Линия клеток растения сахарной свеклы и растение сахарной свеклы, устойчивые к имидазолиноновому гербициду, семена указанного растения, способы получения указанной клеточной линии и гибридных растенийсвеклы, устойчивых к данному гербициду, и применение указанного гербицида для борьбы с сорняками, растущими на полях с указанными растениями сахарной свеклы

Номер патента: 3296

Опубликовано: 24.04.2003

Авторы: Райт Терри Р., Пеннер Доналд

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Линия клеток растения сахарной свеклы с мутированным геном ацетолактатсинтазы, в котором в положении 337 гуанин замещен на аденин, устойчивая к имидазолиноновому гербициду, способная регенерировать в растение сахарной свеклы, причем указанная устойчивость передается при общепринятом кроссбридинге регенерированных растений с растениями, чувствительными к данному гербициду.

2. Линия клеток по п.1, которая получена из чувствительных клеток родительского растения сахарной свеклы, обозначенных как REL-1 и депонированных под номером АТСС 97885, не обладающих устойчивостью к имидазолиноновому гербициду, посредством культивирования указанных чувствительных клеток в культуральной среде с данным гербицидом для селекции мутированных клеток, депонированная под номером АТСС 97534 (SIR-13).

3. Растение сахарной свеклы, содержащее клетки с мутированным геном ацетолактатсинтазы, в котором в положении 337 гуанин замещен на аденин, обладающее устойчивостью к имидазолиноновому гербициду, причем указанная устойчивость передается при общепринятом кроссбридинге этого растения.

4. Растение по п.3, которое регенерировано из линии клеток по п.2.

5. Семена растения сахарной свеклы по любому из пп.3-4.

6. Способ получения линии клеток сахарной свеклы по п.1, заключающийся в том, что клетки родительского растения сахарной свеклы культивируют в питательной среде с имидазолиноновым гербицидом, к которому эти клетки являются чувствительными, и отбирают мутированные клетки, обладающие устойчивостью к указанному гербициду.

7. Способ по п.6, при котором культивируют чувствительные клетки, полученные из родительского растения сахарной свеклы, обозначенные как REL-1 и депонированные под номером АТСС 97885, не обладающие устойчивостью к имидазолиноновому гербициду, и получают линию, депонированную под номером АТСС 97534 (SIR-13).

8. Способ получения гибридного растения сахарной свеклы, устойчивого к имидазолиноновому гербициду, заключающийся в том, что регенерируют растение из линии клеток сахарной свеклы по любому из пп.1-2 формулы и осуществляют кроссбридинг регенерированного растения с растением сахарной свеклы, чувствительным к указанному гербициду, с получением гибридного растения, которое устойчиво к имидазолиноновому гербициду.

9. Способ получения гибридного растения свеклы, за исключением сахарной свеклы, устойчивого к имидазолиноновому гербициду, заключающийся в том, что регенерируют растение из линии клеток сахарной свеклы по п.1 формулы, полученной в соответствии со способом по п.6, и осуществляют кроссбридинг регенерированного растения с растением свеклы, за исключением сахарной свеклы, чувствительным к указанному гербициду, с получением гибридного растения, которое устойчиво к имидазолиноновому гербициду.

10. Применение имидазолинонового гербицида для борьбы с сорняками, растущими на полях с растениями сахарной свеклы по любому из пп.3-4 формулы.

 

