[go: up one dir, main page]

CZ20004155A3 - Molecules of nucleic acids encoding enzymes from wheat and which take part in starch synthesis - Google Patents

Molecules of nucleic acids encoding enzymes from wheat and which take part in starch synthesis Download PDF

Info

Publication number
CZ20004155A3
CZ20004155A3 CZ20004155A CZ20004155A CZ20004155A3 CZ 20004155 A3 CZ20004155 A3 CZ 20004155A3 CZ 20004155 A CZ20004155 A CZ 20004155A CZ 20004155 A CZ20004155 A CZ 20004155A CZ 20004155 A3 CZ20004155 A3 CZ 20004155A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
nucleic acid
plant
acid molecule
starch
dna
Prior art date
Application number
CZ20004155A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Horst Loerz
Stephanie Luetticke
Gernot Abel
Ulrich Genschel
Original Assignee
Aventis Cropscience Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aventis Cropscience Gmbh filed Critical Aventis Cropscience Gmbh
Priority to CZ20004155A priority Critical patent/CZ20004155A3/en
Publication of CZ20004155A3 publication Critical patent/CZ20004155A3/en

Links

Landscapes

  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

Řešení se týká molekul nukleových kyselin, kódujících enzymy, které se podílejí' na syntéze škrobu v rostlinách. Tyto enzymy zahrnují isoamylasy ze pšenice. Dále se řešení týká vektorů a hostitelských buněk, obsahujících uvedené molekuly nukleových kyselin, zejména transformovaných rostlinných buněk a rostlin, které je možno z těchto buněk regenerovat a které vykazují zvýšenou nebo sníženou aktivitu isoamylas.The present invention relates to nucleic acid molecules encoding enzymes involved in starch synthesis in plants. These enzymes include wheat isoamylases. Next, the solution relates vectors and host cells containing said molecules nucleic acids, especially transformed plant ones cells and plants that can be regenerated from these cells and which exhibit increased or decreased isoamylase activity.

Description

MOLEKULY NUKLEOVÝCH KYSELIN KÓDUJÍCÍ ENZYMY Z PŠENICE, KTERÉ SE PODÍLEJÍ NA SYNTÉZE ŠKROBUNUCLEIC ACID MOLECULES CODING WHEAT ENZYMES, WHICH PARTICIPATE IN STARCH SYNTHESIS

Oblast technikyTechnical field

Tento vynález se týká molekul nukleových kyselin, kó* dujících enzym z pšenice, který se podílí na syntéze škrobu v rostlinách. Tímto enzymem je isoamylasa.The present invention relates to nucleic acid molecules encoding an enzyme from wheat which is involved in the synthesis of starch in plants. This enzyme is isoamylase.

Dále se tento vynález týká vektorů, hostitelských buněk a rovněž rostlinných buněk a rostlin, které obsahují molekuly nukleových kyselin podle tohoto vynálezu.Further, the present invention relates to vectors, host cells as well as plant cells and plants comprising the nucleic acid molecules of the invention.

Dále je popsán postup pro získávání transgenních rostlin, které po zavedení molekul nukleových kyselin podle tohoto vynálezu syntetizují škrob s některou pozměněnou vlastností.Further described is a process for obtaining transgenic plants which, upon introduction of the nucleic acid molecules of the invention, synthesize starch with some altered property.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V poslední době neustále stoupá význam rostlinných obsahových látek jako obnovitelných zdrojů surovin, a proto je jedním z úkolů biotechnologického výzkumu usilovat o přizpůsobení těchto rostlinných surovin požadavkům zpracovatelského průmyslu. Aby byla oblast použitelnosti těchto obnovili' telných surovin co nej širší, je nezbytné dosáhnout jejich maximální rozmanitosti.Recently, the importance of plant-based substances as a renewable resource of raw materials has been steadily increasing and therefore one of the tasks of biotechnology research is to strive to adapt these plant-derived materials to the requirements of the processing industry. In order to maximize the usability of these renewable raw materials, it is essential to maximize their diversity.

Polysacharidy představují vedle olejů, tuků a proteinů důležitou obnovitelnou rostlinnou surovinu. Nejdůležitěj9 · • · · · « · « ší postavení mezi polysacharidy zaujímá vedle celulózy škrob, který je jednou z hlavních zásobních látek ve vyšších rostlinách. Jednou z nejdůležitějších kulturních rostlin je pšenice, z níž se získává v Evropském společenství 20 % z celkové výroby škrobu.In addition to oils, fats and proteins, polysaccharides are an important renewable vegetable raw material. The most important position among polysaccharides is in addition to cellulose starch, which is one of the main storage substances in higher plants. One of the most important crop plants is wheat, from which 20% of the total starch production is obtained in the European Community.

Polysacharid škrob je polymerem, skládajícím se z chemicky jednotných základních jednotek, a to z molekul glukosy. Přitom jde o velice složitou směs různých molekulárních forem, které se liší svým polymeračním stupněm, větvením glukosových řetězců a jejich délkou, a kterou je kromě toho možno derivátizovat, například fosforylovat. To znamená, že škrob není jednotnou surovinou. Amylosa, která je tvořena v podstatě nerozvětveným polymerem, skládajícím se z 1,4-glykosidicky vázaných molekul glukosy, se odlišuje od amylopektinu, který je tvořen komplexní směsí různě rozvětvených glukosových řetězců. Na tomto rozvětvení se podílejí i 1,6-glykosidické vazby. Škrob syntetizovaný v pšenici obsahuje cca 11 až 37 % amylosy.The starch polysaccharide is a polymer consisting of chemically uniform base units, namely glucose molecules. This is a very complex mixture of different molecular forms, which differ in their degree of polymerization, branching of glucose chains and their length, and which, moreover, can be derivatized, for example phosphorylated. This means that starch is not a uniform raw material. Amylose, which consists of a substantially unbranched polymer consisting of 1,4-glycosidically linked glucose molecules, differs from amylopectin, which is a complex mixture of differently branched glucose chains. 1,6-glycosidic linkages also contribute to this branching. Starch synthesized in wheat contains about 11 to 37% amylose.

Aby bylo možno zajistit použitelnost vhodných škrobů pro nej různější průmyslové účely, je zapotřebí mít k dispozici takové rostliny, které jsou schopny syntetizovat modifikované škroby, které by byly obzvláště vhodné pro různé účely použití. Jednou z možností pro získávání takovýchto rostlin jsou šlechtitelská opatření. Šlechtitelská opatření se však vzhledem k polyploidnímu charakteru pšenice (tetraa hexaploid) uplatňují velmi obtížně. Teprve nedávno se podařilo křížením přírodních mutantů pšenice získat voskovitou (neobsahující amylosu) pšenici (Nakamura a spol., Mol. Gen. Genet. 248 (1995), 253 - 259).In order to ensure the applicability of suitable starches for a wide variety of industrial purposes, there is a need for plants that are capable of synthesizing modified starches that are particularly suitable for a variety of uses. One of the possibilities for obtaining such plants is breeding measures. However, breeding measures are very difficult to apply due to the polyploid nature of wheat (tetraa hexaploid). Only recently, by crossing natural wheat mutants, waxy (amylose-free) wheat was obtained (Nakamura et al., Mol. Gen. Genet. 248 (1995), 253-259).

Alternativou ke šlechtitelským opatřením je cílená ge• « • · · · ·«·· *·· • · · · · · · <> ♦ V · · * · · · • · · · · * · ········ · · ··· ·· · nově-technologická modifikace rostlin, produkujících škrob. Předpokladem k tomu však je identifikace a charakterizace enzymů, které se podílejí na syntéze nebo na modifikaci škrobu a rovněž izolace molekul nukleových kyselin, které tyto enzymy kóduj í.An alternative to the breeding measures is the targeted geography. A new-technological modification of starch-producing plants. However, the prerequisite for this is the identification and characterization of enzymes involved in the synthesis or modification of starch, as well as the isolation of nucleic acid molecules that encode these enzymes.

Cesty biochemické syntézy, vedoucí k výstavbě škrobu, jsou v podstatě známy. Syntéza škrobu v rostlinných buňkách probíhá v plastidech. Ve fotosynteticky aktivních tkáních jsou to chloroplasty, ve fotosynteticky inaktivních škrobových zásobních tkáních to jsou amyloplasty.The routes of biochemical synthesis leading to starch formation are essentially known. The synthesis of starch in plant cells takes place in plastids. They are chloroplasts in photosynthetically active tissues, and amyloplasts in photosynthetically inactive starch storage tissues.

Pro další cílenou genově-technickou přeměnu větvení škrobu syntetizovaného v rostlinách je stále nezbytné identifikovat DNA-sekvence kódující enzymy, které se na metabolismu škrobu podílejí, zejména na rozvětvování řetězce nebo jeho odbourávání.For further targeted genetic engineering of branching of starch synthesized in plants, it is still necessary to identify DNA sequences coding for enzymes involved in starch metabolism, in particular chain branching or degradation.

Vedle takzvaných Q-enzymů, které rozvětvení do molekuly škrobu zavádějí, se v rostlinách vyskytují enzymy, které mohou rozvětvení odbourat. Tyto enzymy se označují jako Debranching-enzymy a podle jejich substrátové specificity se dělí do třech skupin:In addition to the so-called Q-enzymes which introduce branching into the starch molecule, there are enzymes in the plants which can break down the branching. These enzymes are referred to as Debranching enzymes and are classified into three groups according to their substrate specificity:

(a) Pullulanasy, které kromě pullulanu potřebují jako substrát i amylopektin, se vyskytují v mikroorganismech, např. Klebsiella, a v rostlinách.(a) Pullulanases, which in addition to pullulan need amylopectin as a substrate, are found in microorganisms such as Klebsiella and in plants.

V rostlinách se tyto enzymy označují i jako R-enzymy.In plants these enzymes are also referred to as R-enzymes.

(b) Isoamylasy, které nepotřebují jako substrát pullulan, nýbrž glykogen a amylopektin, se rovněž vyskytují v mikroorganismech a v rostlinách. Isoamylasy byly popsány např. v kukuřici (Manners & Carbohydr. Res. 9 (1969), 107) a bramborách (Ishizaki a spol., Agric.(b) Isoamylases which do not need pullulan as a substrate but glycogen and amylopectin also occur in microorganisms and in plants. Isoamylases have been described, for example, in maize (Manners & Carbohydr. Res. 9 (1969), 107) and potatoes (Ishizaki et al., Agric.

Biol. Chem. 47 (1983), 771 - 779).Biol. Chem. 47 (1983) 771-779).

(c) Amylo-1,6-glukosidasy jsou popisovány u savců a kvasinek a potřebují jako substrát hraniční dextriny.(c) Amylo-1,6-glucosidases are described in mammals and yeast and need borderline dextrins as substrate.

Li a spol. (Plant Physiol. 98 (1992), 1277 - 1284) prokázali v cukrové řepě vedle pěti endo- a dvou exoamylas pouze jeden Debranching-enzym pullulanasového typu. Tento enzym o velikosti cca 100 kD s optimálním pH 5,5, je lokalizován v chloroplastech. Rovněž u špenátu byl popsán jeden Debranching-enzym, který jako substrát využíval pullulan.Li et al. (Plant Physiol. 98 (1992), 1277 - 1284), in addition to five endo- and two exoamylases, only one Debranching-enzyme of the pullulanase type was found in sugar beet. This enzyme of about 100 kD with an optimum pH of 5.5 is located in chloroplasts. Also, in spinach, one Debranching enzyme has been described using pullulan as a substrate.

Jak Debranching-enzym ze špenátu, tak i z cukrové řepy mají při reakci s amylopektinem jako substrátem v porovnání s pullulanem jako substrátem pětkrát nižší aktivitu (Ludwig a spol., Plant Physiol. 74 (1984), 856 - 861; Li a spol. (Plant Physiol. 98 (1992), 1277 - 1284).Both spinach and sugar beet debranching enzymes have five times less activity in reaction with amylopectin as a substrate compared to pullulan as a substrate (Ludwig et al., Plant Physiol. 74 (1984), 856-861; Li et al. ( Plant Physiol., 98 (1992), 1277-1284).

U hospodářsky významné kulturní rostliny ukládající škrob - u brambor - sledovali aktivitu Debranching-enzymu Hobson a spol. (J.Chem.Soc, (1951), 1451). Tito autoři prokázali, že příslušný enzym na rozdíl od Q-enzymu nevykazuje při prodlužování řetězce žádnou aktivitu, nýbrž že pouze hydrolyzuje alfa-1,6-glykosidické vazby. Tento enzym však doposud nebylo možno podrobněji charakterizovat.In an economically important starch-storing crop plant - in potatoes - they monitored the activity of Debranching-enzyme Hobson et al. (J. Chem. Soc., (1951), 1451). These authors have shown that the enzyme in question, unlike the Q-enzyme, exhibits no chain-extending activity but merely hydrolyzes alpha-1,6-glycosidic bonds. However, this enzyme has not yet been characterized in more detail.

U brambor byl již postup pro čištění Debranching-enzymu a rovněž parciálních peptidových sekvencí čištěného proteinu navržen (VO 95/04826). U špenátu bylo mezitím popsáno čištění Debranching-enzymu a rovněž izolace příslušné cDNA (Renz a spol., Plant Physiol. 108 (1995), 1342).In potatoes, a procedure for purifying the Debranching enzyme as well as partial peptide sequences of the purified protein has already been proposed (WO 95/04826). Meanwhile, spinach has been described to purify the Debranching enzyme as well as to isolate the appropriate cDNA (Renz et al., Plant Physiol. 108 (1995), 1342).

U kukuřice byla v literatuře dosud popsána pouze existence jednoho Debranching-enzymu. Tento enzym byl podle své substrátové specificity zařazen do skupiny isoamylas (viz např. Hannah a spol., Scientia Horticulturae 55 (1993), 177 - 197 nebo Garwood (1984) v publikaci Starch Chemistry and Technology, Vhistler, R.L., BeMiller, J.N., Puschall, E.F. (eds.), Academie Press San Diego, New York, Boston, 25-86). Příslušné mutanty byly označeny jako cukerné (sugary). Tento gen cukerného centra (sugary-Locus) byl krátce klonován (viz James a spol., Plant Cell 7 (1995), 417 - 429). Kromě centra sugary-Locus nebylo v kukuřici prokázáno žádné jiné genové centrum (Genlocus), které by kódovalo protein s Debranching-enzymovou aktivitou. Dosud neexistují ani žádné důkazy o tom, že by se v kukuřici vyskytovaly jiné formy Debranching-enzymů. Pro získání transgenní rostliny kukuřice, která by neměla žádnou Debranching-enzymovou aktivitu, například pro dosažení vyššího stupně rozvětvení amylopektinu, je nezbytné identifikovat všechny formy Debranching-enzymu které se v kukuřici vyskytují a izolovat příslušné geny nebo cDNA-sekvence.In the case of maize, only the existence of one Debranching enzyme has so far been described in the literature. This enzyme has been classified into the isoamylase family according to its substrate specificity (see, e.g., Hannah et al., Scientia Horticulturae 55 (1993), 177-197 or Garwood (1984) in Starch Chemistry and Technology, Vhistler, RL, BeMiller, JN, Puschall, EF (eds.), Academic Press of San Diego, New York, Boston, 25-86). The respective mutants were designated as sugars. This sugar center locus gene was briefly cloned (see James et al., Plant Cell 7 (1995), 417-429). In addition to the sugary-locus center, no other gene center (Genlocus) that encodes a protein with Debranching enzyme activity has been shown in maize. So far, there is no evidence that other forms of Debranching enzymes are present in maize. In order to obtain a transgenic maize plant having no Debranching enzyme activity, for example to achieve a higher degree of branching of amylopectin, it is necessary to identify all forms of Debranching enzyme that are present in the maize and to isolate the appropriate genes or cDNA sequences.

Pro získání dalších možností pro provádění přeměn jakýchkoli škrobnatých rostlin, přednostně obilí, a zejména pšenice tak, aby tyto rostliny syntetizovaly modifikovaný škrob, je zapotřebí identifikovat příslušné DNA-sekvence, které kódují další isoformy enzymů, ovlivňující rozvětvení řetězce.In order to provide further possibilities for transforming any starchy plants, preferably cereals, and in particular wheat, so that these plants synthesize the modified starch, it is necessary to identify the appropriate DNA sequences that encode other isoforms of the chain-branching enzymes.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Cílem tohoto předkládaného vynálezu je příprava molekul nukleových kyselin, které kódují enzymy, podílející se na biosyntéze škrobu a jejich pomocí získávání genovětechnicky modifikované rostliny, které umožní výrobu rošt6 • · · · · • « · linných škrobů se změněnými chemickými a/nebo fyzikálními vlastnostmi.It is an object of the present invention to prepare nucleic acid molecules that encode enzymes involved in starch biosynthesis and thereby obtaining a genetically modified plant that allows the production of grids of linear starches with altered chemical and / or physical properties.

Tento vynález se tedy týká molekul nukleových kyselin kódující protein s funkcí isoamylasy z pšenice, především proteinu, který je definován zejména aminokyselinovou sekvencí uvedenou pod Seq ID No.3 nebo 7. Tento vynález se zejména týká molekuly nukleových kyselin, která obsahuje nukleotidovou sekvenci uvedenou pod Seq ID No.l, 2 nebo 6 nebo její část, přednostně molekulu obsahující kódující oblast uvedenou v Seq ID No.l, 2 nebo 6 a rovněž příslušné ribonukleotidové sekvence. Obzvláště výhodná je molekula nukleových kyselin obsahující další regulační prvky, které uskutečňují transkripci a rovněž případně translaci uvedených molekul nukleových kyselin.Accordingly, the present invention relates to nucleic acid molecules encoding a protein having the function of wheat isoamylase, in particular a protein which is defined in particular by the amino acid sequence set forth in Seq ID No.3 or 7. The present invention particularly relates to a nucleic acid molecule comprising the nucleotide sequence set forth in Seq ID No. 1, 2 or 6, or a portion thereof, preferably a molecule comprising the coding region set forth in Seq ID No. 1, 2 or 6, as well as the corresponding ribonucleotide sequences. Particularly preferred is a nucleic acid molecule comprising additional regulatory elements which effect transcription as well as optionally translation of said nucleic acid molecules.

Dále se tento vynález týká molekul nukleových kyselin které se s některými molekulami nukleových kyselin podle tohoto vynálezu hybridizují.Further, the invention relates to nucleic acid molecules that hybridize to some of the nucleic acid molecules of the invention.

Předmětem tohoto vynálezu je i molekula nukleových kyselin, která kóduje isoamylasu z pšenice a jejíž sekvence se na základě degenerace genetického kódu liší od nukleotidové sekvence výše uvedených molekul.The present invention also provides a nucleic acid molecule which encodes wheat isoamylase and whose sequence differs from the nucleotide sequence of the aforementioned molecules due to the degeneracy of the genetic code.

Tento vynález se týká i molekuly nukleových kyselin, která obsahuje sekvenci komplementární s úplnými výše uvedenými sekvencemi nebo s jejich částmi.The present invention also relates to a nucleic acid molecule comprising a sequence complementary to all or part of the above sequences.

Pojem hybridizace znamená v rámci tohoto vynálezu hybridizací za konvenčních hybridizačních podmínek, výhodně za přísně definovaných podmínek popsaných například v publikaci Sambrook a spol., Molecular Cloning, • * • »The term hybridization in the context of the present invention means hybridization under conventional hybridization conditions, preferably under the strictly defined conditions described, for example, in Sambrook et al., Molecular Cloning.

ΊΊ

A Laboratory Manual, 2. vyd. (1989) Cold Spring HarborA Laboratory Manual, 2nd Ed. (1989) Cold Spring Harbor

Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY).Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY).

