BRPI0611815B1 - METHOD TO INCREASE SUGAR MOSAIC VIRUS RESISTANCE AND SUGAR MOSAIC VIRUS RESISTANT PLANTS - Google Patents
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Abstract
método para aumentar a resistência da planta ao vírus do mosaico da cana-de-açucar e plantas resistentes ao vírus do mosaico da cana-de- açucar. a presente invenção refere-se a um método para aumentar a resistência da planta à infecção pelo vírus do mosaico da cana-de-açucar (scmv) . tal método compreende transformar ou transfectar a dita planta com um vetor de expressão que compreende um promotor operacionalmente ligado a uma molécula de ácido nucléico que codifica (i) uma proteína tendo propriedades da capa protéica do dito scmv, ou (ii) uma molécula de rna antisenso complementar a fita positiva de rna do gene da capa protéica ou (iii) uma molécula de dsrna hairpin para o gene da capa protéica do dito scmv, onde a expressão do dito cassete de expressão inibe a infecção pelo scmv. a presente invenção também se refere a uma planta transgênica ou uma parte, propágulo ou progênie da mesma que seja tolerante, resistente ou imune ao scmv. o genoma de tal planta compreende uma ou mais cópias de uma seqúência de moléculas de ácido nuclé.ico que codifica (i) uma proteína tendo propriedades da capa protéica do dito scmv ou (ii) uma molécula de rna antisenso complementar a fita positiva de rna do gene da capa protéica ou (iii) uma molécula de dsrna hairpin para o gene da capa protéica do dito scmv.method for increasing plant resistance to sugarcane mosaic virus and plants resistant to sugarcane mosaic virus. The present invention relates to a method of increasing plant resistance to sugarcane mosaic virus (SCMV) infection. such a method comprises transforming or transfecting said plant with an expression vector comprising a promoter operably linked to a nucleic acid molecule encoding (i) a protein having properties of said scmv protein coat, or (ii) an rna molecule antisense complementing the positive rna strand of the protein coat gene or (iii) a dsrna hairpin molecule for the protein coat gene of said scmv, wherein expression of said expression cassette inhibits scmv infection. The present invention also relates to a transgenic plant or a part, propagule or progeny thereof that is SCMV tolerant, resistant or immune. the genome of such a plant comprises one or more copies of a sequence of nucleic acid molecules encoding (i) a protein having protein coat properties of said scmv or (ii) an antisense mRNA molecule complementing the mRNA positive strand of the protein coat gene or (iii) a dsrna hairpin molecule for the protein coat gene of said scmv.
Description
(54) Título: MÉTODO PARA AUMENTAR A RESISTÊNCIA DA PLANTA AO VÍRUS DO MOSAICO DA CANA-DE-AÇÚCAR E PLANTAS RESISTENTES AO VÍRUS DO MOSAICO DA CANA-DE-AÇÚCAR (51) Int.CI.: A01H 5/00; C12N 15/82; C12N 15/33; C12N 15/113 (30) Prioridade Unionista: 30/06/2005 US 60/695,935 (73) Titular(es): MONSANTO DO BRASIL LTDA.(54) Title: METHOD FOR INCREASING THE RESISTANCE OF THE PLANT TO THE SUGAR CANE MOSAIC VIRUS AND PLANTS RESISTANT TO THE SUGAR CANE MOSAIC VIRUS (51) Int.CI .: A01H 5/00; C12N 15/82; C12N 15/33; C12N 15/113 (30) Unionist Priority: 06/30/2005 US 60 / 695,935 (73) Holder (s): MONSANTO DO BRASIL LTDA.
(72) Inventor(es): JESUS APARECIDO FERRO; PATRÍCIA BRANT MONTEIRO(72) Inventor (s): JESUS APARECIDO FERRO; PATRÍCIA BRANT MONTEIRO
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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: MÉTODOInvention Patent Descriptive Report for: METHOD
PARA AUMENTAR A RESISTÊNCIA DA PLANTA AO VÍRUS DO MOSAICOTO INCREASE THE PLANT'S RESISTANCE TO MOSAIC VIRUS
DA CANA-DE-AÇÚCAR E PLANTAS RESISTENTES AO VÍRUS DO MOSAICOOF SUGAR CANE AND PLANTS RESISTANT TO MOSAIC VIRUS
DA CANA-DE-AÇÚCAR.SUGAR CANE.
PEDIDO RELACIONADORELATED ORDER
Este pedido reivindica prioridade do pedido número de série US 60/695,935 depositado em 30 de junho de 2005, e aqui incorporado por referência em sua totalidade.This order claims priority of order serial number US 60 / 695,935 filed on June 30, 2005, and incorporated herein by reference in its entirety.
CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF THE INVENTION
A presente invenção relaciona-se de forma geral ao campo da biologia molecular, bioquímica, fitopatología e agricultura. Mais especificamente, a invenção relaciona-se à engenharia genética de plantas monocotiledôneas para resistirem a cepas de Vírus do Mosaico de Cana-de-açúcar (SCMV) através da superexpressão da capa protéica do SCMV (CP) ou da expressão de seu transcrito inibitório.The present invention is generally related to the field of molecular biology, biochemistry, phytopathology and agriculture. More specifically, the invention relates to the genetic engineering of monocotyledonous plants to resist strains of Sugarcane Mosaic Virus (SCMV) through overexpression of the SCMV protein layer (CP) or the expression of its inhibitory transcript.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION
Resistência aos vírus introduzida em plantas através de engenharia genética começou com o desenvolvimento da resistência ao vírus do mosaico do tabaco (TMV do inglêsResistance to viruses introduced into plants through genetic engineering began with the development of resistance to tobacco mosaic virus (TMV)
Tobacco Mosaic Vírus) em Nicotiana tabacum transformadas com moléculas de ácido nucléico que codificam a capa protéica (CP) do TMV (Powell-Abel et al., Science 232: 738743, 1986). Neste caso em particular, denominadoTobacco Mosaic Virus) in Nicotiana tabacum transformed with nucleic acid molecules that encode the protein layer (CP) of TMV (Powell-Abel et al., Science 232: 738743, 1986). In this particular case, called
2/34 resistência mediada pela CP (CP-MR), acredita-se que a capa protéica codificada pelo transgene inibe a infecção do TMV por impedir a desmontagem das unidades da capa protéica.....do virion na entrada do vírus (Lu, B, et al., Virology 248:188-198, 1998; Beauchy, R. N. , Philosophical2/34 resistance mediated by CP (CP-MR), it is believed that the protein layer encoded by the transgene inhibits TMV infection by preventing the disassembly of the protein layer units ..... from virion at the entrance of the virus (Lu , B, et al., Virology 248: 188-198, 1998; Beauchy, RN, Philosophical
Transactions of the Royal Society of London BiologicalTransactions of the Royal Society of London Biological
Sciences 354: 659-664, 1999). CP-MR é moderadamente específica e experimentos mostram correlação entre resistência e o grau de similaridade da seqüência de aminoãcido da CP em plantas transgênicas e a CP de vírus que infecta a planta. Foi verificado em alguns casos que uma identidade de 60% entre as seqüências da CP protetora expressas em plantas transgênicas e uma CP do vírus pode fornecer similaridade conformacional suficiente para a CP protetora bloquear o processo de remoção da capa (Nejidat,Sciences 354: 659-664, 1999). CP-MR is moderately specific and experiments show a correlation between resistance and the degree of similarity of the CP amino acid sequence in transgenic plants and the CP of virus that infects the plant. It has been found in some cases that a 60% identity between the protective CP sequences expressed in transgenic plants and a virus CP can provide sufficient conformational similarity for the protective CP to block the layer removal process (Nejidat,
A. e Beachy, R. N., Mol. Plant-Microbe Interact. 3: 247251, 1990). Resistência a infecção por diversos vírus em um número de espécies de plantas tem sido alcançado por CP-MR (Lawson C. et al., Bio/Technology 8, 127-134, 1990;A. and Beachy, R. N., Mol. Plant-Microbe Interact. 3: 247251, 1990). Resistance to infection by several viruses in a number of plant species has been achieved by CP-MR (Lawson C. et al., Bio / Technology 8, 127-134, 1990;
Fítchen, J. H. e beachy, R. N. Annu. Ver. Microbiol. , 47:Fítchen, J. H. and beachy, R. N. Annu. See. Microbiol. , 47:
739-763, 1993; Hackland, A. F. et al., Arch. Virol., 139:739-763, 1993; Hackland, A. F. et al., Arch. Virol., 139:
1-22, 1994; Lomonossoff, G. P. Annual Review of Plan1-22, 1994; Lomonosossoff, G. P. Annual Review of Plan
Pathology 33, 323-343, 1995; Wilson Τ. Μ. A., Proc. Natl.Pathology 33, 323-343, 1995; Wilson Τ. Μ. A., Proc. Natl.
Acad. Sci. USA, 90: 3134-3141, 1993).Acad. Sci. USA, 90: 3134-3141, 1993).
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4c\/4c \ /
Entretanto, verificou-se que em diversas plantas de tabaco transformadas com TMV, os níveis mais elevados da resistência estavam associados com níveis baixos ou não detectáveis da produção da proteína CP (Lawson C. et al., Bio/Technology 8, 127-134, 1990). Resistência ao TMV poderia até mesmo ser alcançada utilizando construções antisenso ou não-traduz idas do gene da CP (Lindbo, J.A.However, it was found that in several tobacco plants transformed with TMV, higher levels of resistance were associated with low or undetectable levels of CP protein production (Lawson C. et al., Bio / Technology 8, 127-134 , nineteen ninety). Resistance to TMV could even be achieved using antisense or non-translating constructs from the CP gene (Lindbo, J.A.
et al. Molecular Plant Microbe Interactions, 5: 144-153,et al. Molecular Plant Microbe Interactions, 5: 144-153,
1992; Lindbo, J. A. et al. , Virology, 189: 725-733, 1992;1992; Lindbo, J. A. et al. , Virology, 189: 725-733, 1992;
Lindbo, J .A. et al, The Plant Cell 5: 1749-1759, 1993;Lindbo, J. A. et al, The Plant Cell 5: 1749-1759, 1993;
Smith, Η. A., The Plant Cell, 6: 1441-1453, 1994), sugerindo que a resistência poderia ser mediada por RNA. A evidencia para resistência mediada por RNA conduz a uma descoberta na qual a resistência da planta transgênica contra vírus poderia resultar do silenciamento gênico baseado em homologia, um mecanismo de vigilância induzido por RNA celular contra vírus contendo seqüências homólogas ao transgene (para revisões veja Baulcombe, C. D. Current Opinion in Plant Biology 2: 109-113, 1999; Marathe, R. et al., Plant Molecular Biology, 43: 295-306, 2000;Smith, Η. A., The Plant Cell, 6: 1441-1453, 1994), suggesting that resistance could be mediated by RNA. The evidence for RNA-mediated resistance leads to a discovery in which the resistance of the transgenic plant to viruses could result from homology-based gene silencing, a surveillance mechanism induced by cellular RNA against viruses containing sequences homologous to the transgene (for reviews see Baulcombe, CD Current Opinion in Plant Biology 2: 109-113, 1999; Marathe, R. et al., Plant Molecular Biology, 43: 295-306, 2000;
Waterhouse, P.M. et al., Nature 411:834-842, 2001; Lu R. et al., Methods 30: 296-303, 2003; Burch-Smith, T.M. et al.,Waterhouse, P.M. et al., Nature 411: 834-842, 2001; Lu R. et al., Methods 30: 296-303, 2003; Burch-Smith, T.M. et al.,
The Plant Journal 39: 734-746, 2004).The Plant Journal 39: 734-746, 2004).