Текст

Смотреть все

1 Предпосылки изобретения Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение касается получения растений сахарной свеклы (Beta vulgaris L),которые являются устойчивыми к имидазолиноновым гербицидам, применяемым для борьбы с сорными растениями. В частности, настоящее изобретение относится к растениям сахарной свеклы, полученным из чувствительной сахарной свеклы посредством селекции на мутацию гена, кодирующего ацетолактатсинтазу (ALS),известную также как синтазу ацетооксикислоты(AHAS), с применением гербицида на клетках в культуральной среде. Предшествующий уровень техники В данной области ранее описано генетическое изменение гена ацетолактатсинтазы посредством рекомбинантных методов, как показано в Патентах США 5013659, 5141870 и 5378824 Bedbrook et al. Данный тип модификации у растений сахарной свеклы показан на примере IV патента '824. Результаты являлись менее чем удовлетворительными для получения растений, которые давали бы потомство, действительно устойчивое к гербициду. Различные устойчивые растения получали и подвергали кроссбридингу. Saunders et al. вCrop Science 32:1357-1360 (1992) также описывают получение растения сахарной свеклы(CR1-B), которое являлось устойчивым к сульфонилмочевинам, из чувствительного автофертильного клона (REL-1) посредством селекции на мутантные клетки в культуральной среде,содержащей гербицид. Различные устойчивые растения получали и подвергали кроссбридингу.Hart et al. (Weed Science 40: 378-383 (1992) и 41: 317-324 (1993 далее охарактеризовал устойчивую линию, определил, что устойчивость являлась следствием измененной ALS активности и не проявляла перекрестной устойчивости к другим ALS-ингибирующим гербицидам, и что она кодируется одним полудоминантным геном. Не имеется публикаций, описывающих имидазолиноновую устойчивость, полученную посредством модифицирования ALS или AHAS у растений сахарной свеклы. Различные линии зерновых культур с данной устойчивостью разработаны, как описано (Newhouse et al., Theoretical and Applied Genetics 83: 65-70(1991. Коммерческим путем защиты культур является применение "средств обеспечения безопасности", таких, как описаны в Европейском Патенте N 375875. При данном способе вводят другое химическое вещество в почву. Предпочтительный способ представляет собой получение растений сахарной свеклы, которые являются устойчивыми к имидазолиноновым гербицидам. Сущность изобретения Задачей настоящего изобретения, таким образом, является разработка способа сообще 003296 2 ния растениям сахарной свеклы устойчивости к имидазолиноновым гербицидам посредством селекции мутации гена ацетолактатсинтазы,которая приводит к данной устойчивости. Кроме того, задачей настоящего изобретения является получение растений сахарной свеклы, которые являются устойчивыми к данному гербициду. Поставленная задача решается тем, что предложена линия клеток растения сахарной свеклы с мутированным геном ацетолактатсинтазы, в котором в положении 337 гуанин замещен на аденин, устойчивая к имидазолиноновому гербициду, способная регенерировать в растение сахарной свеклы, причем указанная устойчивость передается при общепринятом кроссбридинге регенерированных растений с растениями, чувствительными к данному гербициду. Предпочтительным воплощением является линия указанных клеток, которая получена из чувствительных клеток родительского растения сахарной свеклы, обозначенных как REL-1 и депонированных под номером АТСС 97885, не обладающих устойчивостью к имидазолиноновому гербициду, посредством культивирования указанных чувствительных клеток в культуральной среде с данным гербицидом для селекции мутированных клеток, депонированная под номером АТСС 97534 (SIR-13). Поставленная задача решается также тем,что предложено растение сахарной свеклы, содержащее клетки с мутированным геном ацетолактатсинтазы, в котором в положении 337 гуанин замещен на аденин, обладающее устойчивостью к имидазолиноновому гербициду, причем указанная устойчивость передается при общепринятом кроссбридинге этого растения,предпочтительно растение, которое регенерировано из линии клеток, депонированной под