RU2672335C2 - Гены, обеспечивающие устойчивость подсолнечника к ложной мучнистой росе - Google Patents
Гены, обеспечивающие устойчивость подсолнечника к ложной мучнистой росе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2672335C2 RU2672335C2 RU2016105639A RU2016105639A RU2672335C2 RU 2672335 C2 RU2672335 C2 RU 2672335C2 RU 2016105639 A RU2016105639 A RU 2016105639A RU 2016105639 A RU2016105639 A RU 2016105639A RU 2672335 C2 RU2672335 C2 RU 2672335C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gene
- plants
- protein
- downy mildew
- pathogen
- Prior art date
Links
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 title claims abstract description 103
- 241000233679 Peronosporaceae Species 0.000 title claims abstract description 58
- 241000208818 Helianthus Species 0.000 title claims abstract description 57
- 235000003222 Helianthus annuus Nutrition 0.000 title claims description 14
- 230000036039 immunity Effects 0.000 title abstract 6
- 244000052769 pathogen Species 0.000 claims abstract description 39
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 claims abstract description 28
- 241000221785 Erysiphales Species 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 8
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 52
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 44
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 claims description 20
- FWMNVWWHGCHHJJ-SKKKGAJSSA-N 4-amino-1-[(2r)-6-amino-2-[[(2r)-2-[[(2r)-2-[[(2r)-2-amino-3-phenylpropanoyl]amino]-3-phenylpropanoyl]amino]-4-methylpentanoyl]amino]hexanoyl]piperidine-4-carboxylic acid Chemical compound C([C@H](C(=O)N[C@H](CC(C)C)C(=O)N[C@H](CCCCN)C(=O)N1CCC(N)(CC1)C(O)=O)NC(=O)[C@H](N)CC=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 FWMNVWWHGCHHJJ-SKKKGAJSSA-N 0.000 claims description 17
- 125000003275 alpha amino acid group Chemical group 0.000 claims description 16
- 230000035772 mutation Effects 0.000 claims description 16
- 241000233610 Plasmopara halstedii Species 0.000 claims description 6
- 108091026890 Coding region Proteins 0.000 claims description 4
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 239000002299 complementary DNA Substances 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 3
- 108020004485 Nonsense Codon Proteins 0.000 claims description 2
- 230000037433 frameshift Effects 0.000 claims description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 7
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 7
- 244000020551 Helianthus annuus Species 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 231100000350 mutagenesis Toxicity 0.000 description 3
- 241000894007 species Species 0.000 description 3
- 238000012225 targeting induced local lesions in genomes Methods 0.000 description 3
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 2
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 2
- 240000008892 Helianthus tuberosus Species 0.000 description 2
- 235000003230 Helianthus tuberosus Nutrition 0.000 description 2
- 101710163270 Nuclease Proteins 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 208000022602 disease susceptibility Diseases 0.000 description 2
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 description 2
- 238000005805 hydroxylation reaction Methods 0.000 description 2
- 108020004999 messenger RNA Proteins 0.000 description 2
- 238000002703 mutagenesis Methods 0.000 description 2
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 2
- 230000004952 protein activity Effects 0.000 description 2
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-L succinate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)CCC([O-])=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KPGXRSRHYNQIFN-UHFFFAOYSA-N 2-oxoglutaric acid Chemical compound OC(=O)CCC(=O)C(O)=O KPGXRSRHYNQIFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000208838 Asteraceae Species 0.000 description 1
- 108010061979 CEL I nuclease Proteins 0.000 description 1
- 238000002965 ELISA Methods 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PLUBXMRUUVWRLT-UHFFFAOYSA-N Ethyl methanesulfonate Chemical compound CCOS(C)(=O)=O PLUBXMRUUVWRLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108700039691 Genetic Promoter Regions Proteins 0.000 description 1
- 108700007698 Genetic Terminator Regions Proteins 0.000 description 1
- 108091092195 Intron Proteins 0.000 description 1
- 244000208060 Lawsonia inermis Species 0.000 description 1
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 description 1
- 102000004020 Oxygenases Human genes 0.000 description 1
- 108090000417 Oxygenases Proteins 0.000 description 1
- 238000012408 PCR amplification Methods 0.000 description 1
- 235000014443 Pyrus communis Nutrition 0.000 description 1
- 208000020221 Short stature Diseases 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000030833 cell death Effects 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 230000034994 death Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 230000033444 hydroxylation Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 231100000219 mutagenic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003505 mutagenic effect Effects 0.000 description 1
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 1
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000008557 oxygen metabolism Effects 0.000 description 1
- 244000045947 parasite Species 0.000 description 1
- 238000003752 polymerase chain reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003753 real-time PCR Methods 0.000 description 1
- 238000006798 ring closing metathesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
- C12N15/79—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
- C12N15/82—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
- C12N15/8241—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
- C12N15/8261—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield
- C12N15/8271—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance
- C12N15/8279—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance for biotic stress resistance, pathogen resistance, disease resistance
- C12N15/8282—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance for biotic stress resistance, pathogen resistance, disease resistance for fungal resistance
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01H—NEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
- A01H5/00—Angiosperms, i.e. flowering plants, characterised by their plant parts; Angiosperms characterised otherwise than by their botanic taxonomy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/0004—Oxidoreductases (1.)