Obzvláště výhodně se hybridizace” provádí za následujících podmínek:Particularly preferably, the hybridization is carried out under the following conditions:

Hybridizační pufr: 2 x SSC; 10 x roztok Denhardt (FikollHybridization Buffer: 2 x SSC; 10 x Denhardt solution (Fikoll

400 + PEG + BSA; poměr 1 : 1 : 1); 0,1 % SDS; 5 mM EDTA; 50 mM Na2HP04; 250 pg/ml DNA sledího sperma (Heringssperma-DNA);400+ PEG + BSA; ratio 1: 1: 1); 0.1% SDS; 5 mM EDTA; 50 mM Na 2 HPO 4 ; 250 pg / ml herring sperm DNA (Heringssperma-DNA);

pg/ml tRNA; nebo 0,25 M natriumfosfátový pufr pH 7,2; 1 mM EDTA; 7 % SDS;pg / ml tRNA; or 0.25 M sodium phosphate buffer pH 7.2; 1 mM EDTA; 7% SDS;

Hybridizační teplota: T = 65 až 70 °CHybridization temperature: T = 65 to 70 ° C

Promývací pufr: 0,2 x SSC; 0,1 % SDS;Wash Buffer: 0.2 x SSC; 0.1% SDS;

Promývací teplota: T = 40 až 75 °CWashing temperature: T = 40 to 75 ° C

Molekuly nukleových kyselin, hybridizované s molekulami nukleových kyselin podle tohoto vynálezu, mohou principiálně kódovat isoamylasy z jakékoli rostliny pšenice, která tyto proteiny exprimuje.Nucleic acid molecules hybridized to the nucleic acid molecules of the invention can, in principle, encode isoamylases from any wheat plant that expresses these proteins.

Molekuly nukleových kyselin, hybridizované s molekulami nukleových kyselin podle tohoto vynálezu, mohou být například izolovány z genomických pšenic nebo pšeničných tkání nebo z cDNA-knihoven pšenic nebo pšeničných tkání. Alternativně mohou být připraveny genově-technickými metodami nebo chemickou syntézou.For example, nucleic acid molecules hybridized to the nucleic acid molecules of the invention can be isolated from genomic wheat or wheat tissues or from cDNA libraries of wheat or wheat tissues. Alternatively, they may be prepared by genetic engineering methods or by chemical synthesis.

Identifikaci a izolaci těchto molekul nukleových kyselin je možno provádět s použitím molekul podle tohotoThe identification and isolation of these nucleic acid molecules can be performed using the molecules of this invention

Φ Φ φ · ·· · ·· φφφφ · φ · · · ♦ · • φ φ φ φ φ · φ •φφφφφφ φφ φφφ ·· φφφ vynálezu nebo částí těchto molekul respektive s použitím reverzních komplementů těchto molekul, například pomocí hybridizace podle standardního postupu (viz například Sambrook a spol., 1989, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2. vyd. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY).The invention or parts of these molecules, respectively, using reverse complements of these molecules, for example by hybridization according to standard methods. (See, e.g., Sambrook et al., 1989, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY).

Jako vzorek pro hybridizaci je možno použít například molekuly nukleových kyselin, obsahující přesně stejné nebo v podstatě stejné nukleotidové sekvence nebo jejich části, uvedené pod Seq ID No.l, 2 nebo 6. U těchto fragmentů použitých jako vzorek pro hybridizaci, může jít i o syntetické fragmenty, připravené pomocí běžných syntetických technik, jejichž sekvence v podstatě odpovídá molekulám nukleových kyselin pole tohoto vynálezu.For example, nucleic acid molecules containing exactly the same or substantially the same nucleotide sequences or portions thereof set forth in Seq ID No. 1, 2 or 6 can be used as the sample for hybridization. fragments, prepared using conventional synthetic techniques, whose sequence substantially corresponds to the nucleic acid molecules of the field of the invention.

Molekuly, hybridizované s molekulami nukleových kyselin podle tohoto vynálezu, zahrnují i fragmenty, deriváty a alelické varianty výše uvedených molekul nukleových kyselin, které kódují pšeničné isoamylasy podle tohoto vynálezu. Fragmenty se přitom rozumí části molekul nukleových kyselin, které jsou dostatečně dlouhé k tomu, aby byly schopny kódovat uvedené proteiny. Výraz derivát v této souvislosti znamená, že sekvence těchto molekul se od sekvencí výše uvedených molekul nukleových kyselin liší na jednom nebo několika místech a že vykazují vysoký stupeň homologie s těmito sekvencemi. Homologie znamená identitu sekvence minimálně ze 40 %, zejména identitu minimálně ze 60 %, obzvláště nad 80 % a obzvláště výhodně nad 90 %. Odchylky od dříve popsaných molekul nukleových kyselin mohou vznikat vyštěpením, substitucí, insercí nebo rekombinací.The molecules hybridized to the nucleic acid molecules of the invention also include fragments, derivatives and allelic variants of the above-mentioned nucleic acid molecules that encode the wheat isoamylases of the invention. Fragments are understood to mean portions of nucleic acid molecules that are long enough to encode said proteins. The term derivative in this context means that the sequences of these molecules differ from the sequences of the above-mentioned nucleic acid molecules at one or more sites and that they exhibit a high degree of homology with these sequences. Homology means a sequence identity of at least 40%, in particular an identity of at least 60%, especially above 80% and particularly preferably above 90%. Deviations from the previously described nucleic acid molecules may result from cleavage, substitution, insertion, or recombination.

Homologie dále znamená, že existuje funkční a/neboHomology further means that there is a functional and / or

strukturní ekvivalence mezi příslušnými molekulami nukleových kyselin nebo jimi kódovanými proteiny. U molekul nukleových kyselin, které jsou homologické s výše uvedenými molekulami a představují deriváty těchto molekul, jde zpravidla o variace těchto molekul, které představují modifikace se stejnými biologickými funkcemi. Přitom může jít jak o přirozeně se vyskytující variace, například o sekvence z jiných organismů, tak o mutanty, přičemž tyto mutanty mohou mít přirozený výskyt nebo mohou být zaváděny cílenou mutagenezi. Dále se jedná o variace synteticky připravených sekvencí. U alelických variant může jít jak o varianty s přirozeným výskytem, tak i o varianty připravené synteticky nebo získané rekombinantní DNA-technikou.structural equivalence between the respective nucleic acid molecules or proteins encoded by them. Nucleic acid molecules which are homologous to the above-mentioned molecules and represent derivatives of these molecules are generally variations of these molecules which represent modifications with the same biological functions. These can be both naturally occurring variations, for example sequences from other organisms, as well as mutants, which mutants can be naturally occurring or can be introduced by targeted mutagenesis. Further, there are variations of synthetically prepared sequences. Allelic variants may be both naturally occurring variants and variants prepared synthetically or obtained by recombinant DNA techniques.

Isoamylasy, kódované různými variantami molekul nukleových kyselin podle tohoto vynálezu, vykazují určité společné vlastnosti. K nim patří například enzymová aktivita, molekulová hmotnost, imunologická reaktivita, konformace a podobně a rovněž fyzikální vlastnosti, jako je například pohyblivost při gelové elektroforéze, chování při chromatografii, sedimentační koeficienty, rozpustnost, spektroskopické vlastnosti, elektrický náboj, stabilita; pH-optimum, teplotní optimum a podobně.The isoamylases encoded by the various variants of the nucleic acid molecules of the invention exhibit certain common properties. These include, for example, enzyme activity, molecular weight, immunological reactivity, conformation, and the like, as well as physical properties such as gel electrophoresis mobility, chromatography behavior, sedimentation coefficients, solubility, spectroscopic properties, electrical charge, stability; pH optimum, temperature optimum and the like.

Proteinem, kódovaným molekulami nukleových kyselin podle tohoto vynálezu, je isoamylasa z pšenice. Tyto proteiny vykazují určité homologické oblasti s dosud známými isoamylasami z jiných rostlinných druhů.The protein encoded by the nucleic acid molecules of the invention is wheat isoamylase. These proteins show certain homologous regions with known isoamylases from other plant species.

Molekulami nukleových kyselin podle tohoto vynálezu mohou být DNA-molekuly, zejména cDNA nebo genomické molekuly. Dále mohou být nukleovými kyselinami podle tohoto vynálezu RNA-molekuly, které mohou vzniknout napříkladThe nucleic acid molecules of the invention may be DNA molecules, in particular cDNA or genomic molecules. Further, the nucleic acids of the invention may be RNA molecules which may be produced, for example

transkripcí některé molekuly nukleových kyselin podle tohoto vynálezu. Nukleové kyseliny podle tohoto vynálezu mohou být například získávány z přírodních zdrojů nebo technikou rekombinace či synteticky.by transcription of a nucleic acid molecule of the invention. For example, the nucleic acids of the invention may be obtained from natural sources or by recombinant techniques or synthetically.

Předmětem tohoto vynálezu jsou i oligonukleotidy specificky hybridizované s některou molekulou nukleových kyselin podle tohoto vynálezu. Tyto oligonukleotidy mají výhodně délku minimálně 10, obzvláště minimálně 15 a obzvláště výhodně délku minimálně 50 nukleotidů. Oligonukleotidy podle tohoto vynálezu se vyznačují tím, že se hybridizují specificky s molekulami nukleových kyselin podle tohoto vynálezu, to znamená, že se sekvencemi nukleových kyselin, které kódují jiné proteiny, zejména jiné isoamylasy, nepodléhají hybridizaci nebo se hybridizují jenom v nepatrném rozsahu. Oligonukleotidy podle tohoto vynálezu mohou být použity například jako primér pro PCR-reakci nebo jako hybridizačni vzorek pro izolaci příbuzných genů. Mohou tvořit i součást antisense-konstruktů nebo molekul DNA, kódujících vhodný ribozym.The present invention also relates to oligonucleotides specifically hybridized to a nucleic acid molecule of the invention. These oligonucleotides preferably have a length of at least 10, particularly at least 15, and particularly preferably a length of at least 50 nucleotides. The oligonucleotides of the invention are characterized in that they hybridize specifically to the nucleic acid molecules of the invention, that is, the nucleic acid sequences which encode other proteins, in particular other isoamylases, are not subject to hybridization or only to a limited extent. The oligonucleotides of the invention can be used, for example, as a primer for a PCR reaction or as a hybridization sample for the isolation of related genes. They may also form part of antisense constructs or DNA molecules encoding a suitable ribozyme.

Tento vynález dále zahrnuje vektory, zejména plasmidy, kosmidy, fagemidy, viry, bakteriofágy a další vektory, běžné v genové technice, které v sobě obsahují výše uvedené molekuly nukleových kyselin podle tohoto vynálezu. Tyto vektory jsou vhodné pro transformaci prokaryontických nebo eukaryontických, výhodně rostlinných buněk.The present invention further encompasses vectors, particularly plasmids, cosmids, phagemids, viruses, bacteriophages, and other vectors known in the art, comprising the aforementioned nucleic acid molecules of the invention. These vectors are suitable for the transformation of prokaryotic or eukaryotic, preferably plant cells.

Obzvláště výhodné jsou vektory, umožňující integraci molekul nukleových kyselin podle tohoto vynálezu do genomu rostlinné buňky, případně spolu se stínícími regulačními oblastmi. Jako příklady je možno uvést binární vektory, které je možno použít při transferu genů zprostředkovaném • ·Particularly preferred are vectors allowing the integration of the nucleic acid molecules of the invention into the genome of a plant cell, optionally together with shielding regulatory regions. Examples include binary vectors that can be used in gene-mediated gene transfer.

agrobakteriemi. Výhodná je syntéza přenositelných nebo případně nepřenositelných molekul nukleových kyselin v transformovaných pro- nebo eukaryontických buňkách integrací molekuly nukleových kyselin v sense- nebo anti-sense-orientaci podle tohoto vynálezu.agrobacteria. Preferred is the synthesis of transferable or optionally non-transferable nucleic acid molecules in transformed pro- or eukaryotic cells by integrating the nucleic acid molecule in sense or anti-sense orientation of the invention.

Pojem vektor označuje všeobecně vhodný, odborníkům známý, pomocný prostředek, umožňující cílený transfer jedné jedno- nebo dvouvláknové molekuly nukleové kyseliny do hostitelské buňky, jako jsou např. DNA-nebo RNA-virus, fragment viru, plasmidový konstrukt který za přítomnosti nebo nepřítomnosti regulačních prvků může být vhodný pro transfer nukleových kyselin do buněk, nosné materiály jako jsou skleněná vlákna nebo i částice kovů, používané například při postupu particle gun (vstřelování částic), může však jít i o molekulu nukleových kyselin, kterou je možno vložit přímo do buňky vhodným chemickým nebo fyzikálním postupem.The term vector refers to a generally suitable, art-recognized adjuvant enabling the targeted transfer of a single or double stranded nucleic acid molecule to a host cell, such as a DNA or RNA virus, a fragment of a virus, a plasmid construct which in the presence or absence of regulatory elements it may be suitable for transferring nucleic acids into cells, carrier materials such as glass fibers or even metal particles, used for example in the particle gun process, but may also be a nucleic acid molecule that can be inserted directly into the cell by a suitable chemical or physical process.

Při výhodném způsobu provedení jsou molekuly nukleových kyselin, obsažené ve vektorech, vázány s regulačními prvky, které umožňují transkripci a syntézu přenositelné RNA do pro- nebo eukaryontických buněk nebo - pokud je to žádoucí - které umožňují syntézu nepřenositelné RNA.In a preferred embodiment, the nucleic acid molecules contained in the vectors are linked to regulatory elements which allow the transcription and synthesis of the transferable RNA into pro- or eukaryotic cells or, if desired, allow the synthesis of the non-transferable RNA.

Exprese molekul nukleových kyselin podle tohoto vynálezu v prokaryontických buňkách, například v Escherichia coli, má význam pro přesnější charakterizaci enzymatické aktivity enzymů, které kódují tyto molekuly. Obzvláště je možné charakterizovat produkt, syntetizovaný příslušnými enzymy za nepřítomnosti jiných enzymů, podílejících se na syntéze škrobu v rostlinných buňkách. To umožňuje vyvozovat závěry o funkci příslušného proteinu při syntéze škrobu v rostlinných buňkách.Expression of the nucleic acid molecules of the invention in prokaryotic cells, for example in Escherichia coli, is important for more precise characterization of the enzymatic activity of the enzymes that encode these molecules. In particular, it is possible to characterize the product synthesized by the respective enzymes in the absence of other enzymes involved in the synthesis of starch in plant cells. This makes it possible to draw conclusions about the function of the respective protein in the synthesis of starch in plant cells.

Kromě toho je možné pomocí běžných postupů molekulární biologie (viz například Sambrook a spol., 1989, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2. vyd. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY) zavádět různé mutace do molekul nukleových kyselin podle tohoto vynálezu, přičemž se při této syntéze získají proteiny s případně přeměněnými biologickými vlastnostmi. To umožňuje přípravu delečních mutantů, u nichž postupným vyštěpováním z 5’- nebo 3’- konce je možno získat kódující DNA-sekvenci molekul nukleových kyselin, které vedou k syntéze příslušných zkrácených proteinů. Tato delece na 5’-konci nukleotidové sekvence umožňuje například identifikovat aminokyselinové sekvence, které způsobují translokaci enzymů v plastidech (transitpeptidy). To umožňuje provádět cílenou přípravu enzymů, které po odstranění příslušných sekvencí již nejsou lokalizovány v plastidech, nýbrž v cytosolu, nebo které jsou po adici jiných signálních sekvencí lokalizovány v jiných částech buňky.In addition, various mutations can be introduced into nucleic acid molecules according to conventional molecular biology techniques (see, for example, Sambrook et al., 1989, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY). of the invention, whereby proteins with optionally converted biological properties are obtained in this synthesis. This allows the preparation of deletion mutants in which, by sequential cleavage from the 5 'or 3' ends, the coding DNA sequence of the nucleic acid molecules that results in the synthesis of the respective truncated proteins can be obtained. This deletion at the 5 'end of the nucleotide sequence makes it possible, for example, to identify amino acid sequences that cause translocation of enzymes in plastids (transit peptides). This makes it possible to carry out a targeted preparation of enzymes which, after removal of the respective sequences, are no longer localized in the cytosol but in the cytosol, or which are located in other parts of the cell after the addition of other signal sequences.

Dále je možno provádět zavádění lokálních mutací do pozic, v nichž změna aminokyselinové sekvence ovlivňuje například enzymovou aktivitu nebo regulaci enzymu. Tímto způsobem je možno například získat mutanty se změněnou hodnotou Km nebo mutanty, které již nepodléhají normálním regulačním mechanismům v buňce působením allosterické regulace nebo kovalentní modifikace.Further, it is possible to introduce local mutations at positions where the amino acid sequence change affects, for example, enzyme activity or enzyme regulation. For example, mutants with altered K m or mutants that are no longer subject to normal regulatory mechanisms in the cell by allosteric regulation or covalent modification can be obtained in this way.

Dále je možno získat mutanty proteinů podle tohoto vynálezu, které mají změněnou substrátovou nebo produktovou specificitu. Kromě toho je možno připravovat mutanty proteinů, které vykazují změněný profil aktivita - teplota.Further, mutants of the proteins of the invention having altered substrate or product specificity can be obtained. In addition, protein mutants that have an altered activity-temperature profile can be prepared.

• · · · · · * ······· ·· · · · ·· ·• · · · · · · · · · · · ·

Při provádění genově-technické modifikace prokaryontických buněk je možno vkládat molekuly nukleových kyselin podle tohoto vynálezu nebo jejich části do plasmidů, které umožňuj i provádět mutagenezí nebo změnu sekvence rekombinací DNA-sekvencí. Pomocí standardních postupů (viz Sambrook a spol., 1989, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2. vyd. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, USA) je možno provádět záměny bází nebo připojovat přirozené nebo syntetické sekvence. Pro vzájemné spojování DNA-fragmentů je možno k těmto fragmentům připojit spojovací nebo vázací skupiny (Adaptoren o. Linker). Rovněž je možno používat manipulace, které uvolňují příslušná restrikční místa štěpení, nebo které nadbytečnou DNA nebo restrikční místa odstraňují. V případech, kde přicházejí v úvahu inserce, delece nebo substituce, je možno při mutagenezí in vitro používat primer repair”, restrikci nebo ligaci. Jako analytické metody byly obecně použity sekvenční analýza, restrikční analýza nebo jiné biochemické nebo molekulárněbiologické metody.In carrying out a genetic-engineering modification of prokaryotic cells, the nucleic acid molecules of the invention or parts thereof can be inserted into plasmids which also allow mutagenesis or sequence alteration by recombination of the DNA sequences. Standard exchanges (see Sambrook et al., 1989, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY) can be used to base exchanges or to attach natural or synthetic sequences. For linking DNA fragments to each other, it is possible to attach linking or binding groups to these fragments (Adaptoren o. Linker). Manipulations that release the appropriate cleavage restriction sites or that remove excess DNA or restriction sites can also be used. Where insertion, deletion or substitution is contemplated, primer repair, restriction, or ligation may be used for in vitro mutagenesis. Sequence analysis, restriction analysis or other biochemical or molecular biology methods were generally used as analytical methods.

V dalších formách provedení se tento vynález týká hostitelských buněk, zejména pro- nebo eukaryontických buněk, které jsou transformovány s jednou z výšeuvedených molekul nukleových kyselin podle tohoto vynálezu nebo s jedním z vektorů podle tohoto vynálezu, a rovněž buněk, které z takto transformovaných buněk vznikají a obsahují molekulu nukleových kyselin podle tohoto vynálezu nebo vektor. Přitom se přednostně jedná o pro- nebo eukaryontické buňky, zejména o rostlinné buňky.In other embodiments, the invention relates to host cells, in particular pro- or eukaryotic cells, which are transformed with one of the above-mentioned nucleic acid molecules of the invention or one of the vectors of the invention, as well as cells resulting from the transformed cells and comprising a nucleic acid molecule of the invention or a vector. These are preferably pro- or eukaryotic cells, in particular plant cells.

