FR2661421A1 - PROCESS FOR THE TRANSFORMATION OF SOMATIC EMBRYOS OF USEFUL PLANTS. - Google Patents

PROCESS FOR THE TRANSFORMATION OF SOMATIC EMBRYOS OF USEFUL PLANTS. Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé pour transformer des embryons somatiques de plantes utiles. On fait incuber des embryons somatiques immatures, à l'état desséché, avec une solution contenant un ADN ou un ARN. On utilise par exemple, comme ADN, le gène de la phosphinothricine-acétyl-transférase. Les embryons ainsi transformés peuvent être utilisés pour la préparation de semences artificielles.The invention relates to a method for transforming somatic embryos of useful plants. Immature somatic embryos, in a dried state, are incubated with a solution containing DNA or RNA. The phosphinothricin acetyl transferase gene is used, for example, as DNA. The embryos thus transformed can be used for the preparation of artificial seeds.

Description

1 -1 -

PROCEDE POUR LA TRANSFORMATION D'EMBRYONS SOMATIQUES DE  PROCESS FOR THE TRANSFORMATION OF SOMATIC EMBRYOS FROM

PLANTES UTILESUSEFUL PLANTS

Les plantes dicotylédones sont essentiellement transformables par l'intermédiaire de systèmes vecteurs de plasmides Ti à l'aide d'Agrobacterium tumefaciens Jusqu'à présent, cette voie n'a été adaptée qu'à un petit nombre de plantes monocotylédones Le transfert direct de gènes, sans vecteurs bactériens ou viraux, a donné jusqu'ici de meilleurs résultats avec les plantes monocotylédones En particulier, l'utilisation de protoplastes comme objets à transformer s'est révélée, au moins dans le cas du riz et du  Dicotyledonous plants are essentially transformable via Ti plasmid vector systems using Agrobacterium tumefaciens Until now, this pathway has only been adapted to a small number of monocotyledonous plants Direct gene transfer , without bacterial or viral vectors, has heretofore yielded better results with monocotyledonous plants. In particular, the use of protoplasts as objects to be transformed has proved, at least in the case of rice and

maïs, sur le plan cellulaire, comme une voie praticable.  maize, on the cellular level, as a practicable way.

Cependant, l'aptitude à la régénération des protoplastes en  However, the ability to regenerate protoplasts in

plantes fertiles est problématique.  Fertile plants is problematic.

Dans le WO 88/09374, il est décrit un procédé dans lequel des embryons sexuels de plantes utiles servent de systèmes récepteurs pour des informations génétiques étrangères Les embryons de graines mûres sont en mesure, pendant le gonflement, à l'état isolé ou libérés mécaniquement dans la graine, de recevoir une information génétique étrangère Un à trois jours après la transformation, on a pu mettre en évidence dans les embryons une expression de:gène transitoire Cependant, on n'est pas parvenu jusqu'à présent à trouver des cellules transformées de manière stable dans les plantes produites ou dans leur descendance. On a trouvé à présent d'une manière surprenante que des embryons somatiques immatures peuvent être séchés et -2 - peuvent recevoir par réhydratation dans une solution d'ADN,  In WO 88/09374 there is disclosed a method in which sex embryos of useful plants serve as receptor systems for foreign genetic information. Ripe seed embryos are able, during swelling, to isolated state or mechanically released in the seed, to receive foreign genetic information One to three days after the transformation, it was possible to highlight in the embryos an expression of: transient gene However, it has not managed so far to find transformed cells stably in the plants produced or in their offspring. It has now been found, surprisingly, that immature somatic embryos can be dried and can be rehydrated in a DNA solution,

une information génétique étrangère.  foreign genetic information.

L'invention concerne par conséquent 1 Un procédé de transformation d'embryons qui est caractérisé en ce qu'on met à incuber des embryons somatiques immatures à l'état séché avec une solution  The invention therefore relates to an embryo transformation method which is characterized by incubating immature somatic embryos in the dried state with a solution.

contenant de l'ADN ou de 1 'ARN.containing DNA or RNA.

2 Les embryons monocotylédones somatiques transformés. 3 Les plantes monocotylédones pouvant être obtenues à  2 Somatic monocotyledonous embryos transformed. 3 Monocotyledonous plants obtainable at

partir des embryons somatiques transformés.  from transformed somatic embryos.

4 L'utilisation des embryons séchés, monocotylédones, somatiques, le cas échéant transgéniques, pour la  4 The use of dried, monocotyledonous, somatic, and possibly transgenic, embryos for the

préparation de semences artificielles.  preparation of artificial seeds.

5 L'utilisation des embryons somatiques transformés pour la régénération et la culture de plantes utiles  The use of transformed somatic embryos for the regeneration and cultivation of useful plants

fertiles transgéniques.fertile transgenic.

L'invention sera expliquée d'une manière détaillée dans ce qui suit, en particulier, dans ses modes de  The invention will be explained in detail in the following, in particular, in its modes of

réalisation préférés.preferred embodiments.