- C12N9/0071—Oxidoreductases (1.) acting on paired donors with incorporation of molecular oxygen (1.14)
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/146—Genetically Modified [GMO] plants, e.g. transgenic plants
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Developmental Biology & Embryology (AREA)
- Botany (AREA)
- Physiology (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области биохимии, в частности к растению подсолнечника, устойчивому к патогену ложной мучнистой росы, а также к его семени и ткани. Также раскрыт способ получения растения подсолнечника, устойчивого к патогену ложной мучнистой росы, содержащий этап введения в растение подсолнечника гена, обеспечивающего устойчивость к ложной мучнистой росе. Изобретение позволяет эффективно получать растение подсолнечника, устойчивое или имеющее увеличенную устойчивость к ложной мучнистой росе. 6 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к генам устойчивости к ложной мучнистой росе у подсолнечника, и, в особенности, к растениям подсолнечника, устойчивым к ложной мучнистой росе. Настоящее изобретение также относится к способу получения таких растений подсолнечника, устойчивых к ложной мучнистой росе, и применению указанных генов для обеспечения устойчивости к ложной мучнистой росе у подсолнечника.
Helianthus L. представляет собой род растений семейства Asteraceae (Астровые), содержащий примерно 52 вида. Общее название "подсолнечник" обычно используется для обозначения однолетнего вида Helianthus annuus (подсолнечник однолетний). Helianthus annuus и другие виды, такие как Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus, земляная груша), выращивают в регионах с умеренным климатом в качестве продовольственных культур и декоративных растений. Окультуренный подсолнечник, Helianthus annuus, является самым известным видом рода Helianthus L. Helianthus annuus выращивают как в декоративных целях, так и для получения растительного масла из семян.
Ложная мучнистая роса, обычное деструктивное заболевание подсолнечника, способна приводить к гибели растения или остановке его роста, уменьшая урожайность на корню и приводя к существенной потере урожая (вплоть до 50-95%). Подсолнечник является наиболее чувствительным к ложной мучнистой росе на полях, находящихся под проливным дождем в течение 2-3 недель после посадки.
Ложная мучнистая роса относится к любому из нескольких типов оомицетных патогенов, являющихся облигатными паразитами растений. Ложная мучнистая роса принадлежит исключительно к семейству Peronosporaceae (Переноспоровые). Патоген ложной мучнистой росы, обычно вызывающий заболевание ложной мучнистой росы у окультуренных видов подсолнечника, называется Plasmopara halstedii или Plasmopara helianthi.
В области техники, связанной с выведением и культивированием подсолнечника, имеется постоянная потребность в определении новых генов устойчивости к ложной мучнистой росе. Однако выявленные гены, обладающие наибольшей устойчивостью, представляют собой гены моногенно наследуемой доминантной устойчивости, при этом устойчивость, обусловленная этими генами, обычно быстро исчезает в результате эволюционирования и высокой адаптации патогенов ложной мучнистой росы, что позволяет этим патогенам успешно инфицировать растение-хозяина. Следовательно, в данной области техники постоянно имеется потребность в новых генах устойчивости, предпочтительно генах, обеспечивающих устойчивость, которая не исчезает быстро вследствие адаптации патогенов.
Недостатком известных генов устойчивости подсолнечника является то, что помимо обеспечения устойчивости к патогену, эти гены часто связаны с нежелательным фенотипом, таким как низкорослость или спонтанно возникающие случаи гибели клеток. Следовательно, в данной области техники постоянно имеется потребность в новых генах, которые обеспечивая устойчивость, не приводят к появлению нежелательного фенотипа.
Одной из многих прочих задач настоящего изобретения является удовлетворение, если не полностью, то по меньшей мере частично, вышеуказанных потребностей уровня техники.
Эта задача настоящего изобретения, помимо прочих задач, решается путем предоставления растений подсолнечника и генов устойчивости, охарактеризованных в прилагаемой формуле изобретения.
В частности, эта задача настоящего изобретения, помимо прочих задач, решается согласно первому аспекту путем предоставления растений подсолнечника, устойчивых к патогену ложной мучнистой росы, которые содержат ген, обеспечивающий устойчивость к ложной мучнистой росе, кодирующий (а) белок(белки), содержащий аминокислотную последовательность, приведенную в SEQ ID NO:2 или SEQ ID NO:4, или ген, обеспечивающий устойчивость к ложной мучнистой росе, кодирующий белок(белки) с более чем 90% идентичностью последовательности, предпочтительно с более чем 94% идентичностью последовательности, более предпочтительно с более чем 96% идентичностью последовательности к последовательности, приведенной в SEQ ID NO:2 или SEQ ID NO:4, причем экспрессия такого обеспечивающего устойчивость гена снижена по сравнению с экспрессией обеспечивающего устойчивость гена у растения подсолнечника, которое не является устойчивым к патогену ложной мучнистой росы у растений, или ферментативная активность такого белка снижена по сравнению с ферментативной активностью белка у растения подсолнечника, которое не является устойчивым к патогену ложной мучнистой росы у растений.
