DE10053519A1 - Expression cassette containing plant myb11 promoter, useful for preparing transgenic plants, provides specific expression in flowers and embryonal epidermis - Google Patents
Expression cassette containing plant myb11 promoter, useful for preparing transgenic plants, provides specific expression in flowers and embryonal epidermisInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Expressionskassetten und Vektoren, die pflanzliche Promotoren mit einer Expressionsspezifität für die embryonale Epidermis und/oder die Blüte oder funktionell äquiva lente Teile derselben enthalten, sowie die Verwendung dieser Expressionskassetten oder Vektoren zur transgenen Expression von Nukleinsäuresequenzen in transgenen Organismen, bevorzugt in Pflanzen. Die Erfindung betrifft ferner mit diesen Expressions kassetten oder Vektoren transformierte transgene Pflanzen, davon abgeleitete Kulturen, Teile oder transgenes Vermehrungsgut, sowie die Verwendung derselben zur Herstellung von Nahrungs-, Futter mitteln, Saatgut, Pharmazeutika oder Feinchemikalien.The invention relates to expression cassettes and vectors that plant promoters with an expression specificity for the embryonic epidermis and / or the flower or functionally equiva lent parts of the same, as well as the use of these Expression cassettes or vectors for the transgenic expression of Nucleic acid sequences in transgenic organisms, preferably in Plants. The invention further relates to these expressions cassettes or vectors transformed transgenic plants thereof derived cultures, parts or transgenic reproductive material, as well as the use of the same for the production of food, feed agents, seeds, pharmaceuticals or fine chemicals.
Verschiedene Methoden zum Einschleusen von Genen in das Genom von Pflanzen sind bekannt (Halford NG, Shewry PR, Br Med Bull 2000; 56(1): 62-73). Ziel ist die Herstellung von Pflanzen mit vorteil haften, neuen Eigenschaften zum Beispiel zur Steigerung der land wirtschaftlichen Produktivität, zur Qualitätssteigerung bei Nah rungsmitteln oder zur Produktion bestimmter Chemikalien oder Pharmazeutika (Dunwell JM, J Exp Bot. 2000; 51 Spec No: 487-96). Oft sind die natürlichen Abwehrmechanismen der Pflanze zum Bei spiel gegen Pathogene unzureichend. Die Einführung fremder Gene aus Pflanzen, Tieren oder mikrobiellen Quellen kann die Abwehr verstärken. Beispiele sind der Schutz gegen Insektenfrass in Ta bak durch Expression des Bacillus thuringiensis Endotoxin unter Kontrolle des 35 S CaMV Promotors (Vaeck et al., Nature 1987, 328, 33-37) oder der Schutz des Tabaks gegen Pilzbefall durch Ex pression einer Chitinase aus der Bohne unter Kontrolle des CaMV Promotors (Broglie et al., Science 1991, 254, 1194-1197). Ferner kann durch die Einführung fremder Gene eine Herbizidresistenz er zielt werden, was die Anbaubedingungen optimiert und Ernteverlu ste verringert (Ott KH et al., J Mol Biol. 1996; 263(2): 359-368). Auch kann die Qualität der Erzeugnisse verbessert werden. So kann die Haltbarkeit und Lagerfähigkeit von Ernteerzeugnissen zum Bei spiel durch Inaktivierung bestimmter Reifungsgene erhöht werden. Gezeigt wurde dies zum Beispiel an der Tomate durch Inaktivierung der Polygalacturonase (Hamilton AJ et al.,Curr Top Microbiol Im munol 1995; 197: 77-89).Different methods of introducing genes into the genome of Plants are known (Halford NG, Shewry PR, Br Med Bull 2000; 56 (1): 62-73). The aim is to produce plants with beneficial adhere to new properties for example to increase land economic productivity, to improve quality at Nah foodstuffs or for the production of certain chemicals or Pharmaceuticals (Dunwell JM, J Exp Bot. 2000; 51 Spec No: 487-96). Often the natural defense mechanisms of the plant are part of it inadequate play against pathogens. The introduction of foreign genes The defense can come from plants, animals or microbial sources strengthen. Examples are the protection against insect caused damage in Ta bak by expressing the Bacillus thuringiensis endotoxin Control of the 35 S CaMV promoter (Vaeck et al., Nature 1987, 328, 33-37) or the protection of tobacco against fungal attack by Ex pression of a chitinase from the bean under the control of the CaMV Promoters (Broglie et al., Science 1991, 254, 1194-1197). Further can become herbicide resistance through the introduction of foreign genes aims to optimize the growing conditions and reduce the harvest ste decreased (Ott KH et al., J Mol Biol. 1996; 263 (2): 359-368). The quality of the products can also be improved. So can the shelf life and storability of harvested products game can be increased by inactivating certain maturation genes. This was shown, for example, on the tomato through inactivation of polygalacturonase (Hamilton AJ et al., Curr Top Microbiol Im munol 1995; 197: 77-89).
Eine Grundvoraussetzung für die transgene Expression bestimmter Gene ist die Bereitstellung pflanzenspezifischer Promotoren. Pro motoren sind wichtige Werkzeuge in der Pflanzenbiotechnologie, um die Expression eines bestimmten Gens in einer transgenen Pflanze zu steuern und so bestimmte Wesensmerkmals der Pflanze zu erzie len. Verschiedene pflanzliche Promotoren sind bekannt.A basic requirement for the transgenic expression of certain Genes is the provision of plant-specific promoters. Pro motors are important tools in plant biotechnology the expression of a particular gene in a transgenic plant to control and thus to educate certain essential characteristics of the plant len. Various plant promoters are known.
Bekannt sind zum Beispiel konstitutive Promotoren wie der Promo tor der Nopalinsynthase aus Agrobacterium, der TR-Doppelpromotor oder der Promotor des 35S-Transkriptes des Blumenkohlmosaikvirus (CaMV) (Odell et al., Nature 313 (1985),810-812), der OCS (Octo pin Synthase) Promotor aus Agrobacterium, der Ubiquitin Promotor (Holtorf 5 et al., Plant Mol Biol 1995, 29: 637-646), die Promoto ren der vakuolärer ATPase Untereinheiten oder der Promotor eines prolinreichen Proteins aus Weizen (WO 91/13991). Nachteilig bei diesen Promotoren ist, dass sie in fast allen Geweben der Pflanze konstitutiv aktiv sind. Eine gezielte Expression von Genen in be stimmten Pflanzenteilen oder zu bestimmten Entwicklungszeitpunk ten ist mit diesen Promotoren nicht möglich.For example, constitutive promoters such as the Promo are known tor of nopaline synthase from Agrobacterium, the TR double promoter or the promoter of the 35S transcript of the cauliflower mosaic virus (CaMV) (Odell et al., Nature 313: 810-812 (1985)), the OCS (Octo pin synthase) promoter from Agrobacterium, the ubiquitin promoter (Holtorf 5 et al., Plant Mol Biol 1995, 29: 637-646), the Promoto ren of the vacuolar ATPase subunits or the promoter of a wheat proline-rich protein (WO 91/13991). Disadvantageous with these promoters is that they can be found in almost all tissues of the plant are constitutively active. A targeted expression of genes in be correct parts of the plant or at a certain point in time of development ten is not possible with these promoters.
Promotoren mit Spezifitäten für die Antheren, Ovarien, Blüten, Blätter, Stengel, Wurzeln und Samen sind beschrieben. Die Strin genz der Spezifität, als auch die Expressionsaktivität dieser Promotoren ist sehr unterschiedlich. Zu nennen sind Promotoren, die eine blattspezifische Expression gewährleisten, wie der Pro motor der cytosolischen FBPase aus Kartoffel (WO 97/05900), der SSU Promotor (small subunit) der Rubisco (Ribulose-1,5-bisphosp hatcarboxylase) oder der ST-LSI Promotor aus Kartoffel (Stockhaus et al., EMBO J. 8 (1989), 2445-245).Promoters with specificities for the anthers, ovaries, flowers, Leaves, stems, roots and seeds are described. The Strin the specificity as well as its expression activity Promoters is very different. Mention should be made of promoters, which ensure leaf-specific expression, like the Pro motor of the cytosolic FBPase from potato (WO 97/05900), the SSU promoter (small subunit) of Rubisco (Ribulose-1,5-bisphosp hatcarboxylase) or the ST-LSI promoter from potatoes (Stockhaus et al., 1989, EMBO J. 8: 2445-245).
Weitere Promotoren sind beispielsweise Promotoren mit Spezifität für Knollen, Speicherwurzeln oder Wurzeln, wie beispielsweise der Patatin Promotor Klasse I (B33), der Promotor des Cathepsin D In hibitors aus Kartoffel, der Promotor der Stärke Synthase (GBSS1) oder der Sporamin Promotor, fruchtspezifische Promotoren, wie beispielsweise der fruchtspezifische Promotor aus Tomate (EP-A 409625), fruchtreifungspezifische Promotoren, wie bei spielsweise der fruchtreifungspezifische Promotor aus Tomate (WO 94/21794), blütenspezifische Promotoren, wie beispielsweise der Phytoen-Synthase Promotor (WO 92/16635) oder der Promotor des P-rr Gens (WO 98/22593).Further promoters are, for example, promoters with specificity for tubers, storage roots or roots such as the Patatin promoter class I (B33), the promoter of cathepsin D In potato hibitors, the promoter of starch synthase (GBSS1) or the sporamine promoter, fruit-specific promoters such as for example the fruit-specific promoter from tomatoes (EP-A 409625), fruit ripening-specific promoters, as in for example the fruit ripening-specific promoter from tomatoes (WO 94/21794), flower-specific promoters such as the phytoene synthase promoter (WO 92/16635) or the promoter of the P-rr gene (WO 98/22593).
Eine Variation der Aktivität eines Promotors abhängig vom Ent wicklungsstadium der Pflanze ist unter anderem bei Baerson et al. beschrieben (Baerson SR, Lamppa GK. Plant Mol Biol. 1993; 22(2): 255-67).A variation in the activity of a promoter depending on the Ent development stage of the plant is among others in Baerson et al. (Baerson SR, Lamppa GK. Plant Mol Biol. 1993; 22 (2): 255-67).
Bekannt sind ferner Promotoren, die eine Expression in Samen und pflanzlichen Embryonen steuern. So wurden beispielsweise die Pro motoren von Genen identifiziert, die für Speicherproteine ver schiedener Dicotyledonen kodieren. Samenspezifische Promotoren sind zum Beispiel der Promotor des Phaseolins (US 5,504,200, Bustos mm et al., Plant Cell. 1989; 1(9): 839-53), des 25 Albumin gens (Joseffson LG et al., J Biol Chem 1987, 262: 12196-12201), des Legumins (Shirsat A et al., Mol Gen Genet. 1989; 215(2): 326-331), des USP (unknown seed protein; Bäumlein H et al., Molecular & General Genetics 1991, 225(3): 459-67) des Napin Gens (Stalberg K, et al., L. Planta 1996, 199: 515-519), des Saccharosebindeproteins (WO 00/26388) oder der LeB4-Promotor (Bäumlein H et al., Mol Gen Genet 1991, 225: 121-128). Diese steuern eine samenspezifische Expression von Speicherproteinen.Also known are promoters that allow expression in seeds and control plant embryos. For example, the Pro identified motors of genes responsible for storage proteins ver of different dicotyledons. Seed Specific Promoters are for example the promoter of phaseolin (US 5,504,200, Bustos mm et al., Plant Cell. 1989; 1 (9): 839-53), des 25 Albumin gens (Joseffson LG et al., J Biol Chem 1987, 262: 12196-12201), of legumin (Shirsat A et al., Mol Gen Genet. 1989; 215 (2): 326-331), the USP (unknown seed protein; Bäumlein H. et al., Molecular & General Genetics 1991, 225 (3): 459-67) des Napin Gens (Stalberg K, et al., L. Planta 1996, 199: 515-519), des Sucrose binding protein (WO 00/26388) or the LeB4 promoter (Baumlein H et al., Mol Gen Genet 1991, 225: 121-128). These control a seed-specific expression of storage proteins.
Die Höhe einer transgenen Expression von heterologen Genen unter Kontrolle dieser Promotoren ist jedoch oft stark von der Art der Wirtspflanze abhängig. Ferner wurde festgestellt, dass die Expression selten zelltypspezifisch ist. Unterschiede im Expres sionsmuster und der Expressionsstärke eines bestimmten Promotors können durch unterschiedliche Wirtspflanzen oder durch unter schiedliche Insertionsorte in das Genom der Wirtspflanze bedingt sein (Goossens A et al., Plant Phys 1999, 120: 1095-1104).The level of transgenic expression of heterologous genes under However, control of these promoters is often strong in nature Host plant dependent. It was also found that the Expression is rarely cell type specific. Differences in the Expres sion pattern and the level of expression of a particular promoter can by different host plants or by under different insertion sites in the genome of the host plant (Goossens A et al., Plant Phys 1999, 120: 1095-1104).
Eine Promotoraktivität mit einer Spezifität für bestimmte Zellen innerhalb des Samens ist lediglich für die Samenhülle beschrieben worden: Ein kryptischer Promotor mit Spezifität für die Samen hülle wurde durch "T-DNA tagging" in Tabak identifiziert (Fobert PR et al., Plant Journal 19946(4): 567-77; US 5,824,863; WO 99/53067). Kryptische Promotoren oder Pseudopromotoren sind an sich inaktive Sequenzen innerhalb des Genoms, die jedoch eine expressionregulierende Funktionalität bekommen, wenn sie in der Nähe von Genen positioniert werden.A promoter activity with a specificity for certain cells inside the seed is only described for the seed coat been: A cryptic promoter with specificity for the seeds shell was identified by "T-DNA tagging" in tobacco (Fobert PR et al., Plant Journal 19946 (4): 567-77; U.S. 5,824,863; WO 99/53067). Cryptic promoters or pseudo promoters are on are inactive sequences within the genome, but which are a Get expression-regulating functionality if it is in the Be positioned close to genes.
Die pflanzliche Epidermis stellt sowohl die primäre Barriere als auch die wesentliche Kontaktfläche des pflanzlichen Organismus zu seiner Umwelt dar. Sie hat eine bedeutende Funktion beim Schutz der Pflanze gegen biotische und ablotische Stressfaktoren, aber auch bei der Aufnahme von Nährstoffen.The plant epidermis provides both the primary barrier as well also the essential contact surface of the plant organism its environment. It plays an important role in protecting it of the plant against biotic and ablotic stressors, however also in the absorption of nutrients.
Die epidermisspezifische Expression bestimmter Gene ist bekannt. So ist ein Lektin-ähnliches Protein, das sich in der Sprossspit zenepidermis der Gartenerbse (Pisum sativum) anreichert, be schrieben (Maiti et al., Planta 1993, 190, 241-246). Sterk et al. beschreiben ein Lipidtransferprotein, dass stark in den epiderma len Zellen von Sprossspitzen der Karotte exprimiert wird (Sterk et al., Plant Cell 1991, 3, 907-921). Clark et al. (Clark et al., Plant Cell 1992, 4, 1189-1198) beschreiben ein Lipidtransferpro tein, dass in der Epidermis von Pachyphytum exprimiert wird. Wei tere Beispiele für epidermisspezifisch exprimierte Gene, wie die Chalconsynthase- und Phenylalaninammonialyase-Genfamilien, sind berichtet (Schmelzer et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1988, 85, 2989-2993; Schmelzer et al., Plant Cell 1989, 1, 993-1001). Goo drich et al. beschreibt Enzyme der Anthocyaninbiosynthese in der Löwenmaul-Blume, die in spezialisierten, epidermalen Zellen für einen begrenzten Zeitraum während der Entwicklung der Blütenk nospe exprimiert werden (Goodrich et al., Cell 1992, 68, 955-964). Watt et al. beschreibt die prolinreichen Zellwandpro teine SbPRP1, SbPRP2, und SbPRP2 aus Soja, die zu bestimmten Ent wicklungstadien in der Epidermis, zu anderen Zeiten aber auch im Gefässgewebe exprimiert werden (Wyatt et al., Plant Cell 1992, 4, 99-110).The epidermis-specific expression of certain genes is known. So is a lectin-like protein that is found in the sprout spit zenepidermis of the garden pea (Pisum sativum) enriches, be (Maiti et al., Planta 1993, 190, 241-246). Sterk et al. describe a lipid transfer protein that is potent in the epiderma len cells are expressed by the tips of the carrot shoots (Sterk et al., Plant Cell 1991, 3, 907-921). Clark et al. (Clark et al., Plant Cell 1992, 4, 1189-1198) describe a lipid transfer pro tein that is expressed in the epidermis of Pachyphytum. White Further examples of epidermis-specifically expressed genes, such as Chalcone synthase and phenylalanine ammonium yase gene families reported (Schmelzer et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1988, 85, 2989-2993; Schmelzer et al., Plant Cell 1989, 1, 993-1001). Goo drich et al. describes enzymes involved in anthocyanin biosynthesis in the Snapdragon flower residing in specialized, epidermal cells for a limited period of time during the development of the flowers nospe (Goodrich et al., Cell 1992, 68, 955-964). Watt et al. describes the proline-rich cell wall pro teine SbPRP1, SbPRP2, and SbPRP2 from soy, which lead to certain Ent stages of development in the epidermis, but also in the Vascular tissue are expressed (Wyatt et al., Plant Cell 1992, 4, 99-110).
Es sind Promotoren beschrieben mit Gewebespezifität für das Meso phyll und die Pallisadenzellen in Blättern (Broglie et al., Science 1984, 234, 838-845), den sich teilenden Spross und das Wurzelmeristem (Atanassova et al., Plant J. 1992, 2, 291-300), Pollen (Guerrero et al., Mol. Gen. Genet. 1990, 224, 161-168), Sa menendosperm (Stalberg et al., Plant Mol. Biol. 1993, 23, 671-683), Wurzelepidermis (Suzuki et al., Plant Mol. Biol 1993, 21, 109-229), sowie für das Wurzelmeristem, Wurzelgefässgewebe und Wurzelknötchen (Bogusz et al., Plant Cell 1990, 2, 633-641).Promoters are described with tissue specificity for the meso phyll and the pallisade cells in leaves (Broglie et al., Science 1984, 234, 838-845), the dividing scion and the Root meristem (Atanassova et al., Plant J. 1992, 2, 291-300), Pollen (Guerrero et al., Mol. Gen. Genet. 1990, 224, 161-168), Sa menendosperm (Stalberg et al., Plant Mol. Biol. 1993, 23, 671-683), root epidermis (Suzuki et al., Plant Mol. Biol 1993, 21, 109-229), as well as for the root meristem, root vascular tissue and root nodules (Bogusz et al., Plant Cell 1990, 2, 633-641).
Es sind ferner epidermisspezifische Promotoren bekannt mit Akti vität in Blüten (Koes et al., Plant Cell 1990, 2, 379-392) oder nach Wundverletzungen (Liang et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1989, 86, 9284-9288). US 5,744,334 beschreibt einen pflanzlichen Promotor (Blec-Promotor) mit Spezifität für die Epidermis der Sprossspitze. Hingegen wurde noch kein Promoter beschrieben, der spezifisch die Expression in der pflanzlichen, embryonalen Epi dermis gewährleistet.There are also known epidermis-specific promoters with Akti vity in flowers (Koes et al., Plant Cell 1990, 2, 379-392) or after wound injuries (Liang et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1989, 86, 9284-9288). US 5,744,334 describes a vegetable Promoter (Blec promoter) with specificity for the epidermis of the Sprout tip. In contrast, no promoter has yet been described that specifically the expression in the plant, embryonic epi dermis guaranteed.
Die Expression von Genen wird in allen Organismen über Transkrip tionsfaktoren reguliert. Auch diese zeigen entwicklungs- und ortsabhängige Expressionsmuster. Von besonderem Interesse ist die Familie der R2R3-MYB Transkriptionsfaktoren, die konservierte DNA-Bindungsdomänen vergleichbar der des Transkriptionsfaktors c-myb aufweisen und in nahezu allen Eukaryoten identifiziert wur den. Es wird gemutmasst, dass Arabidopsis thaliana mehr als 90 R2R3-MYB Gene hat (Meissner RC et al.,Plant Cell 1999; 11(10): 1827-1840).The expression of genes is in all organisms via transcript regulating factors. These also show developmental and location-dependent expression patterns. Of particular interest is the Family of R2R3-MYB transcription factors that are conserved DNA binding domains comparable to that of the transcription factor c-myb and have been identified in almost all eukaryotes the. It is believed that Arabidopsis thaliana has more than 90 R2R3-MYB has genes (Meissner RC et al., Plant Cell 1999; 11 (10): 1827-1840).
Trotz der Vielzahl bekannter pflanzlicher Promotoren, wurde bis lang kein Promotor mit einer Spezifität für die Epidermis des pflanzlichen Embryos identifiziert. Auch sind keine Promotoren bekannt, die eine Expression in der Blüte und in der Epidermis des pflanzlichen Embryos bedingen.Despite the large number of known plant promoters, up long no promoter with a specificity for the epidermis of the plant embryos identified. Also there are no promoters known to have an expression in the flower and in the epidermis of the plant embryo.
Es bestand daher die Aufgabe, entsprechende Promotoren zu identi fizieren. Diese Aufgabe wurde durch Bereitstellung des Promotors für das myb11 Gen aus Arabidopsis thaliana gelöst. Der Promotor des myb11-Gens aus Arabidopsis thaliana hat eine expressionsregu lierende Spezifität, die eine Expression in der Blütenknospe, der Blüte, der welkenden Blüte, den grünen Samenschoten und in der embryonalen Epidermis am Tag 4 der Keimung zeigt (vergleiche Fig. 1 bis 6).The task was therefore to identify appropriate promoters. This object was achieved by providing the promoter for the myb11 gene from Arabidopsis thaliana. The promoter of the myb11 gene from Arabidopsis thaliana has an expression-regulating specificity that shows expression in the flower bud, the flower, the wilting flower, the green seed pods and in the embryonic epidermis on day 4 of germination (compare FIGS. 1 to 6 ).
Das myb11 Gen zählt zu der R2R3-MYB Familie von Transkriptionfak toren. Das Gen von MYB11 ist bekannt (Genbank Acc.-No: AL162651). Weder seine Funktion noch sein Expressionsmuster sind jedoch be schrieben. Bislang ist kein MYB-Transkriptionsfaktor beschrieben oder identifiziert worden, der sowohl in Blüten als auch in der embryonalen Epidermis oder allein in der embryonalen Epidermis exprimiert wird.The myb11 gene belongs to the R2R3-MYB family of Transkriptionfak fools. The MYB11 gene is known (Genbank Acc.-No: AL162651). However, neither its function nor its expression pattern are be wrote. So far, no MYB transcription factor has been described or has been identified that both in flowers and in the embryonic epidermis or alone in the embryonic epidermis is expressed.
Die Expressionsspezifität von Expressionskassetten, die von die
sem Promotor abgeleitet sind, in der Blüte und der embryonalen
Epidermis ist besonders vorteilhaft, weil
The expression specificity of expression cassettes derived from this promoter in the flower and the embryonic epidermis is particularly advantageous because
- a) die Blütenknospe und die Blüte der Pflanze ein empfindliches Organ, besonders gegen Stressfaktoren wie Kälte, ist unda) the flower bud and the flower of the plant a delicate one Organ, especially against stress factors such as cold, is and
- b) der pflanzliche Embryo vor allem in den ersten Tagen der Em bryogenese besonders empfindlich und anfällig gegen biotische und ablotische Stressfaktoren ist.b) the plant embryo especially in the first days of Em bryogenesis particularly sensitive and susceptible to biotic and is ablotic stressors.
Der Epidermis des pflanzlichen Embryos kommt eine besonders Funk tion zu, da sie die unmittelbare Barriere und Kontaktstelle zur Umwelt darstellt.A particularly funk occurs to the epidermis of the plant embryo tion, as it is the immediate barrier and point of contact to Represents the environment.
Ein erster Gegenstand der Erfindung betrifft daher Expressions
kassette zur transgenen Expression von Nukleinsäuren in der em
bryonalen Epidermis und/oder der Blüte enthaltend
A first object of the invention therefore relates to an expression cassette for the transgenic expression of nucleic acids in the embryonic epidermis and / or the flower
- a) den Promotor des mybll Gens aus Arabidopsis thaliana gemäss SEQ ID NO: 1, odera) the promoter of the mybll gene from Arabidopsis thaliana according to SEQ ID NO: 1, or
- b) ein funktionelle Äquivalent oder äquivalentes Fragment von a), die im wesentlichen die gleichen Promotoraktivitäten wie a) besitzen,b) a functional equivalent or equivalent fragment of a) that have essentially the same promoter activities as a) own,
wobei a) oder b) funktionell mit einer transgen zu exprimierenden Nukleinsäuresequenz verknüpft sind.where a) or b) functionally with a transgene to be expressed Nucleic acid sequence are linked.
Expressionskassette zur transgenen Expression von Nukleinsäuren
meint alle solche durch gentechnische Methoden zustandengekommene
Konstruktionen, in denen sich entweder
Expression cassette for the transgenic expression of nucleic acids means all such constructions that have come about by genetic engineering methods in which either
- a) der Promotor mit Spezifität für die embryonale Epidermis und/ oder die Blüte oder ein von ihm abgeleitetes funktionelles Äquivalent oder äquivalente Fragment derselben, odera) the promoter with specificity for the embryonic epidermis and / or the flower or a functional one derived from it Equivalent or equivalent fragment thereof, or
- b) die zu exprimierende Nukleinsäuresequenz, oderb) the nucleic acid sequence to be expressed, or
- c) (a) und (b)c) (a) and (b)
sich nicht in ihrer natürlichen, genetischen Umgebung (d. h. an ihrem natürlichen chromosomalen Locus) befinden oder durch gen technische Methoden modifiziert wurden, wobei die Modifikation beispielhaft eine Substitutionen, Additionen, Deletionen, Inver sion oder Insertionen eines oder mehrerer Nukleotidreste sein kann.not in their natural, genetic environment (i.e. their natural chromosomal locus) or by gen technical methods were modified, the modification exemplary a substitution, additions, deletions, inversions sion or insertions of one or more nucleotide residues can.
Im Rahmen der erfindungsgemässen Expressionskassette kann die Ex pression einer bestimmten Nukleinsäure durch einen Promotor mit Spezifität für die embryonale Epidermis und/oder die Blüte zu Bildung von sense-RNA oder anti-sense RNA führen. Die sense-RNA kann infolge in bestimmte Polypeptide translatiert werden. Mit der anti-sense-RNA kann die Expression bestimmter Gene herrunter reguliert werden.In the context of the expression cassette according to the invention, the Ex pression of a particular nucleic acid by a promoter Specificity for the embryonic epidermis and / or the flower too Formation of sense RNA or anti-sense RNA lead. The sense RNA can consequently be translated into certain polypeptides. With The anti-sense RNA can result in the expression of certain genes be regulated.