Pour l'exécution de l'invention, on peut utiliser fondamentalement des embryons somatiques immatures de toutes les plantes On utilise de préférence les cellules de plantes utiles telles que des graminées comme le maïs, le blé et l'orge, des plantes ligneuses comme l'épicéa, le mélèze d'Amérique, ou les pins, ou des plantes utiles dicotylédones herbacées comme la luzerne, le colza, le soja, le coton, le céleri, et la carotte On préfère le maïs, le colza et la luzerne En particulier, on travaille de préférence avec des embryons monocotylédones, les graminées, en particulier le mais, étant particulièrement préférés Les embryons somatiques immatures peuvent être obtenus tant à partir de cultures de cals embryogènes que de cultures d'organes. Par "embryons immatures", on entend des embryons à divers stades de développement, qui se différencient à 3 - partir d'associations cellulaires embryogènes dans les cultures de cellules végétales ou les cultures d'organes végétaux et ont atteint au maximum 75 % de la taille d'un embryon mature, issu de graine Les cultures d'organes sont des embryons bien différenciés d'origine zygotique ou somatique, qui forment dans un milieu approprié des embryons adventifs Par "état séché", il faut entendre une teneur en eau de 20 % au maximum La teneur en eau des embryons est de préférence 5 à 15 % en partant d'une cellule à l'état  For carrying out the invention, immature somatic embryos of all plants can be used basically. Useful plant cells, such as grasses such as maize, wheat and barley, woody plants such as lamb, are preferably used. spruce, American larch, or pines, or herbaceous herbaceous weeds such as alfalfa, rapeseed, soybean, cotton, celery, and carrot Corn, canola and alfalfa are preferred. preferably, monocotyledonous embryos are used, grasses, particularly maize, being particularly preferred Immature somatic embryos can be obtained from both embryogenic callus cultures and organ cultures. By "immature embryos" is meant embryos at various stages of development, which differentiate from embryogenic cell associations in plant cell cultures or plant organ cultures and have reached a maximum of 75% of the total population. size of a mature embryo, derived from seed Organ cultures are well-differentiated embryos of zygotic or somatic origin, which form in a suitable medium adventitious embryos "Dried state" means a water content of 20% maximum The water content of the embryos is preferably 5 to 15% starting from a cell in the state

turgescent.turgid.

Les embryons sont soumis à un séchage ménagé dans des conditons stériles sur une durée de 10 à 18 jours Les cellules sont de préférence cultivées auparavant pendant au moins 7 jours, mieux encore pendant environ 2 à 8 semaines, sur un milieu nutritif à forte teneur en sucre ou en alcool de sucre La concentration du sucre ou de l'alcool de sucre doit être d'environ 8 à 12 % par rapport au poids du milieu nutritif, de préférence de 9 à 10 % On peut utiliser par exemple le glucose, le saccharose, le fructose, ou le sorbitol ou le mannitol en association ou isolément On  The embryos are subjected to drying in sterile conditions for a period of 10 to 18 days. The cells are preferably previously cultured for at least 7 days, more preferably for about 2 to 8 weeks, in a high-nutrient medium. Sugar or sugar alcohol The concentration of sugar or sugar alcohol should be about 8 to 12% based on the weight of the nutrient medium, preferably 9 to 10%. sucrose, fructose, or sorbitol or mannitol in combination or singly

utilise de préférence le saccharose.  preferably uses sucrose.

Les embryons séchés, qui ont été traités comme il a été décrit, peuvent être conservés pendant plus d'un an à la température ambiante à l'état séché à l'air Ces embryons peuvent aussi être proposés comme semences certifiées artificielles On utilise de préférence alors des embryons monocotylédones, par exemple de graminées, en particulier de maïs. Pour la réhydratation et pour la reprise de croissance, on dépose les embryons séchés sur un milieu de croissance avec ou sans gélose ayant une teneur en sucre, en  Dried embryos, which have been treated as described, may be stored for more than one year at room temperature in the air-dried state. These embryos may also be proposed as certified artificial seeds. then monocotyledonous embryos, for example grasses, in particular maize. For rehydration and for resumption of growth, the dried embryos are deposited on a growth medium with or without agar having a sugar content,

particulier en saccharose, de 2 à 6 %.  sucrose in particular, from 2 to 6%.

Pour la transformation, on baigne les cellules séchées dans une solution aqueuse d'ADN ou d'ARN, qui peut contenir  For transformation, the dried cells are bathed in an aqueous solution of DNA or RNA, which may contain

également des constituants du milieu et des sels tampons.  also constituents of the medium and buffer salts.

On peut faire entrer dans la cellule n'importe quel ADN ou ARN On opère avantageusement avec des gènes 4 - marqueurs sélectionnables, tels que par exemple le gène pour la phosphinothricinacétyltrans férase, l'hygromycinephosphotransférase, l'acétolactatesynthétase,  Any DNA or RNA can be introduced into the cell. Advantageously, it is possible to use selectable 4-marker genes, such as, for example, the gene for phosphinothricinacetyltransferase, hygromycinephosphotransferase, acetolactatesynthetase,

la 5-énolpyruvyl-shikimate-phosphate synthétase (EPSP-  5-enolpyruvyl-shikimate-phosphate synthetase (EPSP-