Исследования, которые привели к созданию настоящего изобретения, неожиданно показали, что сниженный уровень экспрессии заявленных генов или сниженная ферментативная активность заявленных белков обусловливала продолжительную устойчивость к широкому спектру патогенов ложной мучнистой росы у растений подсолнечника.
Согласно настоящему изобретению уровень экспрессии снижается по сравнению с уровнем экспрессии обеспечивающего устойчивость гена у растения подсолнечника, которое не является устойчивым к патогену ложной мучнистой росы у растений. Термин "не является устойчивым" указывает на уровень устойчивости, который определяется в тесте чувствительности к соответствующему заболеванию, при этом используется соответствующее растение сравнения, такое как материнское растение, имеющее более низкий уровень устойчивости по сравнению с наблюдаемым у заявленных растений. Следовательно, заявленная устойчивость также может быть определена как увеличенная устойчивость к ложной мучнистой росе. Подходящими растениями сравнения согласно настоящему изобретению, помимо материнского растения, могут также быть растения, которые в данной области техники, как правило, считаются растениями, чувствительными к ложной мучнистой росе.
Подходящий тест на чувствительность к заболеванию представляет собой инокулирование растений патогенами ложной мучнистой росы и последующее выявление случаев появления симптомов заболевания, таких как большие, угловатые или неоднородные по структуре желтые области, видимые на верхней поверхности листьев или разрушенная листовая ткань.
Уровни экспрессии у растений по изобретению и растений сравнения можно определять, используя подходящие и хорошо известные методы молекулярной биологии, такие как количественная полимеразная цепная реакция (ПЦР) или гибридизация мРНК.
Согласно настоящему изобретению ферментативная активность снижена по сравнению с активностью белка у растения подсолнечника, которое не является устойчивым к патогену ложной мучнистой росы. Термин "не является устойчивым" указывает на уровень устойчивости, который определяется в тесте чувствительности к соответствующему заболеванию, при этом используется соответствующее растение сравнения, такое как материнское растение, имеющее более низкий уровень устойчивости по сравнению с наблюдаемым у заявленных растений. Следовательно, заявленная устойчивость также может быть определена как увеличенная устойчивость к ложной мучнистой росе. Подходящими растениями сравнения согласно настоящему изобретению, помимо материнского растения, также могут быть растения, которые в данной области техники, как правило, считаются растениями, чувствительными к ложной мучнистой росе. Подходящий тест на чувствительность к заболеванию представляет собой инокулирование растений патогенами ложной мучнистой росы и последующее выявление случаев появления симптомов заболевания, таких как большие, угловатые или неоднородные по структуре желтые области, видимые на верхней поверхности листьев или разрушенная листовая ткань.
Заявленные белки имеют активность 2-оксоглутарат FE(II)-зависимой оксигеназы. Фермент имеет абсолютную потребность в Fe(II) и катализирует двухэлектронное окисления, в том числе гидроксилирование, реакции десатурации и окислительного замыкания кольца. Окисление 'основного' субстрата связано с превращением 2ОG в сукцинат и CО2. Один атом кислорода молекулы О2 встраивается в сукцинат. В случае реакции десатурации, другой атом кислорода этой молекулы предположительно участвует в образовании воды. В реакции гидроксилирования при частичном включении кислорода из молекулы О2 в спиртовой продукт наблюдаются высокие уровни обмена кислорода, определяемые по воде. Следовательно, сниженную активность можно определить, используя анализ измерения соединений, которые являются либо исходными соединениями, либо соединениями, образующимися в результате ферментативной реакции. В качестве подходящей альтернативы, уровни белка, являющиеся показателем сниженной активности, можно определять хорошо известными специалистам в данной области методами ELISA или гибридизации белков.
В контексте настоящего изобретения растения подсолнечника приобретают устойчивость к ложной мучнистой росе, индивидуально или в комбинации, через сниженный уровень экспрессии или активности, благодаря присутствующим белкам или генам, кодирующим эти белки.
Заявленные растения подсолнечника могут быть получены мутагенезом растения, чувствительного к ложной мучнистой росе, или растений, устойчивых ложной мучнистой росе, таким образом увеличивая их устойчивости. Например, в эти растения могут быть введены мутации, либо на уровне экспрессии, либо на уровне белка, путем использования мутагенных веществ, таких как этилметансульфонат (ЭМС), или путем облучения растительного материала гамма лучами или быстрыми нейтронами. Получаемые мутации могут быть направленными или случайными. В последнем случае мутированные растения, содержащие мутации в имеющихся генах устойчивости, можно быстро определить с помощью метода TILLING (Targeting Induced Local Lesions IN Genomes) (McCallum et al. (2000) Targeted screening for induced mutations. Nat. Biotechnol. 18, 455-457, and Henikoff et al. (2004) TILLING. Traditional mutagenesis meets functional genomics. Plant Physiol. 135, 630-636). Вкратце, этот способ основан на ПЦР амплификации представляющего интерес гена из геномной ДНК большого набора мутированных растений в М2 поколении. Путем секвенирования ДНК или сканирования точечных мутаций, используя нуклеазу, специфичную к однонитевой ДНК, такую как нуклеаза CEL-I (Till et al. (2004) Mismatch cleavage by single-strand specific nucleases. Nucleic Acids Res. 32, 2632-2641), определяют отдельные растения, содержащие мутацию в имеющихся генах.
