Rastlina rodu Brassica obsahujúca mutovanú alelu INDEHISCENT

Číslo patentu: E 19183

Dátum: 25.11.2008

Autori: Den Boer Bart, Laga Benjamin, Lambert Bart

Je ešte 22 strany.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Vynález sa týka oblasti poľnohospodárskych produktov, hlavne plodín, najmä čeľade Brassicaceae, zvlášť druhov rodu Brassica, u ktorých sú modulované vlastnosti, pokiaľ ide o pukavosť plodov. Konkrétnejšie povedané, vynález sa týka zlepšených spôsobov a prostriedkov na znižovanie vypadávania semien alebo zadržanie vypadávania semien až do obdobia po zbere u rastlín, akými sú rastliny z čeľade Brassicaceae, najmä rastliny z čeľade Brassicaceae pestované pre produkciu semien, pričom sa súčasne zachováva agronomicky relevantná schopnosť vymlátenia šešuliek. Sú opísané ako divoké, tak mutované molekuly nukleových kyselín kódujúcich proteíny INDEHISCENT (IND) z druhov rodu Brassica a tieto proteíny ako také. Opísané sú taktiež rastliny rodu Brassica obsahujúce aspoň dva gény IND, najmä rastliny Brassica napus, a ich bunky, časti, semená a potomstvo, vyznačujúce sa tým, že obsahujú vo svojom genóme tri plne funkčne vyradené (knock-out) mutované alely ind, pričom sú významne zmenené vlastnosti, pokiaľ ide o pukavosť plodov. Okrem toho sú tu opísané spôsoby vytvorenia rastlín rodu Brassíca, u ktorých je znížené Vypadávanie semien, alebo u ktorých je zadržané Vypadávanie semien až do obdobia po zbere, pričom sa výhodne zachováva agronomicky relevantná schopnosť vymlátenia šešuliek, ako i šešúľ so semenami a semená, ktoré je možne získať z takýchto rastlín. Ďalej sa opisujú spôsoby detekcie prítomnosti jednej alebo viacerých mutovaných aliel ind a/alebo aliel IND divokého typu v rastlinách podľa vynálezu. Opisujú sa taktiež spôsoby prenesenia jednej alebo viacerých mutovaných aliel índ a/alebo aliel IND divokého typu do iných rastlín a spôsoby kombínovania rôznych aliel índ a/alebo IND v rastlinách. Ide najmä o spôsoby kombínovania vhodného počtu mutovaných aliel ind, ktoré kódujú nefunkčné proteíny IND alebo nekódujú proteíny IND a/alebo kódujú proteíny IND vykazujúce významne zníženú aktivitu in vivo takým spôsobom, že sa významne znižuje Vypadávanie semien alebo sa zadržuje Vypadávanie semien až do obdobia po zbere, pričom sa súčasne zachováva agronomicky relevantná schopnosť vymlátenia šešúľ. Okrem toho sa opisuje použitie týchto rastlín alebo ich častí a/alebo ich potomstva, semien a oleja zo semien a spôsobov a/alebo súprav podľa vynálezu. Opisujú sa taktiež spôsoby a prostriedky na zvýšenie výnosu, najmä výnosu zrna a semien. Fenotyp zvýšeného výnosu sa môže prejavovať oddelene od fenotypu zníženého aleboZo šešúľ či šešuliek rastlín rodu Brassica sa uvoľňujú semená prostredníctvom procesu nazývaného pukaníe plodov. Šešuľa je tvorená dvomi plodolístamí, ktoré sú spojené svojimi okrajmi. Švík medzi týmito okrajmi tvorí silné rebro, nazývané rámček. Ako prichádza zrelosť šešule, od rámčeka sa postupne oddeľujú dve chlopne pozdĺž vyznačených slabých línií šešúľ, čo nakoniec vedie k vypadnutiu semien, ktoré boli pripojené k rámčeku. Presnúpolohu, kde sa oddeľujú chlopne, určuje zóna pukania.Vypadávanie semien (označované taktiež ako vysypávanie semien alebo rozpadávanie lusku/šešule) zo zrelých luskov/šešúľ pred zberom alebo počas zberu plodíny je všeobecne sa vyskytujúcim javom plodín, u ktorých sa vytvárajú suché pukavé plody. Predčasné Vypadávanie semien vedie k zníženej úrode semien, čo predstavuje problém u plodín, ktoré sa pestujú prevažne na semeno, akými sú olejnaté rastliny rodu Brassica, najmä repka olejnatá. Ďalším problémom, ktorý súvisí s predčasným vypadávaním semien, je zvýšenie