UA75562C2 - Methods and compositions for modification of the level of secondary metabolic compounds in plants - Google Patents

Methods and compositions for modification of the level of secondary metabolic compounds in plants Download PDF

Info

Publication number
UA75562C2
UA75562C2 UA2000084955A UA2000084955A UA75562C2 UA 75562 C2 UA75562 C2 UA 75562C2 UA 2000084955 A UA2000084955 A UA 2000084955A UA 2000084955 A UA2000084955 A UA 2000084955A UA 75562 C2 UA75562 C2 UA 75562C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
plant
enzyme
genetically modified
seeds
level
Prior art date
Application number
UA2000084955A
Other languages
Ukrainian (uk)
Original Assignee
Ca Nat Research Council
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 Ca Nat Research Council filed Critical Ca Nat Research Council
Priority claimed from PCT/CA1999/000056 external-priority patent/WO1999037786A2/en
Publication of UA75562C2 publication Critical patent/UA75562C2/en

Links

Abstract

The present invention provides a method of making a genetically transformed plant which has an altered content of at least one product of a secondary metabolic pathway. The method consists of introducing into a plant cell capable of being transformed and regenerated to a whole plant a DNA expression cassette. The expression cassette includes DNA sequences required for transformation and selection in plant cells. It also includes a DNA sequence that, under the control of a promoter active in plant cells, encodes a protein capable of modifying the utilization of a substrate in the secondary metabolic pathway. The substrate is not a primary metabolite of the group selected from glucose, amino acids, common fatty acids and nucleotides. A plant or plant tissues including seeds can then be recovered having an altered content of at least one product of the secondary metabolic pathway. The invention also provides for feed products derived from the plants and seeds obtained according to the method.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Ця заявка є частковим продовженням заявки США, порядковий номер 09/012, 453, та заявляє пріоритет з попередньої заявки 60/072, 156.This application is a continuation-in-part of US Application Serial No. 09/012,453 and claims priority from the earlier application 60/072,156.

У даному винаході пропонуються способи та композиції для зміни рівня сполук, що утворюються внаслідок процесів вторинних метаболічних шляхів у рослин. Також у винаході пропонуються рослинні клітини зі зміненим рівнем вторинних метаболітів та насіння рослин зі зміненим рівнем вторинних метаболітів. В одному втіленні у рослинах, рослинних клітинах та насінні рослин згідно з винаходом змінено рівень нехарчових вторинних 70 метаболічних речовин. В іншому втіленні у рослинах, рослинних клітинах та насінні рослин згідно з винаходом змінено рівень продуктів вторинних метаболічних шляхів, таких як фенілпропаноїди та цукрові спирти. Також у винаході пропонуються генетичні конструкти та вектори, що застосовуються для модифікації рівня вторинних метаболітів у рослинних клітинах та насінні. Винахід також стосується борошна з модифікованого зерна, корму для тварин, що містить борошно з модифікованого зерна, і зокрема борошно з зерна, у якому рівень вторинних 12 метаболітів зменшено або змінено.The present invention proposes methods and compositions for changing the level of compounds formed as a result of the processes of secondary metabolic pathways in plants. The invention also provides plant cells with an altered level of secondary metabolites and plant seeds with an altered level of secondary metabolites. In one embodiment, the level of non-nutritive secondary 70 metabolic substances is changed in plants, plant cells and plant seeds according to the invention. In another embodiment, the level of products of secondary metabolic pathways, such as phenylpropanoids and sugar alcohols, is altered in plants, plant cells and plant seeds according to the invention. The invention also provides genetic constructs and vectors used to modify the level of secondary metabolites in plant cells and seeds. The invention also relates to flour from modified grain, animal feed containing flour from modified grain, and in particular flour from grain in which the level of secondary 12 metabolites is reduced or changed.

Рослини утворюють велику кількість різних сполук шляхом вторинного метаболізму. Внаслідок вторинних метаболічних шляхів, що не вважаються суттєвими для метаболізму рослин, часто утворюються унікальні біохімічні речовини, причому деякі з них вважаються нехарчовими або навіть токсичними. Вторинні метаболічні шляхи та сполуки, що утворюються внаслідок цих шляхів, часто є специфічними для окремого виду або роду.Plants produce a large number of different compounds through secondary metabolism. As a result of secondary metabolic pathways, which are not considered essential for plant metabolism, unique biochemical substances are often formed, and some of them are considered non-nutritive or even toxic. Secondary metabolic pathways and compounds resulting from these pathways are often species or genus specific.

Тому обробка вториних метаболічних шляхів може привести до виникнення нових композицій біохімічних речовин або рослинних тканин зі зміненим рівнем вторинних метаболітів. Зокрема, обробка вторинних метаболічних шляхів з метою зміни рівня вторинних метаболічних сполук, що є нехарчовими або токсичними за своєю природою, може привести до унікальних застосувань у галузі харчів та корму.Therefore, the processing of secondary metabolic pathways can lead to the emergence of new compositions of biochemical substances or plant tissues with a changed level of secondary metabolites. In particular, manipulation of secondary metabolic pathways to alter the levels of secondary metabolic compounds that are non-nutritive or toxic in nature may lead to unique applications in the food and feed industry.

Обробку вторинного метаболізму бажано проводити, не змінюючи біохімічних процесів, що вважаються с життєво необхідними для росту та життєздатності рослинної клітини. Сукупність біохімічних процесів та сполук, (У що є важливими для росту та життєздатності рослини, які беруть у них участь, вважаються процесами основного метаболізму та їхніми продуктами. Основний метаболізм взагалі розглядається як такий, що включає в себе ті біохімічні процеси, що приводять до утворення основних цукрів (наприклад, глюкози), амінокислот, звичайних жирних кислот, нуклеотидів та їх полімерів (полісахаридів, таких як крохмаль, білки, ліпіди, рибонуклеїнові с та дезоксирибонуклеїнові кислоти тощо) |(Уеотап апа Меотап, Тапзієу Кеміеєм/ Мо.90, Мапіршанйпуо Зесопдагу «оProcessing of secondary metabolism should preferably be carried out without changing the biochemical processes that are considered vital for the growth and viability of the plant cell. A set of biochemical processes and compounds, (which are important for the growth and viability of plants, which participate in them, are considered the processes of the main metabolism and their products. The main metabolism is generally considered as such, which includes those biochemical processes that lead to the formation basic sugars (for example, glucose), amino acids, conventional fatty acids, nucleotides and their polymers (polysaccharides such as starch, proteins, lipids, ribonucleic acid and deoxyribonucleic acid, etc.) Zesopdagu "Fa

Меїабоїїзт іп Сийигеа Ріапі СеїЇв, Мем Рпуюіодіві, 134:553-569, 1996).Meiaboizt ip Siyigea Riapi SeiYiv, Mem Rpuyuiodivi, 134:553-569, 1996).

Таким чином, прийнято розрізняти основний метаболізм як процес обміну речовин, що є важливими для о життєздатності та росту усіх клітин рослини, та вторинний метаболізм як біохімічні процеси, що не є життєво ою необхідними для усіх клітин рослини. Наприклад, вторинні метаболічні шляхи обумовлюють такі ознаки рослини, 39 як колір, смак, морфологію тощо. Також внаслідок процесів вторинних метаболічних шляхів утворюються в різноманітні сполуки, що сприймаються комахами або беруть участь у реакції на патогени. Деякі з цих сполук можуть бути корисними для деяких видів рослин у диких умовах, але у культивованому стані ці сполуки можуть погіршувати якість вирощуваного продукту або обмежувати використання врожаю при певних застосуваннях. «Thus, it is customary to distinguish primary metabolism as a process of metabolism that is important for the viability and growth of all plant cells, and secondary metabolism as biochemical processes that are not vitally necessary for all plant cells. For example, secondary metabolic pathways determine such characteristics of a plant as color, taste, morphology, etc. Also, as a result of the processes of secondary metabolic pathways, various compounds are formed that are perceived by insects or participate in the reaction to pathogens. Some of these compounds may be beneficial to some plant species in the wild, but in the cultivated state these compounds may degrade the quality of the cultivated product or limit the use of the crop in certain applications. "

Деякі вторинні метаболіти є унікальними сполуками, що виникли внаслідок еволюції у видів як результат З 50 спеціалізованих біохімічних процесів. Вторинний метаболізм не відзначається надмірністю біохімічних с механізмів, що є типовим для основного метаболізму, тому, як правило, продукти вторинного метаболізму неSome secondary metabolites are unique compounds that have evolved in species as a result of 50 specialized biochemical processes. Secondary metabolism is not characterized by an excess of biochemical mechanisms, which is typical for primary metabolism, therefore, as a rule, products of secondary metabolism are not

Із» утворюються в рослині багатьма шляхами. Вторинні метаболіти типово є більш специфічними для окремих рослин, ніж розповсюджені біохімічні речовини, що беруть участь у основних шляхах."Iz" are formed in the plant in many ways. Secondary metabolites are typically more specific to individual plants than the common biochemicals involved in major pathways.

Численні спроби модифікації процесів основного метаболізму призвели до появи рослинних клітин зі зміненим рівнем крохмалю або олії (ліпідів). Проте грубий вплив на основний метаболізм може призвести до це. шкідливих наслідків. Наприклад, можна змінити склад ліпідів, проте видалення ліпідів було б негативним 4! наслідком для життєздатності клітини. Обробка основного метаболізму не завжди є цілюом успішною, тому що велика кількість біохімічних механізмів може подолати будь-які спроби обробки. Таким чином, процеси основного і-й метаболізму в рослин часто важко змінити так, щоб можна було б повністю передбачити та одержати б 20 застосовувані та помітні результати в умовах культивування.Numerous attempts to modify the processes of basic metabolism have led to the appearance of plant cells with altered levels of starch or oil (lipids). However, a gross effect on the basic metabolism can lead to this. harmful consequences. For example, one can change the composition of lipids, but removing lipids would be a negative 4! consequence for cell viability. Treatment of basal metabolism is not always a successful goal because a large number of biochemical mechanisms can overcome any treatment attempts. Thus, the processes of primary and secondary metabolism in plants are often difficult to modify in a way that would be fully predictable and obtain 20 applicable and noticeable results under cultivation conditions.

У деяких випадках основний метаболізм було успішно модифіковано для створення нового фенотипу, у із якому було досягнуто зміни складу, а не зменшення чи виключення окремої речовини. Типово, такі маніпуляції здійснювалися шляхом ектопічної експресії гена рослини, наприклад, надекспресією гена у деяких тканинах або у конститутивній формі частіше, ніж у регульованій формі, або інгібуванням активності певного гена за 29 допомогою антизмістовної РНК, рибосомних ферментів або косупресії. Проте, дуже важко було передбачити аIn some cases, the underlying metabolism has been successfully modified to produce a new phenotype in which a change in composition rather than a reduction or elimination of a single substance has been achieved. Typically, such manipulations were carried out by ectopic expression of a plant gene, for example, by overexpressing a gene in some tissues or in a constitutive form more often than in a regulated form, or by inhibiting the activity of a certain gene using antisense RNA, ribosomal enzymes, or cosuppression. However, it was very difficult to predict a

ГФ) ргіогі наслідки таких маніпуляцій.GF) rhyogenic consequences of such manipulations.

Експресію рослинного ферменту можна змінити на багатьох рівнях. До них відноситься контроль на рівні о експресії гена, трансляції, процесингу білка та алостеричний контроль за функцією білка. Таким чином, ектопічна експресія гена рослини, що бере участь в основному метаболізмі, може не подолати комплексного 60 біохімічного контролю основного метаболізму. Окрім того, проблему великої кількості шляхів основного метаболізму також важко подолати, оскільки процеси основного метаболізму важливі для росту та життєздатності рослини. Таким чином, спроби змінити основний метаболізм часто не призводять до створення бажаного фенотипу. Більше того, випробування таких модифікованих рослин у польових умовах або в екстремальних умовах навколишнього середовища часто виявляють, що передбачуваний ефект не бо спостерігається або життєдіяльність рослини ставиться під загрозу. Таким чином, модифікація основного метаболізму вимагає ретельного розгляду процесу основного метаболізму або обачливого впровадження етапу в межах шляху, щоб досягти потрібного фенотипу.Plant enzyme expression can be modified at many levels. These include control at the level of gene expression, translation, protein processing, and allosteric control of protein function. Thus, ectopic expression of a plant gene involved in basic metabolism may not overcome complex 60 biochemical control of basic metabolism. In addition, the problem of a large number of major metabolic pathways is also difficult to overcome, since major metabolic processes are important for plant growth and viability. Thus, attempts to alter the underlying metabolism often fail to produce the desired phenotype. Moreover, tests of such modified plants in the field or in extreme environmental conditions often reveal that the intended effect is not observed or the plant's viability is compromised. Thus, modification of core metabolism requires careful consideration of the core metabolic process or judicious implementation of a step within the pathway to achieve the desired phenotype.

Маніпулювання процесами вторинних метаболічних шляхів утруднювалася недостатнім розумінням їх біохімії, недостатньою інформацією про гени, задіяні у вторинних метаболічних шляхах, та складною взаємодією між біохімічними процесами взагалі.Manipulation of the processes of secondary metabolic pathways has been hampered by insufficient understanding of their biochemistry, insufficient information about the genes involved in secondary metabolic pathways, and the complex interaction between biochemical processes in general.

Проте, способи зміни вторинного метаболізму можуть надати корисні засоби для створення нових фенотипів, включаючи фенотипи зі зміненою кількістю сполук вторинного метаболізму, наприклад, таких, що вважаються нехарчовими за своєю природою. Отже, вторинні метаболічні шляхи речовин є важливим завданням для 7/0 генетичної модифікації рослин.However, methods of altering secondary metabolism may provide useful means to create new phenotypes, including phenotypes with altered amounts of secondary metabolism compounds, such as those considered non-nutritive in nature. Therefore, the secondary metabolic pathways of substances are an important task for 7/0 genetic modification of plants.

Були здійснені спроби щодо перенесення шляху біосинтезу бетаїну в рослини, що є нездатними синтезувати осмопротектор -- бетаїн. (ІНоітвігот, К.О. сеї аїЇ., Ргодисіоп ої (Ше ЕзсПпегіспіа соїї Бейаіпе-аідепуде депудгодепазе? Ап еплуте гедицігед їог зупіпевіз ої озторгоїесіапі діусіпе Бреїаіпе, іп (гапздепіс ріапів, ТеAttempts were made to transfer the path of betaine biosynthesis to plants that are incapable of synthesizing betaine, an osmoprotectant. (INoitvigot, K.O. sei aiYi., Rgodisiop oi (She EzsPpegispia soii Beiaipe-aidepude depudgodepaze? Ap eplute gedytsiged yog zupipeviz oi oztorgoiesiapi diusipe Breiaipe, ip (gapzdepis riapiv, Te

Ріапі доцгпа!ї, (1994) 6(5):749-58| описує використання гена, що кодує бетаїн-альдегіддегідрогеназу для 7/5 бинтезу осмопротектора -- гліцинбетаїну.Riapi docsgpa!i, (1994) 6(5):749-58| describes the use of the gene encoding betaine-aldehyde dehydrogenase for the 7/5 synthesis of the osmoprotectant glycine betaine.

У роботі |ОСегмепі арзігасі АМ 96-512578, Тоуоїа дідозпа КК, 15 жовтня, 1996) описується використання гена холіндегідрогенази та гена бетаїн-альдегіддегідрогенази для синтезу осмопротектора бетаїну.The work |OSegmepi arzigashi AM 96-512578, Touoia didozpa KK, October 15, 1996) describes the use of the choline dehydrogenase gene and the betaine-aldehyde dehydrogenase gene for the synthesis of the betaine osmoprotectant.

Два біохімічних шляхи в рослинах, що розглядаються як шляхи вторинного метаболізму, були предметом досліджень, метою яких є зміна рівня кінцевого продукту. Способи, що використовувались для маніпулювання цими шляхами, не призвели до бажаного результату. Наприклад, фенілпропаноїдний шлях бере участь в утворенні лігніну та може вважатися вторинним метаболічним шляхом. Біосинтез лігніну є частиною загального шляху біосинтезу фенілпропаноїдів, у якому утворюються принаймні три основні фенольні попередники: кумарова, ферулова та синапінова кислоти, продукти яких полімеризуються у лігнін та інші фенольні сполуки (див. Фіг.2). счTwo biochemical pathways in plants, considered as pathways of secondary metabolism, have been the subject of research aimed at changing the level of the end product. The methods used to manipulate these pathways did not lead to the desired result. For example, the phenylpropanoid pathway is involved in the formation of lignin and can be considered a secondary metabolic pathway. Lignin biosynthesis is part of the general pathway of phenylpropanoid biosynthesis, in which at least three main phenolic precursors are formed: coumaric, ferulic, and sinapic acids, the products of which are polymerized into lignin and other phenolic compounds (see Fig. 2). high school

У спробах змінити вторинний метаболічний шлях фенілпрвланоїдів гени багатьох ферментів, що беруть о участь в утворенні мономерів лігніну, тепер розглядаються як мішені для зменшення рівня лігніну шляхом використання антизмістовних послідовностей або косупресії (наприклад, патент США Мо5451514, патент СШАIn attempts to alter the secondary phenylprvlanoid metabolic pathway, the genes for many enzymes involved in the formation of lignin monomers are now being considered as targets for reducing lignin levels through the use of antisense sequences or cosuppression (eg, US Pat. No. 5,451,514, US Pat.

Мо5633439, МО 93/05160, МУО 94/08036). До цих генів-мішеней відносяться ті, що кодують дегідрогеназу цинамілового спирту, О-метил-трансферазу кофеїнової кислоти та фенілаланінамонійліазу. Ці способи с зо спрямовані на зменшення рівня лігніну, оскільки вважається, що це матиме загальний корисний вплив на переробку або засвоєння рослин. ісе)Mo5633439, MO 93/05160, MUO 94/08036). These target genes include those encoding cinnamyl alcohol dehydrogenase, caffeic acid O-methyl-transferase, and phenylalanine ammonium lyase. These methods are aimed at reducing the level of lignin, as it is believed that this will have an overall beneficial effect on plant processing or assimilation. ise)

Проте зменшення рівня лігніну шляхом використання антизмістовної послідовності або косупресії одного з ю генів фенілпропаноїдного шляху може мати велику кількість небажаних наслідків. До них відносяться: підвищена схильність до захворювань, змінені темпи росту або зменшення фізичної міцності рослинних волокон та, як о наслідок, зменшення агрономічної ефективності. Було показано, що інгібування ферменту ї- фенілаланінамонійліази призводить до виникнення численних шкідливих фенотипів (ЕїКіпа еї. аіІ., Абпогтаї РіапіHowever, reducing the level of lignin by using an antisense sequence or cosuppression of one of the genes of the phenylpropanoid pathway can have a large number of undesirable consequences. These include: increased susceptibility to diseases, changed growth rates or a decrease in the physical strength of plant fibers and, as a result, a decrease in agronomic efficiency. It was shown that the inhibition of the enzyme phenylalanine ammoniolyase leads to the emergence of numerous harmful phenotypes (EiKipa ei. aiI., Abpogtai Riapi

Оемеюортепі апа ОЮомп-Кедшайоп ої РВПепуІргорапоіїйй Віозупійевів іп Тгтапздепіс Торассо Сопіаіпіпд аOemeyuortepi apa ОЮomp-Kedshayop oi RVPepuIrgorapoiiiy Viozupiyeviv ip Tgtapzdepis Torasso Sopiaipipd a

Нейегоїсдоиз РНепуїаїапіпе Аттопіа Іуазе Сепе, Ргос. Май. Асай. сі. ОБА 87:9057-9061, 1990). Фермент фенілаланінамонійліаза діє на основний метаболіт фенілаланін, що є амінокислотою. Результати цих « експериментів показують, що зміна вторинного метаболізму шляхом модифікації одного з основних метаболітів, ств) с що бере участь в окремому вторинному метаболічному шляху, може створити небажані та шкідливі фенотипи.Neyegoisdoiz RNepuiaiapipe Attopia Iuaze Sepe, Rgos. May Asai. si. OBA 87:9057-9061, 1990). The enzyme phenylalanine ammoniolyase acts on the main metabolite phenylalanine, which is an amino acid. The results of these experiments show that altering secondary metabolism by modifying one of the main metabolites, which is involved in a separate secondary metabolic pathway, can create unwanted and harmful phenotypes.

Отже, вибір біохімічного етапу або етапів у межах вторинного метаболічного шляху є вирішальним для ;» створення рослин, які є фенотипічно нормальними, але виявляють зменшення рівня певного вторинного метаболіту.Therefore, the choice of biochemical step or steps within the secondary metabolic pathway is crucial for; creating plants that are phenotypically normal but exhibit reduced levels of a specific secondary metabolite.

Окрім того, застосування антизмістовної РНК або косупресії може не призвести до зниження рівня або -І специфічності певного вторинного метаболіту, що є економічно прийнятним. На додаток, інгібування генів, що кодують головні ферменти, може вплинути на експресію пов'язаних з ними генів. Таким чином, було досягнуто о невеликого прогресу у зменшенні рівня фенольних сполук, що вважаються нехарчовими, або у зменшенні рівня с лігніну шляхом застосування антизмістовної РНК або косупресії без шкідливих побічних ефектів.In addition, the use of antisense RNA or cosuppression may not result in a decrease in the level or -I specificity of a particular secondary metabolite that is economically acceptable. In addition, inhibition of genes encoding key enzymes can affect the expression of related genes. Thus, little progress has been made in reducing the levels of phenolic compounds considered non-nutritive or in reducing c-lignin by using antisense RNA or cosuppression without harmful side effects.

Другим прикладом спроб змінити метаболічний шлях, що зазнали невдачі, є модифікація біосинтезуA second example of attempts to change a metabolic pathway that have failed is the modification of biosynthesis

Ме, глюкозинолату в насінні рапсу. Повідомлялося про спроби змінити рівень глюкозинолату в борошні з рапсуMe, glucosinolate in rapeseed. Attempts to alter glucosinolate levels in rapeseed meal have been reported

Із шляхом обробки -- глюкозинолатного шляху. Пропонувався спосіб зміни біосинтезу глюкозинолату, що полягав у створенні нового шляху, конкурентного для сірки, що використовується при утворенні глюкозинолатів, або в зменшенні рівня триптофану, що використовується при утворенні глюкозинолатів шляхом перетворення ов триптофану на триптамін ГЕпдіпеегіпу АкКегей Сійсозіпоіаїе Віозупіпезіз ру Гмо АКегпайме Зіга(едіев", руWith the way of processing -- the glucosinolate pathway. A method of changing the biosynthesis of glucosinolate was proposed, which consisted in creating a new pathway competitive with sulfur, which is used in the formation of glucosinolates, or in reducing the level of tryptophan, which is used in the formation of glucosinolates by converting tryptophan into tryptamine. ", Ru

Іогапіт, Спамаде| 5 ЮОе І иса, рибіїзпей іп: Сепегіс епдіпеегіпд ої ріапі зесопдагу теїйароїїзт 1994, РіепитYogapit, Spamade| 5 YuOe Iisa, ribiizpei ip: Sepegis epdipeegipd oi riapi zesopdagu teiyaroijist 1994, Riepyt

Ф) Ривіїзпіпд Согрогайоп; Мем ЖМогк; ОА. ка Однак цей спосіб не був успішним для зниження рівня глюкозинолату в борошні з рапсу. Виявилося, що цим способом неможливо зменшити рівень нехарчових глюкозинолатів у борошні з рапсу. Глюкозинолати бо утворюються в листі рослин і потім переносяться до насіння. Тому цей спосіб був оснований на припущенні, що проста зміна доступності одного з основних метаболітів (сірки, амінокислоти триптофану), що беруть участь в утворенні глюкозинолатів, зменшить утворення глюкозинолатів. Однак основними глюкозинолатами в насінні є аліфатичні глюкозинолати, що не використовують амінокислоту триптофан для створення бокових ланцюгів.F) Ryviizpipd Sogrogayop; Meme ZhMogk; OA. However, this method was not successful in reducing glucosinolate levels in canola flour. It turned out that this method cannot reduce the level of non-food glucosinolates in rapeseed flour. Because glucosinolates are formed in the leaves of plants and then transferred to the seeds. Therefore, this method was based on the assumption that a simple change in the availability of one of the main metabolites (sulfur, amino acid tryptophan) involved in the formation of glucosinolates will reduce the formation of glucosinolates. However, the main glucosinolates in the seed are aliphatic glucosinolates that do not use the amino acid tryptophan to create side chains.

Більше того, результати цих експериментів (наприклад, (Спамаде| еї. аїЇ., Ргос. Май. Асай. Зсі. О5А, 65 91:2166-2170, 19941 показали, що трансгенні рослини, у складі яких є фермент, здатний змінювати кількість основної амінокислоти триптофану, не містять зменшеної кількості глюкозинолатів у насінні; рівень аліфатичного глюкозинолату в насінні дорівнює або є навіть більшим, ніж у нетрансгенних рослин. Таким чином, загальне утворення глюкозинолатів у насінні не зменшилося, навіть коли виявилось зменшення рівня мінорного компоненту (індолглюкозинолатів). З генетичних досліджень видно, що рослини з низьким рівнем глюкозинолатуMoreover, the results of these experiments (for example, (Spamade | ei. aiYi., Rgos. Mai. Asai. Zsi. O5A, 65 91:2166-2170, 19941) showed that transgenic plants, which contain an enzyme capable of changing the amount of the basic amino acid tryptophan, do not have reduced amounts of glucosinolates in seeds; the level of aliphatic glucosinolate in seeds is equal to or even greater than in non-transgenic plants. Thus, the total formation of glucosinolates in seeds was not reduced, even when the level of the minor component (indole glucosinolates) was reduced. Genetic studies show that plants with low glucosinolate levels

Можна одержати шляхом звичайного розведення. Та існує велика кількість локусів, що контролюють низький рівень глюкозинолатів у хрестоцвітих. Існують чисельні біохімічні перетворення, що відбуваються при біосинтезі глюкозинолатів, та ці перетворення, подібно до усіх або більшості процесів синтезу глюкозинолатів, мають бути об'єктом у способі зменшення загального рівня глюкозинолатів. Таким чином, при розробці загального способу зміни утворення глюкозинолатів у хрестоцвітих треба враховувати різні ферменти та 7/о субстрати, що беруть участь у біосинтезі глюкозинолатів.Can be obtained by ordinary dilution. But there are a large number of loci that control the low level of glucosinolates in cruciferous plants. There are numerous biochemical transformations that occur in the biosynthesis of glucosinolates, and these transformations, like all or most processes of glucosinolate synthesis, must be targeted in a way to reduce total glucosinolate levels. Thus, when developing a general method of changing the formation of glucosinolates in cruciferous plants, it is necessary to take into account various enzymes and 7/o substrates involved in the biosynthesis of glucosinolates.

Проте виявляється, що ферменти, які використовуються для одержання цієї модифікації, також впливають на основні метаболіти (амінокислоту триптофан та мінеральну сірку) і, отже, будь-яка значна зміна рівня цих сполук в рослинній клітині може викликати шкідливі наслідки. Таким чином, запропонованим способом не можна специфічно впливати на вторинний метаболізм. Дійсно, зміна рівня триптофану може призвести до багатьох шкідливих наслідків. Таким чином, зміна рівня основного метаболіту не дає бажаного ефекту зниження глюкозинолатів у борошні з рапсу, що підкреслює складність зміни основного метаболізму.However, it turns out that the enzymes used to produce this modification also affect the main metabolites (the amino acid tryptophan and the mineral sulfur) and therefore any significant change in the level of these compounds in the plant cell can cause harmful effects. Thus, the proposed method cannot specifically affect secondary metabolism. Indeed, a change in tryptophan levels can lead to many harmful effects. Thus, changing the level of the main metabolite does not have the desired effect of reducing glucosinolates in rapeseed meal, which emphasizes the complexity of changing the main metabolism.

У МО 97 23599 А Меїййпоа тог Кедшаїйоп ої Ріапі Сотрозійоп, (Е.І. ОиРопі апа Ригаце Кезеагсп Рошпаайоп,In MO 97 23599 A Meiyipoa tog Kedshaiyop oi Riapi Sotroziyop, (E.I. OyRopi apa Rigatse Kezeagsp Roshpaayop,

З липня, 1997 року| описується використання ферулат-5-гідроксилази (ФГ), одержаної з хрестоцвітої рослини, для регулювання рівня лігніну в рослинних клітинах. Фермент ФГ, описаний у УМО 97 23599, являє собою фермент, що зазвичай розглядається як частина фенілпропаноїдного шляху в рослинних клітинах, наприклад, у хрестоцвітій рослині, з якої він був одержаний. Фермент ФГ, описаний у УУО 97 23599, не виявляє активності у трансформованій клітині, проте виявляє активність у клітині, з якої він був одержаний.Since July, 1997| describes the use of ferulate-5-hydroxylase (FG) obtained from a cruciferous plant to regulate the level of lignin in plant cells. The FG enzyme described in UMO 97 23599 is an enzyme generally considered to be part of the phenylpropanoid pathway in plant cells, such as the cruciferous plant from which it was derived. The FG enzyme described in UUO 97 23599 does not show activity in the transformed cell, but shows activity in the cell from which it was obtained.

Таким чином, загальний спосіб зміни вторинного метаболізму буде корисним для зміни біохімічного складу рослинних тканин. Він може включати, наприклад, зменшення рівня нехарчових сполук, зміну профілю сч ов вторинного метаболізму, одержання рослинної тканини зі зміненим процесингом, зміну рівня сполук, що знаходять застосування у промисловості або у фармацевтиці, створення рослин зі зміненим смаком, будовою і) або виглядом, створення рослин зі зміненими вторинними метаболітами, що приваблюють комах, пов'язані з чутливістю до захворювань або іншими біологічними процесами, на які впливають вторинні метаболіти, або рослин з позитивно зміненими характеристиками росту внаслідок зміни рівня вторинних метаболітів. с зо У даному винаході пропонується спосіб спрямованого впливу на утворення вторинних метаболітів. Спосіб включає зміну доступності субстрату, що є специфічним до вторинного метаболічного шляху та важливим для ікс, утворення кінцевих продуктів вторинного метаболізму, зокрема сполук, що беруть участь на 1--5 біохімічних ю етапах утворення кінцевого продукту. Спрямування впливу на субстрати на етапах, близьких до утворення кінцевого продукту, дозволяє уникнути проблем, пов'язаних зі зміною рівня метаболітів, які також причетні до о з5 основних шляхів, оскільки воно відбувається після моменту потрапляння субстрату до основного метаболічного ча шляху. Таким чином, цей спосіб пропонує нові засоби специфічного спрямування впливу зменшення або зміни рівня вторинних метаболітів за допомогою виявлення попередників, що беруть участь у вторинному метаболічному шляху, що не являються субстратами основних метаболічних шляхів.Thus, the general method of changing secondary metabolism will be useful for changing the biochemical composition of plant tissues. It may include, for example, reducing the level of non-nutritive compounds, changing the profile of secondary metabolic substances, obtaining plant tissue with altered processing, changing the level of compounds that are used in industry or in pharmaceuticals, creating plants with a changed taste, structure i) or appearance, creating plants with altered secondary metabolites that attract insects associated with disease susceptibility or other biological processes affected by secondary metabolites, or plants with positively altered growth characteristics due to altered secondary metabolite levels. The present invention proposes a method of directed influence on the formation of secondary metabolites. The method includes changing the availability of the substrate, which is specific to the secondary metabolic pathway and important for the formation of end products of secondary metabolism, in particular, compounds participating in 1--5 biochemical stages of the formation of the end product. Directing the impact on substrates at stages close to the formation of the final product allows you to avoid problems associated with changes in the level of metabolites, which are also involved in the main pathways, since it occurs after the substrate enters the main metabolic pathway. Thus, this method offers new means of specifically directing the effect of reducing or changing the level of secondary metabolites by identifying precursors involved in the secondary metabolic pathway, which are not substrates of the main metabolic pathways.

Спосіб може також включати зміну доступності субстрату тканинно-специфічним способом так, що « Змінюватимуться тільки окремі тканини, наприклад, тканини насіння. в с Таким чином, у даному способі пропонуються нові засоби специфічного спрямовування впливу на зменшенняThe method can also include changing the availability of the substrate in a tissue-specific way so that only certain tissues, for example, seed tissues, will be changed. в с Thus, this method offers new means of specifically directing the impact on reduction

Й або зміну рівня вторинних метаболітів завдяки виявленню попередників, що беруть участь у вторинному а метаболічному шляху, які не являються сполуками основного метаболізму.Or a change in the level of secondary metabolites due to the detection of precursors participating in the secondary metabolic pathway, which are not compounds of the main metabolism.

У першому втіленні цей винахід пропонує спосіб створення генетично трансформованої рослини, що складається з: -І А) введення в клітину, яка може бути трансформована та регенерована у цілу рослину, касети для експресіїIn the first embodiment, this invention offers a method of creating a genetically transformed plant, consisting of: -And A) introducing an expression cassette into a cell that can be transformed and regenerated into a whole plant

ДНК, що містить окрім послідовності ДНК, потрібної для трансформації та селекції в рослинних клітинах, також 1 послідовність ДНК, яка під контролем промотору, активного в рослинних клітинах, кодує білок, здатний змінити с використання субстрату у вторинному метаболічному шляху за умови, що субстрат не є основним метаболітом, таким як глюкоза, амінокислоти, звичайні жирні кислоти та нуклеотиди;DNA containing, in addition to the DNA sequence required for transformation and selection in plant cells, also 1 DNA sequence, which, under the control of a promoter active in plant cells, encodes a protein capable of changing the use of a substrate in a secondary metabolic pathway, provided that the substrate is not is a major metabolite such as glucose, amino acids, conventional fatty acids, and nucleotides;

Ме, Б) вирощування рослини зі зміненим рівнем принаймні одного з продуктів вторинного метаболічного шляху.Me, B) growing a plant with an altered level of at least one of the products of the secondary metabolic pathway.

Ге В іншому втіленні цей винахід пропонує спосіб створення генетично трансформованого насіння, що складається з вирощування рослини, одержаної на етапах А та Б описаного вище способу за умов утворення насіння.Ge In another embodiment, this invention provides a method of creating genetically transformed seeds, which consists of growing the plant obtained in steps A and B of the method described above under the conditions of seed formation.

Рекомбінантна ДНК -- це послідовність ДНК, інтегрована у хромосому та геном родючої рослини таким чином, що вона успадковується наступними поколіннями.Recombinant DNA is a DNA sequence integrated into the chromosome and genome of a fertile plant in such a way that it is inherited by subsequent generations.

Ф) В іншому втіленні цей винахід пропонує вектори для трансформації рослин, рослини та насіння, ка трансформовані згідно з вищеописаним методом, та харчові продукти, що містять насіння або борошно, одержане з насіння. во Короткий опис малюнків:F) In another embodiment, the present invention provides vectors for plant transformation, plants and seeds transformed according to the method described above, and food products containing seeds or meal obtained from seeds. in Brief description of drawings:

Фіг.1: Схематичне зображення загальної схеми способу зміни будь-якого вторинного метаболічного шляху.Fig. 1: Schematic representation of the general scheme of the method of changing any secondary metabolic pathway.

Фіг2: Схематичне зображення загального фенілпропаноїдного метаболізму та утворення синапіну у хрестоцвітих.Fig2: Schematic representation of general phenylpropanoid metabolism and sinapin formation in crucifers.

Фіг.3: Початок та розвиток синтезу синапіну в насінні, що проростає. Аналіз насіння Вгазвзіса парив сорту 65 УУевіаг методом тонкошарової хроматографії.Fig. 3: Beginning and development of sinapin synthesis in germinating seeds. Analysis of seeds of Vgazvzis vapors variety 65 UUeviag by thin-layer chromatography.

Фіг.4: Кількісний аналіз накопичення синапіну в насінні, що проростає, методом НІ РО.Fig. 4: Quantitative analysis of the accumulation of sinapin in germinating seeds by the NO PO method.

Фіг.5: Визначення здатності проростаючого насіння синтезувати синапін шляхом уведення радіоактивного холіну через ніжку вирізаних стручків та включення мітки у синапін з 7-го по 43-тій день після запилення.Fig. 5: Determination of the ability of germinating seeds to synthesize sinapin by injecting radioactive choline through the stem of excised pods and incorporating the label into sinapin from the 7th to the 43rd day after pollination.

Фіг.6: Визначення здатності проростаючого насіння синтезувати синапін за поглинанням розчину, що містить радіоактивний холін, виділеним насінням та включення мітки у синапін з 43-го по 64-тий день після запилення.Fig. 6: Determination of the ability of germinating seeds to synthesize sinapin by absorption of a solution containing radioactive choline by the isolated seed and inclusion of a label in sinapin from the 43rd to the 64th day after pollination.

Фіг.7: Накопичення новосинтезованого синапіну в сім'ядолі, осях зародка та насінній шкірці проростаючого насіння як частини загальної кількості міченого синапіну в насінні.Fig. 7: Accumulation of newly synthesized sinapin in the cotyledon, embryo axes and seed coat of germinating seeds as a fraction of the total amount of labeled sinapin in the seed.

Фіг.8: Рівень синапіну в сім'ядолі та осях зародка проростаючого насіння на одиницю маси зразка тканини.Fig. 8: The level of sinapin in the cotyledon and axils of the germinating seed embryo per unit mass of the tissue sample.

Фіг.9 : Визначення рівня синапіну в сім'ядолі та осі зародка проростаю чого насіння на одну насінину, 7/0 тобто на вісь або пару сім'ядоль.Fig. 9: Determination of the level of sinapin in the cotyledon and the axis of the embryo of a germinating seed per seed, 7/0 ie per axis or a pair of cotyledons.

Фіг.10А та 10Б: Послідовність нуклеотидів відкритої рамки зчитування холіноксидази (ЗЕО). ІЮ. Мо3).Fig. 10A and 10B: Nucleotide sequence of the open reading frame of choline oxidase (EO). IU Mo3).

Фіг.11 : Передбачувана послідовність амінокислот відкритої рамки зчитування холіноксидази (ЗЕО). ІЮ. Мод).Fig. 11: Predicted sequence of amino acids of the open reading frame of choline oxidase (EO). IU Mod).

Фіг.12: Діаграма вектора рН 731, що містить ген ХО під контролем тканино-селективного промотору, для трансформації рослини.Fig. 12: Diagram of the vector pH 731, containing the XO gene under the control of a tissue-selective promoter, for plant transformation.

Фіг.13: Зменшення рівня синапіну у насінні Вгазвзіса зр. завдяки експресії гена ХО.Fig. 13: Reduction of the level of sinapin in the seeds of Vgazvzis zr. due to the expression of the XO gene.

Фіг.14: Діаграма вектора рН5 981, що містить ген БАДГ під контролем тканино-селективного промотору, для трансформації рослини.Fig. 14: Diagram of the vector pH5 981, containing the BADH gene under the control of a tissue-selective promoter, for plant transformation.

Фіг.15: Зменшення рівня синапіну у насінні Вгазвіса зр. завдяки експресії генів ХО та БАДГ.Fig. 15: Reduction of the level of sinapin in the seeds of Vgazvis zr. due to the expression of the XO and BADH genes.

Фіг.16 : Зміна рівня фенольних сполук в насінні Вгаззіса зр. завдяки експресії генів ХО та БАДГ.Fig. 16: Change in the level of phenolic compounds in the seeds of Vgazzis zr. due to the expression of the XO and BADH genes.

Фіг.17: Послідовність нуклеотидів синтетичного гена декарбоксилази Федулової кислоти В. ритиїв, оптимізованого для експресії у рослинних клітинах (ЗЕО). 1І0.Мо1).Fig. 17: Nucleotide sequence of synthetic Fedulic acid decarboxylase gene of B. rhytii, optimized for expression in plant cells (ZEO). 1I0.Mo1).

Фіг.18: Передбачувана послідовність амінокислот білка, закодованого синтетичною відкритою рамкою зчитування декарбоксилази ферулової кислоти В.ритиїйв5 (ЗЕО. ІЮ. Мо2).Fig. 18: Estimated sequence of amino acids of the protein encoded by the synthetic open reading frame of ferulic acid decarboxylase B. ritiiv5 (ZEO. IU. Mo2).

Фіг.19: Рестрикційна мапа вектора, що містить ген декарбоксилази Федулової кислоти під контролем сч ов Конститутивного промотору 355, для трансформації рослини.Fig. 19: Restriction map of the vector containing the Fedulic acid decarboxylase gene under the control of constitutive promoter 355 for plant transformation.

Фіг.20: Рестрикційна мапа вектора, що містить ген декарбоксилази Федулової кислоти під контролем і) насіння-селективного напінового промотору, для трансформації рослини.Fig. 20: Restriction map of the vector containing the Fedulic acid decarboxylase gene under the control of i) seed-selective napin promoter for plant transformation.

Фіг.21: Накопичення фітинової кислоти під час проростання насіння.Fig. 21: Accumulation of phytic acid during seed germination.

Фіг.22: Особливості накопичення фітинової кислоти в різних тканинах насіння, що проростає. с зо Фіг.23: Рівень засвоєного міченого міоінозиту у фітиновій кислоті, ліпідах, ТРА-розчинній фракції стінки клітини та уламках клітини. ікс,Fig. 22: Features of the accumulation of phytic acid in various tissues of germinating seeds. Fig. 23: Level of assimilated labeled myoinositol in phytic acid, lipids, TPA-soluble fraction of cell wall and cell debris. X,

Фіг.24: Послідовність ампліфікованого фрагмента ДНК гена О-метилтрансферази міоінозиту (ЗЕО). ІЮ. Моб). юFig. 24: Sequence of the amplified DNA fragment of the myoinositol O-methyltransferase (ZEO) gene. IU Mob). yu

Фіг.25: Рестрикційна мапа вектора рЗІМТ, що містить касету: промотор 355 - ІМТ-5И5-Моз термінатор, в рЕО400. оFig. 25: Restriction map of the pZIMT vector containing the cassette: promoter 355 - IMT-5Y5-Moz terminator, in pEO400. at

Фіг26: Рестрикційна мапа вектора рМІМТ, що містить насіння-селективний промотор 355 -ІМТ-Моз ї- термінатор, у рКО400.Fig26: Restriction map of pMIMT vector containing the seed-selective promoter 355 -IMT-Moz i- terminator, in pKO400.

Фіг.27: РСК-аналіз трансгенних рослин, що містять ген ІМТ.Fig. 27: RSC analysis of transgenic plants containing the BMI gene.

Фіг.28: Нозерн-блот аналіз рослин, що містять ген ІМТ.Fig. 28: Northern blot analysis of plants containing the BMI gene.

Фіг.29: Діаграма спостережуваного зменшення рівня фітинової кислоти в трансгенних рослинах. «Fig. 29: Diagram of the observed decrease in the level of phytic acid in transgenic plants. "

Фіг.30: Зменшення рівня фітинової кислоти в рослинах НЕ1, Е2 та ЕЗ, що містять вектор рЗІМТ. з с Фіг.31: Зменшення рівня фітинової кислоти у рослинах Е1 та Е2, що містять вектор РМІМТ.Fig. 30: Reduction of the level of phytic acid in HE1, E2 and EZ plants containing the pZIMT vector. from c Fig. 31: Reduction of the level of phytic acid in E1 and E2 plants containing the RMIMT vector.

