Генетично модифікована рослина зі збільшеним потенціалом продуктивності

Є ще 73 сторінки.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Генетично модифікована рослина зі збільшеним потенціалом продуктивності, що містить гомозиготно у своєму геномі гетерологічний полінуклеотид, що містить послідовність транскрипційного контролю, операбельно зв'язану з молекулою нуклеїнової кислоти, що кодує сайленсинг РНК, що знижує рівень ендогенної α-глюкан вода-дикінази (GWD) в рослині, так що згадана рослина має знижений рівень GWD в своєму насінні, у порівнянні з дикою рослиною, де збільшеним потенціалом продуктивності є збільшена сила паростків або збільшена біомаса, і де сайленсинг РНК є дуплексною РНК.

2. Рослина за п. 1, де рослина додатково має підвищені або покращені загальну масу насіння на рослину, кількість насіння на рослину, кількість насіння на колос або стручок, середню масу насіння, проростання, швидкість росту, висоту, загальну площу листа, рівень фотосинтезу на площу листа, кількість листя на рослину, кількість колосків на рослину, кількість паростків на рослину, вміст крохмалю або склад бульб, товщину стебла, кількість міжвузлів, кількість розгалужень, кількість квітів, розмір або форму квітки, колір квітки, кількість стручків на рослину, розмір стручка, кількість плодів на рослину, зав'язі, розмір плоду, форму плоду, колір плоду, якість плоду, резистентність до хвороб, масу коріння, кількість коріння, довжину коріння та/або вихід, та/або затримку старіння у порівнянні з рослиною дикого типу.

3. Рослина за п. 1 або 2, що додатково модифікована, щоб містити знижений рівень ендогенної фосфоглюкан вода-дикінази (PWD) у порівнянні з рослиною дикого типу.

4. Рослина за будь-яким з пп. 1-3, де рослиною є однодольна рослина.

5. Рослина за п. 4, де рослиною є пшениця, кукурудза, ячмінь, рис або сорго.

6. Рослина за п. 5, де рослиною є пшениця.

7. Рослина за будь-яким з пп. 1-6, де рослина також має підвищений рівень ендогенної глікозилази та/або підвищену здатність до перетравлення щонайменше однієї з її частин відносно до відповідної рослини дикого типу.

8. Рослина за будь-яким з пп. 1-6, де контрольна транскрипційна послідовність переважно спрямована на експресію в насінні рослини.

9. Частина рослини за будь-яким з пп. 1-7, де такою частиною є насіння, листя, стебла, коріння, квітки, плоди, стручки або черешки, отримані із цієї рослини, де згадана частина містить гетерологічний полінуклеотид.

10. Частина рослини за п. 9, яка відрізняється тим, що має підвищений рівень ендогенної глікозилази та/або підвищену здатність до перетравлення, порівняно з відповідною частиною рослини дикого типу.

11. Насіння рослини за будь-яким з пп. 1-8, що містить крохмаль, де рівень глюкозо-6-фосфату в крохмалі цього насіння становить менше ніж 10 нг/мг крохмалю, і рівень активності амілази в борошні, отриманому із цього насіння, становить щонайменше 4 одиниці/г борошна.

12. Продукт рослини за будь-яким з пунктів 1-8, частини рослини за п. 9 або 10 або насіння за п. 11, що є обробленим зерном, борошном або борошном із цільного зерна, де цей продукт має змінений загальний склад крохмалю, порівняно з відповідним продуктом з рослини дикого типу.

13. Спосіб визначення, чи має генетично модифікована рослина збільшений потенціал продуктивності у порівнянні з контрольною рослиною, який включає наступні стадії: і) одержання однієї або кількох рослин, які містять у своєму геномі гетерологічний полінуклеотид, та іі) визначення, чи мають одна або кілька рослин збільшений потенціал продуктивності у порівнянні з контрольною рослиною, де полінуклеотид містить послідовність транскрипційного контролю, операбельно зв'язану з молекулою нуклеїнової кислоти, що кодує сайленсинг РНК, що знижує рівень GWD в насінні рослини, де збільшеним потенціалом продуктивності є збільшена загальна маса насіння на рослину, кількість насіння на рослину, кількість насіння на колос або стручок, середня маса насіння, сила паростків, або збільшений вміст крохмалю в насінні і де сайленсинг РНК є дуплексною РНК.

14. Застосування виділеної або химерної молекули нуклеїнової кислоти для одержання рослини за будь-яким з пунктів 1-7, де згадана виділена або химерна молекула нуклеїнової кислоти містить послідовність транскрипційного контролю, операбельно зв'язану з нуклеотидною послідовністю, що кодує або є комплементарною нуклеотидній послідовності, що кодує α-глюкан вода-дикіназу, що містить амінокислотну послідовність SEQ ID NO: 3 або її варіант, що має щонайменше 90 % ідентичність із SEQ ID NO: 3, або містить нуклеотидну послідовність, що кодує або є комплементарною, або гібридизується за жорстких умов з SEQ ID NO: 2, або SEQ ID NO: 5, або SEQ ID NO: 8, або SEQ ID NO: 9, або SEQ ID NO: 10, або SEQ ID NO: 12, або SEQ ID NO: 13, або SEQ ID NO: 14, або містить її варіант, що має щонайменше 90 % ідентичність із SEQ ID NO: 2 (GWD пшениці) або SEQ ID NO: 5 (GWD пшениці), або SEQ ID NO: 8, або SEQ ID NO: 9, або SEQ ID NO: 10, або SEQ ID NO: 11, або SEQ ID NO: 12, або SEQ ID NO: 13, або SEQ ID NO: 14, або її ділянки, що кодує білок.

15. Застосування за п. 14, де молекула нуклеїнової кислоти є або кодує РНК, що є антисмисловою РНК, співпригнічувальною РНК, двоспіральною РHК, шпилькованою РНК або рібозимом та де послідовність транскрипційного контролю переважно спрямована на експресію в насінні рослини.

16. Вектор експресії, що містить виділену або химерну молекулу нуклеїнової кислоти, визначену в пункті 14.

17. Клітина-хазяїн, що містить виділену або химерну молекулу нуклеїнової кислоти, визначену в пункті 14.

