессионным вектором, и трансформанты выращивали всю ночь в LB бульоне, разбавленном до оптической плотности 0.4, экспрессию индуцировали изопропил-В-D-тиогалактозидом (0.4-микромолярный), выращивали в течение трех часов и собрали. Всего 25 Х 106 клеток проанализировали на биологическую активность, применяя ВЭЖХ, как описано в Примере 20. Нетрансформированные Е.coli клетки дикого типа проанализировали в качестве контроля. В качестве дополнительного контроля применяли клетки E.coli, трансформированные пустым вектором.The DNA coding sequence for truncating Arabidopsis thaliana GPT coding sequence SEQ ID NO: 1 was determined, synthesized, inserted into a PET28 vector, and expressed in E. coli. The DNA sequence of the truncated Arabidopsis GPT coding sequence used in this Example corresponds to SEQ ID NO: 20 (-45 AA construct), and the corresponding truncated amino acid sequence of the GPT protein corresponds to SEQ ID NO: 21. Briefly, E. coli cells were transformed with an expression vector, and transformants were grown overnight in LB broth diluted to an optical density of 0.4, expression was induced with isopropyl-B-D-thiogalactoside (0.4-micromolar), grown for three hours and harvested. A total of 25 X 10 6 cells were analyzed for biological activity using HPLC as described in Example 20. Non-transformed E. coli wild-type cells were analyzed as a control. As an additional control, E. coli cells transformed with an empty vector were used.

Экспрессия усеченной -45 Arabidopsis GPT кодирующей последовательности SEQ ID NO:20 привела к сверхэкспресии биологически активного рекомбинантного белка GPT (биологическая активность катализа синтеза 2-оксоглутарамата). В частности, 16.1 наномоля 2-оксоглутарамата наблюдалось в клетках Е.coli, сверхэкспрессирующих усеченную -45 GPT, по сравнению с только 0.02 наномолями 2-оксоглутарамата в контрольных клетках E.coli, то есть более чем 800-кратное увеличение уровня активности по сравнению с контролем. Для сравнения, кодирующая последовательность гена Arabidopsis полной длины, экспрессированная в тех же клетках Е.coli, при проведении анализа показала 2.8 наномоля 2-оксоглутарамата, или, грубо, менее чем одну пятую от активности, наблюдаемой для усеченного рекомбинантного GPT белка.The expression of the truncated -45 Arabidopsis GPT coding sequence of SEQ ID NO: 20 resulted in overexpression of the biologically active recombinant protein GPT (biological activity of the catalysis of the synthesis of 2-oxoglutaramate). In particular, 16.1 nanomoles of 2-oxoglutaramate was observed in E. coli cells overexpressing truncated -45 GPT, compared to only 0.02 nanomoles of 2-oxoglutaramate in control E. coli cells, i.e. a more than 800-fold increase in activity level compared to control. For comparison, the full-length Arabidopsis gene coding sequence expressed in the same E. coli cells showed 2.8 nanomoles of 2-oxoglutaramate, or roughly less than one fifth of the activity observed for the truncated recombinant GPT protein.

ПРИМЕР 24: ПРОРАСТАНИЕ GPT + GS ТРАНСГЕННЫХ СЕМЯН ТАБАКА. ТОЛЕРАНТНОСТЬ К ВЫСОКИМ КОНЦЕНТРАЦИЯМ СОЛИEXAMPLE 24: Germination of GPT + GS TOBACCO SEEDS. TOLERANCE FOR HIGH SALT CONCENTRATIONS

В этом примере семена дважды трансгенной линии табака ХХ-3 (Кросс 3 в Таблице 4, смотрите Пример 7) протестировали, исследуя прорастание семян, для того чтобы оценить толерантность к высоким концентрациям соли.In this example, the seeds of the double-transgenic tobacco line XX-3 (Cross 3 in Table 4, see Example 7) were tested by examining seed germination in order to assess tolerance to high salt concentrations.

Материалы и способы:Materials and methods:

Семена табака растений дикого типа и ХХ-3 популяций подвергли стерилизации (5% отбеливающего раствора в течение 5 минут, и затем промывка 10% этанолом в течение 3 минут) и промыли стерильной дистиллированной водой. Стерилизованные семена затем поместили на среду Мурасиге-Скуга (10% агарозы) без сахарозы, и содержащую либо 0, либо 200 мМ NaCl. Семена росли в темноте в течение двух дней, и затем 6 дней при фотопериоде 16:8 при 24°С. На восьмой день скорость прорастания определили путем измерения процента семян по отношению к контролю или трансгенным растениям, которые проросли.The tobacco seeds of wild-type plants and XX-3 populations were sterilized (5% bleach solution for 5 minutes, and then washed with 10% ethanol for 3 minutes) and washed with sterile distilled water. The sterilized seeds were then placed on Murashige-Skoog medium (10% agarose) without sucrose, and containing either 0 or 200 mM NaCl. Seeds grew in the dark for two days, and then 6 days with a photoperiod of 16: 8 at 24 ° C. On the eighth day, the germination rate was determined by measuring the percentage of seeds relative to the control or transgenic plants that sprouted.

Результаты:Results:

Результаты представлены в Таблице XXI, приведенной ниже. Скорость прорастания для семян линии трансгенных растений, при нулевом содержании соли, была такой же, как и для семян контрольных растений дикого типа. Напротив, скорость прорастания для семян линии трансгенных растений при очень высоком содержании соли намного превышала скорость прорастания для контрольных семян дикого типа. Тогда как более 81% семян трансгенных растений проросли в условиях высокого содержания соли, только около 9% семян контрольных растений дикого типа проросли за тот же период времени. Эти данные показывают, что трансгенные семена способны прорастать очень хорошо при высоких концентрациях соли, что является важным признаком при росте растений в областях с возрастающей концентрацией соли в воде и/или почве.The results are presented in Table XXI below. The germination rate for the seeds of the transgenic plant line, at zero salt content, was the same as for the seeds of the wild-type control plants. On the contrary, the germination rate for seeds of the transgenic plant line at a very high salt content was much higher than the germination rate for the wild-type control seeds. While more than 81% of the seeds of transgenic plants germinated under conditions of high salt content, only about 9% of the seeds of control wild-type plants germinated over the same period of time. These data show that transgenic seeds can germinate very well at high salt concentrations, which is an important feature when plants grow in areas with increasing salt concentration in water and / or soil.

