Rastlinný materiál cukrovej repy rezistentnej voči herbicídom, spôsob produkcie herbicídne rezistentnej rastliny cukrovej repy a spôsob kontroly burín v prítomnosti týchto rastlín

Číslo patentu: 286030

Dátum: 31.12.2007

Autori: Wright Terry, Penner Donald

Je ešte 6 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Opísané sú rastliny cukrovej repy, ktoré sú rezistentné proti imidazolinónovým herbicídom. Rastliny cukrovej repy sú odvodené z buniek rastlín citlivých proti herbicídu postupnou selekciou SU-R buniek, regeneráciou rastliny a opakovanou selekciou na IM-R. Rezistentné rastliny odvodené z takýchto buniek sa môžu pestovať na poliach, ktoré boli ošetrené imidazolinónmi proti burine.

Text

Pozerať všetko

Vynález sa týka spôsobu produkcie rastlín cukrovej repy (Beta vulgaris L.), ktorá je rezistentnáproti imidazolinónovým a sulfonylmočovinovým herbicídom používaných na ničenie burín. Predlože 5 ný vynález sa týka najmä cukrovej repy pochádzajúcej z vhodnej cukrovej repy mutácíou génu zakó dovaním acetolaktát syntázy (ALS) známej tiež ako syntáza acetohydroxykyseliny za postupnej aplikácie herbícídov na bunky V kultivačnom médiu.Doterajší stav techniky opisuje genetickú alteráciu génu acetolaktát syntázy rekombinantnou technikou, ako je uvedené v amerických patentoch 5 013 659, 5 141 870 a 5 378 824, Tento typ modifikácie v cukrovej repe je uvedený v príklade IV USA patentu č. 5 378 824. Výsledky boli menej než15 uspokojivé pri produkcii a pravom šľachtení rastlín k rezistencií proti herbícidom.Saunders a iní v Crop Science 321357-1360 (1992) tiež opisuje produkciu rastlín cukrovej repy(CRl-B) ktorá je rezistentná proti sulfonylmočovinám z vhodného samoopelivého (autogamného) klonu cukrovej repy (REL-l) selekciou na mutantné bunky v kultivačnom médiu obsahujúcom herbícíd. Rôzne odolné rastliny boli vyprodukované a bolí krížené. Hart a iní (Weed Science 40378-38320 (1992) a 412317-324 (1993) ďalej charakterizoval odolnú líniu a určil odolnost spôsobenú zmenením ALS účinku a nepreukázal žiadnu rezistenciu ku herbicídom inhibujúcim ALS, ktora by vznikla krížením. Táto rezistencia bola kódovaná jediným semidominantným génom.Žiadne publikácie neopisujú inúdazolinónovú odolnosť získanú modifikáciou ALS v rastlinách cukrovej repy. V literatúre nie sú žiadne odkazy na rastliny, ktoré sú odolné proti imidazolinónovým, 25 resp. sulfonylmočovinovým herbícidom. vyvinuté boli rôzne linie kukurice rezistentné proti imidazolinónom, ktoré opísal Newhouse a im v Theoretical and Applied Genetics 83265-70 (1991).Komerčnou cestou na ochranu rastlín je použitie klinických ochranných prostriedkov (safeners),ako ich opisuje Európsky patent č. 375 875. Tento spôsob zavádza ďalšie chemikálie do pôdy. Výhodnejší postup je vyvinúť rastliny cukrovej repy, ktoré sú rezistentné proti imidazolinónovým a sul 30 fonylmočovinovým herbícidom.Podstata vynálezu spočíva v poskytnutí spôsobu na prenos odolnosti proti imidazolinónovým a sulfonylmočovinovým herbicídom na rastliny cukrovej repy rnutáciou génu acetolaktát syntázy kódujúceho túto odolnosť. Ďalšou podstatou tohto vynálezu je poskytnúť rastliny