Цей винахід стосується специфічного зменшення або зміни співвідношення рівня попередників та продуктів ;» вторинного метаболізму, відмінних від основних метаболітів. У такий спосіб можна уникнути потенціальних шкідливих ефектів зміни основних метаболічних шляхів, щоб досягти подібного результату. Таким чином, цейThis invention relates to a specific reduction or change in the ratio of the level of precursors and products;" secondary metabolism, different from the main metabolites. In this way, the potential harmful effects of changing the main metabolic pathways to achieve a similar result can be avoided. Thus, this one

Винахід не стосується сполук, які могли б вважатися основними метаболітами. -І У кращому втіленні змінюється доступність субстрату завдяки використанню ферменту, наприклад, стороннього для цієї рослинної клітини, придатного для дії на цей субстрат та такого, що видаляє згаданий о субстрат або змінює його доступність у наявній сукупності субстратів. Узагальнений огляд способу та взаємодії с між основним та вторинним метаболізмом показані на Фіг.1. Використання стороннього ферменту для зміни 5р потоку продуктів вторинного метаболічного шляху призводить до модифікації бажаного кінцевого вторинногоThe invention does not relate to compounds that could be considered major metabolites. -I In the best embodiment, the availability of the substrate is changed due to the use of an enzyme, for example, foreign to this plant cell, suitable for acting on this substrate and such that removes the said substrate or changes its availability in the available set of substrates. A general overview of the method and interaction between primary and secondary metabolism is shown in Fig.1. The use of a foreign enzyme to change the 5p flow of products of the secondary metabolic pathway leads to modification of the desired final secondary

Ме, метаболіту. Це змінює потік продуктів у вторинному метаболічному шляху, призводячи до модифікації бажаногоMe, a metabolite. This alters the flow of products in the secondary metabolic pathway, leading to a modification of the desired

Із кінцевого вторинного метаболіту. Таким чином, рівень кінцевого продукту на окремих ферментативних етапах вторинного метаболічного шляху зменшується, у той час як на інших етапах, навпаки, продукт накопичується, інгібуючи ферменти, що відповідають за утворення цього продукту. Це інгібування за принципом зворотнього в Зв'язку, у свою чергу, впливає на утворення кінцевого продукту всього вторинного метаболічного шляху. Отже, зміна рівня продуктів певного вторинного метаболічного шляху та пов'язаних з ними процесів досягаєтьсяFrom the final secondary metabolite. Thus, the level of the final product at certain enzymatic stages of the secondary metabolic pathway decreases, while at other stages, on the contrary, the product accumulates, inhibiting the enzymes responsible for the formation of this product. This feedback inhibition, in turn, affects the formation of the final product of the entire secondary metabolic pathway. Therefore, a change in the level of products of a certain secondary metabolic pathway and related processes is achieved

Ф) завдяки застосуванню нових ферментів, що змінюють потік біохімічних речовин (тобто субстратів та їхніх ка продуктів) через цей шлях. Сторонні ферменти були експресовані в рослинних тканинах, спричиняючи метаболічний перерозподіл попередників в межах цих шляхів до речовин, які накопичуються без шкідливих 6о ефектів у рослинній клітині.F) due to the use of new enzymes that change the flow of biochemical substances (ie, substrates and their ka products) through this pathway. Foreign enzymes have been expressed in plant tissues, causing metabolic redistribution of precursors within these pathways to substances that accumulate without harmful effects in the plant cell.

У деяких втіленнях у результаті застосування цього способу утворюються корисні продукти або продукти, що корисно діють на рослинну клітину.In some embodiments, as a result of using this method, useful products or products that have a beneficial effect on the plant cell are formed.

В одному втіленні попередник-мішень змінюється завдяки додаванню нового ферменту. В одному кращому аспекті винаходу вибирається такий фермент, що має активність, сторонню для рослинної клітини, в якій він 65 експресується. Наприклад, такий фермент у звичайному стані не пов'язаний з вторинним метаболічним шляхом, що розглядається у рослинній клітині. Використовуваний фермент може мати рослинне, тваринне або мікробіологічне походження та може бути модифікований для належної експресії в рослинних клітинах.In one embodiment, the target precursor is altered by the addition of a new enzyme. In one preferred aspect of the invention, an enzyme is selected that has an activity foreign to the plant cell in which it is expressed. For example, such an enzyme in its normal state is not associated with the secondary metabolic pathway considered in a plant cell. The enzyme used can be of plant, animal or microbiological origin and can be modified for proper expression in plant cells.

Вибраний сторонній фермент здатний модифікувати попередник таким чином, щоб змінити його доступність при утворенні вторинного метаболіту. Використовуючи фермент, сторонній для клітини, в якій він експресується,The selected foreign enzyme is able to modify the precursor in such a way as to change its availability in the formation of the secondary metabolite. Using an enzyme foreign to the cell in which it is expressed,

Можна обійти звичайні біохімічні механізми контролю та змінити вторинний метаболізм у передбачуваному напрямі. Особливий інтерес у межах цього винаходу викликає модифікація продуктів вторинного метаболічного шляху, що має відношення до вторинного метаболічного шляху цукрових спиртів та фенілпропаноїдів.It is possible to bypass the usual biochemical control mechanisms and change the secondary metabolism in a predictable direction. The modification of the products of the secondary metabolic pathway related to the secondary metabolic pathway of sugar alcohols and phenylpropanoids is of particular interest within the scope of this invention.

Додаткові приклади використання цього способу - зміна рівня модифікованих цукрових сполук, таких як галактоза та нехарчові цукрові глікозиди, такі як стахіоза та рафіноза. Галактоза перетворюється на /о гапактинол, який є одним з попередників утворення цих нехарчових цукрових глікозидів. Попередником галактози є кон'югована форма -- УДФ-галактоза. Як спосіб, у об'ємі цього винаходу можна розглянути запобігання утворенню та накопиченню УДф-галактози (та її наступному перетворенню у галактинол) завдяки використанню активності ферменту, стороннього для рослинних клітин, причому цей фермент здатен змінювати рівень УДФ-галактози. Фермент 4-епімераза УДФ-галактози (УГЕ) використовується на одному з головних етапів метаболізму галактози в живих системах. Він спричиняє перетворення УДФ-галактози на УДФ-глюкозу. Ген цього ферменту можна отримати з людини, дріжджів та бактерій. У цьому винаході передбачається використання ферменту, кодованого геном бактерій.Additional examples of the use of this method are changes in the level of modified sugar compounds such as galactose and non-food sugar glycosides such as stachyose and raffinose. Galactose is converted to /o hapactinol, which is one of the precursors of the formation of these non-food sugar glycosides. The precursor of galactose is the conjugated form -- UDP-galactose. As a method, within the scope of the present invention, it is possible to consider preventing the formation and accumulation of UDF-galactose (and its subsequent transformation into galactinol) due to the use of the activity of an enzyme foreign to plant cells, and this enzyme is capable of changing the level of UDF-galactose. UDP-galactose 4-epimerase enzyme (UGE) is used at one of the main stages of galactose metabolism in living systems. It causes the conversion of UDP-galactose into UDP-glucose. The gene for this enzyme can be obtained from humans, yeast and bacteria. The present invention contemplates the use of an enzyme encoded by a bacterial gene.

Внаслідок експресії цього стороннього ферменту в рослинній клітині може бути зменшена доступністьDue to the expression of this foreign enzyme in the plant cell, availability may be reduced

УДФ-галактози та утворена корисна речовина -- УДФ-глюкоза. Можна з упевненістю припустити, що експресія 4-епімерази УДФ-галактози призведе до зниження біосинтезу галактинолу, який є одним з попередників нехарчових цукрових глікозидів. Окрім зменшення швидкості накопичення небажаних цукрових глікозидів, активність уведеного ферменту може спричинити підвищену доступність УДФ-глюкози та внаслідок цього утворення цукрози. Остання, як очікується, буде брати участь та збільшувати активність інших метаболічних шляхів, для яких необхідна цукроза, або для джерела вуглецю для збільшення продуктивності рослини (тобто с ов Для білків, ліпідів, загального врожаю тощо) або безпосередньо для накопичення цукрози.UDF-galactose and the formed useful substance -- UDF-glucose. It can be safely assumed that the expression of UDP-galactose 4-epimerase will lead to a decrease in the biosynthesis of galactinol, which is one of the precursors of non-food sugar glycosides. In addition to reducing the rate of accumulation of unwanted sugar glycosides, the activity of the introduced enzyme can cause increased availability of UDP-glucose and, as a result, the formation of sucrose. The latter is expected to participate and increase the activity of other metabolic pathways that require sucrose, either as a carbon source to increase plant productivity (i.e., for proteins, lipids, total yield, etc.) or directly for sucrose accumulation.

Проте у об'ємі цього винаходу можна розглянути також інші застосування даного способу. Існує можливість і) змінити рівень різних похідних цукрів, таких як глюкозо-1-фосфату та глюкозо-6-фосфату, використовуючи фермент фосфоглюкомутазу (ФГМ). Цей фермент викликає взаємоперетворення глюкозо-1- та глюкозо-6-фосфату (Глюкозо-1-Ф, Глюкозо-6-Ф) у синтезі та поглинанні цукрози. Він відіграє головну рольу суHowever, in the scope of the present invention, other applications of this method can also be considered. It is possible to i) change the level of various sugar derivatives, such as glucose-1-phosphate and glucose-6-phosphate, using the enzyme phosphoglucomutase (FGM). This enzyme causes the interconversion of glucose-1- and glucose-6-phosphate (Glucose-1-F, Glucose-6-F) in the synthesis and absorption of sucrose. He plays the main role of sou

Зо бинтезі та використанні цукрози, крохмалю та глікогену й присутній у всіх організмах. Ген цього ферменту можна отримати з великої кількості еукаріот, а також бактеріальних джерел (наприклад, Адгобасіегіит). ісе)From the synthesis and use of sucrose, starch and glycogen, it is present in all organisms. The gene for this enzyme can be obtained from a large number of eukaryotes, as well as bacterial sources (for example, Adgobasiegiitis). ise)

Глюкозо-6-Ф є головним вихідним матеріалом для великої кількості взаємоперетворень цукрів, одне зяких-- му синтез міосінозиту-1-Ф. Останній є головним субстратом та кофактором у синтезі фітинової кислоти та, відповідно, нехарчових цукрових глікозидів. Експресія ферменту, як можна очікувати, знизила б рівень оGlucose-6-F is the main starting material for a large number of interconversions of sugars, one of which is the synthesis of myosinosit-1-F. The latter is the main substrate and cofactor in the synthesis of phytic acid and, accordingly, non-food sugar glycosides. Expression of the enzyme would, as might be expected, decrease the level of o

Глюкозо-6-Ф, що знизило б рівень вищезгаданих нехарчових факторів. У такий спосіб у об'ємі цього винаходу ї- можна розглянути різноманітні метаболічні зміни.Glucose-6-F, which would reduce the level of the aforementioned non-nutritional factors. In this way, within the scope of this invention, it is possible to consider various metabolic changes.

Цей спосіб не обмежується будь-яким окремим вторинним метаболічним шляхом. Також він не обмежується будь-яким окремим видом рослини. Навпаки, цей спосіб може застосовуватися для зміни вторинних метаболічних шляхів, звичайних у багатьох економічно корисних видів сільськогосподарських культур, «This method is not limited to any particular secondary metabolic pathway. Nor is it limited to any particular type of plant. On the contrary, this method can be used to alter the secondary metabolic pathways common in many economically useful types of agricultural crops, "

Включаючи одно- та дводольні, чи бути спрямованим на вторинний метаболіт, який має унікальне значення для в с окремої культури.Including monocotyledons and dicotyledons, whether to target a secondary metabolite that is unique to a particular crop.

Біохімічна основа способу цього винаходу полягає в регулюванні активності ферментів за рахунок ;» доступності субстратів. Загалом, на швидкість ферментативних перетворень впливає доступність субстратів.The biochemical basis of the method of the present invention consists in regulating the activity of enzymes due to availability of substrates. In general, the rate of enzymatic transformations is influenced by the availability of substrates.

Інакше кажучи, фермент синтезує продукт у кількості, пропорційній кількості доступного субстрату. ЗменшенняIn other words, the enzyme synthesizes the product in an amount proportional to the amount of available substrate. Reduction

Концентрації субстрату викликає зменшення утворення продукту. Крім того, багато ферментів інгібуються -І кінцевим продуктом, тобто швидкість ферментативних перетворень зменшується у присутності великого надлишку кінцевого продукту. Отже, змінюючи рівень доступних субстратів чи ферментативних продуктів, можна о керувати загальним утворенням сполук, що утворилися біохімічним шляхом. с Прикладами вторинних метаболічних шляхів, що можуть бути змінені згідно з представленим винаходом, є біосинтез ізопреноїдів, біосинтез алкалоїдів, біосинтез терпеноїдів, біосинтез фенолів, біосинтез цукровихThe concentration of the substrate causes a decrease in the formation of the product. In addition, many enzymes are inhibited by the -I end product, that is, the rate of enzymatic transformations decreases in the presence of a large excess of the end product. Therefore, by changing the level of available substrates or enzymatic products, it is possible to control the overall formation of compounds formed by biochemical pathways. c Examples of secondary metabolic pathways that can be changed according to the present invention are the biosynthesis of isoprenoids, the biosynthesis of alkaloids, the biosynthesis of terpenoids, the biosynthesis of phenols, the biosynthesis of sugars

Ме, спиртів або будь-який інший вторинний метаболічних шлях, в якому утворюються сполуки з нехарчовими абоMe, alcohols or any other secondary metabolic pathway in which compounds are formed with non-food or

Ге економічно корисними властивостями. До окремих вторинних метаболітів, що можуть бути змінені згідно з цим винаходом, відносяться нехарчові фенольні сполуки, такі як синапін або глюкозинолати у хрестоцвітих, продукти цукрових спиртів, такі як фітинова кислота або стахіоза та рафіноза, госипол у бавовнику, нікотин, в Хпорогенова кислота, конденсовані таніни або будь-який інший нехарчовий вторинний метаболіт. Хлорогенова кислота звичайно зустрічається в сої, бавовні, соняшнику та утворюється з кофеїнової кислоти -- сполуки, щоIt has economically useful properties. Specific secondary metabolites that can be modified according to the present invention include non-food phenolic compounds such as sinapine or glucosinolates in cruciferous plants, products of sugar alcohols such as phytic acid or stachyose and raffinose, gossypol in cotton, nicotine, xporogenic acid, condensed tannins or any other non-food secondary metabolite. Chlorogenic acid is commonly found in soybeans, cotton, and sunflower and is formed from caffeic acid, a compound that

Ф) утворюється в межах фенілпропаноїдного шляху. Проте, до інших нехарчових сполук належать сапоніни -- ка нехарчові сполуки, що зустрічаються в багатьох рослинах, включаючи люцерну. Сапоніни -- це високомолекулярні глікозиди, що складаються з цукрової складової, приєднаної до тритерпену чи стероїду бо аглікону. Існують принаймні три класи відомих сапонінів: тритерпенові глікозиди, стероїдні глікозиди та стероїдні алкалоїдні глікозиди. Біосинтез сапонінів у рослинах засновується на вихідному матеріалі -- сквалені. Інші важливі класи вторинних метаболітів, такі як фітостерини, карденоліди, кукурбітацини, квасиноїди та лимоніди, також утворюються зі сквалену. Надлишок сапоніну у раціоні тварин пов'язаний зі станом, відомим як здуття. 65 У даному винаході показано застосування способу у великій кількості незалежних вторинних метаболічних шляхів. Однак застосовуваність способу модифікації будь-якого вторинного метаболічного шляху в рослин буде очевидною для кваліфікованого фахівця, та пропонується загальний спосіб втілення винаходу.F) is formed within the phenylpropanoid pathway. However, other non-food compounds include saponins -- non-food compounds found in many plants, including alfalfa. Saponins are high-molecular glycosides consisting of a sugar component attached to a triterpene or steroid or aglycone. There are at least three classes of known saponins: triterpene glycosides, steroid glycosides, and steroid alkaloid glycosides. The biosynthesis of saponins in plants is based on the starting material - squalene. Other important classes of secondary metabolites such as phytosterols, cardenolides, cucurbitacins, quassinoids and limonides are also formed from squalene. An excess of saponin in the diet of animals is associated with a condition known as bloat. 65 The present invention shows the application of the method in a large number of independent secondary metabolic pathways. However, the applicability of the method of modifying any secondary metabolic pathway in plants will be apparent to the skilled person, and a general method of implementing the invention is proposed.

В одному втіленні цей винахід пропонує способи та композиції ДНК для зміни рівня синапіну та пов'язаних з ним фенольних сполук в рослинах. В іншому втіленні винахід пропонує рослинні клітини зі зміненим рівнем фенольних речовин та насіння рослин зі зменшеним рівнем фенольних речовин, зокрема хрестоцвіті рослини зі зменшеним рівнем синапіну. В іншому втіленні цей винахід пропонує способи та композиції ДНК для зміни рівня фітинової кислоти в рослинних клітинах (продукту вторинного метаболічного шляху цукрових спиртів). В іншому втіленні винахід пропонує рослинні клітини зі зменшеним рівнем фітинової кислоти та насіння рослин зі зменшеним рівнем фітинової кислоти. В іншому втіленні винахід пропонує насіння рослин зі зменшеним рівнем 7/0 Фітинової кислоти, придатне для харчового використання, насіння рослин зі зменшеним рівнем фітинової кислоти, придатне для модифікованого борошна, та рослинні клітини зі зміненим метаболізмом цукрового спирту (інозит).In one embodiment, the present invention provides methods and DNA compositions for altering the level of sinapin and related phenolic compounds in plants. In another embodiment, the invention provides plant cells with an altered level of phenolic substances and plant seeds with a reduced level of phenolic substances, in particular cruciferous plants with a reduced level of sinapin. In another embodiment, this invention provides methods and DNA compositions for changing the level of phytic acid (a product of the secondary metabolic pathway of sugar alcohols) in plant cells. In another embodiment, the invention provides plant cells with reduced levels of phytic acid and plant seeds with reduced levels of phytic acid. In another embodiment, the invention provides plant seeds with a reduced level of 7/0 phytic acid, suitable for food use, plant seeds with a reduced level of phytic acid, suitable for modified flour, and plant cells with altered sugar alcohol (inositol) metabolism.

Кожен вторинний метаболічний шлях в рослинах має обмежену кількість пов'язаних з ним ферментів та субстратів для них, які самі є унікальними або використовуються в унікальний спосіб. Вторинний метаболічний /5 шлях може утворювати різні сполуки, що використовуються або присутні в усій рослині. Тобто, як засіб для зміни вторинного обміну речовин використовуються унікальні ферменти для специфічної зміни потоку сполук через певний шлях. Для ілюстрації використання способу було змінено два різні вторинні метаболічні шляхи.Each secondary metabolic pathway in plants has a limited number of associated enzymes and substrates for them, which are themselves unique or used in a unique way. The secondary metabolic pathway can produce various compounds that are used or present throughout the plant. That is, as a means of changing secondary metabolism, unique enzymes are used to specifically change the flow of compounds through a certain pathway. To illustrate the use of the method, two different secondary metabolic pathways were altered.

Нижче представлено інформацію щодо цих процесів, яка допоможе повністю усвідомити природу цього способу. (А) Вторинний метаболічний шлях фенілпропаноїідівBelow is information about these processes to help you fully understand the nature of this method. (A) Secondary metabolic pathway of phenylpropanoids

Рослини синтезують велику кількість фенольних сполук через фенілпропаноїдний шлях, який є вторинним метаболічним шляхом. Фенілпропаноїдний метаболізм бере участь у багатьох фізіологічних процесах рослин, включаючи резистентність до захворювань, захист від ультрафіолетового випромінювання та регулювання росту рослини. Продукти цього процесу використовуються у біосинтезі лігніну та суберіну, які є компонентами рослинних тканин та беруть участь у формуванні рослинних волокон -- загальний термін, що стосується с об слабозасвоюваних вуглеводів зерна або борошна. Лігнін, як вважається, бере участь у формуванні нерозчинних волокон, отже, високий рівень лігніну зерна чи борошна пов'язаний з неефективним використанням зерна чи і) борошна одношлунковими тваринами. Отже, рослинні феноли, особливо фенольні попередники лігніну, можуть розглядатися як нехарчові фактори для корму тварин. Скорочення або належна зміна рівня рослинних фенолів, зокрема фенолів, що використовуються у формуванні лігніну, може створити корм вищого гатунку. с зо Рослинні феноли також причетні до формування різноманітних сполук, деякі з яких є також нехарчовими за своєю природою. ікс,Plants synthesize a large number of phenolic compounds through the phenylpropanoid pathway, which is a secondary metabolic pathway. Phenylpropanoid metabolism is involved in many plant physiological processes, including disease resistance, UV protection, and plant growth regulation. The products of this process are used in the biosynthesis of lignin and suberin, which are components of plant tissues and participate in the formation of plant fibers -- a general term that refers to the poorly digestible carbohydrates of grain or flour. Lignin is believed to be involved in the formation of insoluble fibers, so a high level of lignin in grain or flour is associated with inefficient use of grain or flour by monogastric animals. Therefore, plant phenols, especially the phenolic precursors of lignin, can be considered as non-nutritional factors for animal feed. Reducing or appropriately altering the level of plant phenols, particularly phenols used in lignin formation, can produce higher grade forage. Plant phenols are also involved in the formation of various compounds, some of which are also non-food in nature. X,

Винахід пропонує засіб зменшення рівня окремих фенольних сполук, які вважаються нехарчовими, в ю рослинних клітинах, насінні або борошні, що використовується для корму. Зокрема, у цьому винаході передбачається зменшення рівня гіркої нехарчової сполуки синапіну (або синапоїлхоліну) у рослинних клітинах, о які її синтезують. Також синапін, як вважається, об'єднується з білком у кормі, зменшуючи придатність білка ї- для засвоєння й використання твариною. Гіркий смак може також впливати на рівень споживання. Крім того, при годуванні деяких порід курей, що несуть яйця з коричневою шкаралупою, синапін викликає неприпустимий рибний запах у яєць. Кількість синапіну в кормі у цих випадках повинно утримуватись нижче 1095 і це обмежує використання корму, що містить синапін. Отже, скорочення синапіну у зерні або борошні з нього у хрестоцвітих « є важливою економічною задачею. в с Утворення синапіну відбувається як збільшення фенілпропаноїдного шляху. Шлях, визначений у цьому винаході, містить біохімічні шляхи, що приводять до утворення синапінової кислоти, а також біохімічні ;» процеси, що відгалужуються від різних етапів, такі як бічні шляхи, що приводять до формування мономерів лігніну та інших біохімічних речовин, похідних від продуктів фенілпропаноїдного шляху.The invention offers a means of reducing the level of certain phenolic compounds, which are considered non-food, in plant cells, seeds or flour used for feed. In particular, this invention envisages a reduction in the level of the bitter non-food compound sinapine (or sinapoylcholine) in plant cells from which it is synthesized. Sinapin is also believed to combine with protein in feed, reducing the suitability of food protein for assimilation and use by the animal. A bitter taste can also affect consumption levels. In addition, when feeding some breeds of chickens that lay eggs with a brown shell, sinapin causes an unacceptable fishy smell in the eggs. The amount of sinapin in the feed in these cases should be kept below 1095 and this limits the use of sinapin-containing feed. Therefore, the reduction of sinapin in grain or its flour in cruciferous plants is an important economic task. in c The formation of sinapin occurs as an increase in the phenylpropanoid pathway. The pathway defined in this invention includes biochemical pathways leading to the formation of sinapinic acid, as well as biochemical; processes branching from different steps, such as side pathways leading to the formation of lignin monomers and other biochemical substances derived from the products of the phenylpropanoid pathway.

У фенілпропаноїдному шляху І-фенілаланін -- ароматична амінокислота, є субстратом ферменту -І фенілаланінамонійліази (ФАЛ). Ферментативна активність ФАЛ приводить до утворення коричної кислоти, яка є субстратом цинамат-4-гідроксилази (Ц4Г). Продукт ЦАГ -- це п-кумарова кислота, що є попередником багатьох о флаваноїдних сполук, причому деякі з них також можуть утворюватися з І-тирозину завдяки дії ферменту с тирозинамонійліази (ТАЛ). Кумарова кислота може також бути попередником біосинтезу лігніну. Фермент 5ор п-кумарат-З-гідроксилаза (КЗГ) діє на п-кумарову кислоту та утворює кофеїнову кислоту. Кофеїнова кислотаIn the phenylpropanoid pathway, I-phenylalanine, an aromatic amino acid, is a substrate of the enzyme I-phenylalanine ammonylase (FAL). The enzymatic activity of FAL leads to the formation of cinnamic acid, which is a substrate of cinnamate-4-hydroxylase (C4H). The product of TsAG is p-coumaric acid, which is the precursor of many o-flavonoid compounds, and some of them can also be formed from I-tyrosine by the action of the enzyme c tyrosine ammonium lyase (TAL). Coumaric acid can also be a precursor of lignin biosynthesis. The enzyme 5or p-coumarate-3-hydroxylase (KHG) acts on p-coumaric acid and forms caffeic acid. Caffeic acid

Ме, перетворюється кофеат/5-гідроксиферулат-О-метилтрансферазою (ОМТ) на ферулову кислоту. ФеруловаMe is converted by caffeate/5-hydroxyferulate-O-methyltransferase (OMT) into ferulic acid. Ferulova

Ге кислота -- це один з трьох відомих основних фенольних мономерів, що беруть участь у біосинтезі лігніну.Heic acid is one of the three known main phenolic monomers involved in lignin biosynthesis.

Ферулова кислота також може бути субстратом ферменту ферулат-5-гідроксилази (Ф5Г), що утворює 5-гідроксиферулову кислоту, яка, у свою чергу, може бути перетворена ферментом ОМТ на синапінову кислоту. дв Сбинапінова кислота -- це другий головний фенольний мономер лігніну. Синапінова кислота також може бути кон'югована у формі синапоїлглюкози завдяки дії ферменту УДфФ-глюкози-синапоїлтрансферази (УГСТ).Ferulic acid can also be a substrate of the enzyme ferulate-5-hydroxylase (F5H), which forms 5-hydroxyferulic acid, which, in turn, can be converted by the enzyme OMT to sinapinic acid. dv Sbinapic acid is the second main phenolic monomer of lignin. Sinapinic acid can also be conjugated in the form of sinapoylglucose due to the action of the enzyme UDfF-glucose-sinapoyltransferase (UGST).

Ф) Синапоїлглюкоза є субстратом для синапоїлглюкози : синапоїлхолінтрансферази (СХТ), що призводить до ка утворення синапоїлхолину або синапіну. Останні два етапи розповсюджені у хрестоцвітих; у Вгаззісаз синапін, накопичений у насінні, представляє головну неполімерну фенольну сполуку, знайдену в стиглому насінні. во Узагальнений процес фенілпропаноїдного метаболізму показано на Фіг.2. Слід зазначити, що у деяких видів рослин додаткові ферменти можуть бути частиною фенілпропаноїдного шляху.F) Sinapoylglucose is a substrate for sinapoylglucose: sinapoylcholine transferase (SHT), which leads to the formation of sinapoylcholine or sinapine. The last two stages are widespread in cruciferous plants; in Vgazzisaz, seed-accumulated sinapin represents the main non-polymeric phenolic compound found in ripe seeds. The generalized process of phenylpropanoid metabolism is shown in Fig.2. It should be noted that in some plant species, additional enzymes may be part of the phenylpropanoid pathway.

Синапін або синапоїлхолін -- це найбільш поширена фенольна сполука в насінні хрестоцвітих; у В. париз він може складати до 495 борошна |Віайїг апа Кеїіспегі, 1984., 9. Зсі. Роод Адгіс. 35:29). Синтез синапіну відбувається у недостиглому насінні, яке зовні виглядає ще світло-зеленим, і, як вважається, не зазнає 65 деградації під час вистигання |Моодї еї. аі., 1993., Агсп. Віоспет. Віорпувз. 300: 622.Sinapine or sinapoylcholine is the most common phenolic compound in cruciferous seeds; in V. pariz, it can add up to 495 flour |Viaiig apa Keiispegi, 1984, 9. Road Adgis. 35:29). Sinapin synthesis occurs in the unripe seed, which is still light green in appearance and is believed not to undergo 65 degradation during ripening. AI., 1993., Agsp. Viospet. Viorpuvz. 300: 622.

Проростання насіння (тобто, схожість насіння) зменшує рівень синапіну за рахунок дії естерази, яка розкладає його на синапінову кислоту та холін. Було припущено, але не доведено, що розкладення синапіну може надавати холін для синтезу фосфоліпіду протягом проростання насіння |Зігаск ейаїЇ., 1981., 7.Seed germination (ie, seed germination) reduces sinapin levels through the action of esterase, which breaks it down into sinapic acid and choline. It has been suggested, but not proven, that the breakdown of sinapin may provide choline for phospholipid synthesis during seed germination |Zygask et al., 1981., 7.

Маїипогеси. Збс: 215). Проте, оскільки більшість нехрестоцвітих рослин не містить синапіну в своєму насінні,Maiypogesi. Zbs: 215). However, since most non-cruciferous plants do not contain sinapin in their seeds,

Малоймовірно, що синапін є основною сполукою для проростання насіння чи схожості насіння взагалі.It is unlikely that sinapin is the primary compound for seed germination or seed germination in general.

У Агарідорзіз ІНаіапа були виділені мутанти з дефектним загальним фенілпропаноїдним шляхом |СПарріеє еї. аІ,, 1992., Те Ріапі СеїЇ 4: 1413-1424). Ці мутанти являють собою чудовий матеріал для фізіологічних, біохімічних і генетичних досліджень, хоча не мають ніякої агрономічної цінності Через негативні наслідки мутації, що включають підвищену чутливість до ультрафіолетового випромінювання через прояв мутантного 7/0 фенотипу у всій рослині, особливо в листі. Ці мутанти, що позначаються 5ІМ1 (мутанти біосинтезу синапоїлмалату), блокують синтез ефірів синапінової кислоти, зменшуючи рівень синапіну (складного ефіру синапоїлхоліну) та змінюючи склад мономерів лігніну рослини. Зміна рівня лігніну може призвести до появи рослини з унікальним складом лігніну і, отже, зміненим волокном.Mutants with a defective general phenylpropanoid pathway were isolated in Agaridorziz INaiapa. AI,, 1992., Te Riapi Seiyi 4: 1413-1424). These mutants represent excellent material for physiological, biochemical and genetic studies, although they have no agronomic value due to the negative consequences of the mutation, which include increased sensitivity to UV radiation due to the manifestation of the mutant 7/0 phenotype throughout the plant, especially in the leaf. These mutants, designated 5IM1 (sinapoylmalate biosynthesis mutants), block the synthesis of sinapinic acid esters, reducing the level of sinapin (a complex ester of sinapoylcholine) and changing the composition of plant lignin monomers. A change in lignin levels can result in a plant with a unique lignin composition and, therefore, altered fiber.

Спарріе еї аіІ. розглядають можливість використання мутантів типу ЗІМ1 для зменшення рівня лігніну або 7/5 Зміни рівня лігніну у важливих видах насіння хрестоцвітих, таких як насіння рапсу, але не визначають напрямку, у якому це можна здійснити. Також вказується, що скорочення синапіну в насінні рапсу є важливою метою, але не визначається спосіб, як це можна зробити, використовуючи мутацію 5ІМ1. З огляду на очевидну чутливість мутанта ЗІМІ1 до ультрафіолету, мутація не має великого значення для застосування у сільськогосподарських умовах. Однак хоча способи зниження вмісту синапінового компоненту у насінні не описані у існуючому рівні техніки, мутація ЗІМІ дає важливий науковий доказ того, що синапін не є основним компонентом росту та розвитку рослини, і що насіння зі зменшеним рівнем синапіну здатне до проростання й розвитку. Проте, мутація ЗІМІ не забезпечує способу зменшення рівня синапіну у сільськогосподарському виробництві зерна хрестоцвітих без супроводжуючої шкідливої чутливості до ультрафіолету.Sparrie her aiI. consider the use of ZIM1-type mutants to reduce lignin or 7/5 Changes in lignin levels in important cruciferous seed species such as canola, but do not specify the direction in which this could be done. It is also indicated that the reduction of sinapin in rapeseed is an important goal, but it is not determined how this can be done using the 5IM1 mutation. Considering the obvious sensitivity of the ZIMI1 mutant to ultraviolet light, the mutation is not of great importance for use in agricultural conditions. However, although methods of reducing the content of the sinapin component in seeds are not described in the current state of the art, the ZIMI mutation provides important scientific evidence that sinapin is not the main component of plant growth and development, and that seeds with reduced levels of sinapin are capable of germination and development. However, the ZIMI mutation does not provide a way to reduce sinapin levels in agricultural cruciferous grain production without accompanying deleterious UV sensitivity.

На додаток до нехарчових фенольних сполук, таких як синапін, у формуванні лігніну приймають участь сч багато продуктів фенілпропаноїдного шляху. Біосинтез лігніну є складовою частиною загального фенілпропаноїдного шляху, у якому утворюється принаймні три основ ні фенольні попередники -- кумарова, і) ферулова та синапінова кислоти, продукти яких полімеризуються в лігнін та інші фенольні сполуки.In addition to non-food phenolic compounds, such as sinapin, many products of the phenylpropanoid pathway are involved in the formation of lignin. Lignin biosynthesis is a component of the general phenylpropanoid pathway, in which at least three basic phenolic precursors are formed - coumaric, i) ferulic and sinapic acids, the products of which are polymerized into lignin and other phenolic compounds.

Біохімія формування лігнінів з цих попередників є складною; існує безліч інших ферментів, що беруть участь у цьому процесі, наприклад, О-метилтрансфераза кофеїнової кислоти/5-гідроксиферулової кислоти су зо «КОМТ), кофеоїл-КоА-редуктаза (ККОЛОМТ), дегідрогеназа цинамілового спирту (ДНЦ), цинамоїл-КоА-редуктаза (ЦКР), пероксидаза, 4-кумарат:КоА-лігаза (4АКЛ) та специфічна до коніферину р-глюкуронідаза (КБГ). Можуть ісе) бути задіяні інші ферменти, та біохімія формування лігніну у повному обсязі ще не є цілком зрозумілою. юThe biochemistry of lignin formation from these precursors is complex; there are many other enzymes involved in this process, for example, caffeic acid/5-hydroxyferulic acid O-methyltransferase (COMT), caffeoyl-CoA reductase (CCOLOMT), cinnamyl alcohol dehydrogenase (DHC), cinnamoyl-CoA- reductase (CKR), peroxidase, 4-coumarate:CoA-ligase (4AKL) and coniferin-specific p-glucuronidase (KBG). Other enzymes may be involved, and the biochemistry of lignin formation is not fully understood yet. yu

Лігнін -- це складний полімер, головним чином складений з елементів мономерних фенольних сполук у різних пропорціях і з різними типами зв'язків у різних типах клітин та у різних видів рослин. Лігніни є о необхідними компонентами стінки рослинної клітини, у якій тканини зазнають механічного навантаження або ї- беруть участь у переносі води. Крім того, лігніни, як вважається, причетні до механізмів опору патогенам. У дводольних звичайно зустрічається гваяцил-сирингіллігнін, складений як з елементів гваяцилу, похідних ферулової кислоти, так і з залишків сирингілу, похідних синапінової кислоти. Таким чином, для формування лігніну довільного типу потрібні як синапінова, так і ферулова кислоти. Здатність до розкладу або переробки « деревини, наприклад при варінні целюлози, як вважається, у значній мірі залежить від складу мономерів шщ с лігніну, який базується насамперед на доступності окремих мономерів лігніну. Припускається, що присутність й групи 5-О-метилу в синапоїлпохідних сирингіллігнінах зменшує перехресне зшивання, що робить лігнін, "» складений насамперед з сирингілових елементів, більш легким для переробки, ніж лігнін, складений головним чином з гваяцилових елементів, похідних від ферулової кислоти. Таким чином, способи збільшення рівня сирингіллігніну можуть призвести до створення більш легко перетравлюваного корму внаслідок зменшення -і перехресного зшивання лігніну.Lignin is a complex polymer mainly composed of elements of monomeric phenolic compounds in different proportions and with different types of bonds in different cell types and in different plant species. Lignins are essential components of the plant cell wall, in which tissues undergo mechanical stress or participate in water transport. In addition, lignins are believed to be involved in pathogen resistance mechanisms. In dicotyledons, guaiacyl-syringillignin is usually found, composed of both guaiacyl elements, ferulic acid derivatives, and syringyl residues, sinapic acid derivatives. Thus, both sinapic and ferulic acids are required for the formation of lignin of arbitrary type. The ability to decompose or process wood, for example, when cooking pulp, is believed to be largely dependent on the composition of lignin monomers, which is based primarily on the availability of individual lignin monomers. It is assumed that the presence of a 5-O-methyl group in sinapoyl-derived syringyl lignins reduces cross-linking, which makes lignin composed primarily of syringyl elements easier to process than lignin composed primarily of guaiacyl elements derived from ferulic acid. Thus, methods of increasing the level of syringillignin can lead to the creation of more easily digestible feed due to the reduction of lignin cross-linking.

На перетравлення зернових фуражних культур впливає кількість волокна, тому що перехресно зшиті лігніни о стійкі до розкладення та фізично з'єднують між собою компоненти клітинної стінки. «сл З вищесказаного очевидно випливає, що будь-які спроби поліпшити зерновий корм за рахунок зменшення рівня або виключення синапіну та зміни загального рівня фенолів повинні бути спрямовані на насіння, щоDigestibility of grain forage crops is affected by the amount of fiber, because cross-linked lignins are resistant to decomposition and physically connect the components of the cell wall. "sl From the above, it is obvious that any attempts to improve grain feed by reducing or eliminating sinapin and changing the total phenolic level should be aimed at seeds that

Фо проростає. Щоб змінити біохімічний процес синтезу синапіну саме у насінні, найбільш придатним є молекулярнийPho sprouts. In order to change the biochemical process of sinapin synthesis in the seed itself, the molecular method is the most suitable

ГЯ6) генетичний підхід, беручи до уваги нестачу ендосперму, що природно забезпечує низький рівень синапіну.HY6) genetic approach, taking into account the lack of endosperm, which naturally provides a low level of sinapin.

В одному втіленні у представленому винаході описується спосіб, що змінює рівень фенольних сполук у насінні і, також, змінює рівень синапінової кислоти і пов'язаних з нею фенольних сполук. Спосіб базується на введенні нових ферментів, що впливають на доступність сполук, які використовуються як попередники, і субстратів для ферментів у феніллпропаноїдному шляху. Вичерпання або зміна достатньої кількості цих сполук іФ) викликає біохімічну зміну нормального процесу та утворення іншої кількості різних фенілпропаноїдних продуктів. ко Прикладом застосування способу є новий фермент, холіноксидаза (ХО), що використовується для зменшення кількості холіну в рослинній клітині, особливо в насінні. Холін використовується, зокрема, для бо одержання синапіну з синапоїлглюкози. Зменшення кількості холіну спричиняє зміну рівня попередників синапіну (холіну й синапоїлглюкози) і тому змінює склад попередників, утворених на попередніх ферментативних етапах фенілпропаноїдного шляху, включаючи синапінову кислоту. Результат -- насіння з дуже зменшеним рівнем синапіну й зміненим фенольним вмістом. Відомо, що при окиснюванні холіну холіноксидазою утворюється перекис водню. Утворення перекису водню в рослинних клітинах вважається корисним, і тому виникає додаткова б5 перевага дії холіноксидаз на рослини. Як ілюстрація додаткового аспекту способу, другий фермент, бетаїн-альдегіддегідрогеназа (БАДГ), використовується для збільшення перетворення продукту холіноксидази,In one embodiment, the present invention describes a method that changes the level of phenolic compounds in the seed and also changes the level of sinapic acid and related phenolic compounds. The method is based on the introduction of new enzymes affecting the availability of compounds used as precursors and substrates for enzymes in the phenylpropanoid pathway. Depletion or alteration of a sufficient quantity of these compounds (iF) causes a biochemical alteration of the normal process and the formation of another quantity of various phenylpropanoid products. ko An example of the application of the method is a new enzyme, choline oxidase (HO), which is used to reduce the amount of choline in a plant cell, especially in seeds. Choline is used, in particular, for obtaining sinapine from sinapoylglucose. Decreasing the amount of choline causes a change in the level of sinapine precursors (choline and sinapoylglucose) and therefore changes the composition of precursors formed in the previous enzymatic steps of the phenylpropanoid pathway, including sinapic acid. The result is a seed with greatly reduced sinapin levels and altered phenolic content. It is known that when choline is oxidized by choline oxidase, hydrogen peroxide is formed. The formation of hydrogen peroxide in plant cells is considered beneficial, and therefore there is an additional b5 advantage of the action of choline oxidases on plants. As an illustration of an additional aspect of the method, a second enzyme, betaine aldehyde dehydrogenase (BADH), is used to increase the conversion of the choline oxidase product,

бетаїнальдегіду, на гліцинбетаїн, який використовується як засіб захисту від стресу. Складний бетаїн є корисним як сполука для різного застосування у харчовій промисловості і як добавка для посилення росту рослин.betainaldehyde, to glycine betaine, which is used as a stress reliever. Complex betaine is useful as a compound for various applications in the food industry and as a plant growth enhancer.

Таким чином, корисний ефект зміни фенольного рівня в рослинних клітинах і, зокрема, зменшення рівня синапіну є очевидним, завдяки зменшенню єдиного попередника у фенілпропаноїдному шляху. Фахівцеві ясно, що у межах способу для зміни різноманітних інших кінцевих продуктів у фенілпропаноїдному шляху можуть бути використані інші ферменти.Thus, the beneficial effect of changing the phenolic level in plant cells and, in particular, the reduction of sinapin level is evident, due to the reduction of the only precursor in the phenylpropanoid pathway. It will be clear to one skilled in the art that other enzymes may be used within the scope of the method to modify various other end products in the phenylpropanoid pathway.

Інший приклад у межах представленого винаходу -- використання нового ферменту для розкладення 7/0 ферулової кислоти, що також утворюється у фенілпропаноїдному шляху. Серед трьох головних мономерів лігніну ферулова кислота, як вважається, забезпечує механічну твердість та міцність стінок клітини завдяки перехресно зшитим ланцюгам пентози, арабіноксиланам та геміцелюлозам, роблячи клітинні стінки більш твердими та менш чутливими до ферментативного розщеплення. Таким чином, як компонент лігніну, ферулова кислота відіграє важливу роль у механічній міцності тканин рослини. Зменшення рівня ферулової кислоти у відповідний спосіб може призвести до багатьох корисних наслідків.Another example within the scope of the present invention is the use of a new enzyme for the decomposition of 7/0 ferulic acid, which is also formed in the phenylpropanoid pathway. Among the three main lignin monomers, ferulic acid is believed to provide mechanical stiffness and strength to cell walls through cross-linked pentose chains, arabinoxylans, and hemicelluloses, making cell walls more rigid and less susceptible to enzymatic degradation. Thus, as a component of lignin, ferulic acid plays an important role in the mechanical strength of plant tissues. Decreasing ferulic acid levels appropriately can have many beneficial effects.

Ферулова кислота синтезується у межах загального фенілпропаноїдного шляху, як описано вище, і служить попередником для різних продуктів процесу |див. УРМ Козаглга еї. аїЇ., доигпа! ої Іпаивігіаї Місгтобіооду 15: 457-471, 1995); (К. МУпейеп апа К. Зедегоїї, Ріапі Се 7: 1001-1013, 1995); (КА Оіхоп апа Мі. Раїма, 1995,Ferulic acid is synthesized within the general phenylpropanoid pathway as described above and serves as a precursor for various products of the process |see URM Kozaglga ei. aiYi., doigpa! oi Ipaivigiai Misgtobiodou 15: 457-471, 1995); (K. MUPeyep apa K. Zedegoyi, Riapi Se 7: 1001-1013, 1995); (KA Oihop apa Mi. Raima, 1995,

Ріапі Сеї! 7: 1085-1097, 1995).Riapi Sei! 7: 1085-1097, 1995).

Представлений спосіб забезпечує засіб зміни рівня ферулової кислоти і за рахунок цієї зміни вироблення різних інших сполук у фенілпропаноїдному шляху, зокрема синапіну. У одному аспекті представленого винаходу описується спосіб, завдяки якому змінюється рівень ферулової кислоти в рослинних клітинах. Спосіб базується на сторонніх ферментах, що розкладають ферулову кислоту. Деякі ферменти також можуть виробляти сполуки, що застосовуються економічно. Наприклад, використовується фермент декарбоксилаза ферулової кислоти, що с г Виробляє сполуку вінілтваякол, яка може використовуватися як промислова сировина та може накопичуватися в рослинних клітинах без шкідливого ефекту. Вичерпання або зміна достатньої кількості ферулової кислоти і) викликає біохімічну зміну нормального фенілпропаноїдного шляху та утворення іншої кількості різних фенілпропаноїдних продуктів.The presented method provides a means of changing the level of ferulic acid and, due to this change, the production of various other compounds in the phenylpropanoid pathway, in particular sinapine. One aspect of the present invention describes a method by which the level of ferulic acid in plant cells varies. The method is based on foreign enzymes that break down ferulic acid. Some enzymes can also produce compounds that are used economically. For example, the enzyme decarboxylase of ferulic acid is used, which produces the compound vinyltviacol, which can be used as an industrial raw material and can accumulate in plant cells without harmful effects. Depletion or alteration of sufficient ferulic acid i) causes a biochemical alteration of the normal phenylpropanoid pathway and the formation of a different number of different phenylpropanoid products.

