FR2700235A1 - Transgenic plants resistant to plant viruses and method of obtaining same. - Google Patents
Transgenic plants resistant to plant viruses and method of obtaining same. Download PDFInfo
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Abstract
Plante résistante aux potyvirus portant dans son génome un ou plusieurs fragments d'ADN exprimant des transcripts correspondant à une protéine ou à une partie d'une protéine d'un virus donneur telle qu'une protéine intervenant dans la formation du complexe réplicatif d'un potyvirus, une protéine intervenant dans le transport d'un potyvirus entre les cellules ou une protéine présentant une similarité avec les sites de clivage des protéines virales d'un potyvirus. Procédé d'obtention de plantes résistantes à un virus végétal dans lequel on introduit dans des cellules ou fragments de tissu desdites plantes, des vecteurs issus d'une banque d'ADN complémentaire d'un virus donneur et en ce qu'on sélectionne les plantes présentant une résistance à l'encontre du virus végétal.Plant resistant to potyviruses carrying in its genome one or more DNA fragments expressing transcripts corresponding to a protein or to a part of a protein of a donor virus such as a protein involved in the formation of the replicative complex of a potyvirus, a protein involved in the transport of a potyvirus between cells or a protein showing similarity to the cleavage sites of viral proteins of a potyvirus. Process for obtaining plants resistant to a plant virus in which vectors obtained from a DNA bank complementary to a donor virus are introduced into cells or fragments of tissue of said plants and in that the plants are selected showing resistance to the plant virus.
Description
La présente invention a pour objet des plantes transgéniques résistantes aux virus végétaux et un procédé d'obtention des plantes. The present invention relates to transgenic plants resistant to plant viruses and a process for obtaining plants.
Elle est également relative à des fragments d'ADN, d'ARN et à des protéines procurant une protection aux plantes à ltencontre de ces virus. It also relates to fragments of DNA, RNA and proteins providing protection to plants against these viruses.
Les virus sont parmi les pathogènes majeurs des plantes cultivées . Du fait de la dépendance des virus vis-à-vis de leurs cellules hôtes, il est difficile de les détruire sans courir le risque d'endommager les organismes qu'ils parasitent. Les moyens de lutte sont donc essentiellement préventifs : sélection sanitaire des semences, utilisation de variétés résistantes, assainissement des plantes infectées par thermothérapie ou culture de méristèmes. Viruses are among the major pathogens of cultivated plants. Due to the dependence of viruses on their host cells, it is difficult to destroy them without the risk of damaging the organisms they parasitize. The means of control are thus essentially preventive: sanitary selection of the seeds, use of resistant varieties, purification of the plants infected by thermotherapy or culture of meristems.
Certains génotypes possèdent des gènes de résistances pour certains virus , mais ces caractères sont extrêmement longs à être introduits dans d'autres lignées par les voies classiques de la génétique. Some genotypes have resistance genes for some viruses, but these characters are extremely long to be introduced into other lineages by the classical pathways of genetics.
Le nombre des espèces végétales accessibles à la transformation génétique s'accroît régulièrement . Des stratégies d'introduction de gènes de résistance par cette voie sont donc hautement désirables . Aucun gène naturel de résistance n'a encore été isolé, aussi les méthodes actuelles font appel à la construction de gènes artificiels. The number of plant species accessible to genetic transformation is steadily increasing. Strategies for introducing resistance genes by this route are therefore highly desirable. No natural resistance gene has yet been isolated, so current methods rely on the construction of artificial genes.
Les potyvirus forment par leur nombre et leur importance agronomique le groupe le plus important des virus végétaux . La particule virale filamenteuse de 600 à 900 nm de long contient une molécule unique d'ARN de polarité positive d'environ 10 kb. Chaque molécule d'ARN porte une protéine liée de manière covalente à son extrémité 5' (VPg) et est polyadénylée à son extrémité 3'. Dans la cellule végétale, ces virus induisent la formation d'inclusions cytoplasmiques cylindriques et parfois nucléaires de forme caractéristique. Potyviruses form by their number and agronomic importance the largest group of plant viruses. The filamentous viral particle 600 to 900 nm long contains a single molecule of RNA of positive polarity of about 10 kb. Each RNA molecule carries a protein covalently linked at its 5 'end (VPg) and is polyadenylated at its 3' end. In the plant cell, these viruses induce the formation of cylindrical and sometimes nuclear cytoplasmic inclusions of characteristic form.
Ils sont transmis naturellement par les aphides sur le mode non-persistant. La plupart ont un spectre d'hôte relativement étroit.They are naturally transmitted by the aphids in the non-persistent mode. Most have a relatively narrow host spectrum.