Unter einer funktionellen Verknüpfung versteht man zum Beispiel die sequentielle Anordnung von dem Promotor mit Spezifität für die embryonale Epidermis und/oder die Blüte, der transgen zu ex primierenden Nukleinsäuresequenz und ggf. weiterer regulativer Elemente wie zum Beispiel einem Terminator derart, dass jedes der regulativen Elemente seine Funktion bei der transgenen Expression der Nukleinsäuresequenz, je nach Anordnung der Nukleinsäurese quenzen zu sense oder anti-sense RNA, erfüllen kann. Dazu ist nicht unbedingt eine direkte Verknüfung im chemischen Sinne er forderlich. Genetische Kontrollsequenzen, wie zum Beispiel Enhan cer-Sequenzen, können ihre Funktion auch von weiter entfernten Positionen oder gar von anderen DNA-Molekülen aus auf die Ziel sequenz ausüben. Bevorzugt sind Anordnungen, in denen die transgen zu exprimierende Nukleinsäuresequenz hinter der als Promotor fun gierenden Sequenz positioniert wird, so dass beide Sequenzen kovalent miteinander verbunden sind. Bevorzugt ist dabei der Ab stand zwischen der Promotorsequenz und der transgen zu exprimie rende Nukleinsäuresequenz geringer als 200 Basenpaare, besonders bevorzugt kleiner als 100 Basenpaare, ganz besonders bevorzugt kleiner als 50 Basenpaare.A functional link is understood to mean, for example the sequential arrangement of the promoter with specificity for the embryonic epidermis and / or the flower transgenic to ex priming nucleic acid sequence and possibly other regulatory ones Elements such as a terminator such that each of the regulatory elements its role in transgenic expression the nucleic acid sequence, depending on the arrangement of the nucleic acid sequence sequences to sense or anti-sense RNA. Is to not necessarily a direct link in the chemical sense conducive. Genetic control sequences such as Enhan cer sequences can function from further away Positions or even from other DNA molecules on the target exercise sequence. Arrangements are preferred in which the transgenic nucleic acid sequence to be expressed behind the fun yawing sequence is positioned so that both sequences are covalently linked. The Ab is preferred stood between the promoter sequence and the transgenic expression generating nucleic acid sequence less than 200 base pairs, especially preferably less than 100 base pairs, very particularly preferred less than 50 base pairs.
Die Herstellung einer funktionellen Verknüpfung kann mittels gän giger Rekombinations- und Klonierungstechniken realisiert werden, wie sie beispielsweise in T. Maniatis, E. F. Fritsch und J. Sam brook, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY (1989) sowie in T. J. Silhavy, M. L. Berman und L. W. Enquist, Experiments with Gene Fusions, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY (1984) und in Ausubel, F. M. et al., Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing Assoc. and Wiley Interscience (1987) beschrie ben sind. Zwischen beide Sequenzen können aber auch weitere Se quenzen positioniert werden, die zum Beispiel die Funktion eines Linkers mit bestimmten Restriktionsenzymschnittstellen oder eines Signalpeptides haben. Auch kann die Insertion von Sequenzen zur Expression von Fusionsproteinen führen.The creation of a functional link can be done by means of gän giger recombination and cloning techniques can be implemented, as described, for example, in T. Maniatis, E. F. Fritsch and J. Sam brook, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY (1989) and in T. J. Silhavy, M. L. Berman and L. W. Enquist, Experiments with Gene Fusions, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY (1984) and in Ausubel, F. M. et al., Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing Assoc. and Wiley Interscience (1987) ben are. However, further Se can also be used between the two sequences sequences that, for example, have the function of a Linkers with certain restriction enzyme sites or one Have signal peptides. The insertion of sequences for Lead expression of fusion proteins.
Dem Fachmann sind verschiedene Wege bekannt, um zu einer erfin dungsgemässen Expressionskassette zu gelangen. Die Herstellung einer erfindungsgemässen Expressionskassettete erfolgt beispiels weise bevorzugt durch direkte Fusion einer als Promotor mit Spe zifität für die embryonale Epidermis und/oder die Blüte fungie renden Nukleinsäuresequenz mit einer zu exprimierenden Nukleotid sequenz. Dazu verwendet man gängige Rekombinations- und Klonie rungstechniken, wie sie beispielsweise in T. Maniatis, E. F. Fritsch und J. Sambrook, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY (1989) so wie in T. J. Silhavy, M. L. Berman und L. W. Enquist, Experiments with Gene Fusions, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY (1984) und in Ausubel, F. M. et al., Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing Assoc. and Wiley Inter science (1987) beschrieben sind. Bevorzugt kann die Expressions kassette, bestehend aus einer Verknüpfung von Promotor und zu ex primierender Nukleinsäuresequenz, integriert in einem erfindungs gemässen Vektor vorliegen und durch zum Beispiel Transformation in ein pflanzliches Genom insertiert werden.Various ways are known to those skilled in the art to obtain an invented to arrive according to the expression cassette. The production an expression cassette according to the invention takes place, for example wise preferably by direct fusion of a promoter with Spe specificity for the embryonic epidermis and / or the flowering fungia generating nucleic acid sequence with a nucleotide to be expressed sequence. Common recombination and cloning are used for this purpose tion techniques, such as those described in T. Maniatis, E. F. Fritsch and J. Sambrook, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY (1989) supra as in Silhavy, T.J., Berman, M.L., and Enquist, L.W., Experiments with Gene Fusions, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY (1984) and in Ausubel, F. M. et al., Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing Assoc. and Wiley Inter science (1987). Preferably the expression cassette, consisting of a link between promoter and ex priming nucleic acid sequence integrated in a fiction according to the vector and by, for example, transformation inserted into a plant genome.
Unter einer Expressionskassette sind aber auch solche Konstruk tionen zu verstehen, bei denen der Promotor, ohne dass er zuvor mit einer zu exprimierenden Nukleinsäuresequenz funktionell ver knüpft wurde, zum Beispiel über eine gezielte homologe Rekombina tion oder eine zufällige Insertion in ein Wirtsgenom eingeführt wird, dort regulatorische Kontrolle über mit ihm dann funktionell verknüpfte Nukleinsäuresequenzen übernimmt und die transgene Ex pression derselben steuert. Durch Insertion des Promotors - zum Beispiel durch eine homologe Rekombination - vor eine für ein be stimmtes Polypeptid kodierende Nukleinsäure erhält man eine er findungsgemässe Expressionskassette, die die Expression des be stimmten Polypeptides selektiv in der embryonalen Epidermis und/ oder der Blüte steuert. Ferner kann die Insertion des Promotors auch derart erfolgen, dass antisense-RNA zu der für ein bestimm tes Polypeptid kodierenden Nukleinsäure exprimiert wird. Damit wird selektiv die Expression des bestimmten Polypeptides in der embryonalen Epidermis und/oder der Blüte herrunterreguliert oder ausgeschaltet.However, such constructs are also included under an expression cassette tions to understand where the promoter without him beforehand with a nucleic acid sequence to be expressed functionally ver was linked, for example via a targeted homologous recombina tion or a random insertion into a host genome then there will be regulatory control over with it functional linked nucleic acid sequences takes over and the transgenic Ex pression of the same controls. By inserting the promoter - to Example through a homologous recombination - in front of a for a be A nucleic acid encoding the correct polypeptide is obtained Expression cassette according to the invention, which the expression of the be agreed polypeptides selectively in the embryonic epidermis and / or the bloom controls. Furthermore, the insertion of the promoter also take place in such a way that antisense RNA to the for a certain tes polypeptide-encoding nucleic acid is expressed. In order to will selectively limit the expression of the particular polypeptide in the embryonic epidermis and / or the flower downregulated or switched off.
Analog kann auch eine transgen zu exprimierende Nukleinsäurese quenz zum Beispiel durch eine homologe Rekombination hinter den endogenen, natürlichen myb11-Promotor platziert werden, wodurch man eine erfindungsgemässe Expressionskassette erhält, die die Expression der transgen zu exprimierenden Nukleinsäureseuquenz in der embryonalen Epidermis und/oder der Blüte steuert.A nucleic acidesis to be expressed transgenically can also be analogous sequence, for example, by homologous recombination behind the endogenous, natural myb11 promoter are placed, whereby an expression cassette according to the invention is obtained which contains the Expression of the nucleic acid sequence to be expressed transgenically in controls the embryonic epidermis and / or the flower.
Eine Promotoraktivität wird im wesentlichen als gleich bezeich net, wenn die Transkription eines beliebigen zu exprimierenden Gens unter Kontrolle eines bestimmten von SEQ ID NO: 1 abgeleite ten Promotors in mindestens einem der beiden Zielkompartimente der Expression (Blüte oder embryonales Epiderm) stattfindet. Dabei kann die Expressionshöhe sowohl nach unten als auch nach oben im Vergleich zu einem Vergleichswert abweichen. Bevorzugt sind dabei solche Sequenzen, deren Expressionshöhe, gemessen anhand der transkribierten mRNA oder dem infolge translatierten Protein, un ter ansonsten unveränderten Bedingungen quantitativ um nicht mehr als 50%, bevorzugt 25%, besonders bevorzugt 10% von einem Ver gleichswert erhalten mit dem durch SEQ ID NO: 1 beschriebenen Pro motor unterscheidet. Besonders bevorzugt sind solche Sequenzen, deren Expressionshöhe, gemessen anhand der transkribierten mRNA oder dem infolge translatierten Protein, unter ansonsten unverän derten Bedingungen quantitativ um mehr als 50%, bevorzugt 100%, besonders bevorzugt 500%, ganz besonders bevorzugt 1000% einen Vergleichswert erhalten mit dem durch SEQ ID NO: 1 beschriebenen Promotor übersteigt. Bevorzugt ist als Vergleichswert die Expres sionshöhe der natürlichen myb11 mRNA oder des natürlichen MYB11 Proteins aus Arabidopsis thaliana. Bevorzugt ist ferner als Ver gleichswert die Expressionshöhe erhalten mit einer beliebigen, aber bestimmten Nukleinsäuresequenz, bevorzugt solchen Nuklein säuresequezen, die für leicht quantifizierbare Proteine kodieren. Ganz besonders bevorzugt sind dabei Reporter-Proteine (Schenborn E, Groskreutz D. Mol Biotechnol. 1999; 13(1): 29-44) wie das "green fluorescence protein" (GFP) (Chui WL et al., Curr Biol 1996, 6: 325-330; Leffel SM et al., Biotechniques. 23(5): 912-8, 1997), die Chloramphenicoltransferase, eine Luziferase (Millar et al., Plant Mol Biol Rep 1992 10: 324-414) oder die β-Galactosidase, ganz besonders bevorzugt ist die β-Glucuronidase (Jefferson et al., EMBO J. 1987, 6, 3901-3907).A promoter activity is essentially referred to as the same net if the transcription of any to be expressed Gene under the control of a particular one derived from SEQ ID NO: 1 th promoter in at least one of the two target compartments expression (flower or embryonic epiderm) takes place. Included the level of expression can be downwards as well as upwards in the Compared to a comparative value differ. Are preferred those sequences whose level of expression, measured using the transcribed mRNA or the protein translated as a result, un the otherwise unchanged conditions quantitatively by no more than 50%, preferably 25%, particularly preferably 10% of a ver obtained equivalent to the Pro described by SEQ ID NO: 1 engine differs. Particularly preferred are those sequences their level of expression, measured on the basis of the transcribed mRNA or the protein translated as a result, under otherwise unchanged changed conditions quantitatively by more than 50%, preferably 100%, particularly preferably 500%, very particularly preferably 1000% Comparative value obtained with that described by SEQ ID NO: 1 Promoter exceeds. The expression is preferred as a comparison value sion level of the natural myb11 mRNA or the natural MYB11 Arabidopsis thaliana protein. Is also preferred as Ver equivalently the level of expression obtained with any, but certain nucleic acid sequence, preferably such nucleus acid sequences that code for easily quantifiable proteins. Reporter proteins (Schenborn E, Groskreutz D. Mol Biotechnol. 1999; 13 (1): 29-44) like that "green fluorescence protein" (GFP) (Chui WL et al., Curr Biol 1996, 6: 325-330; Leffel SM et al., Biotechniques. 23 (5): 912-8, 1997), the chloramphenicol transferase, a luciferase (Millar et al., Plant Mol Biol Rep 1992 10: 324-414) or the β-galactosidase, β-glucuronidase (Jefferson et al., EMBO J. 1987, 6, 3901-3907).
Ansonsten unveränderte Bedingungen bedeutet, dass die Expression, die durch eine der zu vergleichenden Expressionskassetten in itiiert wird, nicht durch Kombination mit zusätzlichen geneti schen Kontrollsequenzen, zum Beispiel Enhancer-Sequenzen, modifi ziert wird.Otherwise unchanged conditions means that the expression, by one of the expression cassettes to be compared in is itiated, not by combining it with additional geneti control sequences, for example enhancer sequences, modified is adorned.
Erfindungsgemäss sind ferner Vektoren, die die oben beschriebenen Expressionskassetten enthalten.According to the invention are also vectors which are those described above Expression cassettes included.
Die in den erfindungsgemässen Expressionskassetten oder Vektoren enthaltenen Nukleinsäuresequenzen können mit weiteren genetischen Kontrollsequenzen neben dem Promotor mit Spezifität für die em bryonale Epidermis und/oder die Blüte funktionell verknüpft sein. Der Begriff der genetischen Kontrollsequenzen ist breit zu ver stehen und meint all solche Sequenzen, die einen Einfluss auf das Zustandekommen oder die Funktion der erfindungsgemässen Expres sionskassette haben. Genetische Kontrollsequenzen modifizieren zum Beispiel die Transkription und Translation in prokaryotischen oder eukaryotischen Organismen. Vorzugsweise umfassen die erfin dungsgemässen Expressionskassetten 5'-stromaufwärts von der je weiligen transgen zu exprimierenden Nukleinsäureseuenz den Promo tor mit Spezifität für die embryonale Epidermis und/oder die Blüte und 3'-stromabwärts eine Terminatorsequenz als zusätzliche genetische Kontrollsequenz, sowie gegebenenfalls weitere übliche regulative Elemente, und zwar jeweils funktionell verknüpft mit der transgen zu exprimierenden Nukleinsäuresequenz.Those in the expression cassettes or vectors according to the invention contained nucleic acid sequences can with further genetic Control sequences in addition to the promoter with specificity for the em bryonic epidermis and / or the flower be functionally linked. The term genetic control sequences can be used broadly and means all those sequences that have an influence on the Origin or function of the expressions according to the invention have sion cassette. Modify genetic control sequences for example transcription and translation in prokaryotic or eukaryotic organisms. Preferably, the inven according to the expression cassettes 5 'upstream of the ever particular nucleic acid sequence to be expressed transgenically the promo tor with specificity for the embryonic epidermis and / or the Flower and 3'-downstream a terminator sequence as an additional genetic control sequence and, if applicable, other customary ones regulative elements, each functionally linked to the nucleic acid sequence to be expressed transgenically.
Gentische Kontrollsequenzen umfassen auch weitere Promotoren, Promotorelemente oder Minimalpromotoren, die die expressionsteu ernden Eigenschaften modifizieren können. So kann durch geneti sche Kontrollsequenzen zum Beispiel die gewebespezifische Expres sion zusätzlich abhängig von bestimmten Stressfaktoren erfolgen. Entsprechende Elemente sind zum Beispiel für Wasserstress, Absci sinsäure (Lam E und Chua NH, J Biol Chem 1991; 266(26): 17131-17135) und Hitzestress (Schöffl F et al., Molecular & General Genetics 217(2-3): 246-53, 1989) beschrieben.Genetic control sequences also include other promoters, Promoter elements or minimal promoters that control the expression can modify the properties. So through geneti cal control sequences, for example the tissue-specific express sion also take place depending on certain stress factors. Corresponding elements are for example for water stress, absci sic acid (Lam E and Chua NH, J Biol Chem 1991; 266 (26): 17131-17135) and heat stress (Schöffl F et al., Molecular & General Genetics 217 (2-3): 246-53, 1989).
Es können ferner weitere Promotoren funktionell mit der zu expri mierenden Nukleinsäuresequenz verknüpft sein, die eine Expression in weiteren Pflanzengeweben oder in anderen Organismen, wie zum Beispiel E.coli Bakterien ermöglichen. Als Pflanzenpromotoren kommen im Prinzip alle oben beschriebenen Promotoren in Frage. Vorstellbar ist zum Beispiel, dass eine bestimmte Nukleinsäurese quenz durch einen Promotor (zum Beispiel den Promotor mit Spezi fität für die embryonale Epidermis und/oder die Blüte) in einem Pflanzengewebe als sense-RNA transkribiert und in das entspre chende Protein translatiert wird, während die gleiche Nukleinsäu resequenz durch einen anderen Promotor mit einen anderen Spezifi tät in einem anderen Gewebe zu anti-sense-RNA transkibiert und das entsprechende Protein herrunterreguliert wird. Dieses kann durch eine erfindungsgemässe Expressionskassette realisiert wer den, indem der eine Promotor vor die transgen zu exprimierende Nukleinsäuresequenz positioniert wird und der andere Promotor da hinter.Further promoters can also be functional with the to be expri mating nucleic acid sequence linked to an expression in other plant tissues or in other organisms, such as Example E. coli bacteria enable. As plant promoters In principle, all of the promoters described above are suitable. It is conceivable, for example, that a certain nucleic acid synthesis sequence by a promoter (for example the promoter with speci for the embryonic epidermis and / or the flower) in one Transcribed plant tissue as sense RNA and into the corresponding The corresponding protein is translated while the same nucleic acid sequence by a different promoter with a different specifi ity is transcribed to anti-sense RNA in another tissue and the corresponding protein is downregulated. This can realized by an expression cassette according to the invention who by placing the one promoter in front of the transgene to be expressed Nucleic acid sequence is positioned and the other promoter there Behind.
Genetische Kontrollsequenzen umfassen ferner auch die 5'-untrans latierte Region, Introns oder die nichtkodierende 3'-Region von Genen, bevorzugt des mybll-Gens aus Arabidopsis thaliana. Es ist gezeigt worden, dass diese eine signifikante Funktionen bei der Regulation der Genexpression spielen können. So wurde gezeigt, dass 5'-untranslatierte Sequenzen die transiente Expression hete rologer Gene verstärken können. Sie können ferner die Gewebsspe zifität fördern (Rouster J et al., Plant J. 1998, 15: 435-440.). Umgekehrt unterdrückt die 5'-untranslatierte Region des opaque-2 Gens die Expression. Eine Deletion der entsprechenden Region führt zu einer Erhöhung der Genaktivität (Lohmer S et al., Plant Cell 1993, 5: 65-73). Die unter SEQ ID NO: 1 angegebene Nukleinsäu resequenz enthält den Abschnitt des mybll-Gens, der den Promotor und die 5'-untranslatierte Region bis vor das ATG-Startcodon des MYB11-Transkriptionsfaktors repräsentiert.Genetic control sequences also include the 5'-untrans latent region, introns, or the 3 'non-coding region of Genes, preferably the mybll gene from Arabidopsis thaliana. It is this has been shown to play a significant role in the Regulation of gene expression can play. So it was shown that 5 'untranslated sequences hete transient expression rologer genes can amplify. You can also use the tissue sp promote ciity (Rouster J et al., Plant J. 1998, 15: 435-440.). Conversely, the 5 'untranslated region of the opaque-2 suppresses Gene expression. A deletion of the corresponding region leads to an increase in gene activity (Lohmer S et al., Plant Cell 1993, 5: 65-73). The nucleic acid given under SEQ ID NO: 1 The sequence contains the section of the mybll gene that contains the promoter and the 5 'untranslated region before the ATG start codon des MYB11 transcription factor.
Die Expressionskassette kann vorteilhafterweise eine oder mehrere sogenannte "enhancer Sequenzen" funktionell verknüpft mit dem Promotor enthalten, die eine erhöhte transgene Expression der Nu kleinsäuresequenz ermöglichen. Auch am 3'-Ende der transgen zu exprimierenden Nukleinsäuresequenzen können zusätzliche vorteil hafte Sequenzen inseriert werden, wie weitere regulatorische Ele mente oder Terminatoren. Die transgen zu exprimierenden Nuklein säuresequenzen können in einer oder mehreren Kopien im Genkon strukt enthalten sein.The expression cassette can advantageously one or more so-called "enhancer sequences" functionally linked to the Contain promoter that increases transgenic expression of the Nu allow small acid sequence. Also at the 3 'end of the transgenic too expressing nucleic acid sequences can provide additional benefit Adherent sequences are inserted, such as further regulatory ele ments or terminators. The nucleus to be expressed transgenically acid sequences can be in one or more copies in the gene con be included.
Zusätzliche zur funktionellen Verknüpfung bevorzugte aber nicht darauf beschränkte Sequenzen sind weitere, von den Transitpeptid kodierenden Sequenzen verschiedene, Targeting-Sequenzen zur Ge währleistung der subzellulären Lokalisation im Apoplasten, in der Vakuole, in Plastiden, im Mitochondrium, im Endoplasmatischen Re tikulum (ER), im Zellkern, in Ölkörperchen oder anderen Komparti menten; sowie Translationsverstärker wie die 5'-Leadersequenz aus dem Tabak-Mosaik-Virus (Gallie et al., Nucl. Acids Res. 15 (1987), 8693-8711) und dergleichen.Additional to the functional link preferred but not Sequences restricted to this are further ones from the transit peptide coding sequences different, targeting sequences for Ge ensuring subcellular localization in the apoplast in which Vacuoles, in plastids, in the mitochondrion, in the endoplasmic re tikulum (ER), in the cell nucleus, in oil bodies or other compartments ments; as well as translation enhancers such as the 5 'leader sequence the tobacco mosaic virus (Gallie et al., Nucl. Acids Res. 15 (1987), 8693-8711) and the like.
Als Kontrollsequenzen sind weiterhin solche zu verstehen, die eine homologe Rekombination bzw. Insertion in das Genom eines Wirtsorganismus ermöglichen oder die Entfernung aus dem Genom er lauben. Bei der homologen Rekombination kann zum Beispiel der na türliche Promotor eines bestimmten Gens gegen einen Promotor mit Spezifität für die embryonale Epidermis und/oder die Blüte ausge tauscht werden. Methoden wie die cre/lox-Technologie erlauben eine gewebsspezifische, unter Umständen induzierbare Entfernung der Expressionskassette aus dem Genom des Wirtsorganismus (Sauer B. Methods. 1998; 14(4): 381-92). Hier werden bestimmte flankie rende Sequenzen dem Zielgen angefügt (lox-Sequenzen), die später eine Entfernung mittels der cre-Rekombinase ermöglichen.Control sequences are also to be understood as those that a homologous recombination or insertion into the genome of a Host organism enable or remove it from the genome arbor. In homologous recombination, for example, the na natural promoter of a particular gene against a promoter with Specificity for the embryonic epidermis and / or the flower be exchanged. Allow methods like cre / lox technology a tissue-specific, possibly inducible removal the expression cassette from the genome of the host organism (Sauer B. Methods. 1998; 14 (4): 381-92). This is where certain flankies become Ending sequences are added to the target gene (lox sequences), which later allow removal by means of cre recombinase.
Der einzuführende Promotor kann mittels homologer Rekombination vor das transgen zu exprimierende Zielgen plaziert werden, indem der Promotor mit DNA-Sequenzen verknüpft wird, die zum Beispiel zu endogenen Sequenzen homolog sind, die dem Leseraster des Ziel gens vorgelagert sind. Derartige Sequenzen sind als genetische Kontrollsequenzen zu verstehen. Nachdem eine Zelle mit dem ent sprechenden DNA-Konstrukt transformiert wurde, können die beiden homologen Sequenzen interagieren und so die Promotorsequenz an dem gewünschten Ort vor dem Zielgen platzieren, so dass die Pro motorsequenz nun in funktioneller Verknüfung mit dem Zielgen steht und eine erfindungsgemässe Expressionskassette bildet. Die Auswahl der homologen Sequenzen bestimmt den Insertionsort des Promotors. Hierbei kann die Expressionskassette durch homologe Rekombination mittels einer einfachen oder einer doppelten rezi proken Rekombination generiert werden. Bei der einfach reziproken Rekombination wird nur eine einzelne Rekombinationssequenz ver wendet und es erfolgt Insertion der gesamten eingeführten DNA. Bei der doppelt-reziproken Rekombination ist die einzuführende DNA durch zwei homologe Sequenzen flankiert und es erfolgt die Insertion des flankierten Bereiches. Letzteres Verfahren ist ge eignet, um wie oben beschrieben den natürlichen Promotor eines bestimmten Gens gegen den Promotor mit Spezifität für die embryo nale Epidermis und/oder die Blüte auszutauschen und so den Ex pressionsort und -zeitpunkt dieses Gens zu modifizieren. Die funktionelle Verknüpfung stellt eine erfindungsgemässe Expres sionskassette dar.The promoter to be introduced can by means of homologous recombination placed in front of the target gene to be expressed transgenically by the promoter is linked to DNA sequences, for example are homologous to endogenous sequences that are in the reading frame of the target gens are upstream. Such sequences are called genetic Understand control sequences. After a cell with the ent speaking DNA construct has been transformed, the two can homologous sequences interact and so the promoter sequence the desired location in front of the target gene so that the Pro motor sequence now functionally linked to the target gene and forms an expression cassette according to the invention. the Selection of the homologous sequences determines the insertion site of the Promoters. The expression cassette can be replaced by homologous Recombination by means of a single or a double reci proken recombination can be generated. With the simply reciprocal Recombination will only use a single recombination sequence and all of the introduced DNA is inserted. In the case of double-reciprocal recombination, the one to be introduced is DNA is flanked by two homologous sequences and the Insertion of the flanked area. The latter method is ge suitable to the natural promoter of a as described above specific gene against the promoter with specificity for the embryo Replace the nal epidermis and / or the flower and thus the ex to modify the place and time of pressure of this gene. the functional linkage is an expression according to the invention sion cassette.
Die erfindungsgemässen Expressionskassetten und die von ihnen ab
geleiteten Vektoren können weitere Funktionselemente enthalten.