Согласно предпочтительному варианту осуществления первого аспекта настоящего изобретения патогены ложной мучнистой росы представляют собой Plasmopara halstedii и/или Plasmopara helianthi. Однако в контексте настоящего изобретения рассматриваются и другие патогены, относящиеся к семейству Peronosporaceae и способные вызывать заболевание ложной мучнистой росы у подсолнечника.
Согласно другому предпочтительному варианту первого аспекта настоящего изобретения имеющаяся сниженная ферментативная активность обусловливается одной или несколькими мутациями в кодирующей последовательности заявленных генов, в результате чего образуется укороченный или нефункциональный белок. Укороченные белки можно с легкостью определить, анализируя транскрипты гена на уровне мРНК или кДНК, а нефункциональные белки можно определить с помощью ферментативного анализа или, используя конформационно зависимые антитела. Мутации, которые можно анализировать на уровне транскриптов, представляют собой, например, аминокислотные замены, сдвиг рамки считывания или кодоны преждевременной терминации.
Согласно особо предпочтительному варианту осуществления первого аспекта настоящего изобретения, мутации, приводящие к сниженной активности белков представляют собой мутации, приводящие к отсутствию или замене(ам) аминокислот в мотиве "WRDYLR" или Trp-Arg-Asp-Tyr-Leu-Arg кодирующей последовательности заявленного обеспечивающего устойчивость гена (см. фиг.1 и 2). Имеющийся мотив может быть обнаружен в положениях 107-112 аминокислотной последовательности SEQ ID NO:2 и положениях 116-121 аминокислотной последовательности SEQ ID NO:4. Авторы изобретения обнаружили, что мутации в этой области имеют особое влияние на фенотип устойчивости к ложной мучнистой росе, т.е. наблюдаемому уровню устойчивости. В особенности, мутации, включающие Y (Tyr) и/или R (Arg) сильно коррелируют с фенотипом устойчивости к ложной мучнистой росе, т.е. наблюдаемым уровнем устойчивости.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления первого аспекта настоящего изобретения, сниженная экспрессия обусловливается одной или несколькими мутациями в регуляторных областях или некодирующих последовательностях заявленных генов. Примеры регуляторных областей заявленных генов представляют собой промоторные и терминаторные области, а примеры некодирующих областей представляют собой интроны и, в особенности, присутствующие в них мотивы, влияющие на сплайсинг.
Согласно второму аспекту настоящее изобретение предоставляет семена, ткани растений или части описанных выше растений подсолнечника, или получаемые из описанных выше растений подсолнечника, содержащие ген, обеспечивающий устойчивость к ложной мучнистой росе, кодирующий белок, содержащий аминокислотную последовательность, приведенную в SEQ ID NO:2 или SEQ ID NO:4, или ген, обеспечивающий устойчивость к ложной мучнистой росе, кодирующий белок с более чем 90% идентичностью последовательности, предпочтительно с более чем 94% идентичностью последовательности, более предпочтительно с более чем 96% идентичностью последовательности к последовательности, приведенной в SEQ ID NO:2 или SEQ ID NO:4, причем экспрессия указанного обеспечивающего устойчивость гена снижена по сравнению с экспрессией обеспечивающего устойчивость гена у растения подсолнечника, которое не является устойчивым к патогену ложной мучнистой росы у растений, или ферментативная активность указанного белка снижена по сравнению с ферментативной активностью белка у растения подсолнечника, которое не является устойчивым к патогену ложной мучнистой росы у растений.
Согласно третьему аспекту, настоящее изобретение относится к способам получения устойчивых растений подсолнечника или способам увеличения устойчивости растений подсолнечника к патогенам ложной мучнистой росы, причем указанные способы содержат этап введения в растение подсолнечника ген, обеспечивающий устойчивость к ложной мучнистой росе, кодирующий белок, содержащий аминокислотную последовательность, приведенную в SEQ ID NO:2 или SEQ ID NO:4, или ген, обеспечивающий устойчивость к ложной мучнистой росе, который кодирует белок с более чем 90% идентичностью последовательности, предпочтительно с более чем 94% идентичностью последовательности, более предпочтительно с более чем 96% идентичностью последовательности к последовательности, приведенной в SEQ ID NO:2 или SEQ ID NO:4, причем экспрессия указанного обеспечивающего устойчивость гена снижена по сравнению с экспрессией обеспечивающего устойчивость гена у растения подсолнечника, которое не является устойчивым к патогену ложной мучнистой росы у растений, или ферментативная активность указанного белка снижена по сравнению с ферментативной активностью белка у растения подсолнечника, которое не является устойчивым к патогену ложной мучнистой росы у растений.