ТАБЛИЦА XXITABLE XXI Прорастание трансгенных растений табака и их толерантность к высокому содержанию солиGermination of transgenic tobacco plants and their tolerance to high salt content Тип растенияPlant type Контроль (0 мМ NaCl)Control (0 mM NaCl) Тест (200 мМ NaCl)Test (200 mM NaCl) % Прорастания% Germination % Прорастания% Germination Дикий типWild type 92, 87, 9492, 87, 94 9, 11, 89, 11, 8 Трансгенная линия ХХ-3Transgenic line XX-3 92, 91, 9492, 91, 94 84, 82, 7884, 82, 78

Все публикации, патенты и заявки на патент, приведенные в настоящем документе, включены в настоящий документ посредством ссылки, как если бы было специально указано, что каждая отдельная публикация или патентная заявка была включены посредством ссылки.All publications, patents, and patent applications cited herein are incorporated herein by reference, as if it was expressly indicated that each individual publication or patent application was incorporated by reference.

Объем настоящего изобретения не ограничивается вариантами выполнения настоящего изобретения, представленными в настоящем документе, которые предназначены только для иллюстрации отдельных объектов настоящего изобретения, и которые находят функциональные эквиваленты в объеме настоящего изобретения. Различные модификации вариантов и способов настоящего изобретения, в дополнение к описанным в настоящем документе, будут очевидны специалистам в данной области техники на основании предшествующего описания и знаний в данной области техники, и поэтому они также входят в объем настоящего изобретения. Такие модификации или другие варианты выполнения настоящего изобретения могут быть осуществлены на практике без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения.The scope of the present invention is not limited to the embodiments of the present invention presented herein, which are intended only to illustrate individual objects of the present invention, and which find functional equivalents within the scope of the present invention. Various modifications to the options and methods of the present invention, in addition to those described herein, will be apparent to those skilled in the art based on the foregoing description and knowledge of the art, and therefore are also within the scope of the present invention. Such modifications or other embodiments of the present invention may be practiced without departing from the spirit and scope of the present invention.

Таблица последовательностей:Sequence table:

SEQ ID NO:1 Arabidopsis глутамин-фенилпируват-трансаминазы ДНК кодирующая последовательность:SEQ ID NO: 1 Arabidopsis glutamine-phenylpyruvate-transaminase DNA coding sequence:

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

SEQ ID NO:2 Arabidopsis GPT аминокислотная последовательностьSEQ ID NO: 2 Arabidopsis GPT amino acid sequence

Figure 00000005
Figure 00000005

SEQ ID NO:3 Alfalfa GS1 ДНК кодирующая последовательность (прописные буквы) с 5' и 3' нетранслируемыми последовательностями (показано строчными буквами).SEQ ID NO: 3 Alfalfa GS1 DNA coding sequence (upper case) with 5 'and 3' untranslated sequences (shown in lower case).

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

SEQ ID NO:4 Alfalfa GS1 аминокислотная последовательностьSEQ ID NO: 4 Alfalfa GS1 amino acid sequence

Figure 00000008
Figure 00000008

SEQ ID NO:5 Alfalfa GS1 ДНК кодирующая последовательность (прописные буквы) с 5' и 3' нетранслируемыми последовательностями (показано строчными буквами) и векторные последовательности от Clal до Smal/Sspl и от Sspl/Smal до Sall/Xhol (строчные буквы, подчеркнуто).SEQ ID NO: 5 Alfalfa GS1 DNA coding sequence (capital letters) with 5 'and 3' untranslated sequences (shown in lowercase letters) and vector sequences from Clal to Smal / Sspl and from Sspl / Smal to Sall / Xhol (lowercase, underlined )

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

SEQ ID NO:6 Arabidopsis GS1 кодирующая последовательность Gambia 1201 вектор + rbcSSC + arabidopsis GS1 (выделенный полужирным шрифтом ATG - это сайт инициации),SEQ ID NO: 6 Arabidopsis GS1 coding sequence Gambia 1201 vector + rbcSSC + arabidopsis GS1 (bold ATG is the initiation site),

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

SEQ ID NO:7 Arabidopsis GS1 аминокислотная последовательность Векторные последовательности на N-концах показаны курсивомSEQ ID NO: 7 Arabidopsis GS1 Amino Acid Sequence Vector sequences at the N-ends are shown in italics

Figure 00000013
Figure 00000013

SEQ ID NO:8 ДНК последовательность, кодирующая GPT винограда Показано Gambia 1305.1 с (3' концом) rbcS3C + Vitis vinifera GPT (виноград). Выделенный полужирным шрифтом ATG представляет собой сайт инициации, круглые скобки показывают catl интрон, и подчеркнутый actagt представляет собой spel сайт клонирования, применяемый для сплайсинга в GPT ген.SEQ ID NO: 8 DNA sequence encoding GPT of grapes Gambia 1305.1 with (3 'end) rbcS3C + Vitis vinifera GPT (grape) is shown. Bold ATG represents the initiation site, parentheses indicate the catl intron, and underlined actagt is the spel cloning site used for splicing into the GPT gene.

Figure 00000014
Figure 00000014

Figure 00000015
Figure 00000015

Figure 00000016
Figure 00000016

SEQ ID NO:9 аминокислотная последовательность GPT виноградаSEQ ID NO: 9 Amino Acid Sequence of GPT

Figure 00000017
Figure 00000017

SEQ ID NO:10 ДНК кодирующая последовательность GPT риса GPT кодон риса, оптимизированный для экспрессии в E.coli; нетранслируемые последовательности показаны строчными буквамиSEQ ID NO: 10 DNA coding sequence for rice GPT GPT rice codon optimized for expression in E. coli; untranslated sequences are shown in lower case

Figure 00000018
Figure 00000018

Figure 00000019
Figure 00000019

SEQ ID NO:11 аминокислотная последовательность GPT риса включает аминотерминальные аминокислоты MW для клонирования и His tag последовательности из pet28 вектора, показано курсивом.SEQ ID NO: 11 The amino acid sequence of rice GPT includes the amino terminal amino acids MW for cloning and His tag sequences from the pet28 vector, shown in italics.

Figure 00000020
Figure 00000020

Figure 00000021
Figure 00000021

SEQ ID NO:12 ДНК кодирующая последовательность GPT сои ТОРО 151D WITH SOYBEAN для экспрессии в E.coliSEQ ID NO: 12 DNA coding sequence of GPT soybean TOPO 151D WITH SOYBEAN for expression in E. coli

От стартового кодона. Векторные последовательности выделены курсивомFrom the start codon. Vector sequences in italics

Figure 00000022
Figure 00000022

Figure 00000023
Figure 00000023

SEQ ID NO:13 аминокислотная последовательность GPT сои. Транслированный белковый продукт, векторные последовательности показаны курсивомSEQ ID NO: 13 amino acid sequence of soybean GPT. Translated protein product, vector sequences are shown in italics.