Uma vez que a resistência mediada por RNA é seqüência0 *X\JSince RNA-mediated resistance is sequence 0 * X \ J
4/34 específica, os vírus não muito similares ã seqüência transgênica podem não ser alvos do silenciamento. Além disso, eles podem causar reversão do silenciamento, como revelado pela recuperação da expressão de marcadores em plantas transgênicas supostamente silenciados após a infecção do vírus (Anandalakshmi, R. et al., Proc. Natl.4/34, viruses not very similar to the transgenic sequence may not be targets for silencing. In addition, they can cause reversal of silencing, as revealed by the recovery of marker expression in transgenic plants supposedly silenced after virus infection (Anandalakshmi, R. et al., Proc. Natl.
Acad. Sci USA 95: 13079-13084, 1998; Brigneti G. et al.,Acad. Sci USA 95: 13079-13084, 1998; Brigneti G. et al.,
EMBO J., 1Ί·. 6739-6Ί46, 1998); Kasschau, K. D. eEMBO J., 1Ί ·. 6739-6Ί46, 1998); Kasschau, K. D. and
Carrington, J. C., Cell, 95: 461-470, 1998; Voinnet, O., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 96: 14147-14152, 1999). A defesa do vírus contra o silenciamento é mediada por proteínas supressoras do silenciamento do RNA viral (revisado em Carrington, J. C. et al., Virology 281 (1): 15, 2001).Carrington, J. C., Cell, 95: 461-470, 1998; Voinnet, O., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 96: 14147-14152, 1999). The defense of the virus against silencing is mediated by proteins that suppress viral RNA silencing (reviewed in Carrington, J. C. et al., Virology 281 (1): 15, 2001).
O nível de expressão, número e configuração dos transgenes integrados, assim como outros fatores ambientais e de desenvolvimento bem menos entendidos, podem influenciar a ocorrência do silenciamento gênico baseado na homologia. Mostrou-se que resistência em plantas transgênicas aos vírus ê baseada, frequentemente, neste mecanismo (para revisões veja Baulcombe, D.C. Plant Cell,The level of expression, number and configuration of the integrated transgenes, as well as other environmental and development factors that are much less understood, may influence the occurrence of gene silencing based on homology. Resistance in transgenic plants to viruses has often been shown to be based on this mechanism (for reviews see Baulcombe, D.C. Plant Cell,
8: 1833-1844, 1996; Ratcliff, F.R. et al., The Plant Cell,8: 1833-1844, 1996; Ratcliff, F.R. et al., The Plant Cell,
11:1207-1215, 1999; Ratcliff, R. et al., Plant Molecular11: 1207-1215, 1999; Ratcliff, R. et al., Plant Molecular
Biology, 43: 295-306, 2000).Biology, 43: 295-306, 2000).
rilaughs
5/345/34
Sílenciamento de RNA age essencialmente para destruir transcritos de material genômico exógeno, de modo que iniba a replicação e a propagação de partículas virais e o desenvolvimento da doença viral (Vance, V. e Vaucheret, H.,RNA silencing essentially acts to destroy transcripts of exogenous genomic material, so as to inhibit the replication and spread of viral particles and the development of viral disease (Vance, V. and Vaucheret, H.,
Science, 292: 2277-2280, 2001; Vaucheret, H. et al., J.Science, 292: 2277-2280, 2001; Vaucheret, H. et al., J.
Cell.Sei, 114: 3083-3091, 2001; Waterhouse, P. M. et al. ,Cell.Sei, 114: 3083-3091, 2001; Waterhouse, P. M. et al. ,
Nature, 411: 834-842, 2001). A característica chave de sílenciamento de RNA é que este seja provocado pela formação da fita dupla de RNA (dsRNA), a qual é clivada em pequenos RNAs de interferência (siRNAs) , 21 a 25 nucleotídeos em comprimento, que subsequentemente direcionam a degradação de seqüências homólogas (isto é, seqüências de RNA codificadas pelo genoma viral ou em caso de silenciamento do transgene codificadas pelo transgene e/ou DNA genômico endógeno).Nature, 411: 834-842, 2001). The key characteristic of RNA silencing is that it is caused by the formation of the double RNA strand (dsRNA), which is cleaved into small interference RNAs (siRNAs), 21 to 25 nucleotides in length, which subsequently direct sequence degradation homologous (ie, RNA sequences encoded by the viral genome or in case of silencing of the transgene encoded by the transgene and / or endogenous genomic DNA).
É evidente que vírus de RNA são capazes de gerar siRNA, os quais podem desencadear o desenvolvimento do silenciamento do RNA dentro de uma planta hospedeira (Voinnet, O. et al., Proc. Natl. Acad. Sei. USA 96: 1414714152, 1999). Apesar da presença de um dsRNA exógeno ser um desencadeador forte do silenciamento de RNA, células de planta também aparentam ter a habilidade de reconhecer moléculas de RNA de fita simples aberrantes de diferentes fontes e depois direcionar a síntese de homólogos de dsRNAIt is evident that RNA viruses are capable of generating siRNA, which can trigger the development of RNA silencing within a host plant (Voinnet, O. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96: 1414714152, 1999 ). Although the presence of an exogenous dsRNA is a strong trigger for RNA silencing, plant cells also appear to have the ability to recognize aberrant single-stranded RNA molecules from different sources and then direct the synthesis of dsRNA homologues
6/34 ou siRNA, os quais servem como desencadeadores para o silenciamento de RNA.6/34 or siRNA, which serve as triggers for RNA silencing.
Em algumas plantas transgênicas, o vírus pode ser tanto um indutor quanto um alvo do silenciamento gênico. As folhas inferiores destas plantas apresentam os sintomas virais normais, entretanto folhas superiores que emergem após a infecção sistêmica são assintomáticas e livres de vírus. Estas folhas superiores são resistentes à infecção secundária pela indução do vírus e são consideradas 10 recuperadas (Lindbo et al., The Plant Cell, 5: 1749-1759,In some transgenic plants, the virus can be both an inducer and a target for gene silencing. The lower leaves of these plants show normal viral symptoms, however the upper leaves that emerge after systemic infection are asymptomatic and virus-free. These upper leaves are resistant to secondary infection by virus induction and are considered 10 recovered (Lindbo et al., The Plant Cell, 5: 1749-1759,
1993; Guo H. S. et al., Gene, 206(2): 263-72, 1997).1993; Guo H. S. et al., Gene, 206 (2): 263-72, 1997).
A expressão dos transcritos da capa protéica viral, os quais foram modificados para serem incapazes de serem traduzidos em um polipeptídeo (não-traduzido), têm mostrado a capacidade de conferir resistência a diversos vírus. 0 exemplo disto, mas não de forma absoluta, é o Potato Vírus Y (PVY) em batata (Van der Vlugt, R. A. et al., Plant Mol. Biol. 17: 431-439, 1991); Tobacco EtchThe expression of viral protein coat transcripts, which have been modified to be unable to be translated into a (untranslated) polypeptide, have shown the ability to confer resistance to several viruses. The example of this, but by no means absolute, is Potato Virus Y (PVY) in potatoes (Van der Vlugt, R. A. et al., Plant Mol. Biol. 17: 431-439, 1991); Tobacco Etch
Virus (TEV) em tabaco (Lindbo, J. A., et al., Mol. Plant 20 Microbe Int. 5(2): 144-153, 1992; Publicação do pedido PCT n° WO 93/17098 a Dougherty, W.G. et al., 2 de setembro de 1993); Tomato Spotted Wilt Virus em tomate(Pang, S et al., Bio/Technology 11: 819-824, 1993; DeHaan et al.,Virus (TEV) in tobacco (Lindbo, JA, et al., Mol. Plant 20 Microbe Int. 5 (2): 144-153, 1992; Publication of PCT application No. WO 93/17098 to Dougherty, WG et al. , September 2, 1993); Tomato Spotted Wilt Virus in tomatoes (Pang, S et al., Bio / Technology 11: 819-824, 1993; DeHaan et al.,
Bio/Technology 10: 1133-1137, 1992); Sorghum Mosaic Virus (Q>Bio / Technology 10: 1133-1137, 1992); Sorghum Mosaic Virus (Q>
7/34 (SMVr) em eana-de-açúcar (Ingelbrecht, I.L. et al. Plant Physiology 119: 1187-1197, 1999); Maize Dwarf Mosaic Virus (MDMV) em milho (Patente americana n° US 6,040,496); e7/34 (SMVr) in sugar-ethanol (Ingelbrecht, I.L. et al. Plant Physiology 119: 1187-1197, 1999); Maize Dwarf Mosaic Virus (MDMV) on maize (US Patent No. 6,040,496); and
Papaya Ringspot Vírus em mamão(Patente US 6,750,382) .Papaya Ringspot Virus on papaya (US Patent 6,750,382).