synthétase), la glutaminesynthétase ou la transaminase On peut naturellement aussi faire pénétrer des gènes dont l'expression ne peut pas être sélectionnée par la croissance de la plante De tels gènes peuvent par exemple coder pour la 5-endotoxine de Bacillus thuringiensis ou pour la résistance aux virus, comme par exemple les gènes pour les protéines de "coat" des virus, en particulier du virus de la mosaïque du concombre, du virus de la mosaïque de la luzerne ou du virus de la mosaïque de la mûre sauvage On peut en outre utiliser le ou les gènes de la chitinase, qui améliorent la productivité photosynthétique de la plante, par exemple le gène pour la phosphoénolpyruvatecarboxylase ou l'asparaginesynthétase bactérienne (Nakamura, M M et coll; Nucleic Acids Research 9, 4669 ( 1981)) On préfère o p é r e r a v e c 1 e g è N e p o u r 1 a phosphinothricinacétyltransféra S e de Streptomyces viridochromogenes (Wohlleben, W et coll; 80, 25-27 ( 1988)), qui peut être modifié de manière appropriée pour une expression dans les plantes Par l'incorporation de ce gène, les plants de mais et leur descendance deviennent résistants à la phosphinothricine (Glufosinate) et au Bialaphos. Après synthèse ou isolement, on peut multiplier le gène par des procédés classiques, par exemple par transformation de E coli ou par une "réaction en chaîne de polymérase" Le gène fonctionnel isolé peut alors avantageusement être introduit directement ou sur un vecteur de clonage quelconque, de préférence p BR 322, p UC 18 ou p DH 51 (Pietrzak, M et coll NAR 14, 5857 ( 1986)) avec ou sans un promoteur actif dans les plantes, dans les cellules de l'embryon Comme promoteur, on utilise de préférence le promoteur 35 S L'ADN peut aussi être utilisé sous la forme d'un complexe avec des histones, comme cela est décrit par - exemple dans la demande de brevet allemand P 40 05 152 8 Il est avantageux pour la transformation de soumettre les embryons somatiques à un traitement qui provoque des ruptures de brins d'ADN, par exemple à une irradiation par les UV ou les rayons X La sélection ultérieure ne s'effectue pas, comme il est décrit dans le WO 88/09374 sur le plan de la plante entière, mais sur le plan de la cellule unitaire Dans cette mesure, on peut accumuler et découvrir des phénomènes de transformation même extrêmement rares,  synthetase), glutaminesynthetase or transaminase It is of course also possible to introduce genes whose expression can not be selected by the growth of the plant. Such genes may, for example, code for Bacillus thuringiensis 5-endotoxin or for resistance. viruses, such as genes for virus coat proteins, particularly cucumber mosaic virus, alfalfa mosaic virus or blackberry mosaic virus. use the chitinase gene (s), which enhance the photosynthetic productivity of the plant, for example the gene for phosphoenolpyruvatecarboxylase or bacterial asparaginesynthetase (Nakamura, MM et al; Nucleic Acids Research 9, 4669 (1981)). with 1 eg phosphinothricinacetyltransferase of Streptomyces viridochromogenes (Wohlleben, W et al; 80, 25-27 (1988)), which can be Suitably modified for expression in plants By incorporation of this gene, maize plants and their offspring become resistant to phosphinothricin (Glufosinate) and Bialaphos. After synthesis or isolation, the gene can be multiplied by conventional methods, for example by transformation of E. coli or by a "polymerase chain reaction". The isolated functional gene can then advantageously be introduced directly or onto any cloning vector, preferably BR 322, p UC 18 or p DH 51 (Pietrzak, M et al. NAR 14, 5857 (1986)) with or without an active promoter in plants, in embryo cells. The DNA promoter can also be used in the form of a complex with histones, as described, for example, in German patent application P 40 05 152 8. somatic embryos to a treatment that causes breaks in DNA strands, for example UV or X-ray irradiation Subsequent selection is not performed, as described in WO 88/09374 in terms of the p whole, but in terms of the unit cell In this measure, we can accumulate and discover even extremely rare transformation phenomena,

pour un coût acceptable.for an acceptable cost.

A partir des embryons somatiques transformés, de préférence d'embryons monocotylédones, par exemple de graminées, en particulier de mais, on peut régénérer les  From transformed somatic embryos, preferably from monocotyledonous embryos, for example from grasses, in particular maize, it is possible to regenerate the

plantes fertiles par des procédé connus en soi.  fertile plants by methods known per se.

En outre, les embryons somatiques transformés, en particulier les embryons de monocotylédones, peuvent  In addition, transformed somatic embryos, in particular monocotyledonous embryos, may

également être utilisés, comme il a déjà été mentionné ci-  also be used, as already mentioned above.

dessus pour les embryons non transformés, après une sélection et une multiplication qui sont effctuées par des 7 procédés connus en soi, comme semences artificielles On préfère particulièrement utiliser ici des  for untransformed embryos, after selection and multiplication which are effected by methods known per se, as artificial seeds.

embryons de graminées appropriées, en particulier de mais.  Appropriate grass embryos, especially maize.

L'invention concerne en outre un procédé pour la protection de plantes monocotylédones par destruction sélective de mauvaises herbes avec de la phosphinothricine, en plantant sur les surfaces cultivées des plantes qui peuvent être obtenues par le procédé conforme à l'invention e t q u i p o r t e N t l e g è N e d e 1 a  The invention further relates to a method for the protection of monocotyledonous plants by selectively destroying weeds with phosphinothricin, by planting on the cultivated surfaces plants which can be obtained by the process according to the invention and equipped with N tty è N ede 1 a

phosphinothricinacétyltransférase, et leur descendance.  phosphinothricinacetyltransferase, and their offspring.