Согласно четвертому аспекту, настоящее изобретение относится к применению гена или его кДНК последовательности, кодирующей белок, содержащий аминокислотную последовательность, приведенную в SEQ ID NO:2 или SEQ ID NO:4, или гена, обеспечивающего устойчивость к ложной мучнистой росе, кодирующего белок с более чем 90% идентичностью последовательности, предпочтительно с более чем 94% идентичностью последовательности, более предпочтительно с более чем 96% идентичностью последовательности приведенной в SEQ ID NO:2 или SEQ ID NO:4, для получения растений подсолнечника, устойчивых или имеющих увеличенную устойчивость к ложной мучнистой росе растений.
Согласно пятому аспекту настоящее изобретение относится к белкам, имеющим аминокислотную последовательность, содержащую SEQ ID NO:2 или SEQ ID NO:4.
Согласно шестому аспекту настоящее изобретение относится к белкам, имеющим аминокислотную последовательность, содержащую SEQ ID NO:1 или SEQ ID NO:3.
Согласно седьмому аспекту настоящее изобретение относится к гену, кодирующему белок, имеющий аминокислотную последовательность, содержащую SEQ ID NO:2 или SEQ ID NO:4, или к последовательности нуклеиновой кислоты, содержащей SEQ ID NO:1 или SEQ ID NO:3.
Claims (12)
1. Растение подсолнечника, устойчивое к патогену ложной мучнистой росы, которое содержит ген, обеспечивающий устойчивость к ложной мучнистой росе, кодирующий белок, с аминокислотной последовательностью SEQ ID NO:2 или SEQ ID NO:4, причем экспрессия указанного обеспечивающего устойчивость гена снижена по сравнению с экспрессией обеспечивающего устойчивость гена у растения подсолнечника, которое не является устойчивым к патогену ложной мучнистой росы у растений, или ферментативная активность указанного белка снижена по сравнению с ферментативной активностью белка у растения подсолнечника, которое не является устойчивым к патогену ложной мучнистой росы у растений,
где
указанная сниженная экспрессия обусловлена одной или несколькими мутациями в регуляторных областях или некодирующих последовательностях указанного гена; и
указанная сниженная ферментативная активность обусловлена одной или несколькими мутациями в кодирующей последовательности указанного гена, в результате чего образуется укороченный или нефункциональный белок.
2. Растение подсолнечника по п. 1, в котором патоген ложной мучнистой росы представляет собой Plasmopara halstedii или Plasmopara helianthi.
3. Растение подсолнечника по п. 1, в котором указанная одна или несколько мутаций представляют собой аминокислотные замены, сдвиг рамки считывания или кодоны преждевременной терминации.
4. Растение подсолнечника по п. 3, в котором указанная одна или несколько мутаций приводит к замене одной или нескольких аминокислот в мотиве "WRDYLR", кодирующей последовательности указанного гена устойчивости.
5. Семя растения подсолнечника, определенного по любому из пп. 1-4, устойчивое к патогену ложной мучнистой росы и содержащее ген, обеспечивающий устойчивость к ложной мучнистой росе, кодирующий белок с аминокислотной последовательностью SEQ ID NO:2 или SEQ ID NO:4, причем экспрессия указанного обеспечивающего устойчивость гена снижена по сравнению с экспрессией обеспечивающего устойчивость гена у растения подсолнечника, которое не является устойчивым к патогену ложной мучнистой росы у растений, или ферментативная активность указанного белка снижена по сравнению с ферментативной активностью белка у растения подсолнечника, которое не является устойчивым к патогену ложной мучнистой росы у растений.
6. Ткань растения подсолнечника, определенного по любому из пп. 1-4, устойчивая к патогену ложной мучнистой росы и содержащая ген, обеспечивающий устойчивость к ложной мучнистой росе, кодирующий белок с аминокислотной последовательностью SEQ ID NO:2 или SEQ ID NO:4, причем экспрессия указанного обеспечивающего устойчивость гена снижена по сравнению с экспрессией обеспечивающего устойчивость гена у растения подсолнечника, которое не является устойчивым к патогену ложной мучнистой росы у растений, или ферментативная активность указанного белка снижена по сравнению с ферментативной активностью белка у растения подсолнечника, которое не является устойчивым к патогену ложной мучнистой росы у растений.
7. Часть растения подсолнечника, определенного по любому из пп. 1-4, устойчивая к патогену ложной мучнистой росы и содержащая ген, обеспечивающий устойчивость к ложной мучнистой росе, кодирующий белок с аминокислотной последовательностью SEQ ID NO:2 или SEQ ID NO:4, причем экспрессия указанного обеспечивающего устойчивость гена снижена по сравнению с экспрессией обеспечивающего устойчивость гена у растения подсолнечника, которое не является устойчивым к патогену ложной мучнистой росы у растений, или ферментативная активность указанного белка снижена по сравнению с ферментативной активностью белка у растения подсолнечника, которое не является устойчивым к патогену ложной мучнистой росы у растений.