rastu rastlín z vymrveného zma v nasledujúcom roku. V prípade repky olejnatej straty výnosu súvisiace s vypadávaním semien predstavujú v priemere 20 (Child a kol., 1998, J Exp Bot 49 829 838), môžu ale dosahovať až 50 , v závislosti od podmienok počasia (MacLeod, 1981, Harvestíng in Oilseed Rape, str. 107 - 120 Cambridge Agricultural Publishing, Cambridge).Dnešné komerčne predávané odrody repky olejnatej sú extrémne citlivé na Vypadávanie semien. Pokiaľ ide o rezistencíu voči vypadávaniu semien, v doterajších programoch šľachtenia B. napus existuje len malá variabilita, ale rezistentné línie boli nájdené v diploidných rodičovských druhoch B. napus (B. oleracea a B. rapa), ako i v iných druhoch rodu Brassíca, menovite B. juncea, B. carinafa a B. nigra. Kadkol a kol. (1986, Aust. J. Botany 34 (5) 595 - 601) opisujú zvýšenú rezistencíu voči vypadávaniu semien u niektorých rastlín B. campestris, pričom táto rezistencia mala súvislosť s neprítomnosťou separačnej vrstvy v oblasti pripojenia chlopni šešule k rámčeku. Prakash a Chopra (1988, Plant breeding 101 167 - 168) opisujú introgresiu rezistencie voči vypadávaniu semien do Brassíca napus z Brassica juncea prostredníctvom nehomologickej rekombinácie. Spence a kol. (1996, J of Microscopy 181 195 -203) opisujú, že niektoré línie Brassíca juncea vykazujú zníženú tendenciu vypadávania semien v porovnaní s líniami Brassíca napus. Morgan a kol., 1998(Fields Crop Research 58, 153 - 165) opisujú genetickú varíabílítu rezístencie voči vypadávaniu semien zo šešúľ v liniách repky olejnatej, ktoré vznikli zo syntetickej B. napus, aprichádzajú k záveru, že línie, v ktorých je nutné veľké množstvo energie na otvorenie šešúľ, vykazujú zrejme zvýšenú vaskularizáciu v zóne pukania a vykazujú zníženú degradáciu bunkových stien v zóne pukania. Ďalej našli významnú negatívnu koreláciu medzi dĺžkou zobáčika šešule a silou nutnou pre spôsobenie toho, že dôjde k vypadávaniu semien zo šešule. Child a Huttly (1999, Proc 10 th Int. Rapeseed Congress) opisujú rozdiely v zrení šešule u B. napus zmutovanej pôsobením žiarenia, a u populácie jej rodičovského kultivaru, Jet Neuf,pričom najrezistentnejšie rastliny divokého typu a mutované rastliny vykazovalí veľkú lignifikáciu skupín buniek v zóne pukania a pričom bolo opísané, že vaskuláme stopy nachádzajúce sa blízko vnútomého okraja zóny pukania u mutanta pomáhajú zaistiť chlopne v zatvorenej polohe. Child a kol. (2003, J Exp Botany 54 (389) 1919 - 1930) ďalej opisujú súvislosť medzi zvýšenou odolnosťou voči vypadávaniu semien zo šešule a zmenami vo vaskulárnej štruktúre v šešuliach v resyntetizovanej línii Brassíca napus. Avšak tradičné spôsoby šľachtenia boli neúspešne pri zavádzaní rezistencie voči vypadávaniu semien do kultivarov repky bez toho, aby pritom došlo k poškodeniu iných požadovaných znakov, ako je včasné kvitnutie, zrelosť a rezistencia voči Leptosphaeria maculans (Prakash a Chopra, 1990, Genetical Research 56 l - 2).Prostredníctvom analýzy mutantov bolo u Arabídopsis thaliana nájdených niekoľko génov,ktoré podporujú alebo ínhibujú pukanie šešúľ kombinované mutácie, ako pokiaľ ide o SHA TTERPROOF 1 (SHP 1 pôvodne označované ako AGL 1), tak SHA T T ERPROOF 2 (SHP 2 pôvodne označované ako AGL 5), vedú k nepukavým šešuliam (teda šešuliam, ktoré zostávajú u Arabídopsís thalíana zatvorené i V zrelosti) (Liljegren a kol., 2000, Nature 404, 766 - 770). Podobne u mutantov V géne INDEHISCENT (označovanom ako IND 1) u Arabídopsis thalíana (Liljegren a kol., 2004, Cell 116 843 - 853 PCT prihláška zverejnená pod číslom W 0 01/79517), ako i ALCATRAZ (označovanom ako ALC Rajani a kol. 2001, Current Biology 11, 1914 - 1922) došlo k narušeniu