Les exemples suivants sont donnés à titre  The following examples are given as

d'illustration supplémentaire de l'invention.  further illustration of the invention.

ExemplesExamples

1 Lancement de cultures de cals de maïs embryogènes et leur préconditionnement pour le  1 Launch of embryogenic corn callus cultures and their preconditioning for the

séchage.drying.

Des embryons immatures propres à la culture de tissus de génotypes de maïs propres à la culture de tissus, par exemple H 99, B 73, A 188, W 64 A, et leurs hybrides, sont préparés avec une taille d'embryons de 1-1,5 mm, à partir de caryopses stérilisés en surface, dans des conditions aseptiques, et sont mis en culture sur un milieu N 6 selon Duncan (Planta 165, 322 ( 1985)) qui contient 9 % de saccharose et 1 mg /l d'acide dichlororthoanisique (Dicamba) Le cal embryogène, qui se forme sur les bords du scutellum, est sous-cultivé sur du milieu N 6 avec 1 mg/l de dicamba et 3 % de saccharose à un intervalle de 3 à 4 semaines Des cultures de cals embryogènes convenant pour le procédé de transformation peuvent être sous-cultivées de la manière décrite ici pendant un à trois ans en conservant leur faculté de régénération La culture s'effectue à 25 C, sur un rythme lumière/obscurité de 12 heures, aux  Immature embryos suitable for culturing tissues of tissue culture maize genotypes, for example H 99, B 73, A 188, W 64 A, and their hybrids, are prepared with a size of embryos of 1- 1.5 mm from surface-sterilized caryopses under aseptic conditions and cultured on N 6 medium according to Duncan (Planta 165, 322 (1985)) which contains 9% sucrose and 1 mg / l The embryogenic callus, which forms on the edges of the scutellum, is subcultured on N 6 medium with 1 mg / l of dicamba and 3% of sucrose at an interval of 3 to 4 weeks. embryogenic callus cultures suitable for the transformation process may be subcultured as described herein for one to three years retaining their ability to regenerate. The culture is carried out at 25 ° C, on a light / dark rhythm of 12 hours, the

environ de 1000-5000 lux.about 1000-5000 lux.

Avant le séchage, les cals sont cultivés pendant 15 5 jours sur un milieu N 6 à 9 % de saccharose La force osmotique provoquée par la teneur accrue en saccharose augmente la capacité de survie dans le processus de séchage  Before drying, the calli are cultured for 5 days on a medium N 6 to 9% sucrose. The osmotic force caused by the increased sucrose content increases the survival capacity in the drying process.

ultérieur.ulterior.

2 Séchage des cals de maïs embryogènes Le cal préconditionné est transféré dans des boîtes de Petri stériles munies de cames de ventilation, sans milieu de culture Les boîtes de Petri sont placées dans l'obscurité, à la température ambiante, de préférence à 23 c C, 3 C Par boîte de Petri, on sèche au minimum lg et au maximum 2 g de tissu de cal Au bout de deux semaines, les cals embryogènes ont perdu plus de 80 % de leur poids  2 Drying embryogenic corn callus The preconditioned callus is transferred to sterile Petri dishes equipped with ventilation cams, without culture medium The Petri dishes are placed in the dark, at room temperature, preferably at 23 c C , 3 C per Petri dish, a minimum of 1 g and a maximum of 2 g of callus tissue are dried. After two weeks, the embryogenic calli have lost more than 80% of their weight.

initial.initial.

3 Stockage des cals embryogènes séchés Dès que les cals possèdent encore 15 5 % de leur poids de départ, ils peuvent être stockés pendant une durée illimitée à -70 C ou à -193 c C en conservant leur capacité de survie L'introduction dans de l'azote liquide peut s'effectuer directement ou en passant par un refroidissement 7 - progressif Un refroidissement avec une chute de température  Storage of dried embryogenic calli As soon as the calli still have 15 5% of their starting weight, they can be stored for an unlimited duration at -70 ° C. or -193 ° C. while maintaining their survival capacity. liquid nitrogen can be done directly or through a cooling 7 - progressive Cooling with a drop in temperature

définie, par exemple de lc C/minute, n'est pas nécessaire.  defined, for example 1c C / minute, is not necessary.

4.Réhydratation des embryons Pour la réhydratation et la reprise de la croissance, on place les cals embryogènes sur un milieu gélosé (milieu N 6 à 3 % de saccharose) La réhydratation et la revitallisation s'effectuent également sur d'autres milieux, par exemple sur le milieu de Murashige-Skoog (Physiol Plant 15, 473 ( 1962) et avec des teneurs plus élevées en saccharose A l'exception des cultures de mais autotrophes utilisant l'auxine, une teneur de 0,5-2 mg/l d'acide dichlorphénoxyacétique ou d'acide 3,6-dichlororthoanisique  4.Rehydration of embryos For rehydration and resumption of growth, embryogenic calli are placed on an agar medium (medium N 6 to 3% of sucrose) Rehydration and revitallization are also carried out on other media, by Example on Murashige-Skoog medium (Physiol Plant 15, 473 (1962) and with higher sucrose contents With the exception of autotrophic maize cultures using auxin, a content of 0.5-2 mg / l dichlorophenoxyacetic acid or 3,6-dichloro-anisic acid

(dicamba) dans le milieu est avantageuse En une demi-  (dicamba) in the middle is advantageous In one half

heure, les cals reprennent dans le milieu l'eau perdue lors du séchage Les parties de tissu qui se composent d'embryons somatiques à divers stades de développement sont en mesure  hour, the callals take back in the middle the water lost during drying The parts of tissue which consist of somatic embryos at various stages of development are able

de se développer à nouveau.to grow again.