Спосіб згідно з винаходом не обмежується фенілпропаноїдним процесом. Як приклад застосування цього с зо винаходу наводиться модифікація вторинного метаболічного шляху, в якому утворюються цукрові спирти. (Б) Вторинний метаболічний шлях цукрових спиртів ісе)The method according to the invention is not limited to the phenylpropanoid process. As an example of the application of this part of the invention, the modification of the secondary metabolic pathway in which sugar alcohols are formed is given. (B) Secondary metabolic pathway of sugar alcohols ise)

Цей винахід також пропонує способи та композиції ДНК для зміни рівня цукрових спиртів в рослинних ю клітинах. В результаті застосування способу згідно з цим винаходом у рослинних клітинах змінюється рівень сполук, похідних від цукрових спиртів, наприклад фітинової кислоти, стахіози, рафінози, цукрозилглікозидів, о уронідів та пентоз, фосфоїнозитидів та глікофосфокерамідів. У результаті, в деяких реалізаціях винаходу ї- одержують насіння зі зменшеним рівнем фітинової кислоти. У винаході також пропонується насіння зі зменшеним рівнем фітинової кислоти, придатне для застосування у кормі, насіння зі зменшеним рівнем фітинової кислоти, придатне для виготовлення модифікованого борошна та рослинні клітини зі зміненим механізмом інозитового метаболізму. Також цим способом змінюється рівень інших сполук, похідних від метаболізму цукрових спиртів, « 470 таких як стахіоза та рафіноза. Особливо корисним для застосування у кормі є насіння зі зміненим рівнем фітату. з с Фітат є важливим компонентом багатьох видів насіння, типово складає 2--495 маси насіння, але може у деяких видів сягати рівня 1095. Високий рівень фітату в кормовому раціоні пов'язаний з втратою апетиту, ;» зменшеним розміром приплоду та іншими негативними факторами. Ці ефекти, можливо, виникають через здатність фітату зв'язувати цинк. Комплекси фітинової кислоти з іншими компонентами насіння взагалі позначаються як фітин. Високий рівень фітину також пов'язаний з негативними ефектами. -І Окрім шкідливого впливу на ефективність корму, присутність фітинової кислоти в кормовому раціоні також викликає велику кількість небажаних наслідків у довкіллі У моношлункових тварин фосфор, зв'язаний з о фітиновою кислотою, взагалі недоступний, тому до раціону треба додавати фосфор, що спричиняє додаткові с витрати. Фосфор, зв'язаний з фітиновою кислотою, виділяється моношлунковими тваринами, та наступне розкладення фекалій мікроорганізмами призводить до потрапляння в навколишнє середовище фосфору, щоThe present invention also provides methods and DNA compositions for altering the level of sugar alcohols in plant cells. As a result of the application of the method according to the present invention, the level of compounds derived from sugar alcohols, such as phytic acid, stachyose, raffinose, sucrosylglycosides, uronides and pentoses, phosphoinositides and glycophosphoceramides, changes in plant cells. As a result, in some implementations of the invention, seeds with a reduced level of phytic acid are obtained. The invention also provides seeds with a reduced level of phytic acid, suitable for use in feed, seeds with a reduced level of phytic acid, suitable for the production of modified flour and plant cells with an altered mechanism of inositol metabolism. Also, in this way, the level of other compounds derived from the metabolism of sugar alcohols, such as stachyose and raffinose, changes. Seeds with altered phytate levels are particularly useful for use in feed. z c Phytate is an important component of many types of seeds, typically 2--495 of the weight of the seed, but can reach the level of 1095 in some species. A high level of phytate in the forage diet is associated with loss of appetite, ;" reduced size of offspring and other negative factors. These effects may be due to phytate's ability to bind zinc. Complexes of phytic acid with other seed components are generally referred to as phytin. High levels of phytin are also associated with negative effects. -I In addition to the harmful effect on feed efficiency, the presence of phytic acid in the feed ration also causes a large number of undesirable consequences in the environment. In monogastric animals, the phosphorus bound to phytic acid is generally unavailable, so phosphorus must be added to the ration, which causes additional c costs. Phosphorus bound to phytic acid is excreted by monogastric animals, and subsequent decomposition of feces by microorganisms leads to the release of phosphorus into the environment, which

Ме, міститься в фітиновій кислоті. Високий рівень фітинової кислоти в багатьох зернових кормах спричиняє значнуMe, contained in phytic acid. The high level of phytic acid in many grain feeds causes significant

Ге кількість фосфору, що виділяється. Тривале збільшення поголів'я худоби часто викликало заростання водойм та інші проблеми навколишнього середовища, пов'язані з фосфорним забрудненням. Як очікується, ці проблеми будуть ставати значнішими й можуть стати головним обмеженням для збільшення поголів'я худоби в майбутньому. Таким чином, способи зменшення рівня виділення фітинової кислоти суттєво вплинуть на вирішення проблем навколишнього середовища.He is the amount of phosphorus released. The long-term increase in livestock has often caused the overgrowth of water bodies and other environmental problems related to phosphorus pollution. As expected, these problems will become more significant and may become the main limitation for increasing the number of livestock in the future. Thus, methods of reducing the level of phytic acid release will significantly affect the solution of environmental problems.

Ф) Хоча фактичні витрати, пов'язані з додаванням фосфору до раціону, не складають істотної частини витрат на ка корми, наслідки для довкілля внаслідок забруднення фосфором, що виділяється, викликають значні додаткові витрати, яких можна було б уникнути завдяки виробництву борошна з низьким рівнем фітату. во У жуйних тварин присутність мікробної фауни в рубці може викликати вивільнення фосфору, що міститься у фітиновій кислоті, і тому фосфор стає більш доступним. У результаті кількість доданого фосфору в раціоні значно зменшується в порівнянні з моношлунковими тваринами. Проте, кількість фітинової кислоти в більшості насіння рослин перевищує фактично необхідну, тому навіть у жуйних тварин фосфорне забруднення є головною проблемою. 65 Досі основні способи зменшення фітату були в значній мірі спрямовані на розкладення фітату дією ферментів фітаз, які входять до складу корму. Хоча цей спосіб приводить до більшої доступності фосфору, він непридатний для виробництва зерна чи корму зі зменшеним рівнем фітинової кислоти, а тільки для корму, в якому фосфор, що міститься в фітиновій кислоті, взагалі є більш доступним. Таким чином, спосіб з використанням ферменту фітази знаходить застосування тільки для надання фосфору у фітиновій кислоті більшої доступності.F) Although the actual costs associated with the addition of phosphorus to the diet do not constitute a significant part of the cost of feed, the consequences for the environment due to the phosphorus pollution released cause significant additional costs that could be avoided by producing flour with a low level phytate In ruminants, the presence of microbial fauna in the rumen can cause the release of phosphorus contained in phytic acid, making phosphorus more available. As a result, the amount of added phosphorus in the diet is significantly reduced compared to monogastric animals. However, the amount of phytic acid in most plant seeds exceeds what is actually needed, so even in ruminants, phosphorus pollution is a major problem. 65 So far, the main methods of reducing phytate have largely been aimed at the decomposition of phytate by the action of phytase enzymes, which are part of the feed. Although this method leads to greater availability of phosphorus, it is not suitable for the production of grain or feed with reduced levels of phytic acid, but only for feed in which the phosphorus contained in phytic acid is generally more available. Thus, the method using the enzyme phytase is used only to make phosphorus in phytic acid more available.

Діяльність фітази звичайно спостерігається у таких мікроорганізмів, як плісень (Азрегаїїйв), бактерії (Васійив5, Рзепдотопаз) та дріжджі (Засспаготусев). Видалення фітатів цими рослинними матеріалами за допомогою сумішей ферментів, що містять мікробну фітазу, описується наприклад, в патенті США Мо5554399,Phytase activity is usually observed in such microorganisms as molds (Azregaiiiv), bacteria (Vasiiv5, Rzepdotopaz) and yeast (Zasspagotusev). The removal of phytates by these plant materials using enzyme mixtures containing microbial phytase is described, for example, in US Pat. No. 5,554,399,

Більшість мікроорганізмів синтезує велику кількість різновидів фітази, що можуть включати саму фітазу разом з усілякими фосфатазами, що далі розкладають фітинову кислоту. Повне вивільнення доступного фосфору з 7/0 фітинової кислоти може залежати від ряду різних дій ферментів.Most microorganisms synthesize a large number of varieties of phytase, which may include phytase itself along with various phosphatases that further break down phytic acid. The complete release of available phosphorus from 7/0 phytic acid may depend on a number of different enzyme actions.

Також описується альтернативний варіант перетворення рослин для вироблення мікробної фітази. У патентіAn alternative variant of plant transformation for the production of microbial phytase is also described. In the patent

США Мо5593963 описується дія фітази у трансгенних рослинах під контролем регулюючих послідовностей, які здатні спрямовувати експресію ферменту або постійно, або специфічно до етапу процесу чи тканино-специфічно. Можуть бути створені рослинні клітини або, конкретніше, клітини насіння рослин, які /5 Містять фермент фітазу, що може вивільнити частину фосфору, який міститься в фітиновій кислоті.USA Mo5593963 describes the action of phytase in transgenic plants under the control of regulatory sequences, which are able to direct the expression of the enzyme either constantly, or specifically to the stage of the process or tissue-specifically. Plant cells or, more specifically, plant seed cells can be created that /5 Contain the enzyme phytase, which can release some of the phosphorus contained in phytic acid.

Однак, просте вивільнення фосфору з фітинової кислоти не повністю вирішує проблему скорочення відходів фосфору й потенційних нехарчових ефектів фітинової кислоти. Більш важлива присутність комплексної фітинової кислоти або фітату не зменшується. У літературі відомі засоби вивільнення фосфору з фітинової кислоти, але не існує засобу керування рівнем фітинової кислоти, що виробляється.However, simply releasing phosphorus from phytic acid does not fully address the problem of reducing phosphorus waste and the potential non-nutritional effects of phytic acid. The more important presence of complex phytic acid or phytate is not reduced. Means for releasing phosphorus from phytic acid are known in the literature, but there is no means of controlling the level of phytic acid produced.

Будь-який засіб, за допомогою якого можна було б зручно керувати рівнем фітинової кислоти, був би дуже корисним при виробництві кормів. Наприклад, насіння рослин із зменшеним рівнем фітинової кислоти дало б можливість створити корм з більшою засвоюваністю мінералів. Насіння зі зменшеним рівнем фітинової кислоти також дало б зерновий корм зі зменшеним рівнем фітину, що завдяки цьому був би більш поживним та легкотравним через зниження рівня комплексів фітинової кислоти. счAny means by which phytic acid levels can be conveniently controlled would be very useful in feed production. For example, plant seeds with reduced levels of phytic acid would make it possible to create feed with more digestible minerals. The phytic acid-reduced seeds would also produce a phytin-reduced grain feed that would be more nutritious and easily digestible due to the reduced phytic acid complexes. high school

Окрім борошна з підвищеною цінністю, борошно зі зменшеним рівнем фітинової кислоти спричинили б зменшення потрапляння фосфору у навколишнє середовище й менше забруднення. Хоча засоби вивільнення і) фосфору з фітинової кислоти можуть знизити рівень доданого й виділеного фосфору, фактичний рівень фітинової кислоти та, отже, потенційно доступного фосфору перевищують потреби фосфору в їжі для більшості тварин. с зо Таким чином, способи керування рівнем фітинової кислоти знайдуть використання у застосуванні кормів і, крім того, дозволять створити нове та корисне борошно і харчові композиції. ісе)In addition to flour with increased value, flour with reduced levels of phytic acid would result in less phosphorus entering the environment and less pollution. Although means of releasing i) phosphorus from phytic acid can reduce the level of added and released phosphorus, the actual level of phytic acid and therefore potentially available phosphorus exceeds the dietary phosphorus requirements of most animals. Thus, methods of controlling the level of phytic acid will find use in the application of feeds and, in addition, will allow the creation of new and useful flour and food compositions. ise)

З урахуванням цих обставин очевидно, що засіб, який дозволив би керувати виробленням фітату протягом ю проростання насіння, міг би бути корисним та дозволив вирішити проблеми, пов'язані з фосфорним забрудненням та нехарчовими ефектами фітинової кислоти. Крім того, був би особливо корисним генетичний о з5 Механізм, який можна було б застосовувати у широкому діапазоні видів рослин. Представлений винахід надає (М такі рішення.Given these circumstances, it is clear that a means to control phytate production during seed germination could be useful and address the problems associated with phosphorus pollution and non-nutritive effects of phytic acid. In addition, a genetic mechanism that could be applied across a wide range of plant species would be particularly useful. The presented invention provides (M such solutions.

Для оцінки можливостей представленого винаходу потрібне розуміння біохімічного механізму, відповідального за формування фітинової кислоти. Хоча біосинтез фітинової кислоти цілком не з'ясований, відома велика кількість ключових етапів. Фітинова кислота є гексафосфатною похідною міоінозиту; біохімічний « процес, що синтезує фітинову кислоту, використовує міоїнозит - цукровий спирт, винятково як початковий в с субстрат. Ця сполука (міоїнозит, що також звичайно позначається як інозит) є також ключовою у виробленні . інших похідних та епімерів міоінозиту. Деякі з цих похідних, наприклад глікозиди сахарози, також є а нехарчовими сполуками, тому зменшення їхнього рівня також є бажаним.An understanding of the biochemical mechanism responsible for the formation of phytic acid is required to assess the capabilities of the present invention. Although the biosynthesis of phytic acid is not completely understood, a large number of key steps are known. Phytic acid is a hexaphosphate derivative of myoinositol; the biochemical process that synthesizes phytic acid uses myoinositol, a sugar alcohol, exclusively as an initial substrate. This compound (myoinositol, also commonly referred to as inositol) is also key in the production of . other derivatives and epimers of myoinositol. Some of these derivatives, such as sucrose glycosides, are also non-nutritive compounds, so reducing their levels is also desirable.

Міоінозит являє собою цукровий спирт, що зустрічається скрізь у рослинних клітинах. Однак простий захистMyoinositol is a sugar alcohol found everywhere in plant cells. However, simple protection

Кожної з гідроксильних груп міоінозиту робить його непридатним для біосинтезу фітинової кислоти та інших -І процесів. Захист міоіїнозиту можна здійснити іп мімо шляхом метилування окремих місць різними метил-трансферазами. Наприклад, міоінозит перетворюється на ононітол шляхом монометилування у положенні о б. Метилування у положенні 5 утворює секвоїтол, що епимеризується у пінітол. Пінітол не може с використовуватися для біосинтезу фітинової кислоти. Метильовані похідні міоїнозиту, як відомо, надають рослині корисних властивостей, як наприклад, стійкість до стресів, та беруть участь у перенесенні розчинів таEach of the hydroxyl groups of myoinosit makes it unsuitable for the biosynthesis of phytic acid and other -I processes. Protection of myoinosit can be carried out directly by methylating individual sites with various methyl-transferases. For example, myoinositol is converted to ononitol by monomethylation at position o b. Methylation at position 5 produces sequoitol, which epimerizes to pinitol. Pinitol cannot be used for the biosynthesis of phytic acid. Methylated derivatives of myoinositol are known to confer beneficial properties to the plant, such as stress resistance, and participate in the transport of solutes and

Ме, стабілізації білків мембрани. Таким чином, модифікація інозиту за допомогою неспецифічних ферментативнихMe, stabilization of membrane proteins. Thus, the modification of inositol with the help of non-specific enzymatic

Із дій, звичайно не пов'язаних з метаболізмом цукрових спиртів, розглядається в межах цього винаходу.Of the actions, usually not related to the metabolism of sugar alcohols, is considered within the scope of the present invention.

Біохімія формування фітату ще не цілком зрозуміла, але відомі принаймні два потенційних процеси формування, та, скоріш за все, існує велика кількість різних ферментів, що беруть участь у біосинтезі дв Ффітинової кислоти. Фітат знайдено у більшості рослинних тканин, однак він особливо поширений в насінні й пилку, що грає передбачену роль у збереженні фосфору. Тому важко винайти засіб для зміни біосинтезу фітатуThe biochemistry of phytate formation is not yet fully understood, but at least two potential formation processes are known, and there are likely a large number of different enzymes involved in the biosynthesis of the two phytic acids. Phytate is found in most plant tissues, but is especially abundant in seeds and pollen, playing a predicted role in phosphorus conservation. Therefore, it is difficult to invent a means to change the biosynthesis of phytate

Ф) звичайним шляхом, зокрема з тої причини, що біохімія його формування ще не з'ясована. ка Для мінімізації вироблення фітинової кислоти у цьому винаході описуються способи й композиції ДНК, що кодують ферменті(и), які модифікують міоінозит, запобігаючи його використанню у біосинтезі фітинової кислоти. бо У цьому винаході передбачається використання стороннього гена метилтрансферази для вибіркового метилування міоінозиту в насінні, зокрема в тканинах насіння, відповідальних за біосинтез фітинової кислоти (під стороннім розуміється фермент, звичайно не пов'язаний з біосинтезом фітату в цій рослинній клітині). У винаході використовують сторонній фермент, отриманий від галофітної рослини, який не знайдено в звичайних сільськогосподарських рослинах, таких як зернові, соя, бавовник, люцерна, пшениця, ячмінь, жито, сорго, 65 Соняшник, олійні культури Вгаззіса та інші традиційно вирощувані культури.F) in the usual way, in particular for the reason that the biochemistry of its formation has not yet been clarified. In order to minimize the production of phytic acid, the present invention describes methods and DNA compositions encoding enzyme(s) that modify myoinositol, preventing its use in phytic acid biosynthesis. because this invention envisages the use of a foreign methyltransferase gene for the selective methylation of myoinositol in seeds, in particular in seed tissues responsible for the biosynthesis of phytic acid (foreign means an enzyme not usually associated with phytate biosynthesis in this plant cell). The invention uses a foreign enzyme obtained from a halophyte plant that is not found in common agricultural plants, such as cereals, soybeans, cotton, alfalfa, wheat, barley, rye, sorghum, 65 Sunflower, Vgazzis oil crops and other traditionally grown crops.

Вироблення метилового інозиту з місінозиту також становить додаткову вигоду утворення нешкідливої сполуки без шкідливого ефекту для рослинної клітини. Таким чином, завдяки зменшенню кількості доступного міоїнозиту зменшується вироблення фітинової кислоти.The production of methyl inositol from mysinosite also has the added benefit of producing a harmless compound with no harmful effect on the plant cell. Thus, due to the reduction in the amount of available myoinositol, the production of phytic acid is reduced.

Фітат - один з головних нехарчових факторів у зерновому кормі. До нехарчових ефектів фітинової кислоти відносяться зв'язування мінералів, утворення комплексних сполук з білком та інші негативні ефекти, зокрема пов'язані з викидом надлишку фосфору у формі фітинової кислоти, яка перетворюється у навколишньому середовищі, викликаючи фосфорне забруднення. Таким чином, способи зменшення рівня фітинової кислоти в рослинних клітинах знаходять застосування для кормів. В аквакультурі високий рівень фітинової кислоти також становить головну проблему при використанні білка рослинного походження як заміни борошна для риб. Тому 70 способи зменшення рівня фітинової кислоти у рослинних клітинах, особливо в клітинах тканин, що використовуються для корму, є корисними та можуть знайти широке застосування. Способи зменшення рівня фітинової кислоти у насінні у широкому діапазоні видів рослини, що використовуються для корму, особливо корисні для кормової промисловості.Phytate is one of the main non-nutritive factors in grain feed. The non-nutritive effects of phytic acid include binding of minerals, formation of complex compounds with protein and other negative effects, in particular, associated with the release of excess phosphorus in the form of phytic acid, which is transformed in the environment, causing phosphorus pollution. Thus, methods of reducing the level of phytic acid in plant cells are used for feed. In aquaculture, high levels of phytic acid are also a major problem when using plant protein as a fishmeal substitute. Therefore, 70 ways to reduce the level of phytic acid in plant cells, especially in the cells of tissues used for feed, are useful and may find wide application. Methods for reducing phytic acid levels in seeds of a wide range of forage plant species are particularly useful for the feed industry.

Рослинний ген, що кодує міоінозит-О-метил-трансферазу (ІМТ), був виділений з Мезетргуапіпетит 7/5 бгузіайпит (кришталевої трави) і було показано, що цей фермент перетворює міоіїнозит на пінітол у гетерологічних трансгенних рослинах |Патент США Мо 5 563 324). Цей рослинний ген був підданий контролю конститутивного промотору з метою підвищення стійкості до стресів у рослин шляхом надмірного вироблення метильованої похідної міоїнозиту, ононітолу, що згодом може епімеризуватися у пінітол. У цьому винаході рослинний ген піддається контролю селективного до насіння промотору для зміни метаболізму інозиту в насінні.The plant gene encoding myoinositol O-methyl-transferase (IMT) was isolated from Mesetrguapipetit 7/5 bguziaipt (crystal grass) and this enzyme was shown to convert myoinositol to pinitol in heterologous transgenic plants |US Patent Mo 5,563,324 ). This plant gene was put under the control of a constitutive promoter to increase plant stress tolerance by overproducing the methylated derivative of myoinositol, ononitol, which can subsequently epimerize to pinitol. In the present invention, the plant gene is under the control of a seed-selective promoter to alter inositol metabolism in the seed.

Вироблення пінітолу, описане в патенті США Мо5563324, як було показано, збільшувало стійкість до солі при конститутивній дії на трансгенний тютюн. Подібно до цього, конститутивна дія бактеріальної 1-Р. дегідрази манітолу на рослинну клітину викликає утворення манітолу, цукрового спирту, або поліолу, та надає клітині стійкості до солі. Отже, в патенті США Мо5563324 описується вироблення цукрових спиртів за допомогою ферменту, здатного до утворення цукрових спиртів з цукрів, притаманних рослинним клітинам, як засіб надання с об рослинним клітинам стійкості до солі.Production of pinitol, described in US patent No. 5,563,324, was shown to increase salt tolerance when constitutively applied to transgenic tobacco. Similarly, the constitutive effect of bacterial 1-P. of mannitol dehydrase to the plant cell causes the formation of mannitol, a sugar alcohol, or polyol, and confers salt tolerance on the cell. Thus, US patent No. 5,563,324 describes the production of sugar alcohols using an enzyme capable of producing sugar alcohols from sugars inherent in plant cells as a means of imparting salt tolerance to plant cells.

Проте патент США Мо5563324 не містить ніяких пропозицій щодо використання гена, здатного до модифікації і) міоїнозиту, щоб запобігти його використанню як попередника для інших сполук, що включають його власні похідні. Однак патент США Мо5563324 ясно показує, що модифікація міоїнозиту не призводить до будь-яких негативних ефектів для рослини, і тому маніпуляції з рівнем міоінозиту, як очікується, не призведуть до с зо шкідливих ефектів.However, US patent Mo5563324 does not contain any suggestions for using a gene capable of modifying i) myoinositol to prevent its use as a precursor for other compounds including its own derivatives. However, US patent Mo5563324 clearly shows that the modification of myoinositol does not lead to any negative effects for the plant, and therefore manipulation of the level of myoinositol is not expected to lead to any harmful effects.

Відповідно, можливість модифікації міоїнозиту геном метил-трансферази, ймовірно, не буде шкідливою для со рослинних клітин та метильований продукт цієї ферментативної реакції, як відомо, не є шкідливим для ю рослинних клітин.Accordingly, the possibility of modifying myoinositol with a methyl-transferase gene will probably not be harmful to plant cells, and the methylated product of this enzymatic reaction is known not to be harmful to plant cells.

Проте міоіїнозит є ключовим у багатьох різних аспектах росту та розвитку рослини. На додаток до його ролі о зв попередника для біосинтезу фітинової кислоти, міоїнозит також використовується для біосинтезу пентози та ї- уронідів, він також присутній у фосфоїнозитидах мембран рослинних клітин, а також в інших складних ліпідах рослин, включаючи глікофосфокераміди. Крім того, він також є попередником інших природних ізомерів інозиту, причому багато з них, а також міоінозит, розповсюджені як метилові ефіри специфічним для виду способом в усьому рослинному світі. «However, myoinositol is key in many different aspects of plant growth and development. In addition to its role as a precursor for the biosynthesis of phytic acid, myoinositol is also used for the biosynthesis of pentose and uronides, and it is also present in the phosphoinositides of plant cell membranes, as well as in other complex lipids of plants, including glycophosphoceramides. In addition, it is also a precursor to other natural isomers of inositol, with many of these, as well as myoinositol, distributed as methyl esters in a species-specific manner throughout the plant world. "

Роль міоінозиту в загальному обміні речовин у рослин є значною, та модифікація рівня міоїнозиту може мати пт») с непередбачені наслідки, особливо в агрономічних умовах. Хоча в патенті США Мо5563324 описується . конститутивна дія гена метил-трансферази, він не дає ніяких доказів, що отримані в результаті рослини будуть и?» корисними. У патенті США Мо5563324 зазначено: "Навіть якщо нововставлені гени не спричинять більшої ефективності рослини в сільськогосподарських умовах, трансгенні рослини, що містять такі гени, будуть застосовуватися для дослідження того, як зміни внутрішніх процесів у рослині (наприклад, осморегуляція) -І впливатимуть на врожайність рослин." (стовпець 2, рядки 60-65). Отже, в патенті США Мо5563324 не передбачається керування рівнем міоінозиту для зменшення рівня фітинової кислоти та не очікується безумовно, о що результатом описаних в ньому досліджень будуть рослини з корисними агрономічними характеристиками. с Також в патенті США Мо5563324 описується дія гена, модифікуючого міоіїнозит у всій рослині, з метою підвищення стійкості до стресів або для подальших наукових досліджень.The role of myoinositol in the general metabolism of plants is significant, and modification of the level of myoinositol can have unforeseen consequences, especially in agronomic conditions. Although US patent Mo5563324 describes constitutive action of the methyl-transferase gene, it does not provide any evidence that the resulting plants will be useful US patent Mo5563324 states: "Even if the newly inserted genes do not cause the plant to perform better under agricultural conditions, transgenic plants containing such genes will be used to study how changes in internal plant processes (eg, osmoregulation)-I will affect yield plants." (column 2, lines 60-65). Therefore, US Patent No. 5,563,324 does not provide for control of myoinositol levels to reduce phytic acid levels, and it is not necessarily expected that the research described therein will result in plants with beneficial agronomic characteristics. c Also, US patent Mo5563324 describes the action of a gene modifying myoinosit in the whole plant, with the aim of increasing resistance to stress or for further scientific research.

Ме. Таким чином, можна з впевненістю зазначити, що в представленому винаході пропонується зовсім новийMe. Thus, it can be confidently stated that the present invention offers a completely new one

Ге підхід до зменшення рівня фітинової кислоти. Використання гена метил-трансферази є специфічним для зменшення рівня фітинової кислоти. Представлений винахід не стосується вже відомих способів, таких як дія ферментів фітази, які не вирішують проблему надлишку фітинової кислоти в насінні та/або зерновому борошні. У в Ході виконаної роботи було встановлено, що рівнем фітинової кислоти можна керувати, змінюючи рівень міоїнозиту, доступного для біосинтезу фітинової кислоти. Було виявлено, що дія гена метил-трансферази наGe approach to reducing the level of phytic acid. The use of the methyl transferase gene is specific for reducing the level of phytic acid. The present invention does not apply to already known methods, such as the action of phytase enzymes, which do not solve the problem of excess phytic acid in seeds and/or grain flour. In the course of the work done, it was established that the level of phytic acid can be controlled by changing the level of myoinositol available for phytic acid biosynthesis. It was found that the action of the methyl-transferase gene on

Ф) тканину насіння призводить до зменшення рівня фітинової кислоти в насінні без будь-яких помітних змін в інших ка характеристиках рослини. Очевидно, що обмеження вираження дії гена метил-трансферази на тканини насіння, відповідальні за біосинтез фітату, значно зменшує рівень фітинової кислоти в стиглому насінні без будь-яких бор додаткових впливів на рослину, навіть вирощену в екстремальних польових умовах. Використання селективного до тканини промотору пропонує багато переваг щодо відомих способів, включаючи обмеження дії ферменту на тканину насіння при збереженні метаболізму міоінозиту в інших тканинах.F) seed tissue leads to a decrease in the level of phytic acid in seeds without any noticeable changes in other characteristics of the plant. It is obvious that limiting the expression of the methyltransferase gene in seed tissues responsible for phytate biosynthesis significantly reduces the level of phytic acid in ripe seeds without any additional effects on the plant, even grown in extreme field conditions. The use of a tissue-selective promoter offers many advantages over known methods, including limiting enzyme action to seed tissue while preserving myoinositol metabolism in other tissues.

Мета представленого винаходу полягає в тому, щоб запобігти використанню міоінозиту як вихідного матеріалу для біосинтезу фітинової кислоти шляхом переведення його до метаболічного процесу, у якому він 65 перстворюється на нешкідливі для рослини сполуки. Цей спосіб базується на нових діях ферментів, включаючи, в одному втіленні, ген метил-трансферази, який вичерпує чи змінює кількість міоїнозиту, що використовується для вироблення фітинової кислоти. Вичерпання або зміна рівня цього попередника викликає біохімічну зміну нормального процесу біосинтезу фітинової кислоти та зменшення кількості фітинової кислоти, що утворюється.The purpose of the present invention is to prevent the use of myoinositol as a starting material for the biosynthesis of phytic acid by transferring it to a metabolic process in which it is transformed into compounds harmless to the plant. This method is based on novel enzyme actions, including, in one embodiment, a methyltransferase gene that depletes or alters the amount of myoinositol used to produce phytic acid. Depletion or alteration of the level of this precursor causes a biochemical alteration of the normal process of phytic acid biosynthesis and a decrease in the amount of phytic acid produced.

Біохімічна основа цього винаходу виходить з концепції регулювання активності ферменту завдяки доступності субстратів. Взагалі, на ефективність ферментів впливає доступність субстратів. Інакше кажучи, фермент виробляє продукт у кількості, пропорційній до кількості доступного субстрату. Зменшення концентрації субстрату викликає менший темп утворення продукту.The biochemical basis of the present invention is based on the concept of regulation of enzyme activity due to the availability of substrates. In general, the efficiency of enzymes is affected by the availability of substrates. In other words, the enzyme produces a product in an amount proportional to the amount of available substrate. A decrease in substrate concentration causes a slower rate of product formation.

Таким чином, в представленому винаході використовується перевага цього підходу шляхом застосування нового ферменту, метил-трансферази, який вичерпує доступність інозиту - субстрату, що використовується для 7/0 Формування фітинової кислоти. Будь-які ферменти, здатні впливати на кількість міоінозиту в насінні рослин, можуть використовуватися в рамках представленого винаходу. Спосіб базується на дії ферменту, що в будь-якій кількості випадків змінює рівень міоінозиту, використовуваного для біосинтезу фітинової кислоти.Thus, the present invention takes advantage of this approach by using a new enzyme, methyltransferase, which depletes the availability of inositol, the substrate used for 7/0 Formation of phytic acid. Any enzymes capable of affecting the amount of myoinositol in plant seeds can be used within the scope of the present invention. The method is based on the action of an enzyme that in any number of cases changes the level of myoinositol used for the biosynthesis of phytic acid.

На відміну від патенту США Мо5563324, представлений винахід передбачає модифікацію вироблення фітату у насінно-селективний спосіб шляхом дії гена, здатного до модифікації міоїнозиту, роблячи його непридатним /5 для вироблення фітинової кислоти. Дивно, але навіть некерована дія гена, що змінює міоінозит, викликає зменшення рівня фітату в насінні. Проте в найбільш прийнятній реалізації представленого винаходу використовується селективний до насіння промотор, щоб гарантувати, що агрономічна ефективність рослини не ставиться під загрозу та отримана в результаті рослина буде нормальною з будь-якого погляду, за винятком зменшеного рівня фітату в насінні. Тому, на відміну від патенту США Мо5563324, представлений винахід не передбачає отримання ані рослин з підвищеною стійкістю до стресів, ані рослин для дослідних цілей.In contrast to the US patent Mo5563324, the presented invention involves the modification of phytate production in a seed-selective manner by the action of a gene capable of modifying myoinosit, making it unsuitable for the production of phytic acid. Surprisingly, even uncontrolled action of the gene that changes myoinosit causes a decrease in the level of phytate in the seed. However, in the most preferred embodiment of the present invention, a seed-selective promoter is used to ensure that the agronomic performance of the plant is not compromised and the resulting plant is normal in all respects except for reduced phytate levels in the seed. Therefore, in contrast to the US patent Mo5563324, the presented invention does not provide for obtaining either plants with increased resistance to stress, or plants for research purposes.

Описаний спосіб пропонує багато переваг над відомими способами, пов'язаними зі зменшенням рівня фітинової кислоти завдяки дії ферментів фітази. До цього відносяться рослини зі зміненим рівнем фітинової кислоти в окремих тканинах, рослина з насінням зі зменшеним рівнем фітинової кислоти та зерновий корм зі зменшеним рівнем фітинової кислоти. Переваги таких рослин, насіння та борошна включають краще сч об Використання корму та харчову ефективність, виготовлення борошна та корму зі зниженим рівнем фосфору і, отже, кращі екологічними показниками, та здатність до використання в кормовій промисловості, що раніше було і) обмежено кількістю нехарчової фітинової кислоти в борошні чи кормі.The described method offers many advantages over known methods associated with reducing the level of phytic acid due to the action of phytase enzymes. These include plants with altered levels of phytic acid in individual tissues, plants with seeds with reduced levels of phytic acid, and grain feed with reduced levels of phytic acid. The advantages of such plants, seeds and flour include better feed utilization and feed efficiency, production of flour and feed with reduced levels of phosphorus and therefore better environmental performance, and the ability to be used in the feed industry, which was previously i) limited by the amount of non-food phytin acids in flour or feed.

Описаний спосіб є корисним для багатьох видів рослин, включаючи однодольні та дводольні рослини, а також як зернові, так і олійні культури. Особливу застосовуваність він являє для олійного насіння та с зо хрестоцвітих рослин.The method described is useful for many types of plants, including monocotyledonous and dicotyledonous plants, as well as both grain and oilseed crops. It is particularly useful for oilseeds and cruciferous plants.

Результатом цієї генетичної модифікації є рослинні клітини зі зміненим метаболізмом цукрових спиртів, ісе) зокрема метаболізмом інозиту, та рослинні клітини зі зменшеним рівнем фітинової кислоти, зокрема насіння зі ю зменшеним рівнем фітату. Таким чином, спосіб згідно з даним винаходом пропонує корисний засіб зміни вторинного метаболізму стосовно цукрових спиртів. оThe result of this genetic modification is plant cells with altered metabolism of sugar alcohols, particularly inositol metabolism, and plant cells with a reduced level of phytic acid, in particular seeds with a reduced level of phytate. Thus, the method of the present invention offers a useful means of altering the secondary metabolism of sugar alcohols. at

Хоча втілення цього винаходу, що заподіює зміну метаболізму цукрових спиртів, наприклад, рослинні клітини ї- зі зменшеним рівнем фітинової кислоти, продемонстровано на рослинних клітинах рапсу, зернові рослини також мають високу концентрацію фітинової кислоти і зменшення рівня фітинової кислоти в клітинах зерна може бути досягнуто подібним шляхом.Although an embodiment of the present invention that causes a change in the metabolism of sugar alcohols, for example, plant cells with a reduced level of phytic acid, has been demonstrated in rapeseed plant cells, grain plants also have a high concentration of phytic acid and a reduction in the level of phytic acid in grain cells can be achieved similarly. by.

У представленому винаході пропонуються способи, генетичні конструкції та вектори, що застосовуються для «The present invention provides methods, genetic constructs and vectors used to "

Модифікації рівня фітату в рослинних клітинах та насінні, особливо для зменшення рівня фітату в рослинних з с клітинах. Винахід також пропонує способи і композиції ДНК, що застосовуються для зменшення рівня фітату в . насінні рослини. Крім того, винахід стосується модифікованого борошна з насіння та корму для тварин, що и?» містить модифіковане борошно, особливо борошно зі зменшеним рівнем фітату.Modifications of phytate levels in plant cells and seeds, especially to reduce phytate levels in plant cells. The invention also offers methods and DNA compositions used to reduce the level of phytate in . seed plants. In addition, the invention relates to modified seed meal and animal feed, what? contains modified flour, especially flour with a reduced level of phytate.

Зменшення рівня фітинової кислоти здійснюється з використанням недавно описаних методів і сумішей ДНК.Reducing the level of phytic acid is carried out using recently described methods and DNA mixtures.

Спосіб включає розробку "метаболічного обхідного шляху" або нового біохімічного процесу, здатного до -І відведення попередника в процесі біосинтезу фітинової кислоти до нового та нововведеного "тупикового шляху", який зменшує вироблення фітинової кислоти. У результаті однієї реалізації цього способу "тупиковий шлях" 1 виробляє сполуки, які, як відомо, нешкідливі для цієї рослинної клітини. Таким чином, можна з впевненістю с зазначити, що обхідний процес перетворення сполук-попередників міоїнозиту в ці сполуки не є загрозоюThe method involves the development of a "metabolic bypass" or a new biochemical process capable of -I diverting a precursor in the process of phytic acid biosynthesis to a new and newly introduced "dead end" that reduces the production of phytic acid. As a result of one implementation of this method, "dead-end pathway" 1 produces compounds that are known to be harmless to this plant cell. Thus, it is safe to say that the bypass process of converting myoinositol precursor compounds into these compounds is not a threat

Життєдіяльності рослини.Life activities of plants.

Ме, Згідно з іншою реалізацією винаходу пропонуються вектори та конструкції рекомбінантних ДНК для створенняAccording to another embodiment of the invention, recombinant DNA vectors and constructs are provided for the creation

Ге рослинного насіння зі зміненим рівнем фітинової кислоти, зокрема рослинного насіння зі зменшеним рівнем фітинової кислоти. Крім того, в іншому втіленні винаходу пропонується рослинне насіння, корисне для виробництва зернового борошна зі зменшеним рівнем фітату. Це борошно містить зменшений рівень фітату і, ов отже, є корисним для застосування для тварин, особливо для тих галузей, де рівень фітинової кислоти пов'язаний з забрудненням довкілля або визначений як нехарчовий фактор. У винаході також пропонується (Ф, модифіковане борошно, отримане з генетично зміненого насіння, що може використовуватися в різних тваринних ка раціонах, у тому числі для свійської птиці, свиней, рогатої худоби та риби.He plant seeds with an altered level of phytic acid, in particular plant seeds with a reduced level of phytic acid. In addition, another embodiment of the invention provides a plant seed useful for the production of grain flour with a reduced level of phytate. This flour contains a reduced level of phytate and is therefore useful for animal use, especially for those industries where the level of phytic acid is associated with environmental pollution or identified as a non-nutritive factor. The invention also offers (F), a modified flour obtained from genetically modified seeds, which can be used in various animal diets, including for poultry, pigs, cattle and fish.

Спосіб включає додання нового ферменту, який може змінювати рівень міоіїнозиту в насінні і може во безпосередньо застосовуватися для всіх видів та різновидів рослин. Один і той самий ген може використовуватися для будь-якого виду рослини, тому що зміна міоінозиту відбуватиметься в однаковий спосіб у будь-якій рослині. Спосіб не базується на використанні технологій супресії гена, які залежать від послідовності ДНК і тому вимагають конкретно пристосованих генів для кожного окремого гена чи виду рослини.The method includes the addition of a new enzyme that can change the level of myoinositol in seeds and can be directly applied to all types and varieties of plants. The same gene can be used for any type of plant because the myoinositol change will occur in the same way in any plant. The method is not based on the use of gene suppression technologies, which depend on the DNA sequence and therefore require specifically adapted genes for each individual gene or plant species.

Таким чином застосування представленого винаходу для всіх культур є очевидним. У рамках способу можуть 65 Використовуватися численні придатні ферменти мікробного, рослинного чи тваринного походження. В різноманітних видах рослин можуть використовуватися одні і ті самі генетичні конструкції.Thus, the application of the presented invention to all cultures is obvious. Numerous suitable enzymes of microbial, plant or animal origin can be used within the framework of the method. The same genetic constructs can be used in different plant species.

Таким чином, беручи до уваги широкий аспект представленого винаходу, в ньому пропонується спосіб зменшення рівня фітату в насінні рослин, що складається з побудови вектора перетворення рослини, який, на додаток до маркера з можливістю перемикання, що дозволяє ідентифікувати рослинні клітини, перетворені цим вектором, містить фермент, здатний до метаболізації міоінозиту, що робить його непридатним для утворення фітинової кислоти.Thus, in view of the broad aspect of the present invention, there is provided a method for reducing phytate levels in plant seeds, comprising the construction of a plant transformation vector which, in addition to a switchable marker to identify plant cells transformed by said vector, contains an enzyme capable of metabolizing myoinositol, which makes it unsuitable for the formation of phytic acid.

У контексті представленого винаходу, метаболізація інозиту включає гідроксилювання, ізомеризацію, метилування, розщеплення або будь-яку іншу біохімічну модифікацію, яка робить міоїнозит нечутливим до впливу відповідних ферментів, які звичайно діють на міоїнозит з метою одержання фітинової кислоти. Отже, до 70 метаболізації відноситься будь-яка модифікація, що ефективно зменшує доступність міоінозиту з сукупності доступних субстратів для біосинтезу фітинової кислоти.In the context of the present invention, inositol metabolism includes hydroxylation, isomerization, methylation, cleavage, or any other biochemical modification that renders myoinositol insensitive to the action of the appropriate enzymes that normally act on myoinositol to produce phytic acid. Therefore, 70 metabolism includes any modification that effectively reduces the availability of myoinositol from the set of available substrates for phytic acid biosynthesis.

Як приклад представленого винаходу застосовується ген, що кодує метил-трансферазу міоінозиту. Цей фермент, під контролем промотору, селективного до дії в клітинах насіння рослини, здатен до вичерпання кількості міоїнозиту, доступного для вироблення фітату в цьому насінні. В іншому аспекті представленого /5 винаходу, ця метил-трансфераза здатна до перетворення міоінозиту на нешкідливу речовину.As an example of the presented invention, the gene encoding myoinositol methyl transferase is used. This enzyme, under the control of a promoter selective for action in plant seed cells, is capable of depleting the amount of myoinositol available for the production of phytate in this seed. In another aspect of the present invention, this methyltransferase is capable of converting myoinositol into a harmless substance.

Отже, взагалі рослинні клітини, створені способом згідно з представленим винаходом, зберігають незмінний основний метаболізм та мають фенотипи, що не відрізняються від немодифікованих рослин, за винятком зміни продукту чи продуктів в окремому процесі вторинного метаболізму.Therefore, in general, plant cells created by the method according to the present invention retain an unchanged basic metabolism and have phenotypes that do not differ from unmodified plants, except for the change of the product or products in a separate process of secondary metabolism.

Щоб гарантувати, що основний метаболізм залишається незмінним, у цьому винаході описується спосіб, го специфічно для тканини спрямований на формування вторинного метаболіту шляхом зміни доступності субстрату, специфічного для вторинного метаболічного процесу та важливого для утворення кінцевого продукту цього процесу, зокрема субстратів у одному-п'яти біохімічних етапах формування кінцевого продукту. Завдяки цьому досягається зменшення кількості окремих продуктів у процесі вторинного метаболізму.In order to ensure that the primary metabolism remains unchanged, the present invention describes a tissue-specific method for the formation of a secondary metabolite by altering the availability of a substrate specific to the secondary metabolic process and important for the formation of the end product of the process, in particular substrates in one-p' biochemical stages of formation of the final product. Thanks to this, a reduction in the number of individual products in the process of secondary metabolism is achieved.