Vírus do Mosaico da Cana (SCMV) é um membro do gêneroCane Mosaic Virus (SCMV) is a member of the genus
Potyvirus na família Potyviridae. O gênero Potyvirus é o maior e, possivelmente, o grupo de vírus patogênicos de plantas mais importante economicamente. Potyvirus incluem Papaya Ringspot Virus, Watermelon Mosaic Virus II (WMVII) e Watermelon Mosaic Virus I (PRV-p e PRV-w, duas diferentes linhagens do mesmo vírus), Zucchini Yellow Mosaic Virus (ZYMV), Potato Virus Y, Tobacco Etch Virus, Toma to EtchPotyvirus in the family Potyviridae. The genus Potyvirus is the largest and possibly the most economically important group of plant pathogenic viruses. Potyvirus includes Papaya Ringspot Virus, Watermelon Mosaic Virus II (WMVII) and Watermelon Mosaic Virus I (PRV-p and PRV-w, two different strains of the same virus), Zucchini Yellow Mosaic Virus (ZYMV), Potato Virus Y, Tobacco Etch Virus , Take to Etch
Virus, Plum Pox Virus entre outros. Estes vírus possuem uma morfologia de bastão, flexível e longo, com aproximadamente 780x12 nanômetros de tamanho e são transmitidos por afídeos de forma não persistente (veja Hollings, M. e Brunt, A. páginas 732-807 de Handbook of Plant Vírus Infection and Comparative Diagnosis, «id. por E. Kurstak, Elsevier/North Holland Biomeduical Press, Amesterdam, 1981). Os Potyvirus têm um genoma composto por uma fita simples de RNA mensageiro senso positivo de aproximadamente 10 kb. O genoma do Potyvirus é traduzido em uma poliproteína grande única de cerca de 330 kDa a qual é subsequentemente clivada em seus componentes por proteases da planta e do vírus.Virus, Plum Pox Virus and others. These viruses have a long, flexible, rod morphology, approximately 780x12 nanometers in size and are transmitted by aphids non-persistently (see Hollings, M. and Brunt, A. pages 732-807 of Handbook of Plant Virus Infection and Comparative Diagnosis, 'id. By E. Kurstak, Elsevier / North Holland Biomeduical Press, Amsterdam, 1981). Potyviruses have a genome composed of a single strand of positive sense messenger RNA of approximately 10 kb. The Potyvirus genome is translated into a single large polyprotein of about 330 kDa which is subsequently cleaved into its components by plant and virus proteases.
/7 ΐ-./ 7 ΐ-.
8/348/34
Uma das proteínas contidas dentro desta poliproteína é um capsídeo ou capa protéica de 35 kDa que reveste e protege o DNA viral da degeneraçâo. A capa protéica está também envolvida na transmissão pelo inseto vetor, no movimento cêlula-célula das partículas do vírus e na regulação da formação do complexo de replicação do genoma do vírus.One of the proteins contained within this polyprotein is a 35 kDa capsid or protein layer that coats and protects viral DNA from degeneration. The protein layer is also involved in the transmission by the vector insect, in the cell-cell movement of the virus particles and in the regulation of the formation of the virus genome replication complex.
SCMV é um importante patógeno de cana-de-açúcar (Saccharum L. híbridos interespecíficos), ocorrendo em muitas partes do mundo onde espécies hospedeiras susceptíveis são cultivadas. SCMV causa doença do mosaico e perda do rendimento em cana-de-açúcar, milho, sorgo, e outras plantas da família Poaceae. O complexo SCMV consiste de quatro distintos Potyvirus (Shukla D.D, et al., O subgrupo do vírus do mosaico da cana; In The Potyviridae. CAB International, Wallingford, ÜK, pp360-371, 1994) incluindo cepas de Johnsongrass Mosaic Vírus (JGMV), Maize Dwarf Mosaic Vírus (MDMV), Sorghum Mosaic vírus (SrMV) Sugarcane Mosaic vírus (SCMV)(Yamg, Z.N. e Mirkov, T.E. Phytopathology 87: 932-939, 1997). SCMV tem um genoma de RNA de fita simples senso positivo monopartido, que é poliadenilado na porção final 3' (Shukla D.D. et al., o subgrupo do vírus do mosaico da cana; In The Potyviridae. CAB International, Wallingford, UK, pp360-371, 1994) .SCMV is an important pathogen of sugarcane (Saccharum L. interspecific hybrids), occurring in many parts of the world where susceptible host species are cultivated. SCMV causes mosaic disease and loss of yield in sugar cane, corn, sorghum, and other plants of the Poaceae family. The SCMV complex consists of four distinct Potyvirus (Shukla DD, et al., The sugarcane mosaic virus subgroup; In The Potyviridae. CAB International, Wallingford, ÜK, pp360-371, 1994) including strains of Johnsongrass Mosaic Virus (JGMV ), Maize Dwarf Mosaic Virus (MDMV), Sorghum Mosaic Virus (SrMV) Sugarcane Mosaic Virus (SCMV) (Yamg, ZN and Mirkov, TE Phytopathology 87: 932-939, 1997). SCMV has a monopartite positive sense single-stranded RNA genome, which is polyadenylated in the final 3 'portion (Shukla DD et al., The sugarcane mosaic virus subgroup; In The Potyviridae. CAB International, Wallingford, UK, pp360- 371, 1994).
Em cana-de-açúcar, cepas de SCMV e SrMV são a maioriaIn sugar cane, strains of SCMV and SrMV are the majority
9/34 dos vírus difundidos, e podem reduzir a produção de canade-açúcar e o rendimento de açúcar significativamente. Em meados de 1920, epidemias causadas por membros do subgrupo de SCMV foram responsáveis pelo quase colapso da indústria9/34 of the widespread viruses, and can significantly reduce sugar cane production and sugar yield. In the mid-1920s, epidemics caused by members of the SCMV subgroup were responsible for the near collapse of the industry
Brasileira, Argentina e da Lousiana {EUA). Embora essas epidemias fossem controladas pela introdução de cultivares de cana-de-açúcar resistentes, cepas de SCMV e SrMV continuam sendo uma ameaça potencial à indústria (Koike, H. and Gillaspie, A.G. Jr In: Diseases of sugarcane. Major diseases. Ricaud, C., Egan B.T., Gillaspie Jr, A.C. and Hugues, C.G. (eds), p.301-322. Amsterdam, The Netherlands,Brazilian, Argentina and Louisiana (USA). Although these epidemics were controlled by the introduction of resistant sugarcane cultivars, strains of SCMV and SrMV remain a potential threat to the industry (Koike, H. and Gillaspie, AG Jr In: Diseases of sugarcane. Major diseases. Ricaud, C., Egan BT, Gillaspie Jr, AC and Hugues, CG (eds), p.301-322. Amsterdam, The Netherlands,
Elsevier Science Publishers B.V., 1989).Elsevier Science Publishers B.V., 1989).
A geração de plantas transformadas expressando tanto a capa protéica do MDMV quanto a forma não-traduzida do RNA 15 mensageiro da capa protéica do MDMV tem mostrado a capacidade de conferir resistência a cepas A, B e SC doThe generation of transformed plants expressing both the MDMV protein coat and the untranslated form of the messenger RNA 15 of the MDMV protein coat has shown the ability to confer resistance to A, B and SC strains from
MDMV em milho (patente US 5,428,144; US 5,530,193 e ÜS 6,040,496). Além disso, plantas de cana-de-açúcar resistentes ao SrMV transformadas com uma forma não traduzida do gene SCH CP da linhagem SrMV depende do mecanismo dependente de homologia mediado por RNA (Ingelbracht, I.L. et al., Plant Physiology 119: 1187-1197, 1999). Esta planta de cana-de-açúcar transgênica é resistente ao SrMV, mas não ao SCMV. Notavelmente, aMDMV in corn (US patent 5,428,144; US 5,530,193 and ÜS 6,040,496). In addition, SrMV-resistant sugarcane plants transformed with an untranslated form of the SrMV strain SCH CP gene depends on the homology-dependent mechanism mediated by RNA (Ingelbracht, IL et al., Plant Physiology 119: 1187-1197 , 1999). This transgenic sugarcane plant is resistant to SrMV, but not to SCMV. Notably, the
10/34 seqüência de identidade entre seus genes da CP correspondente é apenas 69%, o qual podería prejudicar o mecanismo de silenclamento do RNA dependente de homologia.10/34 sequence of identity among their corresponding CP genes is only 69%, which could impair the homology-dependent RNA silencing mechanism.
Na presente invenção, construções expressando o gene 5 da CP de SCMV nas orientações senso positivo e senso negativo foram usadas para engenheirar geneticamente plantas de cana-de-açúcar resistentes ao SCMV.In the present invention, constructs expressing the SCMV CP gene 5 in the positive sense and negative sense orientations were used to genetically engineer SCMV-resistant sugarcane plants.
SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION
A presente invenção refere-se a um método para aumentar a resistência de plantas, preferencialmente em plantas monocotiledôneas, mais preferencialmente ainda em cana-de-açúcar, à infecção por Vírus do Mosaico da Cana-deaçúcar (SCMV). Tal método compreende em transformar ou transfectar a dita planta cora um vetor de expressão compreendendo um promotor operacionalmente ligado a uma molécula de ácido nucléico que codifica (i) uma proteína tendo propriedades da capa protéica do dito SCMV, (ii) uma molécula de RNA antisenso complementar à fita positiva de RNA do gene da capa protéica ou (iii) uma molécula de dsRNA hairpin para o gene da capa protéica do dito SCMV, onde a expressão do dito cassete de expressão inibe a infecção porThe present invention relates to a method to increase the resistance of plants, preferably in monocotyledonous plants, more preferably still in sugar cane, to infection by the Sugarcane Mosaic Virus (SCMV). Such a method comprises transforming or transfecting said plant with an expression vector comprising a promoter operatively linked to a nucleic acid molecule that encodes (i) a protein having properties of the protein cover of said SCMV, (ii) an antisense RNA molecule complementary to the positive RNA strand of the protein coat gene or (iii) a hairpin dsRNA molecule for the protein coat gene of said SCMV, where the expression of said expression cassette inhibits infection by
SCMV.SCMV.
A presente invenção também se refere a uma planta transgênica ou uma parte, um propágulo ou uma progênie delaThe present invention also relates to a transgenic plant or a part, propagule or progeny thereof
11/34 que seja tolerante, resistente ou imune ao SCMV. O genoma de tal planta compreende uma ou mais cópias da seqüência de uma molécula de ácido nucléico que codifica (i) uma proteína tendo propriedades da capa protéica do dito SCMV, (ii) uma molécula de RNA antisenso complementar à fita positiva de RNA do gene da capa protéica ou (iii) uma molécula de dsRNA hairpin para o gene da capa protéica do dito SCMV, onde a dita planta é tolerante ou imune ao SCMV.11/34 that is tolerant, resistant or immune to SCMV. The genome of such a plant comprises one or more copies of the sequence of a nucleic acid molecule that encodes (i) a protein having properties of the protein cover of said SCMV, (ii) an antisense RNA molecule complementary to the positive RNA strand of the gene of the protein coat or (iii) a dsRNA hairpin molecule for the protein coat gene of said SCMV, where said plant is tolerant or immune to SCMV.
Ainda no escopo desta invenção estão vetores de 10 expressão desenhados para expressar, respectivamente, as moléculas de RNA antisenso ou senso do gene da capa protéica do vírus que infecta a planta, bem como plantas contendo tais construções antisenso ou senso permanentemente integradas em seu genoma. Tais plantas e 15 sua progênie estão protegidas de infecção por vírus que produzem fita de RNA mensageiro senso {que compartilha identidade de seqüência com a molécula de RNA modificada expressa pela seqüência antisenso estável integrada), ou de infecção por vírus que expressa uma capa protéica com pelo menos 60% se similaridade de seqüência de aminoácido com a capa protéica codificada pela superexpressão do transgene.Still within the scope of this invention are 10 expression vectors designed to express, respectively, the antisense RNA molecules or sense of the virus protein coat gene that infects the plant, as well as plants containing such antisense or sense constructs permanently integrated into its genome. Such plants and their progeny are protected from virus infection that produces sense messenger RNA strand (which shares sequence identity with the modified RNA molecule expressed by the integrated stable antisense sequence), or from virus infection that expresses a protein coat with at least 60% if the amino acid sequence is similar to the protein layer encoded by the transgene overexpression.