номером АТСС 97534. Для решения указанной задачи предложены также семена растения сахарной свеклы по изобретению. Поставленная задача решается также тем,что предложен способ получения линии клеток сахарной свеклы по изобретению, заключающийся в том, что клетки родительского растения сахарной свеклы культивируют в питательной среде с имидазолиноновым гербицидом, к которому эти клетки являются чувствительными, и отбирают мутированные клетки, обладающие устойчивостью к указанному гербициду. Предпочтительно культивируют чувствительные клетки, полученные из родительского растения сахарной свеклы, обозначенные какREL-1 и депонированные под номером АТСС 97885, не обладающие устойчивостью к имидазолиноновому гербициду, и получают линию, депонированную по номером АТСС 97534 (SIR-13). Предложен также способ получения гибридного растения сахарной свеклы, устойчивого 3 к имидазолиноновому гербициду, заключающийся в том, что регенерируют растение из указанной линии клеток сахарной свеклы и осуществляют кроссбридинг регенерированного растения с растением сахарной свеклы, чувствительным к указанному гербициду, с получением гибридного растения, которое устойчиво к имидазолиноновому гербициду. Предложен, кроме того, способ получения гибридного растения свеклы, за исключением сахарной свеклы, устойчивого к имидазолиноновому гербициду, заключающийся в том, что регенерируют растение из линии клеток сахарной свеклы по изобретению, полученной в соответствии с указанным способом, и осуществляют кроссбридинг регенерированного растения с растением свеклы, за исключением сахарной свеклы, чувствительным к указанному гербициду, с получением гибридного растения, которое устойчиво к имидазолиноновому гербициду. В рамках решения поставленной задачи предложено также применение имидазолинонового гербицида для борьбы с сорняками, растущими на полях с растениями сахарной свеклы по изобретению. Растение сахарной свеклы REL-1 (Regenerating, East Lansing-1) было выделено в 1987 и может быть получено от Dr. Joseph Saunders,Research Geneticist (U.S. Department of Agriculture, East Lansing, Michigan). Его можно получить бесплатно. REL-1 является чувствительным к имидазолиноновым (IM-S), сульфонилмочевинным (SU-S) и триазолпиримидинсульфонамидным (TP-S) гербицидам, как показано на фиг. 1. С использованием каллусов и суспензионных культур была разработана линия, которая являлась гетерозиготной по имидазолиноновой устойчивости (IM-R). Данная клеточная линия была депонирована в American Type CultureCollection как АТСС 97534 6 мая 1996 под Budapest Treaty, и на нее здесь ссылаются как наSIR-13. Данную клеточную линию можно получить по запросу на название и номер, однако, в связи с таким депозитом не предоставляется лицензии. Посредством скрещивания с элитными линиями растений сахарной свеклы, в частности, Beta vulgaris L., можно получить особенно коммерчески полезные устойчивые растения сахарной свеклы. Традиционные методики скрещивания можно применять для передачи имидазолиноновой устойчивости другим свеклам, таким как красные свеклы. Растения сахарной свеклы, устойчивые к имидазолиноновым гербицидам, конкретно к имазетапиру, решают проблему почвенных остатков от применения такого гербицида в областях выращивания сахарной свеклы. В настоящее время существует 40-месячный период ожидания между применением данного гербицида и будущим использованием данного поля для выращивания растений сахарной свеклы. Во 003296 4 вторых, высокий уровень имидазолиноновой устойчивости позволяет применять имидазолинон для борьбы с сорными растениями у сахарной свеклы. Краткое описание чертежей Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение способа по настоящему изобретению для получения имидазолинонустойчивых растений сахарной свеклы. R-устойчивый; IМимидазолинон; S-чувствительный; SU-сульфонилмочевина; Sur-ALS аллель, доминантная дляSU-R, TP-R и IM-S; SIR-13=ALS аллель, доминантная для SU-S, TP-S и IM-R; ТРтриазолпиримидин. Rel-1 являлся исходным материалом для получения имидазолиноновой устойчивости. Фиг. 2 представляет собой диаграмму технологического процесса, показывающую детализированные стадии получения мутантного растения сахарной свеклы. Фиг. 3 представляет собой график, показывающий устойчивость к имазетапиру при применении на растениях сахарной свеклы посредством опрыскивания в послевсходовый период. Фиг. 4 представляет собой график, показывающий устойчивость к имазетапиру в анализеALS в культуре клеток. Следующий пример 1 показывает выделение и размножение нового растения сахарной свеклы (SIR-13). Пример 1. 