Figure 00000024
Figure 00000024

SEQ ID NO:14 ДНК кодирующая последовательность GPT ячменя. Кодирующая последовательность от сайта инициации с удаленным интрономSEQ ID NO: 14 DNA coding sequence for GPT barley. The coding sequence from the remote intron initiation site

Figure 00000025
Figure 00000025

Figure 00000026
Figure 00000026

SEQ ID NO:15 аминокислотная последовательность GPT ячменя. Транслированная последовательность от сайта инициации (удаленный интрон)SEQ ID NO: 15 amino acid sequence of the barley GPT. Translated sequence from initiation site (remote intron)

Figure 00000027
Figure 00000027

Figure 00000028
Figure 00000028

SEQ ID NO:16 ДНК кодирующая последовательность GPT полосатой перцины Danio rerio последовательность, предназначенная для экспрессии в Е.coli. Выделенные полужирным шрифтом и курсивом нуклеотиды добавлены для клонирования или из pET28b вектора.SEQ ID NO: 16 DNA coding sequence for the GPT striped perine Danio rerio sequence for expression in E. coli. The nucleotides in bold and italics are added for cloning to or from the pET28b vector.

Figure 00000029
Figure 00000029

Figure 00000030
Figure 00000030

SEQ ID NO:17 аминокислотная последовательность GPT полосатой перцины Аминокислотная последовательность Danio rerio клонированная и экспрессированная в Е.coli (выделенные полужирным шрифтом и курсивом аминокислоты добавляются из вектора/ для клонирования и His tag на С-конце)SEQ ID NO: 17 amino acid sequence of GPT of striped pepper Amino acid sequence of Danio rerio cloned and expressed in E. coli (amino acids in bold and italics are added from the vector / for cloning and His tag at the C-terminus)

Figure 00000031
Figure 00000031

SEQ ID NO:18 ДНК последовательность усеченной Arabidopsis GPT -30 конструкции Arabidopsis GPT кодирующая последовательность с 30 аминокислотами, удаленными из целевой последовательности.SEQ ID NO: 18 DNA sequence of the truncated Arabidopsis GPT -30 construct Arabidopsis GPT coding sequence with 30 amino acids deleted from the target sequence.

Figure 00000032
Figure 00000032

SEQ ID NO:19 аминокислотная последовательность усеченной Arabidopsis GPT -30 конструкцииSEQ ID NO: 19 amino acid sequence of truncated Arabidopsis GPT -30 construct

Figure 00000033
Figure 00000033

Figure 00000034
Figure 00000034

SEQ ID NO:20: ДНК последовательность усеченной Arabidopsis GPT -45 конструкции Arabidopsis GPT кодирующая последовательность с 45 удаленными остатками в целевой последовательностиSEQ ID NO: 20: DNA sequence of the truncated Arabidopsis GPT -45 construct Arabidopsis GPT coding sequence with 45 deleted residues in the target sequence

Figure 00000035
Figure 00000035

Figure 00000036
Figure 00000036

SEQ ID NO:21: аминокислотная последовательность усеченной Arabidopsis GPT -45 конструкцииSEQ ID NO: 21: Amino Acid Sequence of Truncated Arabidopsis GPT -45 Construction

Figure 00000037
Figure 00000037

SEQ ID NO:22: промотор томата Rubisco TOMATO RuBisCo rbcSSC промоторная последовательность от Kpnl до NcolSEQ ID NO: 22: tomato promoter Rubisco TOMATO RuBisCo rbcSSC promoter sequence from Kpnl to Ncol

Figure 00000038
Figure 00000038

Figure 00000039
Figure 00000039

SEQ ID NO:23: ДНК кодирующая последовательность GPT бамбукаSEQ ID NO: 23: DNA coding sequence for GPT bamboo

Figure 00000040
Figure 00000040

SEQ ID NO:24: аминокислотная последовательность GPT бамбукаSEQ ID NO: 24: The amino acid sequence of GPT bamboo

Figure 00000041
Figure 00000041

SEQ ID NO:25: 1305.1 + rbcS3C промотор + catl интрон с GPT геном риса.SEQ ID NO: 25: 1305.1 + rbcS3C promoter + catl intron with the GPT rice gene.

Cambia 1305.1 с (3' концом) rbcS3C + GPT кодирующая последовательность риса. Подчеркнутый ATG представляет собой сайт инициации, круглые скобки показывают catl интрон, и подчеркнутый actagt представляет собой spel сайт клонирования, применяемый для сплайсинга в ген риса.Cambia 1305.1 with (3 'end) rbcS3C + GPT coding sequence of rice. An underlined ATG is an initiation site, parentheses indicate a catl intron, and an underlined actagt is a spel cloning site used for splicing into a rice gene.

Figure 00000042
Figure 00000042

Figure 00000043
Figure 00000043

SEQ ID NO:26: ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ GPT ЯЧМЕНЯ В ВЕКТОРЕ Cambia 1305.1 с (3' концом) rbcS3C + hordeum IDI4 кодирующая последовательность. Подчеркнутый ATG представляет собой сайт инициации, круглые скобки показывают catl интрон, и подчеркнутый actagt представляет собой spel сайт клонирования, применяемый для сплайсинга в hordeum ген.SEQ ID NO: 26: SEQUENCE OF GPT OF BARLEY IN VECTOR Cambia 1305.1 with (3 'end) rbcS3C + hordeum IDI4 coding sequence. An underlined ATG is an initiation site, parentheses indicate a catl intron, and an underlined actagt is a spel cloning site used for splicing into the hordeum gene.

Figure 00000044
Figure 00000044

Figure 00000045
Figure 00000045

SEQ ID NO:27 Gambia 1201 + Arabidopsis GPT кодирующая последовательность (35S промотор из CaMV показан курсивом)SEQ ID NO: 27 Gambia 1201 + Arabidopsis GPT coding sequence (35S CaMV promoter shown in italics)

Figure 00000046
Figure 00000046

Figure 00000047
Figure 00000047

SEQ ID NO:28 Gambia p1305.1 с (3' концом) rbcS3C + Arabidopsis GPT кодирующая последовательность. Подчеркнутый ATG представляет собой сайт инициации, круглые скобки обозначают catl интрон, и подчеркнутый actagt представляет собой сайт клонирования, применяемый для сплайсинга в Arabidopsis ген.SEQ ID NO: 28 Gambia p1305.1 with (3 'end) rbcS3C + Arabidopsis GPT coding sequence. An underlined ATG is an initiation site, parentheses indicate a catl intron, and an underlined actagt is a cloning site used for splicing into the Arabidopsis gene.