Le virus Y de la pomme de terre (PVY) est le membre type de ce groupe. On distingue trois souches principales (O,
N et C) caractérisées par les différences de symptômes qu'elles induisent. Le PVY est pathogène pour de nombreuses solanacées d'intérêt agronomique, comme le tabac, la tomate, le poivron et diverses variétés de pomme de terre . Chez cette dernière espèce les rendements peuvent être diminués de lO à 80% selon la souche du virus, le cultivar et le moment de l'infection. Une infection précoce du tabac peut induire une perte de rendement d'environ 30%; la maladie des nécroses des nervures, causée par la souche N sur certaines variétés de tabac, peut entraîner une perte totale de la récolte de cette plante.Potato virus Y (PVY) is the typical member of this group. There are three main strains (O,
N and C) characterized by the differences in symptoms they induce. PVY is pathogenic for many Solanaceae of agronomic interest, such as tobacco, tomato, pepper and various varieties of potato. In the latter species the yields can be decreased from 10 to 80% depending on the strain of the virus, the cultivar and the time of infection. Early infection of tobacco can induce a yield loss of about 30%; the necrosis of the veins, caused by the strain N on some varieties of tobacco, may result in a total loss of the crop of this plant.
L'ARN des potyvirus , comme celui des autres virus de plantes de type picorna associés (népovirus et comovirus) est traduit en un polypeptide, qui est ensuite maturé par clivage protéolytique pour donner les protéines virales . La revue de
Riechmann et al. (J. Gen.Virol.(1992), 73, 1-16) résume les résultats obtenus récemment.The potyvirus RNA, like that of other associated picorna-like plant viruses (nepoviruses and comoviruses) is translated into a polypeptide, which is then processed by proteolytic cleavage to yield the viral proteins. The review of
Riechmann et al. (J. Gen. Virol (1992), 73, 1-16) summarizes recent results.
On a montré qu'il existe une grande similarité dans l'organisation génomique des protéines du complexe réplicatif des potyvirus, des comovirus et népovirus. It has been shown that there is a great similarity in the genomic organization of the proteins of the replicative complex of potyviruses, comoviruses and nepoviruses.
L'analyse des séquences nucléotidiques des potyvirus a confirmé l'existence d'une seule longue phase de lecture ouverte, entre un codon AUG initiateur et un codon d'arrêt de traduction; l'ARN viral code pour une polyprotéine, qui est ultérieurement clivée par protéolyse enzymatique . Une carte génétique partielle de ces virus a été établie et est représentée pour le virus PVY sur la figure 1. Potyvirus nucleotide sequence analysis confirmed the existence of a single long open reading phase between an initiator AUG codon and a translation stop codon; the viral RNA encodes a polyprotein, which is subsequently cleaved by enzymatic proteolysis. A partial genetic map of these viruses has been established and is shown for the PVY virus in Figure 1.
Il a été montré que l'une des inclusions nucléaires (NIa) est une protéase (Carrington et Dougherty 1987, J. It has been shown that one of the nuclear inclusions (NIa) is a protease (Carrington and Dougherty 1987, J.
Virol. 61, 2540-2547), et des homologies de séquence mises en évidence avec les protéines codées par les picornavirus suggèrent que l'autre inclusion nucléaire (NIb) pourrait être impliquée dans la réplication (Domier et al. 1987 Virology 158, 20-27). Les autres protéines connues sont celles du facteur assistant ( "helper component") nécessaire à la transmission par les aphides, de l'inclusion cylindrique, du VPg lié en 5' de l'ARN viral, et enfin de la capside. S'y ajoutent deux protéines encadrant le facteur assistant.Virol. 61, 2540-2547), and sequence homologies demonstrated with picornavirus-encoded proteins suggest that the other nuclear inclusion (NIb) might be involved in replication (Domier et al., 1987 Virology 158, 20-27). ). The other known proteins are those of the helper component required for aphid transmission, cylindrical inclusion, 5 'bound VPg of the viral RNA, and finally the capsid. In addition, there are two proteins that surround the assistant factor.
L'une d'une masse de 31 kD , appelée P1, pourrait être impliquée dans le transport de cellule à cellule ( Domier, (1987) , Virology, 158, 20-27) tandis que l'autre d'une masse de 38 kD appelée P3 serait impliquée dans la réplication (Gamble - Klein et al, Abstracts of the third international congress of plant molecular biology, Tuckson, Arizona, 6-11
Octobre 1991).One of a 31 kD mass, called P1, could be involved in cell-to-cell transport (Domier, (1987), Virology, 158, 20-27) while the other of a mass of 38 kD called P3 would be involved in replication (Gamble - Klein et al, Abstracts of the Third International Congress of Plant Molecular Biology, Tuckson, Arizona, 6-11).
October 1991).
En 1985 , Sanford et Johnston (J. Theor. Biol. 113, 395-405) ont émis le concept de résistance dérivée du pathogène, en vertu duquel des séquences nucléotidiques issues d'un pathogène peuvent être utilisées pour modifier génétiquement l'hôte afin qu'il devienne résistant à ce pathogène. In 1985, Sanford and Johnston (J. Theor Biol 113, 395-405) issued the concept of pathogen-derived resistance, under which nucleotide sequences derived from a pathogen can be used to genetically modify the host to to become resistant to this pathogen.
Selon ce principe , une résistance vis-à-vis de virus végétaux a été déjà obtenue par transformation des plantes à l'aide de fragments d'ADN portant des gènes codant pour les protéines de la capside
Une revue bibliographique a recensé les résultats obtenus sur différents virus végétaux ( Beachy et al. Annual
Review of Phytopathol,l990, 28: 451-74)
Cette technique a été plus précisément développée dans le cas des potyvirus et a abouti au dépôt de la demande PCT
FR-89 00 260 ( publiée sous le n" WO-89 121 00) . Dans cette demande , on décrit la construction d'un gène codant pour la protéine de capside de potyvirus dans des conditions telles que sa fonction n'est pas altérée. According to this principle, resistance against plant viruses has already been obtained by transformation of the plants using DNA fragments carrying genes coding for capsid proteins.