В контексті представленого винаходу до сполук, що використовуються як попередники продуктів вторинного с ов процесу фенілпропаноїдного метаболізму, відносяться, але не обмежені ними, корична кислота, п-кумарова кислота, кофеїнова кислота, ферулова кислота, 5-гідроксиферулова кислота, синапінова кислота, холін, різні і) сполуки синапоїлу, що включають, але не обмежені ними, синапоїл-глюкозу та синапоїл-малат, а також холін синапоїлу. У контексті представленого винаходу до продуктів фенілпропаноїдного шляху відносяться, але не обмежені ними, флавоноїди, лігніни, різні мономерні та полімеризовані фенольні сполуки і синапін. Шляхом с зо вибору специфічного ферменту можна досягти будь-якої кількості змін рівня продуктів в фенілпропаноїдному шляху. Ферменти, що використовуються для модифікації сполук-попередників, можуть мати мікробне, тваринне ісе) або рослинне походження. Ферменти можуть бути природними або отриманими за допомогою мутації відомих му ферментів, щоб змінити їхню специфічну дію на субстрат, а отже, створити новий фермент.In the context of the present invention, compounds used as precursors of the secondary metabolites of phenylpropanoid metabolism include, but are not limited to, cinnamic acid, p-coumaric acid, caffeic acid, ferulic acid, 5-hydroxyferulic acid, sinapic acid, choline, various i) sinapoyl compounds including, but not limited to, sinapoyl glucose and sinapoyl malate, and sinapoyl choline. In the context of the present invention, the products of the phenylpropanoid pathway include, but are not limited to, flavonoids, lignins, various monomeric and polymerized phenolic compounds, and sinapin. By choosing a specific enzyme, any number of changes in the level of products in the phenylpropanoid pathway can be achieved. Enzymes used to modify precursor compounds can be of microbial, animal (ie) or plant origin. Enzymes can be natural or obtained by mutating known enzymes to change their specific action on a substrate, and thus create a new enzyme.

Ферменти, що використовують в представленому винаході, можуть бути здатні до модифікації сполук, що о з5 Використовуються як попередники продуктів, які утворюються в фенілпропаноїдному шляху, шляхом ча ізомеризації, сполучення, фосфорилування, гідроксилювання, окиснення, дегідрогенізації, метилування або будь-якої іншої подібної біохімічної операції (включаючи зв'язування або секвестрацію), або можуть включати ферменти, здатні до руйнування сполук, що використовуються як попередники у фенілпропаноїдному шляху, наприклад, гідролази, декарбоксилази, оксидази, естерази або будь-які інші ферменти, здатні до розкладання « Коричної кислоти, п-кумарової кислоти, кофеїнової кислоти, ферулової кислоти, 5-гідроксиферулової кислоти, Ше) с синапінової кислоти, синапоїл-глюкози, синапоїл-малату або холіну (що використовується для утворення . синапіну з синапоїл-глюкози). В одному аспекті способу використовуються ферменти, що виробляють речовини, а що захищають від стресу, зі сполук, що використовуються як попередники звичайних продуктів фенілпропаноїдного шляху. Подібно цьому, фермент для специфічного зменшення кількості додаткового субстрату, що не виробляється як частина фенілпропаноїдного шляху, але потрібен для утворення продукту -І фенілпропаноїдного шляху, може використовуватися для зменшення рівня цього продукту. Відповідно, як сполуки, що використовуються як попередники у фенілпропаноїдному шляху, так і будь-яка інша сполука, о потрібна у фенілпропаноїдному шляху для утворення продуктів, може розглядатися в рамках представленого с способу.Enzymes used in the present invention may be capable of modifying compounds that are used as precursors of products formed in the phenylpropanoid pathway by isomerization, conjugation, phosphorylation, hydroxylation, oxidation, dehydrogenation, methylation, or any other similar process. biochemical operation (including binding or sequestration), or may include enzymes capable of degrading compounds used as precursors in the phenylpropanoid pathway, such as hydrolases, decarboxylases, oxidases, esterases, or any other enzymes capable of degrading "Cinnamon acid, p-coumaric acid, caffeic acid, ferulic acid, 5-hydroxyferulic acid, Se) with sinapic acid, sinapoyl-glucose, sinapoyl-malate or choline (used to form sinapine from sinapoyl-glucose). One aspect of the method uses enzymes that produce substances that protect against stress from compounds used as precursors to common products of the phenylpropanoid pathway. Similarly, an enzyme for the specific reduction of an additional substrate that is not produced as part of the phenylpropanoid pathway, but is required for the formation of product -I of the phenylpropanoid pathway, can be used to reduce the level of this product. Accordingly, both compounds used as precursors in the phenylpropanoid pathway and any other compound required in the phenylpropanoid pathway to form products can be considered within the scope of the presented method.

В контексті представленого винаходу до сполук, що використовуються як попередники продуктів вторинногоIn the context of the present invention, to compounds used as precursors of secondary products

Ме, процесу метаболізму цукрових спиртів, відносяться, але не обмежені ними, міоінозит, галактинол та УДФ-похідніMe, the process of metabolism of sugar alcohols, include, but are not limited to, myoinositol, galactinol, and UDP-derivatives

Ге цукрів. До продуктів метаболізму цукрових спиртів, відносяться, але не обмежені ними, фітинова кислота, стахіоза, рафіноза, цукрозил-глікозиди, уроніди та пентози, фосфоїнозитиди та глікофосфокераміди. У контексті представленого винаходу ферменти, що використовуються для зміни сполук метаболізму цукрових спиртів, дв Можуть бути здатні до гідроксилювання, ізомеризації, метилування, розщеплення або будь-якої іншої біохімічної модифікації (такої як зв'язування або секвестрація), яка робить цукровий спирт нечутливим до впливу (Ф) відповідних ферментів, які звичайно діють на нього. У прикладі представленого винаходу в рамках вторинного ка процесу метаболізму цукрових спиртів показано метилування інозиту, який є попередником фітинової кислоти, з метою зменшення доступності інозиту для біосинтезу фітинової кислоти. во Таким чином, фахівцеві очевидно, що попередники кінцевого продукту в процесі вторинного метаболізму є тими біохімічними речовинами, що використовуються безпосередньо для формування вторинного метаболіту, або тими біохімічними речовинами, що використовуються в біохімічній реакції, яка веде до формування окремого вторинного метаболіту, та що ці біохімічні речовини не є основним и метаболітами.Ge of sugar. Metabolic products of sugar alcohols include, but are not limited to, phytic acid, stachyose, raffinose, sucrosyl glycosides, uronides and pentoses, phosphoinositides, and glycophosphoceramides. In the context of the present invention, enzymes used to modify compounds of sugar alcohol metabolism may be capable of hydroxylation, isomerization, methylation, cleavage, or any other biochemical modification (such as binding or sequestration) that renders the sugar alcohol insensitive to influence (F) of the corresponding enzymes that usually act on it. In the example of the presented invention, methylation of inositol, which is a precursor of phytic acid, in order to reduce the availability of inositol for the biosynthesis of phytic acid is shown as part of the secondary process of metabolism of sugar alcohols. Thus, it is clear to a person skilled in the art that the precursors of the final product in the process of secondary metabolism are those biochemical substances that are used directly for the formation of a secondary metabolite, or those biochemical substances that are used in a biochemical reaction that leads to the formation of a separate secondary metabolite, and that these biochemical substances are not the main metabolites.

Ферменти, що діють на сполуки, які функціонують як попередники продуктів у вторинному метаболічному 65 процесі, переважно утворюють з вищезгаданих сполук речовини, що є безпечними для рослинної клітини і тому можуть накопичуватися до високого рівня без зміни властивостей рослинної клітини. Ферменти можуть також утворювати речовини, що корисно впливають на рослинну клітину, наприклад, виробляють з цих сполук-попередників продуктів вторинного метаболізму речовини, що захищають від стресів. Використовувані ферменти можуть також утворювати речовини, що застосовуються, наприклад, як промислова сировина, фармацевтичні чи лікувально-харчові речовини. У рамках представленого винаходу можуть застосовуватися один або кілька ферментів та кілька різних властивостей може використовуватися для зменшення рівня окремих сполук-попередників продукту у процесі вторинного метаболізму.Enzymes acting on compounds that function as precursors of products in the secondary metabolic 65 process preferably form from the aforementioned compounds substances that are safe for the plant cell and therefore can accumulate to a high level without changing the properties of the plant cell. Enzymes can also form substances that have a beneficial effect on the plant cell, for example, they produce substances that protect against stress from these precursor compounds of products of secondary metabolism. The enzymes used can also form substances that are used, for example, as industrial raw materials, pharmaceutical or medical-food substances. Within the framework of the presented invention, one or more enzymes can be used and several different properties can be used to reduce the level of individual compounds-precursors of the product in the process of secondary metabolism.

Ферменти, що використовуються в контексті представленого винаходу, можуть бути отримані з багатьох джерел або багатьма методами. Наприклад, можна ідентифікувати сполуку-попередник продукту у процесі 7/0 вторинного метаболізму, на яку повинен бути спрямований представлений винахід. Хімічна структура цих сполук добре відома або може бути визначена, отже, можна проаналізувати літературу щодо ферментів, щоб визначити фермент з відомою дією на хімічно подібних субстратах. Відповідно, можна ідентифікувати придатний фермент та виділити ген і використати його в контексті представленого винаходу. Додатково для отримання синтетичного гену може використовуватися комбінаторна хімія або подібні схеми, що відшукують штучні білки з бажаною /5 властивістю. Ферменти, що використовуються в рамках представленого винаходу, можна змінити за допомогою загальноприйнятних в даній галузі методів.Enzymes used in the context of the present invention can be obtained from many sources or by many methods. For example, it is possible to identify a precursor compound in the 7/0 process of secondary metabolism to which the present invention should be directed. The chemical structure of these compounds is well known or can be determined, so the enzyme literature can be analyzed to identify an enzyme with known activity on chemically similar substrates. Accordingly, a suitable enzyme and gene can be identified and used in the context of the present invention. In addition, combinatorial chemistry or similar schemes that search for artificial proteins with the desired /5 property can be used to obtain a synthetic gene. Enzymes used in the framework of the present invention can be modified using methods generally accepted in this field.

Як приклад модифікації ферменту, ген, що кодує фермент, здатний до дії на хімічно подібні сполуки, які використовуються як попередники у процесі вторинного метаболізму, можна модифікувати та/або вибрати для підвищеної активності, використовуючи такі способи, як сайт-специфічна модифікація, мутація та селекція Змінених особливостей у неспецифічних системах, наприклад бактеріальних чи грибних клітинах. Це може включати експресію гена, що кодує цей змінений фермент у бактеріальних клітинах, щоб зробити його нездатним перетворювати вищезазначені речовини, селекцію бактерій, що виробляють цей фермент та здатні рости на вищезазначених сполуках, використовуючи їх як єдине живильне середовище або джерело вуглецю, та відновлення активності ферменту, здатного до дії на окрему сполуку-попередник у процесі вторинного сч метаболізму. Таким чином, можливо створити фермент зі специфічною дією на окрему сполуку, що використовується як попередник у конкретному процесі вторинного метаболізму. Також можна вивести бактерії, і) які будуть рости на різних сполуках, що використовуються як попередники у процесі вторинного метаболізму.As an example of enzyme modification, a gene encoding an enzyme capable of acting on chemically similar compounds used as precursors in the process of secondary metabolism can be modified and/or selected for increased activity using methods such as site-specific modification, mutation, and selection of altered features in nonspecific systems, such as bacterial or fungal cells. This may include expression of the gene encoding this altered enzyme in bacterial cells to render it incapable of converting the above substances, selection of bacteria producing this enzyme and able to grow on the above compounds using them as the sole nutrient medium or carbon source, and restoring the activity an enzyme capable of acting on a separate compound-precursor in the process of secondary metabolism. Thus, it is possible to create an enzyme with a specific action on a single compound used as a precursor in a specific process of secondary metabolism. It is also possible to breed bacteria i) which will grow on various compounds used as precursors in the process of secondary metabolism.

Фахівець може легко здійснити селекцію мутованих бактерій або інших клітин на окремих сполуках, що використовуються як попередники у процесі вторинного метаболізму, та засіб визначення специфічних с зо ферментів, здатних до перетворення цих сполук у нешкідливі речовини. Цей підхід може включати прямий відбір специфічних ферментів або поетапну модифікацію та відбір ферментів з бажаною дією. Подібно цьому, ісе) використання відомих ферментів, що находять зараз комерційне застосування, наприклад, ферментативних ю препаратів з екстрактів грибків Тгісподегта, здатних до розкладення лігніну при операціях варення целюлози, може дати джерело придатного ферменту, наприклад, для виділення ферментів, задіяних в розкладенні Щео, фенольних сполук. Для фахівців очевидно, що гени, які кодують ферменти, використовувані в целюлозній ї- промисловості для обробки лігніну, можуть використовуватися в рамках способу, або безпосередньо, або після модифікації для специфічної дії на одну зі сполук- попередників у фенілпропаноїдному шляху. Також передбачається, що в рамках представленого винаходу може використовуватися велика кількість різних ферментів. Таким чином, спосіб не обмежується джерелом або специфікою використовуваного ферменту. «A specialist can easily perform the selection of mutated bacteria or other cells on individual compounds used as precursors in the process of secondary metabolism, and a means of determining the specific enzymes capable of converting these compounds into harmless substances. This approach may involve direct selection of specific enzymes or stepwise modification and selection of enzymes with desired activity. Similarly, the use of known enzymes now in commercial use, for example, enzyme preparations from extracts of Tgispodegta fungi, capable of degrading lignin in pulping operations, may provide a source of suitable enzyme, for example, for the isolation of enzymes involved in the decomposition of Scheo , phenolic compounds. It is obvious to those skilled in the art that genes encoding enzymes used in the pulp and paper industry to process lignin can be used in the method, either directly or after modification to specifically act on one of the precursor compounds in the phenylpropanoid pathway. It is also contemplated that a large number of different enzymes may be used within the framework of the present invention. Thus, the method is not limited by the source or specificity of the enzyme used. "

Наприклад, в одному аспекті способу фермент, який експресується в клітині рослини, діє на з с сполуку-попередник або субстрат продукту в фенілпропаноїдному шляху та утворює речовину, на яку вже не впливає фермент, що звичайно використовує цю сполуку як попередник у фенілпропаноїдному шляху. ;» Відповідно, рівень окремого продукту цього процесу зменшується завдяки зменшенню попередників, необхідних для його формування. Отримана в результаті рослинна клітина може використовуватися безпосередньо або для регенерації цілої рослини зі зміненим рівнем продуктів фенілпропаноїдного шляху, яка буде корисною в -І будь-яких промислових процесах, не тільки для виробництва кормів, целюлози або створення рослин з новими складами фенольних сполук, включаючи надмірне вироблення окремих продуктів у фенілпропаноїдному шляху. о Дерева зі зміненим рівнем фенілпропаноїдних продуктів будуть корисними в целюлозно-паперовій с промисловості. Рослини зі зміненим рівнем фенілпропаноїдних продуктів будуть корисними в кормовій промисловості.For example, in one aspect of the method, an enzyme expressed in a plant cell acts on a precursor compound or product substrate in the phenylpropanoid pathway and produces a substance that is no longer affected by the enzyme that normally uses the compound as a precursor in the phenylpropanoid pathway. ;" Accordingly, the level of a separate product of this process decreases due to the reduction of precursors necessary for its formation. The resulting plant cell can be used directly or to regenerate a whole plant with an altered level of phenylpropanoid pathway products, which will be useful in -And any industrial processes, not only for the production of feed, cellulose or the creation of plants with new compositions of phenolic compounds, including excessive production of individual products in the phenylpropanoid pathway. o Trees with altered levels of phenylpropanoid products will be useful in the pulp and paper industry. Plants with altered levels of phenylpropanoid products will be useful in the feed industry.

Ме, Спосіб також базується на відновленні та використанні рослинних клітин або тканини зі зміненимиMe, The method is also based on the recovery and use of plant cells or tissue with changes

Із властивостями, зокрема рослинної тканини, що використовується для виготовлення кормів або в інших промислових процесах. Можливо, що зміни фенілпропаноїдного шляху, передбачені в рамках представленого винаходу, можуть також спричинити позитивні зміни агрономічної ефективності рослин, отриманих цимиWith the properties, in particular, of plant tissue used for the manufacture of fodder or in other industrial processes. It is possible that the changes in the phenylpropanoid pathway envisaged within the framework of the present invention may also cause positive changes in the agronomic efficiency of the plants obtained by these

Методами, особливо тими аспектами винаходу, в яких дія доданих ферментів призводить до утворення речовин, що захищають від стресів. Можна очікувати інших ефектів, що застосовуються, наприклад, підвищену стійкістьMethods, especially those aspects of the invention, in which the action of added enzymes leads to the formation of substances that protect against stress. Other applied effects can be expected, such as increased resistance

Ф) до захворювань та ультрафіолетового випромінювання, механічну міцність і т.п. ка В іншому втіленні винаходу спосіб включає етап вирощування вищезазначеної рослинної клітини та регенерації рослини зі зміненими продуктами фенілпропаноїдного шляху. 60 Ще в одному втіленні винахід включає використання вищезгаданої рослини для промислового процесу, такого як виробництво корисних сполук, корму для тварин чи целюлози.F) to diseases and ultraviolet radiation, mechanical strength, etc. In another embodiment of the invention, the method includes the step of growing the aforementioned plant cell and regenerating the plant with altered products of the phenylpropanoid pathway. 60 In yet another embodiment, the invention includes the use of the aforementioned plant for an industrial process, such as the production of useful compounds, animal feed or cellulose.

Гени, що кодують ферменти, здатні до дії на сполуки-попередники продуктів у феніллропаноїдному шляху, можуть бути природними, синтетичними чи їхньою комбінацією. Фахівець може легко усвідомити, що кодуючу послідовність гена можна змінити для більш ефективної дії в рослинних клітинах. Це можна здійснити, змінивши 65 послідовності кодонів, щоб вони були більш схожими на використання кодонів при звичайній дії гена в рослинній клітині. Крім того, очевидно, що можна визначити окремі ділянки рестрикцій для зручної маніпуляції кодуючою послідовністю. Також передбачається, що для забезпечення відповідної дії кодуючої послідовності може використовуватися додання різних послідовностей, наприклад енхансерів трансляції, інтронів тощо. Ферменти можуть також бути модифіковані шляхом зміни ділянок зв'язування субстратів або іншої модифікації початкової послідовності амінокислот, що підвищує активність ферменту. Усі ці маніпуляції відомі в цій галузі і легко будуть усвідомлені фахівцем.Genes encoding enzymes capable of acting on precursor compounds in the phenylropanoid pathway may be natural, synthetic, or a combination thereof. One of ordinary skill in the art will readily appreciate that the coding sequence of a gene can be altered for more efficient action in plant cells. This can be done by changing the 65 codon sequences so that they are more similar to the codon usage of the normal gene action in a plant cell. In addition, it is obvious that individual restriction sites can be defined for convenient manipulation of the coding sequence. It is also contemplated that the addition of various sequences, such as translation enhancers, introns, etc., may be used to ensure appropriate action of the coding sequence. Enzymes can also be modified by changing substrate binding sites or other modification of the initial sequence of amino acids, which increases enzyme activity. All of these manipulations are known in the art and will be readily understood by a person skilled in the art.

В іншому аспекті представленого винаходу фермент знаходиться під контролем селективного до тканини промотору, зокрема селективного до насіння промотору. Селективний до насіння промотор - це промотор, що обмежує дію послідовностей виключно або переважно тканинами насіння рослини. Тому рівень окремого 7/0 продукту фенілпропаноїдного шляху змінюється у вибірковий до тканини спосіб, а інші рослинні тканини зберігають нормальний рівень продуктів феніллпропаноїдного шляху. Тканина, в якій вибірково діє фермент, використовується в приготуванні кормів або в будь-якому іншому промисловому процесі.In another aspect of the present invention, the enzyme is under the control of a tissue-selective promoter, in particular a seed-selective promoter. A seed-selective promoter is a promoter that restricts the action of sequences exclusively or predominantly to the seed tissues of a plant. Therefore, the level of a single 7/0 product of the phenylpropanoid pathway changes in a tissue-selective manner, while other plant tissues maintain a normal level of products of the phenylpropanoid pathway. The tissue in which the enzyme acts selectively is used in the preparation of fodder or in any other industrial process.

Фахівцеві очевидно, що у межах представленого винаходу може бути використана будь-яка кількість селективних до тканини промоторів. Зокрема, селективний до насіння промотор використовується для зміни 7/5 рівня продуктів фенілпропаноїдного шляху в культурах, зерно або борошно яких використовуються для кормів. В інших культурах можуть використовуватися різні селективні до тканин промотори в залежності від частини рослини, в якій бажана зміна фенольного вмісту. Наприклад, селективний до коріння або до бульби промотор може використовуватися для зміни рівня фенолів або лігніну в корінні або в коренеплодах, таких як картопля, турнепс, касава тощо. У тих випадках, де листя чи стебла використовуються як корм, може застосовуватися 2о промотор, селективний до листя або стеблин, щоб обмежити дію ферментів на сполуки-попередники. у фенілпропаноїдному шляху. Інші селективні до тканини промотори можуть використовуватися, наприклад, у деревах, що вирощуються для целюлози. Отже, промотор, який обмежує дію ферменту на деревину, буде корисним в рамках представленого способу.It is obvious to a person skilled in the art that any number of tissue-selective promoters can be used within the scope of the present invention. In particular, a seed-selective promoter is used to alter the 7/5 level of products of the phenylpropanoid pathway in crops whose grain or meal is used for feed. In other cultures, different tissue-selective promoters can be used depending on the part of the plant in which a change in phenolic content is desired. For example, a root- or tuber-selective promoter can be used to alter the level of phenolics or lignin in roots or root crops such as potatoes, turnips, cassava, and the like. In those cases where leaves or stems are used as feed, a 20 promoter selective for leaves or stems can be used to limit the action of the enzymes on the precursor compounds. in the phenylpropanoid pathway. Other tissue-selective promoters can be used, for example, in trees grown for pulp. Therefore, a promoter that limits the action of the enzyme on the wood will be useful in the framework of the presented method.

В одному специфічному аспекті представленого винаходу передбачається дія кодуючої послідовності сч ов ферменту, що перетворює холін в рослинних клітинах. Дія цього холін-метаболізуючого ферменту вичерпує кількість доступного холіну, що використовується при утворенні синапіну з синапоїл-глюкози. Деякі види і) рослин, особливо родини Сгисіїегае, виробляють нехарчову сполуку синапін. Синапін, як вважається, синтезується шляхом зміни складової глюкози в синапоїл-глюкозі (віп-дІш) на холін. Зменшення рівня нехарчової сполуки синапіну збільшує цінність насіння і отриманого з нього корму. Використання ферменту, що змінює с зо Холін, наприклад, холіноксидази, є корисним в представленому винаході.In one specific aspect of the present invention, the action of the coding sequence of a choline-converting enzyme in plant cells is envisaged. The action of this choline-metabolizing enzyme depletes the amount of available choline used in the formation of sinapine from sinapoyl-glucose. Some species of i) plants, especially of the family Sgysiiegae, produce the non-food compound sinapin. Sinapine is believed to be synthesized by changing the glucose component in sinapoyl-glucose (VIP-dIsh) to choline. Reducing the level of the non-food compound sinapin increases the value of the seed and the feed obtained from it. The use of an enzyme that converts c to choline, such as choline oxidase, is useful in the present invention.

Відомо, що холін окиснюється до бетаїну в таких харчових рослинах, як пшениця, шпинат, цукровий буряк та ікс, ячмінь (Кподез апа Напзоп, 1993, Аппиа! Кеміемжм ої Ріапі Рпузіоїоду апа Ріапі Моїіесшіаг Віоіоду, 44: 357-384). юIt is known that choline is oxidized to betaine in food plants such as wheat, spinach, sugar beet and x, barley (Kpodez apa Napsop, 1993, Appia! Kemiemzhm oi Riapi Rpuzioiodu apa Riapi Moiiesshiag Viiodu, 44: 357-384). yu

Цей окиснювальний процес каталізується двома ферментами (в термінах генетики відомими як "система окиснювання холіну "); продукти цього процесу показані нижче: оThis oxidation process is catalyzed by two enzymes (known in genetics as the "choline oxidation system"); the products of this process are shown below: o

Холін - альдегід бетаїну - гліцинбетаїн (бетаїн) чаCholine - betaine aldehyde - glycine betaine (betaine) cha

Реакція на першому етапі каталізується дегідрогеназою холіну (СОН) або холіноксидазою (ХО) у бактеріях та тваринах (КогмжадомувКкі, Кпаспайигіапе апа беїмага), 1991, оцгпа! ої Васіегіоїюду, 173: 472-478) і монооксигеназою холіну (СМО) в рослинах (Кподез апа Напзоп, 1993). Реакція на другому етапі каталізується дегідрогеназою альдегіду бетаїну (БАДГ) (КПодез апа Напзоп, 1993). Відповідно, використання ферменту, що « перетворює холін, може призвести до зменшення кількості доступного холіну в загальний чи специфічний спосіб пт) с за допомогою конститутивних, адаптованих чи специфічних до тканини промоторів. Зменшення доступності холіну скорочує вироблення синапіну. Додатково, зменшення рівня синапіну може викликати зміни кількості ;» інших продуктів феніллропаноїдного шляху, що призводить до утворення рослинної тканини зі зміненим фенольним змістом.The reaction at the first stage is catalyzed by choline dehydrogenase (CHO) or choline oxidase (HO) in bacteria and animals (KogmjadomuvKki, Kpaspayigiape apa beimaga), 1991, otsgpa! oi Vasiegioiyudu, 173: 472-478) and choline monooxygenase (SMO) in plants (Kpodez apa Napsop, 1993). The reaction at the second stage is catalyzed by betaine aldehyde dehydrogenase (BADH) (KPodez apa Napsop, 1993). Accordingly, the use of a choline-converting enzyme can lead to a reduction in the amount of available choline in a general or specific manner using constitutive, adaptive, or tissue-specific promoters. Reducing the availability of choline reduces the production of sinapin. In addition, a decrease in the level of sinapin can cause changes in the amount; other products of the phenylropanoid pathway, which leads to the formation of plant tissue with a changed phenolic content.

В іншій специфічній реалізації представленого винаходу мікробний ген холіноксидаз (ХО) |Когмадомузкі, -І Кпаспайигіапе апа Зеїмага), 1991, Шоцгпа! ої Васіегіоїоду, 173: 472-478| розміщався під контролем селективного до насіння промотору. Дія холіноксидаз в насінні переводить холін, один з попередників у о біосинтезі синапіну в насінні рапсу, у нешкідливу речовину бетаїн, шляхом формування альдегіду бетаїну, що с повільно перетворюється на бетаїн під дією ферменту ХО. У насінні з рекомбінантною ДНК зменшився рівень 5р бинапіну та змінився рівень інших продуктів фенілпропаноїдного шляху. Борошно, отримане з такого насіння, єIn another specific implementation of the presented invention, the microbial gene choline oxidase (HO) |Kogmadomuzki, -I Kpaspayigiape apa Zeimaga), 1991, Shotsgpa! oi Vasiegioiodu, 173: 472-478| was placed under the control of a seed-selective promoter. The action of choline oxidases in seeds converts choline, one of the precursors in the biosynthesis of sinapin in rapeseed, into a harmless substance betaine, by forming betaine aldehyde, which is slowly transformed into betaine under the action of the XO enzyme. In seeds with recombinant DNA, the level of 5p binapine decreased and the level of other products of the phenylpropanoid pathway changed. There is flour obtained from such seeds

Ме. корисним для застосування у кормі.Me. useful for use in feed.

Ге В іншій специфічній реалізації представленого винаходу ген ХО використовувався під контролем селективного до насіння промотору, та використовувався другий фермент, БАДГ, для збільшення утворення бетаїну з альдегіду бетаїну. У цій реалізації |Воуд, Г.А. Її. Адат, Г.Е. Реїспег, А. МесНидпеп, К. Нігі, апа ов З. Зеїмага)., 1990, бепе 103:45-52.| БАДГ діяв під контролем селективного до насіння промотору.Ge In another specific embodiment of the present invention, the XO gene was used under the control of a seed-selective promoter, and a second enzyme, BADH, was used to increase the formation of betaine from betaine aldehyde. In this implementation |Vaud, G.A. Her. Adat, G.E. Reispeg, A. MesNidpep, K. Nigi, apa ov Z. Zeimaga)., 1990, bepe 103:45-52.| BADH acted under the control of a seed-selective promoter.

Бетаїн - це сполука, знайдена в їстівних частинах багатьох харчових та кормових рослин; вона також (Ф, використовується в деяких випадках як харчова та кормова добавка. Бетаїн також має стресозахисну функцію. ка В іншій специфічній реалізації представленого винаходу ген ХО використовується в клітині хрестоцвітої рослини (виду Вгаззіса) під контролем селективного до насіння промотору, та використовувався другий фермент бо БАДГ, також під контролем селективного до насіння промотору, для забезпечення утворення бетаїну з альдегіду бетаїну.Betaine is a compound found in the edible parts of many food and forage plants; it is also (F, used in some cases as a food and feed additive. Betaine also has a stress-protective function. In another specific implementation of the present invention, the XO gene is used in a cell of a cruciferous plant (Vgazzis species) under the control of a seed-selective promoter, and a second enzyme was used for BADH, also under the control of a seed-selective promoter, to ensure the formation of betaine from betaine aldehyde.

Зміна рівня холіну в насінні хрестоцвітих передбачає зменшення рівня синапіну і подальшу зміну кількості різних продуктів феніллпропаноїдного шляху. Можна з впевненістю зазначити, що зміна рівня холіну в насінні призводить до збільшення рівня синапоїлглюкози або інших синапоїлових сполук, наприклад малату синапоїлу, б5 що у свою чергу змінює рівень синапінової кислоти, попередника лігніну. Отже, активізується механізм біохімічної регуляції, що звичайно позначається як стримування кінцевого продукту, спричинюючи зміну рівня різних продуктів у фенілпропаноїдному шляху. Відповідно, запобігання утворенню синапіну призводить до зміни рівня великої кількості різних продуктів, що утворюються на етапах фенілпропаноїдного шляху перед заключним етапом формування синапіну.A change in the level of choline in cruciferous seeds implies a decrease in the level of sinapin and a subsequent change in the amount of various products of the phenylpropanoid pathway. It is safe to say that a change in the level of choline in the seed leads to an increase in the level of sinapoylglucose or other sinapoyl compounds, such as sinapoyl malate, b5, which in turn changes the level of sinapic acid, a precursor of lignin. Therefore, the mechanism of biochemical regulation is activated, which is usually referred to as end-product inhibition, causing a change in the level of various products in the phenylpropanoid pathway. Accordingly, preventing the formation of sinapin leads to a change in the level of a large number of different products formed in the steps of the phenylpropanoid pathway before the final step of sinapin formation.

На вторинний процес фенілпропаноїдного метаболізму також може впливати фермент, який діє на ферулову кислоту. Ферулова кислота є іншим попередником у фенілпропаноїдному шляху. Відповідно, рівень ферулової кислоти зменшується. Зменшення доступності ферулової кислоти викликає зміну кількості фенольних сполук, включаючи зменшення рівня синапіну у хрестоцвітих рослинах.The secondary process of phenylpropanoid metabolism can also be affected by an enzyme that acts on ferulic acid. Ferulic acid is another precursor in the phenylpropanoid pathway. Accordingly, the level of ferulic acid decreases. A decrease in the availability of ferulic acid causes a change in the amount of phenolic compounds, including a decrease in the level of sinapin in cruciferous plants.

Гени, що кодують ферменти, здатні впливати на ферулову кислоту, можуть бути природними, синтетичними 70 або їхньою комбінацією. Фахівець може легко усвідомити, що кодуючу послідовність гена можна змінити для більш ефективної дії в рослинних клітинах.Genes encoding enzymes capable of affecting ferulic acid can be natural, synthetic 70 or a combination thereof. One of ordinary skill in the art will readily appreciate that the coding sequence of a gene can be altered to function more efficiently in plant cells.

Згідно з іншим аспектом винаходу, ген, що кодує фермент, здатний впливати на ферулову кислоту, розміщується під контролем селективного до тканини промотору. Тому рівень ферулової кислоти змінюється у вибірковий до тканини спосіб, зберігаючи нормальний рівень ферулової кислоти в інших тканинах рослини. /5 Тканина, в якій вибірково діє фермент, використовується в приготуванні кормів, їжі або в будь-якому іншому промисловому процесі.According to another aspect of the invention, the gene encoding an enzyme capable of affecting ferulic acid is placed under the control of a tissue-selective promoter. Therefore, the level of ferulic acid changes in a tissue-selective manner, maintaining a normal level of ferulic acid in other plant tissues. /5 The tissue in which the enzyme acts selectively is used in the preparation of fodder, food or in any other industrial process.

До ферментів, що передбачаються для використання в цих втіленнях представленого винаходу, відносяться ферменти, здатні модифікувати ферулову кислоту й особливо ті, що, як відомо, виробляють з ферулової кислоти сполуки, що застосовуються. Фахівцеві ясно, що в рамках способу метаболізації ферулової кислоти можна 2о Використовувати інші ферменти. Відомі джерела ферментів, що метаболізують ферулову кислоту, знайдені в таких мікроорганізмах, як (Аегорасіег зр, Васіїй5 теда(егішт, В. зиБійв5, Согуперасіегішт дішатісит,Enzymes contemplated for use in these embodiments of the present invention include enzymes capable of modifying ferulic acid, and particularly those known to produce useful compounds from ferulic acid. It is clear to a specialist that within the framework of the method of metabolizing ferulic acid, it is possible to use other enzymes. Known sources of ferulic acid-metabolizing enzymes are found in such microorganisms as (Aegorasieg zr, Vasii5 teda(egisht, V. ziBiiv5, Soguperasiegisht dishatisit,

Епіегорасіег зр., Резцедотопаз зр., Зігеріотусевз зр., АвзрегаоїЇйїв взр., Сапаїда зр., Ривагішт вр., Напзепша зр., Репісіїйшт вр., Кподоїогціа зр., Засспаготусез зр)|. Цей список не вичерпний, але показує багато відомих джерел ферментів метаболізму ферулатів. Таким чином, цей спосіб не обмежується джерелами ферментів, сч г використовуваних для метаболізму ферулової кислоти. У рамках представленого винаходу передбачено зміну гена, що кодується мікробами, для забезпечення оптимальної дії в рослинних клітинах. Такі способи добре (8) відомі в цій галузі.Epiehorasieg zr., Rezcedotopaz zr., Zigeriotusevz zr., AvzregaoiYiyiv zr., Sapaida zr., Ryvagisht zr., Napsepsha zr., Repisiysht zr., Kpodoiogtsia zr., Zasspagotusez zr.)|. This list is not exhaustive, but shows many known sources of ferulate-metabolizing enzymes. Thus, this method is not limited to the sources of enzymes used for the metabolism of ferulic acid. Within the framework of the presented invention, it is envisaged to change the gene encoded by microbes to ensure optimal action in plant cells. Such methods are well (8) known in the art.

Як приклад таких ферментів, використовується декарбоксилаза ферулової кислоти від В. ритиїйй85. Ген для цього ферменту був виділений та вивчена його послідовність. (Ладо еї. аї., Арріе4й апа Епмігоптепіаї! сAs an example of such enzymes, ferulic acid decarboxylase from B. rhytii85 is used. The gene for this enzyme was isolated and its sequence studied. (Lado ei. ai., Arrie4y apa Epmigoptepiai! p

Зо Місгторіоюду 61:4484-4486, 1995). Послідовність гена можна змінити, щоб він був більш схожим на рослинний ген, зберігаючи при цьому передбачувану послідовність амінокислот. Цей фермент здатний до створення ікс, вініллгваяколу з ферулової кислоти шляхом декарбоксилювання. Відповідно, в одному прикладі способу ю утворюється корисна сполука (вінілтваякол, МО) шляхом діяльності введеного гена, що може впливати на ферулову кислоту. Фермент не вимагає додаткових факторів і має ймовірну молекулярну масу приблизно 22 о зво ТлН. ї-Zo Misgtoriyodu 61:4484-4486, 1995). The gene sequence can be changed to be more similar to the plant gene while maintaining the intended amino acid sequence. This enzyme is capable of creating ix, vinyl guaiacol from ferulic acid by decarboxylation. Accordingly, in one example of the method, a useful compound (viniltvayacol, MO) is formed by the activity of the introduced gene, which can affect ferulic acid. The enzyme does not require additional factors and has a probable molecular weight of approximately 22 mol TlH. uh-

В іншій специфічній реалізації представленого винаходу фермент декарбоксилаза ферулату розміщується під контролем селективного до тканини промотору, призводячи до створення рослини, що містить тканини зі специфічно зміненим метаболізмом ферулової кислоти.In another specific embodiment of the present invention, the enzyme ferulate decarboxylase is placed under the control of a tissue-selective promoter, resulting in the creation of a plant containing tissues with specifically altered metabolism of ferulic acid.

Зміна рівня ферулової кислоти передбачає зменшення рівня ферулової кислоти та наступну зміну кількості « різних продуктів фенілпропаноїдного шляху. з с У цьому винаході також передбачається створення рослинної тканини, зокрема зерна, корисного для застосування у харчових продуктах та кормах. Як безпосереднє вживання зерна, так і використання ;» модифікованої муки з отриманого зерна входять у об'єм представленого винаходу. Зменшення рівня фенолів у зерні є бажаним у кормах та генетично змінене насіння зі зміненим фенольним вмістом, зокрема з меншоюA change in the level of ferulic acid involves a decrease in the level of ferulic acid and a subsequent change in the number of different products of the phenylpropanoid pathway. The present invention also provides for the creation of plant tissue, particularly grain, useful for use in food and feed. Both the direct use of grain and the use of modified flour from the obtained grain are included in the scope of the presented invention. A reduction in the level of phenols in grain is desirable in feed and genetically modified seeds with altered phenolic content, in particular with less

Кількістю нехарчових фенолів, є дуже корисним у виробництві кормів. -І На додаток до безпосередньої годівлі цілим або частково розмеленим зерном, існує багато способів приготування зернового борошна. Особливе значення для насіння хрестоцвітих має спосіб виготовлення о борошна шляхом екстракції олії з насіння олійних хрестоцвітих культур. Взагалі кажучи, олію одержують з с насіння олійних культур за допомогою розчинника або без нього. Макуха або віджаті тверді залишки, отримані 5о протягом цього процесу, використовуються для приготування корму та звичайно містять більшу частинуThe amount of non-food phenols is very useful in the production of fodder. -I In addition to direct feeding with whole or partially ground grain, there are many ways to prepare grain flour. Of particular importance for cruciferous seeds is the method of making flour by extracting oil from the seeds of oil-bearing cruciferous crops. Generally speaking, oil is obtained from oilseeds with or without a solvent. The cake or pressed solid residue obtained during this process is used for the preparation of feed and usually contains most of

Ме, фенольних сполук з насіння хрестоцвітих. Способом виробництва борошна з меншим фенольним рівнемMe, phenolic compounds from cruciferous seeds. The method of production of flour with a lower phenolic level

Із створюють новий склад, на цей час не виявлений у борошні з насіння хрестоцвітих.They create a new composition that has not been found in cruciferous seed flour at this time.

Представлений винахід передбачає використання генетично зміненого насіння, створеного згідно зі способом отримання кормового продукту зі зміненим рівнем фенолів.The presented invention involves the use of genetically modified seeds, created according to the method of obtaining a feed product with a changed level of phenols.

Описаний спосіб надає багато переваг щодо зміни фенотипу рослини. Додатково спосіб дозволяє виробництвво різних сполук з відомим промисловим використанням. Описаний спосіб знаходить застосування у (Ф, будь-яких видах рослин або рослинних тканин. ка Описаний спосіб надає багато переваг у порівнянні з відомими методами керування фенілпропаноїдним процесом. Цей спосіб не базується на мутаціях, таких як мутація 5ІМІ, що виявляється в усій рослині та бо пов'язана з чутливістю до ультрафіолету. Спосіб не використовує генетичні механізми, розроблені для блокування експресії гена, наприклад, антизмістовну РНК або косупресію, які вимагають клонування генів рослини з фенілпропаноїдного шляху. Спосіб не змінює жодного гена, притаманного рослині. Відповідно, різні функції процесу, такі як вироблення флавоноїдів, речовин, що захищають від ультрафіолету, участь у реакції на захворювання та інші біохімічні функції процесу не зазнають шкідливої зміни. За допомогою селективних до бе тканини промоторів можна змінити фенольний рівень у будь-якій тканині, зберігаючи інші тканини рослини без змін.The described method provides many advantages in terms of changing the plant's phenotype. In addition, the method allows the production of various compounds with known industrial use. The described method is applicable in (F, any types of plants or plant tissues. The described method offers many advantages compared to the known methods of controlling the phenylpropanoid process. This method is not based on mutations, such as the 5IMI mutation, which is found in the whole plant and because it is related to UV sensitivity. The method does not use genetic mechanisms designed to block gene expression, such as antisense RNA or cosuppression, which require cloning of plant genes from the phenylpropanoid pathway. The method does not alter any genes inherent in the plant. Accordingly, different functions process such as the production of flavonoids, UV protective substances, participation in disease response and other biochemical functions of the process are not harmfully altered.With tissue-selective promoters, phenolic levels can be changed in any tissue while sparing other plant tissues unchanged.

Описаний спосіб знаходить застосування для багатьох видів рослин, але найбільш корисним він є для хрестоцвітих. У результаті застосування способу виникає додаткова перевага завдяки виробленню стресозахисної або промислово корисної сполуки, як результату дії доданого ферменту. Очевидно, що спосібThe described method is used for many types of plants, but it is most useful for cruciferous plants. As a result of using the method, there is an additional advantage due to the production of a stress-protective or industrially useful compound, as a result of the action of the added enzyme. It is obvious that the method

Може бути спрямований на будь-яку кількість етапів у фенілпропаноїдному шляху, та інші біохімічні процеси також можуть бути змінені подібним підходом.Any number of steps in the phenylpropanoid pathway can be targeted, and other biochemical processes can also be altered by a similar approach.

Представлений винахід також знаходить застосування для зміни інших процесів вторинного метаболізму.The presented invention also finds application for changing other processes of secondary metabolism.

Наприклад, в одному втіленні представленого винаходу пропонуються способи і конструкції ДНК для створення рослин зі зміненим метаболізмом цукрових спиртів, зокрема шляхом зміни рівня фітату в клітинах насіння. Фітат 7/0 утворюється з цукрового спирту міоінозиту, який також є попередником або проміжною ланкою для формування інших сполук, таких як стахіоза, рафіноза, цукрозил-глікозиди, уроніди та пентози, фосфоїнозитиди та глікофосфокераміди. Крім того, винахід пропонує способи і композиції ДНК для зменшення рівня фітату в насінні хрестоцвітих. У винаході також пропонується насіння рослини зі зменшеним рівнем фітинової кислоти, придатне для застосувань у кормах, насіння рослини зі зменшеним рівнем фітинової кислоти, придатне для виготовлення 7/5 Модифікованого корму, та рослинні клітини з модифікованим метаболізмом інозиту.For example, one embodiment of the present invention provides methods and DNA constructs for creating plants with altered metabolism of sugar alcohols, in particular by changing the level of phytate in seed cells. Phytate 7/0 is formed from the sugar alcohol myoinositol, which is also a precursor or intermediate for the formation of other compounds such as stachyose, raffinose, sucrosyl glycosides, uronides and pentoses, phosphoinositides, and glycophosphoceramides. In addition, the invention provides methods and DNA compositions for reducing the level of phytate in cruciferous seeds. The invention also provides a plant seed with a reduced level of phytic acid suitable for feed applications, a plant seed with a reduced level of phytic acid suitable for the manufacture of 7/5 Modified feed, and plant cells with a modified metabolism of inositol.

У цьому винаході пропонуються способи та конструкції ДНК для створення рослин зі зміненим рівнем фітату в клітинах насіння. Також у винаході пропонуються способи та композиції ДНК для зменшення рівня фітату в насінні однодольних, дводольних, олійних культур та у насінні хрестоцвітих. У винаході також пропонується насіння рослини зі зменшеним рівнем фітинової кислоти, придатне для виготовлення модифікованого борошна, го та рослинні клітини з модифікованим метаболізмом інозиту.The present invention provides methods and DNA constructs for generating plants with altered levels of phytate in seed cells. The invention also offers methods and DNA compositions for reducing the level of phytate in the seeds of monocots, dicots, oil crops and cruciferous seeds. The invention also provides plant seeds with a reduced level of phytic acid, suitable for the production of modified flour, and plant cells with modified inositol metabolism.