Figure 00000048
Figure 00000048

Figure 00000049
Figure 00000049

Figure 00000050
Figure 00000050

SEQ ID NO:29 Arabidpsis GPT кодирующая последовательность (зрелый белок, нецелевая последовательность)SEQ ID NO: 29 Arabidpsis GPT coding sequence (mature protein, non-target sequence)

Figure 00000051
Figure 00000051

Figure 00000052
Figure 00000052

SEQ ID NO:30 Arabidpsis GPT аминокислотная последовательность (зрелый белок, нецелевая последовательность)SEQ ID NO: 30 Arabidpsis GPT amino acid sequence (mature protein, non-target sequence)

Figure 00000053
Figure 00000053

SEQ ID NO:31 аминокислотная последовательность GPT винограда (зрелый белок, нецелевая последовательность)SEQ ID NO: 31 amino acid sequence of grape GPT (mature protein, non-target sequence)

Figure 00000054
Figure 00000054

SEQ ID NO:32 аминокислотная последовательность GPT риса (зрелый белок, нецелевая последовательность)SEQ ID NO: 32 Rice GPT amino acid sequence (mature protein, non-target sequence)

Figure 00000055
Figure 00000055

SEQ ID NO:33 аминокислотная последовательность GPT сои (-1 зрелый белок, нецелевая последовательность)SEQ ID NO: 33 amino acid sequence of soybean GPT (-1 mature protein, non-target sequence)

Figure 00000056
Figure 00000056

SEQ ID NO:34 аминокислотная последовательность GPT ячменя (зрелый белок, нецелевая последовательность)SEQ ID NO: 34 amino acid sequence of barley GPT (mature protein, non-target sequence)

Figure 00000057
Figure 00000057

Figure 00000058
Figure 00000058

SEQ ID NO:35 аминокислотная последовательность GPT полосатой перцины (зрелый белок, нецелевая последовательность)SEQ ID NO: 35 Amino Acid Sequence of GPT Striped Percina (Mature Protein, Non-Target Sequence)

Figure 00000059
Figure 00000059

SEQ ID NO:36 аминокислотная последовательность GPT бамбука (зрелый белок, нецелевая последовательность)SEQ ID NO: 36 amino acid sequence of GPT bamboo (mature protein, non-target sequence)

Figure 00000060
Figure 00000060

Claims (40)