cukrovej repy, ktoré sú odolné proti týmto herbícidom. Tieto a ďalšie podstatné znaky vynálezu sa stanú stále viac a viac35 zrejmé odkazmi na nasledujúci opis a výkresy.Prehľad obrázkov na výkresoch40 Obrázok l je schematický pohľad na spôsob podľa vynálezu na produkciu rastlín cukrovej repy 93 R 30 A alebo B rezistentnej proti imidazolinónovým a sulfonylmočovinovým herbícidom. Rodolný,IMimidazolinón, Scitlivý, SUsulfonylmočovina, Sur ALS alela dominantná na SU-R, TP-R a lM-S, SB ALS alela párový gén dominantný na SU-R, TP-R a IM-R, TP triazolpyrimidín. 93 R 30 B je SU-R a IM-R a TP-R 93 R 30 (nie 93 R 30 B) je homozygótny na Sur párový gén (SU-R, IM-S). To je45 východiskový materiál na získanie imidazolinónovej rezistencie.Obr. 2 je schéma postupu ukazujúca jednotlivé kroky postupu pri produkcii mutantných rastlín cukrovej repy.Obr. 3 je graf znázorňujúci ALS test na odolnosť 93 R 30 B proti irnazetapyru.Obr. 4 je tabuľka znázorňujúca aminokyselinové substitúcie pozorované na štandardnom type (wt)50 troch mutantov cukrovej repy (Sir-13, Sur a SB) a zodpovedajúcu odolnost proti herbícidom. Zahrnuté sú len aminokyselinové zvyšky uvádzané v literatúre, ktoré vysvetľujú odolnosť rastlín proti herbícidom. Písmeno aminokyselinového kódu predstavuje Aalanín, Prprolín, Wtryptofán, Sserín a Ttreonín). Orámované písmená indikujú zmeny pre štandardnú sekvenciu.Obrázky SA až 5 D sú fotografie znázorňujúce celkovú odpoveď rastlín cukrovej repy na pos 55 temergentnú aplikáciu imazetapyru.Obrázky 6 A až 6 D sú fotografie znázorňujúce celkovú odpoved rastlín cukrovej repy na postemergentnú aplikáciu AC 299 263. Obrázok 7 je fotografia znázorňujúca odpoveď ALS enzýmu proti imazetapyru in vitro. Obrázok 8 je fotografia znázorňujúca odpoveď ALS enzýmu proti fumetsulamu in vitro.60 Obrázky 9 A až 9 D sú fotografie znázorňujúce celkovú odpoveď rastlín cukrovej repy na pos temergentnú aplikáciu chlórsulfurónu.Obrázok 10 je fotografia znázorňujúca odpoveď ALS enzýmu proti chlórsulfurónu in vitro.Vynález sa týka rastlinného materiálu cukrovej repy, ktorý pozostáva z mutovaných buniek s mutovanýrn acetolaktát syntázovým génom kódujúcím syntázu, kde sú nukleotidy modifikované z cytozínu na tymín v polohe 562 a guanín na adenín v polohe 337, pričom mutované bunky majú rezistenciu tak ku imidazolinónovým, ako aj sulfonylmočovinovým herbicídom a rezístencia sa prenáša konvenčným krížením rastlín vyprodukovaných z buniek a tieto bunky sú regenerovateľne na rastliny.Vynález sa ďalej týka aj rastlinného materiálu cukrovej repy, ktorý je odvodený z citlivých buniek materských rastlín cukrovej repy označených ako CRl-B a uložených ako ATCC 97961, ktoré majú rezistenciu proti sulfonylmočovinovým herbicídom a ktoré nemajú žiadnu rezistenciu proti imidazolinónovým herbicídom, kultiváciou citlivých buniek v kultivačnom médiu s imidazolinónovým herbicídom na účely výberu mutovaných buniek.Vynález sa týka aj spôsobu produkcie herbicídne rezistentnej rastliny cukrovej repy, ktorý zahrnujea) vystavenie prvých buniek rastlín cukrovej repy pôsobeniu imidazolinónového herbicidu s mutovaným acetolaktát syntetázovým