Métodos para aumentar a resistência da planta à infecção ao SCMV através da transformação desta com construções contendo as moléculas de ácido nucléico da capa «2/Methods to increase the plant's resistance to infection with SCMV by transforming it with constructs containing the nucleic acid molecules of the cover «2 /
XX
12/34 protêica do SCMV fazem parte da presente invenção, de acordo com as plantas transgênicas e sua progênie resultante.12/34 SCMV proteins are part of the present invention, according to the transgenic plants and their resulting progeny.
Tais métodos incluem a introdução de vetores de expressão contendo pelo menos uma molécula de ácido nucléico da CP de SCMV em partes de planta, assim como em variedades comerciais de cana-de-açúcar susceptíveis ou qualquer outro germoplastna e cepas parentais utilizadas em programas de melhoramento convencional que podem ser usados para criar novas variedades que carregam e expressam as construções que conferem resistência.Such methods include introducing expression vectors containing at least one nucleic acid molecule from SCMV CP into plant parts, as well as into susceptible commercial varieties of sugarcane or any other germplasm and parental strains used in breeding programs. conventional that can be used to create new varieties that carry and express the buildings that give resistance.
A invenção refere-se, adicionalmente, a plantas transgênicas, tais como plantas do gênero Sacharum, nas quais moléculas de ácido nucléico da CP do SCMV têm sido introduzidas por diferentes construções. Exemplos destas plantas são todos os cultivares híbridos de Sacharum sp. As plantas podem ser uma linhagem parental. As plantas transformadas compreendem um marcador de seleção tal como um gene de resistência a herbicida.The invention additionally relates to transgenic plants, such as plants of the genus Sacharum, in which SCMV CP nucleic acid molecules have been introduced by different constructs. Examples of these plants are all hybrid cultivars of Sacharum sp. Plants can be a parental line. The transformed plants comprise a selection marker such as a herbicide resistance gene.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
A invenção pode ser prontamente compreendida pela referência aos desenhos:The invention can be readily understood by reference to the drawings:
A figura 1 mostra um mapa do cassete de expressão de planta (pCANA) contendo o promotor Ubiquitina-1 de milho,Figure 1 shows a map of the plant expression cassette (pCANA) containing the corn promoter Ubiquitina-1,
ΑΑ
13/34 um sítio de clonagem múltiplo (MCS) e o terminador de transcrição NOSPolyA. O sítio de clonagem múltiplo apresenta os seguintes sítios de restrição das enzimas13/34 a multiple cloning site (MCS) and the NOSPolyA transcription terminator. The multiple cloning site has the following enzyme restriction sites
PacI-AscI-AvrlI-Pmel-Sgfl-BstEII-BamHI (Seq ID n°8).PacI-AscI-AvrlI-Pmel-Sgfl-BstEII-BamHI (Seq ID No. 8).
A figura 2 mostra um mapa do cassete de expressão de planta (pCANA) carregando a seqüência senso do cDNA da CP do SCMV sob o controle do promotor UBI-l.Figure 2 shows a map of the plant expression cassette (pCANA) carrying the sense sequence of the SCMV CP cDNA under the control of the UBI-1 promoter.
A figura 3 mostra um mapa do cassete de expressão de planta (pCANA) carregando a seqüência antisenso do cDNA da CP do SCMV sob o controle do promotor UBI-1.Figure 3 shows a map of the plant expression cassette (pCANA) carrying the antisense sequence of the SCMV CP cDNA under the control of the UBI-1 promoter.
A figura 4 mostra uma análise de gel de DNA de padrões de integração do transgene da CP e número de cópias em cana-de-açúcar transgênica (amostra 1,2 e 3) . O gel de DNA com DNA total digerido com o Barriül e hibridizado com um fragmento do gene SCMV-CP de 875 pb marcado com P32.Figure 4 shows a DNA gel analysis of patterns of integration of the CP transgene and number of copies in transgenic sugarcane (samples 1,2 and 3). The DNA gel with total DNA digested with Barriül and hybridized with a fragment of the 875 bp SCMV-CP gene marked with P 32 .
A figura 5 A mostra uma análise de gel de agarose de RT-PCR do nível de expressão da CP antisenso transgênica transcrita em plantas transgênicas de cana-de-açúcar. A figura 5 B mostra uma análise de RT-PCR da expressão do gene da actina endógeno de cana-de-açúcar. Reações controles incluem a RT-PCR de uma planta não transformada e não inoculada (NT) e como controle positivo (+C), o cassete de expressão pUBI::CPas foi utilizado como molde.Figure 5A shows an RT-PCR agarose gel analysis of the level of expression of transgenic antisense CP transcribed in transgenic sugarcane plants. Figure 5 B shows an RT-PCR analysis of the expression of the endogenous sugarcane actin gene. Control reactions include RT-PCR from an unprocessed and uninoculated plant (NT) and as a positive control (+ C), the expression cassette pUBI :: CPas was used as a template.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO £DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION £
‘ϊ/‘Ϊ /
14/3414/34
Na descrição que segue, vários termos são usados extensivamente. As definições seguintes são fornecidas para facilitar o entendimento da invenção.In the description that follows, several terms are used extensively. The following definitions are provided to facilitate understanding of the invention.
Um gene é uma região de DNA, uma seqüência de polinucleotídeos, tendo uma seqüência que ê transcrita em RNA mensageiro (mRNA). A seqüência de polinucleotídeo pode ser clonada na orientação senso ou antisenso. Na presente invenção, o componente da seqüência codificante compreende uma seqüência que, quando transcrita, produz uma molécula de RNA correspondente a uma seqüência viral alvo.A gene is a region of DNA, a sequence of polynucleotides, having a sequence that is transcribed into messenger RNA (mRNA). The polynucleotide sequence can be cloned in the sense or antisense orientation. In the present invention, the coding sequence component comprises a sequence that, when transcribed, produces an RNA molecule corresponding to a target viral sequence.
Como usado aqui, promotor inclui referência a uma região do DNA a montante do início da transcrição e envolvida no reconhecimento e ligação da RNA polimerase e outras proteínas para iniciar a transcrição. Um promotor de planta é um promotor capaz de iniciar a transcrição em células de plantas. O componente do promotor pode ser qualquer promotor que seja capaz de regular e direcionar a expressão de um gene operacionalmente ligado na planta monocotiledônea alvo.As used here, a promoter includes reference to a region of DNA upstream from the start of transcription and involved in the recognition and binding of RNA polymerase and other proteins to initiate transcription. A plant promoter is a promoter capable of initiating transcription in plant cells. The promoter component can be any promoter that is capable of regulating and directing the expression of an operably linked gene in the target monocot plant.
O termo expressão refere-se à biosintese de um produto gênico. Por exemplo, neste caso, expressão envolve transcrição do gene em mRNA ou sua tradução na proteína que tem propriedades de uma capa protéica de SCMV.The term expression refers to the biosynthesis of a gene product. For example, in this case, expression involves transcribing the gene into mRNA or translating it into the protein that has properties of an SCMV protein coat.
Um vetor é uma molécula de DNA, tal como um plasmídeo, <2ΗA vector is a DNA molecule, such as a plasmid, <2Η
15/34 cosmídeo ou bacteriófago, que tem a capacidade de replicarse de forma autônoma na célula hospedeira. Vetores tipicamente contêm um ou mais sítios de reconhecimento de endonucleases de restrição nas quais seqüências exógenas de DNA podem ser inseridas de uma forma determinada sem perda de uma função biológica essencial do vetor, assim como um gene marcador que é apropriado para o uso na identificação e seleção de células transformadas com o vetor de clonagem. Genes marcadores tipicamente incluem genes que fornecem resistência â tetraciclina, ampicilina ou kanamicina.15/34 cosmid or bacteriophage, which has the ability to replicate autonomously in the host cell. Vectors typically contain one or more restriction endonuclease recognition sites in which exogenous DNA sequences can be inserted in a determined way without loss of an essential biological function of the vector, as well as a marker gene that is appropriate for use in identifying and selection of cells transformed with the cloning vector. Marker genes typically include genes that provide resistance to tetracycline, ampicillin or kanamycin.
Um vetor de expressão é uma molécula de DNA compreendendo um gene que é expresso em uma célula hospedeira. Tipicamente, expressão gênica é colocada sob controle de certas regiões regulatórias, incluindo promotores constitutivos ou induzíveis, · regiões regulatórias tecido-específicas e enhancers. Tal gene é dito por ser operacionalmente ligado a regiões regulatórias.An expression vector is a DNA molecule comprising a gene that is expressed in a host cell. Typically, gene expression is placed under the control of certain regulatory regions, including constitutive or inducible promoters, · tissue-specific regulatory regions and enhancers. Such a gene is said to be operationally linked to regulatory regions.
Uma planta transgênica é uma planta que compreende uma região de DNA ou uma modificação do DNA introduzido como um resultado do processo de transformação.A transgenic plant is a plant that comprises a region of DNA or a modification of the DNA introduced as a result of the transformation process.
O termo introduzido, no contexto de inserir uma molécula de ácido nucléico dentro da célula, significa transfecção, transformação ou transdução e incluiThe term introduced, in the context of inserting a nucleic acid molecule into the cell, means transfection, transformation or transduction and includes
16/34 referência a incorporação de uma molécula de ácido nucléico dentro de uma célula eucariótica ou procariótica onde o ácido nucléico pode ser incorporado dentro do genoma da célula (por exemplo, cromossomo, plasmídeo, plastídeo, DNA mitocondrial) convertido em um replicon autônomo ou expresso transientemente (por exemplo, mRNA transfectado).16/34 reference the incorporation of a nucleic acid molecule into a eukaryotic or prokaryotic cell where the nucleic acid can be incorporated within the cell's genome (eg, chromosome, plasmid, plastid, mitochondrial DNA) converted into an autonomous replicon or transiently expressed (for example, transfected mRNA).
Como usado aqui, o termo planta inclui referência a plantas inteiras, órgãos de plantas (por exemplo, folhas, caule, raízes, etc.), sementes, células de plantas e progênie das mesmas. Célula de planta, como usado aqui inclui, mas não de forma limitada, sementes, culturas de suspensão, embriões, regiões merístemáticas, tecido de calo, folhas, raízes, brotos, gametófitos, esporófitos, pólen e micrósporos.As used here, the term plant includes reference to whole plants, plant organs (for example, leaves, stem, roots, etc.), seeds, plant cells and their progeny. Plant cell, as used here, includes, but is not limited to, seeds, suspension cultures, embryos, meristemic regions, callus tissue, leaves, roots, shoots, gametophytes, sporophytes, pollen and microspores.