Der Begriff Funktionselement ist breit zu verstehen und meint all
solche Elemente, die einen Einfluss auf Herstellung, Vermehrung
oder Funktion der erfindungsgemässen Expressionskassetten, Vekto
ren oder transgenen Organismen haben. Beispielhaft aber nicht
einschränkend seien zu nennen:
The expression cassettes according to the invention and the vectors derived from them can contain further functional elements. The term functional element is to be understood broadly and means all those elements which have an influence on the production, multiplication or function of the expression cassettes, vectors or transgenic organisms according to the invention. The following are examples, but not restrictive:
- a) Selektionsmarker, die eine Resistenz gegen einen Metabolis musinhibitor wie 2-Desoxyglucose-6-phosphat (WO 98/45456), Antibiotika oder Biozide, bevorzugt Herbizide, wie zum Bei spiel Kanamycin, G 418, Bleomycin, Hygromycin, oder Phosphi notricin etc. verleihen.a) Selection markers showing resistance to a metabolis Musin inhibitor such as 2-deoxyglucose-6-phosphate (WO 98/45456), Antibiotics or biocides, preferably herbicides, such as for play Kanamycin, G 418, Bleomycin, Hygromycin, or Phosphi give notricin etc.
- b) Reportergene, die für leicht quantifizierbare Proteine kodie ren und über Eigenfarbe oder Enzymaktivität eine Bewertung der Transformationseffizienz oder des Expressionsortes oder -zeitpunktes gewährleisten. Ganz besonders bevorzugt sind da bei Reporter-Proteine (Schenborn E, Groskreutz D. Mol Bio technol. 1999; 13(1): 29-44) wie das "green fluorescence pro tein" (GFP) (Chui WL et al., Curr Biol 1996, 6: 325-330; Lef fel SM et al., Biotechniques. 23(5): 912-8, 1997), die Chlo ramphenicoltransferase, eine Luziferase (Millar et al., Plant Mol Biol Rep 1992 10: 324-414), die β-Galactosidase, ganz be sonders bevorzugt ist die β-Glucuronidase (Jefferson et al., EMBO J. 1987, 6, 3901-3907)b) Reporter genes that code for easily quantifiable proteins ren and an assessment of their own color or enzyme activity the transformation efficiency or the expression site or - ensure the time. They are especially preferred in reporter proteins (Schenborn E, Groskreutz D. Mol Bio technol. 1999; 13 (1): 29-44) like the "green fluorescence pro tein "(GFP) (Chui WL et al., Curr Biol 1996, 6: 325-330; Lef fel SM et al., Biotechniques. 23 (5): 912-8, 1997), the Chlo ramphenicoltransferase, a luciferase (Millar et al., Plant Mol Biol Rep 1992 10: 324-414), the β-galactosidase, whole be β-glucuronidase is particularly preferred (Jefferson et al., EMBO J. 1987, 6, 3901-3907)
- c) Replikationsursprünge, die eine Vermehrung der erfindungsge mässen Expressionskassetten oder Vektoren in zum Beispiel E.coli gewährleisten. Beispielhaft seien genannt ORI (origin of DNA replication), der pBR322 ori oder der P15A ori (Sam brook et al.: Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 2nd ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989).c) origins of replication, which are an increase in the erfindungsge need expression cassettes or vectors in for example E.coli guarantee. Examples are ORI (origin of DNA replication), the pBR322 ori or the P15A ori (Sam brook et al .: Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 2nd ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989).
- d) Elemente, die für eine Agrobakterium vermittelte Pflanzen transformation erforderlich sind, wie zum Beispiel die rechte oder linke Begrenzung der T-DNA oder die vir-Region.d) elements necessary for an agrobacterium mediated plants Transformation is required, such as the rights or left border of the T-DNA or the vir region.
Zur Selektion erfolgreich homolog rekombinierter oder auch trans formierter Zellen ist es in der Regel erforderlich, einen selek tionierbaren Marker zusätzlich einzuführen, der den erfolgreich rekombinierten Zellen eine Resistenz gegen ein Biozid (zum Bei spiel ein Herbizid), einen Metabolismusinhibitor wie 2-Desoxyglu cose-6-phosphat (WO 98/45456) oder ein Antibiotikum verleiht. Der Selektionsmarker erlaubt die Selektion der transformierten Zellen von untransformierten (McCormick et al., Plant Cell Reports 5 (1986), 81-84). For the selection of successfully homologously recombined or trans formed cells it is usually necessary to select a selec In addition to introducing a possible marker, which is successful recombined cells develop resistance to a biocide (for play a herbicide), a metabolism inhibitor like 2-deoxyglu cose-6-phosphate (WO 98/45456) or an antibiotic. Of the Selection marker allows the transformed cells to be selected of untransformed (McCormick et al., Plant Cell Reports 5 (1986), 81-84).
Homologe Rekombination ist ein relativ seltenes Ereignis in höhe ren Eukaryoten, vor allem in Pflanzen. Zufällige Integrationen in das Wirtsgenom überwiegen. Eine Möglichkeit die zufällig inte grierten Sequenzen zu entfernen und so Zellklone mit einer kor rekten homologen Rekombination anzureichern, besteht in der Ver wendung eines sequenzspezifischen Rekombinationssystems wie in US 6,110,736 beschrieben. Dieses besteht aus drei Elementen: zwei Paaren von spezifischen Rekombinationssequenzen und einer sequenzspezifischen Rekombinase. Diese Rekombinase katalysiert eine Rekombination lediglich zwischen den beiden Paaren von spe zifischen Rekombinationsequenzen. Das eine Paar dieser spezifi schen DNA-Sequenzen wird ausserhalb der zu integrierenden DNA-Se quenz, d. h. ausserhalb der beiden homologen DNA-Sequenzen lokali siert. Im Falle einer korrekten homologen Rekombination werden diese Sequenzen nicht mit in das Genom übertragen. Im Falle einer zufälligen Integration insertieren sie in der Regel zusammen mit dem Rest des Konstruktes. Unter Einsatz einer speziellen Rekombi nase und eines Konstruktes enthaltend ein zweites Paar der spezi fischen Sequenzen können die zufällg insertierten Sequenzen her ausgeschnitten oder durch Inversion inaktiviert werden, während die korrekt über homologe Rekombination insertierten Sequenzen im Genom verbleiben. Eine Vielzahl von sequenzspezifischen Rekom binationssystemen kann verwendet werden, beispielhaft sind das Cre/lox-System des Bacteriophagen P1, das FLP/FRT System der Hefe, die Gin Recombinase des Mu Phagen, die Pin Rekombinase aus E.coli und das R/RS System des pSR1 Plasmids genannt. Bevorzugt sind das Bacteriophagen P1 Cre/lox und das Hefe FLP/FRT System. Hier interagiert die Rekombinase (Cre oder FLP) spezifisch mit ihren jeweiligen Rekombinationssequenzen (34bp lox-Sequenz bzw. 47bp FRT-Sequenz) um die zwischengelagerten Sequenzen zu deletie ren oder zu invertieren. Das FLP/FRT und cre/lox Rekombinasesy stem wurde bereits in pflanzlichen Systemen angewendet (Odell et al., Mol. Gen. Genet., 223: 369-378, 1990.)Homologous recombination is a relatively rare occurrence in high ren eukaryotes, especially in plants. Random integrations in the host genome predominate. One possibility that happens to be inte to remove grated sequences and so cell clones with a cor Enriching direct homologous recombination consists in the Ver use of a sequence-specific recombination system as in US 6,110,736. This consists of three elements: two Pairs of specific recombination sequences and one sequence specific recombinase. This recombinase catalyzes a recombination only between the two pairs of spe specific recombination sequences. The one pair of these specifi different DNA sequences is outside of the DNA-Se to be integrated quenz, d. H. locally outside the two homologous DNA sequences sated. In the case of a correct homologous recombination will be these sequences are not transferred into the genome. In case of a usually insert them together with random integration the rest of the construct. Using a special recombi nose and a construct containing a second pair of spec Fish sequences can produce the randomly inserted sequences cut out or inactivated by inversion while the correctly inserted via homologous recombination in the Genome remain. A variety of sequence-specific recom Bination systems can be used, these are exemplary Cre / lox system of the bacteriophage P1, the FLP / FRT system of the Yeast, the gin recombinase of the Mu phage, the pin recombinase E. coli and the R / RS system of the pSR1 plasmid. Preferred are the bacteriophage P1 Cre / lox and the yeast FLP / FRT system. Here the recombinase (Cre or FLP) interacts specifically with their respective recombination sequences (34bp lox sequence or 47bp FRT sequence) to delete the intermediate sequences ren or invert. The FLP / FRT and cre / lox recombinase stem has already been used in plant systems (Odell et al., Mol. Gen. Genet., 223: 369-378, 1990.)
Als Kontrollsequenzen geeignete Polyadenylierungssignale sind pflanzliche Polyadenylierungssignale, vorzugsweise solche, die im wesentlichen T-DNA Polyadenylierungssignale aus Agrobacterium tu mefaciens, insbesondere des Gens 3 der T-DNA (Octopin Synthase) des Ti-Plasmids pTiACHS entsprechen (Gielen et al., EMBO J. 3 (1984), 835 ff) oder funktionelle Äquivalente davon. Beispiele für besonders geeignete Terminatorsequenzen sind der OCS (Octo pin-Synthase)-Terminator und der NOS (Nopalin-Synthase)-Termina tor.Suitable control sequences are polyadenylation signals vegetable polyadenylation signals, preferably those im essential T-DNA polyadenylation signals from Agrobacterium tu mefaciens, especially gene 3 of the T-DNA (octopine synthase) of the Ti plasmid pTiACHS (Gielen et al., EMBO J. 3 (1984), 835 ff) or functional equivalents thereof. Examples for particularly suitable terminator sequences, the OCS (Octo pin synthase) terminator and the NOS (nopaline synthase) termina gate.
Die erfindungsgemässen Expressionskassetten oder von ihnen abge leitete Vektoren können funktionelle Äquivalente zu der unter SEQ ID NO: 1 beschriebenen Sequenz des Promotors des MYB11-Trans kriptionsfaktors aus Arabidopsis thaliana enthalten. Funktionell äquivalente Sequenzen umfassen auch all die Sequenzen, die von dem komplementären Gegenstrang der durch SEQ ID NO: 1 definierten Sequenz abgeleitet sind und im wesentlichen die gleiche Promoto raktivität aufweisen.The expression cassettes according to the invention or removed from them Derived vectors can be functional equivalents to the subordinate SEQ ID NO: 1 described sequence of the promoter of the MYB11 trans of Arabidopsis thaliana. Functional equivalent sequences also include all the sequences identified by the complementary opposite strand defined by SEQ ID NO: 1 Sequence derived and essentially the same promoto have activity.
Funktionelle Äquivalente meint zunächst DNA Sequenzen, die unter Standardbedingungen mit der durch SEQ ID NO: 1 beschriebenen Nukleinsäuresequenz oder der zu ihr komplementären Nukleinsäure sequenz hybridisieren und die im wesentlichen die gleichen Promo toraktivitäten wie durch SEQ ID NO: 1 beschriebene Nukleinsäure sequenz haben. Standardhybridisierungsbedingungen ist breit zu verstehen und meint stringente als auch weniger stringente Hybri disierungsbedingungen. Solche Hybridisierungsbedingungen sind unter anderem bei Sambrook J, Fritsch EF, Maniatis T et al., in Molecular Cloning (A Laboratory Manual), 2. Auflage, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989, Seiten 9.31-9.57) oder in Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, N. Y. (1989), 6.3.1-6.3.6. beschrieben.Functional equivalents initially means DNA sequences that are listed under Standard conditions with that described by SEQ ID NO: 1 Nucleic acid sequence or the nucleic acid complementary to it hybridize sequence and perform essentially the same promo gate activities as described by SEQ ID NO: 1 nucleic acid have sequence. Standard hybridization conditions are broad too understand and mean stringent as well as less stringent hybri pricing conditions. Such hybridization conditions are among others in Sambrook J, Fritsch EF, Maniatis T et al., in Molecular Cloning (A Laboratory Manual), 2nd Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989, pp. 9.31-9.57) or in Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, N. Y. (1989), 6.3.1-6.3.6. described.
Beispielhaft können die Bedingungen während des Waschschrittes
ausgewählt sein aus dem Bereich von Bedingungen begrenzt von sol
chen mit geringer Stringenz (mit ungefähr 2X SSC bei 50°C) und
solchen mit hoher Stringenz (mit ungefähr 0.2X SSC bei 50°C bevor
zugt bei 65°C) (20X SSC: 0,3M Natriumcitrat, 3M NaCl, pH 7.0).
Darüberhinaus kann die Temperatur während des Waschschrittes von
niedrig stringenten Bedingungen bei Raumtemperatur, ungefähr 22°C,
bis zu stärker stringenten Bedingungen bei ungefähr 65°C angehoben
werden. Beide Parameter, Salzkonzentration und Temperatur, können
gleichzeitig variiert werden, auch kann einer der beiden Parame
ter konstant gehalten und nur der andere variiert werden. Während
der Hybridisierung können auch denaturierende Agenzien wie zum
Beispiel Formamid oder SDS eingesetzt werden. In Gegenwart von
50% Formamid wird die Hybridisierung bevorzugt bei 42°C ausge
führt. Einige beispielhafte Bedingungen für Hybridisierung und
Waschschritt sind infolge gegeben:
For example, the conditions during the washing step can be selected from the range of conditions limited by those with low stringency (with about 2X SSC at 50 ° C) and those with high stringency (with about 0.2X SSC at 50 ° C, preferably at 65) ° C) (20X SSC: 0.3M sodium citrate, 3M NaCl, pH 7.0). In addition, the temperature can be increased during the washing step from low stringent conditions at room temperature, about 22 ° C, to more stringent conditions at about 65 ° C. Both parameters, salt concentration and temperature, can be varied at the same time, one of the two parameters can also be kept constant and only the other can be varied. Denaturing agents such as formamide or SDS can also be used during hybridization. In the presence of 50% formamide, the hybridization is preferably carried out at 42 ° C. Some exemplary conditions for hybridization and washing step are given as a result:
-
1. Hybridisierungbedingungen mit zum Beispiel
- a) 4X SSC bei 65°C, oder
- b) 6X SSC bei 45°C, oder
- c) 6X SSC bei 68°C, 100 µg/ml denaturierter Fischsperma- DNA, oder
- d) 6X SSC, 0.5% SDS, 100 µg/ml denaturierter, fragmentierte Lachssperma-DNA bei 68°C, oder
- e) 6X SSC, 0.5% SDS, 100 µg/ml denaturierter, fragmentierte Lachssperma-DNA, 50% Formamid bei 42°C.
- f) 50% Formamid, 4X SSC bei 42°C, oder
- g) 50% (vol/vol) Formamid, 0.1% Rinderserumalbumin, 0.1% Ficoll, 0.1% Polyvinylpyrrolidon, 50 mM Natriumphosphatpuffer pH 6.5, 750 mM NaCl, 75 mM Natriumcitrate bei 42°C, oder
- h) 2X oder 4X SSC bei 50°C (schwach stringente Bedin gung), oder
- i) 30 bis 40% Formamid, 2X oder 4X SSC bei 42°C (schwach stringente Bedingung).
- a) 4X SSC at 65 ° C, or
- b) 6X SSC at 45 ° C, or
- c) 6X SSC at 68 ° C, 100 µg / ml denatured fish sperm DNA, or
- d) 6X SSC, 0.5% SDS, 100 µg / ml denatured, fragmented salmon sperm DNA at 68 ° C, or
- e) 6X SSC, 0.5% SDS, 100 µg / ml denatured, fragmented salmon sperm DNA, 50% formamide at 42 ° C.
- f) 50% formamide, 4X SSC at 42 ° C, or
- g) 50% (vol / vol) formamide, 0.1% bovine serum albumin, 0.1% Ficoll, 0.1% polyvinylpyrrolidone, 50 mM sodium phosphate buffer pH 6.5, 750 mM NaCl, 75 mM sodium citrate at 42 ° C, or
- h) 2X or 4X SSC at 50 ° C (weakly stringent condition), or
- i) 30 to 40% formamide, 2X or 4X SSC at 42 ° C (weakly stringent condition).
-
2. Waschschritte mit zum Beispiel
- a) 0.015 M NaCl/O.0015 M Natriumcitrat/0.1% SDS bei 50°C; oder
- b) 0,1X SSC bei 65°C, oder
- c) 0,1X SSC, 0,5% SDS bei 68°C, oder
- d) 0,1X SSC, 0,5% SDS, 50% Formamid bei 42°C, oder
- e) 0,2X SSC, 0.1% SDS bei 42°C, oder
- f) 2X SSC bei 65°C (schwach stringente Bedingung).
- a) 0.015 M NaCl / O.0015 M sodium citrate / 0.1% SDS at 50 ° C; or
- b) 0.1X SSC at 65 ° C, or
- c) 0.1X SSC, 0.5% SDS at 68 ° C, or
- d) 0.1X SSC, 0.5% SDS, 50% formamide at 42 ° C, or
- e) 0.2X SSC, 0.1% SDS at 42 ° C, or
- f) 2X SSC at 65 ° C (weakly stringent condition).
Erfindungsgemäss bevorzugt ist der Einsatz solcher Nukleinsäuren in den Expressionskassetten oder von ihnen abgeleiteten Vektoren, die mit der durch SEQ ID NO: 1 beschriebenen doppelsträngigen DNA- Sequenz oder Fragmenten derselben, wie zum Beispiel den mit SEQ ID NO: 2 und 15 bis 19 beschriebenen doppelsträngigen DNA-Sequen zen, unter den oben definierten Bedingungen hybridisieren und im wesentlichen die gleiche Promotoraktivität wie aufweisen.The use of such nucleic acids is preferred according to the invention in the expression cassettes or vectors derived from them, with the double-stranded DNA described by SEQ ID NO: 1 Sequence or fragments thereof, such as, for example, those with SEQ ID NO: 2 and 15 to 19 described double-stranded DNA sequences zen, hybridize under the conditions defined above and im have substantially the same promoter activity as.
Unter einem funktionalen Äquivalent versteht man ferner insbeson dere auch natürliche oder künstliche Mutationen des unter SEQ ID NO: 1 beschriebenen mybll-Promotors sowie seine Homologen aus an deren Pflanzengattungen und -arten, welche weiterhin eine Expres sion in der pflanzlichen embryonalen Epidermis und/oder Blüten initiieren können. Mutationen umfassen Substitutionen, Additio nen, Deletionen, Inversion oder Insertionen eines oder mehrerer Nukleotidreste. Somit werden beispielsweise auch solche Nukleo tidsequenzen durch die vorliegende Erfindung mit umfasst, welche man durch Modifikation der mybll-Promotor-Nukleotidsequenz erhält gemäss SEG ID NO: 1. Ziel einer solchen Modifikation kann z. B. die weitere Eingrenzung der darin enthaltenen Sequenz auf be stimmte regulatorische Elemente oder z. B. auch die Einfügung wei terer Restriktionsenzymschnittstellen, die Entfernung überflüssi ger DNA oder das Hinzufügen weiterer Sequenzen, zum Beispiel wei terer regulatorischer Sequenzen, sein.A functional equivalent is also understood in particular which also include natural or artificial mutations of the under SEQ ID NO: 1 described mybll promoter and its homologues from their plant genera and species, which continue to be an Expres sion in the plant embryonic epidermis and / or flowers can initiate. Mutations include substitutions, additions nes, deletions, inversions or insertions of one or more Nucleotide residues. Thus, for example, such Nucleo tide sequences encompassed by the present invention, which obtained by modifying the mybll promoter nucleotide sequence according to SEG ID NO: 1. The aim of such a modification can e.g. B. the further limitation of the sequence contained therein to be agreed regulatory elements or e.g. B. also the insertion white terer restriction enzyme sites, the removal is unnecessary ger DNA or the addition of further sequences, for example white terer regulatory sequences.
Die Eingrenzung der Sequenz auf bestimmte, essentielle regulato rische Regionen kann auch mit Hilfe von Suchroutine zur Suche von Promoterelementen vorgenommen werden. Oft sind in den für die Promotoraktivität relevanten Regionen bestimmte Promotorelemente gehäuft vorhanden. Diese Analyse kann beispielsweise mit Compu terprogrammen wie dem Programm PLACE ("Plant Cis-acting Regula tory DNA Elements") vorgenommen werden (K. Higo et al., (1999) Nu cleic Acids Research 27: 1, 297-300).The limitation of the sequence to certain essential regulato Roman regions can also be searched for by using a search routine Promoter elements are made. Often times are in the for the Promoter activity relevant regions specific promoter elements often present. This analysis can, for example, be carried out with Compu ter programs such as the PLACE program ("Plant Cis-acting Regula tory DNA Elements ") (K. Higo et al., (1999) Nu cleic Acids Research 27: 1, 297-300).
Wo Insertionen, Deletionen oder Substitutionen, wie z. B. Trans itionen und Transversionen, in Frage kommen, können an sich be kannte Techniken, wie in vitro-Mutagenese, "primer repair", Re striktion oder Ligation verwendet werden. Durch Manipulationen, wie z. B. Restriktion, "chewing-back" oder Auffüllen von Überhän gen für "blunt ends" können komplementäre Enden der Fragmente für die Ligation zur Verfügung gestellt werden. Zu analogen Ergebnis sen kann man auch unter Verwendung der Polymerasekettenreaktion (PCR) unter Verwendung spezifischer Oligonukleotid-Primer kommen.Where insertions, deletions or substitutions, such as e.g. B. Trans itions and transversions that come into question can be in themselves known techniques such as in vitro mutagenesis, "primer repair", Re restriction or ligation can be used. Through manipulation, such as B. Restriction, "chewing-back" or filling in overhangs genes for "blunt ends" can have complementary ends of the fragments for the ligation can be provided. To an analogous result One can also sen using the polymerase chain reaction (PCR) using specific oligonucleotide primers.
Unter Homologie zwischen zwei Nukleinsäuren wird die Identität
der Nukleinsäuresequenz über die jeweils gesamte Sequenzlänge
verstanden, die durch Vergleich mit Hilfe des Programmalgorithmus
GAP (Wisconsin Package Version 10.0, University of Wisconsin, Ge
netics Computer Group (GCG), Madison, USA) unter Einstellung fol
gender Parameter berechnet wird:
Homology between two nucleic acids is understood to mean the identity of the nucleic acid sequence over the respective entire sequence length, which is determined by comparison with the aid of the program algorithm GAP (Wisconsin Package Version 10.0, University of Wisconsin, Genetics Computer Group (GCG), Madison, USA) under setting fol gender parameter is calculated:
Beispielhaft wird unter einer Sequenz, die eine Homologie von mindestens 20% auf Nukleinsäurebasis mit der Sequenz SEQ ID NO: 1 aufweist, eine Sequenz verstanden, die bei einem Vergleich mit der Sequenz SEQ ID NO: 1 nach obigem Programmalgorithmus mit obi gem Parametersatz eine Homologie von mindestens 20% aufweist. By way of example, a sequence which has a homology of at least 20% based on nucleic acid with the sequence SEQ ID NO: 1 has understood a sequence that when compared with the sequence SEQ ID NO: 1 according to the above program algorithm with obi according to the parameter set has a homology of at least 20%.
Funktionelle Äquivalente, abgeleitet von einer der in den erfin dungsgemässen Expressionskassetten oder Vektoren zum Einsatz kom menden Promotorsequenzen zum Beispiel durch Substitution, Inser tion oder Deletion von Nukleotiden, haben eine Homologie von min destens 20%, bevorzugt 40%, vorzugsweise mindestens 60%, be sonders bevorzugt mindestens 80%, ganz besonders bevorzugt min destens 90%, und zeichnen sich durch eine im wesentlichen glei che Transkriptionsaktivität im Vergleich zu der myb11-Promotorse quenz gemäss SEQ-ID NO: 1 aus.Functional equivalents derived from one of the in the inven appropriate expression cassettes or vectors are used menden promoter sequences, for example by substitution, insert tion or deletion of nucleotides, have a homology of min at least 20%, preferably 40%, preferably at least 60%, be particularly preferably at least 80%, very particularly preferably min at least 90%, and are characterized by essentially the same che transcriptional activity compared to the myb11 promoter sequence according to SEQ-ID NO: 1.
Weitere Beispiele für die in den erfindungsgemässen Expressions kassetten oder Expressionsvektoren zum Einsatz kommenden Promo torsequenzen lassen sich beispielsweise aus verschiedenen Orga nismen, deren genomische Sequenz bekannt ist, wie beispielsweise aus Arabidopsis thaliana, Brassica napus, Nicotiana tabacum, So lanum tuberosum, Helianthinum, durch Homologievergleiche aus Da tenbanken leicht auffinden.Further examples of the expressions according to the invention cassettes or expression vectors used promo Gate sequences can, for example, be taken from different org nisms whose genomic sequence is known, such as from Arabidopsis thaliana, Brassica napus, Nicotiana tabacum, So lanum tuberosum, Helianthinum, through homology comparisons from Da Find databases easily.
Funktionelle Äquivalente umfassen auch solche Promotorvarianten, deren Funktion, verglichen mit dem Ausgangspromotor, abgeschwächt oder verstärkt ist.Functional equivalents also include promoter variants their function, compared to the original promoter, weakened or is reinforced.
Als weitere geeignete funktionell äquivalente Expressionskasset ten sind Sequenzen zu nennen, die unter Kontrolle der Promotorse quenz ein Fusionsprotein exprimieren, wobei ein Bestandteil des Fusionsproteins die zu exprimierende Nukleinsäuresequenz, der an dere eine regulative Proteinsequenz, wie z. B. ein Signal- oder Transitpeptid, das das Genprodukt an den gewünschten Wirkort lei tet, ist.As a further suitable functionally equivalent expression cassette Sequences are to be mentioned which are under the control of the promoters sequence express a fusion protein, where a component of the Fusion protein, the nucleic acid sequence to be expressed, the which one regulative protein sequence, such as. B. a signal or Transit peptide that delivers the gene product to the desired target site tet, is.