Текст

Реферат: Винахід належить до генетично модифікованої рослини зі збільшеним потенціалом продуктивності, яка містить гомозиготно у своєму геномі гетерологічний полінуклеотид, що містить послідовність транскрипційного контролю, операбельно зв'язану з молекулою нуклеїнової кислоти, що кодує сайленсинг РНК, що знижує рівень ендогенної α-глюкан водадикінази (GWD) в рослині, так що згадана рослина має знижений рівень GWD в своєму насінні, у порівнянні з дикою рослиною, де збільшеним потенціалом продуктивності є збільшена сила паростків або збільшена біомаса, і де сайленсинг РНК є дуплексною РНК. UA 113829 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галузь техніки, до якої стосується винахід Цей опис винаходу описує способи збільшення потенціалу продуктивності організму. Більш конкретно, цей опис стосується метаболізму крохмалю в рослинах і забезпечує рослини, у тому числі злакові рослини, такі як пшениця і ячмінь, що мають модифікований метаболізм крохмалю і потенціал продуктивності. Цей опис винаходу описує різні способи одержання рослин, що мають модифікований потенціал продуктивності, такий як збільшена врожайність, ріст, біомаса, життєздатність і т.і., і способи одержання продуктів, що представляють інтерес, з цих модифікованих рослин. Рівень техніки Бібліографічні дані публікацій, на які посилається автор у цьому описі, зібрані наприкінці цього опису. Посилання в цьому описі на будь-яку попередню публікацію (або інформацію, отриману з неї) або будь-який матеріал, що є відомим, не є і не повинен вважатися підтвердженням або визнанням того, що ця попередня публікація (або інформація, отримана з неї) або відомий матеріал утворюють частину звичайного загального знання в області прикладання зусиль, до якої стосується цей опис. Рослини є первинним джерелом повторно використовуваної енергії, і способи збільшення потенціалу продуктивності конкретної рослини є дуже бажаними. Крохмаль є основним вуглеводним запасним матеріалом у рослинах, а також основним компонентом, що забезпечує енергію у харчуванні людини. Важливість функціональності крохмалю як кінцевого продукту, наприклад, у харчових продуктах, набула недавно підвищене визнання. Структурні властивості крохмалю також є важливими в промислові (нехарчових) застосуваннях, в яких крохмаль використовується, наприклад, як гелеутворююча речовина, наповнювач, водоутримуючий агент або адгезив. У зернових рослинах, крохмаль становить приблизно 45-65 % маси зрілого зерна. Крохмаль складається тільки з глюкозидних залишків, але виявляється у вигляді двох типів молекул, амілози і амілопектину, які розрізняються за молекулярним розміром або іншими властивостями. Молекули амілози є в основному лінійними полімерами, що складаються з α1,4-зв'язаних глюкозидних одиниць, тоді як амілопектин є високорозгалуженою молекулою з α1,6-глюкозидними зв'язками, що з'єднують численні лінійні ланцюги α-1,4-зв'язаних глюкозидних одиниць. Амілопектин складається з більших молекул у діапазоні розмірів від декількох десятків тисяч до сотень тисяч глюкозних одиниць із приблизно 5 відсотками α-1,6-розгалужень. З іншого боку, амілоза складається з молекул у діапазоні розмірів від декількох сотень до декількох тисяч глюкозидних залишків з менш ніж одним відсотком розгалужень (для огляду див. Buleon et al., 1998). Крохмалі злаків дикого типу звичайно містять 20-30 % амілози, тоді як інша частина є амілопектином. Крохмаль первинно синтезується в рослинах у фотосинтезуючих тканинах, таких як листя, у формі транзиторного крохмалю. Він мобілізується під час наступних темних періодів, постачаючи вуглець для експорту в органи-стоки і енергетичний метаболізм або для зберігання в таких органах, як насіння або бульби. Синтез і довгострокове зберігання крохмалю має місце в амілопластах органів, що запасають, де крохмаль відкладається у вигляді напівкристалічних гранул з діаметром до 100 мкм. Гранули містять як амілозу, так і амілопектин, причому амілоза звичайно є аморфним матеріалом у природній гранулі крохмалю, тоді як амілопектин є напівкристалічним внаслідок укладання лінійних глюкозидних ланцюгів. Синтез крохмалю в ендоспермі вищих рослин виконується набором ферментів, які каталізують чотири ключові стадії. По-перше, АДФ-глюкозопірофосфорилаза активує мономерний попередник крохмалю за допомогою синтезу АДФ-глюкози з G-1-P і аденозинтрифосфату (АТФ). По-друге, активований глюкозильний донор, АДФ-глюкоза, переноситься до невідновлюваного кінця, що передує α-1,4-зв'язку, крохмальсинтазами. Потретє, ферменти, що розщеплюють крохмаль, вводять місця розгалуження за допомогою відщіплення ділянки α-1,4-зв'язаного глюкану з наступним переносом відщипленого ланцюга до акцепторного ланцюга з утворенням нового α-1,6-зв'язку. Ферментами, що розщеплюють крохмаль, є тільки ферменти, які можуть вводити α-1,6-зв'язки в α-поліглюкани а, отже, відігравати істотну роль в утворенні амілопектину. Нарешті, ферменти, що розгалужують крохмаль, видаляють деяких зі зв'язків відгалужень, хоча механізм, за допомогою якого вони діють, не з'ясований. Хоча і ясно, що щонайменше ці чотири активності необхідні для нормального синтезу крохмальних гранул (зерен) у вищих рослинах, в ендоспермі вищих рослин виявлені множинні ізоформи кожної із цих чотирьох активностей, і були запропоновані конкретні ролі для індивідуальних ізоформ на основі мутаційного аналізу або за допомогою модифікації рівнів 1 UA 113829 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 експресії генів з використанням трансгенних підходів (Abel et al., 1996, Jobling et al., 1999, Schwall et al., 2000). Однак, точний внесок кожної ізоформи кожної активності в біосинтез крохмалю все ще є невідомим, і ці внески можуть істотно розрізнятися між видами. В ендоспермі злаків, присутні дві ізоформи АДФ-глюкозопірофосфорилази, одна форма в амілопласті і одна форма в цитоплазмі (Denyer et al., 1996, Thorbjornsen et al., 1996). Чотири класи крохмальсинтази виявлені в ендоспермі злаків, ізоформа, локалізована винятково в крохмальному зерні, пов'язана із гранулою крохмалю (крохмальним зерном) крохмальсинтаза (GBSS), що є важливою для синтезу амілози, дві форми, які розподілені між цією гранулою (крохмальним зерном) і розчинною фракцією (SSI, Li et al., 1999a, SSII, Li et al., 1999b), і четверта форма, що локалізована повністю в розчинній фракції, SSIII (Cao et al, 2000, Li et al., 1999b, Li et al, 2000). Було показано, що мутації в SSII і SSIII змінюють структуру амілопектину (Gao et al, 1998, Craig et al., 1998). Не були описані мутації, що визначають роль активності SSI. В ендоспермі злаків експресуються три форми розгалужуючого ферменту, розгалужуючий фермент I (SBEI), розгалужуючий фермент IIa (SBEIIa) і розгалужуючий фермент IIb (SBEIIb) (Hedman and Boyer, 1982, Boyer and Preiss, 1978, Mizuno et al., 1992, Sun et al., 1997). Геномні послідовності і кДНК-послідовності були охарактеризовані для рису (Nakamura and Yamanouchi, 1992), кукурудзи (Baba et al., 1991; Fisher et al., 1993; Gao et al., 1997) і пшениці (Repellin et al., 1997; Nair et al., 1997; Rahman et al., 1997). Зіставлення послідовностей виявляє високий ступінь подібності послідовностей як на рівні нуклеотидів, так і на рівні амінокислот і дозволяє класифікувати їх у класи SBEI, SBEIIa і SBEIIb. SBEIIa і SBEIIb звичайно виявляють приблизно 80 % ідентичність послідовності один з одним, зокрема, у центральних районах цих генів. Два типи дерозгалужуючих ферментів присутні у вищих рослинах і визначаються на основі їх субстратних специфічностей, дерозгалужуючі ферменти ізоамілазного типу і дерозгалужуючі ферменти пулуланазного типу (Myers et al., 2000). Мутації Sugary-1 у кукурудзі і рисі пов‘язані з недостатністю обох розгалужуючих ферментів (James et al., 1995, Kubo et al., 1999), однак випадкова (нерегулярна) мутація картується в тому ж положенні, що і ген розгалужуючого ферменту ізоамілазного типу. Крохмалі, екстраговані майже із всіх видів рослин, є певною мірою фосфорильованими. Ступінь фосфорилювання