Les tissus réhydratés sont d'abord cultivés pendant 7 jours à 25 2 C dans l'obscurité, puis sous 1000-3000 Lux pendant une période d'éclairement de 12 heures A la lumière, les régions des cals embryogènes survivantes verdissent en 7-10 jours Les tissus verdis ou les tissus présentant une croissance visible sont transférés pendant 2  The rehydrated tissues are first cultured for 7 days at 25 ° C in the dark, then under 1000-3000 Lux during a 12-hour illumination period. In the light, the regions of the surviving embryogenic calli green 7-10. days Green tissues or tissues with visible growth are transferred during 2

à 3 semaines après la réhumidification sur un milieu frais.  at 3 weeks after rewetting on fresh medium.

5.Transformation des cals embryogènes Sur le milieu gélosé, (milieu N 6 avec 1 mg/l d'acide 2,4-dichlorophénoxyacétique et 3 % de saccharose) on pipette la solution d'ADN par gouttes de 20-50 gl, suivant la taille des fragments de cal séchés La solution de transformation contient 20 gg d'ADN de plasmide/ml Elle est préparée par mélange d'une solution fondamentale d'ADN à concentration double dans du tampon TE(Tris 10 m M /EDTA 1 m M, p H 7,0) avec du milieu N 6 liquide dans le rapport 1:1 aussitôt avant l'emploi Pour la transformation, on utilise le gène de la  5. Transformation of the embryogenic callus On the agar medium, (medium N 6 with 1 mg / l of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid and 3% of sucrose) the DNA solution is pipetted in drops of 20-50 g, following the size of the dried callus fragments The transformation solution contains 20 g of plasmid DNA / ml. It is prepared by mixing a fundamental double concentration DNA solution in TE buffer (10 mM Tris / 1 m EDTA). M, pH 7.0) with 1: 1 liquid N 6 medium immediately before use. For transformation, the gene of the

phosphinothricine-acétyltransférase synthétique indiqué ci-  synthetic phosphinothricin-acetyltransferase indicated below.

8 - dessous sous le contrôle du promoteur du produit de transcription 35 S du virus de la mosaïque du choux-fleur (voir séquence ci-dessous) ou le gène synthétique de la demande de brevet européen CP O 275 957 Ce gène chimérique est intégré dans le site Eco Rl du polylinker du p UC 18. On utilise dans la plupart des expériences un plasmide d'acétyltransférase p UC 18-35 S non coupé Dans les expériences individuelles, le plasmide est coupé avec Eco Rl et le mélange de plasmide puc 18 linéarisé et du segment d'insertion de l'acétyltransférase 35 S à 1,1 Kb est utilisé  Below under the control of the cauliflower mosaic virus 35 S transcript promoter (see sequence below) or the synthetic gene of European patent application CP O 275 957 This chimeric gene is integrated into the polylinker EcoRI site of p UC 18. In most experiments, an uncut UC 18-35 S acetyltransferase plasmid was used. In the individual experiments, the plasmid was cut with Eco RI and the plasmid mixture puc 18 linearized and insertion segment of the S1 acetyltransferase at 1.1 Kb is used

pour la transformation.for the transformation.

Les cals embryogènes séchés sont placés dans les gouttes contenant l'ADN sur le milieu gélosé Le cal embryogène, qui à l'état séché a plus de 3 mm, est séparé à travers un tamis des morceaux plus petits Les petits fragments sont utilisés sans autre prétraitement Les fragments les plus grands sont broyés à l'état séché soit en les pilonnant avec précaution dans un mortier, soit en les prétraitant par immersion dans de l'azote liquide De cette manière, il se forme dans les cals embryogènes séchés des fissures qui favorisent la pénétration de la solution de transformation dans des couches plus profondes du tissu En -30 minutes, les cals absorbent la solution d'ADN Les cals peuvent alors être soumis à une culture ultérieure comme il a été décrit dans l'exemple 4 Il s'est révélé avantageux d'irradier les cals avec une lumière UV de courte longueur d'onde 2 à 24 heures après la réhydratation, pendant 5 à 20 secondes -A cet effet, on place les boîtes de Petri à l'état ouvert sur une source de lumière UV ( 254 nm; 8000 1 g W/cm 2), de telle sorte que les cals soient exposés  The dried embryogenic calli are placed in the drops containing the DNA on the agar medium The embryogenic callus, which in the dried state is more than 3 mm, is separated through a sieve smaller pieces Small fragments are used without other pretreatment The larger fragments are ground in the dried state either by carefully pounding them in a mortar or pretreating them by immersion in liquid nitrogen. In this way, fissures are formed in the dried embryogenic calli which promote the penetration of the transformation solution into deeper layers of the tissue In -30 minutes, the calli absorb the DNA solution The calli can then be subjected to a subsequent culture as described in Example 4 It s It is found advantageous to irradiate the calluses with a short wavelength UV light 2 to 24 hours after rehydration, for 5 to 20 seconds. s Petri in the open state on a UV light source (254 nm; 8000 1 g W / cm 2), so that the calli are exposed

directement à la lumière UV.directly to UV light.