Předmětem tohoto vynálezu jsou dále proteiny, které je možno připravit rekombinantním způsobem, a které mají aktivitu isoamylasy, kódované molekulami nukleových kyselinThe present invention further provides proteins which can be produced by recombinant means and which have isoamylase activity encoded by nucleic acid molecules

podle tohoto vynálezu a rovněž postup jejich přípravy, přičemž hostitelská buňka podle tohoto vynálezu je kultivována za vhodných, odborníkům známých podmínek, umožňujících syntézu proteinu podle tohoto vynálezu a konečná izolace tohoto proteinu z hostitelských buněk a/nebo z kultivačního media.according to the invention, as well as a process for their preparation, wherein the host cell of the invention is cultured under suitable conditions known to those skilled in the art to synthesize the protein of the invention and ultimately isolate the protein from the host cells and / or the culture medium.

Molekuly nukleových kyselin, získané podle tohoto vynálezu, nyní umožňují pomocí genově-technických metod provádět cílené zásahy do metabolismu škrobu v rostlinách a tento metabolismus měnit do té míry, že dojde k syntéze takových modifikovaných škrobů, které ve srovnání se známými škroby budou mít jiné fyzikálně-chemické vlastnosti, jako jsou například poměr amylosy a amylopektinu, stupeň rozvětvení řetězce, průměrná délka řetězce, obsah fosfátů, vlastnosti při mazovatění, vlastnosti při tvorbě gelu nebo filmu, velikost škrobových zrn a/nebo jejich tvar.The nucleic acid molecules obtained according to the present invention now make it possible, by means of genetic engineering methods, to carry out targeted interventions in the starch metabolism in plants and to alter this metabolism to the extent that such modified starches are synthesized that have other physical starches compared to known starches. chemical properties such as amylose / amylopectin ratio, chain branching degree, average chain length, phosphate content, lubricating properties, gel or film forming properties, starch grain size and / or shape.

Je možno rovněž provádět expresi molekul nukleových kyselin podle tohoto vynálezu v rostlinných buňkách pro zvýšení aktivity příslušné isoamylasy, nebo zavádět molekuly nukleových kyselin podle tohoto vynálezu do buněk, které tento enzym normálně neexprimují. Exprese molekul nukleových kyselin podle tohoto vynálezu poskytuje i možnost snížit přirozenou aktivitu isoamylasy podle tohoto vynálezu v rostlinných buňkách. Dále je možno molekuly nukleových kyselin podle tohoto vynálezu modifikovat postupy, které jsou odborníkům známy, aby se získaly isoamylasy podle tohoto vynálezu, které již nepodléhají přirozeným regulačním mechanismům vlastní buňky, respektive které mají změněný profil teplota - aktivita nebo změněné specifické vlastnosti substrátu respektive produktu.It is also possible to express the nucleic acid molecules of the invention in plant cells to increase the activity of the respective isoamylase, or to introduce the nucleic acid molecules of the invention into cells that do not normally express the enzyme. Expression of the nucleic acid molecules of the invention also provides the ability to reduce the natural activity of the isoamylase of the invention in plant cells. Further, the nucleic acid molecules of the present invention can be modified by methods known to those skilled in the art to obtain isoamylases of the present invention that are no longer subject to the natural regulatory mechanisms of the cell itself, or which have an altered temperature / activity profile or altered specific substrate or product properties.

• · ·• · ·

Při expresi molekul nukleových kyselin podle tohoto vynálezu v rostlinách existuje v zásadě možnost lokalizovat syntetizovaný protein do libovolné části rostlinné buňky.When expressing the nucleic acid molecules of the invention in plants, there is in principle the possibility of localizing the synthesized protein to any part of the plant cell.

Aby bylo možno provést lokalizaci do určité části rostlinné buňky, musí se vyštěpit sekvence zajišťující lokalizaci v plastidech a zbývající kódující oblast případně spojit s DNA-sekvencemi, které zajišťují lokalizaci do příslušného místa. Takovéto sekvence jsou známy (viz např. Braun a spol., EMBO J. 11 (1992), 3219-3227; Volter a spol., Proč. Nati. Acad. Sci. USA 85 (1988), 846-850; Sonnenwald a spol., Plant J. 1 (1991), 95-106).In order to localize to a particular part of the plant cell, the plasmids providing the localization in the plastids must be cleaved and the remaining coding region optionally linked to the DNA sequences which provide the localization to the respective site. Such sequences are known (see, eg, Braun et al., EMBO J. 11 (1992), 3219-3227; Volter et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85 (1988), 846-850; Sonnenwald et al. et al., Plant J. 1 (1991), 95-106).

Tento vynález se týká i postupu přípravy transgenních rostlinných buněk, které se transformují s molekulou nukleových kyselin nebo s vektorem podle tohoto vynálezu, přičemž molekula nukleových kyselin podle tohoto vynálezu nebo vektor podle tohoto vynálezu se integruje do genomu rostlinné buňky, a dále se týká i transgenních rostlinných buněk, transformovaných pomocí některé molekuly nukleových kyselin nebo vektoru podle tohoto vynálezu, a rovněž zahrnuje transgenní rostlinné buňky, které jsou z takto transformovaných buněk odvozeny. Buňky podle tohoto vynálezu obsahují jednu nebo více molekul nukleových kyselin nebo vektorů podle tohoto vynálezu, přičemž tyto molekuly nebo vektory jsou přednostně spojeny s regulačními DNA-prvky, které zajišťují transkripci v rostlinných buňkách, zejména s vhodným promotorem. Tyto buňky je možno odlišit od přirozených rostlinných buněk mimo jiné i podle toho, že obsahují molekuly nukleových kyselin podle tohoto vynálezu, které se v těchto buňkách normálně nevyskytují, nebo podle toho, že takováto molekula je integrována na určitém místě genomu buňky, kde se jinak nevyskytuje, tedy v jiném genomickém okolí. Dále je možno tyto transgenní rostlinné buňky podleThe invention also relates to a process for the preparation of transgenic plant cells which are transformed with a nucleic acid molecule or a vector according to the invention, wherein the nucleic acid molecule according to the invention or a vector according to the invention integrates into the genome of the plant cell. plant cells transformed with a nucleic acid molecule or vector of the invention, and also includes transgenic plant cells derived from such transformed cells. The cells of the invention comprise one or more nucleic acid molecules or vectors of the invention, the molecules or vectors being preferably linked to regulatory DNA elements that provide transcription in plant cells, in particular a suitable promoter. These cells can be distinguished from natural plant cells by, inter alia, the fact that they contain the nucleic acid molecules of the invention that do not normally occur in these cells, or that such a molecule is integrated at a particular location in the cell genome where does not occur, ie in another genomic neighborhood. Further, these transgenic plant cells according to the invention may be used

tohoto vynálezu odlišit od přirozených rostlinných buněk tím, že tyto buňky obsahují ve svém genomu stabilně integrovanou minimálně jednu kopii molekuly nukleových kyselin podle tohoto vynálezu, případně navíc ke kopiím této molekuly s přirozeným výskytem v buňkách. Jestliže jde u molekuly (molekul) nukleových kyselin zavedených do buněk o kopie navíc k molekulám s přirozeným výskytem v buňce, je možno rostlinné buňky podle tohoto vynálezu od přirozených buněk odlišit zejména tím, že tato (tyto) kopie navíc je/jsou lokalizovány v genomu na místě (místech), na nichž se v přírodě nevyskytuje (nevyskytují). To je možno snadno prokázat například pomocí Southern-Blot-analýzy podle postupů, které jsou odborníkům známy.of the present invention to distinguish it from natural plant cells by containing at least one copy of the nucleic acid molecule of the invention stably integrated in their genome, optionally in addition to the naturally occurring copies thereof. If the nucleic acid molecule (s) introduced into the cells are copies in addition to the naturally occurring molecules in the cell, the plant cells according to the invention can be distinguished from the natural cells in particular by the extra copy (s) being / are located in the genome in the place (s) where it does not occur in nature. This can be readily demonstrated, for example, by Southern blot analysis according to procedures known to those skilled in the art.

Jestliže je molekula nukleových kyselin podle tohoto vynálezu zavedená do rostlinného genomu ve vztahu k rostlinné buňce heterologní, obsahují transgenní rostlinné buňky transkripty molekul nukleových kyselin podle tohoto vynálezu, což je možno snadno prokázat např. Northern-Blotanalýzou podle postupů, které jsou odborníkům známy.When the nucleic acid molecule of the invention introduced into the plant genome is heterologous to the plant cell, the transgenic plant cells contain transcripts of the nucleic acid molecules of the invention, as can be readily demonstrated, for example, by Northern blotanalysis according to procedures known to those skilled in the art.

Jestliže je molekula nukleových kyselin podle tohoto vynálezu homologní ve vztahu k rostlinné buňce, je možno buňky podle tohoto vynálezu odlišit od přirozeně se vyskytujících buněk například podle další exprese molekul nukleových kyselin podle tohoto vynálezu. Transgenní rostlinné buňky obsahují výhodně více transkriptů molekul nukleových kyselin podle tohoto vynálezu. To je možno prokázat například pomocí Northern-Blot-analýzy. Více znamená přitom výhodně minimálně o 10 % víc, obzvláště o 20 % víc a především minimálně o 50 % více transkriptů než odpovídající netransformované buňky. Přednostně vykazují tyto buňky rovněž odpovídající (minimálně 10%, 20% nebo 50%) zvýšení ·· ·· • · · ·If the nucleic acid molecule of the invention is homologous to a plant cell, the cells of the invention can be distinguished from naturally occurring cells, for example, by further expressing the nucleic acid molecules of the invention. The transgenic plant cells preferably contain multiple transcripts of the nucleic acid molecules of the invention. This can be demonstrated, for example, by Northern blot analysis. More preferably at least 10% more, in particular 20% more and in particular at least 50% more transcripts than the corresponding untransformed cells. Preferably, these cells also exhibit a corresponding (at least 10%, 20%, or 50%) increase.

aktivity nebo případně snížení aktivity proteinů podle tohoto vynálezu. Transgenní rostlinné buňky je možno regenerovat na celé rostliny pomocí postupů, které jsou odborníkům známy.activity, or optionally reducing the activity of the proteins of the invention. Transgenic plant cells can be regenerated into whole plants by methods known to those skilled in the art.

Předmětem tohoto vynálezu je i postup získávání transgenních rostlin, přičemž jednu nebo několik molekul nukleových kyselin nebo vektorů podle tohoto vynálezu se integruje do genomu rostlinné buňky a celá rostlina se z této buňky regeneruje. Dále jsou předmětem tohoto vynálezu rostliny, které výše uvedené transgenní rostlinné buňky obsahují. Tyto transgenní rostliny mohou být principiálně rostliny jakéhokoli rostlinného druhu, to znamená jak rostliny monokotylní, tak i dikotylní. Přednostně se jedná o užitkové rostliny, obzvláště o rostliny, které syntetizují nebo ukládají škrob, obzvláště výhodně žito, ječmen, oves, pšenice, proso, ságo, kukuřice, rýže, hrách, dřeňový hrách, maniok, brambory, rajčata, řepka, sojové boby, konopí, len, slunečnice, krmný hrách nebo maranta a především pšenice, kukuřice, rýže a brambory.The present invention also provides a process for obtaining transgenic plants, wherein one or more of the nucleic acid or vector molecules of the invention are integrated into the genome of a plant cell and the whole plant is regenerated therefrom. It is a further object of the present invention to provide plants comprising the above transgenic plant cells. These transgenic plants can in principle be plants of any plant species, i.e. both monocotyl and dicotyl plants. They are preferably useful plants, in particular plants which synthesize or store starch, particularly preferably rye, barley, oats, wheat, millet, sago, corn, rice, peas, peas, cassava, potatoes, tomatoes, rape, soybeans , hemp, flax, sunflowers, fodder peas or maranta, and in particular wheat, maize, rice and potatoes.

Tento vynález se rovněž týká množitelského materiálu rostlin podle tohoto vynálezu, jako jsou například plody, semena, hlízy, části kořenů, semenáčky, sazenice, pletiva, protoplasty, buněčné kultury a podobně.The invention also relates to plant propagation material of the invention, such as fruits, seeds, tubers, root parts, seedlings, seedlings, tissues, protoplasts, cell cultures and the like.

Tento předkládaný vynález se dále týká způsobu výroby modifikovaného škrobu, zahrnující operaci extrakce škrobu z výše uvedených rostlin podle tohoto vynálezu a/nebo ze škrobnatých částí těchto rostlin.The present invention further relates to a method for producing a modified starch comprising the operation of extracting starch from the aforementioned plants according to the invention and / or from the starchy portions thereof.

Postupy pro extrakci škrobu z rostlin nebo z jejich škrobnatých částí, zejména z pšenice, jsou odborníkům známé, ·· ·« ·· · 9· « « · 9 * φ · · « · · • · «·· · · · ··«··!·· ·· »·· ·· ··· viz například Eckhoff a spol. (Cereal Chem. 73 (1996) 54 - 57 Starch - Chemistry and Technology (vydavatel: Vhistler, BeMiller a Paschall (1994), 2. vydání, Academie Press lne. London Ltd; ISBN 0-12-746270-8; viz například kapitola XII, str. 412 - 468: Škroby z kukuřice a sorghumu: Výroba; Vatson; kapitola XIII, str. 469 - 479: Tapiokový, marantový a ságový škrob: Výroba; Corbishlev a Miller; kapitola XIV, str. 479 - 490: Bramborový škrob: Výroba a použití; Mitch; kapitola XV, str. 491 - 506: Pšeničný škrob: Výroba, modifikace a použití; Knight a Oson; a kapitola XVI, str. 507 až 528: Rýžový škrob: Výroba a použití; Rohmer a Klem). K zařízení, která se zpravidla k extrakci škrobu z rostlinného materiálu používají, patří separátory, dekantéry, hydrocyklony, sprayové sušárny a sušárny pro sušení ve fluidní vrstvě.Processes for extracting starch from plants or from their starchy portions, in particular from wheat, are known to those skilled in the art, and are known to those skilled in the art. See, for example, Eckhoff et al. (Cereal Chem. 73 (1996) 54-57 Starch - Chemistry and Technology (edited by Vhistler, BeMiller and Paschall (1994), 2nd edition, Academic Press Inc. London Ltd; ISBN 0-12-746270-8; see, for example) Chapter XII, pp. 412 - 468: Starches from maize and sorghum: Manufacture; Vatson; Chapter XIII, pp. 469 - 479: Tapioca, marzipan and sago starch: Manufacture; Corbishlev and Miller; Chapter XIV, pp. 479 - 490: Potato starch: Manufacture and use; Mitch; Chapter XV, pp. 491-506: Wheat starch: Manufacture, modification and use; Knight and Oson; and Chapter XVI, pp. 507 to 528: Rice starch: Manufacture and use; Devices which are generally used to extract starch from plant material include separators, decanters, hydrocyclones, spray dryers and fluid bed dryers.

Transgenní rostlinné buňky a rostliny podle tohoto vynálezu syntetizují na základě exprese molekul nukleových kyselin podle tohoto vynálezu škroby, které se svými fyzikálně-chemickými vlastnostmi, jako je například poměr amylosy a amylopektinu, stupeň rozvětvení řetězce, průměrná délka řetězce, obsah fosfátů, vlastnosti při mazovatění, velikost škrobových zrn a/nebo jejich tvar, liší od škrobů syntetizovaných přírodními rostlinami. U těchto škrobů se může měnit zejména jejich viskozita a/nebo jejich vlastnosti při tvorbě filmu a vlastnosti vzniklých škrobových mazů v porovnání s vlastnostmi známých škrobů.The transgenic plant cells and plants of the invention synthesize starches based on the expression of the nucleic acid molecules of the invention which, with their physicochemical properties, such as amylose / amylopectin ratio, chain branching degree, average chain length, phosphate content, lubricating properties , the size of the starch grains and / or their shape differs from the starches synthesized by natural plants. In particular, their viscosity and / or their film-forming properties and the properties of the resulting starch sebum may be varied in comparison with those of known starches.

Předmětem tohoto předkládaného vynálezu je dále škrob, který je možno získat z rostlinných buněk, z rostlin a z jejich množitelského materiálu podle tohoto vynálezu a škrob, který je možno získat výše uvedenými postupy podle tohoto vynálezu.The present invention further provides starch obtainable from plant cells, plants and their propagation material according to the invention and starch obtainable by the above processes of the invention.

Dále je možno pomocí molekul nukleových kyselin podle tohoto vynálezu produkovat rostlinné buňky a rostliny, u nichž je aktivita proteinu podle tohoto vynálezu snížena. To vede rovněž k syntéze škrobu se změněnými chemickými a/nebo fyzikálními vlastnostmi v porovnání se škroby z původních rostlinných buněk.Further, plant cells and plants in which the activity of the protein of the invention is reduced can be produced using the nucleic acid molecules of the invention. This also leads to the synthesis of starch with altered chemical and / or physical properties compared to starches from native plant cells.

Dalším předmětem tohoto vynálezu jsou transgenní rostlinné buňky, obsahující molekulu nukleových kyselin podle tohoto vynálezu, v nichž je aktivita isoamylasy v porovnání s netransformovanými buňkami snížena.It is a further object of the present invention to provide transgenic plant cells comprising a nucleic acid molecule of the present invention wherein the isoamylase activity is reduced compared to untransformed cells.

Přípravu rostlinných buněk se sníženou aktivitou isoamylasy je možno provádět například expresí příslušné anti-sense-RNA, sense-RNA pro dosažení ko-supresního efektu nebo expresí odpovídajícím způsobem konstruovaného ribozymu, který specificky štěpí transkript kódující isoamylasu s použitím molekul nukleových kyselin podle tohoto vynálezu podle postupu, který je odborníkům znám, viz Jorgensen (Trends Biotechnol. 8 (1990), 340 - 344), Niebel a spol., Immunol. 197 (1995), 91 - 103),The preparation of plant cells with reduced isoamylase activity can be carried out, for example, by expressing an appropriate anti-sense RNA, a sense RNA for a co-suppression effect, or by expressing a correspondingly constructed ribozyme that specifically cleaves a transcript encoding isoamylase using the nucleic acid molecules of the invention a procedure known to those skilled in the art, see Jorgensen (Trends Biotechnol. 8 (1990), 340-34), Niebel et al., Immunol. 197 (1995), 91-103),

Top. Microbiol. Immunol. 197 (1995),Top. Microbiol. Immunol. 197 (1995),

- 46), Palaqui a Vaucheret (Plant. Mol. Biol. 29 (1995), 149 - 159), Vaucheret a spol. (Mol.. Gen. Genet. 248 (1995), 311 - 317), de Borne a spol,. (Mol. Gen. Genet. 243 (1994), 613 - 621).46), Palaqui and Vaucheret (Plant. Mol. Biol. 29 (1995), 149-159), Vaucheret et al. (Mol. Gen. Genet. 248 (1995), 311-317); de Borne et al. (Mol. Gen. Genet. 243 (1994), 613-621).

(Curr. Top. Microbiol Flavell a spol. (Curr(Curr. Top. Microbiol Flavell et al. (Curr

Přednostně se pro snížení aktivity isoamylasy podle tohoto vynálezu používá snížení počtu kódujících transkriptů v rostlinných buňkách, například expresí antisense-RNA.Preferably, a reduction in the number of coding transcripts in plant cells, for example by expression of antisense-RNA, is used to reduce the isoamylase activity of the invention.