8. Способ получения растения подсолнечника, устойчивого к патогену ложной мучнистой росы, содержащий этап введения в растение подсолнечника гена, обеспечивающего устойчивость к ложной мучнистой росе, кодирующего белок, с аминокислотной последовательностью SEQ ID NO:2 или SEQ ID NO:4, причем экспрессия указанного обеспечивающего устойчивость гена снижена по сравнению с экспрессией обеспечивающего устойчивость гена у растения подсолнечника, которое не является устойчивым к патогену ложной мучнистой росы у растений, или ферментативная активность указанного белка снижена по сравнению с ферментативной активностью белка у растения подсолнечника, которое не является устойчивым к патогену ложной мучнистой росы у растений.
9. Применение гена или его кДНК последовательности, кодирующей белок с аминокислотной последовательностью SEQ ID NO:2 или SEQ ID NO:4, для получения растений подсолнечника, устойчивых или имеющих увеличенную устойчивость к ложной мучнистой росе растений.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP2013065397 | 2013-07-22 | ||
| EPPCT/EP2013/065397 | 2013-07-22 | ||
| PCT/EP2014/065641 WO2015011101A1 (en) | 2013-07-22 | 2014-07-21 | Downy mildew resistance providing genes in sunflower |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016105639A RU2016105639A (ru) | 2017-08-29 |
| RU2016105639A3 RU2016105639A3 (ru) | 2018-03-29 |
| RU2672335C2 true RU2672335C2 (ru) | 2018-11-13 |
Family
ID=51211256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016105639A RU2672335C2 (ru) | 2013-07-22 | 2014-07-21 | Гены, обеспечивающие устойчивость подсолнечника к ложной мучнистой росе |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US20160160233A1 (ru) |
| JP (2) | JP6835580B2 (ru) |
| CN (1) | CN105492600B (ru) |
| CA (1) | CA2918706C (ru) |
| RU (1) | RU2672335C2 (ru) |
| UA (1) | UA118850C2 (ru) |
| WO (1) | WO2015011101A1 (ru) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10787673B2 (en) | 2007-02-01 | 2020-09-29 | Enza Zaden Beheer B.V. | Disease resistant Brassica plants |
| US11685926B2 (en) | 2007-02-01 | 2023-06-27 | Enza Zaden Beheer B.V. | Disease resistant onion plants |
| WO2008092505A1 (en) | 2007-02-01 | 2008-08-07 | Enza Zaden Beheer B.V. | Disease resistant plants |
| US10501754B2 (en) | 2007-02-01 | 2019-12-10 | Enza Zaden Beheer B.V. | Disease resistant potato plants |
| WO2015011101A1 (en) | 2013-07-22 | 2015-01-29 | Scienza Biotechnologies 5 B.V. | Downy mildew resistance providing genes in sunflower |
| PL3167051T3 (pl) | 2014-06-18 | 2021-12-06 | Enza Zaden Beheer B.V. | Rośliny należące do rodziny solanaceae odporne na phytophthora |
| WO2018059718A1 (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | Rijk Zwaan Zaadteelt En Zaadhandel B.V. | Peronospora resistance in spinacia oleracea |
| WO2019154520A1 (en) * | 2018-02-12 | 2019-08-15 | Scienza Biotechnologies 5 B.V. | Downy mildew resistant sunflower plants |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100115658A1 (en) * | 2007-02-01 | 2010-05-06 | Enza Zaden Beheer B.V. | Disease Resistant Plants |
| RU2418405C2 (ru) * | 2005-11-04 | 2011-05-20 | Де Рейтер Сидз Р Энд Д Б.В. | Растения огурца, устойчивые к заболеваниям |
Family Cites Families (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL9000773A (nl) | 1990-04-02 | 1991-11-01 | Rijkslandbouwhogeschool | Werkwijze voor het beschermen van planten tegen pathogenen. |
| US6100451A (en) | 1995-05-18 | 2000-08-08 | Board Of Trustees Of The University Of Kentucky | Pathogen-inducible regulatory element |
| WO1998004586A2 (en) | 1996-07-29 | 1998-02-05 | Plant Bioscience Limited | Polynucleotide and its use for modulating a defence response in plants |
| AU744675B2 (en) | 1997-01-24 | 2002-02-28 | Dna Plant Technology Corporation | Two component plant cell lethality methods and compositions |
| US6271439B1 (en) | 1998-03-04 | 2001-08-07 | Pioneer Hi-Bred International, Inc. | Methods and compositions for regulating cell death and enhancing disease resistance to plant pathogens |
| EP1033405A3 (en) | 1999-02-25 | 2001-08-01 | Ceres Incorporated | Sequence-determined DNA fragments and corresponding polypeptides encoded thereby |