A literature review has identified the results obtained on different plant viruses (Beachy et al.
Review of Phytopathol, l990, 28: 451-74)
This technique was more specifically developed in the case of potyviruses and resulted in the filing of the PCT application
FR-89 00 260 (published as WO-89 121 00) in which application the construction of a gene coding for the capsid protein of potyvirus under conditions such that its function is not impaired is described. .
Des plantes transgéniques pour ce gène et résistantes aux potyvirus peuvent être obtenues. Transgenic plants for this gene and resistant to potyvirus can be obtained.
Une autre publication mentionne l'obtention de plantes résistantes aux virus de la mosaïque du tabac par l'introduction d'un gène supposé coder pour une protéine non structurale qui pourrait être un composant du complexe de réplication de ce virus (Golemboski et al., Proc. National
Acad. Sci. USA, Vol.87, pp.6311-6315, 1990 ) . Les auteurs montrent que les plantes transformées à l'aide d'un vecteur portant la séquence de ce gène présentent une résistance vis s à-vis du virus. Another publication mentions obtaining plants resistant to tobacco mosaic virus by introducing a gene that is supposed to encode a non-structural protein that could be a component of the replication complex of this virus (Golemboski et al., National Proc.
Acad. Sci. USA, Vol. 87, pp.6311-6315, 1990). The authors show that plants transformed with a vector carrying the sequence of this gene exhibit resistance to the virus.
Bien que les techniques précédemment décrites permettent l'obtention dans certains cas de plantes présentant une résistance aux virus végétaux , elles ne sont néanmoins pas applicables à toutes les espèces de plantes et pour tous les virus végétaux. Although the previously described techniques allow in some cases to obtain plants with resistance to plant viruses, they are nevertheless not applicable to all plant species and all plant viruses.
En effet, dans le cas de certains potyvirus , les résultats n'ont pu conduire qu'à de faibles résistances. Indeed, in the case of some potyviruses, the results could only lead to weak resistance.
D'autre part , des mutations pourraient intervenir dans les virus, rendant inefficace la résistance induite chez les plantes transformées par les protéines de capside. On the other hand, mutations could occur in viruses, rendering the resistance induced in plants transformed by capsid proteins ineffective.
Il serait donc souhaitable de générer d'autres types de gènes de résistance afin de pouvoir combiner plusieurs résistances dans des plantes transgéniques, et de cumuler les effets de résistances faibles. It would therefore be desirable to generate other types of resistance genes in order to be able to combine several resistances in transgenic plants, and to combine the effects of weak resistances.
En conséquence,le demandeur s'est attaché à développer un procédé d'obtention de plantes transgéniques résistantes aux potyvirus transformées par des séquences de gène non capsidiques, ne présentant pas les inconvénients précités. Accordingly, the Applicant has endeavored to develop a method for obtaining transgenic plants resistant to potyvirus transformed by non-capsidic gene sequences, not having the aforementioned drawbacks.
Selon l'invention, on a montré de manière surprenante que l'introduction dans des plantes d'un fragment d'ADN exprimant des transcripts correspondant à au moins une partie d'une protéine d'un potyvirus autre qu'une protéine de capside, conférait à ces plantes une résistance efficace à l'encontre de ces virus. According to the invention, it has surprisingly been found that the introduction into plants of a DNA fragment expressing transcripts corresponding to at least a part of a protein of a potyvirus other than a capsid protein, conferred on these plants an effective resistance against these viruses.
Les inventeurs ont en outre montré de manière tout aussi surprenante que l'on pouvait sélectionner en quantités suffisantes des plantes résistantes à des virus végétaux par introduction directe d'une banque d'ADN dans des cellules ou des tissus de ces plantes. The inventors have also shown, just as surprisingly, that plants resistant to plant viruses can be selected in sufficient quantities by direct introduction of a DNA library into cells or tissues of these plants.
La présente invention a pour objet une plante résistante aux potyvirus, caractérisée en ce qu'elle porte dans son génome un ou plusieurs fragments d'ADN exprimant des transcripts correspondant à une protéine ou à une partie d'une protéine d'un virus donneur , à l'exception d'une protéine de capside , ladite plante étant susceptible d'être obtenue par introduction à l'aide de techniques connues de l'homme du métier, telles que l'électroporation, de vecteurs issus d'une banque d'ADN du virus donneur , et sélection selon des critères de résistance aux potyvirus
On entend par virus donneur, un virus dont le génome va être à l'origine des fragments d'ADN à insérer dans le génome de la plante.The subject of the present invention is a plant resistant to potyvirus, characterized in that it carries in its genome one or more DNA fragments expressing transcripts corresponding to a protein or a part of a protein of a donor virus, with the exception of a capsid protein, said plant being capable of being obtained by introducing, using techniques known to those skilled in the art, such as electroporation, vectors derived from a library of DNA of the donor virus, and selection according to potyvirus resistance criteria
The term "donor virus" is intended to mean a virus whose genome will be at the origin of the DNA fragments to be inserted into the genome of the plant.