звичайно перебуває в діапазоні 0,1-0,4 % глюкозидних залишків, які фосфорильовані по вуглецю 3 або вуглецю 6 глюкозильних одиниць у вигляді фосфатних моноестерів (Blennow et al., 2000a). Звичайно, приблизно 80 % фосфатних груп зв'язані в положеннях C-6 і приблизно 20 % по C-3. Однак, ступінь фосфорилювання істотно варіюється залежно від ботанічного джерела. Крохмаль із бульби картоплі має в середньому 25 ммоль глюкозо-6-фосфату на мг крохмалю, у той час як крохмалі злаків мають тільки 1/10 цієї кількості глюкозо-6-фосфату в запасному крохмалі. Присутність фосфатних груп у крохмалі впливає на здатність всмоктувати воду після желатинізування (клейстеризації) і на властивості в'язкості. Фосфорилювання крохмалю каталізується групою ферментів, що належать до родини дикіназ. Два ферменти, які проводять фосфорилювання крохмалю, були ідентифіковані в картоплі і Arabidopsis, а саме, α-Глюкан, вода-дикіназа (GWD; EC 2.7.9.4, відома також як білок R1 або OK1), і Фосфоглюкан, вода-дикіназа (PWD; EC 2.7.9.5). Перший каталізує перенос βфосфату ATФ в положення або C-3, або C-6 глюкозильного залишку і γ-фосфату до молекули води, з вивільненням ортофосфату, у той час як останній каталізує перенос фосфатів до фосфоглюкану (вже фосфорильованого GWD) і до води (Baunsgaard et al., 2005; Kotting et al., 2005). Нещодавно Ritte et al. припустили, що фосфорилювання в положенні 3 або 6 глюкозильних залишків у крохмалі каталізується PWD і GWD, відповідно (Ritte G. et al., 2006). Антисмислова репресія гена, що кодує GWD у картоплі, зменшувала крохмаль, пов'язаний з фосфатом, на 80 % (Viksо-Nielsen et al., 2001). Крім того, мутація в гені, названому Sex1 (фенотип надлишку крохмалю), в Arabidopsis thaliana усувала фосфорилювання крохмалю, підтверджуючи участь GWD як відповідального за це ферменту (Zeeman and Rees, 1999). Крім того, як мутант Arabidopsis, так і трансгенні антисмислові рослини картоплі виявляли фенотип надлишку крохмалю в листах, демонструючи роль GWD у деградації транзиторного крохмалю. Окремо від супресії фосфорилювання крохмалю, у цих рослинах не спостерігали модифікації структури крохмалю. Однак, GWD-антисмислові рослини картоплі виявляли зменшення фенотипу "підсолоджування на холоду" у бульбах, а також фенотипу надлишку крохмалю в листі (Lorberth et al., 1998). Ці рослини картоплі виявляли також збільшення кількості бульб, що пов‘язано із зменшенням маси окремих бульб, але не виявляли якої-небудь іншої дії на нагромадження крохмалю в цих бульбах. Мутанти Arabidopsis sex1, які зазнавали впливу у їх метаболізмі транзиторного крохмалю, мали також змінений метаболізм вуглеводів, росли повільно і пізно розквітали (Yu et al., 2001). 2 UA 113829 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Взаємозв'язок між деградацією крохмалю і вмістом фосфату в крохмалі залишається не з'ясованим. Крохмаль, що продукується антисмисловими лініями з картоплі, проявляв високу стійкість до деградації β-амілазою, що дозволяє припустити, що фосфорилювання крохмалю може бути необхідною умовою для деградації β-амілазою. Фосфорильовані залишки могли б бути сигналом націлювання для цього ферменту для деградації крохмалю під час нічного періоду. Деякі дослідження припускають зв‘язок α-амілази в білку R1 (GWD) із гранулою крохмалю (крохмальним зерном) перед початком деградації. Деградація і фосфорилювання крохмалю в насінні злаків, що проростають, таких як пшениця, є менш зрозумілими і являють собою високо спеціалізовану систему, що включає в себе погіршення тканини і індукцію гідролітичних ферментів, а також деградацію крохмалю. Пшениця є головним продуктом у багатьох країнах і становить приблизно 20 % кілоджоулів їжі для всього народонаселення світу. Характеристики переробки пшениці роблять її кращою основою для більшості продуктів, що переробляють, на основі зернових, таких як хліб, макаронні вироби і локшина (стрічкоподібні макаронні вироби). Споживання пшениці збільшується по усьому світі зі збільшенням достатку. Хлібопекарська (м'яка) пшениця (Triticum aestivum) є гексаплоїдом, що має три різних генома, A, B і D, і більшість відомих генів у пшениці присутні в трьох екземплярах, по одному на кожному геномі. Цей гексаплоїдний характер хлібопекарської пшениці висуває проблему знаходження і комбінування мутацій генів у кожному із цих трьох геномів. Присутність трьох геномів має буферувальну дію маскуванням мутацій в окремих геномах, на противагу більш легко ідентифікуємих мутацій у диплоїдних видах. Відома варіація в структурі крохмалю пшениці була обмеженої щодо варіації, доступною в кукурудзі або рисі. Іншим фактором, що цьому сприяє, є те, що ефективність трансформації пшениці відстає від трансформації інших злаків. Вважається, що гени, що беруть участь у фосфорилюванні крохмалю і їх дії не вивчалися раніше, і невідомо, чи можуть ефекти, що спостерігаються при фосфорилюванні крохмалю в картоплі і Arabidopsis, обидва з яких є дводольними, подібним чином реплікуватись в однодольних видах, таких як пшениця. Сутність винаходу Даний винахід заснований, частково, на відкритті, що модифікація фосфорилювання ендогенного крохмалю і/або деградації крохмалю в рослинах змінює продуктивну здатність цієї рослини. В деяких варіантах здійснення, це приводить до збільшеного потенціалу продуктивності, що спостерігається, без обмеження, у таких ознаках, як збільшена або поліпшена біомаса, життєздатність, схожість, міцність ростків, швидкість росту, висота, загальна площа листів, інтенсивність фотосинтезу на площу листа, кількість листків на рослину, кількість колосків на рослину, кількість пагонів на рослину, кількість насінин на рослину, кількість насінин на колосся, середня маса насіння, загальна маса насіння на рослину, вміст або склад крохмалю насіння або бульб, товщина стебла, кількість міжвузлій, кількість відгалужень, кількість квіток, розмір або форма квіток, цвіт квіток, кількість стручків на рослину, розмір стручків, кількість насінин на стручок, кількість плодів на рослину, кількість зав'язей плодів, розмір плодів, форма плодів, колір плодів, якість плодів, стійкість до хвороб, маса кореня, кількість кореня, довжина кореня і/або врожай і/або вповільнене старіння, у порівнянні з контрольною рослиною. В інших варіантах здійснення, рослини мають збільшені ендогенну глікозилазу і/або травлення у порівнянні з контрольною рослиною. Таким чином, в одному варіанті здійснення, цей опис винаходу описує способи поліпшення потенціалу продуктивності рослин модифікацією фосфорилювання ендогенного крохмалю і/або деградації крохмалю в рослині. В деяких варіантах здійснення, ці способи містять у собі одержання генетично модифікованої рослини, що має збільшений потенціал продуктивності в порівнянні з контрольною рослиною. В деяких варіантах здійснення, цей спосіб містить у собі стадії i) одержання множини рослин, щонайменше, одна з яких містить у її геномі гетерологічний полінуклеотид, ii) ідентифікацію із цієї множини рослин рослини, що має збільшений потенціал продуктивності щодо контрольної рослини і містить гетерологічний полінуклеотид. В деяких варіантах здійснення, цей спосіб містить в собі (iii) вибір генетично модифікованої рослини, де цей полінуклеотид містить регуляторну послідовність транскрипції, функціонально зв'язану з послідовністю нуклеїнової кислоти, що кодує агент, який модифікує фосфорилювання ендогенного крохмалю і/або деградацію крохмалю в цій рослині. В іншому варіанті здійснення, цей опис винаходу описує спосіб одержання генетично модифікованої рослини, що має збільшену ендогенну глікозилазу в порівнянні з контрольною рослиною. В деяких варіантах здійснення, цей спосіб містить у собі стадії i) одержання множини рослин, щонайменше, одна з яких містить в її геномі гетерологічний полінуклеотид, ii) ідентифікацію із цієї множини рослин рослини, що має збільшену ендогенну глікозилазу щодо контрольної рослини і містить гетерологічний полінуклеотид. В деяких варіантах здійснення, цей 3 UA 113829 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 