1. Селекция имидазолинонустойчивых вариантов сахарной свеклы (Sir-13). Описание материаловRel-1. (Regenerating East Lansing-1) представляет собой высоко регенерируемую линию сахарной свеклы с мужской фертильностью,используемую для начальной клеточной селекции на гербицидоустойчивый к имидазолинонам мутант, и применяется в качестве чувствительного контроля для большинства экспериментов.Sir-13. Данный изолят сахарной свеклы был разработан посредством высева Rel-1 клеток на среды, содержащие имазетапир. Данный вариант является имидазолинонустойчивым, но не является перекрестно-устойчивым к сульфонилмочевинам.Sir-30. Репрезентативный изолят, полученный в результате селекции, который склонен к бесплодию. Данный изолят являлся аберрантным результатом методик культуры клеток. а. Растения селекционировали как исходные материалы для соматоклональной селекции,основанной на их способности образовывать каллус в условиях высокого содержания цитокининов (на среде В 1) и регенерировать побеги из каллуса. Протокол для сред В 1 гл-1 сахарозы 5 мгл-1 миоинозитола гл-1 NH4NO3 гл-1 КNО 3 гл-1 CaCl22H2O гл-1 MgSO47H2O гл-1 КН 2 РO4 мгл-1 Н 3 ВО 3 мгл-1 MnSO4H2O мгл-1 ZnSO47H2O мгл-1 Kl мгл-1 Na2MoO42H2O мгл-1 CuSO45H2O мгл-1 СоСl26 Н 2 О мгл-1 Nа 2 ЭДТА мгл-1 FeSO47H2O мгл-1 тиамина мгл-1 пиридоксина мгл-1 никотиновой кислоты мгл-1 бензиламинопурина рН 5,95 Твердую среду В 1 автоклавировали с 9 гл-1 растительного культурального агара и модифицировали стерилизованными фильтрованием исходными растворами для разведения, содержащими гербицид, как требуется по схеме селекции. Среды с агаром заливали в одноразовые пластмассовые чашки Петри 15x100 мм. Жидкую среду В 1 добавляли 40 мл аликвотами в 125 мл колбы Эрленмейера и автоклавировали для использования для жидких суспензионных культур. б. Для селекции имидазолинонустойчивого варианта Sir-13 исходным материалом являлся Rel-1. Для селекции имидазолинонустойчивого варианта выполняли следующую методику, как показано на фиг. 2. Эксплантаты листовых дисков получали из быстро растущих листьев исходного растения. Поверхность листьев стерилизовали (стадия 1) посредством двух последовательных 20 минутных промывок 15%-ой коммерческой хлорной известью плюс 0,025%-ым Тритон Х 100 (Т-9284, Sigma Chem. Co., St. Louis, МО). Листья дважды ополаскивали стерильной деионизированной водой. Листовые диски вырезали с использованием стерилизованного в пламени сверла для пробок 3. Листовые диски асептически помещали на твердые среды В 1 (стадия 2). Диски инкубировали в темноте при 30 С в течение 4-8 недель, до пролиферации рыхлой белой каллусной ткани из листового диска. Каллусную ткань отделяли механически с использованием пинцета и последовательно переносили в 125 мл колбы Эрленмейера (стадия 3), содержащие по 40 мл жидкой среды В 1. Колбы помещали на вращательную качалку при 50 Гц под флуоресцентное освещение низкой интенсивности (30 мкЭ/м 2 с). Жидкие культуры суб 003296 6 культивировали в свежих средах В 1 через 1 неделю. Через две недели после инициации жидкой культуры колонии клеток разделяли с использованием сита для диссоциации клеток (SigmaCD-1) с экраном 60 меш. Примерно две трети объема жидкой среды удаляли после седиментации клеток. На стадии 4 клетки ресуспендировали в оставшейся среде, и 1 мл аликвоты равномерно распределяли на твердых средах В 1,содержащих 50 нМ гербицида имазетапира(PURSUIT, American Cyanamid, Wayne, NJ). Чашки заворачивали и инкубировали в неярком флуоресцентном свете (5-10 мкЭ/м 2 с) в течение 8-12 недель. в. При концентрации имазетапира 50 нМ все чувствительные клетки погибали. Колонии клеток, которые выжили и выросли при данной