génom kódujúcím syntázu, pričom nukleotidy v polohe 562 sú v kultívačnom médiu modifikované z cytozínu na tymin a v polohe 337 z guanínu na adenín, kde homozygotným znakom prvých buniek v kultivačnom médiu je rezistencia proti sulfonylmočovinovému herbicidu, ab) výber sekundámych buniek, ktoré majú rezistenciu proti obidvom herbicídom, pričom rezistencia sa prenáša krížením rastlín obsahujúcich sekundáme bunky.Vynález sa týka aj spôsobu vnesenia herbicídnej rezistencie do cukrovej repy, ktorý zahmujea) vystavenie prvých buniek rastlín cukrovej repy pôsobeniu imídazolinónového herbicidu V kultívačnom médiu, kde prvé bunky majú homozygotnú rezistenciu ku sulfonylmočovinovému herbicidu v kultivačnom médiub) selekciu sekundárnych buniek, ktoré majú rezistenciu proti obidvom herbicídomC) vypestovanie prvých rastlín zo sekundámych buniek, tak že tieto rastliny majú rezistenciu proti herbicídom s mutovaným acetolaktát syntetázovým génom kódujúcím syntázu, kde sú nukleotidy m 0 diñkované z cytozínu na tymín V polohe 562 a guanín na adenín v polohe 337 ad) kríženie prvých rastlín so sekundárnyrni rastlinami na produkciu krížencov, ktoré majú rezistenciu proti herbicídom.Vynález sa týka aj spôsobu vnesenie herbicídnej rezistencie do iných rastlín repy.Vynález sa týka aj spôsobu kontroly burín v porastoch cukrovej repy, ktorý zahrnujea) vysievanie do poľa semená cukrovej repy, ktoré obsahujú bunky s mutovaným acetolaktát syntetázovýrn génom kódujúcím syntázu, kde nukleotidy sú modifikované z cytozínu na tyrnin v polohe 562 a guanín na adenín v polohe 337, kde mutované bunky majú rezistenciu tak proti imidazolinónovým, ako aj sulfonylmočovinovým herbicídom a kde sa rezistencia prenáša konvenčným krížením rastlín produkovaných z buniek na tvorbu rastlín cukrovej repy ab) aplikáciu imídazolinónových herbicídov na rastliny v poli na ničenie burín.Vhodná je cukrová repa REL-1 (regenerácia, East Lansing-l) získaná od Dr. Joseph Saunders, Research Geneticist, U.S. Department of Agiculture, East Lansing, Michigan a bola vysadená v roku 1987. Dostupné sú bez nákladov. REL-1 je senzitívna (S) na imidazolinónové (IM-S), sulfonylmočovinové (SU-S) a triazolprimidín sulfonylanilidové (TP-S) herbicídy ako to vidiet na obrázku l.S použitím kalusových a suspenzných kultúr, sa vypestovala línia buniek, ktorá je heterozygotná a rezistentná proti imidazolinónovým a sulfonylmočovinovým herbicídom. Táto bunková línia (aj semená) bola uložená v Americkej typovej zbierke kultúr ako ATCC 97535 6.5.1996 v súlade s Budapeštíanskou zmluvou a je odkázaná na tomto mieste ako 93 R 30 B. Bunková línia je prístupná na základe žiadosti, ak sa uvedie meno a číslo zbierky. Šľachtením s elitnýrni líniami cukrovej repy, najmä Beta vulgarís, sa môžu vyprodukovať najmä komerčne použiteľné rastliny cukrové repy odolné proti herbicídom.Cukrová repa rezistentná proti imidazolinónovým herbicídom, najmä imazetapyru a sulfonylmočovinovým herbicídom (chlórsulfurón) rieši problém pôdnych reziduí pri aplikácii herbicídov V oblastiach, kde sa pestuje cukrová repa. V súčasnosti je 40 mesačná čakacia lehota medzi použitím týchto herbicídov a budúcim použitím týchto polí na pestovanie cukrovej repy. Za druhé, vysoká úroveň rezistencie proti irnidazolínónom a sulfonylmočovinám dovoľuje použiť imidazolinónové herbicídy na ničenie burín V porastoch cukrovej repe.Nasledujúce príklady ukazujú izoláciu a šľachtenie inovovaných rastlín cukrovej repy 93 R 30 B ako je znázornená na obr. 1.Príklad 1 1. Selekcia cukrovej repy variant 93 R 30 B odolnej proti imidazolinónovým a sulfonylmočovinovýmRel-l (regenerujúci East Lansing-l) je dobre regenerovateľná samčia úrodná línia cukrovej repy používaná na íníciálnu bunkovú selekciu herbicídneho mutantu rezistentnćho proti sulfonylmočovinám a používaného ako senzitívna kontrola pre väčšinu experimentov.CRl-B Tento izolát buniek cukrovej repy sa pripravil nanesením Rel-l buniek na kultivačné médium obsahujúce chlórsulfurón. Tento variant je rezistentný proti sulfunylmočovine s miernou rezistenciou proti triazolpyrimidinínovým herbicídom, flumetsulamu, ale bez rezistencie proti imidazolinónu. Tento variant bol opísaný Sandersom a inými (Crop Sci. 3213574360) and Hartom a inými (Weed Sci. 402378-3 83 a 41 317-324). SU rezistantný gén bol označený Sur.93 R 30 B Tento izolát bol vyvinutý nanesením vysoko regenerovateľných buniek , Sur homozygomej cukrovej repy (potomok CR 1 -B) na médium s obsahom imazetapyru.EL-49 East Lansing 49, vysadený USDA v roku 1993. Homozygotná línia cukrovej repy pre Sur gén,použitá na citlivú kontrolu odolnosti proti sulfonylmočovíne a imazetapyru.a) Rastliny sa vybrali ako zdroj materiálu na somaklonálnu selekciu založenú na ich schopnosti buniek vytvárať kalus v podmienkach vysokej hladiny cytokinínu (na B 1 médiu) a tvoriť výhony z kalusu.B 1 tuhé kultivačné médium sa autoklávovalo s 9 g . l agarom pre pletivové kultúry a modifikovala ñltračne-sterílizovaného zásobným roztokom herbicídu podľa selekčnej schémy. Agarové médium sa nalialo do 15 x 100 mm vhodnej plastickej Petriho misky. B 1 tekuté kultivačné médium sa pridalo v alikvótnych podieloch po 40 ml do 125 m 1 Erlenmeyerových baniek a autoklávovalo sa na použitie V tekutých suspenzných kultúrach.Na selekciu variantu 93 R 30 B rezistentného proti imidazolinónu sa ako základný materiál použil 93 R 30 (Sur homozigotný pochádzajúci z CRl-B).I. Bunky z Rel-l (SU-S, IM-S, TP-S) sa umiestnili do kultúry, kde sa bunky selektovali na ich schopnosť rásť na chlórsulfuróne a rastliny sa regenerovali, CRl-B (opísané Sandersom a inými, Crop Sci. 32 l 357-1360 (1992.2. CRl-B sa krížíl s 293 (typickejšia repa), identifikovali sa F 1 samotný a homozygotnć rastliny pre SU-R, IM-S, TP-R. Rastlinu známu ako EL-49 dotýkajúcu sa tohto opisu vysadil V roku 1993 Saunders (gén sa nazval Sur a bolo to homozygotné preň).3. Neskoršie, potomkovia CR 1 -B homozygotní pre Sur sa vybrali vzhľadom na ich schopnosť regenerovat rastliny z kultúry. Slúžili potom ako východiskový materiál (napr. 93 R 30) na selekciu imazetapyru V kultúre.4. Izoláty známe ako 93 R 30 A a 93 R 30 B z uvedenej selekcie sa odviedli a rastliny sa regenerovali. Malí charakteristiky CRl-B plus IM-R. Gén vhodný pre IM-R ukazuje, že musí byť v zmenenom tvare Sur a musí získať identitu SB.Listové disky, ktoré slúžili ako explantáty, sa pripravili z rýchlo expandujúcich listov donomej rastliny (93 R 30). Povrch listov sa sterilizoval (krok l) dvoma po sebe nasledujúcirni 20 minút trvajúcin 1 i premývaniami roztokom 15 komerčného bieliaceho prostriedku s pridaním 0,025 Triton X-100 (T-9280, Sigma Chem. Co., St. Louis, MO). Listy sa ešte dvakrát opláchli so sterilnou deionizovanou vodou. Disky z listov sa vykrojili s použitím korkovrtu s priemerom 3, ktorý sa predtým sterilizoval s plameňom.Listové disky sa umiestnili asepticky na tuhé B 1 médium (krok 2). Disky sa inkubovali v tme pri 30 °C počas 4 až 8 týždňov až pokiaľ na listových diskoch neproliferoval rozpadavý biely kalus. Kalusové pletivo sa mechanicky oddelilo pinzetou a následne prenieslo do 125 m 1 Erlemneyerovej banky(krok 3) obsahujúcej 40 rr 11 tekutého kultivačného média B 1. Banky sa umiestnili na otáčavú trepačku pri 50 Hz za nízkej intenzity iluorescentného svetla (30 E/m 2.s). Tekuté kultúry sa pasážovali na čerstvé B 1 kultivačné médium po 1 týždni.Dva týždne po iniciácií tekutej kultúry sa bunkové zhluky separovali s použitím sitiek na separáciu buniek (Sigma CD-l) s veľkosťou ôk 60 mesh. V priemere dve tretiny obsahu tekutého média sa odstránilo po sedimentácii kultúry. V 4 kroku sa bunky resuspendovali vo zvyšnom médiu a alikvótne množstvo 1 m 1 sa nanieslo rovnomeme na tuhé B 1 médium, ktoré bolo doplnené 50 nM herbicídu imazetapyru (PURSUIT, American Cyanarrlid, Wayne, NJ). Petriho misky s kultúrami sa zabalili a inkubovali pri slabom ñuorescentnom osvetlení (5 až 10 iiE/mzs) počas 8 až 12 týždňov.c) Pri koncentrácii 50 nM imazetapyru, všetky citlivé bunky odurnreli. Bunkové zhluky, ktoré prežili a rástli pri tejto koncentrácii sa identifikovali ako možné rezistentné varianty. V 5 kroku, tieto bunkové zhluky (v priemere l až 3 mm) sa preniesli na čerstvé kultivačne médium B 1 bez herbícídov a nechali sa rásť za nízkej intenzity osvetlenia (10 až 20 E/m 2.s). Každý údajne rezistentný variant sa individuálne identiñkoval a separátne udržiaval.d) V 6 kroku, biely, rozpadavý kalus sa rozdelí každý 4 až 6 týždeň a znovu pestuje na čerstvom tuhom kultivačnom médiu až sa na kaluse začali objavovať výhony. Tieto výhonky sa preniesli na udržiavacie médium (M 20), na ktorom výhony rástli ďalej

MPK / Značky

MPK: A01H 1/04, C12N 15/00, A01H 1/00, A01H 3/00, C12N 15/01, A01H 5/00, C12N 5/00, C12N 15/05, A01H 1/06, A01H 4/00

Značky: herbicídne, rastliny, herbicídom, burín, rastlín, cukrovej, rezistentnej, přítomnosti, rastlinný, kontroly, voči, produkcie, spôsob, týchto, materiál

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/14-286030-rastlinny-material-cukrovej-repy-rezistentnej-voci-herbicidom-sposob-produkcie-herbicidne-rezistentnej-rastliny-cukrovej-repy-a-sposob-kontroly-burin-v-pritomnosti-tychto-rastlin.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Rastlinný materiál cukrovej repy rezistentnej voči herbicídom, spôsob produkcie herbicídne rezistentnej rastliny cukrovej repy a spôsob kontroly burín v prítomnosti týchto rastlín</a>

Podobne patenty