Selon un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, ladite plante est caractérisée en ce qu'elle porte un fragment d'ADN exprimant des transcripts correspondant à une protéine ou partie de protéine intervenant dans la formation du complexe réplicatif d'un potyvirus. Un tel fragment d'ADN peut contenir une partie de la séquence codant pour la protéine P3, en particulier une partie de la séquence comprise entre les nucléotides 2853 et 3492 de l'ADN complémentaire (ADNc) du potyvirus PVY
Un tel fragment d'ADN peut aussi contenir une partie de la séquence codant pour la partie centrale de la protéase NIa, en particulier une partie de la séquence comprise entre les nucléotides 5999 et 6660 de la séquence de l1ADN complémentaire du potyvirus PVY
Un troisième type de fragment d'ADN peut contenir une partie de la séquence codant pour l'extrémité C-terminale de la protéase NIa et l'extrémité N-terminale de la polymérase
NIb, auquel cas le fragment d'ADN est préférentiellement compris entre les nucléotides 6652 et 7080 de la séquence de 1'ADN complémentaire du potyvirus PVY.According to a first embodiment of the invention, said plant is characterized in that it carries a DNA fragment expressing transcripts corresponding to a protein or part of a protein involved in the formation of the replicative complex of a potyvirus. . Such a DNA fragment may contain a part of the sequence coding for the P3 protein, in particular a part of the sequence between the nucleotides 2853 and 3492 of the complementary DNA (cDNA) of the PVY potyvirus.
Such a DNA fragment may also contain a part of the sequence coding for the central part of the protease NIa, in particular a part of the sequence between nucleotides 5999 and 6660 of the PVY potyvirus complementary DNA sequence.
A third type of DNA fragment may contain a portion of the coding sequence for the C-terminus of the NIa protease and the N-terminus of the polymerase
NIb, in which case the DNA fragment is preferably between nucleotides 6652 and 7080 of the DNA sequence complementary to the PVY potyvirus.
Les séquences d'ADN complémentaire correspondant à la séquence du potyvirus Y ainsi que les acides aminés composant la polyprotéine correspondante ont été décrits dans la demande
WO-89 12 100 précitée. Il est donc fait référence à ce document en ce qui concerne la numérotation des nucléotides et acides aminés de cette polyprotéine.The complementary DNA sequences corresponding to the sequence of the potyvirus Y as well as the amino acids composing the corresponding polyprotein have been described in the application
WO-89-12100 mentioned above. This document is therefore referred to with regard to the numbering of the nucleotides and amino acids of this polyprotein.
Néanmoins, cette demande ne mentionne pas les séquences particulières objets de la présente invention. Nevertheless, this application does not mention the particular sequences that are the subject of the present invention.
Selon un second mode de mise en oeuvre , ladite plante peut porter un fragment d'ADN exprimant des transcripts correspondant à une protéine intervenant dans le transport d'un potyvirus d'une cellule à une autre . Dans ce cas, le fragment d'ADN peut coder pour une partie de la protéine P1, et en particulier être compris entre les nucléotides 428 et 1044 de la séquence de l'ADN complémentaire du potyvirus PVY. According to a second embodiment, said plant may carry a DNA fragment expressing transcripts corresponding to a protein involved in the transport of a potyvirus from one cell to another. In this case, the DNA fragment can encode part of the P1 protein, and in particular be between the nucleotides 428 and 1044 of the sequence of the PVY potyvirus complementary DNA.
Selon un troisième mode de mise en oeuvre de l'invention, ladite plante peut aussi être définie en ce qu'elle porte un fragment d'ADN exprimant des transcripts correspondant à une protéine ou une partie de protéine présentant une similarité avec les sites de clivage des protéines virales d'un potyvirus
Préférentiellement , le potyvirus à l'encontre duquel les plantes sont résistantes est le virus Y de la pomme de terre
Ladite plante peut être toute plante sensible à des virus végétaux et notamment aux potyvirus
La présente invention peut d'autre part s'appliquer à la résistance de plantes à d'autres virus végétaux tels que les népovirus et les comovirus.Les fragments d'ADN portés par les plantes sont alors préférentiellement des fragments exprimant des transcripts correspondant à des protéines ou parties de protéine ayant des similarités avec la partie centrale de la protéase NIa ou la partie de la polyprotéine correspondant à l'extrémité C-terminale de la protéase NIa et l'extrémité N-terminale de la polymérase NIb.According to a third embodiment of the invention, said plant may also be defined by carrying a DNA fragment expressing transcripts corresponding to a protein or a portion of protein having a similarity with the cleavage sites. viral proteins of a potyvirus
Preferably, the potyvirus against which the plants are resistant is virus Y of the potato
Said plant may be any plant susceptible to plant viruses and in particular to potyviruses
The present invention can also be applied to the resistance of plants to other plant viruses such as nepoviruses and comoviruses. The DNA fragments carried by the plants are then preferably fragments expressing transcripts corresponding to proteins or portions of protein having similarities to the central portion of the NIa protease or that portion of the polyprotein corresponding to the C-terminus of the NIa protease and the N-terminus of the NIb polymerase.