1. Трансгенное растение, содержащее трансген глутамин-фенилпируват-трансаминазы (GPT) и трансген глутаминсинтетазы (GS), где каждый GPT трансген и GS трансген операбельно связан с растительным промотором,
где трансгенное растение демонстрирует увеличенную биомассу по сравнению с аналогом дикого типа или нетрансформированным растением;
где трансген GPT кодирует полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из: SEQ ID NO: 2; SEQ ID NO: 9; SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO:21, и
где GS трансген кодирует полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из: SEQ ID NO: 4 и SEQ ID NO: 7.
1. A transgenic plant containing a transgene of glutamine-phenylpyruvate transaminase (GPT) and a transgene of glutamine synthetase (GS), where each GPT transgene and GS transgene is operably linked to a plant promoter,
where the transgenic plant exhibits increased biomass compared to the wild-type analogue or untransformed plant;
where the GPT transgene encodes a polypeptide having an amino acid sequence selected from the group consisting of: SEQ ID NO: 2; SEQ ID NO: 9; SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 21, and
where the GS transgene encodes a polypeptide having an amino acid sequence selected from the group consisting of: SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: 7.
2. Трансгенное растение по п. 1, где GS трансген представляет собой GS1 трансген.2. The transgenic plant according to claim 1, where the GS transgene is a GS1 transgene. 3. Трансгенное растение по п. 1 или 2, где GPT и GS трансгены встраиваются в геном растения.3. The transgenic plant according to claim 1 or 2, where the GPT and GS transgenes are integrated into the plant genome. 4. Трансгенное растение по п. 3, где трансгенное растение представляет собой односемядольное растение.4. The transgenic plant according to claim 3, wherein the transgenic plant is a monocotyledonous plant. 5. Трансгенное растение по п. 3, где трансгенное растение представляет собой двудольное растение.5. The transgenic plant according to claim 3, where the transgenic plant is a dicotyledonous plant. 6. Трансгенное семя для получения растения, обладающего увеличенной биомассой, содержащее трансген глутамин-фенилпируват-трансаминазы (GPT) и трансген глутаминсинтетазы (GS), где каждый GPT трансген и GS трансген операбельно связан с растительным промотором,
где растение, выросшее из трансгенного семени, демонстрирует увеличенный выход биомассы по сравнению с аналогом дикого типа или нетрансформированным растением;
где трансген GPT кодирует полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из: SEQ ID NO: 2; SEQ ID NO: 9; SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 21, и
где GS трансген кодирует полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из: SEQ ID NO: 4 и SEQ ID NO: 7.
6. A transgenic seed for producing a plant having an increased biomass containing a glutamine phenyl pyruvate transaminase (GPT) transgene and a glutamine synthetase transgene (GS), where each GPT transgene and GS transgene is operably linked to a plant promoter,
where a plant grown from a transgenic seed exhibits an increased biomass yield compared to a wild-type analogue or untransformed plant;
where the GPT transgene encodes a polypeptide having an amino acid sequence selected from the group consisting of: SEQ ID NO: 2; SEQ ID NO: 9; SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 21, and
where the GS transgene encodes a polypeptide having an amino acid sequence selected from the group consisting of: SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: 7.
7. Способ получения трансгенных растений, имеющих увеличенную продукцию 2-оксоглутарамата посредством трансформации растений трансгенами, которые кодируют ферменты пути синтеза 2-оксоглутамата, для увеличения таким образом биомассы трансгенных растений по сравнению с аналогом дикого типа или нетрансформированным растением, содержащий:
(a) введение трансгена глутамин-фенилпируват-трансаминазы (GPT) в растения;
(b) введение трансгена глутаминсинтетазы (GS) в растения;
(c) экспрессию трансгена GPT и трансгена GS в трансгенные растения; и
(d) отбор трансгенного растения, имеющего повышенную биомассу по сравнению с растением того же вида, которое не содержит трансген GPT или трансген GS, где указанное трансгенное растение продуцирует больше 2-оксоглутамата относительно растения того же вида, которое не содержит трансген GPT или трансген GS,
где трансген GPT кодирует полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из: SEQ ID NO: 2; SEQ ID NO: 9; SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO:21, и
где GS трансген кодирует полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из: SEQ ID NO: 4 и SEQ ID NO: 7.
7. A method of producing transgenic plants having increased production of 2-oxoglutaramate by transforming plants with transgenes that encode 2-oxoglutamate synthesis pathway enzymes to thereby increase the biomass of transgenic plants compared to a wild-type analog or untransformed plant, comprising:
(a) introducing a transgene of glutamine-phenylpyruvate transaminase (GPT) into plants;
(b) introducing a glutamine synthetase transgene (GS) into plants;
(c) expression of the GPT transgene and GS transgene in transgenic plants; and
(d) selecting a transgenic plant having an increased biomass compared to a plant of the same species that does not contain a GPT transgene or a GS transgene, where said transgenic plant produces more than 2-oxoglutamate relative to a plant of the same species that does not contain a GPT transgene or a GS transgene ,
where the GPT transgene encodes a polypeptide having an amino acid sequence selected from the group consisting of: SEQ ID NO: 2; SEQ ID NO: 9; SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 21, and
where the GS transgene encodes a polypeptide having an amino acid sequence selected from the group consisting of: SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: 7.
8. Способ по п. 7, где трансгенное растение содержит по меньшей мере одну дополнительную характеристику роста, выбранную из группы, состоящей из более раннего цветения, более ранней бутонизации, увеличенной высоты растения, усиленного цветения, усиленной бутонизации, большего размера листьев, увеличенного урожая плодов или стручков и увеличенного урожая семян.8. The method according to claim 7, where the transgenic plant contains at least one additional growth characteristic selected from the group consisting of earlier flowering, earlier budding, increased plant height, enhanced flowering, enhanced budding, larger leaf size, increased yield fruits or pods and increased seed yield. 9. Способ по п. 7, дополнительно содержащий сбор семян у трансгенного растения и отбор семян, которые демонстрируют улучшенное прорастание в условиях с очень высоким содержанием соли.9. The method of claim 7, further comprising collecting seeds from a transgenic plant and selecting seeds that exhibit improved germination under very high salt conditions. 10. Способ по п. 9, дополнительно содержащий выращивание растения из отобранных таким образом семян, демонстрирующих улучшенное прорастание в условиях с очень высоким содержанием соли, и сбор семян у этого растения.10. The method of claim 9, further comprising growing a plant from seeds so selected that demonstrate improved germination under very high salt conditions and collecting seeds from the plant. 11. Способ по п. 7, где трансген GPT содержит GPT кодирующую последовательность, которая гибридизуется с GPT полинуклеотидом, который кодирует полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из: SEQ ID NO: 2; SEQ ID NO: 9; SEQ ID NO: 11; SEQ ID NO: 13; SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 17; SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 21, при условиях гибридизации, которые включают гибридизацию в буфере из 40% формамида, 1М NaCl, 1% SDS при 37°C и по меньшей мере одну промывку в 0.2 X SSC при температуре по меньшей мере около 50°С в течение 20 минут.11. The method of claim 7, wherein the GPT transgene contains a GPT coding sequence that hybridizes to a GPT polynucleotide that encodes a polypeptide having an amino acid sequence selected from the group consisting of: SEQ ID NO: 2; SEQ ID NO: 9; SEQ ID NO: 11; SEQ ID NO: 13; SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 17; SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 21, under hybridization conditions that include hybridization in a buffer of 40% formamide, 1M NaCl, 1% SDS at 37 ° C and at least one wash in 0.2 X SSC at a temperature of at least at least about 50 ° C for 20 minutes. 12. Способ по п. 7, где трансгенное растение представляет собой табак, томат, перец, фасоль, вигну, люцерну, канталупу, тыкву и рыжик посевной.12. The method according to claim 7, where the transgenic plant is tobacco, tomato, pepper, beans, wigna, alfalfa, cantaloupe, pumpkin and saffron saffron. 