| US20040031072A1 (en) | 1999-05-06 | 2004-02-12 | La Rosa Thomas J. | Soy nucleic acid molecules and other molecules associated with transcription plants and uses thereof for plant improvement |
| IL130014A0 (en) | 1999-05-18 | 2000-02-29 | Yeda Res & Dev | Genetically modified plants having modified amino acid content |
| DE19927575A1 (de) | 1999-06-17 | 2000-12-21 | Basf Ag | Verfahren zur Erhöhung der Widerstandskraft von Kulturpflanzen gegen phytopathogene Pilze und Bakterien mit Hilfe molekulargenetischer Methoden |
| WO2001055347A1 (en) | 2000-01-26 | 2001-08-02 | Cornell Research Foundation, Inc. | Oomycete-resistant transgenic plants by virtue of pathogen-induced expression of a heterologous hypersensitive response elicitor |
| IL134580A0 (en) | 2000-02-16 | 2001-04-30 | Univ Bar Ilan | Nucleic acid sequences and different uses thereof |
| WO2002061101A2 (en) | 2000-11-03 | 2002-08-08 | Monsanto Technology Llc | Method of imparting disease resistance to plants by reducing polyphenol oxidase activity |
| WO2002088301A2 (en) | 2001-05-02 | 2002-11-07 | Gavish Galilee Bio Applications Ltd. | Increased methionine in transgenic plants expressing mutant cystathionine gamma-synthase |
| AU2002345250A1 (en) | 2001-06-22 | 2003-01-08 | Syngenta Participations Ag | Plant disease resistance genes |
| AUPR811301A0 (en) | 2001-10-05 | 2001-10-25 | Agresearch Limited | Manipulation of flavonoid biosynthesis |
| NZ538259A (en) | 2002-09-10 | 2008-03-28 | Samuel Roberts Noble Found Inc | Methods and compositions for production of flavonoid and isoflavonoid nutraceuticals |
| US20060048240A1 (en) | 2004-04-01 | 2006-03-02 | Nickolai Alexandrov | Sequence-determined DNA fragments and corresponding polypeptides encoded thereby |
| US20060143729A1 (en) | 2004-06-30 | 2006-06-29 | Ceres, Inc. | Nucleotide sequences and polypeptides encoded thereby useful for modifying plant characteristics |
| AU2005286427B2 (en) | 2004-09-24 | 2011-09-15 | Basf Plant Science Gmbh | Plant cells and plants with increased tolerance to environmental stress |
| WO2006047358A1 (en) | 2004-10-22 | 2006-05-04 | Agrinomics Llc | Generation of plants with altered oil content |
| WO2007051483A1 (en) | 2005-11-01 | 2007-05-10 | Universiteit Utrecht Holding B.V. | Disease resistant plants |
| EP2455483A3 (en) | 2007-02-01 | 2012-08-08 | Enza Zaden Beheer B.V. | Disease resistant plants |
| US10501754B2 (en) | 2007-02-01 | 2019-12-10 | Enza Zaden Beheer B.V. | Disease resistant potato plants |
| US10787673B2 (en) | 2007-02-01 | 2020-09-29 | Enza Zaden Beheer B.V. | Disease resistant Brassica plants |
| US8138398B2 (en) | 2008-02-14 | 2012-03-20 | Seminis Vegetable Seeds, Inc. | Sweet pepper hybrid 9942815 |
| WO2013086499A2 (en) | 2011-12-09 | 2013-06-13 | Ceres, Inc. | Transgenic plants having altered biomass composition |
| WO2015011101A1 (en) | 2013-07-22 | 2015-01-29 | Scienza Biotechnologies 5 B.V. | Downy mildew resistance providing genes in sunflower |
| WO2015017786A1 (en) | 2013-08-02 | 2015-02-05 | Cornell University | Increasing leaf longevity and disease resistance by altering salicylic acid catabolism |
| BR112016004099A2 (pt) | 2013-08-27 | 2017-10-17 | Evogene Ltd | polinucleotídeos e polipeptídeos isolados e métodos de uso dos mesmos para aumento da produção e/ou características agrícolas da planta |
| CN106029876A (zh) | 2014-01-14 | 2016-10-12 | 安莎种子公司 | 属于茄科的疫霉属抗性植物 |
| PL3167051T3 (pl) | 2014-06-18 | 2021-12-06 | Enza Zaden Beheer B.V. | Rośliny należące do rodziny solanaceae odporne na phytophthora |
| WO2019154520A1 (en) | 2018-02-12 | 2019-08-15 | Scienza Biotechnologies 5 B.V. | Downy mildew resistant sunflower plants |
-
2014
- 2014-07-21 WO PCT/EP2014/065641 patent/WO2015011101A1/en active Application Filing
- 2014-07-21 CA CA2918706A patent/CA2918706C/en active Active
- 2014-07-21 US US14/906,666 patent/US20160160233A1/en not_active Abandoned
- 2014-07-21 CN CN201480045857.3A patent/CN105492600B/zh active Active
- 2014-07-21 JP JP2016528486A patent/JP6835580B2/ja active Active
- 2014-07-21 UA UAA201601547A patent/UA118850C2/uk unknown
- 2014-07-21 RU RU2016105639A patent/RU2672335C2/ru active
-
2018