6 Culture des tissus traités par l'ADN La culture s'effectue pendant les premières quatre semaines d'une manière identique à celle des cals embryogènes non transformés (voir exemple 4) Ensuite, les fragments de cals embryogènes survivants sont transformés 9 - sur un milieu N 6 modifié, qui est exempt de glutamine et  6 Culture of the DNA-treated tissues The culture is carried out during the first four weeks in a manner identical to that of the non-transformed embryogenic calli (see Example 4). Next, the surviving embryogenic callus fragments are transformed on a modified N 6 medium, which is free of glutamine and

d'hydrolysat de caséine, mais qui contient 20 mg/1 de L-  of casein hydrolyzate, but which contains 20 mg / L of

phosphinothricine Par cette quantité de phosphinotricine, le tissu embryogène non transformé est immédiatement détruit, mais il joue le rôle d'une culture nourricière pour les cellules transformées de manière stable dans l'assemblage tissulaire Dans ce cas, la concentration de la phosphinothricine est suffisamment élevée pour ne permettre  phosphinothricin By this amount of phosphinotricin, the untransformed embryogenic tissue is immediately destroyed, but it plays the role of a nourishing culture for cells stably transformed in the tissue assembly In this case, the concentration of phosphinothricin is sufficiently high to allow

qu'une très faible croissance des cellules non transformées.  very low growth of untransformed cells.

Des cellules de mais transgéniques, qui expriment le gène de la phosphinothricine-acétyltransférase, ont un avantage sélectif et peuvent s'accumuler dans la population cellulaire. Comme la sélection pour l'expression du gène marqueur commence au plus tôt quatre semaines après la transformation, une expression transitoire possible de l'ADN transféré ne joue qu'un rôle secondaire Au bout de 4 à 6 semaines, les cals embryogènes sont transformés sur du  Transgenic corn cells, which express the phosphinothricin-acetyltransferase gene, have a selective advantage and can accumulate in the cell population. As the selection for the expression of the marker gene begins no earlier than four weeks after the transformation, a possible transient expression of the transferred DNA only plays a secondary role. After 4 to 6 weeks, the embryogenic calli are transformed on of

milieu N 6 frais avec 20 mg/1 de L-phosphinothricine.  N 6 fresh medium with 20 mg / l of L-phosphinothricine.

Après une durée de culture de 8 à 10 semaines au total en présence de 20 mg/1 (L-phosphinothricine-NH 4 1 10-4 M), le tissu de mais non transgénique ne présente aucune croissance sur un milieu exempt d'aminoacides Quelques cals survivent à cette sélection Ces morceaux sont transférés sur du  After a culture time of 8 to 10 weeks in total in the presence of 20 mg / l (L-phosphinothricin-NH 4 1 10-4 M), the non-transgenic maize tissue shows no growth on a medium free of amino acids Some records survive this selection These pieces are being transferred to

milieu N 6 frais avec 100 mg/l de L-phosphinothricine-  fresh N 6 medium with 100 mg / l L-phosphinothricin-

ammonium Deux morceaux de cals sur environ 10000 présentent une croissance comparable au cal témoin sur un milieu exempt de phosphinothricine Ces tissus sont seuls utilisés pour la caractérisation biochimique ultérieure et pour des essais de  ammonium Two pieces of callus out of about 10000 show a growth comparable to the control call on a phosphinothricin-free medium These tissues are alone used for the subsequent biochemical characterization and for tests of

régénération.regeneration.

7 Culture de plants de régénérat transgéniques Le tissu de mais embryogène transformé est cultivé sur  7 Culture of Transgenic Regenerate Plants The transformed embryogenic maize tissue is grown on

un milieu N 6 exempt d'hormone en présence de L-  a hormone-free N 6 medium in the presence of L-

phosphinothricine 5 10-4 M Sur ce milieu, il se développe des embryons de mais qui expriment d'une manière  Phosphinothricin 5 10-4 M On this medium, embryos of maize which express in a

suffisamment marquée le gène de la phosphinothricine-  sufficiently marked the phosphinothricin gene

- acétyltransférase (gène PAT), pour donner des plantes Les embryons non transformés ou ceux qui n'ont qu'une très faible activité de PAT, meurent Dès que les feuilles des plantes in vitro ont atteint une longueur de 4-6 mm, on peut les faire passer dans de la terre Après élimination par lavage de restes de gélose sur les racines, on plante les plantes dans un mélange de limon, de sable, de vermiculite, et de terre unitaire, et on les adapte pendant les trois premiers jours après la plantation à la culture dans la terre à 90-100 % d'humidité de l'air La culture s'effectue dans une chambre climatisée avec une durée d'éclairement de 14 heures, sous environ 25000 Lux, à une température de jour et de nuit de 23 2/17 10 C Les plantes adaptées sont  - acetyltransferase (PAT gene), to give plants Unprocessed embryos or those with very low PAT activity, die As soon as the leaves of plants in vitro have reached a length of 4-6 mm, can be passed through the soil After root washing is washed out, the plants are planted in a mixture of silt, sand, vermiculite, and unitary soil, and are adapted for the first three days. after planting in 90-100% air-moisture culture The crop is grown in an air-conditioned room with a duration of illumination of 14 hours, at about 25000 Lux, at a daytime temperature and at night 23 2/17 10 C Adapted plants are

cultivées à une humidité de l'air de 65 5 %.  grown at 65 5% air humidity.