концентрации, идентифицировали как возможные устойчивые варианты. На стадии 5 эти колонии клеток (1-3 мм в диаметре) переносили на свежие твердые среды В 1 без гербицида и позволяли им расти при освещении низкой интенсивности (10-20 мкЭ/м 2 с). Каждый предполагаемый устойчивый вариант идентифицировали индивидуально и поддерживали отдельно. г. На стадии 6 белый рыхлый каллус подразделяли каждые 4-6 недель на свежие твердые среды В 1, пока из каллуса не вырастал индивидуальный побег (побеги). Эти побеги переносили на среды для поддержания побегов (М 20),такие как следующие: Протокол для сред М 20 гл-1 сахарозы мгл-1 миоинозитола гл-1 NH4NO3 гл-1 КNО 3 гл-1 CaCl22H2O гл-1 MgSO47H2O гл-1 КН 2 РO4 мгл-1 Н 3 ВО 3 мгл-1 MnSO4H2O мгл-1 ZnSO47H2O мгл-1 Kl мгл-1 Na2MoO42H2O мгл-1 CuSO45 Н 2 О мгл-1 CoCl26H2O мгл-1 Nа 2 ЭДТА мгл-1 FeSO47H2O мгл-1 тиамина мгл-1 пиридоксина мгл-1 никотиновой кислоты мгл-1 бензиламинопурина рН 5,95 Твердую среду М 20 автоклавировали с 9 гл-1 растительного культурального агара и модифицировали стерилизованными фильтрованием исходными растворами гербицидов для разведения, как требовалось по схеме селекции. Среды с агаром заливали в одноразовые пластмассовые чашки Петри 20x100 мм. Культуры побегов поддерживали при флуоресцентном освещении 10-20 мкЭ/м 2 с и размножали посредством разрезания культур побегов с использованием лезвия скальпеля. Кандидаты культур побегов размножали и оценивали на уровень устойчивости, как описано ниже. 2. Уровень имидазолиноновой устойчивости в культуре побегов. На стадии 7 культуры побегов оценивали на гербицидную устойчивость посредством помещения трех маленьких срезов побегов последовательных размеров на каждую из чашек со средой М 20, содержащей логарифмически возрастающие концентрации имазетапира, находящиеся в пределах от 1 нМ до 0,1 мМ. Ответы культуры Sir-13 сравнивали с ответами культур побегов чувствительного контроля (Rel-1). Культуры побегов поддерживали при интенсивности света 20 мкЭ/м 2 с при 25 С в течение 3 недель. Ответ культуры побегов определяли посредством оценки повреждения побега и массы сырой ткани через 3 недели после переноса на селективные среды. Величину гербицидной устойчивости определяли как отношение величины I50(концентрация гербицида, вызывающая 50-процентное повреждение) устойчивого варианта к величине I50 чувствительного варианта. Характеристики перекрестной устойчивости каждого варианта определяли вышеописанным способом посредством замены гербицида,используемого в средах. В культуре побегов Sir13 проявил 220-кратный уровень устойчивости к имазетапиру и не проявил перекрестной устойчивости к сульфанилмочевинному гербициду, хлорсульфурону, или триазолпиримидинсульфонанилидному гербициду, флуметсуламу,как показано в табл. 1. Таблица 1. Величина устойчивости и перекрестной устойчивости культуры побегов и ALS Имазе- Имаза- Има- АС 299 Хлор- Флутапир метабенз захин 2631 суль- мет-суфурон 2 лам 3 КлонI50 культу 18 нМ 800 нМ 40 нМ 30 нМ 2,5 нМ 28 нМ ры побегов 430 нМ- R/S - отношение величины I50 устойчивого варианта к величине Uo чувствительного контроля для конкретного гербицида, который тестировали 5- I50 представляет собой концентрацию гербицида,требующуюся, чтобы вызвать 50% повреждение культуры побегов 3. Регенерация растений и размножение На стадии 8 культуры побегов Sir-13 регенерировали до целых растений подобным способом. Через две недели после предшествующего субкультивирования культуры побегов побеги Sir-13 переносили в 125 мл колбы Эрленмейера, содержащие по 40 мл среды для укорененияN3. Протокол для среды N3 гл-1 сахарозы мгл-1 миоинозитола гл-1 NH4NO3 гл-1 KNO3 гл-1 CaCl22H2O гл-1 MgSO47H2O гл-1 КН 2 РO4 мгл-1 Н 3 ВОз мгл-1 MnSO4H2O мгл-1 ZnSO47H2O мгл-1 Kl мгл-1 Na2MoO42H2O мгл-1 CuSO45H2O мгл-1 СоСl26 Н 2 О мгл-1 Nа 2 ЭДТА мгл-1 FeSO47H2O мгл-1 тиамина мгл-1 пиридоксина мгл-1 никотиновой кислоты мгл-1 нафталинуксусной кислоты рН 5,95 Среду N3 добавляли 40 мл аликвотами в 125 мл колбы Эрленмейера, в каждую колбу добавляли 9 гл-1 агара (0,45 г) и автоклавировали для использования для укоренения культур побегов. Затем культуры переносили на 