Přitom je možno použít molekulu DNA, která obsahuje úplnou sekvenci kódující protein podle tohoto vynálezu včetně případně přítomných stínících sekvencí, a rovněž DNA-molekuly obsahující pouze části kódující sekvence, přičemž tyto části musí být dostatečně dlouhé k tomu, aby v buňkách vyvolaly antisense-efekt. Obecně se mohou používat sekvence o minimální délce 15 bp, výhodněně o délce 100 až 500 bp, pro účinnou antisense-inhibici zejména sekvence o délce nad 500 bp. Zpravidla se používají DNA-molekuly, které jsou kratší než 5000 bp, výhodně sekvence, které jsou kratší než 2500 bp.It is possible to use a DNA molecule which comprises the complete sequence coding for the protein according to the invention, including any shielding sequences present, as well as DNA molecules containing only parts of the coding sequence, these parts being long enough to produce an antisense effect in the cells . In general, sequences of at least 15 bp in length, preferably 100 to 500 bp in length, may be used for effective antisense inhibition, in particular, sequences over 500 bp in length. As a rule, DNA molecules that are shorter than 5000 bp are used, preferably sequences that are shorter than 2500 bp.

Je možno používat i DNA-sekvence, které vykazují vysoký stupeň homologie se sekvencemi molekul DNA podle tohoto vynálezu, které však nejsou zcela identické. Minimální homologie by měla být vyšší než cca 65 %. Přednostně se používají sekvence se stupněm homologie mezi 95 a 100 %.DNA sequences which exhibit a high degree of homology to the DNA molecule sequences of the invention, but which are not entirely identical, may also be used. The minimum homology should be greater than about 65%. Preferably, sequences with a degree of homology between 95 and 100% are used.

Předmětem tohoto vynálezu je i postup přípravy modifikovaného škrobu, zahrnující postup extrakce škrobu z buňky nebo z rostliny podle tohoto vynálezu a/nebo ze škrobnatých částí těchto rostlin.The present invention also provides a process for preparing modified starch, comprising a process for extracting starch from a cell or plant of the present invention and / or from starchy portions of such plants.

Předmětem tohoto vynálezu je dále škrob, který je možno získat z buněk, rostlin a rovněž množitelského materiálu nebo jeho částí podle tohoto vynálezu a dále škrob, který je možno získat postupem podle tohoto vynálezu.The present invention further provides starch obtainable from cells, plants as well as propagation material or parts thereof according to the invention and furthermore starch obtainable by the process according to the invention.

Škroby podle tohoto vynálezu je možno modifikovat postupy, které jsou odborníkům známy, přičemž tyto škroby v modifikované nebo nemodifikované formě jsou vhodné pro různá použití v potravinářské nebo nepotravinářské oblasti.The starches of the present invention can be modified by methods known to those skilled in the art, and these starches in modified or unmodified form are suitable for various applications in the food or non-food field.

Možnosti použití škrobů podle tohoto vynálezu se vPossibilities of use of the starches according to the invention are described in U.S. Pat

podstatě dělí do dvou velkých oblastí. Jedna oblast zahrnuje produkty hydrolýzy škrobu, zejména glukosu a glukanové stavební jednotky, které je možno získat enzymatickými nebo chemickými postupy. Tyto látky slouží jako výchozí suroviny pro další chemické modifikace a procesy, jako je například fermentace. Pro snížení nákladů může mít v tomto případě značný význam jednoduchost a nepříliš nákladné provedení hydrolytického postupu. V současné době se tato hydrolýza provádí převážně enzymaticky s použitím amyloglukosidasy.basically divided into two large areas. One field includes the products of starch hydrolysis, in particular glucose and glucan building units, obtainable by enzymatic or chemical processes. These substances serve as starting materials for other chemical modifications and processes such as fermentation. In this case, simplicity and not costly performance of the hydrolysis process can be of great importance for reducing costs. Currently, this hydrolysis is carried out mainly enzymatically using amyloglucosidase.

Lze předpokládat, že úspory nákladů by se mohlo dosáhnout snížením množství použitých enzymů. Určitý vliv by mohla mít i strukturní přeměna škrobu, jako je například snížení stupně rozvětvení nebo změna sférické struktury, která určuje přístupnost molekuly pro použité enzymy.It can be assumed that cost savings could be achieved by reducing the amount of enzymes used. A structural conversion of starch, such as a reduction in the degree of branching or a change in the spherical structure that determines the accessibility of the molecule to the enzymes used, could also have some effect.

Druhá oblast, v níž by se škroby podle tohoto vynálezu mohly vzhledem k jejich polymemí struktuře používat jako takzvané nativní škroby, se dělí na dvě hlavní oblasti použití:The second area in which the starches of the present invention could be used as so-called native starches due to their polymeric structure is divided into two main fields of application:

1. Potravinářský průmysl1. Food industry

Škrob je klasickou přísadou do řady potravin, v nichž zpravidla plní funkci pojivá pro vodné složky nebo se používá pro zvýšení viskozity nebo způsobuje zvýšenou tvorbu gelu. Důležitými vlastnostmi jsou přitom tekutost a sorpce, teplota botnání a mazovatění, viskozita a zahušfovací schopnost, rozpustnost škrobu, průhlednost a struktura škrobového mazu, stálost vůči působení tepla, střižných sil a kyselin, tendence k retrogradaci, schopnost tvorby filmů, stabilita při zmrazování/rozmrazování, viskozitní stálost v solných roztocích, stravitelnost a rovněž schopnost tvorby • · komplexů například s anorganickými nebo organickými ionty.Starch is a classic additive to a variety of foods in which it generally serves as a binder for aqueous ingredients or is used to increase viscosity or cause increased gel formation. Important properties are fluidity and sorption, swelling and lubrication temperature, viscosity and thickening ability, starch solubility, starch sebum transparency and structure, stability to heat, shear and acidity, tendency to retrogradation, film formation, freeze / thaw stability , viscosity stability in salt solutions, digestibility, as well as the ability to form complexes with, for example, inorganic or organic ions.

2. Nepotravinářský průmysl2. Non-food industry

V této široké oblasti je možno používat škrob jako pomocnou látku při různých výrobních procesech nebo jako přísadu do technických produktů. Škrob jako pomocná látka se používá zejména v papírenském průmyslu a v průmyslu výroby lepenky. Škrob se v této aplikaci používá především pro retardaci (vázání pevných látek) , vázání plnidel a jemných částic, jako ztužovací prostředek a jako prostředek pro odvodňování. Kromě toho se využívají výhodné vlastnosti škrobu pro dosažení tuhosti, tvrdosti, akustických vlastností, požadovaného omaku, lesku, hladkosti, odolnosti proti rozštěpení a rovněž pro dosažení požadovaných vlastností povrchu.In this broad field, starch can be used as an auxiliary in various manufacturing processes or as an additive to technical products. Starch as an excipient is mainly used in the paper and board industries. Starch in this application is mainly used for retardation (solids binding), binding of fillers and fine particles, as a reinforcing agent and as a dewatering agent. In addition, the advantageous properties of starch are utilized to achieve stiffness, hardness, acoustic properties, desirable feel, gloss, smoothness, resistance to splitting, as well as to achieve desirable surface properties.

2.1 Průmysl výroby papíru a lepenky2.1 Paper and board industry

Při výrobě papíru se rozlišují čtyři oblasti použití, a to úprava povrchu, natírání, úprava papírenské hmoty a postřik. Požadavky na škrob pro úpravu povrchu jsou zejména vysoký stupeň bělosti, odpovídající viskozita, vysoká viskozitní stálost, dobrá schopnost ke tvorbě filmů a minimální tvorba prachu. Při použití škrobu pro nátěry je důležitý obsah pevných látek, odpovídající viskozita, vysoká vaznost a rovněž vysoká afinita k pigmentům. Při použití škrobu jako přísady do papírenské hmoty se požaduje jeho rychlé, rovnoměrné a bezeztrátové rozptýlení, vysoká mechanická stabilitaThere are four areas of application for paper manufacture: surface treatment, coating, paper processing and spraying. The requirements for starch for surface treatment are in particular a high degree of whiteness, adequate viscosity, high viscosity stability, good film-forming capacity and minimal dust formation. When using starch for coatings, the solids content, the corresponding viscosity, the high binding power as well as the high affinity for pigments are important. When starch is used as an additive in paper pulp, its fast, uniform and lossless dispersion, high mechanical stability is required

• · a úplné zadržení škrobu v proudu papíroviny. Při použití škrobu pro postřikování jsou rovněž důležitými vlastnostmi odpovídající obsah pevných látek, vysoká viskozíta a vysoká vaznost.And the complete retention of starch in the pulp stream. When using starch for spraying, the corresponding solids content, high viscosity and high binding properties are also important properties.

2.2. Průmysl výroby lepidel2.2. Adhesive industry

Průmysl výroby lepidel představuje širokou oblast použití škrobů, kterou je možno rozdělit na čtyři dílčí oblasti: použití jako čisté škrobové lepidlo, použití do škrobových lepidel s přísadou speciálních chemikálií, použití škrobu jako přísady k syntetickým pryskyřicím a k disperzím polymerů a konečně použití škrobů jako nastavovacího prostředku do syntetických lepidel. 90 % lepidel na bázi škrobu se používá při výrobě vlnité lepenky, papírových sáčků, pytlů a kornoutů, pro výrobu spojovacích materiálů pro papír a hliník, pro výrobu kartonáže a jako zvlhčovači lepidlo pro dopisní obálky, známky a podobně.The adhesive industry is a broad field of application of starches, which can be divided into four sub-areas: use as pure starch adhesive, use in starch adhesives with special chemical additives, use of starch as an additive to synthetic resins and polymer dispersions, and finally use of starches as extender into synthetic adhesives. 90% of starch based adhesives are used in the manufacture of corrugated cardboard, paper bags, sacks and cones, for the production of fasteners for paper and aluminum, for the manufacture of cardboard and as a moisturizing adhesive for letter envelopes, stamps and the like.

2.3 Textilní průmysl a průmysl pomocných textilních přípravků2.3 Textile industry and textile auxiliary industry

Velkým odběratelem škrobů je textilní průmysl a průmysl textilních přípravků, kde se škroby používají jako pomocný prostředek a přísada. V rámci textilního průmyslu je možno rozlišit čtyři oblasti použití: použití škrobu jako šlichtovacího prostředku, tedy jako pomocného prostředku pro vyhlazení, zpevnění a zvýšení soudržnosti textilních surovin na ochranu proti působení tahových sil při spřádání a tkaní a rovněž pro zvýšení odolnosti proti oděru při tkaní, použití škrobu jako prostředku pro zušlechťování textilu, • · zejména po úpravách zhoršujících kvalitu jako je bělení, barvení a podobně, škrob se dále používá jako zahušfovací prostředek při výrobě barvicích past pro potlačení difúze barev a konečně se škrob používá jako přísada k prostředkům pro spojování nití.A major consumer of starches is the textile and textile preparations industry, where starches are used as an adjuvant and additive. Within the textile industry, four areas of application can be distinguished: the use of starch as a sizing agent, i.e. as an aid for smoothing, consolidating and enhancing the cohesiveness of textile raw materials to protect against the tensile forces of spinning and weaving, the use of starch as a textile refining agent, especially after adjustments deteriorating quality such as bleaching, dyeing and the like, starch is further used as a thickening agent in the manufacture of dye pastes for inhibiting color diffusion, and finally the starch is used as an additive .

2.4 Stavebnictví2.4 Construction

Čtvrtou oblastí použití je používání škrobu jako přísady do stavebnin. Jako příklad je možno uvést sádrokartonové panely, kde škrob přidaný do sádrové kaše působením vody mazovatí, difunduje na povrch sádrové desky a váže karton na tuto desku. Další oblastí použití je přidávání škrobu do omítek a minerálních vláken. Při přepravě betonu se škrobové produkty používají pro zpomalení jeho tvrdnutí.A fourth field of application is the use of starch as an additive to building materials. By way of example, gypsum panels are added where the starch added to the gypsum slurry by water lubrication, diffuses to the surface of the gypsum board and binds the cardboard to the gypsum board. Another field of application is the addition of starch to plasters and mineral fibers. When transporting concrete, starch products are used to retard curing.

2.5 Stabilizace půdySoil stabilization

Další oblastí spotřeby škrobu je výroba prostředků pro stabilizaci půdy, které se používají při pohybech půdy pro dočasnou ochranu částic půdy proti vodě. Kombinované produkty skládající se ze škrobu a emulzí polymerů jsou podle současných znalostí ve svých účincích pro snižování eroze a tvorby krusty srovnatelné s dosud používanými výrobky, jsou však podstatně levněj ší.Another area of starch consumption is the production of soil stabilizers, which are used in soil movements to temporarily protect soil particles from water. Combination products consisting of starch and polymer emulsions are, to the present knowledge, comparable in their erosion and crust-reducing effects to those used to date, but they are substantially cheaper.

2.6 Použití v prostředcích pro ochranu rostlin a v hnoj ivech2.6. Use in plant protection products and fertilizers

V této oblasti se škrob používá do prostředků pro ochranu rostlin pro změnu jejich specifických vlast25 ností. Škroby se používají pro zlepšené smáčení prostředků pro ochranu rostlin a hnojiv, pro postupné uvolňování účinných látek, pro přeměnu kapalných, těkavých a/nebo zapáchajících látek na mikrokrystalické, stabilní a tvarovatelné látky, pro míšení nekompatibilních sloučenin a pro prodloužení doby účinnosti zpomalením rozkladu.In this field, starch is used in plant protection products to alter their specific properties. Starches are used for improved wetting of plant protection products and fertilizers, for the gradual release of active substances, for the conversion of liquid, volatile and / or odorous substances to microcrystalline, stable and formable substances, for mixing incompatible compounds and for prolonging the efficiency by retarding decomposition.

2.7 Farmaceutický, zdravotnický a kosmetický průmysl2.7 Pharmaceutical, medical and cosmetic industries

Další oblastí používání škrobu je farmaceutický, zdravotnický a kosmetický průmysl. Ve farmaceutickém průmyslu se škrob používá jako pojivo pro tablety nebo pro zřeďování pojiv v kapslích. Dále se škrob používá jako prostředek pro rychlý rozpad tablet, kde tablety po spolknutí absorbují tekutinu a po krátké době zbotnaji, přičemž uvolňují účinnou látku. Lékařské zásypy a pudry na zasypávání ran obsahují jako základní látku škrob. V oblasti kosmetiky se škroby používají například do pudrů jako nosiče přísad, jako jsou vonné látky a salicylová kyselina. Poměrně značná množství škrobů se používají do zubních past.Another field of use for starch is the pharmaceutical, medical and cosmetic industries. In the pharmaceutical industry, starch is used as a binder for tablets or for diluting binders in capsules. Furthermore, starch is used as a rapid disintegration tablet, where the tablets absorb swallowed liquid and swell after a short time, releasing the active ingredient. Medical powders and powders for wound filling contain starch as the basic substance. In the field of cosmetics, starches are used, for example, in powders as excipients such as fragrances and salicylic acid. Relatively large amounts of starches are used in toothpastes.

2.8 Přidávání škrobů do uhlí a briket2.8 Addition of starches to coal and briquettes

Škroby se přidávají i do uhlí a briket. Uhlí po přídavku škrobu lépe aglomeruje respektive briketuje, což brání předčasnénmu rozpadu briket. Do grilovacího uhlí se přidává 4 až 6 % škrobu, do palivového uhlí 0,1 až 0,5 % škrobu. Škroby jako pojivo do uhlí nabývají stále většího významu, poněvadž přídavek škrobu do uhlí a briket může značně snížit emise škodlivých látek.Starches are also added to coal and briquettes. The coal, after the addition of starch, agglomerates or briquetts better, preventing premature disintegration of the briquettes. 4 to 6% starch is added to the charcoal, 0.1 to 0.5% starch to the fuel charcoal. Starches as a binder for coal are becoming increasingly important as the addition of starch to coal and briquettes can greatly reduce emissions of harmful substances.

2.9 Úprava rudných a uhelných kalů2.9 Treatment of ore and coal sludge

Škroby je možno používat i pro úpravu rudných a uhelných kalů jako flokulační prostředek.Starches can also be used for the treatment of ore and coal sludge as flocculating agents.

2.10 Pomocné prostředky ve slévárenství2.10 Foundry Aids

Další oblastí je použití škrobu jako přísady do pomocných slévárenských prostředků. Při různých postupech odlévání jsou zapotřebí jádra, která se vyrábějí z písků s přísadou pojivá. Jako pojivo se v současné době používá převážně bentonit, ke kterému se přidávají modifikované škroby, zejména botnavé škroby. Přídavek škrobu se používá pro zvýšení pevnosti při toku a pro zlepšení vaznosti. Kromě toho mohou botnavé škroby splňovat další technické požadavky, jako je dispergovatelnost ve studené vodě, snadná rehydratace, dobrá mísitelnost s pískem a vysoká schopnost vázat vodu.Another field is the use of starch as an additive to foundry aids. Various casting processes require cores which are made of sands with a binder additive. Currently, mainly bentonite is used as binder, to which modified starches, in particular swelling starches, are added. The addition of starch is used to increase flow strength and improve binding. In addition, swellable starches can meet other technical requirements such as cold water dispersibility, easy rehydration, good sand miscibility and high water binding capacity.

2.11 Použití v gumárenském průmyslu2.11 Use in the rubber industry

V gumárenském průmyslu se může škrob používat pro zlepšení technické a optické kvality výrobků. Používá se pro zlepšení lesku povrchu, pro zlepšení omaku a vzhledu, přičemž se před vulkanizací za studená popráší škrobem lepivé pogumované plochy. Škrob se rovněž používá i pro zlepšení potiskovatelnosti pryžových výrobků.In the rubber industry, starch can be used to improve the technical and optical quality of products. It is used to improve the gloss of the surface, to improve its feel and appearance, while starch-coated gummed surfaces are dusted with starch before cold vulcanization. Starch is also used to improve the printability of rubber products.

2.12 Výroba náhražek kůže2.12 Manufacture of leather substitutes

Další oblastí uplatnění modifikovaných škrobů je ·*·· ···· · · · • · · · · · · • « · · · · · · · • · « · · · · výroba náhražek kůže.Another field of application of modified starches is the manufacture of leather substitutes.

2.13 Škroby v syntetických polymerech2.13 Starches in synthetic polymers

V oblasti plastů se škroby používají k následujícím účelům: přídavek škrobových produktů při zpracování (škrob funguje pouze jako plnidlo, mezi syntetickým polymerem a škrobem nevzniká přímá vazba) nebo alternativně k vázání škrobových produktů při výrobě polymerů (škrob a polymer vytvářejí pevnou vazbu).In the field of plastics, starches are used for the following purposes: addition of starch products in processing (starch acts only as a filler, there is no direct bond between the synthetic polymer and starch) or alternatively to bind starch products in the production of polymers (starch and polymer form a strong bond).

Používání škrobu jako pouhého plnidla není v porovnání s jinými látkami, jako je například mastek, perspektivní. Situace se však mění, jestliže se uplatní specifické vlastnosti škrobu a dojde k podstatné změně vlastností konečného produktu. Jako příklad je možno uvést použití škrobových produktů při zpracování termoplastů, jako je polyethylen. Přitom se škrob a syntetický polymer zpracují koexpresí v poměru 1 : 1 na takzvaný master batch (předsměs), z něhož se s granulovaným polyethylenem za použití běžných technologických postupů vyrábějí různé produkty. Navázání škrobu v polyethylenových fóliích může zvýšit látkovou propustnost fóliových dutých těles, zlepšit propustnost pro vodní páru, zlepšit antistatické vlastnosti a rovněž zlepšit potiskovatelnost barvami ředitelnými vodou.The use of starch as a mere filler is not perspective compared to other substances such as talc. However, the situation changes when the specific properties of starch are applied and the properties of the final product are substantially altered. An example is the use of starch products in the processing of thermoplastics such as polyethylene. The starch and the synthetic polymer are coexpressed in a 1: 1 ratio to a so-called master batch, from which various products are produced with granulated polyethylene using conventional techniques. The binding of starch in polyethylene films can increase the fabric permeability of the film hollow bodies, improve the water vapor permeability, improve the antistatic properties, and also improve the printability of the water-dilutable paints.

