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Generation and characterization of soybean and marker-free tobacco plastid transformants over-expressing a bacterial 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase which provides strong herbicide tolerance

Authors :
Michel Matringe
Ghislaine Tissot
Claudette Job
Manuel Dubald
Jean-Marc Ferullo
Elisabeth Kay
Nathalie Dufourmantel
Alain Sailland
Frederic Garcon
Hélène Canard
Jean-Pierre Wisniewski
Bernard Pelissier
Bayer BioScience
Bayer Cropscience
Laboratoire de physiologie cellulaire végétale (LPCV)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Physiologie des plantes et des champignons lors de l'infection
Bayer Cropscience-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Light Photosynthesis & Metabolism (Photosynthesis)
Physiologie cellulaire et végétale (LPCV)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Laboratoire Adaptation et pathogénie des micro-organismes [Grenoble] (LAPM)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire des technologies de la microélectronique (LTM)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives (CEA) - Grenoble
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Bayer Cropscience
Source :
Plant Biotechnology Journal, Plant Biotechnology Journal, 2007, 5 (1), pp.118-133. ⟨10.1111/j.1467-7652.2006.00226.x⟩, Plant Biotechnology Journal, Wiley, 2007, 5 (1), pp.118-133. ⟨10.1111/j.1467-7652.2006.00226.x⟩
Publication Year :
2007
Publisher :
HAL CCSD, 2007.

Abstract

Plant 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase (HPPD) is part of the biosynthetic pathway leading to plastoquinone and vitamin E. This enzyme is also the molecular target of various new bleaching herbicides for which genetically engineered tolerant crops are being developed. We have expressed a sensitive bacterial hppd gene from Pseudomonas fluorescens in plastid transformants of tobacco and soybean and characterized in detail the recombinant lines. HPPD accumulates to approximately 5% of total soluble protein in transgenic chloroplasts of both species. As a result, the soybean and tobacco plastid transformants acquire a strong herbicide tolerance, performing better than nuclear transformants. In contrast, the over-expression of HPPD has no significant impact on the vitamin E content of leaves or seeds, quantitatively or qualitatively. A new strategy is presented and exemplified in tobacco which allows the rapid generation of antibiotic marker-free plastid transformants containing the herbicide tolerance gene only. This work reports, for the first time, the plastome engineering for herbicide tolerance in a major agronomic crop, and a technology leading to marker-free lines for this trait.

Details

Language :
English
ISSN :
14677644 and 14677652
Database :
OpenAIRE
Journal :
Plant Biotechnology Journal, Plant Biotechnology Journal, 2007, 5 (1), pp.118-133. ⟨10.1111/j.1467-7652.2006.00226.x⟩, Plant Biotechnology Journal, Wiley, 2007, 5 (1), pp.118-133. ⟨10.1111/j.1467-7652.2006.00226.x⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....e7edd0e8a0b52118a601f30f22ac30b9
Full Text :
https://doi.org/10.1111/j.1467-7652.2006.00226.x⟩