24 ч на дневной свет при средней интенсивности света(40-60 мкЭ/м 2 с) при 25 С. Как правило, корни образовывались через 6-8 недель. На стадии 9 укорененные побеги (поколение R0) затем переносили в вегетационную смесь Baccto (Michigan Peat Co., Houston, TX) в теплице. На стадии 10 растения R0 Sir-13 скрещивали с гладкокорневой сахарной свеклой,названной 293, или с REL-1. Из семян F1 от этих скрещиваний в результате самоопыления получали семена F2. Предполагалось, что устойчивость к имидазолинону является доминантным или полудоминантным моногенным признаком. Растения поколения F2 должны расщепляться в соотношении на 1 гомозиготное устойчивое: 2 гетерозиготныъх устойчивых: 1 гомозиготное чувствительное по имидазолиноновой устойчивости. 9 Наследование Sir-13 как моногенного доминантного признака Данное соотношение изучали посредством тестирования потомства каждого из растений F2. Для Sir-13 растения F2 допускали к самоопылению и собирали семена отдельно от каждого растения. Данное потомство высевали в теплицу и опрыскивали на стадии 2-4 листьев гербицидом имазетапиром (PURSUIT) 1/4 нормы полевого применения (28,33 г (0,0625 фунтов) действующего вещества/А + 1,14 дм 3 (1 кварта)/АSunlt-II (AGSCO Fargo) + 1,14 дм 3 (1 кварта)/А 28% UAN (мочевина нитрат аммония. Данная пропорция позволяет различать растения, которые содержат 1 или 2 копии Sir-13 аллели, и чувствительные растения. Каждую из семей Sir-13 относили к категориям: гомозиготная устойчивая, гетерозиготная устойчивая или гомозиготная чувствительная - на основании теста на расщепление в потомстве. Результаты ясно показывают, что расщепление Sir-13 в F2 подходит под соотношение 1:2:1 для соответствующих категорий, как показано в табл. 2. Таблица 2 Обозначение роди- Соотношение рас- Количество родителей щепления в потомтелей F2 стве Гомозиготный Данные результаты позволяют предположить, что Sir-13 является моногенным доминантным признаком. Степень доминантности или полудоминантности к настоящему времени не определена. 4. Имидазолиноновая устойчивость целого растения Гомозиготные (нерасщепляющиеся) растения Sir-13 F2 подвергали самоопылению с получением гомозиготных семян Sir-13 F3. КлоныRel-1 допускали к самоопылению с получением чувствительных семян S1. Семена высевали в теплицу на вегетационную смесь Baccto и разрежали до одного растения на горшок через 14 дней после посева. Растения опрыскивали на стадии 4-6 листьев 0, 0,26, 1,1, 4,4, 17,5, 70 или 280 г активного ингредиента/га имазетапира(PURSUITT) или АС 299263 (RAPTOR). Все обработки применялись в объеме 239 л/га и включали в себя следующие добавки опрыскивания: Sunlt-II в 1% об./об. и 28% UAN в 1% об./об. Каждую обработку повторяли четыре раза. Массу сырой ткани побегов определяли через 20 дней после обработки. Ответы Sir-13 и чувствительной свеклы показаны на фиг. 3. Гомозиготы Sir-13 проявляли 120 и 90-кратную устойчивость к имазетапиру и АС 299263, соответственно. 10 5. Ферментативный ответ ALS мишени на имазетапир Стандартные методики использовали для частичной очистки ALS из быстро растущих листьев растений сахарной свеклы, растущих в теплице (Hart et al., Weed Science 40: 378-383(1992. Экстракты из гомозиготных растений F3Sir-13 и семена Rel-1 S1 анализировали на активность ALS в присутствии логарифмически возрастающих концентраций имазетапира. Активность ALS определяли в экстрактах из листьев линий сахарной свеклы REL-1 и Sir-13. Растения выращивали в теплице, как описано выше, до стадии от четырех до шести листьев. Активность ALS из свежих экстрактов определяли в присутствии имазетапира в логарифмически возрастающих концентрациях. Применяемые способы и методики модифицировали из описанных Ray (Plant Physiol. 