Další možností je použití škrobu do polyurethanových pěn. Úpravou škrobových derivátů a rovněž optimalizací technologických parametrů je možno cíleně řídit reakci mezi syntetickými polymery a hydroxylovými skupinami škrobu. Výsledkem jsou polyurethanové fólie kterým použití škrobu dodává následující vlastnosti: snížení koeficientu tepelné ♦ · φ · · · · «φφφ · φ · · · • φφφφ · φ φ φ φ · · ······« φφ ··· · · roztažnosti, snížení srážlivosti, zlepšení vlastností při působení tlaku/tahu, vzrůst propustnosti pro vodní páru bez změny schopnosti přijímat vodu, snížení zápalnosti a možnosti roztržení, nedochází k odkapávání hořících dílů, absence halogenů a zpomalené stárnutí. Nevýhodami, které se v současné době projevují, jsou snížená pevnost v tlaku a snížená rázová odolnost.Another possibility is to use starch in polyurethane foams. By adjusting the starch derivatives and also optimizing the process parameters, the reaction between the synthetic polymers and the hydroxyl groups of the starch can be targeted. The result is a polyurethane film which gives the following properties to the use of starch: a reduction in the thermal coefficient φ · «φ • φ • φ φ φ φ • φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ extensibility, reduced shrinkage, improved pressure / pull properties, increased water vapor permeability without altering water-absorption capacity, reduced flammability and tear potential, no dripping of flammable components, absence of halogens and retarded aging. The disadvantages presently present are the reduced compressive strength and the reduced impact resistance.

Vývoj výrobků se však neomezil pouze na fólie.However, product development was not limited to foils.

V současné době se vyrábějí i masivní výrobky, jako jsou například hrnky, talíře a misky, obsahující i více než 50 % škrobu. Směsi škrobu a polymerů jsou hodnoceny velice příznivě i z ekologického hlediska, poněvadž mají podstatně vyšší biologickou odbouratelnost.Massive products such as mugs, plates and bowls, containing more than 50% starch, are currently being produced. The starch / polymer blends are also evaluated ecologically because they have a significantly higher biodegradability.

Mimořádný význam získaly roubované škrobové polymery vzhledem k jejich extrémní schopnosti vázat vodu. Jde o produkty jejichž hlavní řetězec tvoří škrob a na tento řetězec jsou podle principu radikálového mechanismu roubovány postranní vedlejší řetězce syntetického monomeru. Roubované škrobové polymery, které jsou v současné době k dispozici, se vyznačují zlepšenou schopností vázat a zadržovat vodu, a to až do množství 1000 g vody na 1 g škrobu při vysoké viskozitě. Oblasti použití těchto superabsorpčních látek se v posledních letech velmi rozšířily a tyto látky se uplatňují v oblasti hygieny jako pleny a podložky a rovněž v zemědělství, jako např. pro potahování osiva.Graft starch polymers have gained particular importance due to their extreme water-binding capacity. These are products whose starch is the main chain and the side chains of the synthetic monomer are grafted onto this chain according to the principle of the free radical mechanism. The currently available graft starch polymers are characterized by improved water binding and retention capacity, up to 1000 g water per g starch at high viscosity. The fields of application of these superabsorbent substances have been very widespread in recent years and are used in the field of hygiene as diapers and mats, as well as in agriculture, such as seed coating.

Pro použití nových genově-technicky přeměněných škrobů jsou rozhodující jednak jejich struktura, obsah vlhkosti, obsah proteinů, obsah lipidů, obsah vlákniny, obsah popela/ fosfátů, poměr amylosa/amylopektin, rozložení molekulárních hmotností, stupeň rozvětvení, velikost zrn a jejich tvar a krystalinita, a jednak vlastnosti, z nichž vyplývají následující charakteristiky: chování při toku a sorpční vlastnosti, teplota mazovatění, viskozita, stálost viskozity v solných roztocích, zahušťovací schopnost, rozpustnost, struktura a transparence škrobového mazu, odolnost vůči teplu, střižným silám a kyselinám, tendence k retrogradaci, tvorba gelů, stabilita při zmrazování/rozmrazování, schopnost tvořit komplexy, vázání jodu, tvorba filmů, pevnost lepeného spoje, stálost vůči enzymům, stravitelnost a reaktivita.The structure, moisture content, protein content, lipid content, fiber content, ash / phosphate content, amylose / amylopectin ratio, molecular weight distribution, degree of branching, grain size and their shape and crystallinity are decisive for the use of the novel genetically converted starches. and properties resulting in the following characteristics: flow behavior and sorption properties, lubricating temperature, viscosity, stability of viscosity in salt solutions, thickening ability, solubility, structure and transparency of starch sebum, resistance to heat, shear and acids, tendency for retrogradation, gel formation, freeze / thaw stability, complexing ability, iodine binding, film formation, adhesive bond strength, enzyme stability, digestibility and reactivity.

U modifikovaných škrobů, získaných z příslušných rostlin pomocí genově-technických postupů může dojít k takové změně jejich vlastností, že další modifikace pomocí chemických nebo fyzikálních postupů již není nutná. Jinak je možno škroby pozměněné genově-technickými postupy dále modifikovat chemickými postupy, takže se dosáhne dalšího zlepšení kvality pro výšeuvedené účely použití. Tyto chemické úpravy jsou v zásadě známy. Přitom se používají zejména úpravy působením tepla, působením organických nebo anorganických kyselin, oxidace a reesterifikace, přičemž vznikají například fosfáty, nitráty, sulfáty, xantháty, acetáty nebo citráty škrobu. Dále je možno pro přípravu etherů škrobu použít jednofunkční nebo vícefunkční alkoholy za přítomnosti silných kyselin, přičemž vznikají alkylethery, O-allylethery, hydroxyalkylethery, O-karboxymethyl-ethery škrobu, škrobové ethery obsahující dusík, škrobové ethery obsahující fosfor, škrobové ethery obsahující síru, zesíťované škroby nebo roubované škrobové polymery.Modified starches obtained from the respective plants by genetic engineering may change their properties such that further modification by chemical or physical methods is no longer necessary. Alternatively, the starches modified by genetic engineering can be further modified by chemical methods so that further quality improvement is achieved for the above-mentioned uses. These chemical treatments are known in principle. In particular, heat treatment, organic or inorganic acids, oxidation and re-esterification are used, for example, phosphates, nitrates, sulfates, xanthates, acetates or starch citrates are formed. Further, monohydric or multifunctional alcohols in the presence of strong acids may be used to prepare starch ethers to form alkyl ethers, O-allyl ethers, hydroxyalkyl ethers, starch O-carboxymethyl ethers, nitrogen-containing starch ethers, phosphorus-containing starch ethers, sulfur-containing starch ethers, crosslinked starches or graft starch polymers.

Výhodným použitím škrobů podle tohoto vynálezu je jednak výroba obalových materiálů a výrobků pro jedno použití a jednak použití těchto škrobů jako potravin a potráví30 • · ·· · * · ·· • · · · ··· · · · • 9 9 9 9 · · • · · · · 9 9 9 9A preferred use of the starches of the present invention is to produce both packaging materials and disposable products and to use these starches as food and to digest them. 9 9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 · · ·»····· · · · · · · · · nářských polotovarů.9 9 9 9 · Semi-finished products.

Pro expresi molekul nukleových kyselin podle tohoto vynálezu v sense- nebo antisense-orientaci v rostlinných buňkách se tyto molekuly spojí s regulačními DNA-prvky, které potom uskutečňují transkripci v rostlinných buňkách.To express the nucleic acid molecules of the invention in sense or antisense orientation in plant cells, these molecules are linked to regulatory DNA elements which then transcribe in plant cells.

K tomu se ještě přiřazují zejména promotory, enhancery a terminátory. Všeobecně se exprese může účastnit kterýkoli aktivní promotor v rostlinné buňce.In particular, promoters, enhancers and terminators are also associated with this. In general, any active promoter in a plant cell can participate in expression.

Tento promotor je přitom možno volit tak, aby exprese probíhala konstitutivně, nebo pouze v určité tkáni, v určitém časovém období vývoje rostliny nebo v určitém okamžiku, stanoveném vnějšími vlivy. Ve vztahu k rostlině může být tento promotor homologický nebo heterologický. Vhodnými promotory pro konstitutivní expresi jsou například promotor 35S RNA viru květákové mozaiky a ubiquitinový promotor z kukuřice, pro expresi specifickou pro hlízy je vhodný patatinový promotor B33 (Rocha-Sosa a spol., EMBO J. 8 (1989), 23 - 29), jako promotor zajišťující expresi pouze ve fotosynteticky aktivních tkáních je vhodný například promotor ST-LS1 (Stockhaus a spol., Proč. Nati. Acad. Sci. USA 84 (1987), 7943 - 7947; Stockhaus a spol., EMBO J. 8 (1989), 2445 - 2451), pro endosperm-specifickou expresi je možno použít HMG-promotor z pšenice, USP-promotor, faseolinpromotor nebo promotory ze zeinových genů kukuřice.The promoter can be selected such that expression takes place constitutively, or only in a particular tissue, at a certain time of plant development, or at a point in time determined by external influences. In relation to a plant, this promoter may be homologous or heterologous. Suitable promoters for constitutive expression are, for example, the cauliflower mosaic virus 35S RNA promoter and the maize ubiquitin promoter, and the B33 patatin promoter is suitable for tuber-specific expression (Rocha-Sosa et al., EMBO J. 8 (1989), 23-29). for example, the ST-LS1 promoter (Stockhaus et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84 (1987), 7943-7947; Stockhaus et al., EMBO J. 8 (suitable) as a promoter providing expression only in photosynthetically active tissues; 1989), 2445-2451), the HMG promoter from wheat, the USP promoter, the faseolin promoter or the promoters from maize zein genes may be used for endosperm-specific expression.

Dále může být k dispozici terminační sekvence, která zajišťuje správné ukončení transkripce a zajišťuje rovněž adici poly-A-konce na transkript, kterému je připisována funkce při stabilizaci transkriptů. Tyto prvky jsou v literatuře popsány (viz např. Gielen a spol., EMBO J. 8 (1989) a jsou libovolně zaměnitelné.In addition, a termination sequence may be provided to ensure proper transcription termination and also to add poly-A-terminus to the transcript to which the transcript stabilization function is attributed. These elements are described in the literature (see, eg, Gielen et al., EMBO J. 8 (1989)) and are arbitrarily interchangeable.

• · ··· · · ·• · ··· · · ·

Tento předkládaný vynález poskytuje molekuly nukleových kyselin, které kódují protein s funkcí isoamylasy z pšenice. Molekuly nukleových kyselin podle tohoto vynálezu umožňují přípravu tohoto enzymu, který se funkčně účastní biosyntézy škrobu a který umožňuje získávání genově-technicky změněných rostlin, v nichž je aktivita tohoto enzymu změněna a umožňuje tak v takto modifikovaných rostlinách provádět syntézu škrobu se změněnou strukturou a se změněnými fyzikálně-chemickými vlastnostmi.The present invention provides nucleic acid molecules that encode a protein having the function of wheat isoamylase. Nucleic acid molecules according to the invention allow the preparation of this enzyme, which is involved in starch biosynthesis and which enables the production of genetically modified plants in which the activity of the enzyme is altered, thus allowing synthesis of starch with altered structure and altered physico-chemical properties.

Molekuly nukleových kyselin podle tohoto vynálezu mohou být principiálně používány i k získávání rostlin, v nichž je aktivita isoamylasy podle tohoto vynálezu zvýšena nebo snížena a současně v nichž je aktivita jiných enzymů, které se podílejí na syntéze škrobu, změněna. Tato změna aktivity isoamylasy v rostlinách vede k syntéze škrobu s pozměněnou strukturou. Dále mohou být vnášeny molekuly nukleových kyselin, které kódují isoamylasu, nebo odpovídající anti-sense konstrukty do rostlinných buněk, v nichž j iž byla syntéza endogenních škrobových synthas nebo enzymů ovlivňuijících rozvětvování řetězce inhibována (jako například ve VO 92/14827 nebo Shannon a Garwood, 1984, v publikaci Vhistler, BeMiller a Paschall, Starch: Chemistry and Technology, Academie Press, Londýn, 2. vyd.: 25 - 86).The nucleic acid molecules according to the invention can in principle also be used for obtaining plants in which the activity of the isoamylase according to the invention is increased or decreased and at the same time the activity of other enzymes involved in starch synthesis is altered. This alteration of isoamylase activity in plants leads to the synthesis of starch with altered structure. In addition, nucleic acid molecules that encode isoamylase or corresponding anti-sense constructs may be introduced into plant cells in which the synthesis of endogenous starch synthases or chain branching enzymes has been inhibited (such as in WO 92/14827 or Shannon and Garwood, 1984, Vhistler, BeMiller and Paschall, Starch: Chemistry and Technology, Academic Press, London, 2nd edition: 25-86).

Jestliže se má dosáhnout v transformovaných rostlinách inhibice více enzymů podílejících se na biosyntéze, je možno použít pro transformaci DNA-molekuly, které současně obsahují více oblastí kódujících odpovídající enzymy v antisense-orientaci za kontroly vhodného promotoru. Přitom může být alternativně buď každá sekvence kontrolována jedním vlastním promotorem, nebo mohou být sekvence transkribovány • · tf· tftf tf tftf ·>·« tftftftf tf·· tf · · · · tftf • · tftftf · » tftftf···· ·· »·· tftf tf jako fúze jedním společným promotorem nebo mohou být všechny sekvence kontrolovány jedním společným promotorem. Zpravidla se preferuje tato poslední alternativa, poněvadž v tomto případě je syntéza příslušných proteinů inhibována přibližně ve stejné míře. Pro délku jednotlivých kódujících oblastí využívanou v získaném konstruktu platí to, co bylo již dříve uvedeno při přípravě antisense-konstruktů. Horní hranice počtu antisense-transkribovaných fragmentů v promotoru jedné DNA molekuly principiálně neexistuje. Vznikající transkript by však neměl být delší než 10 kb, preferovaně by neměl překročit délku 5 kb.If inhibition of multiple enzymes involved in biosynthesis is to be achieved in transformed plants, DNA molecules which simultaneously contain multiple regions encoding the corresponding enzymes in antisense orientation can be used for transformation under the control of a suitable promoter. Alternatively, each sequence may be controlled by a single promoter of its own, or the sequences may be transcribed. Tf tf tf tf tf tf tf tf tf tf tf tf tf tf tf tf tf Tftf tf as fusions to a single common promoter or all sequences can be controlled by a single common promoter. As a rule, this latter alternative is preferred, since in this case the synthesis of the respective proteins is inhibited to approximately the same extent. For the length of each coding region used in the obtained construct, what was previously stated in the preparation of antisense constructs. In principle, there is no upper limit on the number of antisense-transcribed fragments in the promoter of a single DNA molecule. However, the resulting transcript should not be longer than 10 kb, preferably not longer than 5 kb.

Kódující oblasti, které jsou lokalizovány v těchto DNA-molekulách v kombinaci s ostatními kódujícími oblastmi v antisense-orientaci za příslušným promotorem, mohou pocházet z DNA-sekvencí, které kódují následující proteiny: synthasy vázané na škrobové zrno (GBSS I a II) a rozpustné synthasy (SSS I a II), enzymy ovlivňující rozvětvováni (isoamylasy, pullulanasy, R-enzymy, Branching-enzymy, Debranching-enzymy), škrobové fosforylasy a disproporcionační enzymy. Tento výčet je pouze orientační. V rámci těchto kombinací je možno použít i jiné DNA-sekvence.The coding regions that are located in these DNA molecules in combination with the other coding regions in the antisense orientation downstream of the respective promoter may originate from DNA sequences that encode the following proteins: starch-grain synthases (GBSS I and II) and soluble synthases (SSS I and II), branching enzymes (isoamylases, pullulanases, R-enzymes, Branching-enzymes, Debranching-enzymes), starch phosphorylases and disproportionation enzymes. This list is for reference only. Other DNA sequences may be used in such combinations.

Tyto konstrukty umožňují v rostlinných buňkách, které jsou jejich působením transformovány, současně inhibovat syntézu více enzymů.These constructs allow simultaneous inhibition of the synthesis of multiple enzymes in plant cells transformed by their action.

Dále je možno tyto konstrukty vkládat do rostlinných mutantů, které jsou pro jeden nebo více genů biosyntézy škrobu defektní (Shannon a Garwood, 1984, v publikaci Vhistler, BeMiller a Paschall, Starch: Chemistry and Technology, Academie Press, Londýn, 2. vyd.: 25 - 86). Tyto defekty se mohu týkat následujících enzymů: synthasy vázané » · f ·Furthermore, these constructs can be introduced into plant mutants that are defective for one or more of the starch biosynthesis genes (Shannon and Garwood, 1984, Vhistler, BeMiller and Paschall, Starch: Chemistry and Technology, Academic Press, London, 2nd ed. : 25-86). These defects may relate to the following enzymes: bound synthases »· f ·

na škrobové zrno (GBSS I a II) a rozpustné synthasy (SSS I a II), enzymy ovlivňující rozvětvování (BE I a II), Debranching-enzymy (R-enzymy), disproporcionační enzymy a škrobové fosforylasy. Tento výčet je pouze orientační.for starch grain (GBSS I and II) and soluble synthases (SSS I and II), branching enzymes (BE I and II), Debranching enzymes (R-enzymes), disproportionation enzymes and starch phosphorylases. This list is for reference only.

Pomocí tohoto postupu je dále možno v rostlinných buňkách transformovaných tímto způsobem současně inhibovat syntézu několika enzymů.Furthermore, the synthesis of several enzymes can be inhibited simultaneously in plant cells transformed by this method.

Pro zavedení cizích genů do vyšších rostlin je k dispozici velký počet klonovacích vektorů, které obsahují replikační signál pro E. coli a markerový gen pro selekci transformovaných bakteriálních buněk. Jako příklady těchto vektorů je možno uvést pBR322, pUC-serie, M13mp-serie, pACYC184 a další.For the introduction of foreign genes into higher plants, a large number of cloning vectors are available which contain a replication signal for E. coli and a marker gene for the selection of transformed bacterial cells. Examples of such vectors include pBR322, pUC-series, M13mp-series, pACYC184 and others.

Požadovanou sekvenci je možno zavést do vektoru v příslušném restrikčním štěpném místě. Získaný plasmid se použije pro transformaci buněk E.coli. Transformované buňky E.coli se kultivují ve vhodném mediu, nakonec se provede jejich izolace a lýza. Plasmid se regeneruje. Jako analytické metody pro charakterizaci získané plasmid-DNA se obecně používá restrikční analýza, gelová elektroforéza a další biochemické a molekulárně-biologické metody. Po každé manipulaci je možno plasmid-DNA rozštěpit a získané DNAfragmenty vázat na jiné DNA-sekvence. Každou sekvenci plasmid-DNA je možno klonovat ve stejném plasmidu nebo v jiných plasmidech.The desired sequence can be introduced into the vector at the appropriate restriction cleavage site. The obtained plasmid was used to transform E. coli cells. The transformed E. coli cells are cultured in a suitable medium, and finally isolated and lysed. The plasmid is regenerated. Restriction analysis, gel electrophoresis and other biochemical and molecular-biological methods are generally used as analytical methods for characterizing the obtained plasmid-DNA. After each manipulation, the plasmid DNA can be cleaved and the DNA fragments obtained can be ligated to other DNA sequences. Each plasmid-DNA sequence can be cloned in the same plasmid or in other plasmids.

Pro zavedení DNA do rostlinné hostitelské buňky existuje řada postupů. K těmto postupům patří transformace rostlinných buněk s T-DNA s použitím Agrobacterium tumefaciens nebo Agrobacterium rhizogenes jako transformačním pro- 34 středkem, fúze protoplastů, injekce, elektroporace DNA, vkládání DNA pomocí biolistické metody a další možnosti.There are a number of procedures for introducing DNA into a plant host cell. These procedures include transforming plant cells with T-DNA using Agrobacterium tumefaciens or Agrobacterium rhizogenes as a transforming agent, protoplast fusion, injection, DNA electroporation, DNA insertion using the biolistic method, and other options.