спосіб містить у собі iii) вибір генетично модифікованої рослини, де цей полінуклеотид містить регуляторну послідовність транскрипції, функціонально зв’язану з послідовністю нуклеїнової кислоти, що кодує агент, який модифікує фосфорилювання ендогенного крохмалю і/або деградацію крохмалю в цій рослині. В іншому варіанті здійснення, цей опис винаходу описує спосіб одержання генетично модифікованої рослини, що має збільшене перетравлювання щонайменше однієї з її частин у порівнянні з контрольною рослиною, причому цей спосіб містить у собі стадії i) одержання множини рослин, щонайменше, одна з яких містить в її геномі гетерологічний полінуклеотид, ii) ідентифікацію із цієї множини рослин генетично модифікованої рослини, що має збільшене перетравлювання щонайменше однієї з її частин щодо контрольної рослини і містить гетерологічний полінуклеотид. В деяких варіантах здійснення, цей спосіб містить у собі iii) вибір генетично модифікованої рослини, де цей полінуклеотид містить регуляторну послідовність транскрипції, функціонально зв'язану з послідовністю нуклеїнової кислоти, що кодує агент, який модифікує фосфорилювання ендогенного крохмалю і/або деградацію крохмалю в цій рослині. У наступному родинному варіанті здійснення, цей опис винаходу описує спосіб визначення, чи має генетично модифікована рослина збільшений потенціал продуктивності, збільшену ендогенну глікозилазу або збільшене перетравлювання щонайменше однієї з її частин у порівнянні з контрольною рослиною, причому цей спосіб містить у собі стадії i) одержання однієї або більше рослин, які містять у їх геномах гетерологічний полінуклеотид, і ii) визначення, чи мають одна або кілька рослин збільшений потенціал продуктивності, збільшену ендогенну глікозилазу або збільшене перетравлювання щонайменше однієї з її частин щодо контрольної рослини, і де цей полінуклеотид містить регуляторну послідовність транскрипції, функціонально зв’язану з послідовністю нуклеїнової кислоти, що кодує агент, який модифікує фосфорилювання ендогенного крохмалю і/або деградацію крохмалю в цій рослині. Переважно, стадія ii), спрямована на ідентифікацію або визначення збільшеного потенціалу продуктивності, збільшеної активності ендогенної глікозилази або збільшеного перетравлювання, містить у собі оцінювання фенотипу, яким є, модифікований вміст або модифікований склад крохмалю, і/або ідентифікацію рослини, що має модифікований вміст або модифікований склад крохмалю, наприклад, рівень фосфорилювання крохмалю, збільшений потенціал продуктивності, збільшеної ендогенної глікозилази щонайменше в деяких його клітинах або органах, або збільшене перетравлюваня щонайменше однієї з її частин щодо контрольної рослини. Це опис винаходу описує також спосіб ідентифікації гена, що втягнутий у збільшення потенціалу продуктивності в рослині в порівнянні з контрольною рослиною, причому цей спосіб містить у собі стадії i) одержання множини рослин, кожна з яких містить у її геномі гетерологічний полінуклеотид, ii) вимірювання потенціалу продуктивності кожної рослини і, необов'язково, чи мають вони збільшену глікозилазу або збільшене перетравлювання щонайменше однієї з її частин щодо контрольної рослини, iii) ідентифікацію рослини, що має збільшений потенціал продуктивності, і iv) ідентифікацію в ній гетерологічного полінуклеотиду, з ідентифікацією за допомогою цього гена, де цей полінуклеотид містить регуляторну послідовність транскрипції, функціонально зв’язану з послідовністю нуклеїнової кислоти, що кодує агент, який модифікує фосфорилювання ендогенного крохмалю і/або деградацію крохмалю в цій рослині. Цей опис додатково описує спосіб ідентифікації полінуклеотиду, що здатний до збільшення потенціалу продуктивності рослини, збільшення ендогенної глікозилази в рослині або збільшення перетравлювання щонайменше однієї частини рослини в порівнянні з контрольною рослиною, причому цей спосіб містить у собі стадії i) одержання одного або декількох гетерологічних полінуклеотидів, кожний з яких містить регуляторну послідовність, функціонально зв’язану з послідовністю нуклеїнової кислоти, що кодує агент, який модифікує фосфорилювання ендогенного крохмалю і/або деградацію крохмалю у цій рослині, ii) введення цього гетерологічного полінуклеотиду (цих гетерологічних полінуклеотидів) у клітинипопередники, тканини, органи, насіння або рослини, iii) генерування з них множини рослин, iv) визначення, чи має щонайменше одна рослина, що містить гетерологічний полінуклеотид, збільшений потенціал продуктивності, збільшену ендогенну глікозилазу або збільшене перетравлювання щонайменше однієї з її частин щодо контрольної рослини, і v) відбір полінуклеотиду. В одному варіанті здійснення, цей опис забезпечує спосіб одержання генетично модифікованої рослини, що має збільшений потенціал продуктивності, збільшену ендогенну глікозилазу або збільшене перетравлювання щонайменше однієї з її частин у порівнянні з контрольною рослиною. В деяких варіантах здійснення, цей спосіб містить у собі стадії i) 4 UA 113829 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 одержання гетерологічного полінуклеотиду, що містить регуляторну послідовність, функціонально зв’язану з послідовністю нуклеїнової кислоти, що кодує агент, який модифікує фосфорилювання ендогенного крохмалю і/або деградацію крохмалю в цій рослині, ii) введення цього гетерологічного полінуклеотиду в клітини-попередники, тканини, органи, насіння або рослини, iii) одержання з них множини рослин, щонайменше, одна з яких містить у її геномі цей гетерологічний полінуклеотид, iv) ідентифікацію рослини із цієї множини рослин, що має збільшений потенціал продуктивності, збільшену ендогенну глікозилазу або збільшене перетравлювання щонайменше однієї з її частин щодо контрольної рослини і містить гетерологічний полінуклеотид, і v) відбір цієї рослини, одержуючи таким чином генетично модифікованої рослини. В іншому варіанті здійснення, цей спосіб містить у собі стадії i) мутагенезу клітин-попередників, тканин, органів, насіння або рослин, ii) одержання з них множини рослин, щонайменше, одна з яких містить у її геномі цей гетерологічний полінуклеотид, що містить регуляторну послідовність транскрипції, функціонально зв’язану з послідовністю нуклеїнової кислоти, що модифікує фосфорилювання ендогенного крохмалю і/або деградацію крохмалю в цій рослині, і iii) ідентифікацію рослини із цієї множини рослин, що має збільшений потенціал продуктивності, збільшену ендогенну глікозилазу або збільшене перетравлювання щонайменше однієї з її частин щодо контрольної рослини. Розглянутий гетерологічний полінуклеотид може вводитися в цю рослину будь-яким прийнятним способом. В деяких варіантах здійснення, ці способи містять у собі стадію введення гетерологічного полінуклеотиду в клітини-попередники, тканини, органи, насіння або рослини і генерування з них множини рослин. В інших варіантах здійснення, ця стадія містить у собі трансформацію і/або мутагенез клітини-попередника, тканини, органа, насіння або рослини. У деяких варіантах здійснення, розглянутий агент даунрегулює експресію гена, що кодує фермент, що бере участь у фосфорилюванні ендогенного крохмалю і/або деградації крохмалю, або його функціональну активність. У конкретних варіантах здійснення, цей агент даунрегулює фосфорилювання ендогенного крохмалю в цій рослині. У деяких варіантах здійснення, дані способи додатково містять у собі тестування зразку нуклеїнової кислоти із цієї рослини на мутацію в гені, що кодує поліпептид, що бере участь у деградації крохмалю і/або фосфорилюванні крохмалю. У деяких варіантах здійснення, фосфорилювання ендогенного крохмалю і/або деградацію крохмалю модифікують модифікацією експресії або активності одного або декількох ферментів або регуляторних білків, що беруть участь у деградації крохмалю і/або фосфорилюванні крохмалю. Приклади ферментів вибрані з групи, що складається з α-амілази (EC 3.2.1.1), βамілази (EC 3.2.1.2), глюкоамілази (EC 3.2.1.3), фосфорилази крохмалю (EC2.4.1.1), глікозилази (EC 