75: 827-831(1984. Десять г листьев сахарной свеклы гомогенизировали в 40 мл холодного буфера для гомогенизации (0,1 М К 2 НРО 4, рН 7,5, 1 мМ пируват натрия, 0,5 мМ MgCl2, 0,5 мМ тиаминпирофосфат, 10 мкМ флавинадениндинуклеотида,10% об./об. глицерина) плюс 2,5 г поливинилпирролидона. Гомогенат фильтровали через восемь слоев марли и центрифугировали при 27000 g в течение 20 мин. Супернатант отбирали и подвергали 50% насыщению (NH4)2SO4. Данный раствор хранили при 0 С в течение 1 ч,затем центрифугировали при 18000 g в течение 15 мин, остаток вновь растворяли в 1 мл буфера для ресуспендирования (0,1 М К 2 НРО 4, рН 7,5,20 мМ пируват натрия, 0,5 мМ MgCl2) и обессоливали на колонке с Sephadex G-25 PD-10(Pharmacia, Inc., Piscataway, NJ). Экстракты фермента анализировали немедленно. Активность ALS измеряли посредством добавления 0,2 мл препарата фермента (разбавленного 3:1 буфером для ресуспендирования) к 1,3 мл реакционного буфера (25 мМ К 2 НРО 4, рН 7,0, 0,625 мМ MgCl2, 25 мМ пируват натрия,0,625 мМ тиаминпирофосфат, 1,25 мкМ флавинадениндинуклеотид) и инкубации при 35 С в течение 1 ч. Реакционные смеси содержали конечную концентрацию 0, 4, 40, 400, 4000, 40000,400000 или 4000000 нМ имазетапира или 0, 0,9,9, 90, 900, 9000, 90000 нМ хлорсульфурона. Реакцию останавливали посредством добавления 50 мкл 6 н. H2SO4 и инкубации при 60 С в течение 15 мин. Данная процедура, как описаноWesterfield (J. Biol. Chem. 16: 495-502 (1945 также декарбоксилирует продукт ALS фермента, ацетолактат, с образованием ацетоина. Окрашенный ацетоиновый комплекс образовывали посредством добавления 1 мл 2,5% мас./мас. анафтола и 0,25% мас./мас. креатина в 2,5 н.NaOH и инкубации при 60 С в течение 15 мин. Покупной ацетоин использовали в качестве стандарта для колориметрической реакции. Концентрации ацетоина определяли посредст 11 вом измерения абсорбции реакционного раствора при 530 нм. Эксперименты с каждым гербицидом повторяли с тремя повторностями для каждого. Концентрации белка в экстрактах определяли посредством метода Брэдфорда (Anal.Biochem. 72: 248-254 (1976 с использованием бычьего сывороточного альбумина для построения стандартной кривой. Эксперименты проводили дважды и обработки повторяли три раза. На фиг. 4 показан ответ ALS экстрактов из гомозиготы Sir-13 и чувствительного Rel-1. Sir-13 проявляет 150 кратный уровень устойчивости к имазетапиру на уровне фермента (как определено по соотношению величин I50 для устойчивой и чувствительной линии). На фиг. 3 показана 44-кратная устойчивость для целого растения, как обсуждалось выше. 6. Число копий ALS гена Чтобы определить число копий ALS гена,присутствующих у чувствительной сахарной свеклы, проводили Саузерн-блот анализ. Геномную ДНК выделяли из чувствительных растений F3, происходящих от исходного мутантаSir-13, и анализировали с использованием обычно практикуемых методик (Current Protocols in Molecular Biology, J. Wiley and Sons, NewYork (1991. Подобным образом анализировали геномную ДНК из коммерческого сорта сахарной свеклы. В обеих линиях сахарной свеклы определили одну копию ALS гена. Эти данные должны указывать на то, что вся ферментативная активность ALS у гомозиготного мутанта сахарной свеклы должна состоять из устойчивой формы фермента. 7. Мутация ALS гена Чтобы определить молекулярную основу устойчивости ALS фермента, использовали стандартные методики для секвенирования (определения последовательности) двух районовALS гена, где встречались все описанные ранее мутации устойчивости к гербицидам (CurrentProtocols in Molecular Biology, J. Wiley and Sons,New York (1991. Последовательность ALS гена сахарной свеклы была определена ранее (Патент США 5378824), и были сконструированы праймеры для полимеразной цепной реакции(ПЦР) для амплификации двух районов гена,ответственных за ранее описанные случаи гербицидной устойчивости у растений. Сравнение данных последовательности из устойчивой (Sir13) и чувствительной (Rel-1) сахарной свеклы показало одиночную замену нуклеотида гуанина на аденин в положении 337, которая приводит к замене треонина на аланин в положении 113 аминокислотной последовательности ALS сахарной свеклы. Ранее было показано, что данный сайт вовлечен в имидазолиноновую устойчивость у дурнишника (Bernasconi et al., J. Biol.Chem. 270: 17381-17385 (1995 и в сульфонилмочевинную устойчивость у дрожжей (Патент США 5378824). Других замен оснований в двух 12 изученных районах ALS гена по сравнению с последовательностью дикого типа не наблюдалось. Рекомендуется, чтобы приведенное выше описание являлось только иллюстративным для настоящего изобретения, и чтобы настоящее изобретение не было ограничено только прилагаемой ниже формулой. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Линия клеток растения сахарной свеклы с мутированным геном ацетолактатсинтазы, в котором в положении 337 гуанин замещен на аденин, устойчивая к имидазолиноновому гербициду, способная регенерировать в растение сахарной свеклы, причем указанная устойчивость передается при общепринятом кроссбридинге регенерированных растений с растениями, чувствительными к данному гербициду. 2. Линия клеток по п.1, которая получена из чувствительных клеток родительского растения сахарной свеклы, обозначенных как REL-1 и депонированных под номером АТСС 97885,не обладающих устойчивостью к имидазолиноновому гербициду, посредством культивирования указанных чувствительных клеток в культуральной среде с данным гербицидом для селекции мутированных клеток, депонированная под номером АТСС 97534 (SIR-13). 3. Растение сахарной свеклы, содержащее клетки с мутированным геном ацетолактатсинтазы, в котором в положении 337 гуанин замещен на аденин, обладающее устойчивостью к имидазолиноновому гербициду, причем указанная устойчивость передается при общепринятом кроссбридинге этого растения. 4. Растение по п.3, которое регенерировано из линии клеток по п.2. 5. Семена растения сахарной свеклы по любому из пп.3-4. 6. Способ получения линии клеток сахарной свеклы по п.1, заключающийся в том, что клетки родительского растения сахарной свеклы культивируют в питательной среде с имидазолиноновым гербицидом, к которому эти клетки являются чувствительными, и отбирают мутированные клетки, обладающие устойчивостью к указанному гербициду. 7. Способ по п.6, при котором культивируют чувствительные клетки, полученные из родительского растения сахарной свеклы, обозначенные как REL-1 и депонированные под номером АТСС 97885, не обладающие устойчивостью к имидазолиноновому гербициду, и получают линию, депонированную под номером АТСС 97534 (SIR-13). 8. Способ получения гибридного растения сахарной свеклы, устойчивого к имидазолиноновому гербициду, заключающийся в том, что регенерируют растение из линии клеток сахарной свеклы по любому из пп. 1-2 формулы и осуществляют кроссбридинг регенерированного растения с растением сахарной свеклы, чувствительным к указанному гербициду, с получением гибридного растения, которое устойчиво к имидазолиноновому гербициду. 9. Способ получения гибридного растения свеклы, за исключением сахарной свеклы, устойчивого к имидазолиноновому гербициду,заключающийся в том, что регенерируют растение из линии клеток сахарной свеклы по п.1 формулы, полученной в соответствии со спосо 14 бом по п.6, и осуществляют кроссбридинг регенерированного растения с растением свеклы, за исключением сахарной свеклы, чувствительным к указанному гербициду, с получением гибридного растения, которое устойчиво к имидазолиноновому гербициду. 10. Применение имидазолинонового гербицида для борьбы с сорняками, растущими на полях с растениями сахарной свеклы по любому из пп. 3-4 формулы.

МПК / Метки

МПК: C12N 5/00, A01H 1/00

Метки: гербициду, растениями, семена, указанными, борьбы, гербицида, растение, полях, получения, устойчивые, данному, клеточной, указанной, растущими, клеток, имидазолиноновому, способы, устойчивых, свеклы, растенийсвеклы, растения, указанного, линии, применение, линия, сорняками, сахарной, гибридных

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/8-3296-liniya-kletok-rasteniya-saharnojj-svekly-i-rastenie-saharnojj-svekly-ustojjchivye-k-imidazolinonovomu-gerbicidu-semena-ukazannogo-rasteniya-sposoby-polucheniya-ukazannojj-kletochno.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Линия клеток растения сахарной свеклы и растение сахарной свеклы, устойчивые к имидазолиноновому гербициду, семена указанного растения, способы получения указанной клеточной линии и гибридных растенийсвеклы, устойчивых к данному гербициду, и применение указанного гербицида для борьбы с сорняками, растущими на полях с указанными растениями сахарной свеклы</a>

Похожие патенты