13. Способ по п. 7, где трансгенное растение имеет увеличенное соотношение лист: корень GPT активности по сравнению с растением того же вида, которое не содержит трансген GPT или трансген GS.13. The method of claim 7, wherein the transgenic plant has an increased leaf: GPT root ratio of activity compared to a plant of the same species that does not contain a GPT transgene or a GS transgene. 14. Способ по п. 7, где трансгенное растение имеет увеличенное соотношение лист: корень GS активности по сравнению с растением того же вида, которое не содержит трансген GPT или трансген GS.14. The method of claim 7, wherein the transgenic plant has an increased leaf: GS root ratio of activity compared to a plant of the same species that does not contain a GPT transgene or a GS transgene. 15. Способ по п. 7, где трансгенное растение имеет увеличенное соотношение лист: корень 2-оксоглутомата по сравнению с растением того же вида, которое не содержит трансген GPT или трансген GS.15. The method of claim 7, wherein the transgenic plant has an increased leaf: root ratio of 2-oxoglutomate compared to a plant of the same species that does not contain a GPT transgene or a GS transgene. 16. Трансгенное растение по п. 1, где трансгенное растение содержит по меньшей мере одну дополнительную характеристику роста по сравнению с аналогом дикого типа или нетрансформированным растением, выбранную из группы, состоящей из более раннего цветения, более ранней бутонизации, увеличенной высоты растения, усиленного цветения, усиленной бутонизации, большего размера листьев, увеличенного урожая плодов или стручков и увеличенного урожая семян.16. The transgenic plant according to claim 1, where the transgenic plant contains at least one additional growth characteristic compared to a wild-type analog or untransformed plant selected from the group consisting of earlier flowering, earlier budding, increased plant height, enhanced flowering increased budding, larger leaves, an increased yield of fruits or pods, and an increased yield of seeds. 17. Трансгенное растение по п. 1, где трансгенное растение имеет увеличенное соотношение лист: корень GPT активности по сравнению с растением того же вида, которое не содержит трансген GPT или трансген GS.17. The transgenic plant according to claim 1, where the transgenic plant has an increased ratio of leaf: root GPT activity compared to a plant of the same species that does not contain a GPT transgene or GS transgene. 18. Трансгенное растение по п. 1, где трансгенное растение имеет увеличенное соотношение лист: корень GS активности по сравнению с растением того же вида, которое не содержит трансген GPT или трансген GS.18. The transgenic plant of claim 1, wherein the transgenic plant has an increased leaf: GS root ratio of activity compared to a plant of the same species that does not contain a GPT transgene or GS transgene. 19. Трансгенное растение по п. 1, где трансгенное растение имеет увеличенное соотношение лист: корень 2-оксоглутомата по сравнению с растением того же вида, которое не содержит трансген GPT или трансген GS.19. The transgenic plant according to claim 1, wherein the transgenic plant has an increased leaf: root ratio of 2-oxoglutomat compared to a plant of the same species that does not contain a GPT transgene or a GS transgene. 20. Трансгенное семя по п. 6, где растение, выращенное из семян, проявляет повышенную толерантность к соли или солевым условиям.20. The transgenic seed according to claim 6, where the plant grown from seeds exhibits increased tolerance to salt or salt conditions. 21. Трансгенное семя по п. 6, где GPT и GS трансгены включены в геном трансгенного семени.21. The transgenic seed of claim 6, wherein the GPT and GS transgenes are included in the transgenic seed genome. 22. Трансгенное семя по п. 6, где трансгенное семя является однодольным.22. The transgenic seed according to claim 6, where the transgenic seed is monocotyledonous. 23. Трансгенное семя по п. 6, где трансгенное семя является двудольным.23. The transgenic seed according to claim 6, where the transgenic seed is dicotyledonous. 24. Способ получения трансгенных растений, имеющих увеличенную продукцию 2-оксоглутарамата посредством трансформации клеток растения трансгенами, которые кодируют ферменты пути синтеза 2-оксоглутамата, для увеличения таким образом биомассы трансгенных растений по сравнению с аналогом дикого типа или нетрансформированным растением, содержащий:
(a) введение трансгена глутамин-фенилпируват-трансаминазы (GPT) в первое множество растений с получением первого множества трансгенных растений;
(b) введение трансгена глутаминсинтетазы (GS) во второе множество растений с получением второго множества трансгенных растений;
(c) отбор первого растения из первого множества трансгенных растений или их потомства, причем указанное растение содержит GPT трансген;
(d) отбор второго растения из второго множества трансгенных растений или их потомства, причем указанное растение содержит GS трансген;
(е) скрещивание указанного первого растения с указанным вторым растением с получением дважды трансгенного потомства, содержащего указанный GPT трансген и указанный GS трансген,
где указанное дважды трансгенное потомство продуцирует больше 2-оксоглутамата относительно растения того же вида, которое не содержит трансген GPT или трансген GS,
где трансген GPT кодирует полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из: SEQ ID NO: 2; SEQ ID NO: 9; SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO:21, и
где GS трансген кодирует полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из: SEQ ID NO: 4 и SEQ ID NO: 7.
24. A method for producing transgenic plants having increased production of 2-oxoglutaramate by transforming plant cells with transgenes that encode 2-oxoglutamate synthesis pathway enzymes, thereby increasing the biomass of transgenic plants compared to a wild-type analog or untransformed plant, comprising:
(a) introducing a transgene of glutamine-phenylpyruvate transaminase (GPT) into a first plurality of plants to produce a first plurality of transgenic plants;
(b) introducing a glutamine synthetase (GS) transgene into a second plurality of plants to produce a second plurality of transgenic plants;
(c) selecting a first plant from a first plurality of transgenic plants or their progeny, said plant containing a GPT transgene;
(d) selecting a second plant from a second plurality of transgenic plants or their progeny, said plant containing a GS transgene;
(e) crossing said first plant with said second plant to produce a double transgenic offspring containing said GPT transgene and said GS transgene,
wherein said double transgenic progeny produces more than 2-oxoglutamate relative to a plant of the same species that does not contain a GPT transgene or a GS transgene,
where the GPT transgene encodes a polypeptide having an amino acid sequence selected from the group consisting of: SEQ ID NO: 2; SEQ ID NO: 9; SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 21, and
where the GS transgene encodes a polypeptide having an amino acid sequence selected from the group consisting of: SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: 7.
25. Способ по п. 24, где трансген GPT содержит GPT кодирующую последовательность, которая гибридизуется с GPT полинуклеотидом, который кодирует полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из: SEQ ID NO: 2; SEQ ID NO: 9; SEQ ID NO: 11; SEQ ID NO: 13; SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 17; SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 21, при условиях гибридизации, которые включают гибридизацию в буфере из 40% формамида, 1М NaCl, 1% SDS при 37°С и по меньшей мере одну промывку в 0.2 X SSC при температуре по меньшей мере около 50°С в течение 20 минут.25. The method of claim 24, wherein the GPT transgene contains a GPT coding sequence that hybridizes to a GPT polynucleotide that encodes a polypeptide having an amino acid sequence selected from the group consisting of: SEQ ID NO: 2; SEQ ID NO: 9; SEQ ID NO: 11; SEQ ID NO: 13; SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 17; SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 21, under hybridization conditions, which include hybridization in a buffer of 40% formamide, 1M NaCl, 1% SDS at 37 ° C and at least one wash in 0.2 X SSC at a temperature of at least at least about 50 ° C for 20 minutes. 26. Способ по п. 24, где указанное дважды трансгенное потомство содержит по меньшей мере одну дополнительную характеристику роста, выбранную из группы, состоящей из увеличенной биомассы, более раннего цветения, более ранней бутонизации, увеличенной высоты растения, усиленного цветения, усиленной бутонизации, большего размера листьев, увеличенного урожая плодов или стручков и увеличенного урожая семян.26. The method according to p. 24, where the specified double-transgenic offspring contains at least one additional growth characteristic selected from the group consisting of increased biomass, earlier flowering, earlier budding, increased plant height, enhanced flowering, enhanced budding, more leaf size, increased yield of fruits or pods, and increased seed yield. 