Спосіб підвищення стійкості до засухи у рослин шляхом порушення експресії функціонального білка upl4

Є ще 83 сторінки.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб покращення стійкості рослини до засухи порівняно з контрольною рослиною, де вказаний спосіб включає стадії:

- порушення експресії функціонального білка UPL4 в рослині шляхом мутації послідовності нуклеїнової кислоти, яка кодує вказаний функціональний білок UPL4; і

- необов'язково регенерацію вказаної рослини,

де вказаний білок UPL4 містить амінокислотну послідовність, яка має щонайменше 80 % ідентичності з амінокислотною послідовністю, що представлена будь-якою з SEQ ID NO: 2, 6, 8, 10 і 12, і де вказаний функціональний білок UPL4 є білком, який, при експресії в лінії Arabidopsis thaliana зі вставкою Т-ДНК, що має порушений ендогенний ген UPL4, приводить до рослини з порушеною стійкістю до засухи порівняно зі стійкістю до засухи вказаної лінії Arabidopsis thaliana зі вставкою Т-ДНК, що має порушений ендогенний ген UPL4, в якому вказаний функціональний білок UPL4 не експресується.

2. Спосіб отримання рослини, яка має підвищену стійкість до засухи порівняно з контрольною рослиною, де вказаний спосіб включає стадії:

- порушення експресії функціонального білка UPL4 в рослині, клітині рослини або протопласті рослини шляхом мутації послідовності нуклеїнової кислоти, яка кодує вказаний функціональний білок UPL4; і

- необов'язково регенерацію вказаної рослини,

де вказаний білок UPL4 містить амінокислотну послідовність, яка має щонайменше 80 % ідентичності з амінокислотною послідовністю, що представлена будь-якою з SEQ ID NO: 2, 6, 8, 10 і 12, і де вказаний функціональний білок UPL4 є білком, який, при експресії в лінії Arabidopsis thaliana зі вставкою Т-ДНК, що має порушений ендогенний ген UPL4, приводить до рослини з порушеною стійкістю до засухи порівняно зі стійкістю до засухи вказаної лінії Arabidopsis thaliana зі вставкою Т-ДНК, що має порушений ендогенний ген UPL4, в якому вказаний функціональний білок UPL4 не експресується.

3. Спосіб за п. 1 або 2, в якому вказаний функціональний білок UPL4 містить амінокислотну послідовність, яка містить щонайменше один домен Pfam HECT відповідно до моделі PF00632 і щонайменше один повтор суперсімейства ARM відповідно до моделі SSF48371.

4. Спосіб отримання рослини, яка має підвищену стійкість до засухи порівняно з контрольною рослиною, де вказаний спосіб включає стадії:

- порушення експресії функціонального білка UPL4 шляхом мутації послідовності нуклеїнової кислоти, яка кодує вказаний функціональний білок UPL4; і

 - необов'язково регенерацію вказаної рослини,

де вказаний білок UPL4 кодується послідовністю нуклеїнової кислоти, що містить послідовність нуклеїнової кислоти, яка має щонайменше 80 % ідентичності з послідовністю нуклеїнової кислоти, що представлена будь-якою з SEQ ID NO: 1, 5, 7, 9 і 11, і де вказаний функціональний білок UPL4 є білком, який, при експресії в лінії Arabidopsis thaliana зі вставкою Т-ДНК, що має порушений ендогенний ген UPL4, приводить до рослини з порушеною стійкістю до засухи порівняно зі стійкістю до засухи вказаної лінії Arabidopsis thaliana зі вставкою Т-ДНК, що має порушений ендогенний ген UPL4, в якому вказаний функціональний білок UPL4 не експресується.

5. Спосіб за пп. 1-4, де внесення мутації у вказану послідовність нуклеїнової кислоти включає вставку, делецію і/або заміну щонайменше одного нуклеотиду.