8 Mise en évidence de l'expression du gène de la phosphinothricinacétyltransférase transféré a) Aspersion des plantes transgéniques avec de la phosphinothricine 3 à 4 semaines après le transfert dans la terre, les plants de régénérat transgéniques et les plants de régénérat témoins obtenus à partir de cals non traités par l'ADN reçoivent une pulvérisation de la phosphinothricine dans les formules du commerce (Basta R) On utilise une quantité de phosphinothricine qui correspond au traitement par 2,0 kg de substance active/ha L'herbicide est appliqué dans une quantité d'eau de 50 ml/m 2 (= 500 1/ha) Les plants n'ayant pas d'activité de PAT sont tuées par cette quantité de phosphinothricine en 7- 10 jours Par contre, les plants de maïs possédant une activité de PAT ne sont absolument pas endommagés, ou, dans le cas d'une faible activité de PAT, présentent des taches locales sur les feuilles qui n'influent cependant pas de manière mesurable sur la croissance des plantes traitées, suivant le dégré  8 Demonstration of the expression of the transferred phosphinothricinacetyltransferase gene a) Aspersion of the transgenic plants with phosphinothricin 3 to 4 weeks after transfer to the soil, the transgenic regeneration plants and the control regenerating plants obtained from non-DNA-treated calli are sprayed with phosphinothricin in commercial formulas (Basta R) Phosphinothricin is used which corresponds to treatment with 2.0 kg of active substance / ha The herbicide is applied in a quantity of 50 ml / m 2 (= 500 1 / ha) Plants with no PAT activity are killed by this amount of phosphinothricin in 7-10 days. On the other hand, maize plants with PAT are absolutely undamaged, or, in the case of low PAT activity, have local leaf spots that do not measurably affect this treated plants, according to the degree

d'expression du gène.expression of the gene.

b)On congèle à chaque fois des échantillons de 100 mg de cal de mais et de tissu de feuille dans des récipients il - réactionnels de 1,5 ml dans de l'azote liquide et on les homogénéise avec un micro-pilon en acier inoxydable adapté à  b) Each time 100 mg corn and leaf tissue samples were frozen in 1.5 ml reaction vessels in liquid nitrogen and homogenized with a stainless steel micro-pestle. adapted to

la forme du récipient On y ajoute 100 il de tampon Tris-  the shape of the container is added 100 μl of Tris buffer

EDTA (Tris 50 m M/EDTA 2 m M, p H 7,5) On centrifuge l'homogénéisat à 12000 tours/minute pendant une minute dans une centrifugeuse Eppendorf On prélève à la pipette le liquide surnageant limpide et on jette le culot de centrifugation On détermine la teneur en protéine de l'extrait brut au moyen du dosage des protéine Bio-Rad Pour le dosage de la PAT, on prélève des parties aliquotes des extraits bruts qui contiennent à chaque fois 20 gg de protéine On ajoute aux extraits de l'acétyl-Co-A et de la 14 C-Lphosphinothricine La concentration finale dans le mélange d'incubation est de 1 m M pour l'acétyl-Co-A et de 0,1 m M pour la 14 C-Lphosphinothricine On mélange brièvement les échantillons et on les fait incuber une heure à 370 C On arrête ensuite l'embryo-réaction par addition d'un demi volume d'acide trichloracétique à 12 %, on mélange soigneusement et on place pendant 10 minutes sur de la glace On centrifuge ensuite à 12000 tours/minute pendant 10 minutes et on utilise le liquide surnageant pour la chromatohgraphie sur couche mince Sur une plaque de chromatographie sur couche mince (Cellulose F 254, Société Merck) on applique à chaque fois 6 il des mélanges  EDTA (Tris 50 mM / EDTA 2 mM, pH 7.5) The homogenate is centrifuged at 12000 rpm for one minute in an Eppendorf centrifuge. The clear supernatant is pipetted off and the pellet is thrown away. centrifugation The protein content of the crude extract is determined by means of the Bio-Rad protein assay. For the determination of the PAT, aliquots of the crude extracts which contain in each case 20 g of protein are taken. Acetyl-Co-A and 14 C-Lphosphinothricin The final concentration in the incubation mixture is 1 mM for acetyl-Co-A and 0.1 mM for 14 C-Lphosphinothricin On The samples are briefly mixed and incubated for one hour at 370 ° C. The embryo-reaction is then stopped by the addition of a half volume of 12% trichloroacetic acid, mixed thoroughly and placed on ice for 10 minutes. It is then centrifuged at 12000 rpm for 10 minutes and n supernatant liquid is used for thin-layer chromatography On a thin-layer chromatography plate (Cellulose F 254, Merck Company), 6 mixtures are applied each time.

d'incubation, et aussi les substances de référence 14 C-  incubation, and also the reference substances 14 C-

phosphinothricine et 14 C-acétylphosphinothricine Comme éluant pour la chromatographie sur couche mince, on utilise  phosphinothricin and 14 C-acetylphosphinothricin As the eluent for thin layer chromatography,

soit du n-propanol: NH 3 à 25 % ( 3:2), soit de la pyridine:n-  either n-propanol: NH 3 at 25% (3: 2), or pyridine: n-

butanol:acide acétique glacial:eau ( 3:5:1:4).  butanol: glacial acetic acid: water (3: 5: 1: 4).