Para o propósito da presente invenção, uma planta tolerante a um patógeno é uma que seja capaz de tolerar o ataque de um patógeno melhor do que a planta tipo selvagem, mas geralmente sucumbirá à infecção ou morrerá sob condições diferentes de uma doença leve. A planta resistente é uma planta que tem a habilidade para excluir ou superar o crescimento ou efeitos do patógeno, exceto sob pressão extremamente elevada da doença. Uma planta imune é uma capaz de ser resistente corapletamente a doença, sem reação de tecido da planta para um patógeno potencial.For the purpose of the present invention, a pathogen-tolerant plant is one that is capable of tolerating the attack of a pathogen better than the wild-type plant, but will generally succumb to infection or die under conditions other than a mild disease. The resistant plant is a plant that has the ability to exclude or overcome the growth or effects of the pathogen, except under extremely high pressure from the disease. An immune plant is one that is able to be completely resistant to disease, without reacting plant tissue to a potential pathogen.
17/3417/34
A presente invenção refere-se a métodos para aumentar a resistência da planta, preferencíalmente uma planta monocotiledônea, pelo uso de moléculas de ácido nucléico isoladas e construções de ácido nucléico compreendendo uma seqüência de polinucleotídeo de CP de SCMV. Incluída dentro desta invenção estão os vetores de expressão desenhados para expressar moléculas de RNA antisenso ou senso do gene CP de SCMV na planta, bem como plantas contendo tais construções antisenso ou senso estáveis integradas em seu genoma.The present invention relates to methods for increasing the resistance of the plant, preferably a monocot, by using isolated nucleic acid molecules and nucleic acid constructs comprising a SCMV CP polynucleotide sequence. Included within this invention are expression vectors designed to express antisense or sense RNA molecules of the SCMV CP gene in the plant, as well as plants containing such stable antisense or sense constructs integrated into its genome.
A presente invenção refere-se a um vetor de expressão em plantas. Na presente invenção, um vetor de expressão compreende um promotor operacionalmente ligado às seqüências de polinucleotídeos de CP do SCMV em orientação antisenso ou senso. 0 promotor pode ser um promotor órgão ou tecido especifico, e pode ser um promotor induzível ou constitutivo. O vetor de expressão e o gene marcador de seleção (que confere resistência a um agente seletivo sob o controle de um promotor expresso em plantas) são introduzidos dentro das células da planta. Finalmente, plantas resistentes são regeneradas a partir de células ou tecidos resistentes ao agente seletivo. Candidatos podem também ser obtidos sem o uso de um marcador de seleção.The present invention relates to an expression vector in plants. In the present invention, an expression vector comprises a promoter operatively linked to SCMV CP polynucleotide sequences in antisense or sense orientation. The promoter may be a specific organ or tissue promoter, and may be an inducible or constitutive promoter. The expression vector and the selection marker gene (which confers resistance to a selective agent under the control of a promoter expressed in plants) are introduced into the cells of the plant. Finally, resistant plants are regenerated from cells or tissues resistant to the selective agent. Candidates can also be obtained without using a selection marker.
Como exemplo, o vetor de expressão é introduzido dentro dasAs an example, the expression vector is introduced into the
18/34 να células da planta sem o gene marcador de seleção acompanhante.18/34 να plant cells without the accompanying selection marker gene.
A invenção relaciona-se assim, a métodos de transformação de plantas, tais como monocotiledôneas, com construções contendo seqüências de polinucleotídeos de CP do SCMV em orientação antisenso ou senso, para produzir plantas que são mais resistentes a vírus de plantas.The invention thus relates to methods of transforming plants, such as monocots, with constructions containing SCMV CP polynucleotide sequences in antisense or sense orientation, to produce plants that are more resistant to plant viruses.
Numerosos métodos para introduzir genes exógenos dentro de plantas são conhecidos e podem ser utilizados para inserir um gene dentro de uma planta hospedeira, incluindo protocolos físicos e biológicos de transformação de plantas. Os métodos eiscolhidos variam de acordo com a planta hospedeira e incluem métodos de transfecção químicos tal como fosfato e cálcio, transferência de genes mediada por microorganismo, tal como Agrobacterium (Horsh, et al., Science, 277: 1229-31, 1985), eletroporação, micro-injeção e bombardeamento biobalístico.Numerous methods for introducing exogenous genes into plants are known and can be used to insert a gene into a host plant, including physical and biological plant transformation protocols. The methods chosen vary according to the host plant and include chemical transfection methods such as phosphate and calcium, microorganism-mediated gene transfer, such as Agrobacterium (Horsh, et al., Science, 277: 1229-31, 1985), electroporation, micro-injection and biobalistic bombardment.
üm método de transformação de plantas geralmente aplicável ê transformação mediada por microprojétil, onde o DNA é depositado na superfície dos microprojêteis que medem cerca de 1 a 4 μτη. O vetor de expressão é introduzido dentro dos tecidos da planta com um dispositivo biobalístico que acelera os microprojêteis a uma velocidade de 300 a 600 m/s, a qual é suficiente para penetrar nas $A plant transformation method generally applicable is microprojectile-mediated transformation, where DNA is deposited on the surface of microprojectiles that measure about 1 to 4 μτη. The expression vector is introduced into the tissues of the plant with a biobalistic device that accelerates the microprojectiles at a speed of 300 to 600 m / s, which is sufficient to penetrate the $
19/34 paredes celulares e membranas da planta (Sanford et al.,19/34 plant cell walls and membranes (Sanford et al.,
Part Sci. Technol., 5: 27-37, 1987; Sanford Trends Biotech,Part Sci. Technol., 5: 27-37, 1987; Sanford Trends Biotech,
6: 299-302, 1998; Sanford, Physiol. Plant 79: 206-209,6: 299-302, 1998; Sanford, Physiol. Plant 79: 206-209,
1990; Klein et al., Biotechnology, 10: 286-291, 1992).nineteen ninety; Klein et al., Biotechnology, 10: 286-291, 1992).
O método mais utilizado para introduzir um vetor de expressão dentro de plantas é baseado no sistema de transformação natural de Agorbacterium. A. tumefaciens e A. rhizogenes, bactérias de solo patogênicas para planta que transformam geneticamente células da planta. Os plasmídeos de Ti e Ri de A. tumefaciens e A. rhizogenes, respectivamente, carregam genes responsáveis pela transformação genética de plantas. Descrições do sistema de vetor de Agrobacterium e métodos para transferir genes mediados por Agrobacterium são fornecidos em Gruber et al.,The most used method to introduce an expression vector into plants is based on the natural transformation system of Agorbacterium. A. tumefaciens and A. rhizogenes, plant-pathogenic soil bacteria that genetically transform plant cells. The plasmids Ti and Ri of A. tumefaciens and A. rhizogenes, respectively, carry genes responsible for the genetic transformation of plants. Descriptions of the Agrobacterium vector system and methods for transferring Agrobacterium-mediated genes are provided in Gruber et al.,
1993 Vector for Plant Transformation In: Methods in Plant1993 Vector for Plant Transformation In: Methods in Plant
Molecular Biology and Biotechnology. Glick e Thompson, eds. CRC Press, Inc., Boca Raton, páginas 89-119.Molecular Biology and Biotechnology. Glick and Thompson, eds. CRC Press, Inc., Boca Raton, pages 89-119.
Métodos da presente invenção incluem a introdução de constructos contendo seqüências de polinucleotídeos da CP de SCMV dentro de qualquer ou todas as partes da planta.Methods of the present invention include introducing constructs containing SCMV CP polynucleotide sequences into any or all parts of the plant.
Alternativamente, uma vez que uma única planta transformada foi obtida por método de DNA recombinante, métodos convencionais de produzir plantas podem ser usados para transferir o gene e associar seqüências regulatóriasAlternatively, since a single transformed plant has been obtained by recombinant DNA method, conventional methods of producing plants can be used to transfer the gene and associate regulatory sequences
ΜΜ
20/34 via cruzamento e retro-cruzamento. Tais métodos intermediários compreenderão as etapas adicionais de (1) cruzamento sexuado da planta resistente a doença com a planta do táxon suscetível a doença; (2) recuperar o material reprodutivo da progênie do cruzamento; e (3) desenvolver plantas resistentes a doença a partir do material reprodutivo.20/34 via crossing and retro-crossing. Such intermediate methods will comprise the additional steps of (1) sexually crossing the disease-resistant plant with the disease-susceptible taxon plant; (2) recover the reproductive material from the progeny of the crossing; and (3) to develop disease-resistant plants from reproductive material.
Para a construção do vetor de expressão, poliA-RNA extraído a partir de folhas de diferentes variedades de cana-de-açúcar, coletadas em diferentes áreas de epidemia do mosaico no Brasil, foi utilizado para RT-PCR em conjunto com um par de iniciadores SCMV-específico, SCMV-f4 (5'gttttycaccaagctggaacagtc 3') (SEQ ID No: l) , e SCMV-r3 (5' agctgtgtgtctctctgtattctc 3') (SEQ ID No; 2) (Alegria,For the construction of the expression vector, polyA-RNA extracted from leaves of different varieties of sugarcane, collected in different areas of mosaic epidemic in Brazil, was used for RT-PCR together with a pair of primers SCMV-specific, SCMV-f4 (5'gttttycaccaagctggaacagtc 3 ') (SEQ ID No: 1), and SCMV-r3 (5' agctgtgtgtctctctgtattctc 3 ') (SEQ ID No; 2) (Joy,
O.M. et al. Arch Virol. 148: 357-72, 2003). SCMV-Í4 hibridiza na junção das janelas abertas de leitura (ORFS) Nlbs e CP do SMCV que codifica, respectivamente, um RNA dependente da RNA polimerase (RdRp) e a capa protéica, enquanto SCMV-r3 hibridiza na região 3' de gene CP.O.M. et al. Arch Virol. 148: 357-72, 2003). SCMV-Í4 hybridizes at the junction of the open reading windows (ORFS) Nlbs and CP of the SMCV which encodes, respectively, an RNA dependent on RNA polymerase (RdRp) and the protein coat, while SCMV-r3 hybridizes in the 3 'region of CP gene .
Fragmentos de 875 pb do gene da capa protéica (CP) de diferentes vírus do mosaico da cana-de-açúcar isolados foram amplificados. Os produtos de PCR da região que codificam a capa protéica de diferentes SCMV isolados foram clonados em vetor pGEM-T e seqüenciado, e depois via BLASTX875 bp fragments of the protein coat (CP) gene from different isolated sugarcane mosaic viruses were amplified. The PCR products from the region that encode the protein coat of different isolated SCMVs were cloned into pGEM-T vector and sequenced, and then via BLASTX
ÂOTO
21/34 e BIASTN estes exibiram alta similaridade com o gene da capa protêica do SCMV.21/34 and BIASTN, these exhibited high similarity with the SCMV protein cover gene.