Při injikaci a elektroporaci DNA do rostlinných buněk nejsou na použité plasmidy kladeny žádné speciální požadavky. Je možno použít jednoduché plasmidy jako například pUC-deriváty. Jestliže se však má z takto transformovaných buněk regenerovat celá rostlina, je zpravidla nutná přítomnost příslušného markerového genu.There are no special requirements for the plasmids used when injecting and electroporating DNA into plant cells. Simple plasmids such as pUC derivatives can be used. However, if the entire plant is to be regenerated from such transformed cells, the presence of the appropriate marker gene is usually necessary.

V závislosti na způsobu zavádění požadovaných genů do rostlinné buňky může být zapotřebí použít další DNAsekvence. Jestliže se např. pro transformaci rostlinné buňky používá Ti- nebo Ri-plasmid, musí být alespoň pravé ohraničení, často však pravé i levé ohraničení Ti- a Riplasmidu T-DNA spojeno jako okrajová oblast se zaváděným genem.Depending on the method of introducing the genes of interest into the plant cell, additional DNA sequences may be required. For example, if a Ti- or Ri-plasmid is used to transform a plant cell, at least the right border, but often both the right and left borders of the Ti- and Riplasmid T-DNA, must be joined as a border region to the introduced gene.

Jestliže se pro transformaci používají agrobakterie, musí být zaváděná DNA klonována ve speciálním plasmidu, a to buď v intermediárním vektoru nebo v binárním vektoru. Intermediární vektory je možno na základě sekvencí homologických se sekvencemi v T-DNA integrovat do Ti- nebo Ri-plasmidu agrobakterií pomocí homologické rekombinace. Tento plasmid obsahuje nadto i virovou oblast (vir-Region) potřebnou pro transfer T-DNA. Intermediární vektory není možno replikovat v agrobakteriích. S použitím pomocného plasmidu je možno intermediární vektor přenášet na Agrobacterium tumefaciens (konjugace). Binární vektory je možno replikovat jak v E. coli, tak i v agrobakteriích. Tyto vektory obsahují selekční markerový gen a vazný člen (linker nebo polylinker), které rámují zprava a zleva hraniční oblast T-DNA. Tyto vektory je možno transformovat přímo v agrobakteriích (Holsters a spol.If agrobacteria are used for transformation, the introduced DNA must be cloned in a special plasmid, either in an intermediate vector or in a binary vector. Intermediate vectors can be integrated into the Ti- or Ri-plasmid of agrobacteria by homologous recombination based on sequences homologous to those in T-DNA. This plasmid also contains the vir-region required for T-DNA transfer. Intermediate vectors cannot be replicated in agrobacteria. Using the helper plasmid, the intermediate vector can be transferred to Agrobacterium tumefaciens (conjugation). Binary vectors can be replicated in both E. coli and agrobacteria. These vectors contain a selectable marker gene and a linker (linker or polylinker) that frame the right and left T-DNA border regions. These vectors can be transformed directly into agrobacteria (Holsters et al.

··

• 9• 9

Mol. Gen. Genet. 163 (1978), 181 - 187). Agrobakterium jako hostitelská buňka by měla obsahovat plasmid nesoucí vir-region. Tento vir-region je nutný pro transfer T-DNA do rostlinné buňky. Mohou být přítomny i další T-DNA. Takto transformované buňky Agrobakterium je možno použít pro transformaci rostlinných buněk.Mol. Gene. Genet. 163 (1978), 181-187). Agrobacterium as the host cell should contain a plasmid carrying the vir-region. This vir-region is required for the transfer of T-DNA into the plant cell. Additional T-DNA may be present. Agrobacterium cells thus transformed can be used to transform plant cells.

Používání T-DNA pro transformaci rostlinných buněk je předmětem intenzivního studia a je zevrubně popsáno v EP 120 516; Hoekema, v publikacích The Binary Plant Vector System, Offsetdrukkerij Kanters B.V, Alblasserdam (1985), kapitola V; Fraley a spol., Crit Rev. Plant. Sci., 4,The use of T-DNA for the transformation of plant cells is the subject of intensive study and is described in detail in EP 120 516; Hoekema, The Binary Plant Vector System, Offsetdrukkerij Kanters B.V, Alblasserdam (1985), Chapter V; Fraley et al., Crit Rev. Plant. Sci., 4,

- 46 a An a spol., EMBO J. 4 (1985), 277 - 287.46 and An et al., EMBO J. 4 (1985), 277-287.

Pro transfer DNA do rostlinné buňky je možno účelně ko-kultivovat rostlinné explantáty s Agrobacterium tumefaciens nebo Agrobacterium rhizogenes. Z infikovaného rostlinného materiálu (například kousky listů, části stonků, kořeny, ale i protoplasty nebo suspenzně kultivované rostlinné buňky) je potom možno ve vhodném mediu, obsahujícím mimo jiné určité cukry, aminokyseliny, antibiotika nebo biocidy pro selekci transformovaných buněk, regenerovat opět celé rostliny. V takto získaných rostlinách je potom možno sledovat přítomnost zavedené DNA. Jsou známy i jiné možnosti pro zavedení cizí DNA s použitím biolistického postupu nebo pomocí transformace protoplastů (viz např. Villmitzer, L., 1933 Transgenic plants, v publikaci Biotechnology, A MultiVolume Comprehensive Treatise (edit. H.J. Rehm, G.Reed, A.Puhler, P.Stadler), díl 2, 627 - 659, VCH Veinheim-New York-Basel-Cambridge).Conveniently, plant explants with Agrobacterium tumefaciens or Agrobacterium rhizogenes can be co-cultured for transferring DNA into a plant cell. Whole plants can then be regenerated again from the infected plant material (e.g. leaf pieces, stem parts, roots, but also protoplasts or suspension-cultivated plant cells) in a suitable medium containing, inter alia, certain sugars, amino acids, antibiotics or biocides for the selection of transformed cells. . The presence of the introduced DNA can then be monitored in the plants thus obtained. Other possibilities for introducing foreign DNA using a biolistic procedure or by protoplast transformation are known (see, eg, Villmitzer, L., 1933 Transgenic plants, Biotechnology, A MultiVolume Comprehensive Treatise (edited by HJ Rehm, G.Reed, A.). Puhler, P. Stadler), Vol. 2, 627-659, VCH Veinheim-New York-Basel-Cambridge).

Zatímco transformace dikotylních rostlin prostřednictvím Ti-plasmidových vektorových systémů pomocí Agrobac• * terium je známa dostatečně, ukazují novější práce, že transformaci pomocí vektorů, vycházejících z Agrobacterium je možno provádět i u monokotylních rostlin (Chán a spol., Plant Mol. Biol. 22 (1993), 491 - 506; Hiei a spol., Plant J. 6 (1994), 271 - 282).While the transformation of dicotyl plants by Ti-plasmid vector systems using Agrobacterium is well known, more recent work suggests that transformation with vectors derived from Agrobacterium can also be performed in monocotyl plants (Khan et al., Plant Mol. Biol. 22 ( 1993), 491-506, Hiei et al., Plant J. 6 (1994), 271-282).

Alternativními postupy k transformaci monokotylních rostlin jsou použití biolistických postupů, transformace protoplastů nebo fyzikálně nebo chemicky indukované vložení DNA do protoplastů, například pomocí elektroporace částečně permeabilizovaných buněk, transfer DNA pomocí skleněných vláken, makroinjekce DNA do květenství, mikroinjekce DNA do mikrospor nebo pro-embryonů, vkládání DNA pomocí klíčícího pylu a vkládání DNA do embryonů botnáním (Přehled: Potrykus, Physiol. Plant (1990), 269 - 273).Alternative methods to transform monocotyl plants are the use of biolistic techniques, protoplast transformation or physically or chemically induced DNA insertion into protoplasts, for example by electroporation of partially permeabilized cells, glass fiber DNA transfer, DNA macroinjection to inflorescence, DNA microinjection to microspores or pro-embryons. insertion of DNA by germinating pollen and insertion of DNA into embryos by swelling (Review: Potrykus, Physiol. Plant (1990), 269-273).

Tři z výše uvedených transformačních systémů byly již dříve používány pro různé druhy obilí: elektroporace tkáně, transformace protoplastů a DNA-transfer vstřelováním částic do regenerovatelné tkáně a buněk (Přehled: Jáhne a spol., Euphytica 85 (1995), 25 - 44).Three of the above transformation systems have previously been used for various grain types: tissue electroporation, protoplast transformation, and DNA-transfer by firing particles into regenerable tissue and cells (Review: Jáhne et al., Euphytica 85 (1995), 25-44).

Transformace pšenice byla popsána v řadě prací (Přehled: Maheswari a spol., Critical Rewievs in Plant Science 14 (2) (1995), 149 až 178). Hess a spol. (Plant Sci. 72 (1990), 233) použili postup makroinjekce, aby dostali do bezprostřední vzájemné blízkosti pyl a agrobakterie. Mobilizace plasmidu obsahujícího nptll gen jako volitelný markér byla prokázána pomocí Southern-Blot-analýzy a NPTII testem. Tyto transformanty vykazovaly normální fenotyp a byly fertilní. Ve dvou po sobě jdoucích generacích bylo možno prokázat resistenci vůči kanamycinu.Transformation of wheat has been described in a number of studies (Review: Maheswari et al., Critical Research in Plant Science 14 (2) (1995), 149-178). Hess et al. (Plant Sci. 72 (1990), 233) used a macroinjection procedure to bring pollen and agrobacteria in close proximity to each other. Mobilization of the plasmid containing the nptII gene as a selectable marker was demonstrated by Southern blot analysis and NPTII assay. These transformants showed a normal phenotype and were fertile. Kanamycin resistance was demonstrated in two consecutive generations.

První transgenní fertilní rostlinu pšenice, kterou bylo možno regenerovat po vstřelování DNA, vázané na mikroprojektily popsali Vasil a spol. (Bio/Technology 10 (1992), 667 - 674). Cílovou tkání pro vstřelování byla embryogenní kultura kaliu (kallus typ C). Jako selekční markér byl použit čistý gen (bar Gen) kódující fosfinothricin-acetyltransferasu, který zajišťoval resistenci proti herbicidu Phosphinothricin. Další systém popsali Veeks a spol. (Plant Physiol. 102 (1993), 1077 - 1084) a Becker a spol. (Plant J. 5(2) (1994), 299 - 307). V tomto případě byl cílovou tkání pro DNA-transformaci štítek (skutellum) nezralých embryonů, které byly v počáteční in vitro-fázi stimulovány k indukci somatických embryonů. Účinnost této transformace byla u systému, který vyvinuli Becker a spol. (citace viz dříve), s 1 transgenní rostlinou na 83 embryonů druhu Florida podstatně vyšší než u systému který vypracovali Veeks a spol. s 1 až 2 transgenními rostlinami na 1000 embryonů druhu Bohwhite.The first transgenic fertile wheat plant that could be regenerated after the injection of DNA bound to the microprojectiles was described by Vasil et al. (Bio / Technology 10 (1992), 667-674). The target tissue for the firing was an embryogenic culture of Kali (Kallus type C). A pure gene (bar Gen) encoding phosphinothricin acetyltransferase was used as a selectable marker to confer resistance to the Phosphinothricin herbicide. Another system has been described by Veeks et al. (Plant Physiol. 102 (1993), 1077-1084) and Becker et al. (Plant J. 5 (2) (1994), 299-307). In this case, the target tissue for DNA transformation was the skutellum of immature embryos that were stimulated in the early in vitro phase to induce somatic embryons. The efficiency of this transformation was in the system developed by Becker et al. (cited earlier), with 1 transgenic plant per 83 Florida embryos substantially higher than the system developed by Veeks et al. with 1 to 2 transgenic plants per 1000 Bohwhite embryos.

Systém který vyvinuli Becker a spol. (citace viz dříve) tvoří základ transformačních pokusů popsaných v příkladech provedení.The system developed by Becker et al. (cited above) form the basis of the transformation experiments described in the Examples.

Jakmile se vložená DNA integruje do genomu, zůstává v něm zpravidla stabilně a zůstává zachována i v potomstvu původních transformovaných buněk. Obsahuje zpravidla jeden z výšeuvedených selekčních markérů který zajišťuje transformovaným rostlinným buňkám například odolnost proti biocidním prostředkům jako je Phosphinothricin nebo proti antibiotikům jako je kanamycin, G418, Bleomycin nebo Hygromycin nebo umožňuje provádět selekci za přítomnosti nebo nepřítomnosti určitých cukrů nebo aminokyselin. Individuálně zvolený markér by měl proto umožňovat selekci transformovaných buněk • · za buňky, kterým vložená DNA chybí.Once the inserted DNA has been integrated into the genome, it usually remains stable in the genome and remains in the progeny of the original transformed cells. As a rule, it contains one of the aforementioned selection markers which provides transformed plant cells with, for example, resistance to biocidal agents such as Phosphinothricin or to antibiotics such as kanamycin, G418, Bleomycin or Hygromycin or allows selection in the presence or absence of certain sugars or amino acids. An individually selected marker should therefore allow the selection of transformed cells • for cells lacking the inserted DNA.

Transformované buňky rostou v rostlině normálním způsobem (viz např. McCormick a spol., Plant Cell Reports 5 (1986), 81 - 84). Výsledné rostliny je možno normálně pěstovat a je možno je křížit s rostlinami, které mají stejné nebo odlišné dědičné vlastnosti. Takto vzniklá hybridní individua mají odpovídající fenotypové vlastnosti. Z rostlinných buněk je možno získat semena. Aby bylo zajištěno, že fenotypová vlastnost zůstala zachována a že je dědičná, je třeba provést pěstování dvou nebo několika generací. Je třeba sklidit i semena, aby bylo zajištěno, že zůstal zachován příslušný fenotyp nebo ostatní charakteristické vlastnosti.Transformed cells grow in the plant in a normal manner (see, eg, McCormick et al., Plant Cell Reports 5 (1986), 81-84). The resulting plants can be grown normally and can be crossed with plants having the same or different hereditary properties. The hybrid individuals thus formed have corresponding phenotypic properties. Seeds can be obtained from plant cells. In order to ensure that the phenotypic property has been retained and is inherited, two or more generations must be grown. Seeds should also be harvested to ensure that the phenotype or other characteristic is retained.

Následující příklady ilustrují tento vynález, v žádném případě jej však neomezují.The following examples illustrate the invention but do not limit it in any way.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Příklad 1Example 1

Postup klonováníCloning procedure

Pro klonování v E.coli byl použít vektor pBluescript II SK (Stratagene).PBluescript II SK (Stratagene) was used for cloning in E. coli.

Příklad 2Example 2

Kmeny bakteriíStrains of bacteria

Pro vektor Bluescript a pro antisense-konstrukty byl • · · * · ·For the Bluescript vector and for the antisense constructs, it was • · · * · ·

použit E.coli kmen DH5a (Bethesda Laboratories, Gaithersburg, USA). Pro excisi prováděnou in vivo byl použit E.coli kmen XLl-Blue.E. coli strain DH5a (Bethesda Laboratories, Gaithersburg, USA) was used. E.coli strain XL1-Blue was used for in vivo excision.

Příklad 3Example 3

Transformace nezralých pšeničných embryonůTransformation of immature wheat embryons

Media:Media:

MS: MS: 100 ml/1 makrosůl 100 ml / 1 macro salt (D.Becker a H. (D. Becker and H. Lórz, Lórz, 1 ml/1 mikrosůl 1 ml / 1 microsalt Plant Tissue Culture Plant Tissue Culture #30: # 30: 2 ml/1 Fe/NaEDTA 30 g/l sacharosa MS + 2,4-D (2 mg/1) 2 ml / 1 Fe / NaEDTA 30 g / l sucrose MS + 2,4-D (2mg / L) Manual (1996), Manual B 12 : 1 - 20) B 12: 1-20) #31: # 31: MS + 2,4-D (2 mg/1) MS + 2,4-D (2mg / L) + Phosphinothricin + Phosphinothricin (PPI, aktivní (PPI, Active

komponenta herbicidu BASTAcomponent of BASTA herbicide

(2 mg/1) (1 mg / 1) #32: # 32: MS MS + 2,4-D + 2,4-D (0,1 mg/1) (0.1 mg / l) + PPT (2 + PPT mg/1) mg / 1) #39: # 39: MS MS + 2,4-D + 2,4-D (2 mg/1) + (2 mg / L) + po 0,5 N 0.5 N each mannit/sorbit mannit / sorbit

V uvedených mediích byla hodnota pH nastavena pomocí KOH na 5,6 a media byla ztužena 0,3 % přípravku Gelrite.In these media, the pH was adjusted to 5.6 with KOH and the media was solidified with 0.3% Gelrite.

Metodu transformace nezralých embryonů z pšenice vyvinuli a optimalizovali Becker a Lórz (D.Becker a H.Lórz,Becker and Lórz have developed and optimized the method for transforming immature wheat embryons (D.Becker and H.Lórz,

Plant Tissue Culture Manual (1996), B 12 : 1 až 20).Plant Tissue Culture Manual (1996), B 12: 1-20).

V dále popsaných pokusech byl dodržován protokol, který vypracovali Becker a Lórz (citace viz dříve).In the experiments described below, the protocol prepared by Becker and Lórz was adhered to (cited above).

« · φ ·«· Φ ·

Pro transformaci byly klasy s karyopsy ve stupni vývoje 12 až 14 dnů po antezi sklizeny a povrchově sterilisovány. Izolovaná skutella byla nanesena s osou ebrya, přiřazenou k mediu na indukční medium #30.For transformation, caryopsis ears were harvested and surface sterilized 12 to 14 days after the anesthetic. The isolated skutella was plated with the ebrya axis assigned to the medium on # 30 induction medium.

Po dvou- až čtyřdenní předběžné kultivaci (26 °C, tma) byly explantáty převedeny na medium #39 pro osmotickou předběžnou kultivaci (osmotische Vorkultur) (2 až 4 hodiny, 26 °C, tma).After a two to four day preculture (26 ° C, dark), explants were transferred to medium # 39 for osmotic pre-culture (osmotische Vorkultur) (2-4 hours, 26 ° C, dark).

Pro biolistickou transformaci bylo pro jedno vstřelování použito cca 29 pg částic zlata, na které bylo předtím vysráženo několik pg cílové DNA. Vzhledem k tomu, že při prováděných pokusech šlo o ko-transformanty, byla cílová DNA ke srážení přidávána s cílovým genem a resistentním markerovým genem (bar-Gen) v poměru 1:1.For biolistic transformation, about 29 pg of gold particles were used per shot and previously precipitated several pg of target DNA. Since the experiments were co-transformants, the target DNA for clotting was added with the target gene and the resistant marker gene (bar-Gen) at a ratio of 1: 1.

Příklad 4Example 4

DIG-značení DNA-fragmentůDIG-labeling of DNA fragments

Značení DNA-fragmentů použitých jako screeningové sondy bylo provedeno pomocí specifické PCR se vkládáním DIG-značeného dUTP (Boehringer Mannheim, Německo).Labeling of DNA fragments used as screening probes was performed by specific PCR with the insertion of DIG-labeled dUTP (Boehringer Mannheim, Germany).

Media a roztoky použité v příkladech provedení:Media and solutions used in the examples:

x SSC 175,3 g NaClSSC 175.3 g NaCl

88,2 g natriumcitrát doplnit do 1000 ml redest. vodou úprava na pH 7,0 roztokem 10 N NaOHMake up 88,2 g of sodium citrate to 1000 ml redest. water adjustment to pH 7.0 with 10 N NaOH solution

V DSMZ v Braunschweigu, SRN, bylo provedeno uložení plasmidu pTaSU 8A podle Budapešťské smlouvy pod číslem DSM 12795 a rovněž plasmidu pTaSU 19 pod č. DSM 12796.At the DSMZ in Braunschweig, Germany, plasmid pTaSU 8A was deposited under the Budapest Treaty under number DSM 12795 and plasmid pTaSU 19 under number DSM 12796.