La plaque de chromatographie sur couche mince séchée est emballée dans une feuille de matière plastique et exposée dans un cassette de film radiographique Sur le film radiographique développé, l'acitivité de la PAT est reconnaissable sur la bande de l'acétylphosphinothricine (qui n'existe que dans le tissu transgénique) La phosphinothricine et l'acétylphosphinothricine sont aisément séparables par chromatographie sur couche mince  The dried thin layer chromatography plate is packed in a plastic sheet and exposed in a X-ray film cassette. On the X-ray film developed, PAT activity is recognizable on the acetylphosphinothricin band (which does not exist transgenic tissue) Phosphinothricin and acetylphosphinothricin are readily separable by thin layer chromatography

dans les éluants indiqués ci-dessus.  in the eluents indicated above.

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Claims (11)

REVENDICATIONS 1 Procédé de transformation d'embryons, caractérisé en ce qu'on fait incuber des embryons somatiques immatures à l'état desséché avec une solution contenant de l'ADN ou de l'ARN. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise des embryons somatiques de cultures de cals embryogènes. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce  A method of transforming embryos, characterized in that immature somatic embryos are incubated in a desiccated state with a solution containing DNA or RNA. Process according to Claim 1, characterized in that somatic embryos of embryogenic callus cultures are used. Process according to claim 1, characterized in that qu'on utilise des embryons somatiques de cultures d'organes.  Somatic embryos of organ cultures are used. 4 Procédé selon une ou plusieurs des revendications 1 à  Process according to one or more of claims 1 to 3, caractérisé en ce qu'on utilise des embryons somatiques  3, characterized in that somatic embryos are used de plantes monocotylédones.of monocotyledonous plants. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce  Method according to claim 4, characterized in that qu'on utilise des embryons somatiques de graminées.  Somatic embryos of grasses are used. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce  Process according to claim 5, characterized in that qu'on utilise des embryons somatiques de maïs.  Somatic embryos of maize are used. 7 Procédé selon une ou plusieurs des revendications 1 à 6,  Process according to one or more of Claims 1 to 6, caractérisé en ce qu'on cultive les embryons somatiques avant l'incubation avec la solution d'ADN ou d'ARN sur un  characterized by culturing the somatic embryos prior to incubation with the DNA or RNA solution on a milieu nutritif contenant un sucre ou un alcool de sucre.  nutrient medium containing a sugar or sugar alcohol. 8 Procédé selon une ou plusieurs des revendications 1 à  Process according to one or more of claims 1 to 7, caractérisé en ce qu'on utilise comme ADN le gène de la phosphinothricinacétyltransféra S e de Streptomyces  7, characterized in that the gene of phosphinothricinacetyltransferase S e of Streptomyces is used as DNA. viridochromogenes, le cas échéant sous forme modifiée.  viridochromogenes, if appropriate in modified form. 9 Embryons monocotylédones somatiques transformés.  9 Conjugated somatic monocotyledonous embryos. Embryons somatiques de graminées transformés.  Somatic embryos of transformed grasses. -- 11 Embryons de maïs somatiques transformés.  11 Somatic transformed maize embryos. 12 Embryons somatiques selon une ou plusieurs des revendica-  12 somatic embryos according to one or more of the claims tions 9 à 11 contenant le gène de la phosphinothricinacétyl-  9-11 containing the phosphinothricinacetyl- transtérase. 13 Plantes pouvant être obtenues à partir des embryons  transtérase. 13 Plants that can be obtained from embryos somatiques selon les revendications 9 à 12.  somatic devices according to claims 9 to 12. 14 Utilisation des embryons transformés pouvant être  14 Use of transformed embryos that can be obtenus selon une ou plusieurs des revendications 1 à 8,  obtained according to one or more of claims 1 to 8, pour la préparation de semences artificielles.  for the preparation of artificial seeds. Utilisation d'embryons somatiques desséchés comme  Using dried somatic embryos as semences artificielles.artificial seeds. 16 Utilisation des embryons somatiques transformés pouvant être obtenus selon une ou plusieurs des  16 Use of transformed somatic embryos obtainable by one or more of revendications 1 à 8 pour la régénération et la culture de  claims 1 to 8 for regeneration and cultivation of plantes utiles transgéniques fertiles.  Useful transgenic plants fertile. 17 Procédé de protection de plantes monocotylédones par destruction sélective des mauvaises herbes par la phosphinothricine sur des surfaces cultivées, caractérisé en ce que la surface cultivée est plantée avec des plantes pouvant être obtenues à partir des embryons somatiques selon  17 A method of protecting monocotyledonous plants by selective destruction of weeds by phosphinothricin on cultivated surfaces, characterized in that the cultivated area is planted with plants obtainable from somatic embryos according to la revendication 12, ainsi que leur descendance.  claim 12 and their offspring.
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