SEQ ID No: 1, referida supra (Alegria, O.M. et .....al.SEQ ID No: 1, referred to above (Alegria, O.M. et ..... al.
Arch Virol. 148: 357-72,2003), foi adicionalmente usada em conjunto com um oligo dT (23 nt) para a clonagem do gene completo da CP de SCMV por RT-PCR a partir de poliA RNA de folhas de plantas de cana-de-açúcar doentes mostrando sintomas do mosaico. Os clones de cDNA seqüenciados continham o gene completo da capa protêica do SCMV e uma região 3'-UTR do genoma do SCMV (seqüências de nucleotídeos 14-943 e 944-1135 da SEQ ID No: 3, respectivamente). 0 fragmento amplificado contendo o cDNA completo da CP foi clonado tanto na orientação antisenso como senso em um vetor de expressão de planta para expressão da CP do SCMV derivada do RNA antisenso ou para superexpressão da proteína da capa protêica, respectivamente. Plantas de cana-de-açúcar transformadas com ambos os vetores foram regeneradas e após ensaios de inoculação de vírus, plantas resistentes ao SCMV foram selecionadas.Arch Virol. 148: 357-72,2003), was additionally used in conjunction with an oligo dT (23 nt) for cloning the complete SCMV CP gene by RT-PCR from polyA RNA from leaves of sugarcane plants sick sugar showing mosaic symptoms. The sequenced cDNA clones contained the complete SCMV protein coat gene and a 3'-UTR region of the SCMV genome (nucleotide sequences 14-943 and 944-1135 of SEQ ID No: 3, respectively). The amplified fragment containing the complete CP cDNA was cloned both in the antisense and sense orientation into a plant expression vector for expression of the SCMV CP derived from the antisense RNA or for overexpression of the protein coat protein, respectively. Sugarcane plants transformed with both vectors were regenerated and after virus inoculation tests, plants resistant to SCMV were selected.
Todos os termos técnicos usados aqui são termos comumente utilizados em bioquímica, biologia molecular, fitopatologia e agricultura, e será entendido por um técnico no assunto da qual esta invenção pertence. Os termos técnicos podem ser encontrados em, por exemplo,All technical terms used here are terms commonly used in biochemistry, molecular biology, phytopathology and agriculture, and will be understood by a technician in the subject to which this invention belongs. Technical terms can be found in, for example,
22/3422/34
Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3a ed. , vol. 1-3, ed. Sambrook e Russel, Cold spring Harbor Laboratory Press,Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd ed. , vol. 1-3, ed. Sambrook and Russel, Cold spring Harbor Laboratory Press,
Cold Spring Harbor, NY, 2001; Current Protocols i-nCold Spring Harbor, NY, 2001; Current Protocols i-n
Molecular Biology, ed. Ausubel et al., Greene Publishing Associates and Wiley-Interscience, NY, 1988 (c/ atualizações periódicas); Short protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology. 5* ed., vol. 1-2, ed. Ausubel et al. , John Wiley & Sons, Inc., 2002. Métodos envolvendo técnicas de biologia molecular de plantas são descritas aqui e são descritas em detalhes em tratados de metodologia tais como: Methods in Plant Molecular Biology: A Laboratory Course Manual, ed. Maliga et al., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1995. Várias técnicas usando PCR são descritas, por exemplo, em Innis et al., PCRMolecular Biology, ed. Ausubel et al., Greene Publishing Associates and Wiley-Interscience, NY, 1988 (with periodic updates); Short protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology. 5 * ed., Vol. 1-2, ed. Ausubel et al. , John Wiley & Sons, Inc., 2002. Methods involving plant molecular biology techniques are described here and are described in detail in methodology treaties such as: Methods in Plant Molecular Biology: A Laboratory Course Manual, ed. Maliga et al., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1995. Various techniques using PCR are described, for example, in Innis et al., PCR
Protocols: A Guide to Methods and Applications, Academic Press, San Diego, 1990 e em Dieffenbach e Dveksler, PCR Primer: A laboratory Manual, 2‘ ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 2003. Os pares de iniciadores de PCR podem ser derivados a partir de seqüências conhecidas por técnicas conhecidas tais como usando programas de computador pretendidos para esta finalidade {por exemplo, Primer, Version 0.5, 1991, Whitehead Institute for Biomedical Research, Cambridge, >Protocols: A Guide to Methods and Applications, Academic Press, San Diego, 1990 and in Dieffenbach and Dveksler, PCR Primer: A laboratory Manual, 2 'ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 2003. Peers of PCR primers can be derived from sequences known by known techniques such as using computer programs intended for this purpose {eg Primer, Version 0.5, 1991, Whitehead Institute for Biomedical Research, Cambridge,>
%-V% -V
23/3423/34
MA) . Métodos para síntese química de ácidos nucléicos são discutidos, por exemplo, em Beaucage e Caruthers (1981)MA). Methods for chemical synthesis of nucleic acids are discussed, for example, in Beaucage and Caruthers (1981)
Tetra. Letts. 22: 1859-1862 e Matteucci e Caruthers (1981)Tetra. Letts. 22: 1859-1862 and Matteucci and Caruthers (1981)
J. Am. Chem. Soe. 103: 3185.J. Am. Chem. Soe. 103: 3185.
EXEMPLOSEXAMPLES
A presente invenção é adicionalmente ilustrada pelos exemplos específicos seguintes. Os exemplos são fornecidos de forma ilustrativa e não devem ser interpretados para limitar o escopo ou conteúdo da invenção de nenhuma maneira.The present invention is further illustrated by the following specific examples. The examples are provided by way of illustration and should not be construed to limit the scope or content of the invention in any way.
EXEMPLO 1EXAMPLE 1
Síntese de cDNA e procedimentos de clonagem do gene da capa protéica de SCMV.Synthesis of cDNA and cloning procedures of the SCMV protein coat gene.
Este exemplo descreve a identificação e clonagem da molécula de ácido nucléico que codifica a Capa Protéica e a região 3'UTR de SCMV por RT-PCR. mRNA foi extraído de folhas de cana-de-açúcar expressando sintomas da doença doThis example describes the identification and cloning of the nucleic acid molecule encoding the Protein Cover and the 3'UTR region of SCMV by RT-PCR. mRNA was extracted from sugar cane leaves expressing symptoms of
SCMV. A Primeira fita de cDNA foi sintetizada, após desnaturação de 500 ng de mRNA a 94°C por 5 min. Em um volume de reação final de 12 μΐ, usando 500 ng de oligo dT, e 1,2 mM dNTP mix. A solução foi posteriormente incubada no gelo e 4 μΐ de 5x tampão First-Strand (250 mM Tris-HCl, pHSCMV. The first cDNA strand was synthesized, after denaturing 500 ng of mRNA at 94 ° C for 5 min. In a final reaction volume of 12 μΐ, using 500 ng of oligo dT, and 1.2 mM dNTP mix. The solution was then incubated on ice and 4 μΐ of 5x First-Strand buffer (250 mM Tris-HCl, pH
8,3, 375 mM de KC1, 15 mM de MgCl2) , 2 μΐ de dtt a 0,1 M e8.3, 375 mM KC1, 15 mM MgCl 2 ), 2 μΐ of 0.1 M dtt and
5.35.3
24/34 μΐ de RNaseOUT (40 unidades/μΐ) foram adicionados no tubo. A mistura foi incubada a 42°c por 2 min., 1 μΐ (20024/34 μΐ of RNaseOUT (40 units / μΐ) were added to the tube. The mixture was incubated at 42 ° C for 2 min., 1 μΐ (200
U) da enzima transcriptase reversa SuperScript II foi adicionada e o tubo foi incubado novamente por 90 min. aU) of the SuperScript II reverse transcriptase enzyme was added and the tube was incubated again for 90 min. The
42°C. A reação foi inativada pelo aquecimento a 70°C por 15 min. Duas unidades de RNase H foram adicionadas e a mistura foi incubada a 37°C por 20 min. Para PCR, 1 μΐ da primeira fita de cDNA foi utilizada como amostra, 0,5 μΜ de cada iniciador (iniciador oligo dT e SEQ ID No: 1, o qual é específico), 0,2 mM de cada dNTP, 0,2 mg/ml de BSA, 2 mM de MgCl2) , IX do tampão de reação (20 mM de Tris-HCl, pH 8,4, 50 mM de KC1) , e 1 U de Taq polimerase. A reação foi aquecida por 3 min a 94 °C submetida e a 40 ciclos de amplificação (60 s a 94°C, 60 s a 42°C, 90 s a 72°C) e uma incubação final a 72°C por 10 min. Fragmentos de DNA foram separados em gel de agarose a 1%, corado com 100 ng/ml de brometo de etídeo e analisado sob luz UV. A banda de 1,135 pb gerada por RT-PCR foi clonada em um vetor pGEM-T e seqüenciada usando um seqüenciador ABI 3700. Pesquisas em42 ° C. The reaction was inactivated by heating at 70 ° C for 15 min. Two units of RNase H were added and the mixture was incubated at 37 ° C for 20 min. For PCR, 1 μΐ of the first cDNA strand was used as a sample, 0.5 μΜ of each primer (oligo dT primer and SEQ ID No: 1, which is specific), 0.2 mM of each dNTP, 0.2 mg / ml BSA, 2 mM MgCl 2 ), IX of the reaction buffer (20 mM Tris-HCl, pH 8.4, 50 mM KC1), and 1 U of Taq polymerase. The reaction was heated for 3 min at 94 ° C and 40 cycles of amplification (60 s to 94 ° C, 60 s to 42 ° C, 90 s to 72 ° C) and a final incubation at 72 ° C for 10 min. DNA fragments were separated on a 1% agarose gel, stained with 100 ng / ml ethidium bromide and analyzed under UV light. The 1,135 bp band generated by RT-PCR was cloned into a pGEM-T vector and sequenced using an ABI 3700 sequencer.
BLASTX e BLASTN contra uma base de dados local NCBI NR mostrou similaridade com seqüência da capa protéica do SCMV (seqüência de nucleotídeo 14-943 da SEQ ID No. : 3) e a região 3'UTR do SCMV (seqüência de nucleotídeo 944-1135 doBLASTX and BLASTN against a local NCBI NR database showed similarity with the SCMV protein coat sequence (nucleotide sequence 14-943 of SEQ ID No.: 3) and the 3'UTR region of SCMV (nucleotide sequence 944-1135 of
ΛΛ
25/3425/34
SEQ ID NO.: 3).SEQ ID NO .: 3).