3.1.33), сахарозо-ізомальтази (EC 3.2.10), аміломальтази (EC 2.4.1.25), мальтази (EC 3.2.1.20), ізоамілази і α-глюкану, водадикінази (GWD, EC 2.7.9.4). У конкретних варіантах здійснення, фосфорилювання ендогенного крохмалю і/або деградацію крохмалю модифікують збільшенням експресії або активності α-амілази або β-амілази, і/або зменшенням експресії або активності GWD. В деяких варіантах здійснення, розглянуті способи додатково містять у собі зменшення експресії або активності фосфоглікан, водадикінази (PWD, EC 2.7.9.5). У кращих варіантах здійснення, регуляторний білок не є білком, що кодується генами sex1 і/або sex4 в Arabidopsis і/або картоплі. У деяких варіантах здійснення, розглянутий агент експресується в органі, що запасає, рослини, такому як насіння, корінь, бульба або стебло, що розвиваються. У конкретних варіантах здійснення. Цей агент експресується у фотосинтетично активній тканині рослини. У додаткових варіантах здійснення, фосфорилювання крохмалю і/або деградація крохмалю стосується транзиторного крохмалю. У деяких зразкових варіантах здійснення, що стосуються збільшеної ендогенної глікозилази, цією глікозилазою є α-амілаза, β-амілаза, глюкоамілаза або їх комбінації. Описані в цій специфікації способи не обмежуються яким-небудь конкретним типом рослини. Посилання на рослину містить у собі рослину вибрану із трав'янистих рослин, овочів, зернових, бобових і плодових або квіткових рослин. В деяких варіантах здійснення, зерновими культурами є пшениця, кукурудза (маїс), ячмінь, рис, жито, овес, просо, сорго, тритикале, гречка, фоніо, лобода кіноа, спельта, пшениця тверда (дурум), хлібопекарська (мяка) пшениця, полба (пшениця-однозернянка), амарант, дикий рис (насіння водяного очерету) або теф (полевичка аргентинська). У деяких варіантах здійснення вищеописаних способів, розглянуті генетично модифіковані рослини додатково містять гетерологічний полінуклеотид, що кодує агент, який даунрегулює експресію або активність α-амілази або β-амілази, функціонально пов'язаний з регуляторною послідовністю транскрипції, або мутацію в гені, що кодує α-амілазу або β-амілазу. В деяких 5 UA 113829 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 варіантах здійснення, вибирають рослину, що має зменшену експресію або активність α-амілази або β-амілази щонайменше в одному органі цієї рослини. В деяких варіантах здійснення, цей агент експресується в органі, що запасає, або ген, що кодує α-амілазу або β-амілазу, експресується в органі, що запасає. В інших варіантах здійснення, цим агентом є молекула РНК, що даунрегулює експресію ферменту дикінази. В деяких варіантах здійснення, що даунрегулює комбінації глікозилаз, таких як α-амілаза і β-амілаза. В іншому аспекті, даний винахід забезпечує рослини, частини рослин і продукти рослин, продуковані способами цього винаходу, їх застосування і способи використання цих рослин, частин або продуктів. Ці рослини або частини рослин можуть бути модифіковані відповідно до кожної з описаних тут ознак у контексті із цими способами, або будь-якої їх комбінації. Таким чином, даний винахід забезпечує генетично модифіковані рослини, отримані, продуковані або ідентифіковані описаними тут способами. Посилання на рослину або частину рослини містить у собі частину рослини, що є насінням, листям, стеблом, коренем, бульбою, квіткою, плодом, стручком або черешком, отриманими із цієї рослини. Більш конкретно, в деяких варіантах здійснення, цей опис винаходу описує генетично модифіковану рослину, що містить у її геномі гетерологічний полінуклеотид, що містить регуляторну послідовність транскрипції, функціонально зв’язану з послідовністю нуклеїнової кислоти, що кодує агент, який модифікує фосфорилювання ендогенного крохмалю і/або деградацію крохмалю в цій рослині, де ця рослина характеризується наявністю модифікованого фосфорилювання крохмалю і/або деградації крохмалю і додатково наявністю збільшеного потенціалу продуктивності, збільшеної ендогенної глікозилази і/або збільшеним перетравлюванням щонайменше однієї з її частин, у порівнянні з контрольною рослиною. Таким чином, в деяких варіантах здійснення цей опис забезпечує генетично модифіковану рослину, що містить у її геномі введену мутацію в ген, що кодує ендогенний поліпептид фосфорилювання крохмалю і/або деградуючий крохмаль фермент, де ця рослина характеризується наявністю модифікованого фосфорилювання крохмалю і/або деградації крохмалю і додатково наявністю збільшеного потенціалу продуктивності, збільшеної ендогенної глікозилази і/або збільшеною перетравлюваністю щонайменше однієї з її частин, у порівнянні з контрольною рослиною. В інших варіантах здійснення, цей опис забезпечує генетично модифіковану рослину, що містить у її геномі один або декілька гетерологічних полінуклеотидів, кожний з яких містить регуляторну послідовність транскрипції, функціонально зв’язану з послідовністю нуклеїнової кислоти, що кодує агент, який модифікує фосфорилювання ендогенного крохмалю і/або деградацію крохмалю в цій рослині, де ця рослина характеризується наявністю зменшеного фосфорилювання крохмалю і/або деградації крохмалю щонайменше однієї частини цієї рослини, збільшеною або зменшеною експресією і/або активністю глікозилази, переважно амілази, у зрілому насінні цієї рослини і збільшеним потенціалом продуктивності в порівнянні з контрольною рослиною. В інших варіантах здійснення, ці рослини проявляють зменшений рівень поліпептиду націленого на фосфорилювання крохмалю і/або крохмальдеградуючого ферменту щонайменше в першому органі цієї рослини і необов'язково збільшений рівень поліпептиду націленого на фосфорилювання крохмалю і/або крохмальдеградуючого ферменту щонайменше в другому органі цієї рослини, де ці перший і другий органи є тими самими або різними органами. В деяких варіантах здійснення, цей націлений поліпептид або фермент вибрані із групи, що складається з α-амілази, β-амілази, глюкоамілази, фосфорилази крохмалю, глікозилази, сахарозо-ізомальтази, аміломальтази, мальтази, ізомальтази і α-глюкан, водадикінази. В одному прикладі втілення, цей агент даунрегулює експресію або функціональну активність ферменту втягнутого у фосфорилювання ендогенного крохмалю і/або деградацію крохмалю. В деяких варіантах здійснення, цей агент даунрегулює рівень або функціональну активність дикінази. В деяких варіантах здійснення цією дикіназою є GWD або GWD і PWD. У деяких варіантах здійснення, цей агент експресується в органі, що запасає, цієї рослини. В інших варіантах здійснення, цей агент експресується у фотосинтетично активній тканині цієї рослини. В одному прикладі втілення, фосфорилювання крохмалю і/або деградація крохмалю стосується транзиторного крохмалю. Цей винахід забезпечує також зерно хлібних злаків зі зменшеним фосфорилюванням крохмалю в листі і/або зерні і збільшеною глікозилазою у цьому зерні. Комбінація цих двох ознак забезпечує особливі переваги відносно застосування цього зерна, необов'язково на додаток до збільшеної продуктивності рослини. Зменшення фосфорилювання крохмалю в цій комбінації становить щонайменше 50 %, переважно щонайменше 70 %, щонайменше, 80 %, щонайменше, 90 % або щонайменше 95 % щодо відповідної контрольної рослини. Збільшена глікозилаза, 6 UA 113829 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 переважно α-амілаза, у цій комбінації збільшується щонайменше на 100 %, переважно щонайменше на 200 %, щонайменше, на 300 % або більш переважно щонайменше на 500 % щодо відповідної контрольної рослини. Склади рослин, описані в даному описі, не обмежуються конкретним типом рослини. Посилання на рослину містить у собі рослину, вибрану з покритонасіневих, однодольних рослин, дводольних рослин, трав'янистих рослин, овочів, зернових, бобових і плодових або квіткових рослин або будь-якої комбінації цих класифікацій з утворенням підкласу. В деяких варіантах здійснення, модифіковані дводольні рослини є поліпшеними. У конкретних варіантах здійснення, поліпшеними є зернові однодольні рослини, такі як зернові культури, цукровий очерет, цукровий буряк, сорго, жито і т.