6. Спосіб за будь-яким із пп. 1-5, де стадія порушення експресії включає пригнічення гена.

7. Спосіб за будь-яким із пп. 1-6, який включає стадію порушення експресії двох або більше функціональних білків UPL4 у вказаній рослині.

8. Спосіб за будь-яким із пп. 1-7, який додатково включає стадію отримання рослини або рослинного продукту з рослини, що має підвищену стійкість до засухи.

9. Застосування послідовності нуклеїнової кислоти, яка кодує UPL4, в скринінгу стійкості рослин до засухи, де застосування включає:

- забезпечення гетерогенної популяції рослинних клітин або рослин з видів рослин;

- забезпечення послідовності, яка кодує функціональний UPL4, із вказаних видів рослин, що має будь-яку з SEQ ID NO: 1, 5, 7, 9, 11;

- визначення послідовності гена UPL4 рослинних клітин або рослин із вказаних видів рослин;

- порівняння послідовностей UPL4 з рослинних клітин або рослин із вказаних видів рослин з послідовністю, яка кодує функціональний UPL4; і

- ідентифікацію рослинних клітин або рослин зазначених видів рослин, відмінних від Arabidopsis thaliana, в яких послідовність UPL4 містить мутацію в порівнянні з послідовністю, яка кодує функціональний UPL4.

10. Рослина, клітина рослини або рослинний продукт Solanum lycopersicum, Gossypium hirsutum, Glycine max, Triticum spp., Hordeum vulgare, Avena sativa, Sorghum bicolor, Secale cereale або Brassica napus, де експресія функціонального білка UPL4 порушена шляхом мутації послідовності нуклеїнової кислоти, яка кодує вказаний функціональний білок UPL4, де вказаний функціональний білок UPL4 містить амінокислотну послідовність, яка має щонайменше 80 % ідентичності з амінокислотною послідовністю, що представлена будь-якою з SEQ ID NO: 2, 6, 8, 10 і 12, і де функціональний білок UPL4 являє собою білок, який при експресії в лінії Arabidopsis thaliana зі вставкою Т-ДНК, яка має зруйнований ендогенний ген UPL4, приводить до рослини з порушеною стійкістю до засухи порівняно зі стійкістю до засухи вказаної лінії Arabidopsis thaliana зі вставкою Т-ДНК, яка має зруйнований ендогенний ген UPL4, в якому вказаний функціональний білок UPL4 не експресується.

11. Рослина, клітина рослини або рослинний продукт Solanum lycopersicum, Gossypium hirsutum, Glycine max, Triticum spp., Hordeum vulgare, Avena sativa, Sorghum bicolor, Secale cereale або Brassica napus за п. 10, які містять зруйнований ендогенний ген UPL4.