EXEMPLO 2EXAMPLE 2
Construção do vetor de transformação da plantaConstruction of plant transformation vector
Numerosos vetores de transformação são disponíveis para transformação de planta e o gene na orientação antisenso ou senso utilizado nesta invenção pode ser usado em conjunto com qualquer um dos tais vetores. A seleção de vetor para uso dependerá da técnica de transformação preferida e das espécies alvo para transformação. Para certas espécies alvo, diferentes marcadores de seleção de herbicida ou antibiótico podem ser utilizados. Marcadores de seleção usados rotineiramente na transformação incluindo o gene nptll que confere resistência a kanamicina e antibióticos relacionados (Messing e Vieira, Gene 19: 259268, 1982; Bevan et al. , Nature 304: 184-187, 1983), o gene hph que confere resistência ao antibiótico higromicina (Blochinger & Diggelmann, Mol Cell Biol 4: 2929-2931), o gene bar que confere resistência ao herbicida fosfinotricina (White et al., Nucl. Acids Res. 18: 1062,Numerous transformation vectors are available for plant transformation, and the gene in the antisense or sense orientation used in this invention can be used in conjunction with any of such vectors. The selection of vector for use will depend on the preferred transformation technique and the target species for transformation. For certain target species, different herbicide or antibiotic selection markers can be used. Selection markers used routinely in the transformation including the nptll gene that confers resistance to kanamycin and related antibiotics (Messing and Vieira, Gene 19: 259268, 1982; Bevan et al., Nature 304: 184-187, 1983), the hph gene that confers resistance to the antibiotic hygromycin (Blochinger & Diggelmann, Mol Cell Biol 4: 2929-2931), the bar gene that confers resistance to the herbicide phosphinothricin (White et al., Nucl. Acids Res. 18: 1062,
1990; Spencer et al., Theor. Appl. Gener 79: 625-631, 1990) e o gene dhfr, que confere resistência ao metotrexato (Bourouis et al., EMBO J. 2(7): 1099-1104, 1983).nineteen ninety; Spencer et al., Theor. Appl. Gener 79: 625-631, 1990) and the dhfr gene, which confers resistance to methotrexate (Bourouis et al., EMBO J. 2 (7): 1099-1104, 1983).
O gene da capa protéica do SCMV não contêm os sinais de tradução e transcrição necessários para sua expressãoThe SCMV protein cover gene does not contain the necessary translation and transcription signals for its expression
26/34 quando transferidos e integrados dentro do genoma da planta, uma vez que faz parte da poliproteína codificada pelo genoma viral. Para expressão da capa protéica do SCMV na célula da planta, além da necessidade de um promotor que confira expressão em plantas, um gene CP de SCMV deve ser engenheirado para conter o códon de iniciação ATG seguido de um sinal de iniciação de tradução eucariótico, para permitir uma ligação ribossomal mais forte para transdução eficiente e maior nível de expressão da proteína transgênica nas células da planta (veja Kozak, M. Cell 44: 283-292,1986 incorporada pela referência). Para engenheirar o gene CP do SCMV, iniciadores específicos derivados de cDNA CP de SVMC, isolados e clonados, foram desenhados. O seguinte iniciador fCPXKM {5' gctctagaccaccatggctggaacagtcgatgcag 3') (SEQ ID No.: 4) contém (i) um sito de restrição Xbal (3-8 nucleotídeos) , (ii) uma seqüência consenso de Kozak (8-17 nucleotídeos) e (iii) um códon de iniciação ATG (14-16 nucleotídeos) na primeira posição do códon da seqüência codificante da CP. O iniciador reverso rCPX (5'gctctagactagtggtgctgctgcactc 3') (SEQ ID No. : 5) contém um sítio de restrição Xbal (3-8 nucleotídeos) imediatamente após o códon de terminação TAG (9-11 nucleotídeos).26/34 when transferred and integrated within the plant genome, since it is part of the polyprotein encoded by the viral genome. For the expression of the SCMV protein cover in the plant cell, in addition to the need for a promoter that confers expression in plants, a SCMV CP gene must be engineered to contain the ATG initiation codon followed by a eukaryotic translation initiation signal, for allow a stronger ribosomal bond for efficient transduction and a higher level of expression of the transgenic protein in plant cells (see Kozak, M. Cell 44: 283-292,1986 incorporated by reference). To engineer the SCMV CP gene, specific primers derived from SVMC CP cDNA, isolated and cloned, were designed. The following fCPXKM {5 'gctctagaccaccatggctggaacagtcgatgcag 3') primer (SEQ ID No .: 4) contains (i) an Xbal restriction site (3-8 nucleotides), (ii) a Kozak consensus sequence (8-17 nucleotides) and (iii) an ATG initiation codon (14-16 nucleotides) in the first position of the codon of the CP coding sequence. The reverse primer rCPX (5'gctctagactagtggtgctgctgcactc 3 ') (SEQ ID No.: 5) contains an Xbal restriction site (3-8 nucleotides) immediately after the TAG termination codon (9-11 nucleotides).
O fragmento de cDNA de Cp de 0,939 kb foi amplificadoThe 0.939 kb Cp cDNA fragment was amplified
27/34 por PCR usando as SEQ ID Nos. : 4 e 5, subclonado em um vetor pGEM-T e seqüenciado. Isto está determinado no SEQ ID N: 6. A seqüência de 310 aminoácido codificada da proteína transgênica CP está determinada no SEQ ID No.: 7. Para engenheirar o vetor de expressão da planta, o cDNA CP completo modificado foi digerido com Xbal e clonado em pCANA tratado com Avrll (Fig. 1).27/34 by PCR using SEQ ID Nos. : 4 and 5, subcloned into a pGEM-T vector and sequenced. This is determined in SEQ ID N: 6. The 310 encoded amino acid sequence of the transgenic CP protein is determined in SEQ ID No .: 7. To engineer the plant expression vector, the modified complete CP cDNA was digested with Xbal and cloned in pCANA treated with Avrll (Fig. 1).
Construções contendo o cDNA de CP clonado em orientações senso e antisenso em relação ao promotor OBI-1 foram selecionados. Os cassetes resultantes DBI1: : CPaS: :NOSpolyA (Fig. 3) e UBI-1: : CPs : :NOSpolyA (Fig. 2) clonados em pCANA foram completamente seqüenciados. Os cassetes de expressão foram purificados por eletroforese em gel de agarose 0,8% de vetor Notl digerido carregando pCANA.Constructions containing the CP cDNA cloned in sense and antisense orientations in relation to the OBI-1 promoter were selected. The resulting cassettes DBI1:: CPaS:: NOSpolyA (Fig. 3) and UBI-1:: CPs:: NOSpolyA (Fig. 2) cloned in pCANA were completely sequenced. The expression cassettes were purified by electrophoresis on 0.8% agarose gel digested Notl vector carrying pCANA.
Para seleção, plantas de cana-de-açúcar foram cotransformadas com cassete de expressão UBI1::Bar::NOSPolyA, um cassete baseado em ubiquitina para alto nível de expressão do gene marcador em plantas monocotiledôneas que contêm a região codificante Bar (Biolaphos-resistence gene) sob controle do promotor de ubiquitina de milho, primeiro exon e primeiro intron, seguido por um terminador NOS-polyA (gene nopalina sintase). 0 gene Bar codifica uma enzima fosfonitricina28/34 acetil transferase (PAT) que detoxifica fosfonitricina (Biolaphos) por acetilação. Cassete UBI-1::Bar: .-NOSpolyA foi completamente seqüenciado. Para transformação da planta o cassete UBI-1:: Bar: .-NOSpolyA foi purificado por eletroforese em gel de agarose 0,8% de vetor Earl restrito carregando pBLUESCRIPT (SK-) (Christensen, A. H. e Quail, P.H. Transgenic research 5: 213-218, 1996).For selection, sugarcane plants were cotransformed with UBI1 :: Bar :: NOSPolyA expression cassette, a ubiquitin-based cassette for high level of marker gene expression in monocot plants containing the Bar coding region (Biolaphos-resistance gene) under the control of the corn ubiquitin promoter, first exon and first intron, followed by a NOS-polyA terminator (nopaline synthase gene). The Bar gene encodes a phosphonitricin28 / 34 acetyl transferase (PAT) enzyme that detoxifies phosphonitricin (Biolaphos) by acetylation. Cassette UBI-1 :: Bar:.-NOSpolyA has been completely sequenced. For the transformation of the plant, the UBI-1 :: Bar:.-NOSpolyA cassette was purified by electrophoresis in 0.8% agarose gel restricted Earl carrying pBLUESCRIPT (SK-) (Christensen, AH and Quail, PH Transgenic research 5: 213-218, 1996).
EXEMPLO 3EXAMPLE 3
Transformação de cana-de-açúcarSugar cane processing
Culturas de calos embriônicos de cana-de-açúcar foram estabelecidas a partir de meristema apical e folhas primordiais de cana-de-açúcar (Saccharum spp. hibrído).Cultures of embryonic sugarcane corns were established from apical meristem and primordial leaves of sugarcane (Saccharum spp. Hybrid).
Calos de oito semanas de idade foram co-bombardeados com uma mistura equimolar dos cassetes de expressãoEight-week-old calluses were co-bombarded with an equimolar mixture of the expression cassettes
UBI: :Bar: :NOSpolyA e UBI-1:: CPas: :NOSpolyA ou UBI1:: Bar:: NOSpolyA e UBI-1: : CPs:: NOSpolyA (10 gg de DNA/3 mg de partícula) por partícula de bombardeamento como descrito previamente (Sanford, J. C. Plant Physiol. 79: 206-209,UBI:: Bar:: NOSpolyA and UBI-1 :: CPas:: NOSpolyA or UBI1 :: Bar :: NOSpolyA and UBI-1:: CPs :: NOSpolyA (10 gg of DNA / 3 mg of particle) per bombardment particle as previously described (Sanford, JC Plant Physiol. 79: 206-209,
1990). Após o bombardeamento, calos foram transferidos ao meio MS contendo 1 mg/L de PPT e 1 mg/L de BAP para promover a regeneração do broto e inibir o desenvolvimento de tecido não transgênico. Após duas semanas, calos foram transfectados para um meio contendo 1 mg/L de PPT e 1 mg/L de BAP para elongação do broto e para induzir a formação denineteen ninety). After the bombardment, calluses were transferred to the MS medium containing 1 mg / L of PPT and 1 mg / L of BAP to promote bud regeneration and inhibit the development of non-transgenic tissue. After two weeks, calluses were transfected into a medium containing 1 mg / L of PPT and 1 mg / L of BAP to elongate the sprout and to induce the formation of
29/34 ‘7c\J raiz. Apôs duas semanas, plântulas foram colocadas em caixas magenta para aclimatização e duas semanas depois, brotos (10-15 cm) com raízes bem desenvolvidas foram transferidos para vasos com terra e colocadas na casa de vegetação.29/34 ‘7c \ J root. After two weeks, seedlings were placed in magenta boxes for acclimatization and two weeks later, sprouts (10-15 cm) with well-developed roots were transferred to pots with soil and placed in the greenhouse.