і. У деяких варіантах здійснення, зерновою культурою є пшениця, кукурудза (маїс), ячмінь, рис, жито, овес, просо, сорго, гречка, фоніо, кіноа, спельта, пшениця тверда (дурум), м'яка (хлібопекарська) пшениця, полба (пшениця-однозернянка), амарант, дикий рис (насіння водяного очерету) або теф (полевичка аргентинська). Цією пшеницею може бути м'яка (хлібопекарська) пшениця (гексаплоїдна пшениця), пшениця тверда (дурум) або тритикале. Кукурудза є переважно кукурудзою зубовидною і може бути білою кукурудзою або жовтою кукурудзою. В деяких варіантах здійснення, ця рослина є рослиною, іншою, чим Arabidopsis thaliana і/або кукурудза (маїс). У деяких варіантах здійснення, регуляторна послідовність транскрипції переважно керує експресією полінуклеотиду в органі, що запасає, і/або тканині рослини, що є фотосинтетично активною. В інших варіантах здійснення, ця рослина додатково містить полінуклеотид, функціонально зв'язаний з регуляторною послідовністю транскрипції, що кодує агент, який даунрегулює активність амілази. В інших варіантах здійснення, частина рослини характеризується наявністю модифікованого вмісту або складу крохмалю, збільшеного потенціалу продуктивності, збільшеної ендогенної глікозилази або збільшеного перетравлювання, щодо відповідної частини контрольної рослини. В одному конкретному варіанті здійснення, цей опис стосується до насіння, що містить крохмаль, де рівень глюкозо-6-фосфату в крохмалі цього насіння менше 10 нг/мг крохмалю і рівень амілазної активності в борошні, отриманого із цього насіння, становить щонайменше 4 одиниці/г борошна. Даний опис стосується продукту описаної тут генетично модифікованої рослини. В одному варіанті здійснення, цей опис забезпечує продукт, що є переробленим зерном, борошном, борошном із цільного зерна або щонайменше частково очищеним крохмалем, де цей продукт має модифікований вміст крохмалю або модифікований загальний склад крохмалю щодо відповідного продукту з контрольної рослини. Цей опис розкриває спосіб одержання такого продукту, що включає в себе вирощування рослини і/або збір цієї рослини або частини розглянутої генетично модифікованої рослини. В деяких варіантах здійснення, цей спосіб призначений для одержання обробленого зерна, борошна, борошна із цільного зерна або щонайменше частково очищеного крохмалю і містить у собі частину рослини, таку як зерно, з описаних тут генетично модифікованих рослин. В інших варіантах здійснення, цей опис забезпечує спосіб одержання харчового продукту, що включає в себе змішування описаної тут рослини або частини цієї рослини або описаного тут продукту описаної тут рослини з іншим харчовим інгредієнтом і необов'язково варіння, випічку, обсмажування, варіння на пару, кип'ятіння, екструзію або іншу обробку цієї суміші. В іншому варіанті здійснення, цей продукт є продуктом ферментації, і цей опис винаходу описує спосіб, що включає в себе ферментацію продукту, що є обробленим зерном, борошном, борошном із цільного зерна або щонайменше часткового очищеним крохмалем, де цей продукт має модифікований вміст крохмалю або модифікований загальний склад крохмалю щодо відповідного продукту з контрольної рослини, або борошном або крохмалем, отриманими обробкою частини рослини, такий як зерно, з описаних тут генетично модифікованих рослин. В деяких варіантах здійснення, продуктом ферментації є етанол. Ще в одному варіанті здійснення, цей опис забезпечує спосіб використання для харчування людини або тварини, що включає в себе забезпечення описаної тут або описаної вище генетично модифікованої рослини, частини рослини, продукту або продукту, одержаного цим способом, для людини або тварини. В деяких варіантах здійснення, цей опис забезпечує продукт, одержуваний описаним вище або описаним тут способом. В іншому аспекті, розглянутий опис розкриває застосування гетерологічного полінуклеотиду для одержання рослини, що характеризується збільшеним потенціалом продуктивності, збільшеною ендогенною глікозилазою або збільшеним травленням його насіння або 7 UA 113829 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 щонайменше одного з його органів, у порівнянні з контрольною рослиною, де цей полінуклеотид містить регуляторну послідовність транскрипції, функціонально зв’язану з послідовністю нуклеїнової кислоти, що кодує агент, який модифікує фосфорилювання ендогенного крохмалю і/або деградацію крохмалю в цій рослині. В іншому варіанті здійснення, цей опис забезпечує застосування описаної тут або описаної вище генетично модифікованої рослини або її частини, що містить крохмаль, для одержання харчового продукту або нехарчового продукту або корму для тварин для посилення росту або поліпшення здоров'я тварин. В деяких варіантах здійснення, цим продуктом є етанол. В іншому варіанті здійснення, цей опис розкриває застосування рослини або її частини для приготування харчового матеріалу для споживання людиною, де ця рослина або її частина генетично модифіковані введенням щонайменше двох гетерологічних полінуклеотидів, де ця рослина характеризується збільшеним потенціалом продуктивності, зменшеним фосфорилюванням крохмалю і/або зменшеною деградацією крохмалю в листі цієї рослини і зменшеною ендогенною глікозилазою у насінні цієї рослини, де кожний гетерологічний полінуклеотид містить регуляторну послідовність транскрипції, функціонально зв’язану з послідовністю нуклеїнової кислоти, що кодує агент, який модифікує фосфорилювання крохмалю і/або деградацію крохмалю в цій рослині. В іншому варіанті здійснення, цей опис забезпечує спосіб ідентифікації або застосування молекулярного маркера потенціалу продуктивності рослини, збільшеної ендогенної глікозилази або збільшеного перетравлювання насіння або щонайменше однієї іншої частини рослини в порівнянні з контрольною рослиною, причому цей спосіб містить у собі одержання зразка нуклеїнової кислоти з рослини і обробку цього зразка для ідентифікації поліморфізму в гені, що кодує GWD, або поліморфізму, генетично зв'язаного з геном, що кодує GWD, у цій рослині. В іншому варіанті здійснення, цей опис винаходу описує спосіб оцінювання рослини, що включає в себе одержання зразку нуклеїнової кислоти з рослини і обробку цього зразка для визначення ідентичності вибраних нуклеотидів у гені GWD; і асоціювання будь-якого ідентифікованого нуклеотиду з ознакою, пов'язаною з потенціалом продуктивності в цій рослині. Даний опис забезпечує нові молекули нуклеїнових кислот. В одному варіанті здійснення, цей опис винаходу описує виділену або химерну молекулу нуклеїнової кислоти, що містить кодувальну нуклеотидну послідовність або комплементарну послідовності, що кодує поліпептид α-глюкан, водадикінази, що містить амінокислотну послідовність SEQ ID NO: 3, або його біологічно активну частину або його варіант, що має щонайменше 90 % ідентичність послідовності SEQ ID NO: 3. В іншому варіанті здійснення, цей опис забезпечує виділену або химерну молекулу нуклеїнової кислоти, що містить нуклеотидну послідовність, що відповідає або є комплементарною SEQ ID NO: 2 або SEQ ID NO: 5 або SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9 або SEQ ID NO: 10 (GWD рису) або SEQ ID NO: 11, 12, 13 або 14 (GWD сорго), або нею кодований білок або біологічно активну частину або його варіант, що має щонайменше 90 % ідентичність послідовності з SEQ ID NO: 2 (GWD пшениці) або SEQ ID NO: 5 (GWD пшениці) або SEQ ID NO: 8, 9 або 10 (GWD рису) або SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13 або SEQ ID NO: 14 (GWD сорго) або кодувальну ділянку білка. У деяких варіантах здійснення, цей опис винаходу описує виділену або химерну молекулу нуклеїнової кислоти, що гібридизується за умов високої жорсткості з SEQ ID NO: 2 або SEQ ID NO: 5 або SEQ ID NO: 8, 9 або 10 або кодований нею білок або біологічно активну частину або його варіант, що має щонайменше 90 % ідентичність послідовності з SEQ ID NO: 2 (GWD пшениці) або SEQ ID NO: 5 (GWD пшениці) або SEQ ID NO: 8, 9 або 10 (GWD рису) або SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13 