Cette plante dans le cas du PVY appartient avantageusement à la famille des Solanacées incluant notamment le tabac , la tomate , le poivron et la pomme de terre
La présente invention est en outre relative à un fragment d'ADN tel que défini ci-dessus et procurant une protection aux plantes à l'encontre de virus végétaux , et en particulier des potyvirus
La présente invention a de plus pour objet des ARN susceptibles d'être transcrits à partir d'un de ces fragments d'ADN
Un autre objet de la présente invention est un fragment de protéine ou une protéine telle que définie ci-dessus et procurant aux plantes une résistance aux potyvirus
De manière plus générale , la présente invention a en outre pour objet un procédé d'obtention de plantes résistantes à un virus végétal dans lequel
- on introduit dans des cellules ou des fragments de tissu desdites plantes des vecteurs issus d'une banque d'ADN complémentaire d'un virus donneur
- on régénère des plantes à partir desdites cellules ou desdits fragments de tissu , et
- on sélectionne les plantes présentant une résistance à l'encontre du virus végétal.This plant in the case of PVY belongs advantageously to the family Solanaceae including including tobacco, tomato, pepper and potato
The present invention further relates to a DNA fragment as defined above and providing protection to plants against plant viruses, and in particular potyviruses.
The subject of the present invention is moreover RNAs that can be transcribed from one of these DNA fragments.
Another object of the present invention is a protein fragment or a protein as defined above and providing plants with resistance to potyviruses.
More generally, the present invention further relates to a process for obtaining plants resistant to a plant virus in which
Cells derived from a DNA library complementary to a donor virus are introduced into cells or tissue fragments of said plants.
plants are regenerated from said cells or said tissue fragments, and
plants which have a resistance against the plant virus are selected.
Avantageusement , un tel procédé peut être appliqué à la sélection de plantes résistantes à l'encontre d'un potyvirus , d'un népovirus ou d'un comovirus , mais le procédé peut être appliqué à l'obtention de plantes résistantes à tout virus végétal. Advantageously, such a method can be applied to the selection of resistant plants against a potyvirus, a nepovirus or a comovirus, but the method can be applied to obtain plants resistant to any plant virus. .
Les vecteurs issus de la banque d'ADN complémentaire peuvent être introduits par électroporation ou par toute méthode connue de l'homme du métier permettant d'introduire un
ADN dans une cellule végétale.The vectors from the complementary DNA library may be introduced by electroporation or by any method known to those skilled in the art to introduce a
DNA in a plant cell.
Préférentiellement, le virus donneur tel que défini cides sus , est un virus appartenant à la même famille que celui pour lequel on cherche à obtenir des plantes résistantes
Ainsi, on utilisera préférentiellement une banque d'ADN d'un potyvirus pour obtenir des plantes résistantes à un potyvirus.Preferentially, the donor virus as defined above, is a virus belonging to the same family as that for which it is sought to obtain resistant plants
Thus, it will preferentially use a DNA library of a potyvirus to obtain plants resistant to a potyvirus.
La présente invention est illustrée sans pour autant être limitée par les exemples qui suivent
La figure 1 représente de manière schématique la structure connue de la polyprotéine du virus Y de la pomme de terre( 1A) et les peptides traduits à partir de ce virus (1B). The present invention is illustrated without being limited by the following examples
Figure 1 schematically shows the known structure of the polyprotein of potato virus Y (1A) and the peptides translated from this virus (1B).
Les flèches courbes indiquent les clivages protéolytiques.Curved arrows indicate proteolytic cleavages.
La figure 2 représente le schéma général d'obtention de plantes résistantes aux virus à partir d'ADN complémentaire de virus PVY. Figure 2 shows the general scheme for obtaining virus-resistant plants from PVY virus-complementary DNA.
La figure 3 représente de manière plus précise le procédé de clonage des fragments d'ADN complémentaires viraux ayant abouti à la fabrication d'une banque d'ADN complémentaire
Les figures 4 à 7 illustrent les résistances respectivement des descendants des clones FCD3E1, FCD3B6,
FCD4A2 et FCD3I1.FIG. 3 more precisely represents the process for cloning the viral complementary DNA fragments that resulted in the production of a complementary DNA library.
FIGS. 4 to 7 illustrate the resistances of the descendants of clones FCD3E1, FCD3B6, respectively,
FCD4A2 and FCD3I1.
Le pourcentage de plantes infectées est exprimé en ordonnée tandis que le nombre de jours suivant l'inoculation du virus à la plante est indiqué en abscisse
Les figures 8 et 9 illustrent respectivement les résistances des plantes de première et seconde générations homozygotes pour le gène introduit issues de croisements à partir du clone T3A5.The percentage of infected plants is expressed on the ordinate while the number of days following inoculation of the virus with the plant is indicated on the abscissa.
FIGS. 8 and 9 respectively illustrate the resistances of the first and second generation plants homozygous for the introduced gene resulting from crosses from the T3A5 clone.