As plantas transgênicas selecionadas contendo a construção Ubi::CPs foram genotipadas por PCR usando uma combinação de iniciadores de SCMV-f4 (SEQ ID No. : 1) eThe selected transgenic plants containing the Ubi :: CPs construct were genotyped by PCR using a combination of SCMV-f4 primers (SEQ ID No.: 1) and
SCMV-r3 (SEQ ID No.: 2) de CP de SCMV. Análises por Southern Blot do total de DNA de plantas transgênicas, digerido com BamH I e hibridizado com sonda de SCMV-CP, revelou a presença do transgene em diferentes números de cópias nas plantas transgênicas como mostra a figura 4. Nas plantas transgênicas contendo construções ÜBI::CPas, níveis detectáveis de mRNA de CP antisenso foram observados em algumas das plantas transgênicas por RT-PCR usando iniciadores específicos SCMV-f4 (SEQ ID No.: 1) e SCMV-r3 (SEQ ID No.: 2) de CP de SCMV (figura 5).SCMV-r3 (SEQ ID No .: 2) from SCMV CP. Southern Blot analysis of the total DNA of transgenic plants, digested with BamH I and hybridized with a SCMV-CP probe, revealed the presence of the transgene in different numbers of copies in transgenic plants as shown in Figure 4. In transgenic plants containing ÜBI constructions :: CPas, detectable levels of antisense CP mRNA were observed in some of the transgenic plants by RT-PCR using specific primers SCMV-f4 (SEQ ID No .: 1) and SCMV-r3 (SEQ ID No .: 2) of SCMV (figure 5).
EXEMPLO 4EXAMPLE 4
Ensaio de inoculação de SCMV em plantas de cana-de-açúcarInoculation test of SCMV in sugarcane plants
Uma planta transgênica é considerada por ter tolerância ou resistência aumentada ao SCMV quando exibe significantemente menos ou nenhum sintoma da infecção da doença causada por SCMV comparada à mesma variedade daA transgenic plant is considered to have increased tolerance or resistance to SCMV when it exhibits significantly less or no symptoms of disease infection caused by SCMV compared to the same variety as
30/34 planta não transgênica quando desafiada com a mesma cepa de30/34 non-transgenic plant when challenged with the same strain of
SCMV.SCMV.
Os inóculos do SMCV foram propagados em cana-deaçúcar. Folhas de plantas de cana-de-açúcar (cultivar Co740) no estágio de desenvolvimento de quatro para oito folhas (6-7 semanas de idade) conduzidas na casa de vegetação foram feridas e inoculadas mecanicamente com extrato de seiva de folhas sintomáticas de cana-de-açúcarinfectadas com vírus SCMV (25 mL de um tampão fosfato de potássio 0,1 M contendo 0,25 g de carhorundum/g de tecido). Plantas foram observadas por um período de 2-8 semanas após a inoculação. Sintomas foram avaliados visualmente e, em alguns casos, o nível do vírus em folhas foi quantificado por ELISA, de acordo com procedimentos padrões (Converse, R. H e Martin, R. R. , 1990; APS Press, St. Paul, MN, ppThe SMCV inoculants were propagated in sugar cane. Leaves of sugarcane plants (cultivar Co740) in the development stage from four to eight leaves (6-7 weeks of age) conducted in the greenhouse were injured and mechanically inoculated with sap extract from symptomatic sugarcane leaves de-sugarinfected with SCMV virus (25 mL of a 0.1 M potassium phosphate buffer containing 0.25 g carhorundum / g tissue). Plants were observed for a period of 2-8 weeks after inoculation. Symptoms were assessed visually and, in some cases, the level of the virus in leaves was quantified by ELISA, according to standard procedures (Converse, R. H and Martin, R. R., 1990; APS Press, St. Paul, MN, pp.
179-196) utilizando IgG alcalino-conjugado de SCMV diluído 1:500. Observações incluíram uma avaliação visual da severidade da infecção viral de SCMV como suscetível (S;179-196) using 1: 500 diluted SCMV alkaline-conjugated IgG. Observations included a visual assessment of the severity of the SCMV viral infection as susceptible (S;
maioria dos perfilhos apresentava sintomas severos), tolerante (T; desenvolve sintomas em um tempo significante e estatisticamente mais tarde e significantemente menos severo que aqueles nas plantas controles, e/ou sintomas do mosaico restritos na minoria dos perfilhos) e resistente (R; todos os perfilhos não apresentam sintomas). Um Index ίωmost tillers had severe symptoms), tolerant (T; develops symptoms in a significant time and statistically later and significantly less severe than those in control plants, and / or mosaic symptoms restricted in the minority of tillers) and resistant (R; all tillers show no symptoms). An Index ίω
ÕC7VÕC7V
31/34 de severidade de doença (DSI) foi registrado como porcentagem de plantas infectadas na touceira DSI= Σ plantas sintomáticas / número total de plantas na touceira x 100). A presença de sintomas de mosqueado foliar induzidos por SCMV em qualquer touceira resulta em uma pontuação de SCMV de 1 para esse acesso ou controle. Uma pontuação de DSI de 0 indica que não há infecção de SCMV e uma pontuação de 100 indica que todas as plantas foram infectadas. Como os experimentos controles, plantas nãotransformadas do mesmo cultivar e plantas transformadas apenas com o gene Bar {übi::Bar) foram também infectadas mecanicamente com a mesma quantia de vírus e examinadas.31/34 disease severity (DSI) was recorded as percentage of infected plants in the clump DSI = Σ symptomatic plants / total number of plants in the clump x 100). The presence of leaf mottle symptoms induced by SCMV in any clump results in an SCMV score of 1 for this access or control. A DSI score of 0 indicates that there is no SCMV infection and a score of 100 indicates that all plants have been infected. As with the control experiments, non-transformed plants of the same cultivar and plants transformed only with the Bar gene (übi :: Bar) were also mechanically infected with the same amount of virus and examined.
Trinta e seis plantas transgênicas independentes contendo o cassete transgênico übi::Cpas foram examinadas pela resistência ao SCMV em cima da inoculação mecânica do vírus. Neste experimento, 4 replicatas de cada planta foram usadas. As plantas foram inspecionadas quanto aos sintomas de mosqueado foliar induzidos por SCMV em 10, 22, 35, 57, 81 e 111 dias após a inoculação e o index de severidade de doença foi calculado. Como controles, replicatas do cultivar parental não transformado Co740 foram usados. SCMV foi detectado em plantas controles por ensaios de ELISA. Apesar da maioria das plantas transgênicas terem apresentado os mesmos valores que o cultivar parental nãoThirty-six independent transgenic plants containing the übi :: Cpas transgenic cassette were examined for resistance to SCMV over mechanical virus inoculation. In this experiment, 4 replicates of each plant were used. The plants were inspected for leaf mottle symptoms induced by SCMV at 10, 22, 35, 57, 81 and 111 days after inoculation and the disease severity index was calculated. As controls, replicates of the unprocessed parent cultivar Co740 were used. SCMV was detected in control plants by ELISA assays. Although the majority of transgenic plants showed the same values as the parental cultivar,
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32/34 transgênico (Tabela 1), nove plantas übi::CPas apresentaram pontuações DSI significativamente menores (DSI<55%) do que o cultivar parental não transformado32/34 transgenic (Table 1), nine übi :: CPas plants had significantly lower DSI scores (DSI <55%) than the unprocessed parent cultivar
Co740, com duas plantas Ubi::CPas apresentando pontuaçõesCo740, with two Ubi plants :: CPas showing scores
DSI de 18,2% e 21,7%. Estes dois eventos também foram avaliados em condições de campo por um período de um ano e remanescidos menos susceptíveis a infecção do SCMV do que suas contrapartes não transformadas.DSI of 18.2% and 21.7%. These two events were also evaluated under field conditions for a period of one year and remained less susceptible to SCMV infection than their unprocessed counterparts.
Em um ensaio adicional, 13 eventos independentes contendo o cassete transgênico übi::CPs foram examinados pela resistência ao SCMV. Como controles, replicatas do cultivar parental não transformado Co740, bem com sua contraparte transformada unicamente com cassete übi::Bar, foram avaliados (Tabela 2). Quatro eventos übi::CPs apresentaram pontuações DSI significativamente menor (<60%) do que eventos controles não transformados Co740 e übi::Bar, com um evento übi::CPs apresentando uma pontuação DSI igual a zero. Estes eventos serão avaliados em condições de campo. De forma similar, as observações feitas para os eventos transgênicos Ubi::CPas, a maioria dos eventos transgênicos übi::Cps apresentaram os mesmos valores DSI que os eventos controles.In an additional trial, 13 independent events containing the transgenic cassette übi :: CPs were examined for resistance to SCMV. As controls, replicates of the unprocessed parental cultivar Co740, as well as their counterpart transformed only with übi :: Bar cassette, were evaluated (Table 2). Four übi :: CPs events had significantly lower DSI scores (<60%) than unprocessed Co740 and übi :: Bar control events, with one übi :: CPs event having a DSI score of zero. These events will be evaluated under field conditions. Similarly, the observations made for the transgenic events Ubi :: CPas, most transgenic events übi :: Cps showed the same DSI values as the control events.
Tabela lTable l
33/3433/34
Index de Severidade da Doença em inoculação de SCMV de eventos transgenicos Co740 (Ubi::CPs) e controles não transgenicos Co740. Quatro replicatas foram avaliadas para cada evento e controle não transgenico.Disease Severity Index in inoculation of SCMV of Co740 transgenic events (Ubi :: CPs) and Co740 non-transgenic controls. Four replicates were evaluated for each event and non-transgenic control.
Genótipo DSIDSI Genotype
Co740 100Co740 100
Petição 870170035878, de 29/05/2017, pág. 31/33Petition 870170035878, of 05/29/2017, p. 31/33
34/3434/34
Tabela 2Table 2
Index de Severidade da Doença em inoculação de SCMV de eventos transgenicos Ubi::CPs, controles transgenicos Ubi::BAR e controles não transgenicos Co740. Quatro replicatas foram avaliadas para cada evento e controle não transgenico._Disease Severity Index in inoculation of SCMV of transgenic events Ubi :: CPs, transgenic controls Ubi :: BAR and non-transgenic controls Co740. Four replicates were evaluated for each event and non-transgenic control.
Genótipo DSIDSI Genotype
Petição 870170035878, de 29/05/2017, pág. 32/33Petition 870170035878, of 05/29/2017, p. 32/33
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