Příklad AExample A

Identifikace, izolace a charakterizace cDNA, kódující isoamylasu (sacharidický homolog /sugary H./) z pšenice (Triticum aestivum L. , odrůda Florida)Identification, isolation and characterization of cDNA encoding isoamylase (saccharide homolog / sugary H. /) from wheat (Triticum aestivum L., variety Florida)

Pro identifikaci cDNA kódující isoformu isoamylasy (sacharidická - sugary) z pšenice byla použita strategie heterologického screeningu. Přitom byla prozkoumána cDNAbanka z pšenice pomocí sacharidícké sondy z kukuřice.A heterologous screening strategy was used to identify the cDNA encoding the isamylase (sugar) isoform of wheat. The wheat cDNA bank was examined using a maize saccharide probe.

Izolace této sacharidícké sondy z kukuřičné cDNA banky byla provedena pomocí specifického priméru PCR-amplifikací. Klonování kukuřičné cDNA banky bylo provedeno z póly (A) + RNA ze směsi stejných podílů 13, 17, 19, 20, 22, 25 a 28 dnů (DAP) starých karyopsů ve vektoru Lambda Zap II podle údajů výrobce (Sada /kit/ pro syntézu Lambda ZAP II-cDNA, Stratagene GmbH, Heidelberg, Německo). U všech použitých karyopsů, s výjimkou zrn starých 13 dnů, bylo před izolací RNA odstraněno embryo.Isolation of this saccharide probe from the corn cDNA flask was performed using a specific primer by PCR-amplification. The cloning of the corn cDNA flask was performed from (A) + RNA from a mixture of equal proportions of 13, 17, 19, 20, 22, 25 and 28 day (DAP) old karyops in the Lambda Zap II vector according to the manufacturer's data. synthesis of Lambda ZAP II-cDNA, Stratagene GmbH, Heidelberg, Germany). The embryo was removed in all karyops used except the 13-day-old grains.

Amplifikace DNA-fragmentu použitého jako sonda pro zkoumávání pšeničné cDNA-banky bylo provedeno s následujícími priméry:Amplification of the DNA fragment used as a probe for the wheat cDNA library was performed with the following primers:

sulp-la: 5’AAAGGCCCAATATTATCCTTTAGG 3’ (Seq.ID No.4) sulp-2 : 5’GCCATTTCAACCGTTCTGAAGTCGGGAAGTC 3’ (Seq.ID No.5)sulp-la: 5'AAAGGCCCAATATTATCCTTTAGG 3 '(Seq.ID No.4) sulp-2: 5`GCCATTTCAACCGTTCTGAAGTCGGGAAGTC 3' (Seq.ID No.5)

Jako templáty pro PCR-reakci byly použity 2 μΐ ·· *« ·· · *· ···· · · · · · * • · · · · · · « ···« »··· • · · · · · · ······»· ·· ··· *· amplifikované kukuřičné cDNA-banky. Tato PCR-reakční směs obsahovala dále 1,5 - 3 mM MgC^, 20 mM Tris-HCl (pH 8,4) , mM KC1, 0,8 mM dNTP Mix, 1 μΜ primér sulp-la, 1 μΜ primér sulp-2 a 2,5 jedn. Taq polymerasy (rekombinantní, Life Technologies). Amplifikace byla provedena v zařízení Trioblock od firmy Biometra podle schématu: 4’(min)/95 °C; l’/95 °C; 45” (sek.)/58 °C; l’15”/72 °C; 30 cyklů 5 ’/72 °C. Amplifikované DNA-pásy o velikosti cca 990 bp byly rozděleny v agarosovém gelu a vyříznuty. S tímto fragmentem byla podle výšeuvedeného schématu provedena druhá amplifikace. Fragment o velikosti 990 bp získaný z této druhé amplifikace byl rozštěpen pomocí restrikčního enzymu BAM HI na fragment o velikosti 220 bp a fragment o velikosti 770 bp.2 μΐ were used as templates for the PCR reaction. Ϊ́ 2 2 2 2 2 2 2 PCR 2 PCR 2 2 2 2 2 2 2 Amplified maize cDNA banks. This PCR reaction mixture further contained 1.5-3 mM MgCl2, 20 mM Tris-HCl (pH 8.4), mM KCl, 0.8 mM dNTP Mix, 1 μΜ sulp-la primer, 1 μΜ sulp- primer. 2 and 2.5 units of Taq polymerase (recombinant, Life Technologies). Amplification was performed in a Trioblock from Biometra according to the scheme: 4 '(min) / 95 ° C; l '/ 95 ° C; 45 ”(sec) / 58 ° C; l'15 ”/ 72 ° C; 30 cycles of 5 '/ 72 ° C. Amplified DNA bands of about 990 bp were resolved in an agarose gel and excised. A second amplification was performed with this fragment according to the above scheme. The 990 bp fragment obtained from this second amplification was digested with the restriction enzyme BAM HI into a 220 bp fragment and a 770 bp fragment.

Po opakovaném dělení sacharidického (sugary) fragmentu na agarosovém gelu, vyříznutí pásu a izolaci tohoto fragmentu bylo provedeno DIG-značkování sondy. Pro značkování random prime pomocí digoxygeninu bylo použito 500 ng sacharidického fragmentu. K tomuto značkovanému fragmentu bylo přidáno 10 μί přípravku Random Primér a reakční směs byla zahřívána po dobu 5’ na teplotu 95 - 100 °C. Po záhřevu byly přidány 0,1 mM dATP, 0,1 mM dGTP, 0,1 mM dCPT a 0,065 mM dTTP a 0,035 mM Digoxygenin-ll-dUTP (Boehringer Mannheim) a pufr Klenow (standard) a 1 jednotka polymerasy Klenow. Reakce byla prováděna při RT (laboratorní teplotě) přes noc. Pro kontrolu značkování byl použit Dot-test (tečkovací test) podle údajů výrobce (příručka Dig System User’s Guide for Filter Hybridization od firmy Boehringer, Mannheim,After repeated separation of the saccharide (sugary) fragment on an agarose gel, excision of the band and isolation of this fragment, DIG-labeling of the probe was performed. A 500 ng saccharide fragment was used to label random prime with digoxygenin. To this labeled fragment was added 10 μί of Random Primer and the reaction mixture was heated for 5 na to 95-100 ° C. After heating, 0.1 mM dATP, 0.1 mM dGTP, 0.1 mM dCPT and 0.065 mM dTTP and 0.035 mM Digoxygenin-11-dUTP (Boehringer Mannheim) and Klenow buffer (standard) and 1 unit of Klenow polymerase were added. The reaction was carried out at RT (room temperature) overnight. The dot-test according to the manufacturer's data was used to check the tagging (Dig System User’s Guide for Filter Hybridization from Boehringer, Mannheim,

Německo).Germany).

Syntéza pšeničné cDNA-banky byla provedena z poly(A)+RNA z 21 dnů starých karyopsů (starchy-endosperm) ve vektoru Lambda ZAP II Vektor podle údajů výrobce (Sada /kit/ pro syntézu Lambda ZAP II-cDNA, Stratagene GmbH, • · • »Wheat cDNA-bank synthesis was performed from poly (A) + RNA from 21 days old karyops (starchy-endosperm) in the Lambda ZAP II vector Vector according to the manufacturer's data (Kit / kit / for Lambda ZAP II-cDNA synthesis, Stratagene GmbH) · • »

Heidelberg, Německo). Po stanovení titru cDNA-banky byla stanovena hodnota primárního titru 1,26 x 10° pfu/ml.Heidelberg, Germany). After determining the titer of the cDNA flask, a primary titer value of 1.26 x 10 ° pfu / ml was determined.

Pro prozkoumání pšeničné cDNA-banky bylo naneseno na desku cca 350 000 fágů. Nanášení fágů a vyhodnocování (Abziehen) desek bylo provedeno podle standardního protokolu. Prehybridizace a hybridizace filtru byla provedena v 5X SSC, 3 % Blocking (Boehringer, Mannheim),Approximately 350,000 phages were plated on the plate to examine the wheat cDNA bank. Phage loading and plate evaluation (Abziehen) were performed according to standard protocol. Prehybridization and filter hybridization was performed in 5X SSC, 3% Blocking (Boehringer, Mannheim),

0,2 % SDS, 0,1 % natriumlaurylsarkosin a 50 pg/ml DNA sledího spermatu (Heringssperma) při 55 °C. K hybridizačnímu roztoku byl přidán 1 ng/ml značkované sacharidické sondy a hybridizace byla inkubována přes noc. Filtry byly promyty 2X5’ ve 2XSSC, 1 % SDS při laboratorní teplotě; 2X10’ v 1XSSC, 0,5 % SDS při 55 °C; 2X10’ v 0,5XSSC, 0,2 % SDS při 55 °C. Pozitivní klony byly spojeny při dalších screeningových postupech. Excisi in vivo byly získány spojené klony jako pBluescript SK Phagemide (provedeno podle údajů výrobce; Stratagene, Heidelberg, Německo).0.2% SDS, 0.1% sodium lauryl sarcosine and 50 µg / ml herring sperm DNA (Heringssperma) at 55 ° C. 1 ng / ml of labeled saccharide probe was added to the hybridization solution and the hybridization was incubated overnight. The filters were washed 2X5 'in 2XSSC, 1% SDS at room temperature; 2X10 ’in 1XSSC, 0.5% SDS at 55 ° C; 2X10 ’in 0.5XSSC, 0.2% SDS at 55 ° C. Positive clones were pooled in other screening procedures. Pooled clones such as pBluescript SK Phagemide (performed according to manufacturer's data; Stratagene, Heidelberg, Germany) were obtained by in vivo excision.

Po analýze tohoto klonu pomocí miniprepacace a restrinkce získané plasmid-DNA byl klon pTaSU-19 uložen v Německé sbírce mikroorganismů a buněčných kultur DSMZ - Deutsche Sammlung fůr Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH pod číslem DSM 12796 a byl dále analyzován.After analysis of this clone by miniprepation and restriction of the obtained plasmid-DNA, clone pTaSU-19 was deposited in the German Collection of Microorganisms and Cell Cultures DSMZ - Deutsche Sammlung für Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH under the number DSM 12796 and further analyzed.

Příklad BExample B

Sekvenční analýza cDNA-inzercí plasmidu pTaSU-19Sequence analysis of cDNA insertions of plasmid pTaSU-19

Z klonu pTaSU-19 byla izolována plasmid-DNA a sekvence cDNA-insertů byla stanovena didesoxynukleotidovou metodou (Sanger a spol., Proč. Nat. Acad. Sci. USA 74 (1977), 5463 - 5467).Plasmid DNA was isolated from the clone pTaSU-19 and the sequence of the cDNA insert was determined by the didesoxynucleotide method (Sanger et al., Proc. Nat. Acad. Sci. USA 74 (1977), 5463-5467).

Inserce klonu pTaSU-19 má délku 2997 bp a představuje částečnou cDNA. Nukleotidová sekvence je uvedena pod označením Seq ID No.l. Z porovnání s již publikovanými sekvencemi vyplynulo, že sekvence uvedená pod označením Seq ID No.l zahrnuje úplnou kódující oblast, která vykazuje homologií s isoamylasami z jiných organismů. Analýza této sekvence rovněž prokázala, že cDNA-sekvence obsahuje dva introny v pozici 297 - 396 (intron 1) a 1618 - 2144 (intron 2). Po odstranění těchto intronů je možno odvodit proteinovou sekvenci, která vykazuje homologií s proteinovými sekvencemi isoamylas z jiných organismů. Aminokyselinová sekvence odpovídající kódujícím oblastem Seq ID No.l je vedena pod označením Seq ID No.3.The insertion of clone pTaSU-19 is 2997 bp long and represents a partial cDNA. The nucleotide sequence is designated Seq ID No. 1. Comparison with the previously published sequences showed that the Seq ID No. 1 sequence comprises a complete coding region that exhibits homology to isoamylases from other organisms. Analysis of this sequence also showed that the cDNA sequence contained two introns at positions 297-396 (intron 1) and 1618-2144 (intron 2). After removal of these introns, it is possible to derive a protein sequence which exhibits homology to the isoamylase protein sequences from other organisms. The amino acid sequence corresponding to the coding regions of Seq ID No. 1 is designated Seq ID No.3.

Příklad CExample C

Příprava rostlinného transformačního vektoru pTa-alfa-SU19Preparation of the plant transformation vector pTa-alpha-SU19

Pro expresi antisense-RNA odpovídající TaSU19-cDNA byl na základě základního plasmidu pUC19 konstruován rostlinný transformační vektor pTa-alfa-SU19, v němž byla spojena cDNA-inserce plasmidu pTa-alfa-SU19 v antisense-orientaci s 3’-koncem ubiquitinového promotoru. Tento promotor se skládá z prvního nepřenosového exonu (untranslatierter Exon) a prvního intronu ubiquitin 7-genu z kukuřice (Christensen A.H. a spol., Plant Molecular Biology 18 (1992), 675 - 689). Části polylinkeru a NOS-terminátor pocházejí z plasmidu pACTl.cas (CAMBIA, TG 0063; Cambia, GPO Box 3200, Canberra ACT 2601, Austrálie). Vektorové konstrukty s tímto terminátorem a konstrukty založené na pACTl.cas jsou popsány v práci McElroy a spol. (Molecular Breeding 1 (1995),To express the antisense-RNA corresponding to TaSU19-cDNA, a plant transformation vector pTa-alpha-SU19 was constructed based on the base plasmid pUC19, in which the cDNA insertion of the plasmid pTa-alpha-SU19 was linked in antisense orientation to the 3´-end of the ubiquitin promoter. This promoter consists of a first untranslatierter Exon and a first intron of the ubiquitin 7-gene from maize (Christensen A.H. et al., Plant Molecular Biology 18 (1992), 675-689). The polylinker portions and the NOS terminator were derived from plasmid pACT1.cas (CAMBIA, TG 0063; Cambia, GPO Box 3200, Canberra ACT 2601, Australia). Vector constructs with this terminator and constructs based on pACTl.cas are described in McElroy et al. (Molecular Breeding 1 (1995))

- 37). Takto vzniklý vektor byl pojmenován PUbi.cas.- 37). The resulting vector was named PUbi.cas.

• ·• ·

Klonování tohoto vektoru bylo prováděno restrikcí 2 kb fragmentu z klonu Ta-SU19 pomocí restrikčního enzym Xba 1. Tento fragment byl na koncích doplněn pomocí Klenowovy reakce a potom byl navázán na klonovací místo Sma I expresního vektoru pUbi.cas.The cloning of this vector was accomplished by restriction of the 2 kb fragment from the Ta-SU19 clone with the restriction enzyme Xba 1. This fragment was complemented at the ends by the Klenow reaction and then ligated to the Sma I cloning site of the pUbi.cas expression vector.

Vzniklý expresní vektor byl označen Ta-alfa-SU19 a byl výšeuvedeným postupem použit pro transformaci pšenice.The resulting expression vector was designated Ta-alpha-SU19 and was used for the transformation of wheat as described above.

Příklad DExample D

Izolace a charakterizace další cDNA kódující isoamylasu (Sugaryl-homolog) z pšenice (Triticum aestiviim L., odrůda Florida).Isolation and characterization of another cDNA encoding isoamylase (Sugaryl-homolog) from wheat (Triticum aestiviim L., variety Florida).

cDNA-banka z pšenice byla prozkoumávána sondou Sugary-Sondě, která představovala část klonu pTaSU19, a to pozici 489 - 1041 ze Seq.ID No.l.The wheat cDNA bank was probed with a Sugary-Probe probe that represented part of the pTaSU19 clone at position 489-1041 of Seq.ID No. 1.

Příprava digoxygeninem značkované Sugary-Sondě specifické pro pšenici, použité pro prozkoumávání cDNA-banky, byla provedena pomocí PCR-amplifikace.The preparation of wheat-specific digoxygenin-labeled Sugary-Probe used for screening the cDNA bank was performed by PCR amplification.

Priméry použité při této reakci byly následující:The primers used in this reaction were as follows:

SUSO1: 5’-GCT TTA CGG GTA CAG GTT CG-3’ (Seq.ID No.8), aSUSO1: 5'-GCT TTA CGG GTA CAG GTT CG-3 '(Seq.ID No.8), and

SUSO2: 5’-AAT TCC CCG TTT GTG AGC-3’ (Seq.ID No.9).SUSO2: 5 '-AAT TCC CCG TTT GTG AGC-3' (Seq.ID No.9).

Jako templát byl do reakce použit 1 ng plasmidu pTaSU19. Reakční směs pro PCR obsahovala kromě toho 300 nM priméru SUSO1 a SUSO2, po 100 μΜ nukleotidu dATP, dGTP, dCTP, 65 μΜ dTTP, 35 μΜ preparátu Digoxygenin-ll-dUTP (Boehringer Mannheim), 1,5 mM MgCl2 a 2,5 U (jedn.)1 ng of plasmid pTaSU19 was used as template. In addition, the PCR reaction mixture contained 300 nM of SUSO1 and SUSO2 primers, each having 100 μΜ of dATP, dGTP, dCTP, 65 μΜ of dTTP, 35 μΜ of Digoxygenin-11-dUTP (Boehringer Mannheim), 1.5 mM MgCl 2 and 2, 5 U (unit)

• · preparátu Taq Polymerase a 10 μΐ desetinásobně koncentrovaného reakčního pufru Taq Polymerase (oba preparáty od Life Technologies). Konečný objem reakční směsi byl 100 μΐ. Amplifikace byla provedena v přístroji PCR-Gerát (TRIO^ Thermoblock, Biometra) při následujícím teplotním programu:• Taq Polymerase and 10 μΐ 10-fold concentrated Taq Polymerase reaction buffer (both preparations from Life Technologies). The final volume of the reaction mixture was 100 μΐ. Amplification was performed in a PCR-Gerate (TRIO ^ Thermoblock, Biometra) at the following temperature program:

3’(min) při 95 °C (jednou); 45’’ (sec.) při 95 °C - 45’’ při 55 °C - 2’při 72 °C (30 cyklů); 5’ při 72 °C (jednou). Vzniklý DNA-fragment měl délku 553 bp. Vložení Digoxygenin-ll-dUTP do PCR-produktu bylo prokázáno podle nepatrné mobility v agarosovém gelu ve srovnání s produktem kontrolní reakce bez Digoxygenin-ll-dUTP.3 ´ (min) at 95 ° C (once); 45 '(sec) at 95 ° C - 45' at 55 ° C - 2 'at 72 ° C (30 cycles); 5 ’at 72 ° C (once). The resulting DNA fragment was 553 bp long. The insertion of Digoxygenin-11-dUTP into the PCR product was shown by slight agarose mobility compared to the control reaction product without Digoxygenin-11-dUTP.

Karoypticko-specifická cDNA-banka z pšenice z Příkladu 1 byla prozkoumána pomocí získané sondy značené digoxygeninem.The caroyptic-specific wheat cDNA bank of Example 1 was examined using a digoxygenin-labeled probe.

Postup hybridizace byl proveden přes noc v 5X SSC, 0,2 % SDS, 0,1 % natriumlaurylsarkosin a 50 pg/ml DNA sledího spermatu (Heringssperma) při teplotě 68 °C za přídavku 1 ng/ml digoxygeninem značené sondy. Po hybridizaci byly filtry promyty 2X5’ve 2XSSC, 1 % SDS při laboratorní teplotě; 2X10’ v 1XSSC, 0,5 % SDS při 68 °C; 2X10’v 0,5XSSC, 0,2 % SDS při 68 °C. Pozitivní klony byly získány minimálně dvěma dalšími screeningovými postupy. Excisí in vivo byly z fágových klonů získány pBluescript SK plasmidy (protokoly podle údajů výrobce; Stratagene, Heidelberg, Německo).The hybridization procedure was performed overnight in 5X SSC, 0.2% SDS, 0.1% sodium lauryl sarcosine and 50 µg / ml herring sperm DNA (Heringssperma) at 68 ° C with the addition of 1 ng / ml digoxygenin labeled probe. After hybridization, the filters were washed with 2X5 'in 2XSSC, 1% SDS at room temperature; 2X10 ’in 1XSSC, 0.5% SDS at 68 ° C; 2X10'in 0.5XSSC, 0.2% SDS at 68 ° C. Positive clones were obtained by at least two additional screening procedures. PBluescript SK plasmids were obtained from phage clones (protocols according to manufacturer's specifications; Stratagene, Heidelberg, Germany).