Les figures 10 à 13 représentent la séquence nucléotidique de l'ADN exprimé dans les clones T3A5, FCD3I1
FCD4A2 et FCD3B6 et leurs séquences peptidiques correspondantes dans les trois cadres de lecture possibles notés a, b, et c
La figure 14 est une carte génétique schématique du virus PVY, sur laquelle les flèches noires indiquent les positions des fragments de virus correspondant aux fragments d'ADN intégrés dans les lignes T3A5, FCD3I1, FCD4A2 et FCD3B6.FIGS. 10 to 13 represent the nucleotide sequence of the DNA expressed in the clones T3A5, FCD3I1
FCD4A2 and FCD3B6 and their corresponding peptide sequences in the three possible reading frames noted a, b, and c
Figure 14 is a schematic genetic map of the PVY virus, in which the black arrows indicate the positions of the virus fragments corresponding to the DNA fragments integrated in the lines T3A5, FCD3I1, FCD4A2 and FCD3B6.
EXEMPLE 1:
Construction du vecteur d'expression de la banaue d'ADN complémentaires
Le procédé de construction de ce vecteur est schématisé sur les figures 2 et 3
Sur la figure 2 de l'ADN complémentaire (ADNc) du génome viral (ARN PVY) est synthétisé par amorce au hasard dans l'étape (1).EXAMPLE 1
Construction of the Expression Vector of Complementary DNA Banaue
The method for constructing this vector is shown diagrammatically in FIGS.
In Figure 2 of the complementary DNA (cDNA) of the viral genome (PVY RNA) is synthesized by random primer in step (1).
L'ADNc obtenu en (2) est cloné dans un site Sma I du plasmide pRT103NPT II(-) représenté schématiquement en (3) et donne naissance à une banque d'ADNc représentée schématiquement en (4). La banque d'ADNc(4) est alors introduite par électroporation dans une préparation de protoplastes de tabac (5) puis les clones sont sélectionnés et régénérés (6) et soumis à des tests de résistance au PVY(7). The cDNA obtained in (2) is cloned into a Sma I site of the plasmid pRT103NPT II (-) shown schematically in (3) and gives rise to a cDNA library shown schematically in (4). The cDNA library (4) is then introduced by electroporation into a tobacco protoplast preparation (5) and then the clones are selected and regenerated (6) and subjected to PVY resistance tests (7).
La figure 3 résume de manière plus précise la fabrication de la banque. Figure 3 summarizes more precisely the manufacture of the bank.
Un fragment de 800 paires de base issu de la digestion par Hind-III du plasmide pABD1 ( Paskowski et al., 1984,
EMB0,3,2717-2722) a été purifié et rempli par la polymérase de
Klenow. Ce fragment correspond à la partie codante du gène conférant la résistance à la kanamycine.An 800 base pair fragment resulting from Hind III digestion of plasmid pABD1 (Paskowski et al., 1984,
EMB0,3,2717-2722) was purified and filled with the polymerase of
Klenow. This fragment corresponds to the coding part of the gene conferring resistance to kanamycin.
Il est ensuite cloné au site BamH1 du plasmide pRtlO3 rempli par la polymérase de Klenow ( Topfer et al. , 1987,
N.A.R., Vol.15, n014).It is then cloned at the BamHI site of plasmid pRt103 filled with Klenow polymerase (Topfer et al., 1987,
NAR, Vol.15, n014).
Le plasmide ainsi obtenu , dénommé pRtlO3NPTII(-), est composé par le promoteur de l'ARN 35S du virus de la mosaïque du chou-fleur ( CaMV) suivi d'un codon d'initiation de la traduction qui n'est pas en phase avec la région codante du gène conférant la résistance à la kanamycine issu du transposon bactérien Tn5, codant pour la protéine néomycine phosphotransférase II (NPTII). Ce plasmide comprend en outre le terminateur de transcription du virus de la mosaïque du chou-fleur. The plasmid thus obtained, called pRt103NPTI1 (-), is composed of the 35S RNA promoter of cauliflower mosaic virus (CaMV) followed by a translation initiation codon which is not in phase with the coding region of the kanamycin resistance conferring gene derived from the Tn5 bacterial transposon, encoding the neomycin phosphotransferase II protein (NPTII). This plasmid further comprises the transcription terminator of cauliflower mosaic virus.
De l'ADN complémentaire de l'ARN viral d'une souche N du virus Y de la pomme de terre obtenu par amorçage au hasard (Sambrook et al. , 1989, Cold Spring Harbor Laboratory press) a été cloné dans le plasmide pRtlO3NPTII(-) au site SmaI. DNA complementary to the viral RNA of a strain N of the virus virus Y obtained by random priming (Sambrook et al., 1989, Cold Spring Harbor Laboratory Press) was cloned into the plasmid pRt103NPTII ( -) to the SmaI site.
Le gène NPTII n'étant pas placé en phase avec le codon d'initiation de la traduction, l'insertion d'un fragment d'ADN complémentaire codant pour une fraction de la polyprotéine virale peut restaurer la continuité de la phase de lecture entre le codon d'initiation et la région codante du gène
NPTII. Un tel événement conduit à l'assemblage d'une unité transcriptionnelle pouvant résulter en la synthèse d'une protéine de fusion comportant une extrémité N-terminale issue de la polyprotéine virale et une extrémité C-terminale correspondant à la néomycine phosphotransférase II ( NPTII).Since the NPTII gene is not placed in phase with the translation initiation codon, the insertion of a complementary DNA fragment coding for a fraction of the viral polyprotein can restore the continuity of the reading phase between the initiation codon and the coding region of the gene
NPTII. Such an event leads to the assembly of a transcriptional unit that can result in the synthesis of a fusion protein comprising an N-terminal end derived from the viral polyprotein and a C-terminal end corresponding to neomycin phosphotransferase II (NPTII). .