Die Herstellung einer erfindungsgemässen Expressionskassette er folgt beispielsweise durch Fusion des myb11-Promotors gemäss SEQ-ID NO: 1 oder eines funktionellen Äquivalentes mit einer zu exprimierenden Nukleotidsequenz, gegebenenfalls einer für eine Transitpeptid kodierenden Sequenz, vorzugsweise ein chloropla stenspezifisches Transitpeptid, welches vorzugsweise zwischen dem Promotor und der jeweiligen Nukleotidsequenz angeordnet ist, so wie einem Terminator- oder Polyadenylierungssignal. Dazu verwen det man gängige Rekombinations- und Klonierungstechniken, wie sie beispielsweise in T. Maniatis, E. F. Fritsch und J. Sambrook, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Labo ratory, Cold Spring Harbor, NY (1989) sowie in T. J. Silhavy, M. L. Berman und L. W. Enquist, Experiments with Gene Fusions, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY (1984) und in Ausubel, F. M. et al., Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing Assoc. and Wiley Interscience (1987) beschrie ben sind.The production of an expression cassette according to the invention er follows, for example, by merging the myb11 promoter according to SEQ ID NO: 1 or a functional equivalent with one to expressing nucleotide sequence, optionally one for a Transit peptide coding sequence, preferably a chloropla star-specific transit peptide, which is preferably between the Promoter and the respective nucleotide sequence is arranged so such as a terminator or polyadenylation signal. Use for this one detects common recombination and cloning techniques like them for example in T. Maniatis, E. F. Fritsch and J. Sambrook, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Labo ratory, Cold Spring Harbor, NY (1989) and in T. J. Silhavy, M. L. Berman and L. W. Enquist, Experiments with Gene Fusions, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY (1984) and in Ausubel, F. M. et al., Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing Assoc. and Wiley Interscience (1987) ben are.
Die Spezifität der erfindungsgemässen Expressionskonstrukte und Vektoren für die pflanzliche, embryonale Epidermis und die Blüte ist besonders vorteilhaft. Die pflanzliche Epidermis stellt so wohl die primäre Barriere als auch die wesentliche Kontaktfläche des pflanzlichen Organismus zu seiner Umwelt dar. Sie hat eine bedeutende Funktion beim Schutz der Pflanze gegen biotische und ablotische Stressfaktoren. Biotische Stressfaktoren können Patho gene, Verbiss durch Tiere etc. sein, ablotischer Stress kann Hitze, Kälte, Trockenheit, UV-Licht etc. sein. Die Epidermis hat ferner eine Funktion im Anlocken von Nutzinsekten durch Pigmen teinlagerung oder Synthese flüchtiger Chemikalien, sie gewährt mechanische Stabilität und verhindert den Wasserverlust. Die Epi dermis hat im Samenembryo darüber hinaus eine essentielle Rolle bei der Aufnahme von Wasser, Gasen und Nährstoffen.The specificity of the inventive expression constructs and Vegetable, embryonic epidermis and flower vectors is particularly beneficial. The herbal epidermis poses so probably the primary barrier as well as the essential contact area of the plant organism to its environment. It has a important function in protecting the plant against biotic and ablotic stressors. Biotic stressors can be patho genes, browsing by animals, etc., ablotic stress can be Heat, cold, dryness, UV light etc. The epidermis has also a function in attracting beneficial insects by pigments storage or synthesis of volatile chemicals, it grants mechanical stability and prevents water loss. The Epi dermis also has an essential role in the seminal embryo in the absorption of water, gases and nutrients.
Oft sind die natürlichen Abwehrmechanismen der Pflanze zum Bei spiel gegen Pathogene unzureichend. Die Einführung fremder Gene aus Pflanzen, Tieren, oder mikrobiellen Quellen kann die Abwehr verstärken. Beispiel sind der Schutz gegen Insektenfrass in Tabak durch Expression des Bacillus thuringiensis Endotoxin unter Kon trolle des 35 S CaMV Promotors (Vaeck et al., Nature 1987, 328, 33-37) oder der Schutz des Tabaks gegen Pilzbefall durch Expres sion einer Chitinase aus der Bohne unter Kontrolle des CaMV Pro motors (Broglie et al., Science 1991, 254, 1194-1197).Often the natural defense mechanisms of the plant are part of it inadequate play against pathogens. The introduction of foreign genes The defense can come from plants, animals, or microbial sources strengthen. An example is the protection against insect caused damage in tobacco by expression of the Bacillus thuringiensis endotoxin under Kon trolls of the 35 S CaMV promoter (Vaeck et al., Nature 1987, 328, 33-37) or the protection of tobacco against fungal attack by means of Expres sion of a chitinase from the bean under the control of the CaMV Pro motors (Broglie et al., Science 1991, 254, 1194-1197).
Kälteeinbrüche in der Blütezeit führen jedes Jahr zu erheblichen Ernteverlusten. Eine gezielte Expression schützender Proteine ge zielt in der Blüteperiode kann einen Schutz gewähren.Cold spells in the flowering period lead to significant each year Crop losses. A targeted expression of protective proteins ge targets in the flowering period can provide protection.
Für eine hohe Effizienz solcher gentechnischer Ansätze ist eine konzentrierte Expression der entsprechenden transgen zu exprimie renden Nukleinsäuresequenz vor allem in der äussersten Hülle der Pflanze, der Epidermis, oder der Blüte vorteilhaft. Eine konsti tutive Expression in der gesamten Pflanze kann den Effekt zum Beispiel durch eine Verdünnung in Frage stellen oder das Wachstum der Pflanze bzw. die Qualität des Pflanzenproduktes beeinträchti gen. Außerdem kann es durch eine konstitutive Expression ver stärkt zum Abschalten des Transgens kommen ("gene silencing"). Hierzu sind Promotoren mit Spezifität für die embryonale Epider mis und/oder die Blüte vorteilhaft.For such genetic engineering approaches to be highly efficient, one concentrated expression of the corresponding transgene generating nucleic acid sequence mainly in the outermost shell of the Plant, epidermis, or flower beneficial. A consti tutive expression throughout the plant can lead to the effect Example by diluting or questioning growth of the plant or the quality of the plant product gen. In addition, it can be ver strengthens to switch off the transgene ("gene silencing"). For this purpose promoters with specificity for the embryonic epider are needed mis and / or the bloom beneficial.
Dem Fachmann ist eine Vielzahl von Proteinen bekannt, deren re
kombinante Expression in der embryonalen Epidermis oder der Blüte
vorteilhaft sind. Ferner sind dem Fachmann eine Vielzahl von Ge
nen bekannt, durch deren Reprimierung oder Ausschaltung mittels
Expression einer entsprechenden antisense-RNA ebenfalls vorteil
hafte Effekte erreicht werden können. Beispielhaft jedoch nicht
einschränkend für vorteilhafte Effekte seien zu nennen: Das Er
zielen einer Resistenz gegen ablotische Stressfaktoren (Hitze,
Kälte, Trockenheit, erhöhte Feuchtigkeit, Umweltgifte, UV-Strah
lung) und biotische Stressfaktoren (Pathogene, Viren, Insekten
und Krankheiten), die Verbesserung von Nahrungs- oder Futterei
genschaften, die Verbesserung der Wachstumsrate oder des Ertra
ges, das Erzielen einer längeren oder früheren Blütezeit, die
Veränderung oder Verstärkung des Duftes oder des Farbgebung der
Blüten. Für die in diesen Anwendungen einsetzbaren Nukleinsäure
sequenzen oder Polypeptide seien beispielhaft aber nicht ein
schränkend zu nennen:
The person skilled in the art is familiar with a large number of proteins whose recombinant expression in the embryonic epidermis or the flower is advantageous. Furthermore, a number of genes are known to the person skilled in the art, by their repression or elimination by means of expression of a corresponding antisense RNA likewise advantageous effects can be achieved. Examples but not limiting of beneficial effects are: Achieving resistance to ablotic stress factors (heat, cold, dryness, increased moisture, environmental toxins, UV radiation) and biotic stress factors (pathogens, viruses, insects and diseases), which Improving food or feed properties, improving the growth rate or yield, achieving a longer or earlier flowering period, changing or enhancing the fragrance or color of the flowers. The nucleic acid sequences or polypeptides that can be used in these applications are to be mentioned as examples, but not by way of limitation:
- 1. Verbesserter UV-Schutz des pflanzlichen Embryos durch Verän derung der Pigmentierung durch Expression bestimmer Polypep tide wie Enyzme der Flavonoidbiosynthese wie die Chalconsynt hase oder die Phenylalaninammonialyase oder bestimmter Enyzme der DNA-Reparatur wie der Photolyase (Sakamoto A et al., DNA Seq. 1998; 9(5-6): 335-40). Besonders bevorzugt sind Nuklein säuren, die für die Chalconsynthase aus Arabidopsis thaliana (GenBank Acc.-No.: M20308), die 6-4 Photolyase aus Arabidop sis thaliana (GenBank Acc.-No.: BAB00748) oder den Blaulicht- Photorezeptor/Photolyase Homolog (PHH1) aus Arabidopsis thaliana (GenBank Acc.-No.: U62549) oder funktionelle Äquiva lente derselben kodieren.1. Improved UV protection of the plant embryo through change change in pigmentation through the expression of certain polypeps tide like enzymes of flavonoid biosynthesis like the Chalconynt hase or the phenylalanine ammonium yase or certain enzymes DNA repair such as photolyase (Sakamoto A et al., DNA Seq. 1998; 9 (5-6): 335-40). Nucleus are particularly preferred acids necessary for the chalcone synthase from Arabidopsis thaliana (GenBank Acc.-No .: M20308), the 6-4 photolyase from Arabidop sis thaliana (GenBank Acc.-No .: BAB00748) or the blue light Photoreceptor / photolyase homolog (PHH1) from Arabidopsis thaliana (GenBank Acc.-No .: U62549) or functional equiva lente of the same code.
- 2. Verbesserter Schutz des pflanzlichen Embryos oder der Blüte gegen ablotische Stressfaktoren wie Trockenheit, Hitze, oder Kälte zum Beispiel durch Überexpression von dem "antifreeze polypeptides aus Myoxocephalus Scorpius (WO 00/00512), Myoxo cephalus octodecemspinosus, dem Arabidopsis thaliana Trans kriptionsaktivator CBF1, Glutamatdehydrogenasen (WO 97/12983, WO 98/11240), einem späten Embryogenesegen (LEA) zum Beispiel aus Gerste (WO 97/13843), Calcium-abhängigen Proteinkinasege nen (WO 98/26045), Calcineurinen (WO 99/05902), Farnesyl transferasen (WO 99/06580), Pei ZM et al., Science 1998, 282: 287-290), Ferritin (Deak M et al., Nature Biotechnology 1999, 17: 192-196), Oxalatoxidase (WO 99/04013; Dunwell JM Biotech nology and Genetic Engeneering Reviews 1998, 15: 1-32), DREBIA-Faktor (dehydration response element B 1A; Kasuga M et al., Nature Biotechnology 1999, 17: 276-286), Genen der Manni tol- oder Trehalosesynthese wie der Trehalosephosphatsynthase oder der Trehalosephosphatphosphatase (WO 97/42326), oder durch Inhibition von Genen wie der Trehalase (WO 97/50561). Besonders bevorzugt sind Nukleinsäuren, die für den trans kriptionellen Aktivator CBF1 aus Arabidopsis thaliana (Gen- Bank Acc.-No.: U77378) oder das "antifreeze protein" aus Myo xocephalus octodecemspinosus (GenBank Acc.-No.: AF306348) oder funktionelle Äquivalente derselben kodieren.2. Improved protection of the plant embryo or flower against ablotic stress factors such as drought, heat, or Cold, for example, through overexpression of the "antifreeze" polypeptides from Myoxocephalus Scorpius (WO 00/00512), Myoxo cephalus octodecemspinosus, the Arabidopsis thaliana Trans script activator CBF1, glutamate dehydrogenases (WO 97/12983, WO 98/11240), a late embryogenic gene (LEA) for example from barley (WO 97/13843), calcium-dependent protein kinase gene nen (WO 98/26045), calcineurins (WO 99/05902), farnesyl transferases (WO 99/06580), Pei ZM et al., Science 1998, 282: 287-290), ferritin (Deak M et al., Nature Biotechnology 1999, 17: 192-196), oxalate oxidase (WO 99/04013; Dunwell JM Biotech nology and Genetic Engineering Reviews 1998, 15: 1-32), DREBIA factor (dehydration response element B 1A; Kasuga M et al., Nature Biotechnology 1999, 17: 276-286), genes from Manni tol or trehalose synthesis such as trehalose phosphate synthase or trehalose phosphate phosphatase (WO 97/42326), or by inhibiting genes such as trehalase (WO 97/50561). Particularly preferred are nucleic acids that are responsible for the trans ccriptional activator CBF1 from Arabidopsis thaliana (genetic Bank Acc.-No .: U77378) or the "antifreeze protein" from Myo xocephalus octodecemspinosus (GenBank Acc.-No .: AF306348) or code functional equivalents thereof.
- 3. Modifikation der Speicherreserven, zum Beispiel Stärke- oder Lipidmodifikation, durch Expression von bestimmten Enzymen zur Initiierung von Fermentationsprozessen nach dem Maischen des Saatgutes. Vorteilhaft ist hier besonders die in dem in takten Saatkorn unterschiedliche Kompartimentierung der Spei cherreserven im Samenkorn und der zu exprimierenden Enzyme in der Epidermis, die erst durch einen Prozess wie das Maischen miteinander in Kontakt gebracht werden. Beispiele sind eine verbesserte Mobilisierung der Stärke durch Expression einer Stärkeinvertase aus Hefe oder die Modifikation des Lipidge haltes durch Expression von Lipasen, bevorzugt von Triacyl glycerol-Lipasen. Besonders bevorzugt sind Nukleinsäuren die für das tglA Gen der Triacylglycerol-Lipase aus Aspergillus oryzae (GenBank Acc.-No.: AB039325) oder die SUC2 Invertase aus Saccharomyces cerevisiae (GenBank Acc.-No.: V01311) oder funktionelle Äquivalente derselben kodieren.3. Modification of the storage reserves, for example strength or Lipid modification, through the expression of certain enzymes to initiate fermentation processes after mashing of the seeds. The in seed grain clock different compartments of the food cherreserven in the seed and the enzymes to be expressed in the epidermis, which only goes through a process like mashing be brought into contact with each other. Examples are one improved mobilization of starch by expressing a Starch invertase from yeast or the modification of the lipid halted by expression of lipases, preferably of triacyl glycerol lipases. Nucleic acids are particularly preferred for the daily gene of the triacylglycerol lipase from Aspergillus oryzae (GenBank Acc.-No .: AB039325) or the SUC2 invertase from Saccharomyces cerevisiae (GenBank Acc.-No .: V01311) or code functional equivalents thereof.
- 4. Expression von Stoffwechselenzymen zur Verwendung im Futter- und Nahrungsmittelbereich, zum Beispiel die Expression von- Phytase und Cellulasen. Besonders bevorzugt sind Nukleinsäu ren wie die künstliche für eine mikrobielle Phytase kodie rende cDNA (GenBank Acc.-No.: A19451) oder funktionelle Äqui valente derselben.4. Expression of metabolic enzymes for use in feed and the food sector, for example the expression of Phytase and cellulases. Nucleic acids are particularly preferred like the artificial code for a microbial phytase rende cDNA (GenBank Acc.-No .: A19451) or functional equi valents of the same.
- 5. Erreichen einer Resistenz zum Beispiel gegen Pilze, Insekten, Nematoden und Krankheiten durch gezielte Absonderung oder Anreicherung bestimmter Metaboliten oder Proteine in der Epi dermis des Embryos. Beispielhaft seien genannt Glucosinolate (Nematodenabwehr), Chitinasen oder Glucanasen und andere Enzyme die die Zellwand von Parasiten zerstören, Ribosom-in aktivierende Proteine (RIPs) und andere Proteine der pflanz lichen Resistenz- und Stressreaktion, wie sie bei Verletzung oder mikrobiellen Befall von Pflanzen oder chemisch durch zum Beispiel Salicylsäure, Jasmonsäure oder Ethylen induziert werden, Lysozyme aus nicht-pflanzlichen Quellen wie zum Bei spiel T4 Lysozym oder Lysozm aus verschiedenen Säugern, in sektizide Proteine wie Bacillus thuringiensis Endotoxin, α-Amylaseinhibitor oder Proteaseinhibitoren (cowpea Trypsi ninhibitor), Glucanasen, Lectine wie Phytohemagglutinin, Schneeglöckchenlectin, Weizenkeimagglutinin, RNAsen oder Ribozyme. Besonders bevorzugt sind Nukleinsäuren, die für die chit42 Endochitinase aus Trichoderma harzianum (GenBank Acc.- No.: S78423) oder für das N-hydroxylierende, multifunktio nelle Cytochrom P-450 (CYP79) aus Sorghum bicolor (GenBank Acc.-No.: U32624) oder funktionelle Äquivalente derselben kodieren.5. Achievement of resistance to, for example, fungi, insects, Nematodes and diseases through targeted secretion or Accumulation of certain metabolites or proteins in the epi dermis of the embryo. Glucosinolates may be mentioned by way of example (Defense against nematodes), chitinases or glucanases and others Enzymes that destroy the cell wall of parasites, ribosome-in activating proteins (RIPs) and other plant proteins common resistance and stress reactions, such as those caused by injury or microbial infestation of plants or chemically by the Example induced salicylic acid, jasmonic acid or ethylene be, lysozymes from non-vegetable sources such as for the case play T4 lysozyme or lysozyme from different mammals, in secticidal proteins such as Bacillus thuringiensis endotoxin, α-amylase inhibitor or protease inhibitors (cowpea Trypsi ninhibitor), glucanases, lectins such as phytohemagglutinin, Snowdrop lectin, wheat germ agglutinin, RNAsen or Ribozymes. Particularly preferred are nucleic acids that are used for chit42 endochitinase from Trichoderma harzianum (GenBank Acc.- No .: S78423) or for the N-hydroxylating, multifunctional nelle cytochrome P-450 (CYP79) from Sorghum bicolor (GenBank Acc.-No .: U32624) or functional equivalents thereof encode.
- 6. Erreichen einer Insektenabwehr oder -anlockung zum Beispiel durch erhöhte Freisetzung flüchtiger Duft- oder Botenstoffe durch zum Beispiel Enzyme der Terpenbiosynthese.6. Achieving insect repellancy or attraction, for example through increased release of volatile fragrances or messenger substances by for example enzymes of terpene biosynthesis.
- 7. Erreichen einer Speicherfähigkeit in den Epidermiszellen, die normalerweise keine Speicherproteine oder -lipide enthalten mit dem Ziel, den Ertrag an diesen Substanzen zu erhöhen, zum Beispiel durch Expression eine Acetyl-CoA Carboxylase. Bevor zugt sind Nukleinsäuren, die für die Acetyl-CoA Carboxylase (Accase) aus Medicago sativa (GenBank Acc.-No.: L25042) oder funktionelle Äquivalente derselben kodieren.7. Achieving a storage capacity in the epidermal cells that usually do not contain storage proteins or lipids with the aim of increasing the yield of these substances, for Example by expression of an acetyl-CoA carboxylase. Before Approved are nucleic acids that are responsible for acetyl-CoA carboxylase (Accase) from Medicago sativa (GenBank Acc.-No .: L25042) or code functional equivalents thereof.
- 8. Expression von Transportproteinen, die die Aufnahme von Meta boliten, Nährstoffen oder Wasser in den Embryo verbessern und so das Embryonenwachstum, die Metabolitenzusammensetzung oder den Ertrag optimieren, zum Beispiel durch Expression eines Aminosäuretransporters, der die Aufnahme von Aminosäuren beschleunigt, oder eines Monosaccharid-Transporters, der die Aufnahme von Zuckern fördert. Bevorzugt bevorzugt sind Nukleinsäuren, die für den kationische Aminosäure-Transporter aus Arabidopsis thaliana (GenBank Acc.-No.: X92657) oder für den Monosaccharid-Transporter aus Arabidopsis thaliana (Gen- Bank Acc.-No.: AJ002399) oder funktionelle Äquivalente der selben kodieren.8. Expression of transport proteins that support the uptake of Meta bolites, nutrients or water in the embryo and improve so the embryo growth, the metabolite composition or optimize the yield, for example by expressing a Amino acid transporter, which is responsible for the uptake of amino acids accelerated, or a monosaccharide transporter that the Promotes sugar intake. Preferred are preferred Nucleic acids necessary for the cationic amino acid transporter from Arabidopsis thaliana (GenBank Acc.-No .: X92657) or for the monosaccharide transporter from Arabidopsis thaliana (gene Bank Acc.-No .: AJ002399) or functional equivalents of the encode the same.
- 9. Expression von Genen, die eine Akkumulation von Feinchemika lien, wie von Tocopherolen, Tocotrienolen oder Carotiniden in der Epidermis des Samens bewirken. Beispielhaft sei die Phy toendesaturase genannt. Bevorzugt sind Nukleinsäuren, die für die Phytoendesaturase aus Narcissus pseudonarcissus(GenBank Acc.-No.: X78815) oder funktionelle Äquivalente derselben ko dieren.9. Expression of genes that cause an accumulation of fine chemicals lien, such as from tocopherols, tocotrienols or carotinides in effect the epidermis of the seed. An example is the Phy called toendesaturase. Preferred are nucleic acids that are used for the phytoene desaturase from Narcissus pseudonarcissus (GenBank Acc.-No .: X78815) or functional equivalents of the same ko date.
- 10. Modifikation der Wachsesterbildung oder der Zusammensetzung der eingelagerten Oligosaccharide zur Verbesserung des Schut zes gegen Umwelteinflüsse oder zur Verbesserung der Verdau barkeit beim Einsatz in Futter- oder Nahrungsmitteln. Bei spielhaft sein die Überexpression der Endoxyloglucantransfe rase genannt. Bevorzugt sind Nukleinsäuren, die für die Endo xyloglucantransferase (EXGT-A1)aus Arabidopsis thaliana (Gen- Bank Acc.-No.: AF163819) oder funktionelle Äquivalente dersel ben kodieren.10. Modification of the wax ester formation or the composition the stored oligosaccharides to improve the protection zes against environmental influences or to improve digestion availability when used in feed or food. At the overexpression of the endoxyloglucan transfer may be playful called rase. Preferred are nucleic acids that are used for the Endo xyloglucan transferase (EXGT-A1) from Arabidopsis thaliana (gene Bank Acc.-No .: AF163819) or functional equivalents of the same encode ben.
- 11. Verlängern oder Aufheben der Ruhephase durch Expression von Transkriptionsfaktoren, die in die Regulation von Dormanz-re levanten Genen eingreifen. Beispielhaft sei die Überexpres sion des ABI3 Proteins (abscisic acid insensitive gene) oder des Viviparous-1 Protein (VP-1) zu nennen. Die Keimzeitverän derung kann eine Ertragserhöhung und eine verkürzte Embryo nalentwicklung bedingen. Bevorzugt sind Nukleinsäuren, die für das Viviparous-1 Protein aus Zea mays (GenBank Acc.-No.: M60214) oder das ABI3 Protein (abscisic acid insensitive gene) aus Arabidopsis thaliana (GenBank Acc.-No.: X68141) oder funktionelle Äquivalente derselben kodieren.11. Extending or canceling the resting phase by expressing Transcription factors involved in the regulation of dormancy-re intervening in levant genes. The overexpression is an example sion of the ABI3 protein (abscisic acid insensitive gene) or des Viviparous-1 protein (VP-1). The germination time changes Modification can result in an increase in yield and a shortened embryo nal development. Preferred are nucleic acids that for the Viviparous-1 protein from Zea mays (GenBank Acc.-No .: M60214) or the ABI3 protein (abscisic acid insensitive gene) from Arabidopsis thaliana (GenBank Acc.-No .: X68141) or code functional equivalents thereof.
- 12. Erzeugung von sterilen Pflanzen durch Verhinderung der Be fruchtung und/oder der Keimung mit Hilfe der Expression eines geeigneten Inhibitors zum Beispiel eines Toxins in Blüten und im Samen.12. Production of sterile plants by preventing the loading fruiting and / or germination with the help of the expression of a suitable inhibitor for example a toxin in flowers and in the seed.
- 13. Produktion von Neutraceuticals wie zum Beispiel polyungesät tigten Fettsäuren wie beispielsweise Arachidonsäure oder EP (Eicosapentaensäure) oder DHA (Docosahexaensäure) durch Expression von Fettsäureelongasen und/oder -desaturasen oder Produktion von Proteinen mit verbessertem Nahrungswert wie zum Beispiel mit einem hohen Anteil an essentiellen Aminosäu ren (z. B. das methioninreiche 25 Albumingens der Brasilnuss). Bevorzugt sind Nukleinsäuren, die für das methioninreiche 25 Albumin aus Bertholletia excelsa (GenBank Acc.-No.: AB044391), die Δ6-Acyllipiddesaturase aus Physcomitrella patens (GenBank Acc.-No.: AJ222980; Girke et al 1998, The Plant Journal 15: 39-48), die Δ6-Desaturase aus Mortierella alpina (Sakura dani et al 1999 Gene 238: 445-453), die Δ5-Desaturase aus Cae norhabditis elegans (Michaelson et al. 1998, FEBS Letters 439: 215-218), die Δ5-Fettsäuredesaturase (des-5) aus Caenor habditis elegans (GenBank Acc.-No.: AF078796), die Δ5-Desatu rase aus Mortierella alpina (Michaelson et al. JBC 273: 19055-19059), die Δ6-Elongase aus Caenorhabditis elegans (Beau doin et al. 2000, PNAS 97: 6421-6426), die Δ6-Elongase aus Physcomitrella patens (Zank et al. 2000, Biochemical Society Transactions 28: 654-657) oder funktionelle Äquivalente der selben kodieren. 13. Production of neutraceuticals such as polyunsaturated saturated fatty acids such as arachidonic acid or EP (Eicosapentaenoic acid) or DHA (docosahexaenoic acid) Expression of fatty acid elongases and / or desaturases or Production of proteins with improved nutritional value such as for example with a high proportion of essential amino acids ren (e.g. the methionine-rich albumin of the brazil nut). Nucleic acids which are preferred for the methionine-rich 25 Albumin from Bertholletia excelsa (GenBank Acc.-No .: AB044391), the Δ6-acyl lipid desaturase from Physcomitrella patens (GenBank Acc. No .: AJ222980; Girke et al 1998, The Plant Journal 15: 39-48), the Δ6-desaturase from Mortierella alpina (Sakura dani et al 1999 Gene 238: 445-453), the Δ5-desaturase from Cae norhabditis elegans (Michaelson et al. 1998, FEBS Letters 439: 215-218), the Δ5-fatty acid desaturase (des-5) from Caenor habditis elegans (GenBank Acc.-No .: AF078796), the Δ5-Desatu Lawn from Mortierella alpina (Michaelson et al. JBC 273: 19055-19059), the Δ6 elongase from Caenorhabditis elegans (Beau doin et al. 2000, PNAS 97: 6421-6426), the Δ6 elongases Physcomitrella patens (Zank et al. 2000, Biochemical Society Transactions 28: 654-657) or functional equivalents of the encode the same.