Po restrikční analýze byl získaný klon pTaSU8A uložen v Německé sbírce mikroorganismů a buněčných kultur DSMZ - Deutsche Sammlung fůr Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH pod číslem DSM 12795 a byl dále analyzován.After restriction analysis, the obtained clone pTaSU8A was deposited in the German Collection of Microorganisms and Cell Cultures DSMZ - Deutsche Sammlung für Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH under the number DSM 12795 and was further analyzed.

Příklad ΕExample Ε

Sekvenční analýza cDNA-insertu v plasmidů pTaSU8ASequence analysis of cDNA insert in plasmids pTaSU8A

Nukleotidová sekvence cDNA-insertu v plasmidů pTaSU8A byla stanovena pomocí didesoxynukleotidové metody (Seq.ID No.6).The nucleotide sequence of the cDNA insert in plasmids pTaSU8A was determined using the didesoxynucleotide method (Seq.ID No.6).

Tato inserce klonu pTaSU8A má délku 2437 bp a představuje parciální cDNA. Při porovnání s dosud publikovanými sekvencemi se ukázalo, že sekvence označená jako Seq. ID No.6 zahrnuje kódující oblast vykazující homologii s isoamylasami z jiných organismů. Rovněž tak proteinová sekvence, odvozená z kódující oblasti klonu pTaSU8A, znázorněná jako Seq. ID No.7, vykazovala homologii s proteinovými sekvencemi isoamylas z jiných organismů.This insertion of clone pTaSU8A is 2437 bp in length and represents partial cDNA. In comparison with previously published sequences, Seq. ID No.6 includes the coding region showing homology to isoamylases from other organisms. Also, a protein sequence derived from the coding region of pTaSU8A clone, shown as Seq. ID No.7, showed homology to the protein sequences of isoamylases from other organisms.

Z porovnáni sekvencí klonu pTaSU19 (Seq.ID No.l) a pTaSU8A (Seq.ID No.6) vyplývá 96,8%-ní podobnost. Většina rozdílů mezi oběma sekvencemi spočívá ve 3’-nepřenosové oblasti cDNA. Ostatní rozdíly v sekvencích v kódující oblasti způsobují různé aminokyseliny celkem ve dvanácti pozicích odvozených proteinových sekvencí (Seq.ID No.3 a 7). cDNA obsažené v pTaSU19 a pTaSU8A nejsou identické a kódují isoformy isoamylas z pšenice.Comparison of the sequences of the clones pTaSU19 (Seq.ID No. 1) and pTaSU8A (Seq.ID No. 6) shows 96.8% similarity. Most of the differences between the two sequences lie in the 3'-non-cDNA region. Other differences in the sequences in the coding region cause different amino acids at a total of twelve positions of derived protein sequences (Seq.ID No.3 and 7). The cDNAs contained in pTaSU19 and pTaSU8A are not identical and encode isoforms of wheat isoamylases.

Příklad FExample F

Příprava rostlinného transformačního vektoru pTa-alfa-SU8APreparation of plant transformation vector pTa-alpha-SU8A

Pro expresi antisense-RNA odpovídající TaSU8A-cDNA byl na základě základního plasmidů pUC19 konstruován rostlinný transformační vektor pTa-alfa-SU8A, v němž byla spojena část TaSU8A-cDNA v antisense-orientaci s 3’-koncem ubiquitinového promotoru. Tento promotor se skládá z prvního nepřenosového exonu a prvního intronu ubÍqužtin I genu z kukuřice (Christensen A.H. a spol., Plant Molecular Biology 18 (1992), 675 - 689). Části polylinkeru a NOS-terminátor pocházejí z plasmidu pACTl.cas (CAMBIA, TG 0063; Cambia, GPO Box 3200, Canberra ACT 2601, Austrálie). Vektorové konstrukty s tímto terminátorem a konstrukty založené na pACTl.cas jsou popsány v práci McElroy a spol. (Molecular Breeding 1 (1995), 27 - 37). Vektor s ubiquitinovým promotorem, polylinkerem a NOS-terminátorem na základě pUC19 byl pojmenován pUbi.cas.To express the antisense-RNA corresponding to TaSU8A-cDNA, a plant transformation vector pTa-alpha-SU8A was constructed based on the base plasmids pUC19, in which a portion of the TaSU8A-cDNA was joined in antisense orientation with the 3´-end of the ubiquitin promoter. This promoter consists of the first non-transferable exon and the first intron of the ubiquitin I maize gene (Christensen A.H. et al., Plant Molecular Biology 18 (1992), 675-689). The polylinker portions and the NOS terminator were derived from plasmid pACT1.cas (CAMBIA, TG 0063; Cambia, GPO Box 3200, Canberra ACT 2601, Australia). Vector constructs with this terminator and constructs based on pACTl.cas are described in McElroy et al. (Molecular Breeding 1 (1995), 27-37). The ubiquitin promoter, polylinker, and NOS terminator based on pUC19 was named pUbi.cas.

Pro klonování pTa-alfa-SU8A byla pomocí PCR amplifikována část TaSU8A-cDNA o velikosti cca 2,2 kb, a to pozice 140 - 2304 ze Seq. ID No.6.For cloning of pTa-alpha-SU8A, approximately 2.2 kb TaSU8A-cDNA was amplified by PCR using position 140-2304 of Seq. ID No.6.

Primery použité při této reakci byly následující:The primers used in this reaction were as follows:

SUEX3:SUEX3:

5’-GCG GTA CCT CTA GAA GGA GAT ATA CAT ATG GCG GAG GAC AGG TAC GCG CTC-3’ (Seq.ID No.10), a5 '-GCG GTA CCT CTA GAA GGA GAT ATA CAT ATG GCG GAG GAC AGG TAC GCG CTC-3' (Seq.ID No.10), and

SUEX4:SUEX4:

5’-GCT CGA GTC GAC TCA AAC ATC AGG GCG CAA TAC-3’ (Seq.ID No.11).5 '-GCT CGA GTC GAC TCA AAC ATC AGG GCG CAA TAC-3' (Seq.ID No.11).

Jako templát byl do reakce použit 1 ng plasmidu pTaSU8A. PCR-reakční směs kromě toho obsahovala: po 300 nM primerů SUEX3 a SUEX4, po 200 μΜ nukleotidu dATP, dGTP, dCTP a dTTP, 1,6 mM MgCl2, 60 mM Tris-S04 (pH 9,1), 18 mM (NH^^SO^ a rovněž 1 μΐ preparátu Elongase^ Enzym Mix (směs • · · · · * · · · • · · · · · · · ···1 ng of plasmid pTaSU8A was used as template in the reaction. The PCR reaction mixture additionally contained: 300 nM primers SUEX3 and SUEX4 each, 200 μΜ nucleotides dATP, dGTP, dCTP and dTTP, 1.6 mM MgCl 2 , 60 mM Tris-SO 4 (pH 9.1), 18 mM ( NH ^^ SO ^ as well as 1 μΐ of Elongase ^ Enzyme Mix (mixture)

- 49 • · · · · · · ···*···· ·· · · · ·· ·- 49 · · · · ··· * ··········

Taq Polymerase a DNA Polymerase, Life Technologies). Konečný objem reakční směsi byl 50 μί. Amplifikace byla provedena v přístroji PCR-Gerát (TRIO^ Thermoblock, Biometra) při následujícím teplotním programu: 1’(min) při 94 °C (jednou); 30’’ (sec.) při 95 °C - 30” při 55 °C - 2’30’’ při 68 °C (30 cyklů); 10’ při 68 °C (jednou). Při této reakci vznikl DNA-fragment o délce 2205 bp.;Taq Polymerase and DNA Polymerase, Life Technologies). The final volume of the reaction mixture was 50 μί. Amplification was performed in a PCR-Gerate (TRIO ^ Thermoblock, Biometra) at the following temperature program: 1 '(min) at 94 ° C (once); 30 ´ ´ (sec.) At 95 ° C - 30 ”at 55 ° C - 2´30 ´’ at 68 ° C (30 cycles); 10 ’at 68 ° C (once). This reaction produced a 2205 bp DNA fragment;

Tento 2,2 kb-produkt byl restringován pomocí Kp«I a SaZl a byl navázán do expresního vektoru pUbi.cas upraveného pomocí K/?«I a S«Z1. Takto vzniklý rostlinný transformační vektor byl označen jako pTa-alfa-SU8A a byl použit pro transformaci pšenice podle výše uvedeného postupu.This 2.2 kb product was restricted with Kp I and SaZ1 and ligated into the expression vector pUbi.cas engineered with Kp I and S Z1. The resulting plant transformation vector was designated pTa-alpha-SU8A and was used to transform wheat according to the above procedure.

Claims (20)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Molekula nukleových kyselin kódující protein s funkci isoamylasy z pšenice, vybraná ze skupiny kterou tvoři (a) molekula nukleové kyseliny kódující protein, která zahrnuje sekvenci aminokyselin uvedenou pod Seq ID NO. 3 , (b) molekula nukleové kyseliny zahrnující nukleotidovou sekvenci uvedenou pod Seq ID No. 2 nebo její část nebo tomu odpovídající ribonukleotidovou sekvenci;A nucleic acid molecule encoding a protein having the function of wheat isoamylase selected from the group consisting of (a) a nucleic acid molecule encoding a protein comprising the amino acid sequence set forth in Seq ID NO. (B) a nucleic acid molecule comprising the nucleotide sequence set forth in Seq ID No. 3; 2 or a portion thereof or a corresponding ribonucleotide sequence; (c) molekula nukleové kyseliny hybridizovaná s některou z molekul nukleové kyseliny uvedené pod (a) nebo (b) nebo je k ní komplementární, a (d) molekula nukleové kyseliny, jejíž nukleotidová sekvence je na základě degenerace genetického kódu odlišná od sekvence molekul nukleové kyseliny uvedené pod (a) , (b) nebo (c) , přičemž molekula nukleové kyseliny, uvedená pod (a), (c) a (d) , vykazuje homologii přes 90 % se Seq ID No. 2 .(c) a nucleic acid molecule hybridized to or complementary to any of the nucleic acid molecules referred to in (a) or (b); the acid of (a), (b) or (c), wherein the nucleic acid molecule of (a), (c) and (d) exhibits a homology of over 90% with Seq ID No. 2. 2. Molekula nukleové kyseliny podle nároku 1 , vyznačující se tím, že jde o molekulu DNA.2. The nucleic acid molecule of claim 1 which is a DNA molecule. 3. DNA-molekula podle nároku 2 , vyznačující se tím, že jde o molekulu cDNA.DNA molecule according to claim 2, characterized in that it is a cDNA molecule. • · · · · ··· ······· · · ··· · · ···• · · · ··· ······· · · ··· · · ··· 4. Molekula nukleové kyseliny podle jednoho nebo více z nároků 1 až 3, která obsahuje regulační prvky.The nucleic acid molecule of one or more of claims 1 to 3, which comprises regulatory elements. 5. Molekula nukleové kyseliny podle nároku 1 , vyznačující se tím, že jde o molekulu RNA.5. The nucleic acid molecule of claim 1 which is an RNA molecule. 6. Molekula nukleové kyseliny, která je specificky hybridizovaná s molekulou nukleové kyseliny podle některého z nároků 1 až 5 a která vykazuje homologii se Seq ID No. 2 přes 90 % .A nucleic acid molecule that is specifically hybridized to the nucleic acid molecule of any one of claims 1 to 5 and which exhibits homology to Seq ID No. 5. 2 over 90%. 7. Molekula nukleové kyseliny podle nároku 6, kterou je oligonukleotid o délce minimálně 15 nukleotidů.The nucleic acid molecule of claim 6, which is an oligonucleotide of at least 15 nucleotides in length. 8. Vektor, obsahuj ící DNA-molekulu podle některého z nároků 1 až 5 .A vector comprising a DNA molecule according to any one of claims 1 to 5. 9. Vektor podle nároku 8, v němž je uvedená molekula nukleové kyseliny spojena s regulačními prvky v senseorientaci, která zajišťuje transkripci a syntézu přenosové RNA do pro- nebo eukaryontických buněk.The vector of claim 8, wherein said nucleic acid molecule is linked to regulatory elements in sense orientation, which provides for transcription and synthesis of transfer RNA into pro- or eukaryotic cells. 10. Vektor podle nároku 8, v němž je uvedená molekula nukleové kyseliny spojena s regulačními prvky v sense-orientaci, která zajišťuje transkripci a syntézu nepřenosové RNA do pro- nebo eukaryontických buněk.The vector of claim 8, wherein said nucleic acid molecule is linked to regulatory elements in a sense orientation that provides for transcription and synthesis of non-transfer RNA into pro- or eukaryotic cells. 11. Vektor podle nároku 8, v němž je uvedená molekula nukleové kyseliny spojena s regulačními prvky v antisenseorientaci, která zajišťuje transkripci a syntézu nepřenosové RNA do pro- nebo eukaryontických buněk.The vector of claim 8, wherein said nucleic acid molecule is linked to regulatory elements in an antisense orientation that provides for transcription and synthesis of non-transfer RNA into pro- or eukaryotic cells. 11 11 1111 111 11 1112 1 12. Hostitelská buňka, která je transformovaná molekulou nukleové kyseliny podle jednoho nebo několika nároků 1 ažA host cell which is transformed with a nucleic acid molecule according to one or more of claims 1 to 12 5 nebo vektorem podle jednoho nebo několika nároků 8 až 11, nebo buňka z takovéto buňky pocházející.5 or a vector according to one or more of claims 8 to 11, or a cell derived from such a cell. 13. Protein, kódovaný molekulou nukleové kyseliny podle jednoho nebo několika nároků 1 až 4.A protein encoded by a nucleic acid molecule according to one or more of claims 1 to 4. 14. Způsob přípravy proteinu podle nároku 13, při kterém se hostitelská buňka podle nároku 12 kultivuje za podmínek, umožňuj ících syntézu uvedeného proteinu a tento uvedený protein se z kultivovaných buněk a/nebo z kultivačního media izoluj e.A method for producing a protein according to claim 13, wherein the host cell according to claim 12 is cultured under conditions permitting the synthesis of said protein and said protein is isolated from the cultured cells and / or the culture medium. 15. Způsob přípravy transgenní rostlinné buňky, při kterém seA method of preparing a transgenic plant cell comprising: a) molekula nukleové kyseliny podle jednoho nebo několika nároků 1 až 5 nebo(a) a nucleic acid molecule according to one or more of claims 1 to 5; or b) vektor podle jednoho nebo několika nároků 8 až 11 integruje do genomu rostlinné buňky.b) a vector according to one or more of claims 8 to 11 integrating plant cells into the genome. 16. Transgenní rostlinná buňka, transformovaná molekulou nukleové kyseliny podle jednoho nebo několika nároků 1 až 4 nebo jedním nebo více vektory podle nároků 8 až 11, nebo buňka z takovéto buňky pocházej ící.A transgenic plant cell transformed with a nucleic acid molecule according to one or more of claims 1 to 4 or one or more vectors according to claims 8 to 11, or a cell derived from such a cell. 17.17. Způsob výroby transgenní rostliny, při kterém se al) molekula nukleové kyseliny podle jednoho nebo několika nároků 1 až 5 nebo ·»·« ·» » ·· · • « · · · · · < » · · · • ···· ··· • ···· ···· · • · ··· ··· ·*·» ·»·· ·· ··· β« ··· a2) vektor podle jednoho nebo několika nároků 8 až 11 integruje do genomu rostlinné buňky aA method for producing a transgenic plant, wherein a1) a nucleic acid molecule according to one or more of claims 1 to 5 or a process according to one or more of Claims 1 to 5, or (A2) a vector according to one or more of claims 8 to 11 integrates into the plant cell genome and b) z uvedené rostlinné buňky se regeneruje celá rostlina.b) regenerating the entire plant from said plant cell. 18. Rostlina, obsahující rostlinnou buňku podle nároku 16A plant comprising a plant cell according to claim 16 19. nou. 19 Dec nou. Rostlina Plant podle according to nároku claim 19, 19, která which je Yippee užitkovou utility rostli- rostli- 20. jící 20 May .mu.Ci Rostlina škrob. Plant starch. podle according to nároku claim 19, 19, která which je Yippee rostlinou plant ukláda- imposes- 21. linou 21. linou Rostlina podle nebo rostlinou Plant by or plant nároku 20, kukuřice. Claim 20 maize. která which je Yippee monokotylní rošt- monocotyl grate 22. 22nd Rostlina Plant podle according to nároku claim 21, 21, která which je Yippee rostlinou plant žita, rye,
ječmene nebo pěnice.barley or warbler.
23. Množitelský materiál rostliny podle jednoho nebo několika nároků 18 až 22.Plant propagation material according to one or more of claims 18 to 22. 24. Použití části rostliny podle nároku 16 , rostliny podle jednoho nebo více nároků 18 až 22 nebo množitelského materiálu podle nároku 23 pro výrobu škrobu.Use of a portion of a plant according to claim 16, a plant according to one or more of claims 18 to 22 or propagation material according to claim 23 for the manufacture of starch.
CZ20004155A 1999-05-07 1999-05-07 Molecules of nucleic acids encoding enzymes from wheat and which take part in starch synthesis CZ20004155A3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20004155A CZ20004155A3 (en) 1999-05-07 1999-05-07 Molecules of nucleic acids encoding enzymes from wheat and which take part in starch synthesis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20004155A CZ20004155A3 (en) 1999-05-07 1999-05-07 Molecules of nucleic acids encoding enzymes from wheat and which take part in starch synthesis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ20004155A3 true CZ20004155A3 (en) 2001-05-16

Family

ID=5472470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20004155A CZ20004155A3 (en) 1999-05-07 1999-05-07 Molecules of nucleic acids encoding enzymes from wheat and which take part in starch synthesis

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ20004155A3 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6791010B1 (en) Nucleic acid molecule coding for beta-amylase, plants synthesizing a modified starch, method of production and applications
US6794558B1 (en) Nucleic acid module coding for αglucosidase, plants that synthesize modified starch, methods for the production and use of said plants, and modified starch
US6951969B1 (en) Nucleic acid molecules which code for enzymes derived from wheat and which are involved in the synthesis of starch
US6890732B1 (en) Nucleic acid molecules which code for enzymes derived from wheat and which are involved in the synthesis of starch
EP1681352B1 (en) Nucleic acid molecules encoding enzymes from wheat which are involved in starch synthesis
US6353154B1 (en) Nucleic acid molecules encoding starch phosphorylase from maize
US6635804B2 (en) Nucleic acid molecules encoding soluble starch synthases from maize
US6590141B1 (en) Nucleic acid molecules from plants encoding enzymes which participate in starch synthesis
CZ20004155A3 (en) Molecules of nucleic acids encoding enzymes from wheat and which take part in starch synthesis
CZ20004154A3 (en) Molecules of nucleic acids encoding enzymes from wheat and which take part in starch synthesis
MXPA00010987A (en) Nucleic acid molecules which code for enzymes derived from wheat and which are involved in the synthesis of starch
AU2004200536A1 (en) Nucleic acid molecules
KR20000016231A (en) Nucleic acid molecules encoding enzymes from wheat which are involved in starch synthesis
CZ2001379A3 (en) Plants synthesizing modified starch, processes for obtaining such plants, their use and modified starch