Текст

Реферат: Винахід стосується способу покращення стійкості рослини до засухи порівняно з контрольною рослиною, де вказаний спосіб включає порушення експресії функціонального білка UPL4 в рослині шляхом мутації послідовності нуклеїнової кислоти, яка кодує вказаний функціональний білок UPL4. Винахід також стосується способу скринінгу стійкості рослин до засухи та рослин і рослинних продуктів із порушеною експресією функціонального білка UPL4. UA 115442 C2 (12) UA 115442 C2 UA 115442 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галузь техніки Даний винахід стосується способу підвищення стійкості рослин до засухи. Спосіб включає порушення експресії гена, або генів, або білка у вказаній рослині. Порівняно з рослиною, не підданою маніпулюванню для порушення експресії вказаного гена(ів) або білка(ів), ці рослини виявляють збільшену стійкість до засухи. Також передбачаються рослини і рослинні продукти, які можна отримувати способом за винаходом. Рівень техніки, до якої належить винахід Абіотичні стресові впливи, такі, як засуха, засолення, граничні температури, хімічна токсичність і окислювальні стреси, є загрозою для сільського господарства і є основною причиною втрат урожаю у всьому світі (Wang et al. (2003) Planta 218(1) 1-14). У даній галузі доступно декілька повідомлень, які стосуються біохімічних, молекулярних і генетичних передумов абіотичного стресу (Wang et al. (2003) Planta 218(1), 1-14, або Kilian et al (2007) Plant J 50(2) 347-363). Модифікація рослин так, щоб вони долали абіотичний стрес, часто основана на маніпулюванні з генами, які захищають і підтримують функцію і структуру клітинних компонентів. Однак внаслідок генетично комплексних відповідей на умови абіотичного стресу, такі рослини виявилося важче контролювати і створювати. Wang (Wang et al. (2003) Planta 218(1), 1-14), серед іншого, згадує, що одна зі стратегій інженерії основана на застосуванні одного або декількох генів, які або залучені до каскадів передачі сигналу і регуляторних каскадів, або кодують ферменти, присутні в каскадах, що приводять до синтезу функціональних і структурних захисних факторів, таких, як осмоліти і антиоксиданти, або кодують білки, що надають стійкість до стресових впливів. Хоч описані удосконалення в наданні рослин, стійких до абіотичного стресу, природа генетично комплексних механізмів, які лежать в його основі, забезпечує постійну потребу в подальшому удосконаленні в цій галузі. Наприклад, було описано, що генетично трансформовані стійкі до засухи рослини, як правило, можуть виявляти більш повільний ріст і знижену біомасу (Serrano et al (1999), J Exp Bot, 50:)(1023-1036) внаслідок дисбалансу в розвитку і фізіології, що, таким чином, приводить до істотних витрат на пристосування порівняно з рослинами, які не трансформовані (Kasuga et al. (1999) Nature Biot. Vol. 17; Danby and Gehring (2005) Trends in Biot. Vol.23 No.11). Запропоновано декілька біотехнологічних підходів для отримання рослин, які ростуть в умовах стресових впливів. Рослини зі збільшеною стійкістю до сольових стресових впливів описані, наприклад, у WO03/020015. У вказаному документі описані трансгенні рослини, які є стійкими до сольових стресових впливів, із використанням нуклеїнових кислот і поліпептидів 9цис-епоксикаротиноїддіоксигенази. Рослини з підвищеною стійкістю до засухи описані, наприклад, в US 2009/0144850, US 2007/0266453 і WO 2002/083911. У US2009/0144850 описана рослина, яка проявляє фенотип стійкості до засухи внаслідок зміненої експресії нуклеїнової кислоти DR02. У US2007/0266453 описана рослина, яка проявляє фенотип стійкості до засухи внаслідок зміненої експресії нуклеїнової кислоти DR03 і в WO2002/083911 описана рослина, яка має підвищену стійкість до засухи внаслідок зниженої активності переносника ABC, якому експресується в захисних клітинах. Іншим прикладом є робота Kasuga і співавторів (1999), в якій описано, що надекспресія кДНК, що кодує DREB1A, в трансгенних рослинах активувала експресію багатьох генів стійкості до стресових впливів у нормальних умовах росту і приводила до підвищеної стійкості до засухи, сольового стресу і замерзання. Однак експресія DREB1A також приводила до серйозного сповільнення росту в нормальних умовах росту (Kasuga (1999), Nat Biotechnol. 