або SEQ ID NO: 14 (GWD сорго) або кодувальну ділянку білка. У деяких варіантах здійснення, цей опис забезпечує конструкцію химерної нуклеїнової кислоти, що містить молекулу нуклеїнової кислоти, описану тут, функціонально зв'язану з регуляторною послідовністю транскрипції. В деяких варіантах здійснення, цей опис забезпечує виділену або химерну молекулу нуклеїнової кислоти, здатну зменшувати експресію гена, що кодує поліпептид, що має активність GWD, у зерновій рослині. В деяких варіантах здійснення, ця нуклеїнова кислота є РНК або кодувальною РНК, антисмисловою РНК, косупресивною РНК, дуплексною РНК, шпильковою РНК або рибозимом. У деяких варіантах здійснення, цей опис винаходу описує застосування виділеної або химерної молекули нуклеїнової кислоти для зменшення експресії гена, що кодує поліпептид, що має активність GWD, у зерновій рослині. В іншому варіанті здійснення, цей опис забезпечує зонд одноланцюгової нуклеїнової кислоти, що містить 20 послідовних нуклеотидів, де ця нуклеотидна послідовність із 20 8 UA 113829 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 нуклеотидів є ідентичною комплементу нуклеотидної послідовності молекули нуклеїнової кислоти, що містить нуклеотидну послідовність SEQ ID NO: 2 або SEQ ID NO: 5 або SEQ ID NO: 8, 9 або 10 (PWD рису) або SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13 або SEQ ID NO: 14 (GWD сорго) або нею кодований білок або біологічно активну частину або їх варіант, що має щонайменше 90 % ідентичність послідовності з SEQ ID NO: 2 (GWD пшениці) або SEQ ID NO: 5 (GWD пшениці) або SEQ ID NO: 8, 9 або 10 (GWD рису) або SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13 або SEQ ID NO: 14 (GWD сорго) або кодувальну ділянку білка. В іншому варіанті здійснення, цей опис забезпечує зонд одноланцюгової нуклеїнової кислоти, що містить 20 послідовних нуклеотидів, де ця нуклеотидна послідовність із 20 нуклеотидів є ідентичною нуклеотидній послідовності молекули нуклеїнової кислоти, що містить нуклеотидну послідовність, що гібридизується за жорстких умов з SEQ ID NO: 2 або SEQ ID NO: 5 або SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9 або SEQ ID NO: 10 (PWD рису) або з SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13 або SEQ ID NO: 14 (GWD сорго) або ним кодований білок або його біологічно активну частину або його варіант, що має щонайменше 90 % ідентичність послідовності з SEQ ID NO: 2 (GWD пшениці) або SEQ ID NO: 5 (GWD пшениці) або SEQ ID NO: 8, 9 або 10 (РWD рису) або SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13 або SEQ ID NO: 14 (GWD сорго) або кодувальну ділянку білка. В іншому варіанті здійснення, цей опис забезпечує зонд одноланцюгової нуклеїнової кислоти, що містить 20 суміжних нуклеотидів, де ця нуклеотидна послідовність із 20 нуклеотидів є ідентичною комплементу нуклеотидної послідовності молекули нуклеїнової кислоти, що містить нуклеотидну послідовність, що кодує поліпептид α-глюкан, вода-дикінази, що містить амінокислотну послідовність SEQ ID NO: 3 або її біологічно активну частину, або її варіант, що має щонайменше 90 % ідентичність послідовності з SEQ ID NO: 3. В іншому варіанті здійснення, даний опис забезпечує матрицю молекул нуклеїнових кислот, прикріплену до твердого носія, причому ця матриця містить олігонуклеотид, що буде селективно гібридизуватись з молекулою нуклеїнової кислоти, що містить ген, що кодує поліпептид, що має GWD-активність, у зерновій рослині. В іншому варіанті здійснення, цей опис забезпечує експресуючий вектор, клітину-хазяїна, клітину рослини, частину рослини, рослину або насіння, що містять описану вище виділену або химерну молекулу нуклеїнової кислоти, або конструкцію, що містить зазначену молекулу нуклеїнової кислоти, функціонально зв'язану з регуляторною послідовністю транскрипції. В деяких варіантах здійснення, ця конструкція експресується в клітині-хазяїні, клітині рослини, рослині, частині або насінні рослини, і цей опис забезпечує спосіб одержання поліпептиду GWD зернової рослини або його варіанта або спосіб одержання його біологічно активного фрагмента або варіанта, причому зазначений спосіб містить у собі експресію цієї конструкції в клітиніхазяїні, рослині, частині або насінні рослини. Таким чином, в деяких варіантах здійснення, цей опис забезпечує способи поліпшення рослин, причому цей спосіб містить у собі стадії i) одержання множини рослин, щонайменше, одна з яких містить в її геномі гетерологічний полінуклеотид, ii) ідентифікацію із цієї множини рослин модифікованої рослини, що має збільшений потенціал продуктивності щодо контрольної рослини і містить гетерологічний полінуклеотид, і iii) відбір цієї генетично модифікованої рослини, де цей полінуклеотид містить регуляторну послідовність транскрипції, функціонально зв’язану з послідовністю нуклеїнової кислоти, що кодує агент, який модифікує фосфорилювання ендогенного крохмалю і/або деградацію крохмалю в цій рослині, де ця генетично модифікована рослина має збільшений потенціал продуктивності щодо контрольної рослини. В іншому варіанті здійснення, цей опис винаходу описує спосіб поліпшення рослини, причому цей спосіб містить у собі стадії i) одержання множини рослин, щонайменше, одна з яких містить в її геномі гетерологічний полінуклеотид, ii) ідентифікацію із цієї множини рослин генетично модифікованої рослини, що має збільшену глікозилазу щодо контрольної рослини і містить гетерологічний полінуклеотид, і iii) відбір цієї генетично модифікованої рослини, де цей полінуклеотид містить регуляторну послідовність транскрипції, функціонально зв’язану з послідовністю нуклеїнової кислоти, що кодує агент, який модифікує фосфорилювання ендогенного крохмалю і/або деградацію крохмалю в цій рослині, де ця генетично модифікована рослина має збільшену ендогенну глікозилазу в порівнянні з контрольною рослиною. Ще в одному варіанті здійснення, цей опис винаходу описує спосіб поліпшення рослин, причому цей спосіб містить у собі стадії i) одержання множини рослин, щонайменше, одна з яких містить в її геномі гетерологічний полінуклеотид, ii) ідентифікацію із цієї множини рослин генетично модифікованої рослини, що має збільшене перетравлювання щонайменше однієї з її частин щодо контрольної рослини і містить гетерологічний полінуклеотид, і iii) відбір цієї генетично модифікованої рослини, де цей полінуклеотид містить регуляторну послідовність 9 UA 113829 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 транскрипції, функціонально зв’язану з послідовністю нуклеїнової кислоти, що кодує агент, який модифікує фосфорилювання ендогенного крохмалю і/або деградацію крохмалю в цій рослині, де ця генетично модифікована рослина має збільшене перетравлювання щонайменше однієї з її частин у порівнянні з контрольною рослиною. У наступному варіанті здійснення, цей опис винаходу описує спосіб поліпшення рослин, причому цей спосіб містить у собі стадії i) одержання однієї або більше рослин, які містять у їх геномах гетерологічний полінуклеотид, і ii) визначення, чи мають ці одна або кілька рослин збільшений потенціал продуктивності, збільшену ендогенну глікозилазу або збільшене перетравлювання щонайменше однієї з їхніх частин щодо контрольної рослини, де цей полінуклеотид містить регуляторну послідовність транскрипції, функціонально зв’язану з послідовністю нуклеїнової кислоти, що кодує агент, який модифікує фосфорилювання ендогенного крохмалю і/або деградацію крохмалю в цій рослині, де ця генетично модифікована рослина має збільшений потенціал продуктивності, збільшену ендогенну глікозилазу або збільшене перетравлювання щонайменше однієї з її частин, у порівнянні з контрольною рослиною. У наступному варіанті здійснення, цей опис винаходу описує спосіб поліпшення рослин, причому зазначений спосіб містить у собі стадії i) одержання гетерологічного полінуклеотиду, що містить регуляторну послідовність транскрипції, функціонально зв’язану з послідовністю нуклеїнової кислоти, що кодує агент, який модифікує фосфорилювання ендогенного крохмалю і/або деградацію крохмалю