- 2018-05-25 US US15/990,182 patent/US10597675B2/en active Active
-
2019
- 2019-01-28 JP JP2019011969A patent/JP2019088307A/ja active Pending
-
2020
- 2020-01-27 US US16/773,781 patent/US20200157560A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2418405C2 (ru) * | 2005-11-04 | 2011-05-20 | Де Рейтер Сидз Р Энд Д Б.В. | Растения огурца, устойчивые к заболеваниям |
| US20100115658A1 (en) * | 2007-02-01 | 2010-05-06 | Enza Zaden Beheer B.V. | Disease Resistant Plants |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| VAN DAMME MIREILLE et al, Arabidopsis DMR6 encodes a putative 2OG-Fe(II) oxygenase that is defense-associated but required for susceptibility to downy mildew, The Plant Journal, 2008, Vol. 54, pp. 785-793. WILMA SABETTA et al., sunTILL: a TILLING resource for gene function analysis in sunflower, Plant Methods, 2011, Vol.7, N.20. OSMAN RADWAN et al., Molecular Characterization of Two Types of Resistance in Sunflower to Plasmopara halstedii, the Causal Agent of Downy Mildew, PHYTOPATHOLOGY, Vol. 101, No. 8, pp.970-979. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20200157560A1 (en) | 2020-05-21 |
| US20180334681A1 (en) | 2018-11-22 |
| JP6835580B2 (ja) | 2021-02-24 |
| UA118850C2 (uk) | 2019-03-25 |
| US20160160233A1 (en) | 2016-06-09 |
| CN105492600A (zh) | 2016-04-13 |
| CA2918706A1 (en) | 2015-01-29 |
| RU2016105639A3 (ru) | 2018-03-29 |
| US10597675B2 (en) | 2020-03-24 |
| CN105492600B (zh) | 2020-08-07 |
| JP2019088307A (ja) | 2019-06-13 |
| RU2016105639A (ru) | 2017-08-29 |
| CA2918706C (en) | 2024-01-30 |
| WO2015011101A1 (en) | 2015-01-29 |
| JP2016527884A (ja) | 2016-09-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2672335C2 (ru) | Гены, обеспечивающие устойчивость подсолнечника к ложной мучнистой росе | |
| Wu et al. | The chromosome‐scale reference genome of safflower (Carthamus tinctorius) provides insights into linoleic acid and flavonoid biosynthesis | |
| Triques et al. | Characterization of Arabidopsis thaliana mismatch specific endonucleases: application to mutation discovery by TILLING in pea | |
| ES2673864T3 (es) | Patatas con endulzamiento inducido en frío reducido | |
| JP6133275B2 (ja) | 有用な特徴を有する植物および関連する方法 | |
| JP6375380B2 (ja) | ナス科に属するフィトフトラ抵抗性植物 | |
| Akagi et al. | A male determinant gene in diploid dioecious Diospyros, OGI, is required for male flower production in monoecious individuals of Oriental persimmon (D. kaki) | |
| Sharma et al. | Simultaneous knockout of multiple LHCF genes using single sgRNAs and engineering of a high‐fidelity Cas9 for precise genome editing in marine algae | |
| Griffiths et al. | An integrated genetic linkage map for white clover (Trifolium repens L.) with alignment to Medicago | |
| US11369068B2 (en) | Method of generating plants having white foliage | |
| You et al. | Mapping and validation of the epistatic D and P genes controlling anthocyanin biosynthesis in the peel of eggplant (Solanum melongena L.) fruit | |
| KR101814173B1 (ko) | 토마토의 초록 과색 판정방법 | |
| EP3024929A1 (en) | Downy mildew resistance providing genes in sunflower | |
| Shankar et al. | Transcriptional alterations associated with overexpression of a chlorogenic acid pathway gene in eggplant fruit | |
| CN104611360B (zh) | 法尼烯合酶 | |
| Chen et al. | Submergence response of pyruvate decarboxylase family genes in adzuki bean | |
| Oren et al. | Melon pan-genome and multi-parental framework for high-resolution trait dissection | |
| Lizamore | A study of endogenous transposon activity in grapevine (Vitis vinifera L.) | |
| US20240122138A1 (en) | Function-deficient granule bound starch synthase gene and fagopyrum plant including same | |
| US20220251590A1 (en) | Increasing water use efficiency in plants | |
| KR101936403B1 (ko) | 토마토 저장성 증진 품종 선별용 조성물 | |
| CN108135145A (zh) | 在种子生产中具有改变的性质的芸苔属植物 | |
| Vijayan et al. | In vitro clonal propagation of nicotiana tabacum with modified medium and studying its gene alteration through bioinformatic analysis | |
| Steele | The Transcriptional Regulation of Host Recognition and Prehaustorium Development in Triphysaria versicolor | |
| Anderson | Novel Molecular Approaches to Identify and Control Plant Parasitic Nematodes |