27. Способ по п. 24, дополнительно содержащий опыление потомства указанного первого множества трансгенных растений до стадии отбора указанного первого растения из потомства первого множества трансгенных растений.27. The method according to p. 24, additionally containing pollination of the offspring of the specified first set of transgenic plants to the stage of selection of the specified first plants from the offspring of the first set of transgenic plants. 28. Способ по п. 24, дополнительно содержащий опыление потомства указанного второго множества трансгенных растений до стадии отбора указанного второго растения из потомства второго множества трансгенных растений.28. The method according to p. 24, additionally containing pollination of the offspring of the specified second set of transgenic plants to the stage of selection of the specified second plants from the offspring of the second set of transgenic plants. 29. Способ по п. 24, где первые и вторые множества растений представляют собой табак, томат, перец, фасоль, вигну, люцерну, канталупу, тыкву и рыжик посевной.29. The method according to p. 24, where the first and second sets of plants are tobacco, tomato, pepper, beans, wigna, alfalfa, cantaloupe, pumpkin and saffron saffron. 30. Способ по п. 24, где дважды трансгенное потомство имеет увеличенное соотношение лист: корень GPT активности по сравнению с растением того же вида, которое не содержит трансген GPT или трансген GS.30. The method according to p. 24, where the double-transgenic offspring has an increased ratio of leaf: GPT root activity compared to a plant of the same species that does not contain a GPT transgene or GS transgene. 31. Способ по п. 24, где дважды трансгенное потомство имеет увеличенное соотношение лист: корень GS активности по сравнению с растением того же вида, которое не содержит трансген GPT или трансген GS.31. The method of claim 24, wherein the double transgenic offspring has an increased leaf: GS root ratio of activity compared to a plant of the same species that does not contain a GPT transgene or GS transgene. 32. Способ по п. 24, где дважды трансгенное потомство имеет увеличенное соотношение лист: корень 2-оксоглутомата по сравнению с растением того же вида, которое не содержит трансген GPT или трансген GS.32. The method of claim 24, wherein the double transgenic offspring has an increased leaf: root ratio of 2-oxoglutomate compared to a plant of the same species that does not contain a GPT transgene or a GS transgene. 33. Способ получения трансгенных растений, имеющих увеличенную продукцию 2-оксоглутарамата посредством трансформации клеток растения трансгенами, которые кодируют ферменты пути синтеза 2-оксоглутамата, для увеличения таким образом биомассы трансгенных растений по сравнению с аналогом дикого типа или нетрансформированным растением, содержащий:
(а) введение (i) трансгена глутамин-фенилпируват-трансаминазы (GPT) и (ii) трансгена глутаминсинтетазы (GS) в первое множество клеток растения;
(b) регенерацию множества трансгенных растений из клеток растений; и
(c) отбор трансгенного растения, имеющего улучшенные характеристики роста по сравнению с растением того же вида, которое не содержит трансген GPT или трансген GS, где указанное трансгенное растение продуцирует больше 2-оксоглутамата относительно растения того же вида, которое не содержит трансген GPT или трансген GS,
где трансген GPT содержит GPT кодирующую последовательность, которая гибридизуется с GPT полинуклеотидом, который кодирует полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из: SEQ ID NO: 2; SEQ ID NO: 9; SEQ ID NO: 11; SEQ ID NO: 13; SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 17; SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 21, при условиях гибридизации, которые включают гибридизацию в буфере из 40% формамида, 1М NaCl, 1% SDS при 37°С и по меньшей мере одну промывку в 0.2 X SSC при температуре по меньшей мере около 50°С в течение 20 минут,
GS трансген кодирует полипептид, имеющий аминокислотную последовательность, выбранную из группы, состоящей из: SEQ ID NO: 4 и SEQ ID NO: 7.
33. A method of producing transgenic plants having increased production of 2-oxoglutaramate by transforming plant cells with transgenes that encode 2-oxoglutamate synthesis pathway enzymes, thereby increasing the biomass of transgenic plants compared to a wild-type analog or untransformed plant, comprising:
(a) introducing (i) the transgene of glutamine-phenylpyruvate transaminase (GPT) and (ii) the transgene of glutamine synthetase (GS) in the first set of plant cells;
(b) the regeneration of many transgenic plants from plant cells; and
(c) selecting a transgenic plant having improved growth characteristics compared to a plant of the same species that does not contain a GPT transgene or GS transgene, where said transgenic plant produces more than 2-oxoglutamate relative to a plant of the same species that does not contain a GPT transgene or transgene GS
where the GPT transgene contains a GPT coding sequence that hybridizes to a GPT polynucleotide that encodes a polypeptide having an amino acid sequence selected from the group consisting of: SEQ ID NO: 2; SEQ ID NO: 9; SEQ ID NO: 11; SEQ ID NO: 13; SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 17; SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 21, under hybridization conditions, which include hybridization in a buffer of 40% formamide, 1M NaCl, 1% SDS at 37 ° C and at least one wash in 0.2 X SSC at a temperature of at least at least about 50 ° C for 20 minutes,
The GS transgene encodes a polypeptide having an amino acid sequence selected from the group consisting of: SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: 7.
34. Способ по п. 33, где улучшенные характеристики роста выбираются из группы, состоящей из увеличенной биомассы, более раннего цветения, более ранней бутонизации, увеличенной высоты растения, усиленного цветения, усиленной бутонизации, большего размера листьев, увеличенного урожая плодов или стручков и увеличенного урожая семян.34. The method according to p. 33, where improved growth characteristics are selected from the group consisting of increased biomass, earlier flowering, earlier budding, increased plant height, enhanced flowering, enhanced budding, larger leaves, increased yield of fruits or pods and increased seed crop. 35. Способ по п. 33, где трансгенное растение представляет собой табак, томат, перец, фасоль, вигну, люцерну, канталупу, тыкву и рыжик посевной.35. The method according to p. 33, where the transgenic plant is tobacco, tomato, pepper, beans, wigna, alfalfa, cantaloupe, pumpkin and saffron saffron. 36. Способ по п. 33, где трансгенное растение имеет увеличенное соотношение лист: корень GPT активности по сравнению с растением того же вида, которое не содержит трансген GPT или трансген GS.36. The method according to p. 33, where the transgenic plant has an increased ratio of leaf: root GPT activity compared to a plant of the same species that does not contain a GPT transgene or GS transgene. 37. Способ по п. 33, где трансгенное растение имеет увеличенное соотношение лист: корень GS активности по сравнению с растением того же вида, которое не содержит трансген GPT или трансген GS.37. The method of claim 33, wherein the transgenic plant has an increased leaf: GS root ratio of activity compared to a plant of the same species that does not contain a GPT transgene or a GS transgene. 38. Способ по п. 33, где трансгенное растение имеет увеличенное соотношение лист: корень 2-оксоглутомата по сравнению с растением того же вида, которое не содержит трансген GPT или трансген GS.38. The method of claim 33, wherein the transgenic plant has an increased leaf: root ratio of 2-oxoglutomat compared to a plant of the same species that does not contain a GPT transgene or a GS transgene. 39. Способ по п. 33, дополнительно содержащий сбор семян трансгенного растения и отбор семени, которое демонстрирует улучшенное прорастание в условиях повышенного содержания соли.39. The method of claim 33, further comprising collecting seeds from a transgenic plant and selecting a seed that exhibits improved germination under conditions of increased salt content. 40. Способ по п. 33, дополнительно содержащий прорастание растения из семени, демонстрирующего улучшенное прорастание в условиях повышенного содержания соли, и сбор его семян. 40. The method according to p. 33, further comprising germinating the plant from a seed, showing improved germination under conditions of high salt content, and collecting its seeds.
RU2011111344/10A 2008-08-29 2009-08-31 Transgenic plants with enhanced growth characteristics RU2582260C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US19052008P 2008-08-29 2008-08-29
US61/190,520 2008-08-29
PCT/US2009/055557 WO2010025466A2 (en) 2008-08-29 2009-08-31 Transgenic plants with enhanced growth characteristics