в цій рослині, ii) введення цього гетерологічного полінуклеотиду в клітини-попередники, тканини, органи, насіння або рослини, iii) одержання з них множини рослин, щонайменше, одна з яких містить у її геномі цей гетерологічний полінуклеотид, iv) ідентифікацію рослини із цієї множини рослин, що має збільшений потенціал продуктивності, збільшену ендогенну глікозилазу або збільшене перетравлювання щонайменше однієї з її частин щодо контрольної рослини і містить цей гетерологічний полінуклеотид, і v) відбір цієї рослини з одержанням за допомогою цього генетично модифікованої рослини, де ця генетично модифікована рослина має збільшений потенціал продуктивності, збільшену ендогенну глікозилазу або збільшене перетравлювання щонайменше однієї з її частин, у порівнянні з контрольною рослиною. У наступному варіанті здійснення, цей опис винаходу описує спосіб поліпшення рослин, причому зазначений спосіб містить у собі стадії i) мутагенез клітин-попередників, тканин, органів, насіння або рослин, ii) одержання з них множини рослин, щонайменше, одна з яких містить у її геномі цей гетерологічний полінуклеотид, що містить регуляторну послідовність транскрипції, функціонально зв’язану з послідовністю нуклеїнової кислоти, що модифікує фосфорилювання ендогенного крохмалю і/або деградацію крохмалю в цій рослині, і iii) ідентифікацію рослини із цієї множини рослин, що має збільшений потенціал продуктивності, збільшену ендогенну глікозилазу або збільшене перетравлювання щонайменше однієї з її частин щодо контрольної рослини, де ця генетично модифікована рослина має збільшений потенціал продуктивності, збільшену ендогенну глікозилазу або збільшене перетравлювання щонайменше однієї з її частин, у порівнянні з контрольною рослиною. Короткий опис фігур Фігура 1 є графічним зображенням вмісту Глюкозо-6-фосфатц G6P у крохмалі зерна rsGWDтрансгенних ліній пшениці. Фігура 2 є графічним зображенням вмісту амілози в крохмалі зерна rsGWD-трансгенної пшениці. Фігура 3 є графічним зображенням даних, що показують набухання зерен крохмалю rsGWDтрансгенної пшениці. Фігура 4 є графічним зображенням даних, що показують здатність до клейстеризації (в'язкість крохмалю) зерен крохмалю (або борошна із цільного зерна без інгібітора α-амілази, або очищеного крохмалю в присутності інгібітора α-амілази) з rsGWD-трансгенної пшениці. Фігура 5 є графічним зображенням даних, що показують збільшену життєздатність, біомасу і збільшений урожай зерна rsGWD-трансгенної пшениці. Фігура 6 є фотографічним зображенням, що показує збільшену життєздатність, біомасу і збільшений урожай rsGWD-трансгенної пшениці. Фігура 7 є графічним зображенням даних, що показують зменшений рівень вмісту G6P у транзиторному (листя) крохмалі rsGWD-трансгенних ліній пшениці. Фігура 8 є графічним зображенням даних, що показують збільшену кількість колосків на рослину в GWD-трансгенних лініях пшениці різних генетичних фонів. Фігура 9 є графічним зображенням даних, що показують підвищену α-амілазну активність насіння rsGWD-трансгенної пшениці щодо контролів. 10 UA 113829 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Короткий опис таблиць Таблиця 1 забезпечує опис приведених тут SEQ ID NO. Таблиця 2 забезпечує субкласифікацію амінокислот. Таблиця 3 забезпечує приклади амінокислотних замін. Таблиця 4 забезпечує величини здатності до клейстеризації для rsGWD-трансгенної пшениці. Таблиця 5 забезпечує результати аналізів росту (маса насіння, продукція насіння) для rsGWD-трансгенної пшениці. Таблиця 6 забезпечує результати аналізів росту (площа листків, налив зерна, колосся) для rsGWD-трансгенної пшениці. Таблиця 7 забезпечує структуру екзон/інтрон пшениці в порівнянні з GWD рису. Докладний опис винаходу У всьому цьому описі і у пунктах формули винаходу, якщо немає інших вказівок, слово "містити", і його варіації, такі як "містить" і "включає", повинні розглядатися як ті, що позначають включення зазначеного цілого числа або зазначеної стадії або групи цілих чисел або стадій, але не виключення будь-якого іншого цілого числа або іншої стадії або групи цілих чисел або стадій. Під терміном "складаються з" мається на увазі включення того, що треба після фрази "складаються з", і обмеження тим, що треба після цієї фрази. Таким чином, фраза "складаються з" указує на те, що перераховані елементи є необхідними або обов'язковими і, що ніякі інші елементи не можуть бути присутнім. Під терміном "складається по суті з" мається на увазі включення будь-яких елементів, перерахованих після цієї фрази, і обмеження іншими елементами, які не заважають і не вносять вклад в активність або дію, зазначені в цьому описі для перерахованих елементів. Таким чином, фраза "складається по суті з" вказує, що перераховані елементи є необхідними і обов'язковими, але що інші елементи є необов'язковими і можуть бути присутніми або можуть не бути присутніми залежно від того, впливають вони або не впливають на активність або дію перерахованих елементів. Кожний варіант здійснення в цьому описі повинен застосовуватися mutatis mutandis для кожного іншого варіанта, якщо немає явно вираженої іншої вказівки. Нуклеотидні і амінокислотні послідовності згадаються із застосуванням індифікаторних номерів послідовності (SEQ ID NO:). Ці SEQ ID NO: відповідають цифровим ідентифікаторам послідовностей (див. у списку послідовностей) 1 (SEQ ID NO:1), 2 (SEQ ID NO: 2), і т.і. Підсумовування ідентифікаторів послідовностей приведено в таблиці 1 після Прикладів. Список послідовностей приведений після формули винаходу. Якщо немає іншого визначення, всі технічні і наукові терміни, використовувані тут, мають значення, зрозумілі звичайному фахівцю зі звичайною кваліфікацією в даній області. Хоча в практиці або тестуванні даного винаходу можуть бути використані будь-які способи і матеріали, подібні до описаних тут або еквівалентні описаним тут, описані кращі способи і матеріали. Для цілей даного винаходу нижче визначені наступні терміни. Термін "приблизно" використовується тут для позначення кількості, рівня, величини, виміру, довжини, положення, розміру або величини, що варіюється на 30 %, переважно на 20 % і більш переважно на 10 % щодо діапазону кількості, рівня, величини, виміру, довжини, положення, розміру або кількості стадій, до яких вони відносяться. Крохмаль Даний винахід ґрунтується на спостереженні, що модифікація експресії гена, втягнутого у фосфорилюванні крохмалю і/або деградацію крохмалю в рослинах, зокрема, у листі, було асоційовано з несподіваними ефектами в параметрах продуктивності рослини, таких як вихід зерна. Це було несподіваним, тому що попередні дослідження показали, що модифікація синтезу або запасання крохмалю приводить до зменшення врожайності. Не очікувалося, що зменшення фосфорилювання або деградації транзиторного крохмалю в листі, що бере участь у мобілізації фіксованого вуглецю в інші частини рослини, може приводити до збільшення врожаю. "Крохмаль" визначається тут як полісахарид, що складається по суті з α-глюкопіранозних одиниць. Крохмаль є основним запасним вуглеводом у рослинах, таких як, наприклад, зернові культури, у тому числі пшениця. Крохмаль синтезується в амілопластах і утворюється і зберігається в гранулах в органах, що запасають, які розвиваються, таких як зерно; його називають тут "запасним крохмалем". Він містить у собі амілозу, по суті лінійний (

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Plants with modified starch metabolism

Автори англійською

Ral, Jean-Philippe Francois Michel, Li, Zhongyi, Morell, Matthew Kennedy

Автори російською

Морелл Мэттью Кеннеди

МПК / Мітки

МПК: C12N 15/29, C12N 9/12, C12N 15/82, C12N 9/14, A01H 5/00

Мітки: рослина, генетично, продуктивності, модифікована, збільшеним, потенціалом

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/81-113829-genetichno-modifikovana-roslina-zi-zbilshenim-potencialom-produktivnosti.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Генетично модифікована рослина зі збільшеним потенціалом продуктивності</a>

Подібні патенти