Il est à noter que la protéine NPTII est connue pour supporter des extensions N-terminales n'affectant pas son activité
EXEMPLE 2:
Obtention de plantes transsénisues
La banque d'ADN complémentaire obtenue à l'exemple 1 a été introduite par électroporation ( Guerche et al., 1987
Biochimie, 69:621) dans des protoplastes de Nicotiana tabacum (variété Xanthi , clone diploïde D8).It should be noted that the NPTII protein is known to support N-terminal extensions that do not affect its activity.
EXAMPLE 2
Obtaining transsenis plants
The complementary DNA library obtained in Example 1 was introduced by electroporation (Guerche et al., 1987
Biochemistry, 69: 621) in protoplasts of Nicotiana tabacum (Xanthi variety, diploid clone D8).
Des cals résistants à la kanamycine ont été sélectionnés , et des plantes ont été régénérées à partir de ces cals par les techniques connues de l'homme du métier. Calli resistant to kanamycin were selected, and plants were regenerated from these calli by techniques known to those skilled in the art.
La descendance issue d'une autofécondation des plantes ainsi obtenues , a été récoltée et semée in vitro sur un milieu sélectif . The progeny resulting from self-fertilization of the plants thus obtained was harvested and sown in vitro on a selective medium.
La ségrégation pour la résistance à la kanamycine est du type Mendélien monogénique dominant chez les descendants des clones obtenus
EXEMPLE 3
Résistance des plantes transqeniques au virus.Segregation for kanamycin resistance is of the dominant monogenic Mendelian type in the offspring of the clones obtained
EXAMPLE 3
Resistance of transgenic plants to the virus.
Les descendants de plantes transgéniques ont été obtenus par autofécondation à partir de ces transformants primaires . Le comportement de ces plantes vis-à-vis d'une infection virale a été alors évalué. The descendants of transgenic plants were obtained by inbreeding from these primary transformants. The behavior of these plants with respect to a viral infection was then evaluated.
Vingt plantes de la descendance ont été inoculées mécaniquement par une dilution au 1/2000 d'un extrait de plantes infectées par le virus Yn, ainsi que vingt plantes témoins non transgéniques
Cinq clones dont la descendance présente un phénotype de résistance au virus PVYn ont été obtenus ( sur 53 clones testés).Twenty offspring plants were mechanically inoculated with a 1/2000 dilution of Yn virus-infected plant extract and twenty non-transgenic control plants.
Five clones whose offspring exhibited a PVYn virus resistance phenotype were obtained (out of 53 clones tested).
Les résultats obtenus sont présentés sur les courbes des figures 4 à 7 ( respectivement descendants des clones
FCD3E1, FCD3B6, FCD4A2 et FCD3I1) et 8 ( descendants du clone
T3A5).The results obtained are presented on the curves of FIGS. 4 to 7 (respectively descendants of the clones
FCD3E1, FCD3B6, FCD4A2 and FCD3I1) and 8 (descendants of the clone
T3A5).
Pour ces cinq clones les résultats obtenus ont mis en évidence de manière claire une résistance accrue à l'infection par des potyvirus par comparaison à une plante témoin. For these five clones, the results clearly showed increased resistance to infection by potyvirus compared to a control plant.
La résistance des plantes a été confirmée par un test
ELISA ( SANOFI, Phyto Diagnostic ) qui permet de doser la protéine capsidiale du virus représentant ainsi le niveau d'infection des plantes
EXEMPLE 4
Résistance des plantes de première génération et de seconde vénération issues du clone T3A5.Plant resistance was confirmed by a test
ELISA (SANOFI, Phyto Diagnostic) which allows to dose the capsidial protein of the virus thus representing the level of infection of the plants
EXAMPLE 4
Resistance of first generation and second veneration plants from clone T3A5.
Une autofécondation de la plante issue du clone T3A5 a été effectuée
La résistance des plantes obtenues, dite de première génération a été testée . Les résultats figurent sur la courbe de la figure 8, comme indiqué précédemment
Parmi ces plantes, on a recherché celles qui étaient homozygotes pour le marqueur de résistance à la kanamycine associé au fragment d'ADNc viral.A self-fertilization of the plant resulting from clone T3A5 was carried out
The resistance of the plants obtained, said first generation was tested. The results appear on the curve of Figure 8, as previously indicated
Among these plants, those that were homozygous for the kanamycin resistance marker associated with the viral cDNA fragment were searched for.
La descendance d'une autofécondation d'une plante homozygote a été étudiée. The offspring of a selfing of a homozygous plant has been studied.
Les résultats sont représentés sur la figure 9
Ces résultats montrent clairement que la résistance au virus Y est transmise de manière séxuée et est conservée à un niveau équivalent d'une génération à l'autre.The results are shown in Figure 9
These results clearly show that resistance to virus Y is transmitted sexutively and is maintained at an equivalent level from one generation to the next.