У цьому винаході розглядається експресія генів, що кодують ферменти, які діють на цукровий спирт -- попередник у біосинтезі фітинової кислоти, міоїнозит, викликаючи метаболічне переведення цього попередника у "тупик", або погано перетворювані сполуки, що можуть безпечно накопичуватися в рослинній клітині. У такий спосіб досягається скорочення біосинтезу фітинової кислоти. Способи, описані в представленому винаході, сч ов Можуть бути спрямовані на інші цукрові спирти. Фермент, що використовується для дії на міоіїнозит, може мати мікробне, тваринне або рослинне походження. Цей фермент може бути природним або отриманим за допомогою і) мутації відомого ферменту, щоб змінити його специфічну дію на субстрат, отже, створити новий фермент.The present invention contemplates the expression of genes encoding enzymes that act on the sugar alcohol -- a precursor in the biosynthesis of phytic acid, myoinositol, causing the metabolic conversion of this precursor into dead-end or poorly converted compounds that can safely accumulate in the plant cell. In this way, a reduction in the biosynthesis of phytic acid is achieved. The methods described in the present invention may be directed to other sugar alcohols. The enzyme used to act on myoinositol may be of microbial, animal or plant origin. This enzyme can be natural or obtained by i) mutation of a known enzyme to change its specific action on a substrate, thus creating a new enzyme.

Фермент, що використовується для дії на міоїнозит, переважно утворює сполуки, що є безпечними для рослинної клітини і тому можуть накопичуватися до високого рівня без шкідливого впливу на рослинну клітину. В с зо об'ємі представленого винаходу можуть застосовуватися один або кілька ферментів, та кілька різних властивостей може використовуватися для зменшення рівня міоінозиту. ікс,The enzyme used to act on myoinositol preferably forms compounds that are safe for the plant cell and therefore can accumulate to high levels without harmful effects on the plant cell. Within the scope of the present invention, one or more enzymes can be used, and several different properties can be used to reduce the level of myoinositol. X,

В об'ємі представленого винаходу використовуються ферменти, здатні до модифікації міоїнозиту шляхом ю ізомеризації, сполучення, фосфорилування, гідроксилювання, метилування або будь-якої іншої подібної біохімічної операції, або ферменти, здатні до видалення міоінозиту чи інших цукрових спиртів. оEnzymes capable of modifying myoinositol by isomerization, conjugation, phosphorylation, hydroxylation, methylation or any other similar biochemical operation or enzymes capable of removing myoinositol or other sugar alcohols are used within the scope of the present invention. at

Ферменти, що використовуються в контексті представленого винаходу, можуть бути отримані з багатьох ча джерел або багатьма методами. Наприклад, можна ідентифікувати фермент з відомою дією на хімічно подібні субстрати. Відповідно, можна визначити фермент, виділити ген і використати його в контексті представленого винаходу. Ферменти, що використовуються в рамках представленого винаходу, можна змінити звичайними методами, відомими в цій галузі. «Enzymes used in the context of the present invention can be obtained from many sources or by many methods. For example, it is possible to identify an enzyme with a known effect on chemically similar substrates. Accordingly, it is possible to identify an enzyme, isolate a gene and use it in the context of the present invention. Enzymes used in the present invention can be modified by conventional methods known in the art. "

Спосіб також базується на використанні трансформації для введення в рослинні клітини гена, що кодує з с фермент. Трансформацію рослинної клітини можна здійснити за допомогою багатьох засобів. До способів загального застосування відносяться системи на основі Адгобрасіегійт, з використанням бінарних і ;» коїнтегрованих плазмід А. (Шшптіїасіепе та А. гпулодепез (напр. (патенти США 4940838 та 5464763), біолістичного підходу (напр., (патенти США 4945050, 5 015580 та 51496551), мікроін'єкції (напр., патент США 4143548), прямого поглинання ДНК протопластами (напр., |патенти США Ме5231019 та 54533671) чи введення -І ін'єкцією (напр., (патент США 53025231). У контексті представленого винаходу може застосовуватися будь-який спосіб генетичної трансформації рослинної клітини. о Спосіб також базується на регенерації та використанні рослинних клітин або тканини зі зміненими с властивостями, зокрема тканини насіння, що використовується для корму.The method is also based on the use of transformation to introduce into plant cells a gene encoding an enzyme from c. Plant cell transformation can be accomplished by many means. The methods of general application include systems based on Adgobrasiegiit, using binary and ;" of co-integrated plasmids A. (Shsptiiasiape and A. gpulodepez (e.g. (US patents 4940838 and 5464763), biolistic approach (e.g., (US patents 4945050, 5 015580 and 51496551), microinjections (e.g., US patent 4143548), direct absorption of DNA by protoplasts (e.g., |US patents Me5231019 and 54533671) or introduction by injection (e.g., (US patent 53025231). In the context of the presented invention, any method of genetic transformation of a plant cell can be used. o The method also based on the regeneration and use of plant cells or tissue with altered properties, in particular seed tissue used for feed.

Таким чином, одержують рослинні клітини зі зміненим метаболізмом цукрових спиртів. З цукрових спиртівThus, plant cells with altered metabolism of sugar alcohols are obtained. From sugar alcohols

Ме, утворюються численні сполуки, але найбільш важливою є фітинова кислота або фітат. Способи зменшенняMe, numerous compounds are formed, but the most important is phytic acid or phytate. Methods of reduction

Ге кількості фітату в окремих рослинних клітинах активно застосовуються при використанні кормів.The amount of phytate in individual plant cells is actively used when using feed.

Гени, що кодують ферменти, здатні діяти на міоінозит, можуть бути природними, синтетичними або їхньою комбінацією. Фахівець може легко усвідомити, що кодуючу послідовність гена можна змінити для більш ефективної дії в рослинних клітинах. Це можна здійснити, змінивши послідовності кодонів, щоб вони були більш схожими на використання кодонів при звичайній дії гена в рослинній клітині. Крім того, очевидно, що можнаGenes encoding enzymes capable of acting on myoinosit may be natural, synthetic, or a combination thereof. One of ordinary skill in the art will readily appreciate that the coding sequence of a gene can be altered for more efficient action in plant cells. This can be done by changing the codon sequences so that they are more similar to the codon usage of the normal gene action in a plant cell. In addition, it is obvious that it is possible

Ф) визначити окремі ділянки рестрикцій для зручної маніпуляції кодуючою послідовністю. Також передбачається, ка що для забезпечення відповідної дії кодуючої послідовності може використовуватися додання різних послідовностей, наприклад енхансерів трансляції, інтронів тощо. Усі ці маніпуляції відомі в цій галузі і бо легко будуть усвідомлені фахівцем.Ф) to define separate areas of restrictions for convenient manipulation of the coding sequence. It is also contemplated that the addition of various sequences, such as translation enhancers, introns, etc., may be used to ensure appropriate action of the coding sequence. All these manipulations are known in this field and will be easily understood by a specialist.

Також очевидно, що можна застосовувати селективний до тканини промотор, щоб обмежити дію ферменту, здатного до модифікації міоінозиту, тими тканинами, в яких виробляється фітинова кислота, наприклад, тканиною насіння. До придатних селективних до насіння промоторів відносяться промотор напіну з Вгавзвіса парив, промотор фазеоліну з Ріазеоїї5, або будь-який інший селективний до насіння промотор. 65 Зокрема, в рамках представленого винаходу передбачається використання О-метил-трансферази міоінозиту з Мезетьгуапіпетит сгузіаІІ пит.It is also apparent that a tissue-selective promoter can be used to limit the action of the myoinositol-modifying enzyme to those tissues in which phytic acid is produced, such as seed tissue. Suitable seed-selective promoters include the Napin promoter from Vgavzwis pari, the phaseolin promoter from Riazeoii5, or any other seed-selective promoter. 65 In particular, within the framework of the presented invention, the use of O-methyl-transferase of myoinosit from Mezetguapipetit sguziaII pit is envisaged.

У цьому винаході передбачається використання генетично зміненого насіння, отриманого шляхом дії ферментів, що впливають на міоіїнозит, під контролем селективного до насіння промотору. Відповідно зменшується рівень фітинової кислоти. Після обробки насіння отримують кормовий продукт зі зменшеним рівнем фітинової кислоти. Таким чином, виготовлення борошна зі зменшеним рівнем фітинової кислоти також розгляддається як результат застосування способу.The present invention provides for the use of genetically modified seeds obtained by the action of enzymes affecting myoinositol under the control of a seed-selective promoter. Accordingly, the level of phytic acid decreases. After processing the seeds, a feed product with a reduced level of phytic acid is obtained. Thus, the production of flour with a reduced level of phytic acid is also considered as a result of using the method.

У представленому винаході пропонують засоби створення насіння хрестоцвітих зі зменшеним рівнем фітинової кислоти. Зокрема, в об'ємі винаходу передбачається використання О-метил-трансферази міоінозиту, наприклад, з Мезетрбгуапійетит сгувіайпит, для зменшення кількості фітинової кислоти в хрестоцвітих 7/о Культурах. Фахівець може легко усвідомити, що виробництво борошна зі зменшеним рівнем фітинової кислоти з насіння хрестоцвітих також може бути здійснене в результаті застосування представленого винаходу.The present invention provides means of creating cruciferous seeds with a reduced level of phytic acid. In particular, the scope of the invention envisages the use of O-methyl-transferase of myoinosit, for example, from Mesetrbguapietit sguviaipit, to reduce the amount of phytic acid in cruciferous 7/o Cultures. A person skilled in the art will readily appreciate that the production of flour with a reduced level of phytic acid from cruciferous seeds can also be accomplished as a result of the present invention.

Відомо, що присутність фітинової кислоти в зерновому борошні є шкідливим для риби, вирощуваної в аквакультурі. Однак деякі зернові борошна, наприклад, борошно з насіння рапсу, мають білковий склад, корисний для годівлі риб. Висока концентрація фітинової кислоти в борошні з рапсу обмежує кількість корму, що /5 Може використовуватися в раціоні риби. Тому борошно зі зменшеним рівнем фітинової кислоти, отримане з насіння хрестоцвітих, є дуже корисним в аквакультурі.The presence of phytic acid in grain flour is known to be harmful to fish grown in aquaculture. However, some grain flours, such as rapeseed meal, have a protein composition that is useful for feeding fish. The high concentration of phytic acid in rapeseed meal limits the amount of feed that /5 Can be used in the diet of fish. Therefore, flour with a reduced level of phytic acid, obtained from cruciferous seeds, is very useful in aquaculture.

Відповідно, представлений винахід знаходить застосування у виробництві насіння зі зміненим рівнем фітинової кислоти та зернового корму зі зменшеним рівнем фітинової кислоти. Модифіковані насіння та корм знаходять широке застосування, наприклад, для свійських птахів, свиней, риби, жуйних та нежуйних тварин. З го попереднього опису також ясно, що в рамках представленого винаходу для модифікації міоїнозиту можна використовувати будь-яку кількість різних ферментів. Також очевидно, що для специфічного зменшення рівня фітинової кислоти можна використовувати різноманітні комбінації цих ферментів під контролем селективних до насіння промоторів.Accordingly, the presented invention finds application in the production of seeds with a changed level of phytic acid and grain feed with a reduced level of phytic acid. Modified seeds and feed are widely used, for example, for poultry, pigs, fish, ruminants and non-ruminants. It is also clear from the preceding description that any number of different enzymes can be used to modify myoinositol within the scope of the present invention. It is also apparent that various combinations of these enzymes under the control of seed-selective promoters can be used to specifically reduce phytic acid levels.

Використання винаходу у процесі вторинного метаболізму цукрових спиртів не обмежується наведеними с г видами рослин. Фактично будь-який вид рослини, що виробляє фітинову кислоту, можна модифікувати способом представленого винаходу. Спосіб є корисним для будь-якої сільськогосподарської культури, оскільки фермент, і) що використовується, О-метил-трансфераза, є неспецифічним до усіх головних економічно важливих культур.The use of the invention in the process of secondary metabolism of sugar alcohols is not limited to the listed species of plants. Virtually any type of plant that produces phytic acid can be modified by the method of the present invention. The method is useful for any agricultural crop because the enzyme i) used, O-methyl-transferase, is non-specific to all major economically important crops.

Таким чином, будь-яка культура, що використовується для фуражу або виробництва зерна, яке повністю або частково використовується для фуражу, може бути змінена представленим способом для створення рослин зі с зо Зменшеним рівнем фітату.Thus, any crop used for forage or grain production that is used in whole or in part for forage can be modified in the presented manner to create plants with reduced phytate levels.

Відповідно, спосіб може застосовуватися для будь-яких сільськогосподарських культур, включаючи ікс, однодольні (наприклад, зернові, рис, пшеницю, ячмінь, жито) та дводольні (наприклад, сою, бавовну, люцерну, юAccordingly, the method can be applied to any agricultural crop, including x, monocots (e.g., cereals, rice, wheat, barley, rye) and dicots (e.g., soybeans, cotton, alfalfa,

Вгазвіса, льон, соняшник тощо.).Vgazvisa, flax, sunflower, etc.).

За допомогою представленого способу досягається модифікація як фенілпропаноїдного метаболізму, так і о з5 Метаболізму цукрових спиртів, з наведенням окремих прикладів щодо того, як надійно та передбачувано, згідно ча зі способом представленого винаходу досягається зменшення рівня окремих метаболічних сполук, зокрема нехарчових сполук.With the help of the presented method, modification of both phenylpropanoid metabolism and c5 Metabolism of sugar alcohols is achieved, with specific examples of how reliably and predictably, according to the method of the presented invention, a reduction in the level of certain metabolic compounds, in particular non-food compounds, is achieved.

Для фахівця очевидно, що в рамках представленого винаходу можна змінити будь-який вторинний метаболічний процес. Винахід було продемонстровано на двох незалежних вторинних метаболічних процесах та « отримано передбачені та реальні результати. При детальних дослідженнях винаходу досягнуто зменшення рівня 7-3) с нехарчових факторів, наприклад, в клітинах насіння рапсу, клітинах зернових, рису та бавовни.It is obvious to a specialist that any secondary metabolic process can be changed within the framework of the presented invention. The invention was demonstrated on two independent secondary metabolic processes and predicted and actual results were obtained. During detailed research of the invention, a reduction in the level of 7-3) of non-food factors was achieved, for example, in the cells of rapeseed, cereal, rice and cotton cells.

Й Наприклад, увага фахівця спрямовується на оцінку вироблення окремого вторинного метаболіту як частину а способу представленого винаходу. Отже, фахівець може легко усвідомити, що потрібно базове вивчення тканин, в яких синтезується вторинний метаболіт або сполука, яка застосовується як його попередник, на додаток до експериментально визначеного часового інтервалу, в якому це відбувається. Така інформація надасть напрямок -І для вибору промотору, який буде контролювати дію ферменту на вторинний метаболіт або його попередник. У такий спосіб фахівець легко усвідомить, що спрямування на вторинний метаболіт потребує ферменту, здатного о до дії на попередник цього вторинного метаболіту в тканині, де вторинний метаболіт утворюється, та в той с часовий інтервал, в якому він утворюється. Таким чином, фермент, що діє на попередник вищезазначеного Вторинного метаболіту, повинен бути введений у момент або під час синтезу цього попередника. ме) Далі, фахівець повинен виконати біохімічний аналіз тканини, в якій буде здійснюватися спосіб. Цей аналізFor example, the skilled person's attention is directed to the evaluation of the production of a separate secondary metabolite as part of the method of the present invention. Thus, one skilled in the art will readily appreciate that a basic study of the tissues in which the secondary metabolite or compound used as its precursor is synthesized, in addition to the experimentally determined time interval in which this occurs, is required. Such information will provide direction -I for selecting a promoter that will control the action of the enzyme on the secondary metabolite or its precursor. In this way, a person skilled in the art will readily realize that targeting a secondary metabolite requires an enzyme capable of acting on the precursor of this secondary metabolite in the tissue where the secondary metabolite is formed and at the time interval in which it is formed. Thus, the enzyme acting on the precursor of the above-mentioned secondary metabolite must be introduced at the time or during the synthesis of this precursor. me) Next, the specialist must perform a biochemical analysis of the tissue in which the method will be performed. This analysis

Ге може включати визначення рівня різних сполук у тканині протягом процесу, будь-якої компартменталізації або субклітинної локалізації біосинтезу, часового періоду, в який сполука починає або закінчує синтезуватися, та будь-якої іншої доречної біохімічної інформації.He may include determination of the level of various compounds in the tissue during the process, any compartmentalization or subcellular localization of biosynthesis, the time period at which the compound begins or ends synthesis, and any other relevant biochemical information.

При виконанні цього аналізу фахівець спроможний вибрати промотор, який забезпечує інтенсивність дії, придатну для здійснення бажаних змін вмісту вторинного метаболіту в рослинній тканині. Передбачається, що (Ф, навіть маленька зміна рівня сполуки, що використовується як попередник, може дати бажаний ефект. ка Наприклад, при частковій реалізації представленого винаходу щодо фітинової кислоти, фахівець легко усвідомить, що базове вивчення тканин, в яких синтезується фітинова кислота, на додаток до експериментально бо визначеного часового інтервалу, в якому це відбувається, дасть напрямок для вибору промотору, який буде контролювати дію ферменту на міоінозит. У такий спосіб фахівець легко усвідомить, що спрямування на міоїнозит потребує ферменту, здатного діяти на міоінозит у тканині, де утворюється фітинова кислота, та в той часовий інтервал, в якому вона утворюється. Таким чином, фермент, що діє на міоінозит, повинен бути введений у момент або під час синтезу фітинової кислоти. Інтенсивність дії ферменту можна змінити, щоб досягти 65 визначеного скорочення вироблення фітинової кислоти. Це скорочення може сягати від кількох відсотків до майже повного видалення фітинової кислоти. Фахівець може легко усвідомити, що зменшення рівня фітинової кислоти, особливо в деяких культурах з високим рівнем фітинової кислоти, може потребувати більш інтенсивної дії гена, що змінює міоінозит, ніж у тій культурі, де фітинова кислота присутня в меншій кількості. Керування інтенсивністю дії різними засобами добре відоме. Воно може включати додання послідовностей ДНК, що посилюють трансляцію, сильні промотори, що забезпечують високий рівень транскрипції, або додання послідовностей ДНК, таких як області додатку матриксу або додатку клітинного каркасу, що, як вважається, забезпечує надійні рівні транскрипції трансгенам.When performing this analysis, the expert is able to select a promoter that provides an intensity of action suitable for the desired changes in the content of the secondary metabolite in the plant tissue. It is believed that (F) even a small change in the level of a compound used as a precursor can produce the desired effect. For example, in the partial implementation of the present invention with respect to phytic acid, one skilled in the art will readily realize that a basic study of the tissues in which phytic acid is synthesized on addition to the experimentally determined time interval in which this occurs will provide direction for selecting a promoter that will control the action of the enzyme on myoinositide. In this way, one skilled in the art will readily appreciate that targeting myoinositide requires an enzyme capable of acting on myoinositide in the tissue where it is formed phytic acid, and at the time interval in which it is produced. Thus, the enzyme acting on myoinositol must be administered at the time or during the synthesis of phytic acid. The intensity of the enzyme action can be varied to achieve a 65 defined reduction in phytic acid production This reduction can range from a few percent to almost complete removal of phytic acid to sing One skilled in the art will readily appreciate that reducing phytic acid levels, particularly in some cultures with high levels of phytic acid, may require a more intense action of the myoinositide-altering gene than in a culture where phytic acid is present in lesser amounts. Controlling the intensity of action by various means is well known. It may include the addition of DNA sequences that enhance translation, strong promoters that provide high levels of transcription, or the addition of DNA sequences such as matrix attachment or cytoskeletal attachment regions that are thought to provide reliable levels of transcription to the transgenes.

Ця реалізація представленого винаходу також передбачає створення рослинної тканини, зокрема насіння рослини, що знаходить застосування для кормів. Як безпосереднє вживання насіння, так і використання 7/0 Модифікованого корму з отриманого насіння входять у об'єм, представленого винаходу. Зменшення рівня фітинової кислоти в насінні є бажаним для застосування у Нормах, і генетично змінене насіння зі зміненим рівнем фітинової кислоти буде дуже корисним для виробництва кормів.This implementation of the presented invention also provides for the creation of plant tissue, in particular plant seeds, which is used for feed. Both the direct use of seeds and the use of 7/0 Modified feed from the obtained seeds are included in the scope of the presented invention. A reduction in phytic acid levels in seeds is desirable for use in the Standards, and genetically modified seeds with altered phytic acid levels would be very useful for forage production.

У деяких застосуваннях тварин годують цілим зерном або зерно піддається мінімальній обробці, але не подрібнюється. Наприклад, зерно зернових культур часто використовується для корму з мінімальною обробкою. 7/5 Однак, деякі зернові культури піддаються обробці та тварин годують отриманими в результаті продуктами, наприклад зерновою клейковиною. Для обох типів зернового корму може бути корисним зменшення рівня фітинової кислоти, особливо якщо Це стосується руйнування навколишнього середовища через надлишок фосфору, що його виділяють тварини. Для інших видів зерна, наприклад пшениці, ячменя і вівса, представлений винахід також може бути корисним. Таким чином, представлений винахід знаходить застосування для широкого діапазону економічно важливих зернових культур. Ген, представлений у даному винаході для зміни рівня міоїнозиту, може виявитися здатним до дії в будь-якій зерновій культурі, оскільки міоінозит міститься в усіх зернових культурах та є єдиним відомим попередником у біосинтезі фітинової кислоти. Таким чином, продемонстровано безсумнівне застосування гена метил-трансферази для зміни рівня міоінозиту. Фахівець може легко усвідомити, що кодуюча послідовність кодуючої ділянки, або окрема послідовність ДНК промотора, сч або нетрансльована послідовність ділянки, термінатор тощо, може бути змінена для забезпечення оптимальної дії в клітині конкретного виду рослини. Все це знаходиться в межах можливостей кваліфікованого фахівця. Таким і) чином, можна з упевненістю передбачити, що цей винахід може бути здійснений для будь-якого виду рослин, здатних до генетичної трансформації, включаючи ті рослини, зерно яких використовується безпосередньо для одержання корму, або ті рослини, зерно яких спочатку піддають обробці перед використанням як корм. с зо Таким чином, у результаті застосування цього способу одержують кормове насіння зі зменшеним рівнем фітинової кислоти. ісе)In some applications, animals are fed whole grain or the grain is minimally processed but not milled. For example, cereal grain is often used for feed with minimal processing. 7/5 However, some cereals are processed and the resulting products are fed to animals, such as cereal gluten. Both types of forage can benefit from a reduction in phytic acid levels, especially when it comes to environmental degradation from excess phosphorus released by animals. For other types of grain, such as wheat, barley and oats, the presented invention can also be useful. Thus, the presented invention finds application for a wide range of economically important grain crops. The gene presented in the present invention for changing the level of myoinositol may be able to act in any cereal crop, since myoinositol is found in all cereal crops and is the only known precursor in the biosynthesis of phytic acid. Thus, the undoubted use of the methyl-transferase gene to change the level of myoinositol has been demonstrated. One skilled in the art will readily appreciate that the coding sequence of a coding region, or individual DNA sequence of a promoter, sc or untranslated region sequence, terminator, etc., can be altered to provide optimal action in a cell of a particular plant species. All this is within the capabilities of a qualified specialist. Thus, it can be confidently predicted that this invention can be carried out for any type of plant capable of genetic transformation, including those plants whose grain is used directly for the production of fodder, or those plants whose grain is first subjected to processing before using as feed. с зо Thus, as a result of using this method, fodder seeds with a reduced level of phytic acid are obtained. ise)

Окрім прямого згодовування цілого або частково пошкодженого насіння існують багато способів одержання ю насіннєвого борошна. Серед інших продуктів -- мокрий помел зерна використовують для одержання борошна з клейковини зерна. Окрім продуктів обробленого зерна, може бути одержане ціле зерно зі зменшеним рівнем о фітинової кислоти згідно зі способом цього винаходу. Цей винахід також пропонує одержання борошна з ї- клейковини зерна зі зменшеним рівнем фітинової кислоти.In addition to direct feeding of whole or partially damaged seeds, there are many ways of obtaining seed meal. Among other products, wet grinding of grain is used to obtain flour from grain gluten. In addition to processed grain products, a whole grain with a reduced level of phytic acid can be obtained according to the method of the present invention. This invention also offers the preparation of flour from grain gluten with a reduced level of phytic acid.

Окрім основних сільськогосподарських культур, таких як кукурудза, олійне насіння забезпечує велику кількість рослинного борошна, що використовується як корм. Особливо важливим у переробці олійного насіння є одержання борошна під час екстрагування олії. Загалом, олію екстрагують з олійного насіння за допомогою « розчинника або без нього. Макуху або віджату тверду речовину, що утворюється внаслідок цього процесу, в с використовують для кормових композицій, де вони зазвичай містять головну частину рівня фітинової кислоти насіння. ;» Найбільш широко використовувана обробка олійного насіння включає екстрагування олії та виділення макухи або остаточних компонентів насіння після екстрагування олії. Цей винахід пропонує використання цього процесуIn addition to staple crops such as maize, oilseeds provide a large amount of vegetable meal used as feed. The production of flour during oil extraction is particularly important in the processing of oilseeds. In general, oil is extracted from oilseeds with or without a solvent. The cake or pressed solids resulting from this process are used in feed compositions, where they usually contain the majority of the phytic acid level of the seed. ;" The most widely used oilseed processing involves the extraction of the oil and the separation of the cake or final components of the seed after the oil has been extracted. The present invention proposes the use of this process

Й кормові складові, що утворилися, можуть бути більш цінними, ніж загальновизнаний одержаний корм, завдяки -І зменшеному рівня фітинової кислоти.And the resulting feed components can be more valuable than the generally accepted feed, due to the reduced level of phytic acid.

Таким чином, спосіб одержання корму з низьким рівнем фітинової кислоти пропонує нову композицію, що не о міститься в кормі, одержаному після переробки олійного насіння. До основних олійних культур, що будуть с корисними у цьому винаході, належать хрестоцвіті олійні зернові культури, такі як Вгаззіса париз, Вгазвіса 5о "тара, Вгазвіса дипсеа, Вгаззіса підга, Зіпаріз аіра, Статре, Егиса займа та інше насіння хрестоцвітихThus, the method of obtaining feed with a low level of phytic acid offers a new composition that is not contained in the feed obtained after the processing of oilseeds. The main oilseeds useful in the present invention include cruciferous oilseeds such as Vgazzisa pariz, Vgazzisa 5o "tara, Vgazzisa dipsea, Vgazzisa pidga, Zipariz aira, Statre, Egisa zaina and other cruciferous seeds

Ме. олійних культур, що можуть бути комерційно важливими й використовуватися як корм. До олійного насінняMe. oil crops that can be commercially important and used as fodder. For oil seeds

Із нехрестоцвітих, що часто використовують при одержанні корму, належить соя, бавовна, кукурудза, сафлор, соняшник та арахіс.Among the non-cruciferous crops that are often used in the production of fodder are soybeans, cotton, corn, safflower, sunflower and peanuts.

У даному винаході розглядається використання генетично модифікованого олійного насіння, одержаного внаслідок експресії ферментів, здатних діяти на міосінозит, де вищезгаданий фермент знаходиться під контролем насіння-селективного промотору. Таким чином, кількість фітинової кислоти є зменшеною. Під час обробкиThe present invention contemplates the use of genetically modified oilseeds obtained as a result of the expression of enzymes capable of acting on myosinositis, where the above-mentioned enzyme is under the control of a seed-selective promoter. Thus, the amount of phytic acid is reduced. During processing

Ф) олійного насіння кормовий продукт має знижений рівень фітинової кислоти. ка Наступні приклади надані з метою ілюстрації способу й жодним чином не обмежують об'єму винаходу.F) oil seed feed product has a reduced level of phytic acid. The following examples are provided to illustrate the method and do not limit the scope of the invention in any way.

Приклад 1: Загальні способи визначення продуктів фенілпропаноїдного шляху: Визначення рівня синапіну -- бо кінцевого продукту фенілпропаноїдного шляху, у насінні хрестоцвітих.Example 1: General methods for determining the products of the phenylpropanoid pathway: Determination of the level of sinapin, the final product of the phenylpropanoid pathway, in cruciferous seeds.

Є очевидним той факт, що фахівець у галузі може виконати усі способи визначення продуктів фенілпропаноїдного шляху, звернувшись до багатьох публікацій з аналітичної хімії. Згідно з першим описаним методом був виконаний простий тест на визначення синапіну в тканині рослин, а саме тканині насіння з хрестоцвітих рослин, згідно з опублікованими способами |СПпарріе, С.С.5., Т. Моді, В.Е. Еїїв і СК. 65 бЗотегміе, 1992, Ріапі СеїІ 4:1413-1424). Протокол тонкошарової хроматографії (ТІ С) був стандартизований для визначення синапіну -- продукту фенілпропаноїдного шляху. Цей спосіб складався з відокремлення рослинних екстрактів, і відому кількість синапіну наносили на пластинки з силікагелю (наприклад, У/пайтап бОА б5іїїсаб).It is apparent that one skilled in the art can perform all methods of determining the products of the phenylpropanoid pathway by consulting the many analytical chemistry publications. According to the first described method, a simple test for the determination of sinapin in plant tissue, namely the tissue of seeds from cruciferous plants, was performed according to published methods. Eyiv and SK. 65 bZotegmie, 1992, Riapi SeiI 4:1413-1424). A thin-layer chromatography (TLC) protocol was standardized for the determination of sinapin, a product of the phenylpropanoid pathway. This method consisted of separating plant extracts, and a known amount of sinapin was applied to silica gel plates (for example, U/paytap bOA b5iiisab).

Синапін може бути очищений за допомогою опублікованих способів (наприклад, |О. БЗігаск, 1977, 7.Sinapin can be purified using published methods (for example, O. Bzigask, 1977, 7.

РІПапгепрпузіо!. 84: 139-1451). Відокремлення проводили за рахунок композиції розчинників н-бутанолу, оцтовоїRIPapgeprpusio!. 84: 139-1451). Separation was carried out due to the solvent composition of n-butanol and acetic acid

КИСЛОТИ й води у співвідношенні 10:2:3, відповідно, до приблизно 7Осм від початку. Насіннєві екстракти одержували із застосуванням просочування протягом ночі попередньо зваженого зразка у щільно зачиненій пробірці, що містить 100-Б00мкл розчину метанолу (9895 метанол, 2906 оцтова кислота), після чого додавали такий самий об'єм метанолу й розтирали. Супернатант одержували після центрифугування при 12000 ха.ACIDS and water in a ratio of 10:2:3, respectively, to about 7Osm from the beginning. Seed extracts were obtained by overnight infiltration of a pre-weighed sample in a tightly closed tube containing 100-B00μl of a methanol solution (9895 methanol, 2906 acetic acid), followed by the addition of the same volume of methanol and grinding. The supernatant was obtained after centrifugation at 12,000 rpm.

Супернатант екстрагували сумішшю хлороформ: вода (40О0мкл:10Омкл), центрифугували, як описано вище, 7/0 видаляли ліпідну фазу й водну фазу висушували на повітрі або висушували у вакуумі. Зразки розчиняли у воді й переносили на пластинки для ТІ С. Певну кількість зразка, що визначали емпірично, переносили на пластинки для ТС перед піддаванням дії розчинника, що піднімається угору. У тих випадках, де використовували вимірювання сухої ваги, ці вимірювання здійснювали шляхом висушування і потім зважування відомої кількості свіжих зразків.The supernatant was extracted with a mixture of chloroform: water (40O0µl:10µl), centrifuged as described above, 7/0 removed the lipid phase and the aqueous phase was dried in air or dried in a vacuum. Samples were dissolved in water and transferred to plates for TI C. A certain amount of the sample, determined empirically, was transferred to plates for TS before exposure to the rising solvent. In those cases where dry weight measurements were used, these measurements were made by drying and then weighing a known number of fresh samples.

Пластинку для ТС потім роздивлялись під УФ-світлом, і синапін візуалізували як блискучу пляму.The TC plate was then viewed under UV light, and sinapin was visualized as a bright spot.

Попередньо очищений зразок синапіну використовували як стандарт один, а також як штучну суміш з насіннєвим екстрактом для того, щоб переконатися, що очищений синапін мігрував з синапіном в насіннєвому екстракті, якщо він присутній разом з компонентами насіннєвих екстрактів. При спостереженні радіоактивно міченого синапіну пластини ТС сканували за допомогою сканера Атріз4000 (Зсапаїуїйсв), що кількісно зображує радіоактивне випромінювання.A pre-purified sinapin sample was used as a single standard and also as an artificial mixture with the seed extract to ensure that the purified sinapin migrated with the sinapin in the seed extract if present together with the components of the seed extracts. When observing radioactively labeled sinapin, TS plates were scanned using an Atriz 4000 scanner (Zsapaiuiisv), which quantitatively displays radioactive radiation.

Потім використовували рідинну хроматографію під високим тиском (НРІ С) для підтвердження рівня синапіну.High pressure liquid chromatography (HPLC) was then used to confirm sinapin levels.

Метанолові екстракти рослинного матеріалу, як описано вище, але без екстрагування хлороформ-вода, піддавали дії НРІ С, використовуючи Магіап НРІ С, оснащену колонкою Мисіеовії! СІ8АВ. Об'єм ін'єкції типово складав 1Омкл і рухомою фазою була суміш Розчинника А (295 оцтова кислота у воді) і Розчинника В (295 оцтова сMethanolic extracts of the plant material, as described above, but without chloroform-water extraction, were subjected to NRI C using a Magiap NRI C equipped with a Misieoviya column! SI8AV. The injection volume was typically 1 µl and the mobile phase was a mixture of Solvent A (295 acetic acid in water) and Solvent B (295 acetic acid in

Кислота в ацетонітрилі). Типові умови промивання включають у рухомій фазі: Розчинник А, що змінюється від 9096 до 8095 протягом 17 хвилин, після чого ще падає до 1095 протягом 1 хвилини. Колонку утримували 1090 оAcid in acetonitrile). Typical wash conditions include, in the mobile phase: Solvent A, varying from 9096 to 8095 over 17 minutes, then further falling to 1095 over 1 minute. The column was held by 1090 o

Розчинником А протягом чотирьох хвилин, потім промивали й врівноважували 9095 Розчинником А. Ці умови можуть бути змінені для підвищення відокремлення речовин, що елюювали. Наприклад, Розчинник А може бути змінений від 9095 від початку елюювання до 8095 протягом 15 хвилин до 7095 протягом 15 хвилин і потім до 1095 сwith Solvent A for four minutes, then washed and equilibrated with 9095 Solvent A. These conditions can be varied to increase the separation of eluates. For example, Solvent A can be changed from 9095 at the start of elution to 8095 for 15 min to 7095 for 15 min and then to 1095 s

Зо протягом 2 хвилин, після чого витриманий ще 2 хвилини при 1095 і врівноважений на 9095. Діодний детектор використовували для виявлення УФ-поглинання. УФ-поглинання при ЗЗОнм використовували для аналізу зразків. оZo for 2 minutes, then held for another 2 minutes at 1095 and equilibrated at 9095. A diode detector was used to detect UV absorption. UV absorption at 30nm was used for sample analysis. at

Будували стандартну криву очищеного синапіну й використовували для підрахування синапіну у рослинних ю екстрактах. Для фахівця у галузі є очевидним той факт, що умови НРІ С (наприклад, співвідношення й градієнт розчинників, різні типи розчинників) можуть змінюватись. Бажано визначати відповідні умови для обладнання, і ююA standard curve of purified sinapin was constructed and used to calculate sinapin in plant extracts. It is obvious to one skilled in the art that the conditions of NRI C (e.g. ratio and gradient of solvents, different types of solvents) can vary. It is desirable to determine the appropriate conditions for the equipment, and yuyu

З5 складність зразка, що наносять. В опублікованих даних описують багато способів НРІ С для аналізу фенольних ї- сполук, включаючи синапін.C5 the complexity of the applied sample. Published data describe many NRI C methods for the analysis of phenolic compounds, including sinapin.

Радіоактивні дослідження використовували для того, щоб одержати більш точне виявлення початку синтезу синапіну й визначення співвідношення заново синтезованого синапіну у різних частинах насіння. Спосіб радіоактивного визначення може також використовуватися для визначення здатності окремих компонентів « 70 насіння (наприклад, сім'ядолей, ембріона, насінної шкірки) синтезувати синапін з екзогенного надходження шщ с холіну. Радіомічені продукти можна потім перевіряти на синапін, наприклад, використовуючи протокол ТІ С, після й чого сканування Атбріз4000. «» Протокол НРІ С використовували для кількісного аналізу загального рівня синапіну в насіннях і компонентах насіння. ТС використовували для кількісного аналізу рівня синапіну на різних етапах розвитку насіння, а радіоактивне визначення разом з ТС та наступне підрахування радіоактивних плям використовували для -і визначення початку й розповсюдження синапіну в насіннях і тканині насіння, такій як сім'ядолі, осі зародків і насінної шкірки. іні При радіоактивному визначенні синтезу синапіну де помо з холіну використовували цілі стручки, аніж с виділене насіння, для того, щоб експериментальні умови якомога більше наближались до умов іп мімо. Стручки з 5о різних етапів розвитку одержували з рослин, що були вирощені в контрольних умовах -- типово 209 б температура вдень, 1593 температура вночі при 16/8-годинному циклі день/ніч. Квітконіжкову частину стручкаRadioactive studies were used in order to obtain a more accurate detection of the beginning of sinapin synthesis and to determine the ratio of newly synthesized sinapin in different parts of the seed. The method of radioactive determination can also be used to determine the ability of individual components of seeds (for example, cotyledons, embryos, seed coats) to synthesize sinapin from the exogenous supply of choline. Radiolabeled products can then be checked for sinapin, for example, using the TI C protocol, followed by an Atbriz4000 scan. "" The NRI C protocol was used for the quantitative analysis of the total level of sinapin in seeds and seed components. TC was used to quantify the level of sinapin at different stages of seed development, and radioactivity together with TC and subsequent radioactive spot counting was used to determine the origin and distribution of sinapin in seeds and seed tissue such as cotyledons, embryo axes, and seed coat . In the radioactive determination of the synthesis of sinapin de pomo from choline, whole pods were used, rather than isolated seeds, in order for the experimental conditions to be as close as possible to the conditions of ip mimo. Pods from 5o different stages of development were obtained from plants that were grown under control conditions -- typically 209°C daytime temperature, 1593°C night temperature with a 16/8-hour day/night cycle. Pedicel part of the pod

Із занурювали у розчин, що містив ""С-мічений холін, придбаний у Мем Епдіапа Мисієаг (активність маточного розчину 2,0ГБк/ммоль; концентрація, 7,4МБк/мл, яка є такою самою, як і 0,2мКі/мл; холін, З,/7МмкМ/мл). Стручки з їх ніжкою, зануреною у пробірку, що містила 1,8мл водного середовища, такого як О0,5-сильне середовищеThey were immersed in a solution containing "C-labeled choline purchased from Mem Epdiapa Misieag (mother solution activity 2.0 GBq/mmol; concentration, 7.4 MBq/ml, which is the same as 0.2 mCi/ml; choline, Z,/7 µM/ml). Pods with their stem immersed in a test tube containing 1.8 ml of an aqueous medium such as O0.5 strength medium

Мигазпіде-5Кос9д, і мМ нерадіоактивного холіну й від 1,8 до Умкл радіоактивного маточного розчину холіну, о інкубували у камері для зростання рослини протягом від 24 до 72 години з циклом день/ніч 16 годин світло/8 годин темрява за температури 202С. Світлові умови становили 51мк Ейнштейнів/м2 за секунду, й насіння, що о видаляли з цих стручків, використовували при аналізі ТІ С. Ці зразки екстрагували в розчині метанолу, після чого виконували екстрагування розчином хлороформ-вода (СУМУ), як описано вище. 60 У тих випадках, коли аналізували більш старе насіння, окрім вищезгаданого способу проводили інфільтрацію насіння, відокремленого від стручків. Двадцять насінин просочували 50О0мкл середовища з радіоактивним холіном, описаного вище, в умовах легкого вакууму протягом 15 хвилин за кімнатної температури 23 260.Mygazpide-5Kos9d, and mM of non-radioactive choline and from 1.8 to UMkl of radioactive mother solution of choline, were incubated in a plant growth chamber for 24 to 72 hours with a day/night cycle of 16 hours of light/8 hours of darkness at a temperature of 202С. The light conditions were 51 µEinsteins/m2 per second, and the seeds removed from these pods were used in the TI analysis. These samples were extracted in a methanol solution, followed by a chloroform-water (CHW) extraction as described above. 60 In those cases where older seeds were analyzed, in addition to the above-mentioned method, infiltration of seeds separated from pods was carried out. Twenty seeds were inoculated with 50O0μl of the radioactive choline medium described above under light vacuum conditions for 15 minutes at room temperature of 23,260.

Радіоактивне середовище потім видаляли й заміщали 50Омкл нерадіоактивного середовища вищезгаданої композиції, менше 14С-холіну й інкубували при 232С протягом 24 годин. Насіння потім екстрагували, як описано бо вище.The radioactive medium was then removed and replaced with 50 µl of non-radioactive medium of the above-mentioned composition, less 14C-choline and incubated at 232C for 24 hours. The seeds were then extracted as described above.

Рослинний матеріал можна також екстрагувати сумішшю хлороформ : метанол : мурашина кислота (СМЕ) у співвідношенні 5:12:3, відповідно. Типово додавали 2мкл СМЕ на мг зразка, потім зразок перетирали й залишали при кімнатній температурі (21-232С) протягом ночі (16 годин), після чого центрифугували при 12000х9 протягомThe plant material can also be extracted with a mixture of chloroform : methanol : formic acid (CME) in the ratio 5:12:3, respectively. Typically, 2 μl of CME per mg of sample was added, then the sample was ground and left at room temperature (21-232C) overnight (16 hours), after which it was centrifuged at 12,000x9 for

З хвилин. Супернатант збирали й осад ретельно змішували з іншим об'ємом СМЕ, що додавали раніше, залишали протягом 20 хвилин і центрифугували, як описано вище. Збирали супернатанти й виконували екстрагування хлороформ-вода (СМУ), як було описано вище, і водну фракцію перевіряли, як було описано вище.From minutes. The supernatant was collected and the pellet was thoroughly mixed with another volume of CME added earlier, left for 20 minutes and centrifuged as described above. Supernatants were collected and chloroform-water (CHW) extraction was performed as described above, and the aqueous fraction was assayed as described above.

Приклад 2: Визначення розташування синтезу продукту фенілпропаноїдного шляху в певній тканині.Example 2: Determination of the location of synthesis of the product of the phenylpropanoid pathway in a certain tissue.

У цьому прикладі визначали час синтезу продукту фенілпропаноїдного шляху під час вистигання. Цей 7/0 приклад ілюструє синтез синапіну й накопичення всередині тканин насіння хрестоцвітих. У цьому прикладі використовували насіння, що вистигає, рослини Вгаззіеві париз. Виконували Ті С-аналіз екстрактів стручків, одержаних зі штучно запилених квіток, для визначення часу початку накопичення синапіну. Зразки збирали на 7, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30 32 і 34 день після запилення (ДПЗ) і після достигання насіння. Насіннєві екстракти одержували згідно зі способами, описаними у Прикладі 1, і рівень синапіну візуалізували за 75 допомогою ТІ С-аналізу. Синапін спостерігався з 18 ДПЗ до моменту достигання насіння й насіння, що вистигало, містило найбільшу кількість синапіну, що дозволяє припустити, що має місце загальне накопичення в насінні, що вистигає.In this example, the time of synthesis of the product of the phenylpropanoid pathway during ripening was determined. This 7/0 example illustrates sinapin synthesis and accumulation within cruciferous seed tissues. In this example, the drying seeds of Vgazzievi Paris plants were used. TiC analysis of pod extracts obtained from artificially pollinated flowers was performed to determine the time of onset of sinapin accumulation. Samples were collected on 7, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32 and 34 days after pollination (DPZ) and after seed maturation. Seed extracts were prepared according to the methods described in Example 1, and the level of sinapin was visualized by TI C analysis. Sinapin was observed from 18 DPI until seed maturity, and maturing seeds contained the highest amount of sinapin, suggesting that there is general accumulation in maturing seeds.