pukania šešule a viedlo to k rezistencii voči vypadávaniu semien zo šešule. Konštitutívna expresia génu FRUITFUL (F UL), represora SHP a IND u Arabidopsís thaliana taktiež viedla k získaniu nepukavých šešúl (Ferrandiz a kol., 2000, Science, 289, 436 - 438). Má sa za to, že tieto transkripčné faktory vytvárajú nelineámu transkripčnú sieť, ktorá riadi charakter okraja chlopne a Vypadávanie semien zo šešule. Liljegren a kol. (2004, Cell 1 16 843 - 853) ďalej opisujú, že IND, atypický gén bHLH(basic helix-loop-helix), riadi u Arabidopsís thaliana diferenciáciu okraja chlopne na separačné a ligniñkované vrstvy. Vrstva lignifikovaných buniek susediacich so separačnou vrstvou pozdĺž endokarpovej vrstvy b (jednoduchá vrstva ligniñkovaných buniek v každejchlopni) vytvára vo vysychajúcom plode ť ah typu pružiny, čo prispieva kjeho otvoreniu. Prelignifikáciu endokarpovej vrstvy b V chlopni je nutná aktivita IND, SHP, ALC a FUL,transkripčného faktora s doménou MADS, ktorý je exprimovaný V chlopniach (Liljegren a kol., 2004, pozri vyššie Mandel a Yanofsky, 1995, Plant Cell 7, 1763 - 1771). Bolo zistené,že FUL a REPLUMLESS (RFL), transkripčný faktor s homeodomćnou, ktorý je exprimovaný V rámčeku (Roeder a kol., 2003, Curr Biol 13, 1630 - 1635), určujú reguláciu génov, ktoré určujú charakter okraja chlopni (Gu a kol., 1998, Development 125, 1509 - 1517 Ferrandiz a kol., 2000, Science, 289, 436 - 438 Roeder a kol., 2003, pozri vyššie). A konečne bolo zistené, že FILAMENTOUS FLOWER (FIL) a YABBY 3 (YAB 3), dva transkripčné faktory zo skupiny YABBY (Sawa a kol., 1999, Genes Dev 13, 1079 - 1088 Siegfried a kol., 1999,Development 126, 4117 - 4128), a JAGGED (JAG), transkripčný faktor so zinkovým prstom C 2 H 2 (Dinneny a kol., 2004, Development 131, 1101-1110 Ohno a kol., 2004, Development 131, 1111 - 1122), redundantne prispievajú k správnemu vývoju chlopne a okraja chlopne pomocou toho, že podporujú expresiu F UL a SHP miestne špecifickým spôsobom (Dinneny a kol., 2005, Development 132, 4687 - 4696). Boli taktiež nájdené gény kódujúce rad hydrolytických enzýmov, akými sú endopolygalakturonázy, ktoré hrajú úlohu V priebehu pukania šešúľ, V riadenom rozpade zóny pukania u šešúľ rastlín rodu Brassica (pozriLiljegren a kol. (2004, Cell 116 843 - 853) opisujú päť mutovaných aliel IND z Arabidopsís. Ligniñkované bunky V zóne pukania sú V rastlinách obsahujúcich tieto mutované alely buď nepritomné alebo prítomné, V závislosti od závažnosti mutácií (rastliny s ťažkými mutáciami ind neobsahujú lignifikované bunky V oblasti zodpovedajúce vnútornej časti okraja chlopne V rastlinách divokého typu), V 0 Všetkých prípadoch je ale šešuľa nepukavá. Wu a kol. (2006),Planta 224, 971 - 979) opisujú šiestu mutovanú alelu IND z Arabídopsís. Rastliny obsahujúce túto mutovanú alelu neobsahujú Vôbec lignifikované bunky V miestach spojenia okraja chlopne a rámčeka, obsahujú menej buniek V oblasti siedmich vrstiev buniek, o ktorej sa zdá,že zahŕňa bežne známu zónu pukania a okraj rámčeka V rastlinách divokého typu, a vykazujúUS 2005/0120417 a US 2007/0006336 opisujú identifikáciu a izoláciu dvoch ortológov IND 1z Brassíca napus, WO 99/00503, WO 01/79517 a WO 0159122 opisujú reguláciu génov ALC, IND, AGLI aAGL 5 z Arabidopsis a ich ortológov smerom k nižšej úrovni expresie použitím postupov

MPK / Značky

MPK: A01H 5/00, C12N 15/82

Značky: mutovanú, brassica, obsahujúca, rastlina, indehiscent, alelu

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/114-e19183-rastlina-rodu-brassica-obsahujuca-mutovanu-alelu-indehiscent.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Rastlina rodu Brassica obsahujúca mutovanú alelu INDEHISCENT</a>

Podobne patenty