- 14. Produktion von Pharmazeutika, wie zum Beispiel Antikörpern oder Vakzinen wie beschrieben bei Hood EE, Jilka JM. Curr Opin Biotechnol. 1999 Aug; 10(4): 382-6; Ma JK, Vine ND. Curr Top Microbiol Immunol. 1999; 236: 275-92.14. Production of pharmaceuticals such as antibodies or vaccines as described by Hood EE, Jilka JM. Curr Opin Biotechnol. 1999 Aug; 10 (4): 382-6; Ma JK, Vine ND. Curr Top Microbiol Immunol. 1999; 236: 275-92.
- 15. Modifikation des Faseranteils in Nahrungsmitteln auf Samenba sis durch zum Beispiel Expression von antisense-Transkripten der Coffeinsäure-O-methyltransferase oder des Cinnamoylalko holdehydrogenase Gens.15. Modification of the fiber content in foods based on seeds sis by, for example, expressing antisense transcripts caffeinic acid O-methyltransferase or cinnamoyl alcohol holdehydrogenase gene.
- 16. Inhibition der Reifung der Samenhülle durch Expression von zum Beispiel Ribonukleasegenen oder Transkriptionsfaktoren zum Erzielen einer erhöhten Samengrösse, zur Reduktion der relativen Biomasse der Samenhülle und zur Erleichterung der Enthüllung des Samens. Beispielhaft sei hier eine Überexpres sion des ANT (AINTEGUMENTA) Gens genannt. Bevorzugt sind Nu kleinsäuren, die für das AINTEGUMENTA Gen aus Arabidopsis thaliana (GenBank Acc.-No.: U40256) oder funktionelle Äquiva lente desselben kodieren.16. Inhibition of maturation of the seed coat by expression of for example ribonuclease genes or transcription factors to achieve an increased seed size, to reduce the relative biomass of the seed coat and to facilitate the Revelation of the seed. An overexpression is an example here sion of the ANT (AINTEGUMENTA) gene. Nu are preferred small acids that are responsible for the AINTEGUMENTA gene from Arabidopsis thaliana (GenBank Acc.-No .: U40256) or functional equiva encode lente of the same.
Weitere Beispiele für vorteilhafte Gene sind zum Beispiel genannt bei Dunwell JM, Transgenic approaches to crop improvement, J Exp Bot. 2000; 51 Spec No; Seite 487-96.Further examples of advantageous genes are mentioned, for example at Dunwell JM, Transgenic approaches to crop improvement, J Exp Bot. 2000; 51 Spec No; Page 487-96.
Funktionelle Äquivalente meint hier - analog zu der Definition der funktionellen Äquivalente des Promotors mit Spezifität für die embryonale Epidermis und/oder die Blüte - all die Sequenzen, die die im wesentlichen die gleiche Funktion haben d. h. zu der Funktion (zum Beispiel einer Substratumsetzung oder einer Signal transduktion) befähigt sind wie auch das beispielhaft genannte Protein. Dabei kann das funktionelle Äquivalent sich in anderen Merkmalen durchaus unterscheiden. Es kann zum Beispiel eine hö here oder niedrigere Aktivität haben oder auch über weitere Funk tionalitäten verfügen.Functional equivalents here means - analogous to the definition the functional equivalents of the promoter with specificity for the embryonic epidermis and / or the flower - all the sequences which have essentially the same function d. H. to the Function (for example a substrate conversion or a signal transduction) are capable as well as the example mentioned Protein. The functional equivalent may be in others Distinct features are quite different. For example, it can be a have here or lower activity or via further radio functionalities.
Funktionelle Äquivalente meint ferner Sequenzen, die für Fusionsproteine bestehend aus einem der bevorzugten Proteine und anderen Proteinen zum Beispiel einem weiteren bevorzugten Protein oder aber auch einer Signalpeptidsequenz kodieren.Functional equivalents also means sequences that for Fusion proteins consisting of one of the preferred proteins and other proteins, for example another preferred protein or also encode a signal peptide sequence.
Dem Fachmann ist ferner bekannt, dass er die oben beschriebenen Gene nicht direkt unter Verwendung der für diese Gene kodierenden Nukleinsäuresequenzen exprimieren oder zum Beispiel durch anti sense reprimieren muss. Er kann auch zum Beispiel künstliche Transkriptionsfaktoren vom Typ der Zinkfingerproteine verwenden (Beerli RR et al., Proc Natl Acad Sci USA 2000; 97(4): 1495-500). Diese Faktoren lagern sich in den regulatorischen Bereichen der zu exprimierenden oder zu reprimierenden endogenen Gene an und bewirken, je nach Gestaltung des Faktors, eine Expression oder Repression des endogenen Gens.The person skilled in the art is also known to have the above-described Genes not directly using the genes coding for these genes Express nucleic acid sequences or, for example, by anti sense must repress. It can also be artificial, for example Use transcription factors of the zinc finger protein type (Beerli RR et al., Proc Natl Acad Sci USA 2000; 97 (4): 1495-500). These factors are stored in the regulatory areas of the endogenous genes to be expressed or repressed on and cause, depending on the design of the factor, an expression or Repression of the endogenous gene.
Ein anderer Gegenstand der Erfindung betrifft transgene Organis men, transformiert mit wenigstens einer erfindungsgemässen Ex pressionskassette oder einem erfindungsgemässen Vektor, sowie Zellen, Zellkulturen, Gewebe, Teile - wie zum Beispiel bei pflanzlichen Organismen Blätter, Wurzeln usw. - oder Vermehrungs gut abgeleitet von solchen Organismen.Another object of the invention relates to transgenic organisms men, transformed with at least one Ex according to the invention compression cassette or a vector according to the invention, as well as Cells, cell cultures, tissues, parts - such as at plant organisms leaves, roots, etc. - or reproductive well derived from such organisms.
Unter Organismus, Ausgangs- oder Wirtsorganismen werden prokaryo tische oder eukaryotische Organismen, wie beispielsweise Mikroor ganismen oder pflanzliche Organismen verstanden. Bevorzugte Mi kroorganismen sind Bakterien, Hefen, Algen oder Pilze.Organism, parent or host organisms become prokaryo table or eukaryotic organisms such as microor understood organisms or plant organisms. Preferred Wed Microorganisms are bacteria, yeasts, algae or fungi.
Bevorzugte Bakterien sind Bakterien der Gattung Escherichia, Er winia, Agrobacterium, Flavobacterium, Alcaligenes oder Cyanobak terien zum Beispiel der Gattung Synechocystis.Preferred bacteria are bacteria of the genus Escherichia, Er winia, Agrobacterium, Flavobacterium, Alcaligenes or Cyanobak for example of the genus Synechocystis.
Bevorzugt sind vor allem Mikroorganismen, welche zur Infektion von Pflanzen und damit zur Übertragung der erfindungsgemässen Konstrukte befähigt sind. Bevorzugte Mikroorganismus sind solche aus der Gattung Agrobacterium und insbesondere der Art Agrobacte rium tumefaciens.Above all, microorganisms which cause infection are preferred of plants and thus for the transfer of the invention Constructs are enabled. Preferred microorganisms are those from the genus Agrobacterium and in particular the species Agrobacte rium tumefaciens.
Bevorzugte Hefen sind Candida, Saccharomyces, Hansenula oder Pichia.Preferred yeasts are Candida, Saccharomyces, Hansenula or Pichia.
Bevorzugte Pilze sind Aspergillus, Trichoderma, Ashbya, Neu rospora, Fusarium, Beauveria oder weitere in Indian Chem Engr. Section B. Vol 37, No 1,2 (1995) auf Seite 15, Tabelle 6 be schriebene Pilze.Preferred mushrooms are Aspergillus, Trichoderma, Ashbya, Neu rospora, Fusarium, Beauveria or others in Indian Chem Engr. Section B. Vol 37, No 1,2 (1995) on page 15, table 6 be wrote mushrooms.
Als transgene Organismen bevorzugte Wirts- oder Ausgangsorganis men sind vor allem Pflanzen. Eingeschlossen sind im Rahmen der Erfindung alle Gattungen und Arten höherer und niedrigerer Pflan zen des Pflanzenreiches. Eingeschlossen sind ferner die reifen Pflanzen, Saatgut, Sprossen und Keimlinge, sowie davon abgelei tete Teile, Vermehrungsgut und Kulturen, zum Beispiel Zellkultu ren. Reife Pflanzen meint Pflanzen zu jedem beliebigen Entwick lungsstadium jenseits des Keimlings. Keimling meint eine junge, unreife Pflanze in einem frühen Entwicklungsstadium.Host or starting organis preferred as transgenic organisms Men are above all plants. Are included under the Invention of all genera and species of higher and lower plant zen of the plant kingdom. The tires are also included Plants, seeds, sprouts and seedlings, as well as derived therefrom killed parts, reproductive material and cultures, for example cell culture Ren. Mature plants means plants of any development phase beyond the seedling. Seedling means a young one, immature plant at an early stage of development.
Einjährige, mehrjährige, monocotyledone und dicotyledone Pflanzen sind bevorzuge Wirtsorganismen für die Herstellung transgener Pflanzen. Die Expression von Genen in der embryonalen Epidermis und vor allem der Blüte ist ferner vorteilhaft bei allen Schmuck pflanzen, Nutz- oder Zierbäumen, Blumen, Schnittblumen, Sträu chern oder Rasen. Beispielhaft aber nicht einschränkend seien zu nennen Angiospermen, Bryophyten wie zum Beispiel Hepaticae (Leberblümchen) und Musci (Moose); Pteridophyten wie Farne, Schachtelhalm und Lycopoden; Gymnospermen wie Koniferen, Cycaden, Ginkgo und Gnetalen; Algen wie Chlorophyceae, Phaeophpyceae, Rhodophyceae, Myxophyceae, Xanthophyceae, Bacillariophyceae (Diatomeen) und Euglenophyceae.Annual, perennial, monocotyledon and dicotyledon plants are preferred host organisms for the production of transgenic Plants. Expression of genes in the embryonic epidermis and especially the flower is also advantageous in all jewelry plants, useful or ornamental trees, flowers, cut flowers, bouquets chern or lawn. Exemplary but not restrictive are too call angiosperms, bryophytes such as Hepaticae (Liverwort) and musci (moss); Pteridophytes like ferns, Horsetail and lycopod; Gymnosperms such as conifers, cycads, Ginkgo and Gnetalen; Algae such as Chlorophyceae, Phaeophpyceae, Rhodophyceae, Myxophyceae, Xanthophyceae, Bacillariophyceae (Diatoms) and Euglenophyceae.
Pflanzen im Rahmen der Erfindung umfassen beispielhaft und nicht einschränkend die Familien der Rosaceae wie Rose, Ericaceae wie Rhododendrons und Azaleen, Euphorbiaceae wie Weihnachtssterne und Kroton, Caryophyllaceae wie Nelken, Solanaceae wie Petunien, Gesneriaceae wie das Usambaraveilchen, Balsaminaceae wie das Springkraut, Orchidaceae wie Orchideen, Iridaceae wie Gladiolen, Iris, Freesie und Krokus, Compositae wie Ringelblume, Geraniaceae wie Geranien, Liliaceae wie der Drachenbaum, Moraceae wie Ficus, Araceae wie Philodendron und andere mehr.Plants within the scope of the invention include and do not include by way of example restrictive the families of Rosaceae like Rose, Ericaceae like Rhododendrons and azaleas, Euphorbiaceae such as poinsettias and Croton, Caryophyllaceae such as carnations, Solanaceae such as petunias, Gesneriaceae like the African violet, Balsaminaceae like that Balsam, Orchidaceae like orchids, Iridaceae like gladioli, Iris, freesia and crocus, compositae such as marigold, Geraniaceae like geraniums, Liliaceae like the dragon tree, Moraceae like Ficus, Araceae like Philodendron and others more.
Beispielhaft aber nicht einschränkend für Blütenpflanzen seien zu nennen die Familien der Leguminosae wie Erbse, Alfalfa und Soja; Gramineae wie Reis, Mais, Weizen; Solanaceae wie Tabak und andere mehr; die Familie der Umbelliferae, besonders die Gattung Daucus (ganz besonders die Art carota (Karrotte)) und Apium (ganz beson ders die Art graveolens dulce (Selarie)) und andere mehr; die Fa milie der Solanacea, besonders die Gattung Lycopersicon, ganz be sonders die Art esculentum (Tomate) und die Gattung Solanum, ganz besonders die Art tuberosum (Kartoffel) und melongena (Aubergine) und andere mehr; und die Gattung Capsicum, ganz besonders die Art annum (Pfeffer) und andere mehr; die Familie der Leguminosae, be sonders die Gattung Glycine, ganz besonders die Art max (Soja bohne) und andere mehr; und die Familie der Cruciferae, besonders die Gattung Brassica, ganz besonders die Arten campestris (Rübe), oleracea cv Tastie (Kohl), oleracea cv Snowball Y (Blumenkohl) und oleracea cv Emperor (Broccoli); und der Gattung Arabidopsis, ganz besonders die Art thaliana und andere mehr; die Familie der Compositae, besonders die Gattung Lactuca, ganz besonders die Art Sativa (Salat) und andere mehr.Exemplary but not restrictive for flowering plants are too name the families of the Leguminosae such as pea, alfalfa and soy; Gramineae such as rice, corn, wheat; Solanaceae like tobacco and others more; the Umbelliferae family, particularly the Daucus genus (especially the kind carota (carrot)) and Apium (very special the other kind graveolens dulce (Selarie)) and others more; the company milie of the Solanacea, especially the genus Lycopersicon, quite be especially the species esculentum (tomato) and the genus Solanum, whole especially the species tuberosum (potato) and melongena (eggplant) and others more; and the genus Capsicum, especially the species annum (pepper) and others more; the Leguminosae family, be especially the genus Glycine, especially the species max (soy bean) and others more; and the family of the Cruciferae, especially the genus Brassica, especially the species campestris (beet), oleracea cv Tastie (cabbage), oleracea cv Snowball Y (cauliflower) and oleracea cv Emperor (broccoli); and the genus Arabidopsis, especially the species thaliana and others; the family of Compositae, especially the genus Lactuca, especially the species Sativa (salad) and others more.
Die erfindungsgemässen transgenen Pflanzen sind insbesondere aus
gewählt unter monokotylen Kulturpflanzen, wie zum Beispiel Ge
treidearten wie Weizen, Gerste, Hirse, Roggen, Triticale, Mais,
Reis oder Hafer sowie dem Zuckerrohr. Ferner sind die erfindungs
gemässen transgenen Pflanzen insbesondere ausgewählt unter diko
tylen Kulturpflanzen, wie zum Beispiel
Brassicacae wie Raps, Kresse, Arabidopsis, Kohlarten oder Canola,
Leguminosae wie Soja, Alfalfa, Erbse, Luzerne, Bohnengewächsen
oder Erdnuss
Solanaceae wie Kartoffel, Tabak, Tomate, Aubergine oder Paprika,
Asteraceae wie Sonnenblume, Tagetes, Salat oder Calendula,
Cucurbitaceae wie Melone, Kürbis oder Zucchini,
sowie Lein, Baumwolle, Hanf, Flachs, Roter Pfeffer, Möhre, Ka
rotte, Zuckerrübe und den verschiedenen Baum-, Nuss- und Wein
species.The transgenic plants according to the invention are selected in particular from among monocotyledonous crop plants, such as, for example, types of grain such as wheat, barley, millet, rye, triticale, maize, rice or oats and sugar cane. Furthermore, the transgenic plants according to the invention are in particular selected from dikotylene crop plants, such as, for example
Brassicacae such as rapeseed, cress, Arabidopsis, cabbage species or canola, leguminosae such as soy, alfalfa, peas, alfalfa, beans or peanuts
Solanaceae such as potato, tobacco, tomato, aubergine or paprika, Asteraceae such as sunflower, marigold, lettuce or calendula, Cucurbitaceae such as melon, pumpkin or zucchini,
as well as flax, cotton, hemp, flax, red pepper, carrots, carrots, sugar beet and the various tree, nut and wine species.
Besonders bevorzugt sind Arabidopsis thaliana, Nicotiana tabacum, Tagetes erecta, Calendula officinalis sowie alle Gattungen und Arten, die als Nahrungs- oder Futtermittel zum Einsatz kommen, wie die beschriebenen Getreidearten, oder sich zur Herstellung von Ölen eignen, wie Ölsaaten (wie zum Beispiel Raps), Nussarten, Soja, Sonnenblume, Kürbis und Erdnuss.Arabidopsis thaliana, Nicotiana tabacum, Tagetes erecta, Calendula officinalis and all genera and Species used as food or feed, like the types of grain described, or used for production suitable for oils, such as oilseeds (such as rapeseed), types of nuts, Soy, sunflower, pumpkin and peanut.
Pflanzliche Organismen im Sinne der Erfindung sind weiterhin wei tere photosynthetisch aktive befähigte Organismen, wie zum Bei- spiel Algen oder Cyanobakterien, sowie Moose.Plant organisms for the purposes of the invention are also white more photosynthetically active, capable organisms, such as play algae or cyanobacteria, as well as mosses.
Bevorzugte Algen sind Grünalgen, wie beispielsweise Algen der Gattung Haematococcus, Phaedactylum tricornatum, Volvox oder Dunaliella.Preferred algae are green algae, such as, for example, algae Genus Haematococcus, Phaedactylum tricornatum, Volvox or Dunaliella.
Die Herstellung eines transformierten Organismus oder einer transformierten Zelle erfordert, dass die entsprechende DNA in die entsprechende Wirtzelle eingebracht wird. Für diesen Vorgang, der als Transformation bezeichnet wird, steht eine Vielzahl von Methoden zur Verfügung (siehe auch Keown et al. 1990 Methods in Enzymology 185: 527-537). So kann die DNA bespielhaft direkt durch Mikroinjektion oder durch Bombardierung mit DNA-beschichteten Mikropartikeln eingeführt werden. Auch kann die Zelle chemisch, zum Beispiel mit Polyethylenglycol, permeabilisiert werden, so dass die DNA durch Diffusion in die Zelle gelangen kann. Die DNA kann auch durch Protoplastenfusion mit anderen DNA-enthaltenden Einheiten wie Minicells, Zellen, Lysosomen oder Liposomen erfol gen. Elektroporation ist eine weitere geeignete Methode zur Ein führung von DNA, bei der die Zellen reversibel durch einen elek trischen Impuls permeabilisert werden.The production of a transformed organism or a transformed cell requires that the appropriate DNA in the corresponding host cell is introduced. For this operation, which is referred to as transformation stands a multitude of Methods are available (see also Keown et al. 1990 Methods in Enzymology 185: 527-537). In this way, the DNA can go straight through Microinjection or bombardment with DNA-coated Microparticles are introduced. The cell can also chemically for example with polyethylene glycol, be permeabilized, so that the DNA can get into the cell by diffusion. The DNA can also be obtained by protoplast fusion with other DNA-containing Units such as minicells, cells, lysosomes or liposomes succeed gen. Electroporation is another suitable method for a guidance of DNA, in which the cells are reversible by an elec tric impulse be permeabilized.
Bei Pflanzen werden dabei die beschriebenen Methoden zur Trans formation und Regeneration von Pflanzen aus Pflanzengeweben oder Pflanzenzellen zur transienten oder stabilen Transformation ge nutzt. Geeignete Methoden sind vor allem die Protoplastentrans formation durch Polyethylenglykol-induzierte DNA-Aufnahme, das biolistische Verfahren mit der Genkanone, die sogenannte particle bombardment Methode, die Elektroporation, die Inkubation trocke ner Embryonen in DNA-haltiger Lösung und die Mikroinjektion.In the case of plants, the methods described for trans formation and regeneration of plants from plant tissues or Plant cells for transient or stable transformation ge uses. Suitable methods are, above all, the protoplast trans formation by polyethylene glycol-induced DNA uptake, the biolistic processes with the gene gun, the so-called particle bombardment method, electroporation, incubation dry embryos in a solution containing DNA and the microinjection.
Neben diesen "direkten" Transformationstechniken kann eine Trans formation auch durch bakterielle Infektion mittels Agrobacterium tumefaciens oder Agrobacterium rhizogenes durchgeführt werden. Diese Stämme enthalten ein Plasmid (Ti bzw. Ri Plasmid), das auf die Pflanze nach Agrobaterium-Infektion übertragen wird. Ein Teil dieses Plasmids, genannt T-DNA (transferred DNA), wird in das Ge nom der Pflanzenzelle integriert.In addition to these "direct" transformation techniques, a trans formation also through bacterial infection by Agrobacterium tumefaciens or Agrobacterium rhizogenes. These strains contain a plasmid (Ti or Ri plasmid), which on the plant is transmitted after Agrobaterium infection. A part this plasmid, called T-DNA (transferred DNA), is in the Ge integrated into the plant cell.
Die Agrobacterium-vermittelte Transformation ist am besten für dicotyledone, diploide Pflanzenzellen geeignet, wohingegen die direkten Transformationstechniken sich für jeden Zelltyp eignen.The Agrobacterium-mediated transformation is best for dicotyledonous, diploid plant cells, whereas the direct transformation techniques are suitable for any cell type.
Die Einführung einer erfindungsgemässen Expressionskassette in Zellen, bevorzugt in pflanzliche Zellen, kann vorteilhaft unter Verwendung von Vektoren realisiert werden. Vektoren können bei spielhaft Plasmide, Cosmide, Phagen, Viren oder auch Agrobacte rien sein.The introduction of an expression cassette according to the invention in Cells, preferably in plant cells, can be beneficial under Use of vectors can be realized. Vectors can be used at playful plasmids, cosmids, phages, viruses or agrobacts be rien.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Einführung der Expressionskassette mittels Plasmidvektoren realisiert. Bevorzugt sind solche Vektoren, die eine stabile Integration der Expres sionskassette in das Wirtsgenom ermöglichen.In an advantageous embodiment, the introduction of the Expression cassette realized by means of plasmid vectors. Preferred are those vectors that allow stable integration of the expresses Enable sion cassette in the host genome.
Im Falle von Injektion oder Elektroporation von DNA in pflanzli che Zellen sind keine besonderen Anforderungen an das verwendete Plasmid gestellt. Einfache Plasmide wie die der pUC-Reihe können verwendet werden. Sollen vollständige Pflanzen aus den transfor mierten Zellen regeneriert werden, so ist er erforderlich, das sich auf dem Plasmid ein zusätzliches selektionierbares Markergen befindet.In the case of injection or electroporation of DNA in vegetable che cells are no special requirements for the used Plasmid provided. Simple plasmids such as those of the pUC series can be used. Should complete plants from the transfor mated cells are regenerated, it is necessary that there is an additional selectable marker gene on the plasmid is located.
Transformationstechniken sind für verschiedene monokotyle und dikotyle pflanzliche Organismen beschrieben. Ferner stehen ver schiedene mögliche Plasmidvektoren für die Einführung fremder Gene in Pflanzen zur Verfügung, die in der Regel einen Replikati onsursprung für eine Vermehrung in E.coli und ein Markergen für eine Selektion transformierter Bakterien enthalten. Beispiele sind pBR322, pUC Reihe, M13mp Reihe, pACYC184 etc.Transformation techniques are available for different monocots and dicotyledonous plant organisms described. Furthermore, ver different possible plasmid vectors for introducing foreign ones Genes are available in plants that are usually replicas origin for a reproduction in E. coli and a marker gene for contain a selection of transformed bacteria. Examples are pBR322, pUC series, M13mp series, pACYC184 etc.
Die Expressionskassete kann in den Vektor über eine geeignete Restriktionsschnittstelle eingeführt werden. Das entstandene Plasmid wird zunächst in E.coli eingeführt. Korrekt transfor mierte E.coli werden selektioniert, gezüchtet und das rekombi nante Plasmid mit dem Fachmann geläufigen Methoden gewonnen. The expression cassette can be inserted into the vector via a suitable Restriction cleavage sites are introduced. The resulting Plasmid is first introduced into E. coli. Correctly transfor mated E.coli are selected, bred and the recombi nante plasmid obtained using methods familiar to those skilled in the art.
Restriktionsanalyse und Sequenzierung können dazu dienen, den Klonierungsschritt zu überprüfen.Restriction analysis and sequencing can be used to identify the Check cloning step.
Transformierte Zellen d. h. solche, die die eingeführte DNA inte griert in die DNA der Wirtszelle enthalten, können von untrans formierten selektioniert werden, wenn ein selektionierbarer Mar ker Bestandteil der eingeführten DNA ist. Als Marker kann bei spielhaft jedes Gen fungieren, dass eine Resistenz gegen Antibio tika oder Herbizide zu verleihen vermag. Transformierte Zellen, die ein solches Markergen exprimieren, sind in der Lage, in der Gegenwart von Konzentrationen eines entsprechenden Antibiotikums oder Herbizides zu überleben, die einen untransformierten Wildtyp abtöten. Beispiel sind das bar Gen, dass Resistenz gegen das Her bizid Phosphinotricin verleiht (Rathore KS et al.,Plant Mol Biol. 1993 Mar; 21(5): 871-884), das nptll Gen, dass Resistenz gegen Kanamycin verleiht, das hpt Gen, das Resistenz gegen Hygromycin verleiht, oder das EPSP-Gen, das Resistenz gegen das Herbizid Glyphosat verleiht.Transformed cells d. H. those that intertwine the introduced DNA contained in the host cell's DNA, can be of untrans formed are selected if a selectable Mar not part of the introduced DNA. As a marker, playful every gene act that has antibiotic resistance capable of imparting tics or herbicides. Transformed cells, expressing such a marker gene are able to in the Presence of concentrations of an appropriate antibiotic or herbicide to survive that is an untransformed wild type kill. Example are the bar gene that resistance to the Her Bicidal Phosphinotricin confers (Rathore KS et al., Plant Mol Biol. 1993 Mar; 21 (5): 871-884), the nptll gene that resistance to Kanamycin, the hpt gene, confers resistance to hygromycin confers, or the EPSP gene, which gives resistance to the herbicide Glyphosate confers.