Фракція стінки стручків, з яких видаляли насіння, не містила синапіну, синапін також був відсутній у більш молодому насінні зі зразків на 7-14- і 16-ДПЗ. Цей аналіз показав, що початок накопичення синапіну становив приблизно 18 ДПЗ, проте, оскільки у цьому способі використовувалось визначення УФ-флуоресценції, то за присутності дуже малої кількості, якщо таке трапляється у більш молодому насінні, визначення стає неможливим. Фіг.3 показує приклад ТІ С-аналізу зразків до 28 ДПЗ і наступна пластинка показує приклад аж до моменту достигання насіння. Оскільки вищезгадані результати не були кількісними, виконували НРІ С-аналіз екстрактів з цілого насіння, одержаних при використанні розчину метанолу, як описано у Прикладі 1. сThe pod wall fraction from which seeds were removed did not contain sinapin, and sinapin was also absent in younger seeds from samples at 7-14- and 16-DPZ. This analysis showed that the onset of sinapin accumulation was around 18 dpd, however, since this method used UV fluorescence detection, the presence of very small amounts, if this occurs in younger seeds, renders detection impossible. Fig. 3 shows an example of TI C-analysis of samples up to 28 DPH, and the next plate shows an example up to the moment of seed maturity. Since the above-mentioned results were not quantitative, NRI C-analysis of extracts from whole seeds obtained using a methanol solution was performed as described in Example 1. c

Результати, наведені у Фіг.4, підтверджують початок синтезу синапіну з 20 ДПЗ, зі швидким підвищенням і тривалістю до моменту достигання. Кількість синапіну у стиглому насінні становила 0,890 на основі сухої маси о насіння і, оскільки рівень олії становить приблизно 4595 насіння, цей покажчик наближатиметься до 1,595 знежиреного насіннєвого корму.The results shown in Fig. 4 confirm the beginning of the synthesis of sinapin from 20 DPZ, with a rapid increase and duration until the moment of maturation. The amount of sinapin in the ripe seed was 0.890 on a dry weight basis o seed and since the oil level is about 4595 seed, this figure would be closer to 1.595 of the defatted seed meal.

Приклад 3: Визначення часових і просторових аспектів синтезу продукту у фенілпропаноїдному шляху -- Га синтез синапіну стосовно стиглості насіння.Example 3: Determination of temporal and spatial aspects of product synthesis in the phenylpropanoid pathway -- Ha synthesis of sinapin in relation to seed maturity.

Виходячи з одержаного вище у Прикладі 2, надалі було показано, що синапін синтезується насінням, що о вистигає. Є також очевидним той факт, що руйнування синапіну є мінімальним протягом вистигання насіння. Для ю того, щоб підтвердити цей аналіз, насіння, що вистигає, інкубували з ""С-холіном, а попередник використовували для синтезу синапіну з синапоїл-глюкози, кінцевого етапу фенілпропаноїдного шляху у рослин. Присутність о радіоактивного попередника дала змогу одержати мічений синапін. Таким чином, можливо у цей спосіб кількісно /-|ч« описати біосинтез синапіну. Як показано на Фіг.5, синтез синапіну (включення ""С-холіну в синапін) було неможливо визначити на 10 ДПЗ, а стає можливим лише на 14 ДПЗ. Таким чином, синтез синапіну (тобто одержання кінцевого продукту синапіну з попередників синапоїл-глюкози та холіну) має місце з 14 ДПЗ до « приблизно моменту достигання насіння. Таким чином, початок накопичення синапіну у насінні відбувається після 14 ДПЗ і насіння, що вистигає, продовжує синтезувати й накопичувати синапін до моменту достигання. - с Хоча 18 ДПЗ і є моментом часу, у який накопичення синапіну можна виявити при нерадіоактивному аналізі, ч радіоактивний аналіз є більш чутливим і дозволяє виявити навіть малу присутність біосинтезу. Таким чином, як я показано за допомогою радіоактивного аналізу, синтез синапіну спочатку починається за малої швидкості на 14Based on what was obtained above in Example 2, it was further shown that sinapin is synthesized by the ripening seeds. It is also evident that sinapin degradation is minimal during seed ripening. To confirm this analysis, maturing seeds were incubated with "C-choline" and the precursor was used to synthesize sinapine from sinapoyl-glucose, the final step of the phenylpropanoid pathway in plants. The presence of a radioactive precursor made it possible to obtain labeled sinapin. Thus, it is possible to describe the biosynthesis of sinapin quantitatively in this way. As shown in Fig. 5, the synthesis of sinapin (inclusion of "C-choline in sinapin) was impossible to determine at 10 DPS, and becomes possible only at 14 DPS. Thus, the synthesis of sinapin (that is, the production of the final product of sinapin from the precursors of sinapoyl-glucose and choline) takes place from 14 DPH to approximately the moment of seed maturation. Thus, the beginning of the accumulation of sinapin in seeds occurs after 14 DPH, and ripening seeds continue to synthesize and accumulate sinapin until the moment of maturity. - c Although 18 DPH is the time point at which the accumulation of sinapin can be detected by non-radioactive analysis, h radioactive analysis is more sensitive and allows to detect even a small presence of biosynthesis. Thus, as shown by radioactive analysis, the synthesis of sinapin first begins at a low rate of 14

ДПЗ. Дослідження інфільтрації показують, що здатність синтезувати синапін властива також і більш дорослому насінню (Фіг.б). -і Окрім визначення рамки часу накопичення продуктів феніллропаноїдного шляху протягом вистигання, сл фахівець у галузі надалі має спрямувати свої зусилля на визначення тканинної специфічності біосинтезу продукту фенілпропаноїдного шляху. У цій частині прикладу вимірювали накопичення синапіну у сім'ядолях, осях 1 зародка і насінній шкірці. Радіоактивний аналіз виконували з цілими стручками від 18 до 42 ДПЗ. Ніжку б 50 вирізаних стручків занурювали у розчин, що містив "С-холін, на час від 24 до 72 годин, і три компоненти насіння вирізали й перевіряли на синапін. Результати, наведені на Фіг.7, показали, що сім'ядолі містили г» максимальну кількість синапіну (стосовно кожного насіння), після чого йшли осі зародків і насінна шкірка.DZP Studies of infiltration show that the ability to synthesize sinapin is also characteristic of more mature seeds (Fig. b). -and In addition to determining the time frame for the accumulation of products of the phenylpropanoid pathway during ripening, one skilled in the art should further focus his efforts on determining the tissue specificity of the biosynthesis of the product of the phenylpropanoid pathway. In this part of the example, sinapin accumulation was measured in cotyledons, axils of 1 embryo and seed coat. Radioactive analysis was performed with whole pods from 18 to 42 DZ. The stalk of 50 excised pods was immersed in a solution containing "C-choline" for 24 to 72 hours, and the three seed components were excised and tested for sinapin. The results shown in Fig. 7 showed that the cotyledons contained g » the maximum amount of sinapin (relative to each seed), followed by embryo axes and seed coat.

Екстракти синапіну з сім'ядолей та осей зародка насіння з 25 ДПЗ до моменту достигання показали, що осі зародка містили приблизно 5095 синапіну сім'ядолей відносно сухої маси (Фіг.8). Проте, оскільки сім'ядолі є го відносно більшими по масі порівняно з осями зародка (у шість разів більші за масу осей для зародку приExtracts of sinapin from cotyledons and axils of seed embryos from 25 DPH to the moment of maturity showed that the axils of the embryo contained approximately 5095 sinapin of cotyledons relative to dry weight (Fig. 8). However, since the cotyledons are relatively larger in mass compared to the embryo axes (six times greater than the mass of the axes for the embryo at

Ф! дозріванні), їх рівень синапіну становить аж до 9095 загального синапіну, що зустрічається в насінні (Фіг.9).F! ripening), their sinapin level is up to 9095 of the total sinapin found in seeds (Fig. 9).

Приклад 4: Генетична трансформація рослин, що містять ген, який кодує фермент, здатний діяти як о попередник фенілпропаноїдного шляху.Example 4: Genetic transformation of plants containing a gene encoding an enzyme capable of acting as a precursor of the phenylpropanoid pathway.

У цьому прикладі фермент -- холіноксидаза (ХО), який діє на попередник, що використовується для синтезу 60 синапіну, експресується у клітині рослини. Фермент холіноксидазу вставляли у вектор для трансформування рослин під контролем насіння селективного промотору. Холін є попередником для одержання синапіну з синапоїл-глюкози, таким чином, зменшення пулу холіну зменшує одержання синапіну.In this example, the enzyme choline oxidase (HO), which acts on the precursor used to synthesize 60 sinapin, is expressed in a plant cell. The choline oxidase enzyme was inserted into the vector for plant transformation under the control of the seeds of a selective promoter. Choline is a precursor for the production of sinapine from sinapoyl-glucose, so a decrease in the choline pool reduces the production of sinapine.

Генетичне трансформування Вгаззіса париз, виду хрестоцвітих рослин, з конструктом, що містить насіння-селективну холіноксидазу (ХО). ДНК-послідовність гена холіноксидази наведена на Фіг.10, тоді як бо передбачувана послідовність амінокислот наведена на Фіг.11. Для того, щоб забезпечити насіння-специфічну експресію, використовували послідовність паріп-промотору |(Коппо-Нигазе, .)., М. Мигазе, Н. Іспікамжа і ..Genetic transformation of Vgazzis paris, a cruciferous plant species, with a construct containing seed-selective choline oxidase (XO). The DNA sequence of the choline oxidase gene is shown in Figure 10, while the predicted sequence of amino acids is shown in Figure 11. In order to ensure seed-specific expression, the sequence of the parip promoter |(Koppo-Nigaze, .), M. Mygaze, N. Ispikamzha and .. was used.

Ітатига, 1994, Ріапі МоіІесшіаг Віоіоду, 26:1115-1124). Цю кінцеву плазміду рН57З31 будували за допомогою серій клонування та субклонування згідно зі стандартними протоколами, описаними у таких посібниках, як (Мапіаїйз,Itatiga, 1994, Riapi MoiIesshiag Vioiodu, 26:1115-1124). This final pH57Z31 plasmid was constructed by serial cloning and subcloning according to standard protocols described in manuals such as (Mapiis,

Т., Епйвсй, Е. Р. ії ЗатрбгоокК, У. (1982; Моіесшіаг Сіоппіпд:. А І арогаїогу Мапиа!: Соїд Зргіпд Нагрог, МемT., Epivsy, E.R. and ZatrbookK, U. (1982; Moiesshiag Sioppipd:. A I aroghaiogu Mapia!: Soid Zrgipd Nagrog, Mem

Могк))!. Векторна побудова походить від КО400 |Оайа, К.5.5., Наттегіїпа!, 9. К., Рапспик, В., РеІснег І. В. іMogk))!. The vector construction comes from KO400 |Oya, K.5.5., Nattegiip!, 9. K., Rapspik, V., Reisneg I. V. and

КейПег, МУ, 1992, «зепе 211:383-384Ї), що був модифікований таким чином, що замість Мо5Р-МріІ рослина-селективного маркера КО400, став складеним геном між диз і прі (бив: пр). Сбив-прі вже був описанийKayPeg, MU, 1992, "Zepe 211:383-384Y"), which was modified in such a way that instead of Mo5P-MriI plant-selective marker KO400, it became a composite gene between diz and pri (biv: pr). The knock-on has already been described

ІОаМЦа, К.5.5., Натітегіїпа!ї, 9У.К., Реїспег, .Е., Стозру, МУ. і б. Зеїмага), 1991, Сепе 101; 239-245). Він був клонований як 2,6 т.п.н. фрагмент, що містив Мов-термінатор (поліА сигнал) наприкінці послідовності прі, /о з роОкКкКт4 |Оацйа еї аї., 1991) у проміжну плазміду, що втратила повністю Т-ДНК КО400. Частково подвоєний промотор Самуз55 разом з лідерною послідовністю вірусу мозаїки люцерни з рВІ525 |ОСаца, К.5.5., РЕ. Веккаоці,Ioamtsa, K.5.5., Natitegiipa!i, 9U.K., Reispeg, .E., Stozru, MU. and b. Zeimaga), 1991, Sepe 101; 239-245). It was cloned as 2.6 kb. a fragment containing a Mov-terminator (polyA signal) at the end of the sequence at, /o with roOkKkKt4 |Oatsya ei ai., 1991) into an intermediate plasmid that has completely lost the KO400 T-DNA. Partially duplicated Samuz55 promoter together with the leader sequence of alfalfa mosaic virus with rVI525 |OSatsa, K.5.5., RE. Vekkaoci,

У.К., НатіпегіїпаІ, с., Ріїаїє, О.І. Оцпвіап і МУЛ. Стозру, 1993, Ріапі Зсіепсе 94; 139-149| клонували якU.K., NatipegiipaI, p., Riiaie, O.I. Ocpviap and MUL. Stozru, 1993, Riapi Zsiepse 94; 139-149| cloned as

Ніпа!п-Ватні фрагмент до 5-кінця послідовності (зив:прі. Видаляли сайти Ніпаїй, Ватні і прилеглий Хбаї заповненням кінців фрагментом Кіепом/ полімерази І з утворенням рНн5З722. Функціональну Іас-аІрна ділянку, що містила численні сайти клонування з рГ719К |Меай, О.А., Е. 52сгезпа-ЗКогира, і В. Кетрег, 1986, РгоїеіпNipa!p-Watni fragment to the 5-end of the sequence (ziv:pr. Nipai, Watni and adjacent Khbai sites were removed by filling the ends with a Kiep/polymerase I fragment with the formation of pHn5Z722. A functional Ias-aIrna site containing numerous cloning sites from pH719K |Meai , O.A., E. 52sgezpa-ZKogyra, and V. Ketreg, 1986, Rgoieip

Епдіпеегіпод 1:67-74), одержували як 0,26 т.п.н. фрагмент за допомогою ланцюгової полімеразної реакції. Цей фрагмент розщеплювали МипХ і ЕсокіІ і уводили в ЕсоКіІ сайт або рНн5б722 з утворенням рНн5723. Визначали нуклеотидну послідовність частини т-ДНК-вектора й унікальні сайти в численних сайтах клонування визначали рестрикційним аналізом. рНнЗ725 -- це похідна, що походить від рН5О723 і містить відкриту рамку зчитування Холіноксидази, що бере свій початок з рКК11 (див. Когмадому»кі еї а!., 1991), через серії проміжних векторів, щоб забезпечили зручні сайти або такі властивості як полі А сигнал вірусу мозаїки кольорової капусти. рне725 вектор забезпечує в рНЗ723 СОХ відкриту рамку зчитування разом з поліА сигналом Самм на 3З-кінці. 5-частину відкритої рамки зчитування, що містить промотор Самуз355, заміщали на паріп-промотор з проміжної плазміди з утворенням рН5З7З1. Проміжна плазміда містила руОС19 похідну, що містила 1,1 т.п.н. паріп-промотору як сч дв Ніпап-МаріпР-Ватні касета, що одержували з у. Коппо-Мигазе |Коппо-Мигазе еї аї!., 1994), яку лігували якEpdipeegipod 1:67-74), was obtained as 0.26 t.p.n. fragment using the polymerase chain reaction. This fragment was cleaved by MypX and EsoKiI and a site or pHn5b722 was inserted into EsoKiI to form pHn5723. The nucleotide sequence of part of the t-DNA vector was determined and unique sites in numerous cloning sites were determined by restriction analysis. pHn3725 is a derivative derived from pH5O723 and contains an open reading frame of Choline oxidase originating from pKK11 (see Kogmadomuki et al., 1991), through a series of intermediate vectors to provide convenient sites or properties such as poly A signal of cauliflower mosaic virus. The rne725 vector provides an open reading frame in rNZ723 COX along with the Samm polyA signal at the 3Z-end. The 5-part of the open reading frame containing the Samuz355 promoter was replaced by the parip promoter from the intermediate plasmid to form рН5З7З1. The intermediate plasmid contained a ruOS19 derivative containing 1.1 kbp. parip-promoter as school dv Nipap-MaripR-Vatni cassette received from u. Koppo-Mygaze | Koppo-Mygaze ei ai!., 1994), which was ligated as

Ніпаї!й-Ватні вставку в Ніпаїй-ЗатнНі вікно плазміди КО400 |Оайа еї аїЇ., 1992). Плазміда, що утворилась, і) була рн5З9о74. ВатнНі-БАДГ відкриту рамку зчитування-ПоліА-Крп!І касети виділяли як 2,1 т.п.н. фрагмент з рРЕКУОбА (рККбА |описана детально в К.К. даїп, 1995, Сепеїйіс Епдіпеегіпд ої Озтоїуїе Віозупіпевів іп Ріапів:Nipai!i-Watni insertion in the Nipai-Zatnii window of the KO400 plasmid |Oaya ei aiYi., 1992). The resulting plasmid i) was rn5Z9o74. The VatNi-BADH open reading frame-PolyA-Krp!I cassette was isolated as 2.1 kb. a fragment from rREKUObA (rKKbA | described in detail in K.K. Daip, 1995, Sepeiyis Epdipeehipd oi Oztoiuie Viozupipeviv ip Riapiv:

Мапіршаноп ої АїІдепуде Вейаіпе Оепудгодепазе (Сепе Ехргезвіоп Торассо, Р.О. Тпезів, ОпімегзПйу ої су зо Зазкаїспежмап, ЗазКаїоп, Сапада)) і лігували у ВатнНі-КРп І вікно плазміди рНнз974, що приводило до утворення рнЗеО81. рНОЗВІ використовували для створення похідної рНО7З1. Фіг.12 показує плазміду рН5З7З1, що ісе) утворилась, яка містить відкриту рамку зчитування-СамМ полі А-сигналу разом з лівим і правим ю паріп-промотором-ХО. З компонентів визначали нуклеотидну послідовність сегменту паріп-промотора-ХО відкритої рамки зчитування-СамМ полі А сигналу. Додаткове підтвердження послідовності також можливе, Щео, оскільки попередник рНЗ7/23 включав усі компоненти рВІМ19 |Вемап, М., 1984, Мисіеїс Асідв Кезеагси 12: ї- 8711-8721), включаючи праві та ліві кінці й усю іншу ділянку. Була опублікована повна нуклеотидна послідовність рВІМ19. Таким чином, конструкт гена ХО, описаного вище, може бути легко використано для клонування в інші вектори. Плазмідний вектор рН5731 в Е. сої ОН5 був депонований 22 січня 1997 року вMapirshanop oi AiIidepude Veyaipe Oepudgodepase (Sepe Ehrgezviop Torasso, R.O. Tpeziv, OpimegzPyu oi su zo Zazkaispezhmap, ZazKaiop, Sapada)) and ligated into VatNi-Krp I the window of plasmid rnz974, which led to the formation of rnZeO81. рНОЗВИ was used to create the derivative рНО7З1. Fig. 12 shows the resulting plasmid pH5Z7Z1, which contains the open reading frame of the SamM poly A signal together with the left and right parip-promoter-XO. From the components, the nucleotide sequence of the parip-promoter-HO segment of the open reading frame-SamM poly A signal was determined. Additional confirmation of the sequence is also possible, Scheo, because the precursor of pHZ7/23 included all components of rVIM19 (Wemap, M., 1984, Mysies Acids Kezeagsy 12: 1-8711-8721), including the right and left ends and the entire other region. The complete nucleotide sequence of rVIM19 has been published. Thus, the XO gene construct described above can be easily used for cloning into other vectors. Plasmid vector pH5731 in E. soybean OH5 was deposited on January 22, 1997 in

Американське зібрання типових культур (АТСС), 12301 Рагкіамл Югіме і КоскКмШе МО, ОБА 20852, під « реєстраційним номером АТСС 98300. з с Виходячи з опублікованого матеріалу (Оеє! івІіе А.)., і Стос, М.Ї., 1989, Ріапі РНузіоіоду 11:617-623); . ІНодіюпа, А.-5., Т. Кодіп, Е. ІГагезоп, і Її КавК, 1992, Ріапі РПпузіоіїоду, 98:509-515) і даних результатів щодо а паріп-промотору, було знайдено, що активність триває протягом середньої частини терміну вистигання насінняAmerican Type Culture Collection (ATSS), 12301 Ragkiaml Yugime and KoskKmShe MO, OBA 20852, under " ATSS registration number 98300. with c Based on published material (Oye! ivIie A.)., and Stos, M.Y., 1989, Riapi Rnuzioiodu 11:617-623); . INodiyupa, A.-5., T. Kodip, E. IGagesop, and Her KavK, 1992, Riapi RPpuzioiodu, 98:509-515) and given results for the α parip promoter, it was found that the activity continues during the middle part of the term ripening of seeds

В. париз.V. Paris.

Вектор рН5З731 вставляли в штам Адгорасіегішт МРОО стандартним потрійним сполученням, після чого -І виконували опосередковану Адгорасіегічт трансформацію Вгазвіса. Трансформацію виконували в основному, як (описано Моіопеу еї а!., 1989, Ріапі Сеї! Керогів 8:238-2421). 1 Штам Адгорасіегішт ішптіїасіепе МЗ3101/рМРОО (Копс2 Со б БспеїЇ; 39).,, 1986, Мої. еп. Сепеї. с 204:383-396), що несе бінарний вектор рН5З7З31, використовували для трансформації. Культуру бактерій у стаціонарній фазі у ІВ-бульйоні (Діфко, США) (100 мл) збирали за допомогою центрифугування йThe pH5Z731 vector was inserted into the Adhorasiegisht MROO strain by standard triple conjugation, after which Adhorasiegisht-mediated Vgazvis transformation was performed. The transformation was performed mainly as (described by Moiopeu ei a!., 1989, Riapi Sei! Kerogov 8:238-2421). 1 Strain Adhorasiegisht ishptiiasiepe MZ3101/rMROO (Kops2 So b BspeiY; 39).,, 1986, Moi. ep. Sepoys p 204:383-396), carrying the binary vector рН5З7З31, was used for transformation. Stationary phase bacterial culture in IV broth (Difco, USA) (100 ml) was collected by centrifugation and

Ме. ресуспендували у 1Омл свіжого І В-бульйону з 19060 ОМ5О (диметилсульфоксид) (Сігма, США) як кріопротектор.Me. resuspended in 1 Oml of fresh IB-broth with 19060 OM5O (dimethyl sulfoxide) (Sigma, USA) as a cryoprotectant.

Ге Аліквоти по 200мкл зберігали при -202С, доки не використовували для трансформації, де бактеріальну аліквоту додавали до 2 мл бульйону Вгаїп Неаг Іпгивіоп (Діфко, США), що містив 2905 цукрозу, 50 мкМ ацетосирингону, рН 5,6 й інкубували протягом ночі при 282С. Густина бактеріальних клітин становила приблизно 1 х 109 клітин на мл.He Aliquots of 200 μl were stored at -202C until used for transformation, where the bacterial aliquot was added to 2 ml of Vgaip Neag Ipgiviop broth (Difco, USA) containing 2905 sucrose, 50 μM acetosyringone, pH 5.6 and incubated overnight at 282S. The density of bacterial cells was approximately 1 x 109 cells per ml.

Експлантати сім'ядолей експонували до Адгобрасіегішт, що містив вектор для трансформації рослин згідно зі способом |МоіІопеу еї аїЇ., 1989, Ріапі Се Кер. 8:238-242). Поверхню з боку зрізу черешка експлантатів на о короткий термін занурювали в культуру бактерій. Експлантати переносили у ко-культиваційне середовище так, ко що поверхня з боку зрізу торкалася середовища. Десять експлантатів поміщали в кожну 100 Х15мм чашку Петрі.Cotyledon explants were exposed to Adhobrasiegist containing a vector for plant transformation according to the method |MoiIopeu ei aiYi., 1989, Riapi Se Ker. 8:238-242). The surface from the cut side of the petiole of the explants was briefly immersed in the bacterial culture. The explants were transferred to the co-cultivation medium so that the surface from the cut side touched the medium. Ten explants were placed in each 100 x 15 mm Petri dish.

Ко-культиваційні чашки герметично закривали пластиковою плівкою Зіге(сп'п Зеаітм. Чашки інкубували протягом бо трьох днів у камері для зростання з умовами температури й фотоперіоду, як описано вище, стосовно етапу пророщування насіння. Експлантати потім переносили на селективне середовище.The co-cultivation dishes were hermetically closed with plastic film Zige (sp'p Zeaitm). The dishes were incubated for about three days in a growth chamber with the conditions of temperature and photoperiod as described above for the stage of seed germination. The explants were then transferred to a selective medium.

Після 3-4 тижнів у селективному середовищі регенеровані зелені паростки (вихідні трансформанти) вирізали й переносили на свіже селективне середовище для тривалого росту. Коли паростки досягали довжини 1,5-2,0см, їх переносили на середовище для проростання коренів. Вихідні трансгенні паростки піддавали 65 скринінгу на експресію гена диз в основному, як (описано у ОеПегвгоп, К.А., 1987, Ріапі Мої. Віої. Кер.5; 387-405). Присутність блакитного забарвлення вважали за явище трансформації.After 3-4 weeks in the selective medium, the regenerated green sprouts (original transformants) were cut out and transferred to fresh selective medium for long-term growth. When the sprouts reached a length of 1.5-2.0 cm, they were transferred to a medium for root germination. The original transgenic sprouts were screened for dis gene expression basically as (described in OePegvgop, K.A., 1987, Riapi Moi. Vioi. Ker. 5; 387-405). The presence of blue color was considered a phenomenon of transformation.

Підтвердження трансформації встановлювали за допомогою селекції на канаміцині, Саузерн-блотингу, РСК (ланцюгової полімеразної реакції) і аналізу нащадків. Трансгенне насіння Вгаззіса паривз, сорту УУевіаг, що містив вектор рН5З7З31, одержало номер 202622 і було депоновано 22 січня 1997 року в Американському зібранніConfirmation of transformation was established using kanamycin selection, Southern blotting, PCR (polymerase chain reaction) and progeny analysis. Transgenic seeds of Vgazzis parivs, variety UUeviag, containing the vector рН5З7З31, received the number 202622 and were deposited on January 22, 1997 in the American Collection

Типових культур (АТСС), 12301 РагКіамжмп Огіме, Коскмійе МО, О5А. 20852, під реєстраційним номером АТОСof Typical Cultures (ATSS), 12301 RagKiamzhmp Ogime, Koskmiye MO, О5А. 20852, under the ATOS registration number

Мо978541.Mo978541.

Потім визначали експресію гена холіноксидази у насінні Вгаззіса париз. Регенерували кілька незалежних трансгенних ліній. Активність ХО виявляли, використовуючи подвійну ферментативну реакцію. ХО утворює альдегід бетаїну з холіну і цей альдегід бетаїну може бути легко виявлений за допомогою НАД-залежного 7/0 окиснення його за допомогою БАДГ. НАД відновлення спостерігали за допомогою зміни у поглинанні при З4Онм.Then the expression of the choline oxidase gene in the seeds of Vgazzis paris was determined. Several independent transgenic lines were regenerated. XO activity was detected using a double enzymatic reaction. XO forms betaine aldehyde from choline and this betaine aldehyde can be easily detected by NAD-dependent 7/0 oxidation of it by BADH. NAD recovery was monitored by the change in absorbance at 34 nm.

Для того, щоб стандартизувати аналіз, використовували різну кількість комерційно доступного ХО (наприклад,In order to standardize the analysis, different amounts of commercially available HO were used (e.g.

Сігма) і постійну кількість БАДГ штаму Е. соїї (50 одиниць; 1 одиниця-1нмоль НАД, відновленого за хвилину на мг білка) з БАДГ-надекспресуючого бактеріального штаму для стандартизації умов реакції і для побудови стандартної кривої, що ХО, але не БАДГ, є обмежуючим. Потім виконували аналіз з екстрактами рослин з /5 трансгенних ліній та контролю. БАДГ може бути насиченим або очищеним за допомогою опублікованих способів (наприклад, (РаіКкепбега. Р. і Зсгот, А.К., 1990, Віоспетіса Віорпузіса Асіа 1034:253-2591).Sigma) and a constant amount of E. soy BADH (50 units; 1 unit-1nmol NAD reduced per minute per mg of protein) from a BADH-overexpressing bacterial strain to standardize the reaction conditions and to construct a standard curve that XO, but not BADH, is restrictive. Then the analysis was performed with plant extracts from /5 transgenic lines and controls. BADH can be saturated or purified using published methods (eg, (RaiKkepbega. R. and Zsgot, A.K., 1990, Viospetisa Viorpuzisa Asia 1034:253-2591).

Екстракти рослин одержували наступним чином. Листя рослин масою приблизно 100 мг заморожували у рідкому азоті, занурювали у льодяний буфер для екстрагування по два об'єми на масу зразка. Зразки центрифугували при 100009 і супернатант знову піддавали центрифугуванню. Центрифугування повторювали,Plant extracts were obtained as follows. Plant leaves weighing approximately 100 mg were frozen in liquid nitrogen, immersed in an ice buffer for extraction, two volumes per sample weight. The samples were centrifuged at 100009 and the supernatant was centrifuged again. Centrifugation was repeated,

ДОКИ жодної часточки не можна було спостерігати. Стосовно насіння, відбирали по 20 насінин на зразок і після першого центрифугування додавали 20мг активованого вугілля й продовжували процедуру. Буфер для екстрагування, що мав рНе,О0, яке створювали додаванням КОН, містив на 100мл 1,92г НЕРЕ5, 0,2мл 0,5ММUNTIL not a particle could be observed. Regarding the seeds, 20 seeds per sample were taken and after the first centrifugation, 20 mg of activated charcoal was added and the procedure was continued. The buffer for extraction, which had a pH of O0, which was created by adding KOH, contained 1.92 g of HERE5 per 100 ml, 0.2 ml of 0.5 MM

ЕОТА, 1Омл гліцерину й деіонізованої води, щоб довести об'єм до 100мл. Перед проведенням аналізу додавалиEOTA, 1Oml of glycerin and deionized water to bring the volume to 100ml. Before the analysis was added

ОТТ з 1М маточного розчину до кінцевої концентрації 25ММ і додавали повний набір інгібіторів протеаз сч дв ІВоепгіпдег-Маппйеїйт, Каталог Мо1697-498| з Л1ОмММ маточного розчину буфера НЕРЕ5. Буфер для ферментативного аналізу (буфер БАДГ) містив ХОММ НЕРЕЗ-КОН, рНа,0, 1мМ ЕОТА і свіжедоданий ОТТ до 1мММ і) кінцевої концентрації. Подвійний аналіз виконували в реакційній композиції, що містила 5Омкл буфера БАДГ,OTT with 1M mother solution to a final concentration of 25MM, and a complete set of protease inhibitors was added by IVoephipdeg-Mappieit, Catalog Mo1697-498| with L1OMM of mother solution of NERE5 buffer. The buffer for enzymatic analysis (BADH buffer) contained HOMM NEREZ-KOH, pHa, 0, 1 mM EOTA and freshly added OTT to 1 mM i) final concentration. The double analysis was performed in a reaction composition containing 5 μl of BADH buffer,

БОмкл 10ММ маточного розчину НАД, 5Омкл зразку рослини, ЗОмкл або еквівалент з утворенням 50 ОдиницьBOmcl of 10MM NAD mother solution, 5Omcl of plant sample, ZOmcl or equivalent with the formation of 50 Units

БАДІ і деіонізовану воду для створення об'єму 450мкл. Поглинання спостерігали при 34Онм протягом 20 хвилин, с зо потім додавали 50мкл хлориду холіну й спектрофотометричне дослідження тривало від 10 до 20 хвилин.BADI and deionized water to create a volume of 450 μl. Absorption was observed at 34 Ohm for 20 minutes, then 50 μl of choline chloride was added and the spectrophotometric study lasted from 10 to 20 minutes.

З метою побудови стандартної кривої зразок рослини не використовували й замість цього додавали різну ісе) кількість очищеного ХО. Підраховували одиниці, використовуючи спектрофотометр з програмним управлінням ю типу Весктап БИб65. Фахівець у галузі може модифікувати протоколи під наявне обладнання, використовуючи біохімічні дані, що існують в літературі стосовно коефіцієнта екстинкції НАД. Відновлення НАД саме по собі є о з5 стандартним аналізом, виконується для дегідрогеназ. чаFor the purpose of constructing a standard curve, a plant sample was not used and instead, varying amounts of purified HO were added. Units were counted using a spectrophotometer with software control of the Vesktap BYb65 type. One of ordinary skill in the art can modify the protocols for existing equipment using biochemical data existing in the literature regarding the extinction coefficient of NAD. Recovery of NAD in itself is a standard assay performed for dehydrogenases. Cha

Приклад 5: Дослідження трансгеного насіння на зменшений рівень фенольних сполукExample 5: Study of transgenic seeds for a reduced level of phenolic compounds

У цьому прикладі насіння досліджували на рівень синапіну. Насіння з трансгенних рослин, одержаних вIn this example, the seeds were tested for sinapin levels. Seeds from transgenic plants obtained in

Прикладі 4, вирощували для того, щоб одержати самозапилених нащадків, і лінії цих нащадків досліджували на сегрегацію або відсутність трансгенного кодування активності Др-глюкуронідази (305). Цей ген |див. Оайа, « 0 Б.5.5., Наттепіпа!, У.К., Реїснег, Г.Е., Стозру, МУ.Г., і б. зеїмага), 1991, Сепе 101:239-246) присутній в ше) с межах правого й лівого кінця т-ДНК-вектора рН5З7З31 і, таким чином, є зручним маркером при генетичному й аналізові сегрегації. Відсутність генетичної сегрегації свідчило про гомозиготну природу рослини, з якої «» походять нащадки. Ті ліній, що виявили сегрегацію, були гемізиготами, й сегреганти, що не мали активності ви, залишали як контроль, що не містив гена ХО. Таким чином, були відібрані гомозиготні лінії, що містилиExample 4, were grown to obtain self-pollinated progeny, and the lines of these progeny were examined for segregation or absence of a transgene encoding Dr-glucuronidase activity (305). This gene | see Oaya, « 0 B.5.5., Nattepipa!, U.K., Reisneg, G.E., Stozru, M.H., and b. zeimaga), 1991, Sepe 101:239-246) is present in seh) with the limits of the right and left ends of the t-DNA vector рН5З7З31 and, thus, is a convenient marker for genetic and analytical segregation. The absence of genetic segregation testified to the homozygous nature of the plant from which "" the offspring originate. Those lines that showed segregation were hemizygotes, and segregants that had no activity were kept as controls that did not contain the XO gene. Thus, homozygous lines containing

ХО, та лінії, що не містили трансгена. Ці лінії досліджували на рівень синапіну за допомогою протоколу НРІ С. -і Результати, представлені на Фіг.13, показують, що трансгенні сегреганти мають значно зменшену кількість синапіну в порівнянні з їх нетрансгенними аналогами. Нетрансгенні сегреганти краще піддаються контролю, іні оскільки вони походять від однієї вихідної трансгенної рослини. Ці результати показують використання с описаного способу. Для фахівця у галузі є очевидним той факт, що різна кількість зменшення може супроводжуватись зміною кількості, часу й розташування експресії гена, а також пошуком корисних різновидів б серед окремих трансгенних ліній, що виявляють бажані результати завдяки різноманітним причинам, до яких з належать розташування та кількість копій.HO, and lines that did not contain the transgene. These lines were examined for the level of sinapin using the protocol of NRI S. -i The results presented in Fig.13 show that the transgenic segregants have a significantly reduced amount of sinapin compared to their non-transgenic counterparts. Non-transgenic segregants are better controlled because they are derived from a single parent transgenic plant. These results show the use of the described method. It will be apparent to one of ordinary skill in the art that varying amounts of reduction may be accompanied by variation in the amount, timing, and location of gene expression, as well as the search for beneficial variants among individual transgenic lines that exhibit desired results for a variety of reasons, including location and amount. copies

Приклад 6. Створення захищеного від стресу продукту за допомогою зміни попередника всередині фенілпропаноїдного шляху.Example 6. Generation of a stress-protected product by altering a precursor within the phenylpropanoid pathway.

У цьому прикладі синтезували бетаїн як захист від стресу за допомогою сполучної активності ХО і БАДГ, обидва під контролем насіння-селективного промотору. Як і у першій частині цього прикладу, були створені іФ) трансгенні Вгаззіса париз, що несуть ген БАДГ під контролем-насіння селективного промотору. Виконували ко аналіз цих рослин на експресію БАДГ.In this example, betaine was synthesized as a stress defense through the binding activity of XO and BADH, both under the control of a seed-selective promoter. As in the first part of this example, iF) transgenic Vgazzis paris were created, carrying the BADH gene under the control of the seeds of a selective promoter. Analysis of these plants for BADH expression was carried out.

Експресія гена бетаїн альдегіддегідрогенази в насінні Вгаззіса париз. Виділяли ген БАДГ Е. сої (реїВ) і бо готували для насіння-специфічної експресії за допомогою сполучення з паріп-промотором В. париз |Воуа еї аї.,Betaine aldehyde dehydrogenase gene expression in Vgazzis paris seeds. The BADH gene of E. soybean (reiB) was isolated and prepared for seed-specific expression by combining with the parip promoter of B. paris |Voua ei ai.,

Сепе 103:45-52 (1990). Плазміду КО400 |ОСайца, кК.5.5., Наттегіймва!, 9У.К.. РапспикК, В., Реїснег, І.Е., іSep 103:45-52 (1990). Plasmid KO400 |OSaitsa, kK.5.5., Nattegiimva!, 9U.K.. RapspikK, V., Reisneg, I.E., and

Кеїег, МУ., 1992, Сепе 211:383-384| використовували як вектор, з якого одержували кінцеву похідну рРН5ЗО74, що містила в межах правих і лівих кінців Т-ДНК відкриту рамку зчитування бБеїВ - з його АТО-сайту під контролем експресії паріп-промотору й поліА сигналу вірусу мозаїки цвітної капусти. Маріп-бе(В-ПоліА касета (3,3 бе т.п.н.р) містила у вказаній послідовності: сайт Ніпаїїї, Маріп-промотор, ВатНі сайт, ре(В ОКР, Есокі сайт-ПоліА сигнал вірусу мозаїки цвітної капусти ДНК, сайт Крпі і сайт ЕсокКіІ. Маріп-промотор був відKeyeg, MU., 1992, Sepe 211:383-384| was used as a vector from which the final derivative pRN5ZO74 was obtained, containing within the right and left ends of the T-DNA an open reading frame of bBeiB - from its ATO site under the control of the expression of the parip promoter and the polyA signal of the cauliflower mosaic virus. The Marip-be(B-PolyA cassette (3.3 b.p.n.r.) contained in the specified sequence: the Nipaiia site, Marip-promoter, WatNi site, re(V OKR, Esoki site-PolyA signal of cauliflower mosaic virus DNA, Krpi site and EsokKiI site Marip-promoter was from

Коппо-Мигазе еї аї. (Ріапі МоїІесшаг Віоіоду, 26:115-1124, 1994) і ПоліА сигнал був спочатку з плазміди ру!/Т1117 ІСцегіпеаи, Р., МУсоівіоп, 5., ВгооКк5, |. і Миїйпеаих, 1988, Мисіеіс Асідв Кезеагсп 16:11380).Koppo-Migaze ei ai. (Reapi MoiIesshag Vioiodu, 26:115-1124, 1994) and the PolyA signal was originally from the plasmid ru!/T1117 IScegipeai, R., MUsoiviop, 5., VgooKk5, |. and Mijpeaich, 1988, Mysies Acids Kezeagsp 16:11380).

Кінцева плазміда рН5Зо81 15 т.п.н. наведена на Фіг.14. Цю плазміду уводили в Адгорасіегіит (Шшптегасіепе СМЗ3101The final plasmid pH5Zo81 15 t.p.n. shown in Fig.14. This plasmid was introduced into Adgorasiegiit (Shsptegasiepe SMZ3101

ІРМРООЇ ІКопсг, С, і ЗсНпеїЇ, 9У., 1986, МоіІесціаг і Сепега! Сепеїйісв 204: 383-396| і штам, що утворився, використовували для генетичної трансформації Вгазвіса парив.IRMROOY IKopsg, S, and ZsNpeiY, 9U., 1986, MoiIesciag and Sepega! Sepeiyisv 204: 383-396| and the resulting strain was used for genetic transformation of Vgazvis pari.

Одержували кілька трансгенних ліній і насіння на різних стадіях розвитку досліджували на активність БАДГ.Several transgenic lines were obtained and seeds at different stages of development were examined for BADH activity.

Активність БАДГ була максимальною десь на 35 ДПЗ, і стигле насіння залишало остаточну активність.BADH activity was maximal at about 35 DPI, and ripe seeds left the final activity.

Специфічна активність як функція стадії вистигання показала, що початок активності БАДГ співпадає з синтезом 7/о бинапіну.Specific activity as a function of maturation stage showed that the onset of BADH activity coincides with the synthesis of 7/o binapine.

Лінії, що експресують ген БАДГ, схрещували з лініями, що несли ген ХО, що описано у Прикладі 4. Рослини, що містили ген ХО, і рослини, що містили гени БАДІГ і ХО, досліджували на рівень синапіну і загальний рівень фенольних сполук. Ці результати показані на Фіг.15 (рівень синапіну) і Фіг.1б6 (загальний рівень фенольних сполук). Досліджене насіння збирали з рослин та культивували у польових умовах влітку 1999. Як показано наLines expressing the BADH gene were crossed with lines carrying the XO gene, as described in Example 4. Plants containing the XO gene and plants containing both the BADH and XO genes were examined for the level of sinapin and the total level of phenolic compounds. These results are shown in Fig. 15 (level of sinapin) and Fig. 1b6 (total level of phenolic compounds). The studied seeds were collected from plants and cultivated in the field in the summer of 1999. As shown in Fig

Фіг.15, сполучена активність ХО і БАДГ призводила до подальшого зменшення накопичення синапіну під час активності лише одного ХО. Як показано на Фіг.1б6, відбувається зменшення у загальному вмісті фенольних сполук в трансгенних рослинах відносно контролю.Fig. 15, the combined activity of XO and BADH led to a further decrease in the accumulation of sinapin during the activity of only one XO. As shown in Fig. 1b6, there is a decrease in the total content of phenolic compounds in transgenic plants relative to the control.

Приклад 7:Нуклеотидна послідовність синтетичного гена декарбоксилази ферулової кислоти.Example 7: Nucleotide sequence of the synthetic gene of ferulic acid decarboxylase.

У цьому прикладі опубліковану послідовність декарбоксилази ферулової кислоти з Васійй5 ритішз (7адо еї 2о а. Арріє4й і ЄЕпмігоптепіа! Місгоріоюду 61:4484-4486, 1995| використовували для створення гена, оптимізованого для експресії в клітинах рослин. Відкриту рамку зчитування декарбоксилази ферулової кислоти синтезували за допомогою сполучення синтетичних олігонуклеотидів, що базуються на опублікованій послідовності. Олігонуклеотиди синтезували, базуючись, головним чином, на переважних кодонах надекспресованих генів Вгазвзіса парив. счIn this example, the published sequence of ferulic acid decarboxylase from Vasiy5 ritishz (7ado ei 2o a. Arrie4y and Eepmigoptepia! Mishoriojudu 61:4484-4486, 1995| was used to create a gene optimized for expression in plant cells. The open reading frame of ferulic acid decarboxylase was synthesized by by combining synthetic oligonucleotides based on the published sequence Oligonucleotides were synthesized based mainly on the predominant codons of overexpressed genes

Синтетичні олігонуклеотиди мали довжину приблизно 60 нуклеотидів. Будова олігонуклеотидних дуплексів включала на 5-кінці ВатНі-липкий кінець (5 (зЗАТС-) і ЕдоК! липкий кінець (3-ТТАА-5) на 3'-кінці. Збирали і) окремі дуплекси і утворювалась відкрита рамка зчитування на повну довжину з 5' Ватні і Зі ЕсокКіІ сайтами.The synthetic oligonucleotides were approximately 60 nucleotides in length. The structure of oligonucleotide duplexes included at the 5-end VatNi-sticky end (5 (zZATS-) and EdoK! sticky end (3-TTAA-5) at the 3'-end. Separate duplexes were assembled and a full-length open reading frame was formed with 5' Watni and Z EsokKiI sites.