EXEMPLE 5:
Détermination des séquences exprimées dans les plantes transsniaues . EXAMPLE 5
Determination of the sequences expressed in transsniau plants.
Des ADN complémentaires correspondant aux transcripts des gènes chimériques exprimant un morceau de protéine virale, des plantes résistantes , ont été obtenus par la technique de rétrotranscription PCR (Sambrook et al, 1989, Cold Spring
Harbor Laboratory Press)
Les deux oligonucléotides synthétisés qui ont permis d'amplifier les ADN complémentaires ont les séquences suivantes:
** l'amorce 1 couvre la séquence du vecteur d'expression pRtlO3NPTII(-) allant du nucléotide + 1 de la transcription jusqu'au codon ATG (Odell et al, 1985 Nature 313, 810)
5'ACCTCGAGTGGCCACCATG 3'
** l'amorce 2 couvre la séquence complémentaire du gène
NPTII de pABD1 allant du nucléotide 1489 au nucléotide 1508::
5' GGCCGGAGAACCTGCGTG 3'
Un seul produit d'amplification est obtenu pour chaque plante étudiée
Les fragments d'ADN amplifiés ont été purifiés et séquencés ( Applied Biosystem, Taq Dye Deoxy Terminator Cycle
Sequencing Kit) à l'aide de ces oligonucléotides afin de déterminer la partie du génome viral qui est exprimé dans ces plantes
La séquence exprimée par le clone T3A5 est la suivante: de la base 428 jusqu'à la base 1044 du génome viral.Complementary DNAs corresponding to the transcripts of chimeric genes expressing a piece of viral protein, resistant plants, were obtained by the PCR retrotranscription technique (Sambrook et al, 1989, Cold Spring
Harbor Laboratory Press)
The two synthesized oligonucleotides which made it possible to amplify the complementary DNAs have the following sequences:
** Primer 1 covers the sequence of the expression vector pRt103NPTI1 (-) from the nucleotide + 1 of the transcription to the ATG codon (Odell et al., 1985 Nature 313, 810)
5'ACCTCGAGTGGCCACCATG 3 '
** Primer 2 covers the complementary sequence of the gene
NPTII of pABD1 ranging from nucleotide 1489 to nucleotide 1508 ::
5 'GGCCGGAGAACCTGCGTG 3'
A single amplification product is obtained for each plant studied
The amplified DNA fragments were purified and sequenced (Applied Biosystem, Taq Dye Deoxy Terminator Cycle
Sequencing Kit) using these oligonucleotides to determine which part of the viral genome is expressed in these plants
The sequence expressed by the T3A5 clone is as follows: from base 428 to base 1044 of the viral genome.
Elle est représentée sur la figure 10 avec les séquences peptidiques correspondantes.It is represented in FIG. 10 with the corresponding peptide sequences.
Ce gène code pour la partie C terminale de la première protéine (P1) de la polyprotéine virale. This gene encodes the C-terminal portion of the first protein (P1) of the viral polyprotein.
Les plantes descendantes du clone T3A5 sont donc résistantes au virus Y et possèdent un fragment du gène codant pour la protéine P1 intégrée dans leur génome. The descendant plants of the T3A5 clone are therefore resistant to the virus Y and possess a fragment of the gene coding for the P1 protein integrated into their genome.
Les séquences exprimées par les clones FCD3I1, FCD4A2 et FCD3B6 s'étendent respectivement de 2853 à 3492, de 5999 à 6660 et de 6552 à 7080. ( figures 11, 12 et 13). The sequences expressed by clones FCD3I1, FCD4A2 and FCD3B6 extend respectively from 2853 to 3492, from 5999 to 6660 and from 6552 to 7080. (FIGS. 11, 12 and 13).
La séquence exprimée par le clone FCD3I1 peut coder pour une partie de la protéine P3 impliquée dans la réplication. The sequence expressed by clone FCD3I1 can encode a portion of the P3 protein involved in replication.
La séquence exprimée par le clone FCD4A2 peut coder pour une partie de la protéine NIa comprenant le site de clivage protéolytique entre la partie VPg et la partie protéase de cette protéine ( Dougherty et Parks (1991)
Virology 183 449-456).The sequence expressed by clone FCD4A2 can encode a portion of the NIa protein comprising the proteolytic cleavage site between the VPg portion and the protease portion of this protein (Dougherty and Parks (1991)
Virology 183,449-456).
La séquence exprimée par le clone FCDB6 peut coder pour une protéine comprenant l'extrémité C-terminale de la protéase
Nia et l'extrémité N-terminale de la polymérase NIb et comprend le site de clivage protéolytique séparant ces deux protéines.The sequence expressed by clone FCDB6 can encode a protein comprising the C-terminal end of the protease
Nia and the N-terminus of the NIb polymerase and comprises the proteolytic cleavage site separating these two proteins.
Un schéma représentant les différentes séquences exprimées dans les clones T3A5, FCD3I1, FCD4A2 et FCD3B6 est donné figure 14. A diagram representing the different sequences expressed in clones T3A5, FCD3I1, FCD4A2 and FCD3B6 is given in FIG. 14.
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