Je nach Methode der DNA-Einführung können weitere Gene auf dem Vektorplasmid erforderlich sein. Werden Agrobacteria verwendet, so ist die Expressionskassette in spezielle Plasmide zu integrie ren, entweder in einen Zwischenvektor (englisch: shuttle or in termediate vector) oder einen binären Vektor. Wenn zum Beispiel ein Ti oder Ri Plasmid zur Transformation verwendet werden soll, ist zumindest die rechte Begrenzung, meistens jedoch die rechte und die linke Begrenzung der Ti oder Ri Plasmid T-DNA als flan kierende Region mit der einzuführenden Expressionskassette ver bunden. Bevorzugt werden binäre Vektoren verwendet. Binäre Vekto ren können sowohl in E.coli als auch in Agrobacterium replizie ren. Sie enthalten in der Regel ein Selektionsmarkergen und einen Linker oder Polylinker flankiert von der rechten und linken T-DNA Begrenzungssequenz. Sie können direkt in Agrobacterium transfor miert werden (Holsters et al.,Mol. Gen. Genet. 163 (1978), 181-187). Das Selektionsmarkergen erlaubt eine Selektion trans formierter Agrobakteria und ist zum Beispiel das nptll Gen, das eine Resistenz gegen Kanamycin verleiht. Das in diesem Fall als Wirtsorganismus fungierende Agrobacterium sollte bereits ein Plasmid mit der vir-Region enthalten. Diese ist für die Übertra gung der T-DNA auf die pflanzliche Zelle erforderlich. Ein so transformiertes Agrobacterium kann zur Transformation pflanzli cher Zellen verwendet werden.Depending on the method of DNA introduction, additional genes can be found on the Vector plasmid may be required. If Agrobacteria are used, the expression cassette can be integrated into special plasmids ren, either in an intermediate vector (English: shuttle or in termediate vector) or a binary vector. If for example a Ti or Ri plasmid is to be used for transformation, is at least the right limit, but mostly the right one and the left border of the Ti or Ri plasmid T-DNA as a flan kating region with the expression cassette to be introduced ver bound. Binary vectors are preferably used. Binary vector Ren can replicate in E. coli as well as in Agrobacterium ren. They usually contain a selection marker gene and a Left or polylinkers flanked by the right and left T-DNA Delimiting sequence. You can directly in Agrobacterium transfor (Holsters et al., Mol. Gen. Genet. 163 (1978), 181-187). The selection marker gene allows selection trans formed agrobacteria and is, for example, the nptll gene, the gives resistance to kanamycin. In this case as Host organism acting Agrobacterium should already be a Plasmid with the vir region included. This is for the transmission The transfer of the T-DNA to the plant cell is required. Such a transformed Agrobacterium can be used to transform plants cher cells can be used.
Die Verwendung von T-DNA zur Transformation pflanzlicher Zellen ist intensiv untersucht und beschrieben (EP 120516; Hoekema, In: The Binary Plant Vector System, Offsetdrukkerij Kanters B. V., Alblasserdam, Chapter V; Fraley et al., Crit. Rev. Plant. Sci., 4: 1-46 and An et al., EMBO J. 4 (1985), 277-287). Verschiedene binäre Vektoren sind bekannt und teilweise kommerziell erhältlich wie zum Beispiel pBIN19 (Clontech Laboratories, Inc. U. S. A.).The use of T-DNA to transform plant cells has been intensively investigated and described (EP 120516; Hoekema, In: The Binary Plant Vector System, Offsetdrukkerij Kanters B.V., Alblasserdam, Chapter V; Fraley et al., Crit. Rev. Plant. Sci., 4: 1-46 and An et al. (1985) EMBO J. 4: 277-287). Different binary vectors are known and some are commercially available such as pBIN19 (Clontech Laboratories, Inc. U.S.A.).
Für den Transfer der DNA auf die pflanzliche Zelle werden pflanz liche Explantate mit Agz-obacterium tumefaciens oder Agrobacterium rhizogenes kokultiviert, Ausgehend von infiziertem Pflanzenmate rial (z. B. Blatt-, Wurzel- oder Stengelteile, aber auch Protopla sten oder Suspensionen von Pflanzenzellen) können ganze Pflanzen unter Verwendung eines geeigneten Mediums, dass zum Beispiel An tibiotika oder Biozide zur Selektion transformierten Zellen ent halten kann, regeneriert werden. Die erhaltenen Pflanzen können dann auf die Präsenz der eingeführten DNA, hier der erfindungsge mässen Expressionskassette, durchmustert werden. Sobald die DNA in das Wirtsgenom integriert ist, ist der entsprechende Genotyp in der Regel stabil und die entsprechende Insertion wird auch in den Nachfolgegenerationen wiedergefunden. In der Regel enthält die integrierte Expressionskassette einen Selektionsmarker, der der transformierten Pflanze eine Resistenz gegen ein Biozid (zum Beispiel ein Herizid) oder ein Antibiotikum wie Kanamycin, G 418, Bleomycin, Hygromycin oder Phosphinotricin etc. verleiht. Der Se lektionsmarker erlaubt die Selektion von transformierten Zellen von untransformierten (McCormick et al., Plant Cell Reports 5 (1986), 81-84). Die erhaltenen Pflanzen können in üblicher Weise gezüchtet und gekreuzt werden. Zwei oder mehr Generationen soll ten kultiviert werden, um sicherzustellen, dass die genomische Integration stabil und vererblich ist.For the transfer of the DNA to the plant cell, plants are used Liche explants with Agz-obacterium tumefaciens or Agrobacterium rhizogenes co-cultivated, starting from infected plant matter rial (e.g. leaf, root or stem parts, but also protopla most or suspensions of plant cells) can whole plants using a suitable medium such as An tibiotics or biocides for the selection of transformed cells ent can hold, can be regenerated. The plants obtained can then on the presence of the imported DNA, here the invention expression cassette must be screened. Once the DNA integrated into the host genome is the corresponding genotype usually stable and the corresponding insertion is also in found again in the following generations. Usually contains the integrated expression cassette a selection marker that the transformed plant has a resistance to a biocide (for Example a hericide) or an antibiotic such as kanamycin, G 418, Bleomycin, hygromycin or phosphinotricin etc. confers. The Se Lesson marker allows the selection of transformed cells of untransformed (McCormick et al., Plant Cell Reports 5 (1986), 81-84). The plants obtained can be used in a customary manner bred and crossed. Should two or more generations ten cultivated to ensure that the genomic Integration is stable and inheritable.
Die genannten Verfahren sind beispielsweise in B. Jenes et al., Techniques for Gene Transfer, in: Transgenic Plants, Vol. 1, Engineering and Utilization, herausgegeben von S. D. Kung und R. Wu, Academic Press (1993), 128-143 sowie in Potrykus, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Molec. Biol. 42 (1991), 205-225) be schrieben. Vorzugsweise wird das zu exprimierende Konstrukt in einen Vektor kloniert, der geeignet ist, Agrobacterium tumefa ciens zu transformieren, beispielsweise pBin19 (Bevan et al., Nucl. Acids Res. 12 (1984), 8711).The methods mentioned are, for example, in B. Jenes et al., Techniques for Gene Transfer, in: Transgenic Plants, Vol. 1, Engineering and Utilization, edited by S. D. Kung and R. Wu, Academic Press (1993), 128-143 and in Potrykus, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Molec. Biol. 42: 205-225 (1991) be wrote. The construct to be expressed is preferably in cloned a vector suitable for Agrobacterium tumefa ciens, for example pBin19 (Bevan et al., Nucl. Acids Res. 12: 8711 (1984)).
Sobald eine transformierte Pflanzenzelle hergestellt wurde, kann eine vollständige Pflanze unter Verwendung von dem Fachmann be kannten Verfahren erhalten werden. Hierbei geht man beispielhaft von Kalluskulturen aus. Aus diesen noch undifferenzierten Zell massen kann die Bildung von Spross und Wurzel in bekannter Weise induziert werden. Die erhaltenen Sprösslinge können ausgepflanzt und gezüchtet werden. Once a transformed plant cell has been created, can a complete plant using be known procedures can be obtained. One goes here by way of example from callus cultures. From these still undifferentiated cells The formation of shoots and roots can be achieved in a known manner be induced. The sprouts obtained can be planted out and be bred.
Die Wirksamkeit der Expression der transgen exprimierten Nuklein säuren kann beispielsweise in vitro durch Sprossmeristemvermeh rung unter Verwendung einer der oben beschriebenen Selektionsme thoden ermittelt werden.The efficiency of the expression of the transgenically expressed nucleus acids can, for example, increase in vitro by means of shoot meristem tion using one of the selection measurements described above methods are determined.
Erfindungsgemäss sind ferner von den oben beschriebenen transge nen Organismen abgeleitete Zellen, Zellkulturen, Teile - wie zum Beispiel bei transgenen pflanzlichen Organismen Wurzeln, Blätter etc. -, und transgenes Vermehrungsgut wie Saaten oder Früchte.According to the invention are also of the above-described transge nen organisms derived cells, cell cultures, parts - such as for Example with transgenic plant organisms roots, leaves etc. -, and transgenic reproductive material such as seeds or fruits.
Von Menschen und Tieren verzehrbare erfindungsgemässe, genetisch veränderte Pflanzen können auch beispielsweise direkt oder nach an sich bekannter Aufbereitung als Nahrungsmittel oder Futtermit tel verwendet werden.According to the invention which can be consumed by humans and animals, genetically Modified plants can also, for example, directly or after processing known per se as food or feed tel can be used.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft die Verwendung der oben beschriebenen erfindungsgemässen, transgenen Organismen und der von ihnen abgeleitete Zellen, Zellkulturen, Teile - wie zum Beispiel bei transgenen pflanzlichen Organismen Wurzeln, Blätter etc. -, und transgenes Vermehrungsgut wie Saaten oder Früchte, zur Herstellung von Nahrungs- oder Futtermitteln, Pharmazeutika oder Feinchemikalien.Another object of the invention relates to the use of above-described transgenic organisms according to the invention and the cells derived from them, cell cultures, parts - how to Example with transgenic plant organisms roots, leaves etc. -, and transgenic reproductive material such as seeds or fruits, for the production of food or animal feed, pharmaceuticals or fine chemicals.
Bevorzugt ist ferner ein Verfahren zur rekombinanten Herstellung von Pharmazeutika oder Feinchemikalien in Wirtsorganismen wobei ein Wirtsorganismus mit einer der oben beschriebenen Expressions kassetten transformiert wird und diese Expressionskassette ein oder mehrere Strukturgene enthält, die für die gewünschte Fein chemikalie kodieren oder die Biosynthese der gewünschten Feinche mikalie katalysieren, der transformierte Wirtsorganismus gezüch tet wird und die gewünschte Feinchemikalie aus dem Züchtungsme dium isoliert wird. Dieses Verfahren ist für Feinchemikalien wie Enzyme, Vitamine, Aminosäuren, Zucker, Fettsäuren, natürliche und synthetische Geschmacks-, Aroma- und Farbstoffe breit anwendbar. Besonders bevorzugt ist die Produktion von Tocopherolen und Toco trienolen sowie Carotinoiden. Die Züchtung der transformierten Wirtsorganismen sowie die Isolierung aus den Wirtsorganismen bzw. aus dem Züchtungsmedium erfolgt mit dem Fachmann bekannten Ver fahren. Die Produktion von Pharmazeutika, wie zum Beispiel Anti körpern oder Vakkzinen ist beschrieben bei Hood EE, Jilka JM. Curr Opin Biotechnol. 1999 Aug; 10(4): 382-6; Ma JK, Vine ND. Curr Top Microbiol Immunol. 1999; 236: 275-92. A method for recombinant production is also preferred of pharmaceuticals or fine chemicals in host organisms being a host organism with one of the expressions described above Cassette is transformed and this expression cassette or contains more structural genes necessary for the desired fine Code chemical or the biosynthesis of the desired fineche catalyze the transformed host organism and the desired fine chemical from the breeding me dium is isolated. This procedure is for fine chemicals like Enzymes, vitamins, amino acids, sugars, fatty acids, natural and synthetic flavors, aromas and colors can be used widely. The production of tocopherols and toco is particularly preferred trienols and carotenoids. The breeding of the transformed Host organisms as well as isolation from the host organisms or from the cultivation medium is carried out using ver known to the person skilled in the art travel. The production of pharmaceuticals, such as anti bodies or vaccines are described in Hood EE, Jilka JM. Curr Opin Biotechnol. 1999 Aug; 10 (4): 382-6; Ma JK, Vine ND. Curr Top Microbiol Immunol. 1999; 236: 275-92.
- 1. SEQ ID NO: 1 Promotor and 5'-untranslatierte Region des Ara bidopsis thaliana myb11 Gens.1. SEQ ID NO: 1 promoter and 5 'untranslated region of the macaw bidopsis thaliana myb11 gene.
- 2. SEQ ID NO: 2 203Sbp-Fragment von Promotor and 5'-untransla tierter Region des Arabidopsis thaliana myb11 Gens.2. SEQ ID NO: 2 203Sbp fragment from promoter and 5'-untransla the region of the Arabidopsis thaliana myb11 gene.
- 3. SEQ ID NO: 3 Oligonukleotid-Primer, oligo-(dT) Primer3. SEQ ID NO: 3 oligonucleotide primers, oligo- (dT) primers
- 4. SEQ ID NO: 4 Oligonukleotid-Primer4. SEQ ID NO: 4 oligonucleotide primers
- 5. SEQ ID NO: 5 Oligonukleotid-Primer5. SEQ ID NO: 5 oligonucleotide primers
- 6. SEQ ID NO: 6 Oligonukleotid-Primer6. SEQ ID NO: 6 oligonucleotide primers
- 7. SEQ ID NO: 7 Oligonukleotid-Primer7. SEQ ID NO: 7 oligonucleotide primers
- 8. SEQ ID NO: 8 Oligonukleotid-Primer, Vorwärts-Primer Z17F28. SEQ ID NO: 8 oligonucleotide primers, forward primer Z17F2
- 9. SEQ ID NO: 9 Oligonukleotid-Primer, Rückwärts-Primer Z17R39. SEQ ID NO: 9 oligonucleotide primer, reverse primer Z17R3
- 10. SEQ ID NO: 10 Oligonukleotid-Primer, PCR-Adaptorprimer 110. SEQ ID NO: 10 oligonucleotide primers, PCR adapter primer 1
- 11. SEQ ID NO: 11 Oligonukleotid-Primer, myb11-Vorwärts-Primer11. SEQ ID NO: 11 oligonucleotide primers, myb11 forward primers
- 12. SEQ ID NO: 12 Oligonukleotid-Primer, myb11-Rückwärts-Primer12. SEQ ID NO: 12 oligonucleotide primer, myb11 reverse primer
- 13. SEQ ID NO: 13 Oligonukleotid-Primer13. SEQ ID NO: 13 oligonucleotide primers
- 14. SEQ ID NO: 14 Oligonukleotid-Primer14. SEQ ID NO: 14 oligonucleotide primers
- 15. SEQ ID NO: 15 888bp-Fragment von Promotor and 5'-untransla tierter Region des Arabidopsis thaliana myb11 Gens.15. SEQ ID NO: 15 888bp fragment from promoter and 5'-untransla the region of the Arabidopsis thaliana myb11 gene.
- 16. SEQ ID NO: 16 282bp-Fragment von Promotor and 5'-untransla tierter Region des Arabidopsis thaliana myb11 Gens16. SEQ ID NO: 16 282bp fragment from promoter and 5'-untransla the region of the Arabidopsis thaliana myb11 gene
- 17. SEQ ID NO: 17 1394bp-Fragment von Promotor and 5'-untransla tierter Region des Arabidopsis thaliana myb11 Gens17. SEQ ID NO: 17 1394bp fragment from promoter and 5'-untransla the region of the Arabidopsis thaliana myb11 gene
- 18. SEQ ID NO: 18 1191bp-Fragment von Promotor and 5'-untransla tierter Region des Arabidopsis thaliana myb11 Gens 18. SEQ ID NO: 18 1191bp fragment from promoter and 5'-untransla the region of the Arabidopsis thaliana myb11 gene
- 19. SEQ ID NO: 19 665bp-Fragment von Promotor and 5'-untransla tierter Region des Arabidopsis thaliana myb11 Gens19. SEQ ID NO: 19 665 bp fragment from promoter and 5'-untransla the region of the Arabidopsis thaliana myb11 gene
Die folgenden Abbildungen zeigen in-situ Hybridisierungen von un
terschiedlichen pflanzlichen Organen zu unterschiedlichen Ent
wicklungszeitpunkten:
The following figures show in-situ hybridizations of different plant organs at different times of development:
- 1. Fig. 1 (I und II) zeigen einen Schnitt durch ein Samenkorn und damit durch den pflanzlichen Embryo (Arabidopsis tha liana). "in" bezeichnet das Integument, "h" das Hypokotyl, "c" das Keimblatt und "r" die Wurzel. Fig. 1 (I) zeigt den Schnitt ohne Verdeutlichung der Expressionsregion. Fig. 1 (II) verdeutlicht die Expressionsregion des myb11-Promotors, die entlang der weissen, gestrichelten Linie (markiert durch den weissen Pfeil) verläuft. Diese Region entspricht der embryo nalen Epidermis.1. Fig. 1 (I and II) show a section through a seed and thus through the plant embryo (Arabidopsis tha liana). "in" denotes the integument, "h" the hypocotyl, "c" the cotyledon and "r" the root. Fig. 1 (I) shows the section without showing the expression region. Fig. 1 (II) illustrates the expression region of the myb11 promoter, which runs along the white, dashed line (marked by the white arrow). This region corresponds to the embryonic epidermis.
- 2. Fig. 2 (I und II) zeigen einen Schnitt durch die pflanzliche Blütenknospe (Arabidopsis thaliana). "sp" bezeichnet die Nar benpapillen (englisch: stigmatic papilla), "w" die Ovarien wand, "st" das Stigma, "pl" die Placentae (Nährgewebe) und "ov" das Ei. Fig. 2 (I) zeigt den Schnitt ohne Verdeutlichung der Expressionsregion. Fig. 2 (II) verdeutlicht die Expres sionsregion des myb11-Promotors, die stark in den schraffier ten Regionen, weniger stark in den punktierten Regionen zu finden ist. Diese Regionen entsprechen zum einen der Ovarien wand, zum anderen den Ovarien selber.2. Fig. 2 (I and II) show a section through the plant flower bud (Arabidopsis thaliana). "sp" denotes the stigmatic papilla, "w" the ovarian wall, "st" the stigma, "pl" the placentae (nutrient tissue) and "ov" the egg. Fig. 2 (I) shows the section without showing the expression region. Fig. 2 (II) illustrates the Expres sion region of the myb11 promoter, which can be found strongly in the hatched regions, less strongly in the dotted regions. These regions correspond on the one hand to the ovarian wall and on the other hand to the ovaries themselves.
- 3. Fig. 3 (I und II) zeigen einen Schnitt durch die Ovarienanla gen von Arabidopsis thaliana. "al" bezeichnet den Pollensack (englisch: anther locules), "g" das Gynoecium, "op" die Eian lagen (englisch: ovule primordia) und "sp" ein Blütenblatt (Sepale). Fig. 3 (I) zeigt den Schnitt ohne Verdeutlichung der Expressionsregion. Fig. 3 (II) verdeutlicht die Expressionsre gion des myb11-Promotors, die in den weiss-schraffierten Re gionen (markiert durch weisse Pfeile) zu finden ist. Diese Regionen entsprechen den Eianlagen.3. Fig. 3 (I and II) show a section through the Ovarienanla gene of Arabidopsis thaliana. "al" denotes the pollen sac (English: anther locules), "g" the gynoecium, "op" the egg lay (English: ovule primordia) and "sp" a petal (sepale). Fig. 3 (I) shows the section without showing the expression region. Fig. 3 (II) illustrates the expression region of the myb11 promoter, which can be found in the white-hatched regions (marked by white arrows). These regions correspond to the egg enclosures.
- 4. Fig. 4 (I und II) zeigen einen Schnitt durch die pflanzlichen Blütenanlagen (Arabidopsis thaliana). "im" bezeichnet das Blütenmeristem (tunica). Die Zahlen 2 und 6 beschreiben Blüten im Blütenentwicklungsstadium 2 bzw. 6 (Arabidopsis At las of Morphology, Bowman J ed., Springer Verlag, New York, USA, 1995). Fig. 4 (II) zeigt den Schnitt ohne Verdeutlichung der Expressionsregion. Fig. 4 (I) verdeutlicht die Expres sionsregion des myb11-Promotors, die in den weiss-schraffier ten Regionen zu finden ist. Diese Regionen entsprechen dem Blütenmeristem und der Blütenspitze (Entwicklungsstadium 2) bzw. der Staubblattanlage und den Blütenblattprimordien (Ent wicklungsstadium 6).4. Fig. 4 (I and II) show a section through the plant flower systems (Arabidopsis thaliana). "im" denotes the flower meristem (tunica). The numbers 2 and 6 describe flowers in the flower development stage 2 or 6 (Arabidopsis At las of Morphology, Bowman J ed., Springer Verlag, New York, USA, 1995). Fig. 4 (II) shows the section without illustrating the expression region. Fig. 4 (I) illustrates the Expres sion region of the myb11 promoter, which can be found in the white-hatched regions. These regions correspond to the flower meristem and the flower tip (development stage 2) or the stamen and the petal primordia (development stage 6).
- 5. Fig. 5 (I) zeigt eine schematische Darstellung der Expression im Blütenstadium 2. "fa" bezeichnet die Blütenspitze (floral apex). Die Expressionsregion des mybll-Promotor ist in der schraffierten Region zu finden. Fig. 5 (II) zeigt eine sche matische Darstellung der Expression im Blütenstadium 6. "p" bezeichnet das Blütenblattprimordium, "ms" bezeichnet die Staubblattanalge), "g" das Gynoecium. Die Expressionsregion des myb11-Promotor ist in der schraffierten Region zu finden5. Fig. 5 (I) shows a schematic representation of the expression in flower stage 2. "fa" denotes the flower apex. The expression region of the mybll promoter can be found in the hatched region. Fig. 5 (II) shows a schematic representation of the expression in flower stage 6. "p" denotes the petal primordium, "ms" denotes the stamen), "g" the gynoecium. The expression region of the myb11 promoter can be found in the hatched region
- 6. Fig. 6: Gezeigt ist das Ergebnis einer RT-PCR unter Verwen dung verschiedener Gewebe zur Bestimmung des Expressionsmu sters des mybll Promotors. Die Expression ist im Sämling (Tag 4), der Blütenknospe, Blüte und welkenden Blüte, sowie den grünen Schoten nachzuweisen.6. Fig. 6: The result of an RT-PCR using various tissues to determine the expression pattern of the mybll promoter is shown. Expression can be detected in the seedling (day 4), the flower bud, flower and wilting flower, as well as the green pods.
-
7. Fig. 7: Schematische Darstellung der Vektoren pCR-TOPO-myb11
(I), pGPTV-myb11::GUS (II), pGPTV1-myb11::GUS (III) und
pGPTV2-myb11::GUS (IV). Die Pfeilrichtung gibt die Orientie
rung des Promotors an, wobei die Pfeilspitze in Richtung des
Startkodons weist. Die Abkürzungen haben folgende Bedeutung:
myb11: Promotor oder Promotorfragment des myb11 Promotors
NOS-T: Terminatorsequenz der Nopalin-Synthase (NOS)
GUS: Reportergen (bakterielle β-Glucuronidase)7. Fig. 7: Schematic representation of the vectors pCR-TOPO-myb11 (I), pGPTV-myb11 :: GUS (II), pGPTV1-myb11 :: GUS (III) and pGPTV2-myb11 :: GUS (IV). The direction of the arrow indicates the orientation of the promoter, with the arrowhead pointing in the direction of the start codon. The abbreviations have the following meanings:
myb11: promoter or promoter fragment of the myb11 promoter
NOS-T: terminator sequence of nopaline synthase (NOS)
GUS: reporter gene (bacterial β-glucuronidase) -
8. Fig. 8: Schematische Darstellung der Vektoren pGPTV3-
myb11::GUS (V), pGPTV4-myb11::GUS (VI), pGPTVS-myb11::GUS
(VII) und pGPTV6-myb11::GUS (VIII). Die Pfeilrichtung gibt
die Orientierung des Promotors an, wobei die Pfeilspitze in
Richtung des Startkodons weist. Die Abkürzungen haben fol
gende Bedeutung:
myb11: Promotor oder Promotorfragment des myb11 Promotors
NOS-T: Terminatorsequenz der Nopalin-Synthase (NOS)
GUS: Reportergen (bakterielle β-Glucuronidase)8. Fig. 8: Schematic representation of the vectors pGPTV3-myb11 :: GUS (V), pGPTV4-myb11 :: GUS (VI), pGPTVS-myb11 :: GUS (VII) and pGPTV6-myb11 :: GUS (VIII). The direction of the arrow indicates the orientation of the promoter, the arrowhead pointing in the direction of the start codon. The abbreviations have the following meanings:
myb11: promoter or promoter fragment of the myb11 promoter
NOS-T: terminator sequence of nopaline synthase (NOS)
GUS: reporter gene (bacterial β-glucuronidase) -
9. Fig. 9: Schematische Darstellung der Vektoren pBSK-myb11 (IX)
und pBM-myb11 (X). Die Pfeilrichtung gibt die Orientierung
des Promotors an, wobei die Pfeilspitze in Richtung des
Startkodons weist. Die Abkürzungen haben folgende Bedeutung:
myb11: Promotor oder Promotorfragment des myb11 Promotors9. Fig. 9: Schematic representation of the vectors pBSK-myb11 (IX) and pBM-myb11 (X). The direction of the arrow indicates the orientation of the promoter, the arrowhead pointing in the direction of the start codon. The abbreviations have the following meanings:
myb11: promoter or promoter fragment of the myb11 promoter
Die chemische Synthese von Oligonukleotiden kann beispielsweise, in bekannter Weise, nach der Phosphoamiditmethode (Voet, Voet, 2. Auflage, Wiley Press New York, Seite 896-897) erfolgen. Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Klonierungs schritte wie z. B. Restriktionsspaltungen, Agarosegelelektropho rese, Reinigung von DNA-Fragmenten, Transfer von Nukleinsäuren auf Nitrozellulose und Nylonmembranen, Verknüpfen von DNA-Frag menten, Transformation von E. coli Zellen, Anzucht von Bakterien, Vermehrung von Phagen und Sequenzanalyse rekombinanter DNA werden wie bei Sambrook et al. (1989) Cold Spring Harbor Laboratory Press; ISBN 0-87969-309-6 beschrieben durchgeführt. Die Sequen zierung rekombinanter DNA-Moleküle erfolgt mit einem Laserfluo reszenz-DNA-Sequenzierer der Firma ABI nach der Methode von San ger (Sanger et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74 (1977), 5463-5467).The chemical synthesis of oligonucleotides can, for example, in a known way, according to the phosphoamidite method (Voet, Voet, 2. Edition, Wiley Press New York, pages 896-897). The in Cloning carried out within the scope of the present invention steps such as B. restriction digests, agarose gel electrophoresis rese, purification of DNA fragments, transfer of nucleic acids on nitrocellulose and nylon membranes, linking DNA frag ments, transformation of E. coli cells, cultivation of bacteria, Propagation of phages and sequence analysis of recombinant DNA as in Sambrook et al. (1989) Cold Spring Harbor Laboratory Press; ISBN 0-87969-309-6 described carried out. The sequences The treatment of recombinant DNA molecules is carried out with a laser fluo Rescence DNA sequencer from ABI according to the method of San ger (Sanger et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74 (1977), 5463-5467).