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015151684A Division RU2015151684A (en) 2008-08-29 2009-08-31 TRANSGENIC PLANTS WITH IMPROVED GROWTH CHARACTERISTICS

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011111344A RU2011111344A (en) 2012-10-10
RU2582260C2 true RU2582260C2 (en) 2016-04-20

Family

ID=41722345

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011111344/10A RU2582260C2 (en) 2008-08-29 2009-08-31 Transgenic plants with enhanced growth characteristics
RU2015151684A RU2015151684A (en) 2008-08-29 2009-08-31 TRANSGENIC PLANTS WITH IMPROVED GROWTH CHARACTERISTICS

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015151684A RU2015151684A (en) 2008-08-29 2009-08-31 TRANSGENIC PLANTS WITH IMPROVED GROWTH CHARACTERISTICS

Country Status (14)

Country Link
EP (1) EP2334166A4 (en)
JP (2) JP5779095B2 (en)
CN (1) CN102405289A (en)
AU (2) AU2009287446C1 (en)
BR (1) BRPI0917919A2 (en)
CA (1) CA2735646A1 (en)
CL (1) CL2011000396A1 (en)
CO (1) CO6341510A2 (en)
IL (1) IL211421A (en)
MX (3) MX357276B (en)
NZ (1) NZ591185A (en)
RU (2) RU2582260C2 (en)
WO (1) WO2010025466A2 (en)
ZA (1) ZA201102266B (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110030104A1 (en) 2008-08-29 2011-02-03 Los Alamos National Security, Llc Nucleic acids encoding plant glutamine phenylpyruvate transaminase (GPT) and uses thereof
AU2009287446C1 (en) * 2008-08-29 2016-08-11 Los Alamos National Security, Llc Transgenic plants with enhanced growth characteristics
US20110030089A1 (en) 2008-08-29 2011-02-03 Los Alamos National Security, Llc Transgenic plants with enhanced growth characteristics
BR112012018108A2 (en) 2010-01-22 2015-10-20 Bayer Ip Gmbh acaricidal and / or insecticidal combinations of active ingredients
CA2794848A1 (en) 2010-02-28 2011-09-01 Los Alamos National Security, Llc Increasing plant growth by modulating omega-amidase expression in plants
BR112014002855A2 (en) 2011-08-10 2017-02-21 Bayer Ip Gmbh active compound combinations including specific tetramic acid derivatives
PT3116301T (en) * 2014-03-10 2023-01-16 The State Of Israel Mini Of Agriculture & Rural Development Aro Volcani Center Melon plants with enhanced fruit yields
CN113564184B (en) * 2021-07-16 2023-04-18 昆明理工大学 Gastrodia elata glutamine synthetase gene and application thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2109446C1 (en) * 1993-10-26 1998-04-27 Евгения Яковлевна Яковенко Method for producing natural plant growth regulator
WO2001032888A2 (en) * 1999-11-04 2001-05-10 Incyte Genomics, Inc. Human transferase molecules
US6555500B1 (en) * 2000-01-27 2003-04-29 The Regents Of The University Of California Use of prolines for improving growth and other properties of plants and algae

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0722494B1 (en) * 1993-10-06 2006-04-26 New York University Method for producing transgenic plants that exhibit enhanced nitrogen assimilation
US6107547A (en) * 1993-10-06 2000-08-22 New York University Transgenic plants that exhibit enhanced nitrogen assimilation
US20070011783A1 (en) * 1999-05-06 2007-01-11 Jingdong Liu Nucleic acid molecules and other molecules associated with plants and uses thereof for plant improvement
EP2489726A3 (en) * 2005-01-12 2012-11-28 Monsanto Technology LLC Genes and uses for plant improvement
US20080005810A1 (en) * 2006-05-18 2008-01-03 The Governors Of The University Of Alberta Method of conferring multiple stress tolerance and early flowering in plants
US20080295196A1 (en) * 2006-12-06 2008-11-27 Abad Mark S Genes and uses for plant improvement
US8362325B2 (en) * 2007-10-03 2013-01-29 Ceres, Inc. Nucleotide sequences and corresponding polypeptides conferring modulated plant characteristics
AU2009287446C1 (en) * 2008-08-29 2016-08-11 Los Alamos National Security, Llc Transgenic plants with enhanced growth characteristics

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2109446C1 (en) * 1993-10-26 1998-04-27 Евгения Яковлевна Яковенко Method for producing natural plant growth regulator
WO2001032888A2 (en) * 1999-11-04 2001-05-10 Incyte Genomics, Inc. Human transferase molecules
US6555500B1 (en) * 2000-01-27 2003-04-29 The Regents Of The University Of California Use of prolines for improving growth and other properties of plants and algae

Also Published As

Publication number Publication date
CN102405289A (en) 2012-04-04
MX2011002110A (en) 2011-08-03
ZA201102266B (en) 2012-10-31
WO2010025466A2 (en) 2010-03-04
JP2012501191A (en) 2012-01-19
WO2010025466A3 (en) 2010-04-29
AU2009287446A1 (en) 2010-03-04
EP2334166A2 (en) 2011-06-22
MX357276B (en) 2018-07-03
AU2016202733B2 (en) 2017-04-06
EP2334166A4 (en) 2012-01-25
CL2011000396A1 (en) 2012-03-30
RU2015151684A (en) 2019-01-15
CO6341510A2 (en) 2011-11-21
MX357045B (en) 2018-06-22
JP5779095B2 (en) 2015-09-16
BRPI0917919A2 (en) 2015-08-18
AU2009287446B2 (en) 2016-01-28
NZ591185A (en) 2013-05-31
JP6163514B2 (en) 2017-07-12
RU2011111344A (en) 2012-10-10
AU2009287446C1 (en) 2016-08-11
AU2016202733A1 (en) 2016-05-19
IL211421A (en) 2015-03-31
JP2015130896A (en) 2015-07-23
CA2735646A1 (en) 2010-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20100186121A1 (en) Transgenic Plants with Enhanced Growth Characteristics
JP6163514B2 (en) Transgenic plants with enhanced growth characteristics
JP6117837B2 (en) Plant glutamine phenylpyruvate transaminase gene and transgenic plant carrying it
WO2011106794A1 (en) Increasing plant growth by modulating omega-amidase expression in plants
US9862964B2 (en) Transgenic plants with enhanced growth characteristics
WO2011106734A1 (en) Transgenic soybean and rice plants with enhanced growth characteristics
US20100170009A1 (en) Nucleic acids encoding plant glutamine phenylpyruvate transaminase (GPT) and uses thereof
ES2560806T3 (en) Expression of transcription regulators that provide heat tolerance
US10119127B2 (en) Nucleic acids encoding plant glutamine phenylpyruvate transaminase (GPT) and uses thereof
US20130232641A1 (en) Plant glutamine phenylpyruvate transaminase gene and transgenic plants carrying same
US20100263090A1 (en) Plant Glutamine Phenylpyruvate Transaminase Gene and Transgenic Plants Carrying Same
US20170121728A1 (en) Plant glutamine phenylpyruvate transaminase gene and transgenic plants carrying same
WO2010025463A2 (en) Nucleic acids encoding plant glutamine phenylpyruvate transaminase (gpt) and uses thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180901