Реакції зв'язування проводили згідно зі стандартними протоколами. Продукти зв'язування, у свою чергу, зв'язували у вектор для клонування. с зо При приєднанні вищезгаданого синтетичного гена у ВатНі-ЕсокКіІ розщеплювану рВішпевзстгірі 5К- (Зіа(адепе), клони з 0,5 т.п.н. вставкою визначали за допомогою скринінгу плазміди ДНК з клонів Е. соїї. Потенційних со кандидатів піддавали скринінгу й визначали нуклеотидну послідовність двох з клонів. Було знайдено, що кожний ю з клонів мав точкову мутацію, і ці дві точкові мутації були різними за розташуванням в двох вибраних клонах.Binding reactions were performed according to standard protocols. The ligation products, in turn, were ligated into a vector for cloning. When the aforementioned synthetic gene was added to VatNi-EsokKiI cleaved rVishpevzstgiri 5K- (Zia(adepe), clones with a 0.5 kb insert were determined by screening DNA plasmids from E. soybean clones. Potential candidates were screened and determined the nucleotide sequence of two of the clones It was found that each of the clones had a point mutation, and these two point mutations were different in location in the two selected clones.

Відстань між цими мутаціями дозволяла реконструювати інтактний ген, сполучаючи дві немутовані частини гена о зв З ЦИХ клонів. Цей клон одержав назву рОоз97р1. Нуклеотидна послідовність цього синтетичного гена наведена на ї-The distance between these mutations made it possible to reconstruct the intact gene by connecting the two non-mutated parts of the gene to the ZHI clones. This clone was named pOoz97p1. The nucleotide sequence of this synthetic gene is shown on

Фіг.17. Передбачувана послідовність амінокислот наведена на Фіг.18.Fig. 17. The predicted sequence of amino acids is shown in Fig.18.

Функціональність синтетичного гена була перевірена за допомогою простого тесту. Декарбоксилаза ферулової кислоти перетворює ферулову кислоту на 4-вінілтваякол (4-МО). 4-МО має певний запах гвоздик і вважається за єдину найважливішу сполуку, що передає натуральний аромат гвоздик. Штам Езспегісніа сої з « рОЗУ9ТЬ1 при вирощуванні у присутності ТММ ферулової кислоти у середовищі для зростання дає чіткий запах ще) с гвоздики, тоді як культура без ферулової кислоти або культура штаму лише з вектором не мала запаху. НРІС аналіз культур, що поглинали ферулову кислоту, підтвердив зникнення ферулової кислоти. Виходячи з ;» вищезгаданих результатів, можна зробити висновок, що функціональний ген клонований в роз97р1.The functionality of the synthetic gene was tested using a simple test. Ferulic acid decarboxylase converts ferulic acid to 4-vinylviacol (4-MO). 4-MO has a distinct clove smell and is considered to be the single most important compound that imparts the natural aroma of cloves. The Ezspegisnia soybean strain with ROSZU9T1 when grown in the presence of TMM ferulic acid in the growth medium produced a distinct clove odor, whereas the culture without ferulic acid or the culture of the vector-only strain had no odor. NRIS analysis of ferulic acid uptake cultures confirmed the disappearance of ferulic acid. Based on ;" of the above-mentioned results, it can be concluded that the functional gene is cloned in roz97r1.

Приклад 8: Генетична трансформація рослини, що несе ген, який кодує декарбоксилазу ферулової кислотиExample 8: Genetic transformation of a plant carrying a gene encoding ferulic acid decarboxylase

Під контролем конститутивного промотору -І У цьому прикладі фермент -- декарбоксилазу ферулової кислоти, клоновану в ро597р1, вставляли у вектор для трансформації рослин КО400О |ОаЦа, К.5.5., Наттегіїйпаї, У.К., Рапспик, В., Реїіспег, І.Е., апа Кеїег, МУ., о 1992, Сепе 211:383-384)|, який був модифікований таким чином, щоб замість МозР-Мрі рослина-селективний с маркер КО400 містився злитий ген між див і прі (бив:пр). бив-прі був описаний попередньо |Оайа, МК.5.5.,Under the control of the constitutive promoter -I. In this example, the enzyme ferulic acid decarboxylase cloned in ro597r1 was inserted into the vector for plant transformation KO400O | .E., apa Keieg, MU., about 1992, Sepe 211:383-384)|, which was modified in such a way that instead of MozR-Mri, the plant-selective marker KO400 contained a fused gene between div and pri (biv:pr ). biv-pri was previously described |Oaia, MK.5.5.,

Наттегійпаї, 9У.К., Реїіспег, Г.Е., Стозру, МУ.Ї. і б. БЗеїмага), 1991, Сепе 211: 239-246)Ї. Ген декарбоксилазиNattegiipai, 9U.K., Reiispeg, G.E., Stozru, MU.Yi. and b. BZeimaga), 1991, Sepe 211: 239-246). Decarboxylase gene

Ме, ферулової кислоти розміщували під контролем 355 опромотору й плазміду використовували дляMe, ferulic acid was placed under the control of the 355 promoter and the plasmid was used for

Із трансформування рослин тютюну згідно з стандартними протоколами.From the transformation of tobacco plants according to standard protocols.

Рестрикційна мапа вектора наведена на Фіг.19. Вектор роз97р3, як показано на Фіг.19, такий самий, як і рНОЗ'З1, за винятком наступного. На такій ж самій векторній основі рНб7З1 НіпапП-паріп Р-Ватні касету ов Заміщали на касету: 355 промотор вірусу мозаїки цвітної капусти-лідерна послідовність вірусу мозаїки люцерни описана в К.5.5. Юайа, ЕР. ВекККаоці, У. К. Наттегіїпа!, с. Ріїаїе, О.І. Юипеіап апа МУЛ. Стовру. ІтргомейThe restriction map of the vector is shown in Fig.19. Vector roz97p3, as shown in Fig. 19, is the same as rNOZ'31, except for the following. On the same vector basis рНб7З1 NipapP-parip R-Watni cassette ov was replaced by the cassette: 355 promoter of cauliflower mosaic virus-leader sequence of alfalfa mosaic virus is described in K.5.5. Yuaya, ER. VekKKaotsi, U.K. Nattegiip!, p. Riyaie, O.I. Yuipeiap apa MUL. Stovru Itrgomei

Ф) підп-Іеме! сопвійшіме Тогедп депе ехргезвіоп іп ріапів извіпд ап АММ КМА4 ипігапзіаїе(й Іесадег зедпепсе, ка Ріапі Зсіепсе 94: 139-149, 1993). Ця частина промотора одержала скорочену назву 355 на Фіг.19. Після 355 знаходиться відкрита рамка зчитування декарбоксилази ферулової кислоти, з'єднана за допомогою ВатнНі на бо З-кінці ї Есокі на З'-кінці замість відкритої рамки зчитування ХО рНнз7з31.F) subp-Ieme! sopviyshime Togedp depe ehrgezviop ip riapiv izvipd ap AMM KMA4 ipigapziaie (y Iesadeg zedpepse, ka Riapi Zsiepse 94: 139-149, 1993). This part of the promoter received the abbreviated name 355 in Fig.19. After 355, there is an open reading frame of ferulic acid decarboxylase, connected by VatNi at the C-terminus and Esok at the C'-terminus instead of the open reading frame of ХО рнз7з31.

Були відкриті трансгенні рослини, що експресували ген декарбоксилази ферулової кислоти. Рослини досліджували на рівень фенольних сполук і вивільнення вінілгваяколу.Transgenic plants expressing the ferulic acid decarboxylase gene were discovered. The plants were examined for the level of phenolic compounds and the release of vinyl guaiacol.

Використовуючи Вестерн-блот аналіз з використанням поліклональних антитіл проти декарбоксилази ферулової кислоти, було знайдено, що незалежні трансгенні рослини тютюну, що несуть ген декарбоксилази 65 ферулової кислоти, містять імунореактивний поліпептид передбачуваного розміру. Нетрансформовані рослини не мали імунореактивного пептиду. Це підтверджує факт трансгенної експресії білка декарбоксилази ферулової кислоти в цих трансгенних рослинах.Using Western blot analysis using polyclonal anti-ferulic acid decarboxylase antibodies, independent transgenic tobacco plants carrying the ferulic acid decarboxylase 65 gene were found to contain an immunoreactive polypeptide of the expected size. Non-transformed plants had no immunoreactive peptide. This confirms the fact of transgenic expression of ferulic acid decarboxylase protein in these transgenic plants.

Приклад 9: Генетична трансформація рослини, що містить ген, який кодує декарбоксилазу ферулової кислоти під контролем тканино-селективного промотору.Example 9: Genetic transformation of a plant containing a gene encoding ferulic acid decarboxylase under the control of a tissue-selective promoter.

У цьому прикладі фермент -- декарбоксилазу ферулової кислоти, клоновану в ро597р1, вставляли у векторIn this example, the enzyme ferulic acid decarboxylase, cloned in ro597p1, was inserted into the vector

КО400 для трансформації рослин. Ген декарбоксилази ферулової кислоти розміщували під контролем насіння-специфічного паріп-промотору з В. париз і потім плазміду використовували для трансформування рослин тютюну згідно зі стандартними протоколами. Рестрикційна мала вектора наведена на Фіг.20. Вектор роз97р2, як показано на Фіг.20, такий самий як і р597р3, за винятком того, що на тому ж самому векторі 7/0. Ніпап-355-Ватні касета була заміщена на НіпаїІ-паріп промотор-ВатнНі касету, показану на Фіг.12 для рНн5е731.KO400 for plant transformation. The ferulic acid decarboxylase gene was placed under the control of a seed-specific parip promoter from B. paris and then the plasmid was used to transform tobacco plants according to standard protocols. The restrictive small vector is shown in Fig. 20. Vector roz97p2, as shown in Fig. 20, is the same as p597p3, except that on the same vector 7/0. The Nipap-355-Watni cassette was replaced by the NipaI-parip promoter-Watni cassette, shown in Fig. 12 for pHn5e731.

Були відкриті трансгенні рослини, що експресували ген декарбоксилази ферулової кислоти. Рослини досліджували на рівень фенольних сполук і вивільнення вінілгваяколу.Transgenic plants expressing the ferulic acid decarboxylase gene were discovered. The plants were examined for the level of phenolic compounds and the release of vinyl guaiacol.

Приклад 10. Визначення тканинної специфічності й накопичення в насінні фітинової кислоти під час вистигання насіння хрестоцвітої рослини, Вгазвіса парив.Example 10. Determination of tissue specificity and accumulation of phytic acid in seeds during ripening of the seeds of the cruciferous plant, Vgazvisa pariv.

Біосинтез фітинової кислоти.Biosynthesis of phytic acid.

У цьому прикладі дані стосовно біосинтетичного шляху фітинової кислоти визначали у насінні Вгазвіса.In this example, data on the biosynthetic pathway of phytic acid were determined in Vgazvis seeds.

Оскільки фітинова кислота є гексафосфатною похідною міоінозиту (фітинова кислота позначається як ІР б), визначали співвідношення окремих фосфорилованих похідних міоінозиту (наприклад ІР 4, ІР», ІРз, ІР,. і ІРв) із загальних похідних фосфорилованого інозиту. Чисту фітинову кислоту, частково зруйновану за допомогою 2о аутоклавування для одержання різних фосфорилованих похідних, використовували як стандарт для аналізуSince phytic acid is a hexaphosphate derivative of myoinositol (phytic acid is denoted as IR b), the ratio of individual phosphorylated derivatives of myoinositol (for example, IR 4, IR», IR3, IR, and IRb) to the total derivatives of phosphorylated inositol was determined. Pure phytic acid, partially destroyed by 2o autoclaving to obtain various phosphorylated derivatives, was used as a standard for analysis

НРГІС, проведеного згідно з Мегоп і Воппегі (1992. Тпе ЕМВО доигпа! 11:2077-2085) і Мегпоп ОМ, Тагсгупекі МС і Удепзеп КО і Воппегі Ну), (1993. Тне Ріапі доигпаї 4: 199-205.NRGIS conducted according to Megop and Voppegi (1992. Tpe EMVO doigpa! 11:2077-2085) and Megpop OM, Taggsgupeki MS and Udepzep KO and Voppegi Nu), (1993. Tne Riapi doigpai 4: 199-205.

Різні форми фосфорилованого інозиту (наприклад ІР., ІРо, ІРз, ІР; і ІРб5) і фітинової кислоти легко розрізнялися за допомогою цього аналізу. Лише один пік був знайдений, і відповідав ІР б (тобто, фітиновій сч ов Кислоті), коли аналізували зразки інозитфосфату, екстрагованого з насіння Вгазвіса, що вистигало. Цей результат показав, що ІРе є головною формою інозитфосфату в насінні, що вистигає, і що інші проміжні і) фосфориловані форми інозиту не можна було виявити за допомогою НРІ С описаними способами. Таким чином, вважається, що біосинтез фітинової кислоти з міоінозиту відбувається швидко й головним чином кількісно.Different forms of phosphorylated inositol (eg IR, IR, IR3, IR; and IRb5) and phytic acid were easily distinguished by this assay. Only one peak was found and corresponded to IR b (ie, phytic acid) when samples of inositol phosphate extracted from ripening Vgazvis seeds were analyzed. This result showed that IRe is the main form of inositol phosphate in ripening seeds, and that other intermediate i) phosphorylated forms of inositol could not be detected using HRI C by the described methods. Thus, it is believed that the biosynthesis of phytic acid from myoinositol occurs rapidly and mainly quantitatively.

Біосинтез фітинової кислоти під час вистигання. с зо У цій частині прикладу визначали накопичення фітинової кислоти протягом вистигання насіння. Способи визначення рівня фітинової кислоти в насінні були наступними: ісе)Biosynthesis of phytic acid during ripening. с зо In this part of the example, the accumulation of phytic acid during seed ripening was determined. The methods of determining the level of phytic acid in seeds were as follows:

Насіння перетирали у ступці в присутності рідкого азоту і порошок переносили у 15-мл стерильну пробірку, ю що містила 5мл 0,5М НОЇ. Після видалення ліпідів за допомогою екстрагування гексаном фазу, що залишилась (водну фазу із залишками тканини) обробляли ультразвуком протягом 90 секунд на рівні З ультразвуковим о рідинним процесором |Моде! ХІ/2020, Неаї Зувієтв, Іпс., Фармінгдаль, штат Нью-Йорк, СШАЇ. Після ї- центрифугування рідину переносили у свіжу пробірку для аналізу фітинової кислоти за допомогою НРІ С. Цей спосіб застосовували до насіння на різних стадіях стиглості.The seeds were ground in a mortar in the presence of liquid nitrogen and the powder was transferred to a 15-ml sterile test tube containing 5 ml of 0.5 M NOI. After removal of lipids by hexane extraction, the remaining phase (aqueous phase with tissue remnants) was sonicated for 90 seconds at Z ultrasonic o liquid processor |Mode! XI/2020, Neaii Zuvietv, Ips., Farmingdale, NY, USA. After centrifugation, the liquid was transferred to a fresh test tube for phytic acid analysis using NRI C. This method was applied to seeds at different stages of maturity.

Накопичення фітинової кислоти протягом вистигання насіння наведено на Фіг.21. Хоча фітинову кислоту спочатку можна спостерігати в насінні на дуже ранніх стадіях (тобто 12 днів після запилення), рівень її « значно не підвищується до 22 днів після запилення. Протягом 10-добового періоду після її першої появи з с фітинова кислота досягає максимального рівня приблизно 24Омкг/насіння. Рівень фітинової кислоти відносно сухої маси стиглого насіння становив приблизно 3,295. Ці результати вказують, що зменшення кількості фітинової ;» кислоти через взаємодію з біосинтезом фітинової кислоти потребує промотору, що здатний експресувати ген приблизно з 12 ДПЗ до достигання насіння.Accumulation of phytic acid during seed ripening is shown in Fig. 21. Although phytic acid can initially be observed in seeds at very early stages (ie, 12 days after pollination), its level does not increase significantly until 22 days after pollination. During the 10-day period after its first appearance with c, phytic acid reaches a maximum level of approximately 24 Ωkg/seed. The level of phytic acid relative to dry weight of ripe seeds was approximately 3.295. These results indicate that a decrease in the amount of phytin; acid due to the interaction with the biosynthesis of phytic acid requires a promoter capable of expressing the gene from approximately 12 dp to seed maturity.

Подальшій аналіз показав, що фітинова кислота головним чином накопичується в ембріональній тканині -І більш ніж в насінній шкірці (Фіг.22). Сім'ядолі містять майже 9095 фітинової кислоти насіння і 1095 присутні в осі зародків. Ці дослідження дозволяють припустити, що різні ембріональні тканини є найбільш переважними о тканинами-мішенями для зменшення рівня фітинової кислоти за допомогою генетичної модифікації біосинтезу с фітинової кислоти.Further analysis showed that phytic acid mainly accumulates in the embryonic tissue -I more than in the seed coat (Fig. 22). Cotyledons contain almost 9095 phytic acid seeds and 1095 are present in the germ axis. These studies suggest that various embryonic tissues are the most preferred target tissues for reducing phytic acid levels by genetic modification of phytic acid biosynthesis.

Приклад 11. Визначення метаболізму міоінозиту в тканинах насіння, що вистигає.Example 11. Determination of the metabolism of myoinosit in the tissues of ripening seeds.

Ме, Цей приклад ілюструє частину пулу міоінозиту, що використовується для біосинтезу фітинової кислоти. ХочаMe, This example illustrates a portion of the myoinositol pool used for phytic acid biosynthesis. Although

Ге міоїнозит є попередником синтезу фітинової кислоти у рослин, він також використовується в інших анаболічних шляхах для одержання фосфатидилінозиту й компонентів клітинної стінки. Цей приклад ілюструє частину загального пулу міоїнозиту, що використовується для біосинтезу фітинової кислоти в насінні, що вистигає. Мічення насіння Вгазвіса іп мімо, використовуючи ЗН-міоїнозит, застосовували для спостерігання розповсюдження інозиту в різних фракціях, що екстрагували різними розчинниками. Спосіб, що використовувалиHemyoinositol is a precursor of phytic acid synthesis in plants, it is also used in other anabolic pathways to produce phosphatidylinositol and cell wall components. This example illustrates a portion of the total myoinositol pool used for phytic acid biosynthesis in maturing seeds. Marking of Vgazvis ip mimo seeds, using ZN-myoinosite, was used to observe the distribution of inositol in different fractions extracted with different solvents. The method used

ІФ) для імпульсного мічення насіння іп мімо, що вистигає, ЗН-міоіїнозитом, описаний наступним чином. Видаляли іме) стручки на різних стадіях розвитку, і кінець із розрізом відразу ж переносили у 10 мл стерильного культурального середовища, що містило 5мкКі ЗН-міоінозиту у 50-мл пробірці, і культивували за стандартних 60 умов для росту (202 протягом 16 годин у світлі, 1593 протягом 8 годин без світла) протягом двох днів. Насіння збирали для екстрагування ліпідів, фітинових кислот, компонентів трифтороцтової кислоти (ТРА)-розчинної клітинної стінки й уламків клітинної стінки. Радіоактивність визначали в кожній фракції за допомогою рідинного сцинтиляційного лічильника.IF) for pulse marking of ripening ip mimo seeds with ZH-myoinositol, described as follows. Pods at various stages of development were removed, and the cut end was immediately transferred to 10 ml of sterile culture medium containing 5 μCi of ZN-myoinositol in a 50-ml tube and cultured under standard 60 growth conditions (202 for 16 hours in the light , 1593 for 8 hours without light) for two days. The seeds were collected for the extraction of lipids, phytic acids, trifluoroacetic acid (TPA)-soluble cell wall components, and cell wall fragments. Radioactivity was determined in each fraction using a liquid scintillation counter.

Виконували чотири типи екстракцій з насіння з імпульсним міченням для відокремлення водорозчинних бо клітинних компонентів (для аналізу фітинової кислоти), гексанрозчинних (аналізу ліпідів), трифтороцтова кислота (ТЕРА)-розчинних компонентів клітинної стінки й уламків клітин. На Фіг.23 представлено середню радіоактивність в кожній фракції на різних стадіях розвитку насіння. Дані свідчать, що більш ніж 2090 загального рівня мітки в насінні знаходиться в ліпідній фракції на 25-30 днях після запилення (ДПЗ).Four types of extractions were performed from seeds with pulse labeling to separate water-soluble cell components (for phytic acid analysis), hexane-soluble (lipid analysis), trifluoroacetic acid (TERA)-soluble cell wall components and cell debris. Figure 23 shows the average radioactivity in each fraction at different stages of seed development. The data indicate that more than 2090 of the total level of the label in the seed is in the lipid fraction at 25-30 days after pollination (DPZ).

Радіоактивність у фракціях клітинної стінки (ТЕРА-розчинної клітинної стінки й уламків клітин) становить приблизно 595 загального рівня мітки, включеної протягом розвитку насіння. Радіоактивність у водорозчинній фракції надалі аналізували за допомогою НРІ С для визначення частини фітинової кислоти. Було знайдено, що приблизно 1095 мітки у водорозчинному екстракті знаходиться у піці фітинової кислоти й приблизно 3090 мітки знаходилось у піці ін'єкції зразка, який є вільним міоінозитом. Інший мічений матеріал, присутній у водорозчинному екстракті, виділяли у пре- і пост-піках фітинової кислоти, що представляють невизначені 7/0 сполуки.The radioactivity in the cell wall fractions (TERA-soluble cell wall and cell debris) is approximately 595 of the total level of label incorporated during seed development. The radioactivity in the water-soluble fraction was further analyzed using NRI C to determine the portion of phytic acid. It was found that about 1095 of the label in the water-soluble extract was in the phytic acid pic and about 3090 of the label was in the pic of the injection sample, which is free myoinositol. Other labeled material present in the water-soluble extract was isolated in the pre- and post-peaks of phytic acid representing unidentified 7/0 compounds.

Відсоток метаболізованої мітки, знайденої у фракціях фітинової кислоти, ліпідів, ТРА-розчинної клітинної стінки й уламків клітин, наведений на Фіг.3. Приблизно 3095 мітки з ЗН-міоінозит-похідних метаболітів знаходиться в фітиновій кислоті на 20-30 ДПЗ. Одночасно, приблизно 6095 мітки були присутні в ліпідах (інозитвмісних фосфоліпідах) і менш, ніж 1095 у фракції клітинної стінки.The percentage of metabolized label found in the phytic acid, lipid, TPA-soluble cell wall, and cell debris fractions is shown in Figure 3. Approximately 3095 labels of ZN-myoinositol-derived metabolites are found in phytic acid at 20-30 DPI. At the same time, approximately 6095 labels were present in lipids (inositol-containing phospholipids) and less than 1095 in the cell wall fraction.

Таким чином, частина загального пулу міоіїнозиту, що використовується для біосинтезу фітинової кислоти, становить приблизно 3095 у період розвитку насіння, коли біосинтез фітинової кислоти є максимальним.Thus, the fraction of the total myoinositol pool used for phytic acid biosynthesis is approximately 3095 during the period of seed development when phytic acid biosynthesis is maximal.

Приклад 12. Клонування гену, що кодує фермент, здатний діяти на міоінозит.Example 12. Cloning of a gene encoding an enzyme capable of acting on myoinosit.

У цьому прикладі виділяли ген, здатний діяти на міоінозит. Геном був ген інозит О-метил-трансферази із звичайних рослин родини Аі2гоасеае. Клонування з використанням зворотної транскриптази використовували для виділення гена, як описано нижче. Стандартні процедури з ДНК виконували згідно з |Мапіаїйіз еї.аї.,In this example, a gene capable of acting on myoinositis was isolated. The gene was an inositol O-methyl-transferase gene from common plants of the Ai2goaceae family. Reverse transcriptase cloning was used to isolate the gene as described below. Standard DNA procedures were performed according to

Моїіесшіаг Сіопіпо, А І арогаїюгу Мапиаї, Соїа Зргіпд Нагброг І арогаюгу, Соїй Зргіпд Нагброг, ММ.Moiiesshiag Siopipo, A I arogaiyugu Mapiai, Soia Zrgipd Nagbrog I arogayugu, Soiy Zrgipd Nagbrog, MM.

Загальну РНК екстрагували з оброблених 500ММ Масі тканин листя Аігоасеае і очищали полі (АХАРНК. ЦюTotal RNA was extracted from treated 500 MM mass of Aigoaceae leaf tissues and purified by poly(AHARNA. This

МРНК використовували для зворотної транскрипції за допомогою Зирегзстгірі ІІ Кемегзе Тгапсгіріазе (Рготеда,mRNA was used for reverse transcription with Ziregzstgiri II Kemegze Tgapsgiriaze (Rgoteda,

Мадізоп, УМІ.) за наступних умов: три мкг мРНК, розчинені в 20мкл води, використовували як матрицю. РНК Га денатурували за допомогою нагрівання при 652 протягом 5 хвилин, потім охолоджували на льоді. До композиції додавали Змкл оліго-д! (50Омкг/мл), вмкл 5Х буфера зворотної транскриптази, 4мкл 01М ОТ, 2мкл 10ММ о дНтТФатів. Суміш нагрівали до 422С, потім додавали Змкл (60 одиниць) зворотної транскриптази ЗирегігапзсгіріMadizop, UMI.) under the following conditions: three μg of mRNA dissolved in 20 μl of water were used as a matrix. Ha RNA was denatured by heating at 652 for 5 minutes, then cooled on ice. Zmkl oligo-d was added to the composition! (50 Ωkg/ml), 1 μl of 5X reverse transcriptase buffer, 4 μl of 01 M OT, 2 μl of 10 mM o dHtTPates. The mixture was heated to 422C, then Zmkl (60 units) of reverse transcriptase Ziregigapzsgiri was added

ІЇ. Реакцію виконували протягом однієї години при 4220. Після цього періоду часу, додавали їмкл РНКази Н (1,5О/мкл) і реакцію виконували протягом ЗО хвилин при 3720. КДНК, що утворилася, використовували як с матрицю для РСК за допомогою Мепі полімерази за наступних умов: реакцію РОК виконували у 100Омкл об'єму з «о циклами, що складаються з 949 протягом хвилини, 5529 протягом хвилини, 729С протягом хвилини з 2-секундними подовженнями протягом кожного циклу в загальних 30 циклах. Праймери, що використовували в о цій реакції, були основані на опублікованій послідовності ІМТ ДНК (СепВапк реєстраційний номер М87340). УII. The reaction was carried out for one hour at 4220. After this period of time, 1 µl of RNase H (1.50/µl) was added and the reaction was carried out for 30 minutes at 3720. The resulting cDNA was used as a template for PCR using Mapi polymerase as follows conditions: the ROK reaction was performed in a volume of 100 Ωcl with cycles consisting of 949 for a minute, 5529 for a minute, 729С for a minute with 2-second extensions during each cycle for a total of 30 cycles. The primers used in this reaction were based on the published IMT DNA sequence (SepVapk accession number M87340). IN

Переднім праймером, що використовували, була послідовність І.О. Мо.6:The forward primer used was the sequence of I.O. Mo. 6:

УТТТТТОбАТССАТОАСТАСТТАСАСААТООССААСТАСА З - яка містить сайт Ватні на б5'-кінці (підкреслено) Заднім праймером, що використовували, була послідовність І.О. Мо.7:UTTTTTObATSSATOASTASTTASASAATOOSSAASTASA Z - which contains a Watney site at the b5'-end (underlined) The reverse primer used was the sequence of I.O. Mo. 7:

УТТТТТТТТОСООССОСАТААДАСОСААДАТСАТАСАСТО « дю яка містить сайт Мої! на 5'-кінці (підкреслено). зUTTTTTTTTTOSOOSSOSATAADASOSASAADATSATASASTO « du which contains the site My! at the 5'-end (underlined). with

Ампліфікований фрагмент ДНК розщеплювали Ватн І і Мої І і потім субклонували в РЗРОКТ 1 (ВК, ВеїНегзаа, с МО). Розщеплений Ват НІ, Мої І фрагмент РОК клонували у відповідні сайти вектора рЗРОКТ з утворенням :з» рарогіМтТ. На Фіг.24 (Послідовність І.О. Мо.5) показано послідовність ампліфікованого фрагменту ДНК, який є ідентичним опублікованій послідовності ІМТ ДНК за винятком двох основ у 3'-нетрансльованій ділянці.The amplified DNA fragment was cleaved by Watn I and Moi I and then subcloned into RZROKT 1 (VK, VeiNegzaa, c MO). The cleaved Vat NI, Moi I fragment of ROK was cloned into the corresponding sites of the pZROKT vector with the formation of :z» rarogiMtT. Figure 24 (Sequence I.O. Mo.5) shows the sequence of the amplified DNA fragment, which is identical to the published IMT DNA sequence with the exception of two bases in the 3'-untranslated region.

Передбачувана послідовність білка є ідентичною опублікованим даним від СепеВапк. - 15 Приклад 13: Створення векторів для трансформації рослин, що містить ген, який кодує фермент, здатний діяти на міоінозит: використання гена міоїнозит О-метилтрансФерази Аігоасеае. 1 Цей приклад ілюструє створення вектора для трансформації рослин, що містить ген, здатний діяти на сл міоіїнозит під контролем промотору, активного в клітинах рослин. Наведений вектор для трансформації рослин містить ген місіїнозит О-метилтрансферази під контролем промотору, активного у клітин насіння, тобто 355 (о) 50 промотор. Вектор створювали наступним чином: реропіМТ розщеплювали Ваїп НІ і Есо КІ для вивільнення гена "з ІМТ. Фрагмент гена ІМТ клонували в відповідні сайти рВішезсгірі 5ЗК(-), ІЗігаїедепе, їа оїа, СА. і плазміда, що утворилася, одержала назву рВіше!МТ. рВіиеМТ розщеплювали зЗре І і клонували у вектор рВІ 221 (СіопТесі), попередньо розрізаний Хра І. Вибирали плазміду, що містила ген ІМТ у правильній орієнтації відносно 355 промотору в рВІ 221, і розщеплювали Ніпа ПШ ії Есо КІ. Фрагмент 355-ІМТ - Моз термінатор переносили у рКО 400, що привело до створення вектора для трансформації рослин рЗ55ІМТ.The predicted protein sequence is identical to the published data from SepeVapk. - 15 Example 13: Creation of vectors for the transformation of plants containing a gene that encodes an enzyme capable of acting on myoinositol: use of the myoinositol O-methyltransferase Aigoaceae gene. 1 This example illustrates the creation of a vector for plant transformation containing a gene capable of acting on sl myoinosit under the control of a promoter active in plant cells. The given vector for plant transformation contains the missinosit O-methyltransferase gene under the control of a promoter active in seed cells, i.e. 355 (o) 50 promoter. The vector was created as follows: reropiMT was cleaved by Vaip NI and Eso KI to release the gene "from IMT. The IMT gene fragment was cloned into the corresponding sites of rVishezsgiri 5ZK(-), IZigayedepe, ia oia, SA. and the resulting plasmid was named rVishez!MT pViieMT was cleaved with ZreI and cloned into the vector rVI 221 (SiopTesi), previously cut by Xra I. The plasmid containing the BMI gene in the correct orientation relative to the 355 promoter in rVI 221 was selected, and Nipa PSh and Eso KI were cleaved. Fragment 355-IMT - Moz terminator was transferred into pKO 400, which led to the creation of a vector for plant transformation pZ55IMT.

ГФ) Конструкт, що утворився, рЗ355ІМТ, містить касету: 355 промотор-ІМТ-505-Моз термінатор у рКОраоб0О і 7 показаний на Фіг.25.GF) The resulting construct, pZ355IMT, contains the cassette: 355 promoter-IMT-505-Moz terminator in pKOraob0O and 7 is shown in Fig.25.

Приклад 14: Створення векторів для трансформації рослин, що містять ген, який кодує фермент, здатний діяти на міоінозит під контролем насіння селективного промотору. 60 У цьому прикладі створювали ген, що кодує фермент, здатний діяти на міоінозит під контролем насіння-селективного промотора, у векторі для трансформації рослин. Геном, що використовували, був ген міоїнозит О-метилтрансферази й промотором був насіння-селективний паріп-промотор. Вектор одержав назвуExample 14: Creation of vectors for the transformation of plants containing a gene encoding an enzyme capable of acting on myoinositol under the control of a seed selective promoter. 60 In this example, a gene encoding an enzyme capable of acting on myoinosit under the control of a seed-selective promoter was created in a vector for plant transformation. The gene used was the myoinosit O-methyltransferase gene and the promoter was a seed-selective parip promoter. The vector was named

РМІМТ.RMIMT

Вектор рМІМТ будували наступним чином: Зре І-розщеплений фрагмент ІМГДНК (Приклад 4) лігували у рОНІ бо Іпаріп-промотор, як (описано Коппо-Мигазе еї аіЇ., 1994, Ріапі МоїІесшіаг Віоіоду, 26:1115-1124)) у Хбеї сайт, що привело до утворення касети паріп-промотор-ІМТ-Моз термінатор. Цю експресійну касету далі переносили у РКО400. Вектор, що утворився, наведений на Фіг.26.The rMIMT vector was constructed as follows: The Zre I-cleaved fragment of IMGDNA (Example 4) was ligated into the pONI and Iparip promoter, as described by Koppo-Migaze et al., 1994, Riapi MoiIesshiag Vioidou, 26:1115-1124)) at the Khbeya site , which led to the formation of the parip-promoter-IMT-Moz terminator cassette. This expression cassette was then transferred to RKO400. The resulting vector is shown in Fig.26.

Приклад 15: Трансформація Вгазвіса париз (У/евіаг) за допомогою РЗ5БІМТ.Example 15: Transformation of Vgazvis Paris (U/eviag) using RZ5BIMT.

Вектор рЗ355ІМТ вставляли в штам Адгобрасіегішт МРОО за допомогою стандартного потрійного сполучення, після чого виконували опосередковану Адгорасіегішт трансформацію Вгаззіса. Трансформацію виконували, як описано у Прикладі 4. Одержували рослини, трансформовані рЗ3551ІМТ, й перевіряли на рівень фітату.The pZ355IMT vector was inserted into the Adgobrasiegisht MROO strain using a standard triple conjugation, followed by Adgorasiegisht-mediated Vgazzis transformation. Transformation was performed as described in Example 4. Plants transformed with pZ3551IMT were obtained and tested for phytate levels.

Приклад 16: Молекулярний аналіз трансгенних рослинExample 16: Molecular analysis of transgenic plants

Трансгенні рослини ЕР, що містили Самм 355-ІМТ експресійну касету, аналізували за допомогою РСК, 7/0 Саузерн та Нозерн-блотів, а також аналізу на фермент ІМТ. Попередній аналіз РСК показав, що усі трансгенні рослини містили ген ІМТ (Фіг.27). Саузерн - гібридизація показала, що ген ІМТ інтегрувався у геном Вгазвіса з різною кількістю копій. Загальну РНК екстрагували з насіння, що вистигає, для нозерн - гібридизації, як показано на Фіг.28.Transgenic ER plants containing the Samm 355-IMT expression cassette were analyzed by RSC, 7/0 Southern and Northern blots, and BMI enzyme analysis. Preliminary analysis of RSC showed that all transgenic plants contained the BMI gene (Fig. 27). Southern hybridization showed that the BMI gene was integrated into the Vgazvis genome with different copy numbers. Total RNA was extracted from maturing seeds for northern hybridization, as shown in Fig.28.

Приклад 17: Аналіз Фітинової кислоти в трансгенних рослинах.Example 17: Analysis of phytic acid in transgenic plants.

Рівень фітинової кислоти визначали у стиглому насінні, що збирали з ЕР, трансгенних рослин. Екстрагування насіння виконували, як описано у Прикладі 10. Зібрані дані показують, що в середньому зменшення більш ніж на 1595 фітинової кислоти знаходиться в трансгенних рослинах. На Фіг.29 і 30 показано ці дані. Зібрані дані показують, що в середньому зменшення більш ніж на 1595 фітинової кислоти знаходиться в трансгенних рослинах, що містять реІМТ вектор. Енасіння -- це композиції трансгенного й нетрансгенного насіння завдяки 2о сегрегації таким чином, справжнє зменшення рівня фітинової кислоти є значно вищим на кожне трансформоване насіння. РЕ» і Ез насіння -- це гомозиготні лінії, що містять вектор рзІМТ. Очевидним є те, що в польових умовах гомозиготні лінії що несуть рзІМТ вектор, виявили в середньому 3096 зменшення рівня фітинової кислоти в насінні. Окрім визначення рівня фітинової кислоти, виконували Саузерн-блот аналіз для визначення кількості копій вставлених генів. Навіть у рослин з однією вставкою гена спостерігається значне сч ов Зменшення (3470) фітинової кислоти (наприклад, рослина МеТРІ1). Таким чином, експресія ферменту здатна модифікувати міоіїнозит в тканинах, які відповідають за біосинтез фітинової кислоти, що призводить до (8) зменшення кількості фітинової кислоти в насінні. Також зрозуміло, що ознака меншого рівня фітинової кислоти може бути передана статево, оскільки вона успадковується, таким чином, спосіб використання може також включати передачу ознаки за допомогою загальноприйнятих способів розведення, як тільки ознаку низького с зо рівня фітинової кислоти буде закріплено.The level of phytic acid was determined in ripe seeds collected from ER of transgenic plants. Seed extraction was performed as described in Example 10. The collected data show that an average reduction of more than 1595 phytic acid is found in transgenic plants. Figures 29 and 30 show these data. The collected data show that an average reduction of more than 1595 phytic acid is found in transgenic plants containing the reIMT vector. En-seeds are compositions of transgenic and non-transgenic seeds due to 2o segregation, so the true reduction in phytic acid levels is significantly higher per transformed seed. PE" and Ez seeds are homozygous lines containing the rzIMT vector. It is obvious that in field conditions, homozygous lines carrying rzIMT vector showed an average of 3096 decrease in the level of phytic acid in seeds. In addition to determining the level of phytic acid, Southern blot analysis was performed to determine the number of copies of the inserted genes. Even in plants with one gene insertion, a significant reduction (3470) of phytic acid is observed (for example, plant MeTRI1). Thus, the expression of the enzyme is able to modify the myoinosit in the tissues that are responsible for the biosynthesis of phytic acid, which leads to (8) a decrease in the amount of phytic acid in the seed. It is also understood that the low phytic acid trait can be sexually transmitted since it is inherited, so the method of use can also include passing on the trait by conventional breeding methods once the low phytic acid trait is established.

Приклад 18: Трансформація рМІМТ Вгазвіса пасив. ісе)Example 18: Transformation of rMIMT Vgazvisa passive. ise)

Вектор рЗ5ЗМІМТ вставляли в Адгорасіегішт штам МРОО за допомогою стандартного потрійного сполучення, ю після чого виконували Адгорасіегіцт-опосередковану трансформацію Вгаззіса. Трансформацію виконували, як описано у Прикладі 4. оThe pZ5ZMIMT vector was inserted into Adhorasiegist strain MROO using a standard triple conjugation, followed by Adhorasiegist-mediated Vgazzis transformation. The transformation was performed as described in Example 4. o

Рослини, трансформовані рЗ5МІМТ, одержували й перевіряли на зменшений рівень фітинової кислоти, як ї- зазначено у Прикладі 17. На Фіг.31 показано таблицю даних, зібраних з Е; і Р» трансгенного насіння, що несеPlants transformed with pZ5MIMT were obtained and tested for reduced phytic acid levels as described in Example 17. Figure 31 shows a table of data collected from E; and P» of the transgenic seed bearing

РМІМТ вектор, вирощеного у польових умовах. У Е- рослин вставка рМІМТ піддалася сегрегації, таким чином насіння, що перевіряли, було сумішшю трансгенних і нетрансгенних сегрегантів. У Е 5 поколінні, більшість з ліній були гомозиготними або майже гомозиготними. При аналізі 2 майже 4095 зменшення рівня фітинової «RMIMT vector grown in field conditions. In E plants, the rMIMT insertion segregated, so the seeds tested were a mixture of transgenic and non-transgenic segregants. In the E5 generation, most of the lines were homozygous or nearly homozygous. In analysis 2, almost 4095 decrease in the level of phytin "

Кислоти спостерігали у насінні з рослин, вирощених у польових умовах. Таким чином, експресія ферменту, в с здатного зменшувати доступність місінозиту для біосинтезу фітинової кислоти насіння-селективним чином, призводить до значного зменшення кількості фітинової кислоти. ;» Приклад 19: Утворення та накопичення УДФ-галактози не допускається шляхом використання ферменту, що є чужорідним клітинам рослини.Acids were observed in seeds from plants grown in the field. Thus, the expression of an enzyme capable of reducing the availability of mysinosite for the biosynthesis of phytic acid in a seed-selective manner leads to a significant decrease in the amount of phytic acid. ;" Example 19: The formation and accumulation of UDP-galactose is not allowed by using an enzyme that is foreign to plant cells.

Фермент УДФ-галактоза 4-епімераза (даіЕ) бере участь в основних етапах метаболізму галактози в живих -І системах. Вона каталізує перетворення УДФ-галактози на УДФ-глюкозу. Ген ферменту доступний з людини, дріжджів і бактерій. о Мета цього прикладу - надекспресувати цей фермент у певних тканинах рослини-мішені з метою збільшення с пулу УДФ-глюкози за рахунок УДФ-галактози. Передбачуваним результатом є зменшений біосинтез галактинолу, який є попередником нехарчових цукрозних глікозидів (КЕО-глікозиди (родина рафінози олігосахаридів),The enzyme UDP-galactose 4-epimerase (daiE) is involved in the main stages of galactose metabolism in living -I systems. It catalyzes the conversion of UDF-galactose into UDF-glucose. The enzyme gene is available from humans, yeast and bacteria. o The purpose of this example is to overexpress this enzyme in certain tissues of the target plant in order to increase the pool of UDP-glucose at the expense of UDP-galactose. The predicted result is reduced biosynthesis of galactinol, which is a precursor to non-food sucrose glycosides (KEO-glycosides (raffinose family of oligosaccharides),

Ме, наприклад, рафіноза, стахіоза тощо). Для того, щоб досягти цієї мети, потрібно зменшити швидкість накопиченняMe, for example, raffinose, stachyose, etc.). In order to achieve this goal, it is necessary to reduce the rate of accumulation

Ге небажаних КЕО-глікозидів, що призвело б до підвищеної доступності УДФ-глюкози й цукрози одночасно. Остання мала би брати участь і підсилювати інші метаболічні шляхи, де необхідна цукроза, або для утворення інших метаболітів, що є необхідними для рослини, або як джерело вуглецю для підвищеної продуктивності рослин (наприклад білки, ліпіди, загальний вихід тощо).He of undesirable KEO-glycosides, which would lead to increased availability of UDP-glucose and sucrose at the same time. The latter should participate and enhance other metabolic pathways where sucrose is needed, either for the formation of other metabolites that are necessary for the plant, or as a carbon source for increased plant productivity (eg proteins, lipids, total yield, etc.).

Цей приклад ілюструє використання бактеріального ферменту у вищих рослин для викликання метаболічногоThis example illustrates the use of a bacterial enzyme in higher plants to induce metabolic

Ф) перетворення одного з необхідних субстратів на інший, тоді як новий субстрат, що утворився, буде легко ка використовуватися рослиною у багатьох важливих метаболічних перетвореннях.F) transformation of one of the necessary substrates into another, while the new substrate formed will be easily used by the plant in many important metabolic transformations.

Приклад 20: Зміна кількості похідних цукру з використанням ферменту фосфоглюкомутази (ФГМ). во Фермент фосфоглюкомутаза (ФГМ) каталізує перетворення глюкози ((зІс)-1- і (Іс-б6 -фосфату в синтезі й поглинанні цукрози. Фермент відіграє основну роль в синтезі й використанні цукрози, крохмалю й глікогену, і присутній в усіх організмах. Ген цього ферменту доступний з багатьох еукаріотичних, а також бактеріальних джерел (наприклад, Адгорасіегіит).Example 20: Changing the amount of sugar derivatives using the enzyme phosphoglucomutase (FGM). The enzyme phosphoglucomutase (FGM) catalyzes the conversion of glucose ((cI)-1- and (Ic-b6)-phosphate in the synthesis and absorption of sucrose. The enzyme plays a major role in the synthesis and utilization of sucrose, starch, and glycogen, and is present in all organisms. The gene of this enzyme is available from many eukaryotic as well as bacterial sources (e.g. Adhorasiegiit).

Глюкозо-1-Ф і Глюкозо-6-Ф є необхідними субстратами у кількох головних метаболічних шляхах вуглеводів в 65 усіх живих організмах. Зокрема, Глюкозо-1-Ф є головним субстратом для одержання УДФф-глюкози, яка є основним субстратом біосинтезу цукрози. Глюкозо-6-Ф, з іншого боку, є основним початковим матеріалом для кількох взаємоперетворень цукрів, один з яких є синтез міоінозит-1-Р. Останній є основним субстратом і кофактором в синтезі фітинової кислоти і КЕО-цукрів відповідно.Glucose-1-F and Glucose-6-F are essential substrates in several major carbohydrate metabolic pathways in 65 all living organisms. In particular, Glucose-1-F is the main substrate for obtaining UDPf-glucose, which is the main substrate of sucrose biosynthesis. Glucose-6-F, on the other hand, is the main starting material for several interconversions of sugars, one of which is the synthesis of myoinosit-1-P. The latter is the main substrate and cofactor in the synthesis of phytic acid and KEO-sugars, respectively.

Мета цього прикладу полягає в тому, що за допомогою надекспресії бактеріального гена РОМ у рослині-мішені відносне співвідношення Глюкозо-1-Ф до Глюкозо-6-Ф може бути змінено на користь однієї або другої з двох фосфорильованих форм глюкози (тканинозалежно). За допомогою правильного спрямування цієї активності, наприклад, в насінні, що вистигає (накопичуючі тканини), можна передбачити збільшення кількостіThe purpose of this example is that with the help of overexpression of the bacterial gene ROM in the target plant, the relative ratio of Glucose-1-F to Glucose-6-F can be changed in favor of one or the other of the two phosphorylated forms of glucose (tissue-dependent). By properly directing this activity, for example, in maturing seeds (accumulating tissues), it is possible to predict an increase in the number of

Глюкозо-1-Ф, яка буде потрібна для одержання УДФ- або АДФф-глюкози і, згодом цукрози та інших запасних речовин, таких як білки, ліпіди або крохмаль. З іншого боку, зменшення кількості Глюкозо-6-Ф призведе до 7/0 Зменшення кількості нехарчових факторів, згаданих вище.Glucose-1-F, which will be needed to obtain UDP- or ADPf-glucose and, later, sucrose and other reserve substances, such as proteins, lipids or starch. On the other hand, reducing the amount of Glucose-6-F will lead to 7/0 Reduction in the amount of non-nutritional factors mentioned above.

Приклад 21: Створення та регенерація трансгенних клітин кукурудзи.Example 21: Creation and regeneration of transgenic corn cells.

Культури калюсу типу І! ініцювали з нестиглих зиготних ембріонів генотипу Ні-І КАгтвігопд еї аї., (1991) Маїге Сепеї. Соор. Мемувіей, 65; 92-93)Ї. Нестиглі ембріони виділяли приблизно на 14 день після запилення з качанів, що вирощували у теплицях, з кросів між Ні-ІЇ батьківською рослиною А і НіІ-ЇЇ /5 батьківською рослиною В або Го ембріонів з само- або запилення серед сибсів Ні-ІЇ рослин. Нестиглі ембріони (1,5--3,5мм) культивували у середовищі для ініціювання, що містило Мб солі й вітаміни (Спи еї аї., (1978) ТпеType I callus cultures! were initiated from immature zygotic embryos of the Ni-I genotype KAgtvigopd ei ai., (1991) Maige Sepei. Soor. Memuviei, 65; 92-93) Immature embryos were isolated approximately 14 days after pollination from greenhouse-grown cobs from crosses between Ni-II parent plant A and NiII-II /5 parent plant B or Go embryos from self-pollination or pollination among sibs of Ni-II plants. Immature embryos (1.5--3.5 mm) were cultured in medium for initiation containing Mb salts and vitamins (Spi ei ai., (1978) Tpe

Мб тедіит апа йв арріїсайоп (о апоїйег сийиге ої сегеаІ! сгорв. Ргос. Зутр. Ріапі Тізвие Сийшге, РекіпдMb tediit apa iv arriisayop (o apoiyeg syyige oi segeaI! sgorv. Rgos. Zutr. Riapi Tizvye Siyshge, Recipd

Егеез, 43-56), 1,0мг/Л 2,4-О0, 25мММ І-проліну, 10Омг/л казеїнового гідролізату, ТОмг/л Ао9МОз, 2,5г/л СЕ КІТЕEgeez, 43-56), 1.0mg/L 2,4-O0, 25mMM I-proline, 10Omg/l casein hydrolyzate, TOmg/l Ao9MOz, 2.5g/l SE KITE

Ізспмеїігегпа!ї, Зоцій Ріаїпйей, МЛ, і 20Ог/л цукрози з рН5.8. Після 4-6 тижнів калюс субкультивували на середовище для зростання (середовище для ініціювання, в якому АОМО з відсутній та І-пролін зменшений до бмМ). Селекцію для калюсу типу ІЇ виконували через 12-16 тижнів.Izspmeiigegpa!i, Zotii Riaipiei, ML, and 20Og/l sucrose with pH5.8. After 4-6 weeks, the callus was subcultured on growth medium (initiation medium in which AOMO c is absent and I-proline is reduced to bmM). Selection for type II callus was performed after 12-16 weeks.

Для бомбардування або введення чужорідної ДНК в клітини рослини (трансформація через бомбардування мікрочастками), 14Омкг плазмідної ДНК (наприклад, вектор, що містить 355-РАТ/промотор глобуліну кукурудзи//МТ), осаджували на 60 мг сферичні золоті частки, промиті спиртом (1,5--3,О0мкм у діаметрі, Аїагісн счFor bombardment or introduction of foreign DNA into plant cells (transformation by microparticle bombardment), 14 µg of plasmid DNA (for example, a vector containing 355-RAT/maize globulin promoter//MT) was precipitated on 60 mg spherical gold particles washed with alcohol (1 ,5--3,O0μm in diameter, Aiagisn sch

Спетіса! Со., Іпс., Мім"ацКее, МІ), за допомогою додавання 74мкл 2,5М СасСі» НьО і ЗОмкл 0,1М спермідину (вільна основа) до З0Омкл плазмідної ДНК і Н2О. Розчин відразу ж збовтували, і золоті частки, вкриті ДНК, (8) осаджувались. Видаляли чистий супернатант, що утворився, і золоті частки ресуспендували в їмл абсолютного етанолу. Цю суспензію розводили абсолютним етанолом для того, щоб одержати 15 мг ДНК-вкритих золота/мл.Spetis! So., Ips., Mim"acKee, MI), by adding 74 μl of 2.5 M SasSi" H2O and 30 μl of 0.1 M spermidine (free base) to 30 μl of plasmid DNA and H2O. The solution was immediately shaken, and the gold particles coated DNA, (8) were precipitated. The resulting clear supernatant was removed, and the gold particles were resuspended in 1 ml of absolute ethanol. This suspension was diluted with absolute ethanol to obtain 15 mg of DNA-coated gold/ml.

Краще, якщо використовувана плазмідна ДНК містить селективний маркер, такий як ген Баг або раї, що с зо надає резистентності до фосфінотрицину або гербіциду глюфозинату амонію, і генетичний конструкт, здатний змінювати вторинний метаболізм, такий як кодуюча ділянка гена ІМТ, описаного на Фіг.24 або кодуюча ділянка со гена декарбоксилази ферулової кислоти, описана на Фіг.17, під контролем придатного насіння-селективного ю промотору, такого як промотор глобуліну 1 кукурудзи, або промотор зеїну кукурудзи. Як альтернатива, може бути використаний конститутивний промотор, такий як убіквітиновий промотор кукурудзи або промотор актину рису оIt is better if the plasmid DNA used contains a selective marker, such as the Bag or rai gene, which confers resistance to phosphinothricin or the herbicide glufosinate ammonium, and a genetic construct capable of altering secondary metabolism, such as the coding region of the BMI gene described in Fig. 24 or the coding region of the ferulic acid decarboxylase gene described in Figure 17 under the control of a suitable seed-selective promoter, such as the maize globulin 1 promoter or the maize zein promoter. Alternatively, a constitutive promoter can be used, such as the maize ubiquitin promoter or the rice actin promoter o

Зв ДЛЯ експресії ІМТ або декарбоксилази ферулової кислоти. ї-Sv FOR the expression of BMI or ferulic acid decarboxylase. uh-

Приблизно бООмг ембріоногенного калюсу тканини розподіляли вздовж поверхні середовища для зростання калюсу типу ІЇ без казеїнового гідролізату і І-проліну, але з 0,2М сорбітом і 0,2М манітом, як осмотичними агентами. Калюс витримували протягом 4 годин як попередньо оброблений і потім переносили на посудини для культивування, що містили середовище для бомбардування (осмотичне середовище, що загущували 20г/л ТС « агару (РпуютТесппоїоду Гарогаїюогіез, ГІС, Зпамупеє Міввіоп, КЗ) замість 7 г/л. ЗЕКІТЕ. Гелієвий газ (як з с активна сила) використовували для прискорення суспендованих ДНК-вкритих золотих часток в напрямку та в одержані тканини-мішені. Використовуваний пристрій описаний у патенті США Мо5141131, який включений сюди ;» шляхом посилання. Тканини вкривали пластинкою з нержавіючої сталі (104мкм отвори) і переносили у частковий вакуум 62,5мм ртутного стовпчика в камері пристрою. ДНК-вкриті золоті частки розводили 1:11 абсолютним етанолом перед бомбардуванням і бомбардували калюс чотири рази, використовуючи тиск гелію в 10,342МПа, -І кожний раз бомбардуючи 2Омкл суспензії ДНК/золото. Відразу ж після бомбардування тканини переносили на осмотичне середовище для відновлення протягом 16-24 годин. Після цього тканини розрізали на маленькі о шматки й переносили на селективне середовище (середовище для зростання без казеїнового гідролізату і с Ї-проліну, але з ЗОмг/л ВАБТАФ (АагЕмо, Вегіїп, Септапу). Кожні чотири тижні протягом З місяців шматочки 5р тканин неселективно переносили на свіже селективне середовище. Після / тижнів і аж до 22 тижнів секториApproximately bOOmg of embryogenic callus tissue was distributed along the surface of type II callus growth medium without casein hydrolyzate and I-proline, but with 0.2M sorbitol and 0.2M mannitol as osmotic agents. The callus was kept for 4 hours as pre-treated and then transferred to culture vessels containing a medium for bombardment (osmotic medium thickened with 20 g/l TS "agar (RpuyutTesppoiodu Garogaiyuogies, GIS, Zpamupee Mivviop, KZ) instead of 7 g/l). ZEKITE. Helium gas (as the active force) was used to accelerate the suspended DNA-coated gold particles toward and into the target tissues. The device used is described in US Pat. No. 5,141,131, which is incorporated herein by reference. The tissues were covered with a stainless steel plate. steel (104 µm holes) and transferred to a partial vacuum of 62.5 mm Hg in the chamber of the device. The DNA-coated gold particles were diluted 1:11 with absolute ethanol before bombardment and bombarded the callus four times using a helium pressure of 10.342 MPa, -and bombarding each time 2 µl DNA/gold suspension Immediately after bombardment, tissues were transferred to osmotic medium for recovery for 16-24 hours. This tissue was cut into small pieces and transferred to a selective medium (medium for growth without casein hydrolyzate and cY-proline, but with ZOmg/l VABTAF (AagEmo, Vegiip, Septapu). Every four weeks for 3 months, pieces of 5-year tissues were nonselectively transferred to a fresh selective medium. After / weeks and up to 22 weeks sectors

Ме, калюса, що виявили проліферацію, видаляли і відокремлювали. ВАВТАФ -резистентні тканині, що утворилися,Me, the callus that showed proliferation was removed and separated. VAVTAF - resistant tissues formed,

Ге субкультивували кожні два тижні на свіже селективне середовище. Після відповідного аналізу ідентифікували позитивні трансгенні лінії та переносили на середовище для регенерації.He was subcultured every two weeks on fresh selective medium. After appropriate analysis, positive transgenic lines were identified and transferred to the medium for regeneration.

Регенерацію ініцювали за допомогою перенесення тканин калюсу до середовищ для індукування з дв Цитокінами, яке складається з солей Мигазпіде і ЗКосд--далі М5-солей, і вітамінів Мигазпіде апа ЗКосо, (1962)Regeneration was initiated by transferring callus tissues to media for inducing with two Cytokines, which consists of Mygazpide and ZKosd salts - hereinafter M5-salts, and Mygazpide apa ZKoso vitamins, (1962)

Ріузіо!ї. Ріапі. 15:473-497| ЗОг/л цукрози, 1О0Омг/л міоінозиту, ЗОг/л манітолу, 5 мг/л б-бензиламінопурину, --Ryuzio!i Riapi 15:473-497| 300 mg/l of sucrose, 100 mg/l of myoinositol, 300 mg/l of mannitol, 5 mg/l of b-benzylaminopurine, --

Ф) далі ВАР, 0,025мг/л 2,4-О0, ЗОмг/л ВА5ТА і 2,5г/л СЕЇ КІТЕ при рнН5.7. Культури розміщували під слабким світлом ка (125Кд) протягом тижня, після чого один тиждень витримували під блискучим світлом (325Кд). Після двотижневого періоду індукції тканини неселективно переносили на середовище для регенерації, що не містило бо гормонів, яке є ідентичним середовищу для індукування, за винятком того, що йому бракувало 2,4-О0 і ВАР, і утримували під блискучим світлом. Видаляли малі (1,5-З3см) кільчики й переносили в 150Х525мм посудини для культивування, що містили ЗН-середовище (ЗН-солі та вітаміни (ЗспепкК апа Ніїідебгапаї, (1972) Сап. 9. Вої. 50:199-204)), 10г/л цукрози, 10Омг/л міоінозиту, 5мл/л ГеєОТА і 2,5г/л СЕЇ КІТЕ, рН5,8).F) then VAR, 0.025mg/l 2,4-O0, ZOmg/l BA5TA and 2.5g/l SEI KITE at pH5.7. Cultures were placed under low ka light (125Kd) for one week, followed by one week under bright light (325Kd). After a two-week induction period, tissues were transferred indiscriminately to hormone-free regeneration medium identical to the induction medium except that it lacked 2,4-O0 and VAR and maintained under brilliant light. Small (1.5-33 cm) rings were removed and transferred to 150x525 mm vessels for cultivation, containing ZN-medium (ZN-salts and vitamins (ZspepkK apa Niiidegbapai, (1972) Sap. 9. Voi. 50:199-204)) )

Більші кільчики переносили у 12см горщики, що містили приблизно 0.25кКг МЕТКО-МІХ 360 (Те Зсойнв Со. 65 МагузмуШе, ОН), в теплицю, як тільки вони почали рости й розвили достатню кореневу систему. Кільчики вирощували при фотоперіоді протягом 16 годин, що створювався за допомогою комбінації натрієвих та металевих галідних ламп з високим тиском, і поливали при потребі комбінацією трьох незалежних добривних композицій Рейеге Ехсе! (Сгасе-Зіета Нопісийига! Ргодисів Сотрапу, Міїрйаз, СА). При появі 6-8 листків рослини пересаджували у 18,9л горщики, що містили приблизно 4кг МЕТКО-МІХ 360, і вирощували до зрілихLarger rings were transferred to 12 cm pots containing approximately 0.25 kg of METKO-MIH 360 (Te Zsoynv So. 65 MaguzmuShe, ON) in the greenhouse as soon as they began to grow and developed a sufficient root system. The rings were grown under a 16-hour photoperiod created by a combination of high-pressure sodium and metal halide lamps, and watered as needed with a combination of three independent Reyege Echse fertilizer formulations! (Sgase-Zieta Nopisiyiga! Rgodisiv Sotrapu, Miiryaz, SA). When 6-8 leaves appeared, the plants were transplanted into 18.9-liter pots containing approximately 4 kg of METKO-MIX 360 and grown to maturity

Вослин трансгенної кукурудзи. Насіння з цих рослин містило гени, вставлені у нестиглі ембріони, і при вирощуванні у рослини експресували білки, що кодувались за допомогою вставленої ДНК.Voslin of transgenic corn. The seeds from these plants contained genes inserted into immature embryos, and when grown, the plants expressed the proteins encoded by the inserted DNA.

Приклад 22 : Створення трансгенного рису.Example 22: Creation of transgenic rice.

Для ініціювання ембріогенного калюсу стигле насіння японського сорту Таіреі 309 очищували і піддавали поверхневій стерилізації 7095 етанолом протягом 2-5 хвилин, після чого 30-45 хвилин просочували у 5090 76 комерційному відбілювачі (2,695 гіпохлориті натрію) з кількома краплинами мила "ІГідціпох". Насіння потім промивали тричі стерильною дистильованою водою й переносили на фільтрувальний папір перед перенесенням на середовище для індукції калюсу (тобто, МВ). МВ-середовище складається з Мб макроелементів (Спи, 1978,To initiate embryogenic callus, ripe seeds of the Japanese variety Tairei 309 were cleaned and subjected to surface sterilization with 7095 ethanol for 2-5 minutes, after which they were soaked for 30-45 minutes in 5090 76 commercial bleach (2.695 sodium hypochlorite) with a few drops of IGidtsipoh soap. Seeds were then washed three times with sterile distilled water and transferred to filter paper before being transferred to callus induction medium (ie, MV). The MV environment consists of Mb macroelements (Spy, 1978,

Мб середовище і його застосування на культуру пиляків зернових культур. (Ргос. Зугпр. Ріапі Тіззцие Сипиге,Mb medium and its application to the culture of anthers of grain crops. (Rhos. Zugpr. Riapi Tizzie Sypyge,

РекКіпд Ргезз, р. 43-56Ї), В5 мікроелементи та вітаміни |(Сатрогуд еї аїЇ. 1968, Мийгіепі гедцігетепів ої 7/5 Визрепвіоп сиМигез ої воуреап гоої сеїв. Ехр. Сей Кев. 50: 151-158), З0Омг/л казеїнового гідролізату, 500 мг/л І-проліну, 500 мг/л І-глутаміну, ЗО г/л цукрози, 2мг/л 2,4-дихлор-фенокиоцтова кислота (2,4-Ю3) і 2,5г/л деїшще (ЗспуеігегнаїЇї, МО) з рН-5,8. Стигле насіння, що культивували на середовищі калюса для індукції, інкубували в темряві при 232С. Після З тижнів культивування основний калюс, що утворився зі щиткової ділянки стиглого зародка, переносили на свіже МВ-середовище для наступного вирощування.RecKipd Rgezz, p. 43-56Y), B5 microelements and vitamins | (Satrogud ei aiY. 1968, Miygiepi gedzigetepiv oi 7/5 Vyzrepviop syMygezi oi voureap gooi seiv. Ehr. Sei Kev. 50: 151-158), З0Omg/l casein hydrolyzate, 500 mg/l I-proline, 500 mg/l I-glutamine, 30 g/l sucrose, 2 mg/l 2,4-dichloro-phenoxyacetic acid (2,4-Y3) and 2.5 g/l more (Zspueigegnaii, MO) with pH-5.8. Ripe seeds cultivated on callus medium for induction were incubated in the dark at 232C. After 3 weeks of cultivation, the main callus formed from the shield area of a ripe embryo was transferred to fresh MV medium for further cultivation.

Використовували трансформацію Віоїївііс тканин рослин для введення чужорідної ДНК. Приблизно 14Омкг плазмідної ДНК осаджували на бОмг 1,0мкм (Віс-Кай) золотих часток, як описано у Прикладі 21.We used the transformation of Violiviis plant tissues for the introduction of foreign DNA. Approximately 14 µg of plasmid DNA was precipitated onto bOmg 1.0 µm (Vis-Kai) gold particles as described in Example 21.

Використовували плазміду, яка містила промотор убіквітину кукурудзи, що керує пре (гігроміцин-фосфотрансферазу), і убіквітин 1 кукурудзи, глобулін 1 кукурудзи або зеїновий промотор, що керує геном ІМТ. Приблизно 14Омкг плазмідної ДНК осаджували на бомг 1,Омкм (Віо-Кад) золотих часток, як описано у с цьому винаході.A plasmid was used that contained the maize ubiquitin promoter driving pre (hygromycin phosphotransferase) and the maize ubiquitin 1, maize globulin 1, or zein promoter driving the BMI gene. Approximately 14µg of plasmid DNA was deposited onto 1.µm bomg (Vio-Cad) gold particles as described herein.

Для бомбардування гелієм активно зростаючі ембріогенні культури калюсу 2-4мм в розмірі піддавали великій о осмотичній обробці. Ця обробка включала розміщення калюсу на МВ-середовище з 0,2М манітолом і 02М сорбітом Маїп еї а!., 1993, Озтоїїсут ігеаійтепі епспапсез рагісіє ротрагатепі-теаіа(ей (гапзіепі апа зіабіе ігапзіогтаїйоп ої гісе. Ріапі СеїЇ Кер. 12:84-88| протягом 4 годин перед гелієвим бомбардуванням. Після Га зо осмотичної обробки культури калюсу переносили на середовище для бомбардування (МВ4-290 агару) і накривали пластиною з нержавіючої сталі (230мкм). Культури калюсу бомбардували під тиском 13,789МПа двічі о на мішень. Після бомбардування калюс переносили назад на середовище з великою осмотичною силою ю протягом ночі перед перенесенням на селективне середовище, що містило МВ-середовище з ЗОмг/л гігроміцину.For helium bombardment, actively growing embryogenic callus cultures 2-4 mm in size were subjected to extensive osmotic treatment. This treatment included placing the callus on MV medium with 0.2M mannitol and 02M sorbitol. 88| for 4 hours before helium bombardment. After gas osmotic treatment, the callus cultures were transferred to the bombardment medium (MV4-290 agar) and covered with a stainless steel plate (230μm). The callus cultures were bombarded under a pressure of 13.789 MPa twice on the target. After bombarded callus were transferred back to high osmotic medium overnight before transfer to selective medium containing MV medium with 30 mg/L hygromycin.

Після 2 тижнів культури переносили на свіже селективне середовище з вищою концентрацією селекційного оAfter 2 weeks, the cultures were transferred to a fresh selective medium with a higher concentration of the selective agent

Зз5 агента, тобто МВжб5Омг/л гігроміцину МКС ек а. 1993) Ап ітргомей гісе (гапвіогта(йоп звувіет ивіпд (Ше КкЗз5 of the agent, i.e. МВжб5Омг/l hygromycin МКС ек а. 1993) Ap itrgomei gise (gapviogta (yop zvuviet ivipd (She Kk

Бріоїївііс теїпса. Ріапі Сеї! Кер. 12: 250-255).Brioiiviis teipsa. Riapi Sei! Ker. 12: 250-255).

Невеличкі, біло-жовті ембріогенні культури калюсу, вирощені на МВя50О мг/л гігроміцину, регенерували за допомогою перенесення на прорегенераційне (РК) середовище ї-50 мг/л гігроміцину. РЕ-середовище складається з МВ-середовища з 2мг/л бензиламінопурину (ВАР), і Імг/л нафталіноцтової кислоти (МАА), і 5мг/л « абсцизової кислоти (АВА). Після 2 тижнів культивування в темряві калюс переносили на регенераційне шщ с середовище (КМ). Склад КМ-середовища -- це МВ-середовище з Змг/л ВАР і 0О,5мг/л МАА. Культури калюсу на й КМ-середовищі інкубували протягом 2 тижнів при 282С під сильним флуоресцентним світлом (325Кд). Після того, "» як у кільчиків з'являлися 2см корінці, їх переносили у магентові ящики, що містили 1/2 М5-середовищаSmall, white-yellow embryogenic cultures of callus, grown on MVya50O mg/l of hygromycin, were regenerated by transferring to a pro-regeneration (RC) medium of 1-50 mg/l of hygromycin. PE medium consists of MV medium with 2 mg/l benzylaminopurine (BAP), 1 mg/l naphthalene acetic acid (MAA), and 5 mg/l abscisic acid (ABA). After 2 weeks of cultivation in the dark, the callus was transferred to the regeneration medium (CM). The composition of the CM medium is a MV medium with Zmg/l VAR and 0.5 mg/l MAA. Cultures of callus on and KM medium were incubated for 2 weeks at 282C under strong fluorescent light (325Kd). After 2 cm roots appeared in the rings, they were transferred to magenta boxes containing 1/2 M5 medium

ІМигазпіде апа 5Коод, 1962, А гемівей тедішт їог гарій дгоули апа Біоаззауз м/йй (орасоо (ізвце сийигев.IMygazpide apa 5Kood, 1962, A hemivey tedisht yog ghariy dgouli apa Bioazzauz m/yy (orasoo (izvtse siyyegev.

РНузіоІї. Ріапі 15:473-497)| з 1/2 Вб-вітамінами, 1Ог/л цукрози, О,О5мг/л МАА, 5Омг/л гігроміцину і 2,5г/л -І деїпййе з рН 5,8. Великі рослини 8-15см з добре розвинутою кореневою системою переносили на грунт (1RNUsioIi. Riapi 15:473-497)| with 1/2 Vb-vitamins, 1Og/l of sucrose, 0.O5mg/l of MAA, 5Omg/l of hygromycin and 2.5g/l of -I deipye with pH of 5.8. Large plants of 8-15 cm with a well-developed root system were transferred to the ground (1

МЕТКО-МІХ: 1 верхній шар грунту) і вирощували в теплиці (29/24 день/ніч цикл, 50-60905 вологість, 12 й годинний фотоперіодизм). Рослини рису вирощували у стиглі трансгенні рослини. Насіння з цих рослин містило (9) гени, вставлені в клітини рису, і при виростанні в рослини експресували білки, що були кодовані вставленою бу 20 днк.METKO-MIH: 1 top layer of soil) and grown in a greenhouse (29/24 day/night cycle, 50-60905 humidity, 12-hour photoperiodism). Rice plants were grown into mature transgenic plants. The seeds from these plants contained (9) genes inserted into rice cells, and when grown into plants expressed the proteins encoded by the inserted bu 20 dna.

Ко) Ф ормула винаходу 1. Спосіб покращення харчового профілю рослини, що складається з: - забезпечення ДНК послідовності, що кодує фермент, здатний модифікувати використання проміжного о субстрату у вторинному метаболічному шляху, зв'язаний з харчовим профілем рослини, причому зазначений ко фермент не зустрічається в природі у вказаному вторинному метаболічному шляху; - трансформування рослинної клітини вказаної рослини експресійною касетою, що містить вказану діючу ДНК бо послідовність, операбельноз'єднану з насіннєселективним промотором, та - регенерація генетично зміненої рослини з вказаної рослинної клітини, причому вказана генетично змінена рослина характеризується покращеним харчовим профілем по відношенню до дикого типу вказаної рослини. 2. Спосіб за п. 1 який відрізняється тим, що вказаним вторинним метаболічним шляхом є фенілпропаноїдний шлях. 65 3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що вказаний фермент є холіновим метаболізуючим ферментом. 4. Спосіб за п. З, який відрізняється тим, що вказаним холіновим метаболізуючим ферментом єKo) Formula of the invention 1. A method of improving the nutritional profile of a plant, consisting of: - providing a DNA sequence encoding an enzyme capable of modifying the use of an intermediate substrate in the secondary metabolic pathway, related to the nutritional profile of a plant, and the said enzyme is not occurs in nature in the indicated secondary metabolic pathway; - transformation of a plant cell of the specified plant with an expression cassette containing the specified active DNA sequence operably connected to a seed-selective promoter, and - regeneration of a genetically modified plant from the specified plant cell, and the specified genetically modified plant is characterized by an improved nutritional profile in relation to the wild type of the specified plant plants 2. The method according to item 1, which differs in that the indicated secondary metabolic pathway is the phenylpropanoid pathway. 65 3. The method according to item 2, which differs in that the specified enzyme is a choline metabolizing enzyme. 4. The method according to item C, which differs in that the specified choline metabolizing enzyme is

Claims (1)

холіноксидаза.choline oxidase. 5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що вказана експресійна касета, додатково містить ДНК послідовність, що кодує бетаїн-альдегіддегідрогеназу, здатну перетворювати альдегід бетаїну на бетаїн.5. The method according to claim 4, which differs in that the specified expression cassette additionally contains a DNA sequence encoding betaine-aldehyde dehydrogenase capable of converting betaine aldehyde to betaine. 6. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що вказаний фермент впливає на ферулову кислоту.6. The method according to claim 2, which differs in that the specified enzyme affects ferulic acid. 7. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що вказаним ферментом є декарбоксилаза ферулової кислоти.7. The method according to claim 6, which differs in that the specified enzyme is ferulic acid decarboxylase. 8. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що вказаним вторинним метаболічним шляхом є вторинний метаболічний шлях цукрового спирту.8. The method according to claim 1, which differs in that the indicated secondary metabolic pathway is the secondary metabolic pathway of sugar alcohol. 9. Спосіб за п. 8, який відрізняється тим, що вказаний субстрат вибрано із групи, що складається з 7/0 Міоінозиту, галактинолу та УДФ-похідних цукрів.9. The method according to claim 8, which is characterized by the fact that the specified substrate is selected from the group consisting of 7/0 Myoinositol, galactinol and UDP-derived sugars. 10. Спосіб за п. 8, який відрізняється тим, що вказаним субстратом є міоінозит, а вказаним ферментом є фермент, що діє на міоінозит.10. The method according to claim 8, which differs in that the specified substrate is myoinositol, and the specified enzyme is an enzyme acting on myoinositol. 11. Спосіб за п. 10, який відрізняється тим, що вказаним ферментом є міоінозит-О-метилтрансфераза.11. The method according to claim 10, which differs in that the specified enzyme is myoinosit-O-methyltransferase. 12. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що вказана міоінозит-О-метилтрансфераза має ДНК 7/5 послідовність міоїнозит-О-метилтрансферази Мезетбгуапілетит стувіайпит.12. The method according to claim 11, which differs in that the indicated myoinosit-O-methyltransferase has a DNA 7/5 sequence of myoinosit-O-methyltransferase Mezetbguapiletit stuviaipit. 13. Спосіб за п. 8, який відрізняється тим, що вказаний покращений харчовий профіль включає зменшений склад фітинової кислоти в порівнянні з диким типом вказаної рослини.13. The method according to claim 8, characterized in that said improved nutritional profile includes a reduced composition of phytic acid compared to the wild type of said plant. 14. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що вказаний покращений харчовий профіль включає зменшений склад синапіну в порівнянні з диким типом вказаної рослини.14. The method according to claim 2, characterized in that said improved nutritional profile includes a reduced composition of sinapin compared to the wild type of said plant. 15. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що вказаний покращений харчовий профіль включає змінений склад лігніну в порівнянні з диким типом вказаної рослини.15. The method according to claim 2, characterized in that said improved nutritional profile includes an altered composition of lignin compared to the wild type of said plant. 16. Спосіб за будь-яким з пунктів 1-15, який відрізняється тим, що вказаним субстратом не є первинний метаболіт з групи, що складається з глюкози, амінокислот, простих жирних кислот та нуклеотидів.16. The method according to any of items 1-15, which is characterized by the fact that the specified substrate is not a primary metabolite from the group consisting of glucose, amino acids, simple fatty acids and nucleotides. 17. Спосіб за будь-яким з пунктів 1-15, який відрізняється тим, що вказаним насінним промотором є сч фазеоліновий промотор або лар/п-промотор.17. The method according to any of items 1-15, which is characterized by the fact that the specified seed promoter is a phaseolin promoter or a lar/p promoter. 18. Спосіб за будь-яким з пунктів 1-15, який додатково містить наступну стадію: (8) вирощування вищевказаної генетично зміненої рослини за умов, які дозволяють утворення насіння та регенерацію цього насіння.18. The method according to any of items 1-15, which additionally includes the following stage: (8) growing the above genetically modified plant under conditions that allow the formation of seeds and the regeneration of these seeds. 19. Спосіб за будь-яким з пунктів 1-15, який відрізняється тим, що рослина вибрана з дводольних / с зо ОДНОДОлЬьнИХ.19. The method according to any of items 1-15, which is characterized by the fact that the plant is selected from dicotyledons or monocotyledons. 20. Спосіб за будь-яким з пунктів 1-15, який відрізняється тим, що вищезгадана рослина вибрана з ісе) родини бБ/аз5з5/сасеае, краще з роду В/азз/са, краще В/авв/са гара або Вгазв/іса парив. ю20. The method according to any of items 1-15, which is characterized by the fact that the above-mentioned plant is selected from the ise) family бБ/аз5з5/сасеае, preferably from the genus В/азз/са, preferably В/авв/са гара or Вгазв/ Jesus steamed. yu 21. Спосіб за будь-яким з пунктів 1-15, який відрізняється тим, що вищезгадана рослина вибрана із групи, що складається з кукурудзи, каноли, пшениці, ячменю, люцерни, сої та сорго. о21. The method of any one of claims 1-15, wherein said plant is selected from the group consisting of corn, canola, wheat, barley, alfalfa, soybeans and sorghum. at 22. Генетично змінена рослина або її нащадок, що містить рекомбіновану молекулу ДНК, стабільно вбудовану ї- в ген згаданої рослини, причому вказана рекомбінантна молекула ДНК містить: насіннєселективний промотор; ДНК послідовність, операбельно з'єднану з зазначеним насіннєселективним промотором, яка кодує фермент, здатний модифікувати використання проміжного субстрату у вторинному метаболічному шляху, зв'язаному з « харчовим профілем рослини, причому фермент не зустрічається в природі у вказаному вторинному в с метаболічному шляху; причому згадана генетично змінена рослина, її клітина, насіння або складова вказаної генетично зміненої ;» рослини, або її нащадка, характеризується покращеним харчовим профілем рослини по відношенню до дикого типу вказаної рослини.22. A genetically modified plant or its offspring containing a recombinant DNA molecule stably integrated into the gene of the said plant, and the said recombinant DNA molecule contains: a seed-selective promoter; a DNA sequence operably linked to said seed-selective promoter, which encodes an enzyme capable of modifying the use of an intermediate substrate in a secondary metabolic pathway associated with the nutritional profile of the plant, and the enzyme does not occur naturally in said secondary metabolic pathway; and the mentioned genetically modified plant, its cell, seed or component of the specified genetically modified;" plant, or its offspring, is characterized by an improved nutritional profile of the plant in relation to the wild type of the specified plant. 23. Генетично змінена рослина або її нащадок за п. 22, яка відрізняється тим, що вказаним вторинним -І метаболічним шляхом є фенілпропаноїдний шлях.23. A genetically modified plant or its offspring according to claim 22, which differs in that the indicated secondary -I metabolic pathway is the phenylpropanoid pathway. 24. Генетично змінена рослина або її нащадок за п. 23, яка відрізняється тим, що вказаним ферментом є о холіновий метаболізуючий фермент. с 25. Генетично змінена рослина або її нащадок за п. 24, яка відрізняється тим, що вказаним холіновим метаболізуючим ферментом є холіноксидаза. ме) 26. Генетично змінена рослина або її нащадок за п. 25, яка відрізняється тим, що вона додатково містить Ге ДНК послідовність, що кодує бетаїн-альдегіддегідрогеназу, здатну перетворювати альдегід бетаїну на бетаїн.24. A genetically modified plant or its offspring according to claim 23, which differs in that the specified enzyme is a choline metabolizing enzyme. c 25. A genetically modified plant or its offspring according to claim 24, which is characterized by the fact that the specified choline metabolizing enzyme is choline oxidase. me) 26. A genetically modified plant or its progeny according to claim 25, which is characterized by the fact that it additionally contains a Ge DNA sequence encoding a betaine-aldehyde dehydrogenase capable of converting betaine aldehyde to betaine. 27. Генетично змінена рослина або її нащадок за п. 23, яка відрізняється тим, що вказаний фермент впливає на ферулову кислоту.27. A genetically modified plant or its offspring according to claim 23, which is characterized by the fact that the specified enzyme acts on ferulic acid. 28. Генетично змінена рослина або її нащадок за п. 27, яка відрізняється тим, що вказаним ферментом є декарбоксилаза ферулової кислоти. Ф) 29. Генетично змінена рослина або її нащадок за п. 22, яка відрізняється тим, що вказаним вторинним ка метаболічним шляхом є вторинний метаболічний шлях цукрового спирту.28. A genetically modified plant or its progeny according to claim 27, which differs in that the indicated enzyme is ferulic acid decarboxylase. F) 29. A genetically modified plant or its offspring according to claim 22, which differs in that the indicated secondary metabolic pathway is the secondary metabolic pathway of sugar alcohol. 30. Генетично змінена рослина або її нащадок за п. 22, яка відрізняється тим, що вказаний субстрат во вибрано із групи, що складається з міоінозиту, галактинолу та УДФ-похідних цукрів.30. A genetically modified plant or its offspring according to claim 22, which is characterized by the fact that the specified substrate is selected from the group consisting of myoinositol, galactinol and UDP-derived sugars. 31. Генетично змінена рослина або її нащадок за п. 22, яка відрізняється тим, що вказаним субстратом є міоінозит, а вказаним ферментом є фермент, що діє на міоінозит.31. A genetically modified plant or its progeny according to claim 22, which differs in that the specified substrate is myoinositol, and the specified enzyme is an enzyme that acts on myoinositol. 32. Генетично змінена рослина або її нащадок за п. 31, яка відрізняється тим, що вказаним ферментом є міоінозит-О-метилтрансфераза. 65 33. Генетично змінена рослина або її нащадок за п. 32, яка відрізняється тим, що вказана міоїінозит-О-метилтрансфераза має ДНК послідовність міоінозит-О-метилтрансферази /езетегуапілпетит стувіашпит.32. A genetically modified plant or its offspring according to claim 31, which is characterized by the fact that the indicated enzyme is myoinosit-O-methyltransferase. 65 33. A genetically modified plant or its offspring according to claim 32, which is characterized by the fact that the specified myoinositol-O-methyltransferase has the DNA sequence of myoinositol-O-methyltransferase / ezeteguapilpetit stuviaspite. 34. Генетично змінена рослина або її нащадок за будь-яким з пунктів 22-33, яка відрізняється тим, що вказаним субстратом не є первинний метаболіт з групи, що складається з глюкози, амінокислот, простих жирних Кислот та нуклеотидів.34. The genetically modified plant or its progeny according to any of items 22-33, which is characterized in that the specified substrate is not a primary metabolite from the group consisting of glucose, amino acids, simple fatty acids and nucleotides. 35. Генетично змінена рослина або її нащадок за будь-яким з пунктів 22-33, яка відрізняється тим, що вказаним насіннєселективним промотором є фазеоліновий промотор або лар/п-промотор.35. The genetically modified plant or its progeny according to any of items 22-33, which is characterized in that the specified seed-selective promoter is a phaseolin promoter or a lar/p promoter. 36. Генетично змінена рослина або її нащадок за п. 22, яка відрізняється тим, що вказаний покращений харчовий профіль включає зменшений склад фітинової кислоти в порівнянні з диким типом вказаної рослини. 70 37. Генетично змінена рослина або її нащадок за п. 22, яка відрізняється тим, що включає зменшений склад синапіну, в порівнянні з диким типом вказаної рослини.36. The genetically modified plant or its progeny according to claim 22, characterized in that said improved nutritional profile includes a reduced phytic acid composition compared to the wild type of said plant. 70 37. A genetically modified plant or its progeny according to claim 22, which differs in that it includes a reduced composition of sinapin, compared to the wild type of the specified plant. 38. Генетично змінена рослина або її нащадок за п. 22, яка відрізняється тим, що вона має змінений склад лігніну, в порівнянні з диким типом вказаної рослини.38. A genetically modified plant or its descendant according to claim 22, which differs in that it has a changed composition of lignin, compared to the wild type of the specified plant. 39. Генетично змінена рослина або її нащадок за будь-яким з пунктів 22-38, яка відрізняється тим, що /5 рослина вибрана з дводольних / однодольних.39. Genetically modified plant or its offspring according to any of items 22-38, which differs in that the /5 plant is selected from dicotyledons / monocotyledons. 40. Генетично змінена рослина або її нащадок за будь-яким з пунктів 22-38, яка відрізняється тим, що вищезгадана рослина вибрана з родини В/азз/сасезе, краще з роду В/азвз/са, краще В/авв/са гара або Вгазвіса парив.40. A genetically modified plant or its progeny according to any of items 22-38, which differs in that the above-mentioned plant is selected from the family V/azz/saseze, preferably from the genus V/azvz/sa, preferably V/avv/sa gara or Vapor balance. 41. Генетично змінена рослина або її нащадок за будь-яким з пунктів 22-38, яка відрізняється тим, що 2о вищезгадана рослина вибрана з групи, що складається з кукурудзи, каноли, пшениці, ячменю, люцерни, сої та сорго.41. The genetically modified plant or progeny thereof according to any one of items 22-38, wherein said plant is selected from the group consisting of corn, canola, wheat, barley, alfalfa, soybeans, and sorghum. 42. Корм для тварин, який хоча б частково отримують з генетично зміненої рослини або її нащадка за будь-яким з пунктів 22-41, або з її клітини, насіння, або будь-якої іншої її складової. с щі 6) с (Се) ІФ) ІФ) і -42. Animal feed, which is at least partially obtained from a genetically modified plant or its offspring according to any of items 22-41, or from its cell, seed, or any other component thereof. with 6) with (Se) IF) IF) and - - . и? -і 1 1 (о) Ко) іме) 60 б5- and? -i 1 1 (o) Ko) ime) 60 b5
UA2000084955A 1998-01-22 1999-01-22 Methods and compositions for modification of the level of secondary metabolic compounds in plants UA75562C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US7215698P 1998-01-22 1998-01-22
PCT/CA1999/000056 WO1999037786A2 (en) 1998-01-22 1999-01-22 Methods and compositions for modifying levels of secondary metabolic compounds in plants

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA75562C2 true UA75562C2 (en) 2006-05-15

Family

ID=37457588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UA2000084955A UA75562C2 (en) 1998-01-22 1999-01-22 Methods and compositions for modification of the level of secondary metabolic compounds in plants

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA75562C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2260050C2 (en) Methods and compositions for measurement of metabolite secondary product level in plants
US20030074685A1 (en) Soybean plant producing seeds with reduced levels of raffinose saccharides and phytic acid
EP0973913B1 (en) Soybean plant producing seeds with reduced levels of raffinose saccharides and phytic acid
US20050009165A1 (en) Raffinose synthase gene, method for producing raffinose, and transgenic plant
US20040221335A1 (en) Method for Increasing Total Oil Levels in Plants
US20110126313A1 (en) Methods and compositions for modifying plant flavonoid composition and disease resistance
JP2004514401A (en) Transgenic plants containing tocopherol methyltransferase
JP2004535804A (en) Use of tobacco biomass
CA2276087A1 (en) Transgenic plants with modified sterol biosynthetic pathways
JP2018108079A (en) Methods and composition for enhanced forage quality
US20080044549A1 (en) Methods and compositions for modifying levels of secondary metabolic compounds in plants
CA2287914C (en) Raffinose synthase gene, method for producing raffinose, and transgenic plant
AU2121100A (en) Manipulating isoprenoid expression
WO1999003975A1 (en) Improved vanillin production
DE602004011035T2 (en) INCREASED COLLECTION OF CARROTOTOIDS IN PLANTS
UA75562C2 (en) Methods and compositions for modification of the level of secondary metabolic compounds in plants
US7455996B2 (en) Soybean raffinose synthase and a method for producing raffinose
US20100281567A1 (en) Transgenic plants having altered levels of aromatic amino acids and metabolites derived therefrom
US20040128713A1 (en) Soybean plant producing seeds with reduced levels of raffinose saccharides and phytic acid
US20070174933A1 (en) Altering levels of anti-nutrient factors in plants
MXPA00007184A (en) Methods and compositions for modifying levels of secondary metabolic compounds in plants
Rommens et al. Intragenic vectors and marker-free transformation: tools for a greener biotechnology
CA3230976A1 (en) Edible composition comprising non-toxic solanum plant or plant part
JP2006314326A (en) Method for reducing raffinose oligosaccharide content of plant