Um 4 bzw. 7 Tage alte Keimlinge zu erhalten, werden jeweils unge fähr 400 Samen (Arabidopsis thaliana Ökotyp Columbia) oberflächig mit einer 80%igen Ethanollösung für 2 Minuten sterilisiert, mit einer Natriumhypochloritlösung (0.5% v/v) 5 Minuten behandelt, dreimal mit destilliertem Wasser gewaschen und bei 4°C für 4 Tage inkubiert, um eine gleichmässige Keimung sicherzustellen. Anschliessend werden die Samen auf Petrischalen mit MS Medium (Sigma M5519) unter Zusatz von 1% Saccharose, 0.5 g/l MES (Sigma M8652), 0.8% Difco-BactoAgar (Difco 0140-01), pH 5.7 inkubiert. Die Sämlinge werden in einem 16-stündigen Licht/8-stündigen Dunkelheitszyklus (Philips 58W/33 Weisslichtlampen) bei 22°C gezüchtet und nach 4 bzw. 7 Tagen nach Beginn der Keimphase geerntet.To get 4 or 7 day old seedlings, unge about 400 seeds (Arabidopsis thaliana ecotype Columbia) on the surface sterilized with an 80% ethanol solution for 2 minutes, with treated with a sodium hypochlorite solution (0.5% v / v) for 5 minutes, washed three times with distilled water and at 4 ° C for 4 days incubated to ensure uniform germination. The seeds are then placed on Petri dishes with MS medium (Sigma M5519) with the addition of 1% sucrose, 0.5 g / l MES (Sigma M8652), 0.8% Difco-BactoAgar (Difco 0140-01), pH 5.7 incubated. The seedlings are in a 16-hour light / 8-hour light Dark cycle (Philips 58W / 33 white light lamps) at 22 ° C grown and after 4 or 7 days after the start of the germination phase harvested.
Für die Gewinnung von Wurzeln werden 100 Samen wie oben beschrie ben sterilisiert, bei 4°C 4 Tage inkubiert und dann in 250 ml Fla schen mit MS Medium (Sigma M5519) unter Zusatz von weiteren 3% Saccharose und 0.5 g/l MES (Sigma M8652), pH 5.7 gezüchtet. Die Sämlinge werden in einem 16-stündigen Licht-/8-stündigen Dun kelheitszyklus (Philips 58 W/33 Weisslichtlampen) bei 22°C, 120 U/min gezüchtet und nach 3 Wochen geerntet. Für alle anderen verwendeten pflanzlichen Organe werden die Samen auf Einheitserde (Typ VM, Manna-Italia, Via S. Giacomo 42, 39050 San Giacomo/ Laives, Bolzano, Italien) ausgesäht, 4 Tage bei 4°C inkubiert um eine gleichmässige Keimung zu gewährleisten und dann in einem 16-stündigen Licht-/8-stündigen Dunkelheitszyklus (OSRAM Lumi lux Daylight 36 W/12 Leuchtstoffröhren) bei 22°C gezüchtet. Junge Rosettenblätter werden im 8-Blattstadium (nach 3 Wochen) geern tet, reife Rosettenblätter werden nach 8-Wochen kurz vor der Stengelbildung geerntet. Blütenstände (Apices) der ausschießenden Stengel werden kurz nach dem Ausschießen geerntet. Stengel, Sten gelblätter und Blütenknospen werden in der Entwicklungsstufe 12 (Bowmann J (ed.), Arabidopsis, Atlas of Morphology, Springer New York, 1995) vor der Staubblattentwicklung geerntet. Geöffnete Blüten werden in Stadium 14 sofort nach der Staubblattentwicklung geerntet. Welkende Blüten werden in Stadium 15 bis 16 geerntet. Die verwendeten grünen und gelben Schoten hatten eine Länge von 10 bis 13 mm.To obtain roots, 100 seeds are used as described above ben sterilized, incubated at 4 ° C for 4 days and then in 250 ml fla with MS medium (Sigma M5519) with the addition of a further 3% Sucrose and 0.5 g / l MES (Sigma M8652), pH 5.7. the Seedlings are in a 16 hour light / 8 hour dun cold cycle (Philips 58 W / 33 white light lamps) at 22 ° C, Grown at 120 rpm and harvested after 3 weeks. For all others The plant organs used are the seeds on unit earth (Type VM, Manna-Italia, Via S. Giacomo 42, 39050 San Giacomo / Laives, Bolzano, Italy) sown, incubated for 4 days at 4 ° C to ensure even germination and then in one 16-hour light / 8-hour dark cycle (OSRAM Lumi lux Daylight 36 W / 12 fluorescent tubes) grown at 22 ° C. Young Rosette leaves are picked at the 8-leaf stage (after 3 weeks) tet, ripe rosette leaves become shortly before the after 8 weeks Stalk formation harvested. Inflorescences (apices) of the discharging Stalks are harvested shortly after imposition. Stem, stem Gel leaves and flower buds are in development stage 12 (Bowmann J (ed.), Arabidopsis, Atlas of Morphology, Springer New York, 1995) harvested before the stamen develop. Opened Flowers appear in stage 14 immediately after the stamen develop harvested. Wilting flowers are harvested at stages 15 to 16. The green and yellow pods used had a length of 10 to 13 mm.
Gesamt-RNA wird aus den in Beispiel 1 beschriebenen Organen der
Pflanze zu verschiedenen Zeitpunkten der Entwicklung wie be
schrieben isoliert (Prescott A, Martin C Plant Mol Biol Rep 1987,
4: 219-224). Die Reverse Transkriptase Polymerasekettenreaktion
(RT-PCR) wird verwendet, um das Atmybll Gentranskript nachzuwei
sen. Alle RNA Proben werden mit DNaseI (15 Units, Boehringer,
Mannheim) vor der cDNA Synthese behandelt. Die Erststrang cDNA
Synthese wird ausgehend von 6 µg Gesamt-RNA mit einem oligo-(dT)
Primer und RT SuperscriptTMII Enzym (300 Units) nach Angaben des
Herstellers in einem Gesamtvolumen von 20 µl (Life Technologies,
Gaithersburg, MD) durchgeführt. Zur RNA werden dazu 150 ng
oligo-(dT) in einem Endvolumen von 12 µl gegeben. Der Ansatz wird
für 10 min bei 70°C erhitzt und anschließend sofort auf Eis ge
kühlt. Dann werden 4 µl des 5X Erststrangpuffers, 2 µl 0.1M DTT, 1
µl 10 mM dNTP-Mix (jeweils 10 mM dATP, dCTP, dGTP und dTTP) und
RNase Inhibitor (5 Units, Böhringer Mannheim) zugegeben. Der An
satz wird für 2 min auf 42°C erhitzt, RT Superscript™ Enzym
(300 Units, Life Technologies) zugegeben und für 50 min bei 42°C
inkubiert. Als oligo-(dT)Primer wird ein 35-Basen langes Oligo
nukleotid mit 17 dT Resten und einer Adaptorsequenz verwendet
(Frohman MA (1990) Academic Press, San Diego, CA. pp. 28-38):
Total RNA is isolated from the organs of the plant described in Example 1 at various times of development as described (Prescott A, Martin C Plant Mol Biol Rep 1987, 4: 219-224). The reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) is used to detect the Atmybll gene transcript. All RNA samples are treated with DNaseI (15 units, Boehringer, Mannheim) before cDNA synthesis. The first strand cDNA synthesis is carried out starting from 6 µg total RNA with an oligo (dT) primer and RT Superscript ™ II enzyme (300 units) according to the manufacturer's instructions in a total volume of 20 µl (Life Technologies, Gaithersburg, MD). 150 ng oligo- (dT) are added to the RNA in a final volume of 12 μl. The batch is heated at 70 ° C. for 10 min and then immediately cooled on ice. Then 4 μl of the 5X first strand buffer, 2 μl 0.1M DTT, 1 μl 10 mM dNTP mix (each 10 mM dATP, dCTP, dGTP and dTTP) and RNase inhibitor (5 units, Boehringer Mannheim) are added. The batch is heated to 42 ° C. for 2 min, RT Superscript ™ enzyme (300 units, Life Technologies) is added and incubated at 42 ° C. for 50 min. A 35-base long oligonucleotide with 17 dT residues and an adapter sequence is used as the oligo (dT) primer (Frohman MA (1990) Academic Press, San Diego, CA. pp. 28-38):
5'-GGGAATTCGTCGACAAGC(T)17-3') (SEQ ID NO: 3)5'-GGGAATTCGTCGACAAGC (T) 17 -3 ') (SEQ ID NO: 3)
Die Erststrang-cDNA wird als Matrize für die PCR verwendet. Für
die PCR werden die folgenden Primer verwendet:
The first strand cDNA is used as a template for the PCR. The following primers are used for the PCR:
Vorwärts-Primer Z17F2: 5'-GCCAATACCGTCGAGAATGCGCC-3' (SEQ ID
No: 8)
Forward primer Z17F2: 5'-GCCAATACCGTCGAGAATGCGCC-3 '(SEQ ID No: 8)
Rückwärts-Primer Z17R3: 5'-TCGTCAATATCCAACGGTTCTCC-3' (SEQ ID NO: 9)Reverse primer Z17R3: 5'-TCGTCAATATCCAACGGTTCTCC-3 '(SEQ ID NO: 9)
Der PCR-Reaktionsansatz setzt sich zusammen wie folgt:
2.5 µg Erststrang-cDNA
1X PCR Buffer II Perkin Eimer (Warrington, UK)
2.5 mM mM MgCl2
200 µM jeweils von dATP, dCTP, dGTP und dTTP
0.5 µM von jedem der Oligonukleotid-Primer Z127F2 und Z17F3
(SEQ-ID No.: 8 und 9)
2.5 Units AmpliTaq (Perkin Eimer)
dest. Wasser bis zu einem Endvolumen von 50 µl.The PCR reaction mixture is composed as follows:
2.5 µg first strand cDNA
1X PCR Buffer II Perkin Eimer (Warrington, UK)
2.5 mM mM MgCl 2
200 µM each of dATP, dCTP, dGTP and dTTP
0.5 µM of each of the oligonucleotide primers Z127F2 and Z17F3 (SEQ ID No .: 8 and 9)
2.5 Units AmpliTaq (Perkin Bucket)
least. Water up to a final volume of 50 µl.
Folgendes Temperaturprogramm wird verwendet (PTC-100TM Modell
96V; MJ Research, Inc., Watertown, Massachussetts):
1 Zyklus mit 150 sec bei 94°C
20 Zyklen mit 94°C für 45 sec, 55°C für 1 min und 72°C für
2 min.
1 Zyklus mit 72°C für 7 minThe following temperature program is used (PTC-100TM Model 96V; MJ Research, Inc., Watertown, Massachussetts):
1 cycle with 150 sec at 94 ° C
20 cycles of 94 ° C for 45 sec, 55 ° C for 1 min and 72 ° C for 2 min.
1 cycle at 72 ° C for 7 min
Um eine Linearität des Amplifikationsprozesses zu gewährleisten,
werden lediglich 20 PCR-Zyklen durchgeführt. Die PCR Produkte
werden mittels 2% w/v Agarosegelelektrophorese aufgetrennt, auf
eine Hybond N+ Nylonmembran (Amersham, England) geblottet und mit
Fluorescein-markierten Sonden hybridisiert. Die Herstellung der
Sonden sowie die Detektionsreaktion erfolgt wie im Herstellerpro
tokoll der Firma Amersham angegeben. Die Standardisierung der
Methode wird mittels Verwendung von Primern spezifisch für das
Arabidopsis ACT1 Gen, das für Actin kodiert (An YQ et al. Plant
Cell 1996, 8: 15-30), verifiziert. Für die mRNA Detektion von At
MYB11 werden die folgenden Primer verwendet:
To ensure linearity of the amplification process, only 20 PCR cycles are carried out. The PCR products are separated by means of 2% w / v agarose gel electrophoresis, blotted onto a Hybond N + nylon membrane (Amersham, England) and hybridized with fluorescein-labeled probes. The production of the probes and the detection reaction take place as indicated in the manufacturer's report from Amersham. The standardization of the method is verified by using primers specific for the Arabidopsis ACT1 gene, which codes for actin (An YQ et al. Plant Cell 1996, 8: 15-30). The following primers are used for the mRNA detection of At MYB11:
Vorwärts-Primer Z17F2: 5'-GCCAATACCGTCGAGAATGCGCC-3' (SEQ ID
NO: 8)
Forward primer Z17F2: 5'-GCCAATACCGTCGAGAATGCGCC-3 '(SEQ ID NO: 8)
Rückwärts-Primer Z17R3: 5'-TCGTCAATATCCAACGGTTCTCC-3' (SEQ ID NO: 9)Reverse primer Z17R3: 5'-TCGTCAATATCCAACGGTTCTCC-3 '(SEQ ID NO: 9)
Die Grösse des amplifizierten PCR-Produktes beträgt 562 bp. Die PCR-Reaktion wird nur über 25 Zyklen bei den oben genannten Be dingungen durchgeführt. (EMBL AF062863; Kranz et al., 1998). Das Ergebnis der RT-PCR Analyse ist in Fig. 6 dargestellt. The size of the amplified PCR product is 562 bp. The PCR reaction is only carried out over 25 cycles under the conditions mentioned above. (EMBL AF062863; Kranz et al., 1998). The result of the RT-PCR analysis is shown in FIG. 6.
Blüten und Schoten werden zu unterschiedlichen Entwicklungstadien
von 7-Wochen alten Pflanzen, die auf Erde wie oben beschrieben
gehalten werden, gesammelt. Die Proben werden sofort in frisch
bereiteter 4% p-Formaldehydlösung in PBS Puffer (130 mM NaCl,
7 mM Na2HPO4, 3 mM NaH2PO4) unter Vakuum für 3 Stunden fixiert. Das
fixierte Material wird in 70% Ethanol bei 4°C bis zur weiteren
Verwendung gelagert. Fixierungs- und Einbettungsarbeiten werden
nach der Vorschrift von Dolfini et al durchgeführt (Dolfini S et
al., Dev. Genet. 1992, 13, 264-276) mit der Abwandlung, dass je
der beschriebene Schritt auf eine Dauer von 1 Stunde verkürzt
wurde. Die Matrize für die Probe zur in-situ Hybridisierung wird
hergestellt wie in der Anleitung des Lig'nScribeTM PCR Promoter
Addition Kit (Ambion, USA) beschrieben. Dazu werden 20 ng des
PCR-Fragments, das mit den Primern Z17F2 und Z17R3 ausgehend von
einem partiellen cDNA Klon des AtMYB11 Gens (EMBL AF062863; Kranz
et al., 1998 erhalten wird (s. oben), entgegen seiner Leserichtung
hinter einen T7 Promotoradapter kloniert (Ambion, USA). Diese
Ligationsreaktion enthält 1 µl des 10X Ligationspuffers, 1 µl des
Promotoradapters, 1 µl T4 DNA Ligase und destilliertes Wasser in
einem Gesamtvolumen von 10 µl. Die Ligationsreaktion wird für 15
min bei Raumtemperatur inkubiert. Die Matrize für den Antisense
Strang der AtMYB11 Sonde wird mittels PCR unter Verwendung eines
Teils der Ligationsreaktion und der Primer Z17F2 (SEQ ID NO: 8)
sowie Ambion PCR Primer 1 durchgeführt. Dazu werden 2 µl der
Ligationsreaktion und die Primer Z17F2 und der PCR-Adaptorprimer
1
Flowers and pods are collected at different stages of development from 7-week-old plants maintained in soil as described above. The samples are immediately fixed in freshly prepared 4% p-formaldehyde solution in PBS buffer (130 mM NaCl, 7 mM Na 2 HPO 4 , 3 mM NaH 2 PO 4 ) under vacuum for 3 hours. The fixed material is stored in 70% ethanol at 4 ° C until further use. Fixation and embedding work are carried out according to the instructions of Dolfini et al. (Dolfini S et al., Dev. Genet. 1992, 13, 264-276) with the modification that each step described was shortened to a duration of 1 hour. The template for the sample for in-situ hybridization is produced as described in the instructions for the Lig'nScribe ™ PCR Promoter Addition Kit (Ambion, USA). For this purpose, 20 ng of the PCR fragment obtained with the primers Z17F2 and Z17R3 starting from a partial cDNA clone of the AtMYB11 gene (EMBL AF062863; Kranz et al., 1998 (see above), counter to its reading direction, behind a T7 promoter adapter cloned (Ambion, USA). This ligation reaction contains 1 µl of the 10X ligation buffer, 1 µl of the promoter adapter, 1 µl of T4 DNA ligase and distilled water in a total volume of 10 µl. The ligation reaction is incubated for 15 min at room temperature. The template for the The antisense strand of the AtMYB11 probe is carried out by means of PCR using part of the ligation reaction and the primers Z17F2 (SEQ ID NO: 8) and Ambion PCR primer 1. For this purpose, 2 μl of the ligation reaction and the primers Z17F2 and the PCR adapter primer 1 are added
PCR-Adaptorprimer 1: 5'-GCTTCCGGCTCGTATGTTGTGTGG-3' (SEQ ID
NO: 10)
PCR adapter primer 1: 5'-GCTTCCGGCTCGTATGTTGTGTGG-3 '(SEQ ID NO: 10)
gemischt. Die Primer Z17R3 und PCR-Adaptorprimer 1 werden zur Herstellung der Matrize für den Sense-Strang der AtMYB11 Sonde verwendet. Die PCR Bedingungen zur Herstellung der Matrizen für die Antisense und Sense-Stränge der AtMYB11 Sonden sind identisch und werden unter den in Beispiel 2 beschrieben Bedingungen durch geführt. Abweichend davon werden 35 Zyklen durchgeführt und le diglich eine Konzentration von 0.25 mM der eingesetzten Primer verwendet. Sense und Antisense DIG-11-UTP markierte RNA Sonden werden unter Verwendung der T7 RNA Polymerase mit Reagenzien von Roche Diagnostics synthetisiert: Folgende Komponenten werden in einem RNase-freien Eppendorfgefäß, welches auf Eis gehalten wird, in der angegebenen Reihenfolge gemischt. Angegeben ist jeweils die Endkonzentration in einem Reaktionsvolumen von 20 µl. 0,1 µg Ethanol-gefälltes PCR-Produkt, l × Markierungsmischung (als 10 × Mischung mit 10 mM ATP, 10 mM CTP, 10 mM GTP; 6.5 mM UTP, 3.5 mM DIG- UTP in Tris-HCl, pH 7,5), 1 × Transkriptionspuffer (als 10 × Puffer mit 400 mM Tris-HCl, pH 8,0, 60 mM MgCl2, 100 mM Dithioerythritol, 20m M Spermidin, 100 mM NaCl, 1 unit/ml RNase Inhibitor) und 40 Einheiten T7 RNA Polymerase. Der Ansatz wird kurz schüttelnd ge mischt und wenige Sekunden zentrifugiert. Anschließend wird der Ansatz für mindestens 2 Stunden bei 37°C inkubiert. Zum Verdau des DNA-PCR-Produktes werden 20 Einheiten DNase zugegeben und für 15 min bei 37°C inkubiert. Zur Beendigung der Reaktion werden 2 µl der mitgelieferten EDTA-Lösung hinzu gegeben.mixed. The primers Z17R3 and PCR adapter primer 1 are used to produce the template for the sense strand of the AtMYB11 probe. The PCR conditions for producing the templates for the antisense and sense strands of the AtMYB11 probes are identical and are carried out under the conditions described in Example 2. Deviating from this, 35 cycles are carried out and only a concentration of 0.25 mM of the primers used is used. Sense and antisense DIG-11-UTP labeled RNA probes are synthesized using T7 RNA polymerase with reagents from Roche Diagnostics: The following components are mixed in the specified order in an RNase-free Eppendorf tube, which is kept on ice. The final concentration in each case is given in a reaction volume of 20 μl. 0.1 µg ethanol-precipitated PCR product, 1 × labeling mixture (as 10 × mixture with 10 mM ATP, 10 mM CTP, 10 mM GTP; 6.5 mM UTP, 3.5 mM DIG-UTP in Tris-HCl, pH 7.5 ), 1 × transcription buffer (as 10 × buffer with 400 mM Tris-HCl, pH 8.0, 60 mM MgCl 2 , 100 mM dithioerythritol, 20 mM spermidine, 100 mM NaCl, 1 unit / ml RNase inhibitor) and 40 units of T7 RNA polymerase. The mixture is shaken briefly and mixed and centrifuged for a few seconds. The mixture is then incubated at 37 ° C. for at least 2 hours. To digest the DNA-PCR product, 20 units of DNase are added and incubated for 15 min at 37 ° C. To terminate the reaction, 2 µl of the supplied EDTA solution are added.
8 µm dicke Schnitte des fixierten Pflanzenmaterials werden durch ein Mikrotom unter Verwendung von Miktotomklingen Typ S35 (Fea ther, Japan) geschnitten (Minot-Mikrotom Typ 1212; Leitz Wetzlar, Germany), auf poly-L-Lysin-beschicktete Objektträger aufgebracht und behandelt wie bei Coen et al. beschrieben (Coen Es et al., Cell 1990, 63: 1311-1322). Vor der Hybridisierung werden die Schnitte in Xylen eingelegt um das Paraffin zu entfernen und an schliessend mit einer Serie an Ethanolverdünnungen rehydrati siert. Es folgt eine Inkubation mit 1 µg/ml Proteinase K für 30 min bei 37°C in 100 mM Tris-HCl (pH 8), 50 mM EDTA. Anschliessend wird mit Acetanhydrid acetyliert, mit einer Verdünnunsgreihe von Ethanol dehydriert und an der Luft getrocknet. Die DIG-11-UTP markierten RNA-Sonden werden einer milden alkalischen Hydrolyse unter Erwärmen auf 60°C für eine Stunde in 100 mM Carbonatpuffer (pH 10.2) ausgesetzt, um eine durchschnittliche Fragmentlänge von ungefähr 150 Basen zu erreichen.8 µm thick sections of the fixed plant material are cut through a microtome using S35 type microtome blades (Fea ther, Japan) cut (Minot microtome type 1212; Leitz Wetzlar, Germany), applied to slides loaded with poly-L-lysine and treated as in Coen et al. described (Coen Es et al., Cell 1990, 63: 1311-1322). Before hybridization, the Sections inserted in xylene to remove the paraffin and on finally rehydrated with a series of ethanol dilutions sated. This is followed by an incubation with 1 μg / ml proteinase K for 30 min at 37 ° C in 100 mM Tris-HCl (pH 8), 50 mM EDTA. Afterward is acetylated with acetic anhydride, with a dilution series of Ethanol dehydrated and air dried. The DIG-11-UTP labeled RNA probes undergo mild alkaline hydrolysis with heating at 60 ° C for one hour in 100 mM carbonate buffer (pH 10.2) exposed to an average fragment length of reaching about 150 bases.
Ungefähr jeweils 20 ng der DIG-11-UTP markierten RNA-Sonde in 50 µl auf 70°C vorgewärmtem Hybrisierungspuffer (50% Formamid, 300 mM NaCl, 10 mM Tris-HCl (pH 7.5), 1 mM EDTA, 1X Denhardts, 10% Dextransulfat, 10 mM DTT, 250 ng/ml tRNA, 100 µg/ml polyA) werden für jeden Objektträger verwendet und mit der Gewebeprobe bei 45°C über Nacht inkubiert. Die Träger werden 45 min in 2X SSC (20X SSC: 0,3 M Natriumcitrat, 3 M NaCl, pH 7.0) bei Raumtempera tur, 45 min in 2X SSC bei 55°C, 45 min in 0.5X SSC bei 55°C gewa schen und dann mit 20 µg/ml RNase A in NTE (0.5 M NaCl, 10 mM Tris-HCl (pH 7.5), 1 mM EDTA) bei 37°C für 30 min behandelt. Anschliessend werden die Träger erneut 15 min in 2X SSC bei Raum temperatur und 15 min in 2X SSC bei 50°C gewaschen. Die immunolo gische Detektion der Sonde wird gemäss Anleitung des "digoxige nin-nucleic acid detection kit" (Roche Diagnostics) realisiert: Dazu werden die Träger unter sanfter Bewegung für 1 Stunde in 1%iger Blockierungslösung (Roche Diagnostics) in 100 mM Tris-HCl (pH 7.5), 150 mM NaCl und anschliessend 30 min in Puffer A (0.5% Rinderserumalbumin, 0.3% Triton-X100, 100 mM Tris-HCl (pH 7.5), 150 mM NaCl) inkubiert. Anschliessend werden die Träger mit dem Antikörperkonjugat in einer 1 12612 00070 552 001000280000000200012000285911250100040 0002010053519 00004 12493 : 1500 Verdünnung in Puffer A inku biert und dreimal für 20 min in 100 mM Tris-HCl (pH 7.5), 150 mM NaCl gewaschen. Die Träger werden dann für 5 min in 100 mM Tris- HCl (pH 9.5), 100 mM NaCl, 50 mM MgCl2 gewaschen und für 48 Stun den in einer Lösung aus 0.34 mg/ml Nitroblautetrazoliumsalz und 0.175 mg/ml 5-Bromo-4-Chloro-3-Indolylphosphattoluidiniumsalz in 100 mM Tris-HCl (pH 9.5), 100 mM NaCl und 50 mM MgCl2 inkubiert. Die Farbreaktion wird mit 10 mM Tris-HCl (pH 8), 1 mM EDTA ge stoppt und die Schnitte unter leichten Schütteln in 95% Ethanol, dann mit einer Ethanol-Verdünnungsreihe und abschliessend mit sterilem Wasser gewaschen bevor sie mit Euparal (BDH) gefestigt werden. Anschliessend wird das Gewebe unter einem geeigneten Mikroskop (z. B. Leica DMRB) mit Kamera dokumentiert.Approximately 20 ng each of the DIG-11-UTP labeled RNA probe in 50 µl hybridization buffer preheated to 70 ° C (50% formamide, 300 mM NaCl, 10 mM Tris-HCl (pH 7.5), 1 mM EDTA, 1X Denhardts, 10 % Dextran sulfate, 10 mM DTT, 250 ng / ml tRNA, 100 μg / ml polyA) are used for each slide and incubated with the tissue sample at 45 ° C. overnight. The supports are 45 min in 2X SSC (20X SSC: 0.3 M sodium citrate, 3 M NaCl, pH 7.0) at room temperature, 45 min in 2X SSC at 55 ° C, 45 min in 0.5X SSC at 55 ° C and then treated with 20 μg / ml RNase A in NTE (0.5 M NaCl, 10 mM Tris-HCl (pH 7.5), 1 mM EDTA) at 37 ° C. for 30 min. The supports are then washed again for 15 minutes in 2X SSC at room temperature and for 15 minutes in 2X SSC at 50.degree. The immunological detection of the probe is carried out according to the instructions of the "digoxige nin-nucleic acid detection kit" (Roche Diagnostics): For this purpose, the carriers are gently agitated for 1 hour in 1% blocking solution (Roche Diagnostics) in 100 mM Tris-HCl (pH 7.5), 150 mM NaCl and then incubated for 30 min in buffer A (0.5% bovine serum albumin, 0.3% Triton-X100, 100 mM Tris-HCl (pH 7.5), 150 mM NaCl). The carriers with the antibody conjugate are then incubated in a 1 12612 00070 552 001000280000000200012000285911250100040 0002010053519 00004 12493: 1500 dilution in buffer A and washed three times for 20 min in 100 mM Tris-HCl (pH 7.5), 150 mM NaCl. The carriers are then washed for 5 min in 100 mM Tris-HCl (pH 9.5), 100 mM NaCl, 50 mM MgCl 2 and for 48 hours in a solution of 0.34 mg / ml nitro blue tetrazolium salt and 0.175 mg / ml 5-bromo- 4-chloro-3-indolylphosphate toluidinium salt incubated in 100 mM Tris-HCl (pH 9.5), 100 mM NaCl and 50 mM MgCl 2 . The color reaction is stopped with 10 mM Tris-HCl (pH 8), 1 mM EDTA and the sections are washed with gentle shaking in 95% ethanol, then with an ethanol dilution series and finally with sterile water before they are consolidated with Euparal (BDH) will. The tissue is then documented with a camera under a suitable microscope (e.g. Leica DMRB).