17(3) 287-291). Залишається потреба в новій, альтернативній і/або додатковій методології підвищення стійкості до абіотичного стресу, зокрема, такого абіотичного стресу, як засуха. Суть винаходу Даний винахід стосується способу отримання рослини, яка має підвищену стійкість до засухи порівняно з контрольною рослиною, що включає стадію порушення експресії білка UPL в рослині, причому вказаний білок UPL містить амінокислотну послідовність, яка містить щонайменше один домен PfamHECT відповідно до PF00632 і щонайменше один повтор суперсімейства ARM відповідно до моделі SSF48371, і необов'язково регенерацію вказаної рослини. В іншому аспекті даний винахід стосується способу отримання рослини, яка має підвищену стійкість до засухи порівняно з контрольною рослиною, що включає стадію порушення експресії функціонального білка UPL4 в рослині, клітині рослини або протопласті рослини, де вказаний функціональний білок UPL4 містить амінокислотну послідовність, яка має щонайменше 35 % ідентичності з амінокислотною послідовністю SEQ ID NO: 2, і необов'язково регенерацію вказаної рослини. 1 UA 115442 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Вказаний функціональний білок UPL4 може містити амінокислотну послідовність, яка містить щонайменше один домен Pfam HECT відповідно до PF00632 і щонайменше один повтор суперсімейства ARM відповідно до моделі SSF48371. Функціональний білок UPL4 може являти собою білок, який при експресії в лінії Arabidopsis thaliana зі вставкою Т-ДНК, що має порушений ендогенний ген UPL4, приводить до рослини зі зниженою стійкістю до засухи порівняно зі стійкістю до засухи вказаної лінії Arabidopsis thaliana зі вставкою Т-ДНК, що має порушений ендогенний ген UPL4, в якому вказаний функціональний білок UPL4 не експресується. Крім того, винахід стосується способу отримання рослини, яка має підвищену стійкість до засухи порівняно з контрольною рослиною, що включає стадію порушення експресії функціонального білка UPL4 в рослині, клітині рослини або протопласті рослини, де вказаний функціональний білок UPL4 містить амінокислотну послідовність, яка має щонайменше один домен Pfam HECT відповідно до PF00632 і щонайменше один повтор суперсімейства ARM відповідно до моделі SSF48371, і необов'язково регенерацію вказаної рослини. Також винахід стосується способу отримання рослини, яка має підвищену стійкість до засухи порівняно з контрольною рослиною, що включає стадію порушення експресії функціонального білка UPL4, де вказаний функціональний білок UPL4 кодується послідовністю нуклеїнової кислоти, яка включає послідовність нуклеїнової кислоти, що має щонайменше 60 % ідентичності з послідовністю нуклеїнової кислоти SEQ ID NO: 1, і необов'язково регенерацію вказаної рослини. Функціональний білок UPL4 може являти собою білок, який при експресії в лінії Arabidopsis thaliana зі вставкою Т-ДНК, яка має порушений ендогенний ген UPL4, приводить до рослини з порушеною стійкістю до засухи порівняно зі стійкістю до засухи вказаної лінії Arabidopsis thaliana зі вставкою Т-ДНК, яка має порушений ендогенний ген UPL4, в якому вказаний функціональний білок UPL4 не експресується. Стадія порушення експресії функціонального білка UPL4 може включати мутацію послідовності нуклеїнової кислоти, яка кодує вказаний функціональний білок UPL4. Мутація вказаної послідовності нуклеїнової кислоти може залучати інсерцію, делецію і/або заміну щонайменше одного нуклеотиду. Стадія порушення експресії може включати пригнічення гена. Стадія порушення експресії може включати порушення експресії двох або більше функціональних білків UPL4 у вказаній рослині. Крім того, спосіб може включати стадію отримання рослини або рослинного продукту з рослини, що має підвищену стійкість до засухи. Також винахід стосується використання амінокислотної послідовності, що має щонайменше 35 % ідентичності з амінокислотною послідовністю SEQ ID NO: 2, або послідовності нуклеїнової кислоти, що має щонайменше 60 % ідентичності з послідовністю нуклеїнової кислоти SEQ ID NO: 1, для скринінгу стійкості до засухи у рослин. Винахід стосується застосування амінокислотної послідовності, яка має SEQ ID NO: 2, або послідовності нуклеїнової кислоти UPL4 SEQ ID NO: 1 для скринінгу стійкості до засухи в рослинах Arabidopsis thaliana. Також винахід стосується застосування щонайменше частини послідовності нуклеїнової кислоти UPL4 SEQ ID NO: 1 або щонайменше частини амінокислотної послідовності UPL4 SEQ ID NO: 2 як маркера для виведення стійких до засухи рослин Arabidopsis thaliana. Крім того, винахід стосується застосування функціонального білка UPL4, як визначено в даному описі, для модулювання, переважно підвищення, стійкості рослини до засухи. В іншому аспекті винахід стосується застосування рослини, клітини рослини або рослинного продукту, де експресія функціонального білка UPL4 порушена, де функціональний білок UPL4 являє собою білок, який при експресії в лінії Arabidopsis thaliana зі вставкою Т-ДНК, яка має порушений ендогенний ген UPL4, приводить до рослини з порушеною стійкістю до засухи порівняно зі стійкістю до засухи вказаної лінії Arabidopsis thaliana зі вставкою Т-ДНК, яка має порушений ендогенний ген UPL4, в якому вказаний функціональний білок UPL4 не експресується, для вирощування в стресових умовах засухи, де вказані стресові умовах засухи приводять до того, що контрольна рослина, клітина рослини або рослинний продукт, де експресія вказаного функціонального білка UPL4 не порушена, виявляє ознаки стресового впливу засухи, такі, як ознаки в'янення, відносно рослини, клітини рослини або рослинного продукту, де експресія функціонального білка UPL4 порушена. Також винахід стосується рослини, клітини рослини або рослинного продукту Solanum lycopersicum, Gossypium hirsutum, Glycine max, Triticum spp., Hordeum vulgare, Avena sativa, Sorghum bicolor, Secale cereale або Brassica napus, де експресія функціонального білка UPL4 порушена, де функціональний білок UPL4 являє собою білок, який при експресії в лінії 2 UA 115442 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Arabidopsis thaliana зі вставкою Т-ДНК, яка має зруйнований ендогенний ген UPL4, приводить до рослини зі зниженою стійкістю до засухи порівняно зі стійкістю до засухи вказаної лінії Arabidopsis thaliana зі вставкою Т-ДНК, яка має порушений ендогенний ген UPL4, в якому вказаний функціональний білок UPL4 не експресується. Вказана рослина, клітина рослини або рослинний продукт можуть містити зруйнований ендогенний ген UPL4. Короткий опис креслень На фіг. 1 представлені результати типового експерименту, описаного в прикладах 1 і 2. На фіг. 2 представлений стійкий до засухи фенотип нокауту UPL4 (мутант зі вставкою Arabidopsis At5g02880) порівняно з чутливим до засухи фенотипом контрольної рослини (дикий тип). На фіг. 3 представлена виживаність при засусі мутанта зі вставкою (UPL4) At5g02880. Мутант зі вставкою Arabidopsis thaliana At5g02880 виживав в умовах засухи значно краще (р

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Improving drought resistance in plants: upl4

Автори англійською

Deslattes Mays, Anne, van Hulten, Marieke Helena Adriana, Dixit, Shital Anilkumar, de Vos, Martin, Munkvold, Jesse David, Dileo, Matthew Vitabile

Автори російською

Дэслаттэс Майс Аннэ, ван Хюлтэн Марике Хэлэна Адриана, Диксит Шитал Анилкумар, дэ Вос Мартин, Манкволд Джэсс Дэвид, Дилео Мэттью Вайтэбайл

МПК / Мітки

МПК: C12N 15/82, A01H 5/00

Мітки: експресії, функціонального, підвищення, стійкості, засухи, порушення, білка, рослин, спосіб, шляхом

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/91-115442-sposib-pidvishhennya-stijjkosti-do-zasukhi-u-roslin-shlyakhom-porushennya-ekspresi-funkcionalnogo-bilka-upl4.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб підвищення стійкості до засухи у рослин шляхом порушення експресії функціонального білка upl4</a>

Подібні патенти