Um den vollständigen AtMYBll Promoter zu isolieren, wird genomi
sche DNA aus Arabidopsis thaliana (Ökotyp Columbia) extrahiert
wie beschrieben (Galbiati M et al. Funct. Integr Genomics 2000,
1: 25-34). Die isolierte DNA wird als Matrizen-DNA in einer PCR
unter Verwendung folgender Primer eingesetzt:
In order to isolate the complete AtMYBII promoter, genomic DNA is extracted from Arabidopsis thaliana (Columbia ecotype) as described (Galbiati M et al. Funct. Integr Genomics 2000, 1: 25-34). The isolated DNA is used as template DNA in a PCR using the following primers:
Vorwärts-Primer: 5'-AAGCTTTTGATTTTACAATGAGG-3' (SEQ ID NO: 11)
Forward primer: 5'-AAGCTTTTGATTTTACAATGAGG-3 '(SEQ ID NO: 11)
Rückwärts-Primer: 5'-CCCGGGAAAATCACTCACTTCACT-3' (SEQ ID NO: 12)Reverse primer: 5'-CCCGGGAAAATCACTCACTTCACT-3 '(SEQ ID NO: 12)
Die Amplifikation wird wie folgt durchgeführt:
80 ng genomische DNA
1X ExpandTM Long Template PCR Puffer 1
2.5 mM MgCl2,
je 350 µM von dATP, dCTP, dGTP und dTTP
je 300 nM eines jeden Primers (SEQ ID NO: 11 und 12)
2.5 Units Expand™ Long Template Polymerase (Roche Diagno
stics).
in einem Endvolumen von 25 µl.The amplification is carried out as follows:
80 ng of genomic DNA
1X Expand TM Long Template PCR Buffer 1
2.5 mM MgCl 2 ,
350 µM each of dATP, dCTP, dGTP and dTTP
300 nM each of each primer (SEQ ID NO: 11 and 12)
2.5 units of Expand ™ Long Template Polymerase (Roche Diagnostics).
in a final volume of 25 µl.
Folgendes Temperaturprogramm wird verwendet (PTC-100TM Modell
96V; MJ Research, Inc., Watertown, Massachussetts):
1 Zyklus mit 120 sec bei 94°C
35 Zyklen mit 94°C für 10 sec, 55°C für 30 sec und 68°C für
3 min.
1 Zyklus mit 68°C für 30 min
The following temperature program is used (PTC-100TM Model 96V; MJ Research, Inc., Watertown, Massachussetts):
1 cycle with 120 sec at 94 ° C
35 cycles with 94 ° C for 10 sec, 55 ° C for 30 sec and 68 ° C for 3 min.
1 cycle at 68 ° C for 30 min
Das PCR-Produkt wird in den Vektor pCR4-TOPO (Invitrogen) nach Herstellerangaben kloniert d. h. das erhaltene PCR-Produkt wird mittels seiner A-Überhänge und einer Topoisomerase in einen Vek tor mit T-Überhängen eingefügt. Das erhaltene Konstrukt ist pCR4-TOPO-myb11 (Fig. 7, I).The PCR product is cloned into the vector pCR4-TOPO (Invitrogen) according to the manufacturer's instructions, ie the PCR product obtained is inserted into a vector with T overhangs by means of its A overhangs and a topoisomerase. The construct obtained is pCR4-TOPO-myb11 ( Fig. 7, I).
Das Verfahren ist von Rouster (Rouster J et al., Plant Journal 11(3): 513-23, 1997) und Sambrook (Sambrook et al., Molecular Cloning. A Laboratory Manual. Second Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989) beschrieben.The method is from Rouster (Rouster J et al., Plant Journal 11 (3): 513-23, 1997) and Sambrook (Sambrook et al., Molecular Cloning. A Laboratory Manual. Second Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989).
Eine Feinkartierung des myb11 Promotors, d. h. eine Einengung der für seine Spezität relevanten Nukleinsäureabschnitte, erfolgt durch Herstellung verschiedenen Reportergen-Expressionsvektoren, die zum einen den gesamten Promotorbereich, zum anderen verschie dene Fragmente desselben enthalten. Kloniert wird einerseits die gesamte Promotorregion bzw. Fragmente davon in den pGPTV-GUS-Kan Vektor (Becker D et al., 1992 Plant Mol Biol 20: 1195-1197). Da für werden einerseits Fragmente eingesetzt, die durch die Verwen dung von Restriktionsenzymen für die internen Restriktions schnittstellen in der Volllängen-Promotorsequenz erhalten werden. Andererseits werden PCR-Fragmente eingesetzt, die mit durch Pri mer eingeführte Schnittstellen versehen sind.A fine mapping of the myb11 promoter, i. H. a narrowing of the nucleic acid sections relevant to its specificity by producing various reporter gene expression vectors, on the one hand the entire promoter area, on the other hand different contain fragments of the same. On the one hand, the entire promoter region or fragments thereof in the pGPTV-GUS-Kan Vector (Becker D et al., 1992 Plant Mol Biol 20: 1195-1197). There for on the one hand fragments are used, which by the use Creation of restriction enzymes for the internal restriction interfaces in the full-length promoter sequence can be obtained. On the other hand, PCR fragments are used which are identified by Pri mer introduced interfaces are provided.
Für die Klonierung des Volllängen-Promotors wird der Vektor pCR4-TOPO-myb11 mit HindIII und SmaI verdaut und das aus einem 1%igen Agarose-Gel isolierte Fragment in den pGPTV-GUS-Kan klo niert. Das erhaltene Konstrukt wird mit pGPTV-myb11::GUS be zeichnet (Fig. 7, Konstrukt II).To clone the full-length promoter, the vector pCR4-TOPO-myb11 is digested with HindIII and SmaI and the fragment isolated from a 1% agarose gel is cloned into the pGPTV-GUS channel. The construct obtained is referred to as pGPTV-myb11 :: GUS ( Fig. 7, construct II).
Für einen ersten verkürzten Promotor wird pCR4-TOPO-myb11 mit EcoRI verdaut und das aus einem 1%igen Agarosegel isolierte, ca. 2050 Basenpaare große Fragment in pBluescript SK (Stratagene) subkloniert. Das Insert wird aus dem entstandenen Vektor pBSK myb11 (Fig. 9, Konstrukt IX) durch Verdau mit HindIII und SmaI ge wonnen, über ein 1%iges Agarosegel isoliert und in pGPTV-GUS-Kan kloniert. Das erhaltene Konstrukt trägt die Bezeichnung pGPTVI-myb11::GUS (Fig. 7, Konstrukt III).For a first shortened promoter, pCR4-TOPO-myb11 is digested with EcoRI and the approximately 2050 base pair fragment isolated from a 1% agarose gel is subcloned into pBluescript SK (Stratagene). The insert is obtained from the resulting vector pBSK myb11 ( FIG. 9, construct IX) by digestion with HindIII and SmaI, isolated on a 1% agarose gel and cloned into pGPTV-GUS-Kan. The construct obtained has the designation pGPTVI-myb11 :: GUS ( FIG. 7, construct III).
Für einen zweiten verkürzten Promotor wird pBSK-myb11 mit EcoRV und NcoI verdaut. Überhängende Enden werden mit T4 DNA Polymerase abgedaut und das Plasmid wird mit glatten Enden religiert (wie beschrieben in Sambrook et al., Molecular Cloning. A Laboratory Manual. Second Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989), um pBM-myb11 (Fig. 9, Konstrukt X) zu erhalten. Das ver kürzte Insert wird aus dem Vektor pBM-myb11 durch Verdau mit Hin dlii und SmaI gewonnen, über ein 1%iges Agarose-Gel isoliert und in pGPTV-GUS-Kan kloniert. Das erhaltene Konstrukt trägt die Be zeichnung pGPTV2-myb11::GUS (Fig. 7, Konstrukt IV).For a second shortened promoter, pBSK-myb11 is digested with EcoRV and NcoI. Overhanging ends are digested with T4 DNA polymerase and the plasmid is blunt-ended religated (as described in Sambrook et al., Molecular Cloning. A Laboratory Manual. Second Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989) to pBM-myb11 ( Fig to obtain. 9, construct X). The shortened insert is obtained from the vector pBM-myb11 by digestion with Hin dlii and SmaI, isolated on a 1% agarose gel and cloned into pGPTV-GUS-Kan. The construct obtained has the designation pGPTV2-myb11 :: GUS ( FIG. 7, construct IV).
Für einen dritten verkürzten Promotor wird pCR4-TOPO-myb11 als
Matrize für eine PCR eingesetzt. Die Schnittstellen HindIII und
SmaI werden über die folgenden Primer eingeführt
For a third shortened promoter, pCR4-TOPO-myb11 is used as a template for a PCR. The HindIII and SmaI cleavage sites are introduced via the following primers
Vorwärtsprimer 5'-AAGCTTAACCAATCAGGATTAAG-3' (SEQ ID NO: 13) und
Forward primer 5'-AAGCTTAACCAATCAGGATTAAG-3 '(SEQ ID NO: 13) and
Rückwärtsprimer 5'-CCCGGGAAAATCACTCACTTCACT-3' (SEQ ID NO: 12).Reverse primer 5'-CCCGGGAAAATCACTCACTTCACT-3 '(SEQ ID NO: 12).
Das Fragment wird aus einem 1.5%igen Agarosegel isoliert und wiederum in pGPTV-GUS-Kan kloniert. Das erhaltene Konstrukt trägt die Bezeichnung pGPTV3-myb11::GUS (Fig. 8, Konstrukt V).The fragment is isolated from a 1.5% agarose gel and cloned again into pGPTV-GUS-Kan. The construct obtained has the designation pGPTV3-myb11 :: GUS ( FIG. 8, construct V).
Für einen vierten verkürzten Promotor wird pCR4-TOPO-myb11 als
Matrize für eine PCR eingesetzt. Die Schnittstellen HindIII und
SalI werden über die folgenden Primer eingeführt
For a fourth shortened promoter, pCR4-TOPO-myb11 is used as a template for a PCR. The HindIII and SalI cleavage sites are introduced via the following primers
Vorwärtsprimer 5'- AAGCTTGCATTATGGATTTTGTA-3' (SEQ ID NO: 14) und
Forward primer 5'- AAGCTTGCATTATGGATTTTGTA-3 '(SEQ ID NO: 14) and
Rückwärtsprimer 5'-GTCGACAAAATCACTCACTTCACT-3' (SEQ ID NO: 4).Reverse primer 5'-GTCGACAAAATCACTCACTTCACT-3 '(SEQ ID NO: 4).
Das Fragment wird aus einem 1.5%igen Agarosegel isoliert und wiederum in pGPTV-GUS-Kan kloniert. Das erhaltene Konstrukt trägt die Bezeichnung pGPTV4-myb11::GUS-Kan (Fig. 8, Konstrukt VI).The fragment is isolated from a 1.5% agarose gel and cloned again into pGPTV-GUS-Kan. The construct obtained has the designation pGPTV4-myb11 :: GUS-Kan ( FIG. 8, construct VI).
Für einen fünften verkürzten Promotor wird pCR4-TOPO-myb11 als
Matrize für eine PCR eingesetzt. Die Schnittstellen HindIII und
XbaI werden über die folgenden Primer eingeführt
For a fifth shortened promoter, pCR4-TOPO-myb11 is used as a template for a PCR. The HindIII and XbaI cleavage sites are introduced via the following primers
Vorwärtsprimer 5'-AAGCTTTGGACAATCATGTCATA-3' (SEQ ID NO: 5) und
Forward primer 5'-AAGCTTTGGACAATCATGTCATA-3 '(SEQ ID NO: 5) and
Rückwärtsprimer 5'-TCTAGAAAAATCACTCACTTCACT-3' (SEQ ID NO: 6).Reverse primer 5'-TCTAGAAAAATCACTCACTTCACT-3 '(SEQ ID NO: 6).
Das Fragment wird aus einem 1.5%igen Agarosegel isoliert und wie derum in pGPTV-GUS-Kan kloniert. Das erhaltene Konstrukt trägt die Bezeichnung pGPTVS-myb11::GUS-Kan (Fig. 8, Konstrukt VII).The fragment is isolated from a 1.5% agarose gel and cloned again in pGPTV-GUS-Kan. The construct obtained has the designation pGPTVS-myb11 :: GUS-Kan ( FIG. 8, construct VII).
Für einen sechsten verkürzten Promotor wird pCR4-TOPO-myb11 als
Matrize für eine PCR eingesetzt. Die Schnittstellen HindIII und
XbaI werden über die folgenden Primer eingeführt.
For a sixth shortened promoter, pCR4-TOPO-myb11 is used as a template for a PCR. The HindIII and XbaI cleavage sites are introduced via the following primers.
Vorwärtsprimer 5'-AAGCTTCTAATTAGAGACACTAGG-3' (SEQ ID NO: 7) und
Forward primer 5'-AAGCTTCTAATTAGAGACACTAGG-3 '(SEQ ID NO: 7) and
Rückwärtsprimer 5'-TCTAGAAAAATCACTCACTTCACT-3' (SEQ ID NO: 6).Reverse primer 5'-TCTAGAAAAATCACTCACTTCACT-3 '(SEQ ID NO: 6).
Das Fragment wird aus einem 1.5%igen Agarosegel isoliert und wie derum in pGPTV-GUS-Kan kloniert. Das erhaltene Konstrukt trägt die Bezeichnung pGPTV6-myb11::GUS-Kan (Fig. 8, Konstrukt VIII).The fragment is isolated from a 1.5% agarose gel and cloned again in pGPTV-GUS-Kan. The construct obtained has the designation pGPTV6-myb11 :: GUS-Kan ( FIG. 8, construct VIII).
Zur Herstellung transgener Arabidopsis Pflanzen wird Agrobacte rium tumefaciens (Stamm C58C1 pGV2260) mit verschiedenen myb11 Promoter-GUS Vektorkonstrukten transformiert. Die Agrobakterien stämme werden anschliessend zur Herstellung transgener Pflanzen verwendet. Dazu wird eine einzelne transformierte Agrobakterium- Kolonie in einer 4 ml Kultur (Medium: YEB-Medium mit 50 µg/ml Kanamycin und 25 µg/ml Rifampicin) über Nacht bei 28°C inkubiert. Mit dieser Kultur wird anschliessend eine 400 ml Kultur in dem selben Medium angeimpft, über Nacht inkubiert (28°C, 220 U/min) und abzentrifugiert (GSA-Rotor, 8.000 U/min. 20 min). Das Pellet wird in Infiltrationsmedium (1/2 MS-Medium; 0,5 g/l MES, pH 5,8; 50 g/l Saccharose) resuspendiert. Die Suspension wird in eine Pflanzenbox (Duchefa) eingebracht und 100 ml SILVET L-77 (mit Polyalkylenoxid modifiziertes Heptamethyltrisiloxan; Osi Special ties Inc., Cat. P030196) wurde zu einer Endkonzentration von 0.02% hinzugegeben. Die Pflanzenbox mit 8 bis 12 Pflanzen wird in einem Exikator für 10 bis 15 Minuten einem Vakuum mit anschlies sender spontaner Belüftung ausgesetzt. Dies wird 2 bis 3 Mal wie derholt. Hernach werden alle Pflanzen in Pflanztöpfe mit Feucht erde gepflanzt und unter Langtagbedingungen gezüchtet (Tagestem peratur 22 bis 24°C, Nachtemperatur 19°C; 65% relative Luft feuchte). Nach 6 Wochen werden die Samen geerntet.Agrobacte is used to produce transgenic Arabidopsis plants rium tumefaciens (strain C58C1 pGV2260) with various myb11 Promoter-GUS vector constructs transformed. The agrobacteria strains are then used to produce transgenic plants used. For this purpose, a single transformed agrobacterial Colony in a 4 ml culture (medium: YEB medium with 50 μg / ml Kanamycin and 25 ug / ml rifampicin) incubated at 28 ° C overnight. This culture is then used to create a 400 ml culture in the inoculated into the same medium, incubated overnight (28 ° C, 220 rpm) and centrifuged (GSA rotor, 8,000 rpm, 20 min). The pellet is in infiltration medium (1/2 MS medium; 0.5 g / l MES, pH 5.8; 50 g / l sucrose) is resuspended. The suspension is in a Put in the plant box (Duchefa) and add 100 ml SILVET L-77 (with Polyalkylene oxide modified heptamethyltrisiloxane; Osi special ties Inc., Cat. P030196) was added to a final concentration of 0.02% added. The plant box with 8 to 12 plants is in a desiccator for 10 to 15 minutes and then a vacuum sender exposed to spontaneous ventilation. This will like 2 to 3 times repeated. Afterwards, all plants are placed in pots with moisture planted in soil and grown under long-day conditions (Tagestem temperature 22 to 24 ° C, night temperature 19 ° C; 65% relative air humidity). The seeds are harvested after 6 weeks.
Alternativ können transgene Arabidopsis Pflanzen durch Wurzel transformation erhalten werden. Weisse Wurzelsprossen von maximal 8 Wochen alten Pflanzen werden verwendet. Dazu werden Pflanzen, die unter sterilen Bedingungen in 1 MS-Medium (1% Saccharose; 100 mg/l Inositol; 1,0 mg/l Thiamin; 0,5 mg/l Pyridoxin; 0,5 mg/l Nicotinsäure; 0,5 g MES, pH 5,7; 0,8% Agar) gehalten werden, verwendet. Wurzeln werden auf Kallus-induzierendem Medium für 3 Tage kultiviert (1 × Gambourg's B5 Medium; 2% Glukose; 0,5 g/l Mercaptoethanol; 0,8% Agar; 0,5 mg/l 2,4-D (2,4-Dichlorphenoxyes sigsäure); 0,05 mg/l Kinetin). 0,5 cm lange Wurzelabschnitte wer den in 10 bis 20 ml Kallus-induzierendes Flüssigmedium überführt (Zusammensetzung wie oben beschrieben, jedoch ohne Agarzusatz) und mit 1 ml der oben beschriebenen Übernacht-Agrobakterienkultur (gewachsen bei 28°C, 200 U/min in LB) angeimpft und für 2 min ge schüttelt. Die Wurzelexplantate werden nach Entfernen von über schüssigem Medium durch Abtropfen in Kallus-induzierendes Medium mit Agar überführt, anschliessend in Kallus-induzierendes Flüs sigmedium ohne Agar (mit 500 mg/l Betabactyl, SmithKline Beecham Pharma GmbH, München) unter Schütteln inkubiert und abschliessend in Spross-induzierendes Medium (5 mg/l 2-Isopentenyl-Adenin-Phos phat; 0,15 mg/l Indol-3-Essigsäure; 50 mg/l Kanamycin; 500 mg/l Betabactyl) überführt. Nach 5 Wochen und 1 bis 2 maligem Mediums wechsel werden die kleinen, grünen Sprösslinge auf Keimungsmedium (1 MS-medium; 1% Saccharose; 100 mg/l Inositol; 1,0 mg/l Thiamin; 0,5 mg/l Pyridoxin; 0,5 mg/l Nicotinsäure; 0,5 g MES, pH 5,7; 0,8% Agar) gesetzt und zu Pflanzen regeneriert.Alternatively, transgenic Arabidopsis plants can be rooted transformation are obtained. White root shoots of a maximum 8 week old plants are used. For this purpose plants are under sterile conditions in 1 MS medium (1% sucrose; 100 mg / l inositol; 1.0 mg / L thiamine; 0.5 mg / L pyridoxine; 0.5 mg / l Nicotinic acid; 0.5 g MES, pH 5.7; 0.8% agar), used. Roots are grown on callus-inducing medium for 3 Days cultured (1 × Gambourg's B5 medium; 2% glucose; 0.5 g / l Mercaptoethanol; 0.8% agar; 0.5 mg / l 2,4-D (2,4-dichlorophenoxyes acetic acid); 0.05 mg / L kinetin). 0.5 cm long root sections who transferred to 10 to 20 ml of callus-inducing liquid medium (Composition as described above, but without the addition of agar) and with 1 ml of the overnight agrobacterial culture described above (grown at 28 ° C, 200 rpm in LB) inoculated and ge for 2 min shakes. The root explants become after removing over liquid medium by draining into callus-inducing medium transferred with agar, then in callus-inducing fluid sigmedium without agar (with 500 mg / l Betabactyl, SmithKline Beecham Pharma GmbH, Munich) and then incubated with shaking in shoot-inducing medium (5 mg / l 2-isopentenyl-adenine-phos phat; 0.15 mg / l indole-3-acetic acid; 50 mg / l kanamycin; 500 mg / l Betabactyl) transferred. After 5 weeks and 1 to 2 times the medium the small, green sprouts are switched to the germination medium (1 MS medium; 1% sucrose; 100 mg / l inositol; 1.0 mg / l thiamine; 0.5 mg / L pyridoxine; 0.5 mg / l nicotinic acid; 0.5 g MES, pH 5.7; 0.8% agar) and regenerated into plants.
Um die Eigenschaften des Promotors zu bestimmen und die essen tiellen Elemente desselben, die seine Gewebespezifität ausmachen, zu identifizieren, ist es erforderlich, den Promotor selbst und verschiedene Fragmente desselben vor ein sogenanntes Reportergen zu setzen, das eine Bestimmung der Expressionsaktivität ermög licht. Beispielhaft sei die bakterielle β-Glucuronidase genannt (Jefferson et al., EMBO J. 1987, 6, 3901-3907). Die β-Glucuroni dase Aktivität kann in-planta mittels eines chromogenen Substra tes wie 5-Bromo-4-Chloro-3-Indolyl-β-D-Glucuronsäure im Rahmen einer Aktivitätsfärbung bestimmt werden (Jefferson, 1987, Plant Molecular Biology Reporter 5, 387-405). Für die Untersuchungen der Gewebespezifität wird das pflanzliche Gewebe geschnitten, eingebettet, gefärbt und analysiert wie beschrieben (z. B. Bäum lein H et al., 1991 Mol Gen Genet 225: 121-128).To determine the properties of the promoter and who eat essential elements of the same, which make up its tissue specificity, to identify it is necessary to identify the promoter itself and different fragments of the same in front of a so-called reporter gene to set that allows a determination of the expression activity light. Bacterial β-glucuronidase may be mentioned as an example (Jefferson et al., EMBO J. 1987, 6, 3901-3907). The β-glucuroni This activity can be carried out in-planta by means of a chromogenic substrate tes like 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-glucuronic acid in the frame activity staining (Jefferson, 1987, Plant Molecular Biology Reporter 5, 387-405). For the investigations the tissue specificity, the plant tissue is cut, embedded, colored and analyzed as described (e.g. trees lein H et al., 1991 Mol Gen Genet 225: 121-128).
Für die quantitative Aktivitätsbestimmung wird als Substrat für die β-Glucuronidase MUG (Methylumbelliferylglucuronid) verwendet, das in MU (Methylumbelliferon) und Glucuronsäure gespalten wird. Unter alkalischen Bedingungen kann diese Spaltung quantitativ fluorometrisch verfolgt werden (Anregung bei 365 nm, Messung der Emission bei 455 nm; SpectroFluorimeter BMG Polarstar+) wie be schrieben in Bustos M. M. et al., 1989 Plant Cell 1: 839-853. For the quantitative determination of activity is used as a substrate for uses the β-glucuronidase MUG (methylumbelliferyl glucuronide), which is split into MU (methylumbelliferone) and glucuronic acid. Under alkaline conditions, this cleavage can be quantitative can be followed fluorometrically (excitation at 365 nm, measurement of the Emission at 455 nm; SpectroFluorimeter BMG Polarstar +) like be written in Bustos M.M. et al., 1989 Plant Cell 1: 839-853.
Claims (12)
- a) den Promotor des myb11 Gens aus Arabidopsis thaliana ge mäss SEQ ID NO: 1, oder
- b) funktionelle Äquivalente oder äquivalente Fragmente von
- c) die im wesentlichen die gleichen Promotoraktivitäten wie a) besitzen,
- a) the promoter of the myb11 gene from Arabidopsis thaliana according to SEQ ID NO: 1, or
- b) functional equivalents or equivalent fragments of
- c) which have essentially the same promoter activities as a),
- a) die zu exprimierende Nukleinsäuresequenz mit weiteren ge netischen Kontrollsequenzen funktionell verknüpft ist, oder
- b) die Expressionskassette zusätzliche Funktionselemente enthält, oder
- c) a) und b) gegeben sind.
- a) the nucleic acid sequence to be expressed is functionally linked to further genetic control sequences, or
- b) the expression cassette contains additional functional elements, or
- c) a) and b) are given.
- a) die Expression eines von besagter Nukleinsäuresequenz ko dierten Proteins, oder
- b) die Expression eines von besagter Nukleinsäuresequenz ko dierter sense oder anti-sense-RNA ermöglicht.
- a) the expression of a protein encoded by said nucleic acid sequence, or
- b) enables the expression of a sense or anti-sense RNA encoded by said nucleic acid sequence.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |