JP2000023675A - Transformation of corn with agrobacterium that is applicable over a wide range of varieties - Google Patents

Transformation of corn with agrobacterium that is applicable over a wide range of varieties

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JP2000023675A
JP2000023675A JP10198877A JP19887798A JP2000023675A JP 2000023675 A JP2000023675 A JP 2000023675A JP 10198877 A JP10198877 A JP 10198877A JP 19887798 A JP19887798 A JP 19887798A JP 2000023675 A JP2000023675 A JP 2000023675A
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medium
agrobacterium
ethylene
substance
callus
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Yuji Ishida
祐二 石田
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Japan Tobacco Inc
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  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the transformation efficiency of plants, e.g. nice, corn and the like, and to obtain transformed plants having excellent herbicide- resistant property, pest-resistant property, cold-resistant property or drying- resistant property by cultivating plant tissues inoculated with Agrobacterium bacteria under a specific condition. SOLUTION: The transformed plant is obtained by cultivating plant tissues of corn (premature embryo) or the like inoculated with Agrobacterium bacteria in a culture medium containing a substance (the concentration is preferably 10 μM), e.g. silver nitrate, silver thiosulfate complex salt or the like, which inhibits the effect of ethylene or a substance (the concentration is preferably 0.5-1 μm), e.g. an ACC synthase inhibitor such as aminoethoxyvinyl glycine or the like, which inhibits the biosynthesis of ethylene. Further, transformed cells are preferably prepared by cultivating them in a medium containing carbenicillin (the concentration is preferably 100-250 mg/l).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、広範な品種に適応
可能なアグロバクテリウムによるトウモロコシの形質転
換方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for transforming maize with Agrobacterium which can be applied to a wide variety of varieties.

【0002】[0002]

【従来の技術】主要穀類であるトウモロコシ、イネなど
の単子葉植物の形質転換方法としては、従来より、エレ
クトロポレーション法、パーティクルガン法などが知ら
れている。しかし、これらの物理的遺伝子導入方法は多
コピーの遺伝子が導入されてしまう、遺伝子の挿入がイ
ンタクトな形でなされない、形質転換植物に奇形や不稔
が多くみられるなどの問題を有する。
2. Description of the Related Art As methods for transforming monocotyledonous plants such as maize and rice, which are main cereals, an electroporation method and a particle gun method have been conventionally known. However, these physical gene transfer methods have problems such as the introduction of multiple copies of the gene, the inability to insert the gene in an intact form, and the occurrence of many malformations and sterility in transformed plants.

【0003】アグロバクテリウム属細菌を用いた遺伝子
導入法は、双子葉植物の形質転換法として普遍的に用い
られている。アグロバクテリウム属細菌の宿主は双子葉
植物のみに限られ、単子葉植物には寄生しないとされて
いる(De Cleene and De Ley1976; 文献3)が、アグロバ
クテリウムにより単子葉植物を形質転換する試みがなさ
れている。
[0003] A gene transfer method using Agrobacterium is commonly used as a method for transforming dicotyledonous plants. The host of Agrobacterium is limited to dicotyledonous plants and is not expected to infest monocotyledonous plants (De Cleene and De Ley1976; Reference 3), but transforms monocotyledonous plants with Agrobacterium Attempts have been made.

【0004】GrimsleyらはアグロバクテリウムのT-DNA
の中にトウモロコシストリークウイルス(Maize streak
virus)のDNAを挿入したものをトウモロコシ生長点に接
種したところ、トウモロコシストリークウイルスの感染
を確認したことを報告している。トウモロコシストリー
クウイルスのDNAを接種しただけでは、このような感染
症状が認められないことから、上の観察はアグロバクテ
リウムがトウモロコシにDNAを導入することができるこ
とを示すものと解釈されている(Grimsley et al. 1987;
文献5)。しかし、ウイルスは核ゲノムに組み込まれなく
ても増殖する可能性があるので、この結果はT-DNAが核
に組み込まれたものを示すものではない。その後、感染
効率はトウモロコシの茎頂の生長点に接種したときが最
も高く(Grimsley et al. 1988;文献6)、感染にはアグロ
バクテリウムのプラスミドのVirC遺伝子が必須であるこ
とが示された(Grimsley et al. 1989;文献7)。
[0004] Grimsley et al., T-DNA of Agrobacterium
Maize streak virus
virus) was inoculated into corn growth points, and it was reported that corn streak virus infection was confirmed. The above observations are interpreted as indicating that Agrobacterium can transfer DNA into corn, since inoculation of corn streak virus DNA alone does not show such infectious symptoms (Grimsley et al. 1987;
Reference 5). However, this result does not indicate that the T-DNA was integrated into the nucleus, since the virus can multiply without being integrated into the nuclear genome. Thereafter, the infection efficiency was highest when inoculated into the corn shoot apex (Grimsley et al. 1988; Reference 6), indicating that the Agrobacterium plasmid VirC gene is essential for infection. (Grimsley et al. 1989; reference 7).

【0005】Gouldらはトウモロコシの生長点に針で傷
を付けた後、カナマイシン抵抗性遺伝子とβ−グルクロ
ニダーゼ遺伝子(GUS遺伝子)を持った強病原性アグロ
バクテリウムEHA1を接種し、処理後の生長点をカナマイ
シンで選抜したところ、抵抗性を示す植物を得た。この
後代の種子が導入した遺伝子を持つことを確認するため
サザン分析を行ったところ、一部の種子で導入遺伝子が
確認された(Gould etal. 1991;文献4) 。このことは、
アグロバクテリウム処理された生長点からカナマイシン
選抜により得られた植物体には形質転換細胞と非形質転
換細胞が混在していたことを示す(キメラ現象)。
[0005] Gould et al. Wound a corn growth point with a needle, inoculated with a strongly pathogenic Agrobacterium EHA1 having a kanamycin resistance gene and a β-glucuronidase gene (GUS gene), and grown after treatment. When the points were selected with kanamycin, plants showing resistance were obtained. Southern analysis was performed to confirm that the progeny seed had the introduced gene. As a result, the transgene was confirmed in some of the seeds (Gould et al. 1991; Reference 4). This means
This shows that transformed cells and non-transformed cells were mixed in the plants obtained by selecting kanamycin from the growth points treated with Agrobacterium (chimerism).

【0006】Mooneyらは、アグロバクテリウムを用いて
コムギの胚にカナマイシン抵抗性遺伝子の導入を試み
た。まず、胚を酵素で処理することにより、細胞壁に傷
を付け、その後アグロバクテリウムを接種した。処理し
たカルスのうち極めて少数のカナマイシン抵抗性と思わ
れるカルスが増殖したが、このカルスから植物体の再生
はできなかった。また、カナマイシン抵抗性遺伝子の存
在をサザン分析で確認したところ、全ての抵抗性カルス
で導入遺伝子の構造変異がみられた(Mooney et al. 199
1;文献11)。
Have attempted to introduce a kanamycin resistance gene into wheat embryos using Agrobacterium. First, the embryo was treated with an enzyme to damage the cell wall, and then inoculated with Agrobacterium. Of the treated calli, very few kanamycin-resistant calli proliferated, but plants could not be regenerated from this callus. When the presence of the kanamycin resistance gene was confirmed by Southern analysis, structural changes in the transgene were observed in all resistant calli (Mooney et al. 199).
1; Reference 11).

【0007】Raineriらはイネの胚盤に傷を付けた後、
強病原性のアグロバクテリウムA281(pTiBo542)をイネの
8品種に処理したところ、日本晴、藤坂5号の2品種で腫
瘍状の組織の増殖がみられた。さらに、T-DNAからホル
モン合成遺伝子を除いたTiプラスミドにカナマイシン抵
抗性遺伝子とβ-グルクロニダーゼ遺伝子(GUS遺伝子)
を挿入したプラスミドを持つアグロバクテリウムをイネ
の胚に接種したところカナマイシン抵抗性カルスの増殖
がみられた。この抵抗性カルスでは、GUS遺伝子の発現
が認められたが、形質転換植物を得ることはできなかっ
た。これらのことから、アグロバクテリウムのT-DNAが
イネの細胞に導入されたと解釈している(Raineri et a
l. 1990;文献14)。
[0007] Raineri et al. After scratching the rice scutellum,
Strongly pathogenic Agrobacterium A281 (pTiBo542)
When treated with eight varieties, tumor-like tissue growth was observed in two varieties, Nipponbare and Fujisaka-5. Furthermore, the kanamycin resistance gene and the β-glucuronidase gene (GUS gene) are added to the Ti plasmid obtained by removing the hormone synthesis gene from T-DNA.
Inoculation of Agrobacterium harboring the plasmid into which rice was inserted into rice embryos resulted in the growth of kanamycin-resistant calli. In the resistant calli, expression of the GUS gene was observed, but no transformed plant could be obtained. From these facts, we interpret that Agrobacterium T-DNA was introduced into rice cells (Raineri et a
l. 1990; reference 14).

【0008】このように、イネ、トウモロコシ、コムギ
等のイネ科の作物でもアグロバクテリウムによる遺伝子
導入が可能であることを示唆する研究報告がなされてい
るが、何れも再現性に問題があるほか、導入した遺伝子
の確認についても不完全で、説得できる結果が示されて
いなかった(Potrykus 1990;文献13)。
[0008] As described above, research reports have been made suggesting that gene transfer by Agrobacterium is possible even in gramineous crops such as rice, corn, and wheat, but all have problems in reproducibility. However, the confirmation of the introduced gene was incomplete, and no persuasive results were shown (Potrykus 1990; Reference 13).

【0009】Chanらはホルモンの一種である2,4-D共存
下で2日間培養したイネ未熟胚に付傷後、ジャガイモ懸
濁培養細胞を含む培地中でnpt II遺伝子とGUS遺伝子を
持ったアグロバクテリウムを接種した。処理した未熟胚
をG418添加培地上で培養したところ、誘導されたカルス
から再分化植物体が得られた。再分化植物体およびその
後代の植物体でのGUS遺伝子の所在をサザン分析で確認
したところ、再分化当代、後代いずれの植物体でも導入
遺伝子の存在が認められたことを報告している(Chan et
al. 1993;文献2)。この結果は、アグロバクテリウムに
よるイネの形質転換を支持するものであるが、形質転換
効率は1.6%と非常に低く、供試した未熟胚数250に対
し、正常な生長を示した再生植物体は1個体にすぎなか
った。イネの未熟胚を摘出するには多大な労力を要する
ため、このように低い形質転換効率では実用的なレベル
にあるとは言い難い。
Chan et al., After injury to a rice immature embryo cultured for 2 days in the presence of 2,4-D, a kind of hormone, possessed the npt II gene and the GUS gene in a medium containing potato suspension cultured cells. Agrobacterium was inoculated. When the treated immature embryos were cultured on a G418-supplemented medium, regenerated plants were obtained from the induced calli. When the location of the GUS gene in the regenerated and progeny plants was confirmed by Southern analysis, it was reported that the presence of the transgene was observed in both the regenerated and progeny plants (Chan et
al. 1993; Reference 2). This result supports the transformation of rice by Agrobacterium, but the transformation efficiency is very low at 1.6%, and the regenerated plant showed normal growth with respect to 250 immature embryos tested. Was only one individual. Since enormous effort is required to remove immature embryos from rice, it is hard to say that such a low transformation efficiency is at a practical level.

【0010】近年、強病原性アグロバクテリウムの病原
性遺伝子の一部を有するスーパーバイナリーベクターの
利用により、イネ、トウモロコシなどの単子葉植物にお
いても、安定して、高効率で形質転換のなされることが
報告された(Hiei et al. 1994;文献8, Ishida et al.
1996;文献9)。これらの報告では、アグロバクテリウム
による形質転換は、安定して、高効率で形質転換がなさ
れる他に、得られた形質転換植物に変異が少なく、導入
された遺伝子はコピー数が少なく、かつインタクトな形
のものが多いという利点をもつとしている。
In recent years, by using a superbinary vector having a part of the virulence gene of a strongly pathogenic Agrobacterium, stable and highly efficient transformation can be performed even in monocotyledonous plants such as rice and corn. (Hiei et al. 1994; Reference 8, Ishida et al.
1996; Reference 9). According to these reports, Agrobacterium-mediated transformation is stable and highly efficient, and the resulting transformed plant has few mutations, the introduced gene has a low copy number, and It has the advantage of many intact forms.

【0011】しかしながら、スーパーバイナリベクター
を用いたアグロバクテリウムによる形質転換により、ト
ウモロコシでは5 - 30%の効率で形質転換植物が得られ
るが、適応できる品種が限られており、例えば、トウモ
ロコシの公的品種であるH99の形質転換は極めて効率が
低いため、この方法の実用化のためには広範な品種に適
応できるよう改良することが必要である。また、スーパ
ーバイナリベクターを用いて形質転換に成功したトウモ
ロコシの公的品種であるA188を材料とした場合でも、コ
・トランスフォーメイション用ベクターでは形質転換効
率が低く、A188において、さらに形質転換効率を高める
ことも、実用品種の育成に利用するためには重要であ
る。
[0011] However, transformation by Agrobacterium using a superbinary vector can provide transformed plants with an efficiency of 5 to 30% in maize. However, adaptable varieties are limited. Transformation of H99, a typical variety, is extremely inefficient, so that it is necessary to improve the method to be applicable to a wide variety of varieties in order to put this method to practical use. In addition, even when using a public corn cultivar A188 that has been successfully transformed using a super binary vector as a material, the transformation efficiency is low with the co-transformation vector, and the transformation efficiency is further reduced with A188. Enhancing is also important for use in raising practical varieties.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
のアグロバクテリウム法では形質転換効率が極めて低か
ったトウモロコシ品種も形質転換でき、また、従来法で
形質転換できる品種においてもその形質転換効率を高め
る方法を提供することである。より詳細には、本発明
は、アグロバクテリウムによる形質転換法によりトウモ
ロコシの公的品種であるH99の形質転換植物を安定して
作出する方法を初めて提供する。また、本発明は、トウ
モロコシの公的品種であるA188での形質転換効率を従来
法に比べ20%以上向上させる方法を提供する。さらに、
比較的形質転換が容易なA188でも形質転換効率の低かっ
たコ・トランスフォーメーション用ベクターを用いる方
法でも、安定して高頻度で形質転換できる方法を提供す
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to transform corn varieties whose transformation efficiency was extremely low by the conventional Agrobacterium method, and also to transform corn varieties that can be transformed by the conventional method. It is to provide a way to increase efficiency. More specifically, the present invention provides, for the first time, a method for stably producing a transformed plant of H99, which is a public cultivar of maize, by a transformation method using Agrobacterium. The present invention also provides a method for improving the transformation efficiency of A188, which is a public corn variety, by at least 20% as compared with the conventional method. further,
The present invention provides a method capable of performing stable and high-frequency transformation even with A188, which is relatively easy to transform, or a method using a co-transformation vector with low transformation efficiency.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来のア
グロバクテリウム法では形質転換できないトウモロコシ
品種H99を材料として、アグロバクテリウム感染後の未
熟胚からのカルス、特にタイプIカルスの形成率を指標
に培地添加物の検討を行った。その結果、エチレンの作
用を阻害する物質、例えば硝酸銀を添加した培地で未熟
胚より誘導されるカルスはタイプIカルスであり、従
来、タイプIカルスの形成には明らかな効果はないとさ
れていた硝酸銀が、アグロバクテリウムを感染させた未
熟胚においては、タイプIカルスの誘導に極めて効果が
あることを見いだした。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present inventors have formed a callus, particularly a type I callus, from an immature embryo after Agrobacterium infection using a corn variety H99 which cannot be transformed by the conventional Agrobacterium method as a material. The media additives were examined using the rate as an index. As a result, callus induced from immature embryos in a medium containing a substance that inhibits the action of ethylene, for example, silver nitrate, is a type I callus, and conventionally, it was considered that there was no apparent effect on the formation of type I callus. It was found that silver nitrate was extremely effective in inducing type I calli in immature embryos infected with Agrobacterium.

【0014】タイプIカルスは、トウモロコシの脱分化
したカルスの一つであり、比較的コンパクトで脱分化の
程度が低いカルスである。これに対して、タイプIIカル
スは、形状がフライヤブルで、懸濁培養細胞にしたり、
プロトプラストを単離するのに適するため従来の形質転
換試験に多用されているが、再分化能を消失し易いな
ど、扱いが困難なカルスである。
[0014] Type I calli are one of the corn dedifferentiated calli, and are relatively compact and have a low degree of dedifferentiation. On the other hand, type II calli are flyable in shape,
The callus is often used in conventional transformation tests because it is suitable for isolating protoplasts, but it is a callus that is difficult to handle because it easily loses its redifferentiation ability.

【0015】本発明は上記の発見に基づいて完成された
ものであり、好ましい形質の遺伝子を含むプラスミドを
持つアグロバクテリウム菌を植物組織に接種し、この植
物組織を、エチレンの作用を阻害する物質またはエチレ
ンの生合成を阻害する物質を含む培地中で培養すること
により、上記遺伝子で形質転換された植物のカルスを効
率良く得る方法である。こうして得られる形質転換植物
のカルスは完全な植物体に再生することができる。以下
に、本発明の構成を具体的に説明する。
The present invention has been completed based on the above findings, and inoculates a plant tissue with Agrobacterium having a plasmid containing a gene having a preferable trait, and inhibits the plant tissue from acting on ethylene. This is a method for efficiently obtaining callus of a plant transformed with the above gene by culturing in a medium containing a substance or a substance that inhibits the biosynthesis of ethylene. The callus of the transformed plant thus obtained can be regenerated into a complete plant. Hereinafter, the configuration of the present invention will be specifically described.

【0016】エチレンの作用またはその生合成を阻害す
る物質 エチレンは果実の成熟、花の老化、植物の成長制御、形
態形成、落葉、落果、発芽、開花、上偏生長、クロロフ
ィルの分解、呼吸の促進などの生理作用を有するホルモ
ンであり、酵素誘導、代謝の促進を通して植物の多くの
生理作用に関わっている。エチレンはこれらの生理反応
が起きるときに生成されるほか、傷害、病害、物理的負
荷、低温、乾燥、冠水、重金属、有毒ガスなどさまざま
な外界からのストレス要因により生成が誘導される(兵
藤、1994;文献21)。高等植物ではエチレンは、メチオ
ニン-ACC経路により生成され、この合成経路には、ACC
合成酵素およびACCオキシダーゼの2種の酵素が、重要な
役割を果たしている。
Inhibits the action of ethylene or its biosynthesis
That substance Ethylene fruit ripening, flower senescence, growth control of plant morphogenesis, leaf, fruit drop, germination, flowering, epinasty, degradation of chlorophyll, a hormone with physiological effects such as promotion of respiration, enzyme It is involved in many physiological functions of plants through induction and promotion of metabolism. Ethylene is produced when these physiological responses occur, and is induced by various external stress factors such as injury, disease, physical load, low temperature, dryness, flooding, heavy metals, and toxic gases (Hyoto, 1994; reference 21). In higher plants, ethylene is produced by the methionine-ACC pathway, which includes ACC
Two enzymes, synthase and ACC oxidase, play important roles.

【0017】本発明において使用するエチレンの作用を
阻害する物質には、エチレンの作用を直接阻害する物質
がある。例えば、硝酸銀は、エチレンの作用を阻害する
物質として知られ、培養中に発生するエチレンによる障
害を減ずる目的で植物組織培養の培地への添加がなされ
てきた(Ma et al. 1998;文献10, Tiainen et al. 199
2;文献17)。トウモロコシにおいても培地への硝酸銀の
添加は、タイプIIカルスの誘導率を高める(Carvalho e
t al. 1997;文献1, Songstad et al. 1991;文献16, Vai
n et al. 1989a;文献19)あるいは再分化率を向上させ
る(Songstad et al. 1988;文献15)との報告がある。
このうち、Vainらは硝酸銀の培地への添加はタイプIIカ
ルスの形成率を高めるが、タイプIカルスの形成には明
らかな効果は認められないとしている(Vain et al. 19
89b;文献20)。エチレンの作用を阻害する物質として、
硝酸銀のほかにチオスルファト銀錯塩(STS)、2,5-ノ
ルボルナジエン(NBD)、1-メチルシクロプロペン(1-M
CP)などが知られている。
Substances that inhibit the action of ethylene used in the present invention include substances that directly inhibit the action of ethylene. For example, silver nitrate is known as a substance that inhibits the action of ethylene, and has been added to the medium of plant tissue culture for the purpose of reducing the damage caused by ethylene generated during culture (Ma et al. 1998; Reference 10, Tiainen et al. 199
2; Reference 17). Even in corn, the addition of silver nitrate to the culture medium increases the induction rate of type II callus (Carvalho e
t al. 1997; Reference 1, Songstad et al. 1991; Reference 16, Vai
n et al. 1989a; Reference 19) or improve the rate of regeneration (Songstad et al. 1988; Reference 15).
Among them, Vain et al. Added that the addition of silver nitrate to the culture medium increased the formation rate of type II callus, but had no apparent effect on the formation of type I callus (Vain et al. 19).
89b; reference 20). As a substance that inhibits the action of ethylene,
In addition to silver nitrate, silver thiosulfato complex (STS), 2,5-norbornadiene (NBD), 1-methylcyclopropene (1-M
CP) are known.

【0018】エチレンの作用を直接阻害する物質の培地
中濃度は、例えば硝酸銀の場合、0.1 - 1,000 μM、好
ましくは1 - 100 μM、より好ましくは5 - 50 μMであ
る。
The concentration of the substance which directly inhibits the action of ethylene in the medium is, for example, 0.1 to 1,000 μM, preferably 1 to 100 μM, more preferably 5 to 50 μM in the case of silver nitrate.

【0019】エチレンの作用を阻害する物質の別の群に
は、エチレンの合成阻害剤が含まれる。エチレンは、S-
アデノシル-L-メチオニン(SAM)から1-アミノシクロプロ
ペン-1-カルボキシレート(ACC)合成酵素により、ACCに
変換され、ACCよりACCオキシダーゼによりエチレンに変
換される。即ち、エチレン合成を抑制するには、SAMか
らACCへの合成を抑制させるか、ACCからエチレンへの合
成を抑制すればよい。SAMからACCへの合成を抑制させる
には、ACC合成酵素阻害剤を用いればよい。また、ACCか
らエチレンへの合成を抑制させるには、ACCオキシダー
ゼ阻害剤を用いればよい。
Another group of substances which inhibit the action of ethylene include the inhibitors of ethylene synthesis. Ethylene is S-
Adenosyl-L-methionine (SAM) is converted to ACC by 1-aminocyclopropene-1-carboxylate (ACC) synthase, and ACC is converted to ethylene by ACC oxidase. That is, in order to suppress the synthesis of ethylene, the synthesis of SAM to ACC may be suppressed, or the synthesis of ACC to ethylene may be suppressed. In order to suppress the synthesis of ACC from SAM, an ACC synthase inhibitor may be used. In order to suppress the synthesis of ACC to ethylene, an ACC oxidase inhibitor may be used.

【0020】エチレンの生合成を阻害する物質には、AC
C合成酵素阻害剤であるアミノエトキシビニルグリシン
(AVG)やアミノオキシ酢酸、ACCオキシダーゼ阻害剤で
あるコバルトイオンやノルマル-プロピルガレートなど
がある。
Substances that inhibit ethylene biosynthesis include AC
Examples include aminoethoxyvinylglycine (AVG) and aminooxyacetic acid, which are C synthase inhibitors, and cobalt ion and normal-propyl gallate, which are ACC oxidase inhibitors.

【0021】培地中のACC合成酵素阻害剤の濃度は、例
えばアミノエトキシビニルグリシンの場合、0.1 - 10
μM、好ましくは0.5 - 1 μMである。培地中のACCオキ
シダーゼ阻害剤の濃度は、例えばコバルトイオンの場
合、1-100 μM、好ましくは1 - 10 μMである。
The concentration of the ACC synthase inhibitor in the medium is, for example, 0.1 to 10 in the case of aminoethoxyvinylglycine.
μM, preferably 0.5-1 μM. The concentration of the ACC oxidase inhibitor in the medium is, for example, 1-100 μM, preferably 1-10 μM in the case of cobalt ions.

【0022】接種方法 アグロバクテリウム菌による形質転換方法の対象になり
うる植物には、単子葉植物および双子葉植物を含めて、
多くの植物が含まれる。好ましい植物は単子葉植物であ
る。さらに好ましくは、主要穀類であるトウモロコシ、
イネなどの単子葉植物、とりわけトウモロコシである。
[0022] Plants which may be subject to vaccination methods Agrobacterium transformation method according fungi, including monocots and dicots,
Many plants are included. Preferred plants are monocots. More preferably, corn, which is a major cereal,
Monocotyledonous plants such as rice, particularly corn.

【0023】アグロバクテリウムを接種する植物組織
は、未熟胚が好ましいが、タイプIカルス、タイプIIカ
ルス、懸濁培養細胞、生長点等でもよい。
The plant tissue to be inoculated with Agrobacterium is preferably an immature embryo, but may be a type I callus, a type II callus, a suspension cultured cell, a growth point, or the like.

【0024】アグロバクテリウムには、好ましい形質を
植物に付与するための遺伝子をT-DNA 中に挿入したプラ
スミドを含ませて、植物組織に接種する。これにより、
組織中の植物細胞を形質転換する。そのための方法はよ
く知られており、例えばGrimsley(文献5)に記載されて
いる。好ましい方法は、Hieiら(文献8)およびIshidaら
(文献9)に記載されているスーパーバイナリーベクター
を利用する方法である。スーパーバイナリーベクターと
は、Agrobacterium tumefaciens菌系のうち、感染能力
の高い強病原性の菌系のVir領域の一部を、T-DNAを有す
るプラスミド中に配置したバイナリーベクターである。
例えばLBA4404/pTOK233、LBA4404/pSB131等が挙げられ
る。コ・トランスフォーメーション用ベクターを用いる
方法(WO95/16031及び文献29) も利用可能である。コ・
トランスフォーメーション用ベクターとは、アグロバク
テリウムの一つの菌内に、接続されていない二つのT-DN
Aを配置したベクターである。例えばLBA4404/pSB424、L
BA4404/pSB324等が挙げられる。
Agrobacterium is inoculated into a plant tissue, containing a plasmid having a gene for imparting a desirable trait to a plant inserted into T-DNA. This allows
Transform plant cells in the tissue. Methods for this are well known and are described, for example, in Grimsley (Reference 5). Preferred methods are described in Hiei et al. (8) and Ishida et al.
This is a method using a super binary vector described in (Reference 9). The super binary vector is a binary vector in which a part of the Vir region of a strongly pathogenic bacterial system having a high infectivity among Agrobacterium tumefaciens bacterial systems is arranged in a T-DNA-containing plasmid.
For example, LBA4404 / pTOK233, LBA4404 / pSB131 and the like can be mentioned. A method using a co-transformation vector (WO95 / 16031 and Reference 29) can also be used. Ko
Transformation vectors are two unconnected T-DNs in one Agrobacterium.
This is a vector in which A is placed. For example, LBA4404 / pSB424, L
BA4404 / pSB324 and the like.

【0025】スーパーバイナリーベクターまたはコ・ト
ランスフォーメーション用ベクターを有するアグロバク
テリウムは、適当な液体培地( 本明細書では細菌懸濁培
地と呼ばれる) に、約 1× 108〜1 × 109cfu/mlの濃度
に懸濁させ、この懸濁物を植物細胞に接触させて行うの
が好ましい。
Agrobacterium having a superbinary vector or a vector for co-transformation is placed in a suitable liquid medium (referred to herein as a bacterial suspension medium) at about 1 × 10 8 to 1 × 10 9 cfu / It is preferable that the suspension is carried out to a concentration of ml and the suspension is brought into contact with plant cells.

【0026】アグロバクテリウムの接種は、形質転換用
の遺伝子が、植物組織の細胞内のゲノムに取り込まれる
ならば、スーパーバイナリーベクターまたはコ・トラン
スフォーメーション用ベクターを使用する方法以外の方
法で行ってもよい。
Agrobacterium inoculation is performed by a method other than the method using a super binary vector or a co-transformation vector, if the gene for transformation is incorporated into the genome of the plant tissue cells. Is also good.

【0027】接種に使用できるアグロバクテリウム菌
は、このような方法に通常使用されるものであればいず
れの菌系でもよく、例えば、アグロバクテリウム・リゾ
ジェネス(Agrobacterium rhizogenes)およびアグロバク
テリウム・チュメファシエンス(Agrobacterium tumefac
iens)が挙げられるが、好ましくは、アグロバクテリウ
ム・チュメファシエンスである。
The Agrobacterium which can be used for inoculation may be any strain which is commonly used in such a method, for example, Agrobacterium rhizogenes and Agrobacterium tuberculosis. Mefaciens (Agrobacterium tumefac
iens), preferably Agrobacterium tumefaciens.

【0028】接種細胞の培養 植物細胞は、アグロバクテリウムの共存下に培養して接
種を確実にする。そのための培地は、本明細書中では
「共存培地」と呼ばれる。この培地は植物細胞を維持す
るために通常使用されるものでよい。培養温度は適宜選
択してよい。通常は暗所で培養する。
Culture of inoculated cells Plant cells are cultured in the presence of Agrobacterium to ensure inoculation. The medium for that is referred to herein as a "co-culture medium". This medium may be one commonly used for maintaining plant cells. The culture temperature may be appropriately selected. Usually, the cells are cultured in a dark place.

【0029】続いて、植物細胞をカルス誘導培地に移し
てカルスを形成させる。エチレンの作用を阻害する物質
はカルス誘導培地中に添加することが必要である。これ
により、カルスの形成率が大幅に向上し、また、形成さ
れるカルスはタイプIのカルスとなる。タイプIカルス
の形成は、肉眼あるいは実体顕微鏡下で観察することに
よって確認することができる。タイプIカルスは、タイ
プIIのカルスに比べて再分化能の消失が少なく、所望の
形質転換植物体への再生が容易である点で好ましい。
Subsequently, the plant cells are transferred to a callus induction medium to form callus. Substances that inhibit the action of ethylene need to be added to the callus induction medium. As a result, the callus formation rate is greatly improved, and the callus formed is a type I callus. Formation of type I callus can be confirmed by observation with the naked eye or a stereoscopic microscope. Type I calli are preferred because they have less loss of regeneration potential than type II calli and can be easily regenerated into a desired transformed plant.

【0030】また、カルス誘導培地には、アグロバクテ
リウムを除去するために抗生物質を添加しておく。例え
ば、セフォタキシムはアグロバクテリウム感染後の植物
組織から形質転換細胞を選抜する際、あるいは形質転換
細胞から植物を再分化する際に組織に付着しているアグ
ロバクテリウム菌を除くために培地にしばしば添加され
る抗生物質である。アグロバクテリウムによる植物の形
質転換の報告の多くが、除菌にセフォタキシムを用いて
いる(Chan et al. 1993;文献2, Hiei et al. 1994;文献
8, Ishida et al. 1996;文献9, Uze et al. 1997;文献1
8)が、Orlikowskaらはセフォタキシムの添加がバラ葉片
からの植物体再分化率を低下させるとしている(Orlikow
ska et al. 1996;文献12) 。カルベニシンも、セフォタ
キシムと同様に抗生物質の一種で、共存培養後のアグロ
バクテリウムの除菌に用いることができ、本発明の方法
においてカルベニシンの使用はカルスの形成効率を一層
高めるので特に好ましい。
Further, an antibiotic is added to the callus induction medium in order to remove Agrobacterium. For example, cefotaxime is often added to the culture medium to select for transformed cells from plant tissues after Agrobacterium infection or to regenerate plants from transformed cells to remove Agrobacterium attached to the tissues. Antibiotics to be added. Many reports of plant transformation by Agrobacterium use cefotaxime for eradication (Chan et al. 1993; Reference 2, Hiei et al. 1994; Reference
8, Ishida et al. 1996; Reference 9, Uze et al. 1997; Reference 1
8) However, Orlikowska et al. Found that the addition of cefotaxime reduced the rate of plant regeneration from rose leaf pieces (Orlikows
ska et al. 1996; reference 12). Carbenicin is also a kind of antibiotic like cefotaxime, and can be used for removing Agrobacterium after co-culture. Use of carbenicin in the method of the present invention is particularly preferred because it further enhances callus formation efficiency.

【0031】本発明を実施するに際し、使用する培地と
しては、エチレンの作用を阻害する効果又はエチレンの
生合成を阻害する効果を失わせない又は低下させない培
地であれば、特に限定されないが、具体的にはWhite、M
S(LS)、B5、Nitsch-Nitsch、Schenk-Hildebrandt、N6な
どの無機塩を含む培地を挙げることができる(文献22〜2
8)。これら培地の中で好ましい培地としては、White、M
S(LS)、B5、Schenk-Hildebrandtなどの無機塩を含む培
地を挙げることができる。特に好ましい培地としてはMS
(LS)の無機塩を含む培地を挙げることができる。これら
の培地は、ショ糖などの炭素源;各種ビタミン類;各種
アミノ酸類;ジャガイモ、ココナッツなどの煮出し液ま
たは抽出液;細胞分裂や形態形成を誘導するためのオー
キシン、サイトカイニン、アブシジン酸、ジベレリン又
はこれらと類似の作用を示す生長調節物質等を必要に応
じて含む。
In practicing the present invention, the medium to be used is not particularly limited as long as it does not lose or reduce the effect of inhibiting the action of ethylene or the effect of inhibiting the biosynthesis of ethylene. White, M
S (LS), B5, Nitsch-Nitsch, Schenk-Hildebrandt, a medium containing an inorganic salt such as N6 (References 22 to 2)
8). Among these media, preferred media are White, M
A medium containing an inorganic salt such as S (LS), B5, and Schenk-Hildebrandt can be mentioned. A particularly preferred medium is MS
Examples of the medium include an inorganic salt of (LS). These media include carbon sources such as sucrose; various vitamins; various amino acids; boiled liquids or extracts of potatoes, coconut, etc .; auxins, cytokinins, abscisic acid, gibberellins or auxins for inducing cell division and morphogenesis. If necessary, a growth regulator or the like having an action similar to these may be included.

【0032】形質転換されたカルスの選抜 本発明の方法において、形質転換によって目的の遺伝子
を獲得したカルスを必要に応じて選抜する。形質転換植
物の選抜は、カルスを形成させる培地に適当な抗生物質
を添加し、その耐性の有無により行うことができる。こ
の場合、選抜マーカーとしては、通常使用されるものを
常法により用いることができる。例えばハイグロマイシ
ン、フォスフィノスライシン(PPT)、またはカナマイシ
ン等の抗生物質耐性遺伝子などが例示される。このと
き、ベクターには所望の遺伝子の他、培地に添加された
抗生物質耐性の遺伝子を導入することが好ましい。調整
した宿主細胞からの所望のタンパクの産生確認試験は、
以下のように行えばよい。つまり、上記のごとく調整し
た宿主細胞には、上記ベクターの所望遺伝子部位にレポ
ーター遺伝子を導入し、宿主細胞からレポーターとなる
タンパクを産生させ、そのタンパクを検出すればよい。
ここで、所望遺伝子部位に用いるレポーター遺伝子とし
ては、クロラムフェニルコールアセチルトランスフェラ
ーゼ(CAT)、β−グルクロニダーゼ(GUS)、ルシフェラー
ゼ遺伝子、グリーンフルオレッセンスプロテイン(GFP)
などが挙げられる。カルスの選抜は、複数回繰り返して
もよく、その場合には、エチレンの作用を阻害する物質
を培地に添加するタイミングは初期の選抜段階が好まし
い。
Selection of Transformed Callus In the method of the present invention, callus which has obtained the target gene by transformation is selected as necessary. Selection of transformed plants can be performed by adding an appropriate antibiotic to a medium for forming callus and determining whether or not the medium has resistance. In this case, as a selection marker, a commonly used marker can be used by a conventional method. For example, an antibiotic resistance gene such as hygromycin, phosphinothricin (PPT), or kanamycin is exemplified. At this time, it is preferable to introduce into the vector, in addition to the desired gene, an antibiotic-resistant gene added to the medium. A test for confirming the production of the desired protein from the adjusted host cells
It can be performed as follows. That is, a reporter gene may be introduced into the host cell prepared as described above at a desired gene site of the vector, a protein serving as a reporter may be produced from the host cell, and the protein may be detected.
Here, as the reporter gene used for the desired gene site, chloramphenylchol acetyltransferase (CAT), β-glucuronidase (GUS), luciferase gene, green fluorescence protein (GFP)
And the like. The callus selection may be repeated a plurality of times, in which case the timing of adding the substance that inhibits the action of ethylene to the medium is preferably at the initial selection stage.

【0033】カルスの分化および完全植物体の再生 本発明において、エチレンの作用またはその生合成を阻
害する物質を培地に添加することにより得られたカルス
は、再分化培地および発根培地で順次培養すれば、容易
に完全な植物体に分化再生することができる。
[0033] In reproducing the present invention differentiation and complete plants of callus, callus obtained by adding a substance that inhibits the action or the biosynthesis of ethylene in the medium sequentially cultured in regeneration medium and rooting medium Then, it can be easily differentiated and regenerated into a complete plant.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明の方法によれば、例えばイネ、ト
ウモロコシ等の植物の形質転換効率が向上する。また、
従来の方法では形質転換の効率が極めて低かったトウモ
ロコシの品種の形質転換も可能である。したがって、植
物品種の改良を容易かつ迅速に行うことができる。植物
に付与する好ましい形質として、除草剤耐性、病害虫抵
抗性、耐冷性、乾燥耐性等が挙げられるが、これらに限
定されるものではない。
According to the method of the present invention, the efficiency of transformation of plants such as rice and corn is improved. Also,
Maize varieties, which were extremely low in transformation efficiency by conventional methods, can also be transformed. Therefore, it is possible to easily and quickly improve the plant variety. Preferred traits imparted to plants include, but are not limited to, herbicide resistance, pest resistance, cold resistance, drought resistance, and the like.

【0035】[0035]

【実施例】以下に、実施例を示して本発明を更に詳細に
説明する。実施例1〜4は本発明の方法により、タイプ
Iカルスの形成率が向上することを示す例であり、実施
例5および6は目的の遺伝子により形質転換されたカル
スの選抜も行った例である。なお、実施例において使用
した各種培地の組成は、後記表5にまとめて示す。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. Examples 1 to 4 are examples showing that the formation rate of type I callus is improved by the method of the present invention, and Examples 5 and 6 are examples in which callus transformed with the target gene was also selected. is there. The compositions of the various media used in the examples are summarized in Table 5 below.

【0036】実施例1 トウモロコシ品種H99の未熟胚(大きさ1.0 - 1.2 mm)
を無菌的に取り出し、約1 x 109 cfu/mlの濃度で液体培
地に懸濁したAgrobacterium tumefaciensスーパーバイ
ナリーベクターLBA4404(pSB131)(文献9)を感染させた
後、共存培地上に置床し、25 ℃、暗黒下で3日間培養し
た。培養した未熟胚を10 μMの硝酸銀(AgNO3)と250 m
g/lセフォタキシムまたは100 mg/lカルベニシリンのい
ずれかを含むカルス誘導培地(選抜培地からフォスフィ
ノスライシン(PPT)を除いた組成)に置床した。25 ℃、
暗黒下で10日間培養した後、タイプIカルス形成率を調
査した。
Example 1 Immature embryo of maize variety H99 (size 1.0-1.2 mm)
Was aseptically removed, infected with Agrobacterium tumefaciens super binary vector LBA4404 (pSB131) (Reference 9) suspended in a liquid medium at a concentration of about 1 x 10 9 cfu / ml, and placed on a co-culture medium, followed by 25 The cells were cultured in the dark at ℃ for 3 days. Cultured immature embryos with 10 μM silver nitrate (AgNO 3 ) and 250 m
The plate was placed on a callus induction medium containing either g / l cefotaxime or 100 mg / l carbenicillin (a composition obtained by removing phosphinothricin (PPT) from the selection medium). 25 ° C,
After culturing in the dark for 10 days, the type I callus formation rate was examined.

【0037】結果を図1に示した。共存培養後のアグロ
バクテリウム細菌の除去のために培地に添加する抗生物
質がセフォタキシムの時、H99未熟胚からのカルス形成
率は約10%であった。同組成の培地に硝酸銀を10 μMの
濃度で添加するとカルス形成率は30%以上に向上した。
抗生物質をカルベニシリンにした場合、硝酸銀を添加し
ない場合でも30%以上のカルス形成率を示した。さらに
カルベニシリン添加培地に硝酸銀を加えた場合、カルス
形成率は60%近くまで向上した。このように従来のセフ
ォタキシム、硝酸銀無添加の培地をカルベニシリン、硝
酸銀添加培地に代えることにより、カルス形成率は約5
倍に向上し、アグロバクテリウムを感染したH99未熟胚
からのカルス形成にカルベニシリン、硝酸銀が有効であ
ることが明らかとなった。
The results are shown in FIG. When the antibiotic added to the medium for removing Agrobacterium bacteria after co-culture was cefotaxime, the callus formation rate from H99 immature embryos was about 10%. Addition of silver nitrate at a concentration of 10 μM to a medium of the same composition improved the callus formation rate to 30% or more.
When carbenicillin was used as the antibiotic, the callus formation rate was 30% or more even when silver nitrate was not added. Furthermore, when silver nitrate was added to the carbenicillin-supplemented medium, the callus formation rate was improved to nearly 60%. Thus, by replacing the conventional cefotaxime and silver nitrate-free medium with carbenicillin and silver nitrate-containing medium, the callus formation rate was about 5%.
Carbenicillin and silver nitrate were found to be effective for callus formation from H99 immature embryos infected with Agrobacterium.

【0038】実施例2 硝酸銀と同様にエチレンの阻害物質として組織培養等に
用いられているチオスルファト銀錯塩(silver thiosulf
ate, STS)のカルス形成に及ぼす効果について調べた。H
99の未熟胚を実施例1と同様の条件でLBA4404(pSB131)
を感染、共存培養後、5 - 30 μMのSTSあるいは10 μM
硝酸銀と100 mg/lのカルベニシリンを含むカルス誘導培
地に置床した。25℃、暗黒下で2週間培養後、タイプI
カルス形成率を調査した。
Example 2 Similar to silver nitrate, silver thiosulfate complex (silver thiosulfate) used as an inhibitor of ethylene in tissue culture and the like
ate, STS) on callus formation. H
99 immature embryos were cultured under the same conditions as in Example 1 using LBA4404 (pSB131).
After infection and co-culture, 5-30 μM STS or 10 μM
The plate was placed on a callus induction medium containing silver nitrate and 100 mg / l carbenicillin. After culturing at 25 ° C in the dark for 2 weeks, type I
The callus formation rate was investigated.

【0039】結果を図2に示した。STSあるいは硝酸銀
を含まない培地でのカルス形成率は約40%であった。こ
れに対し、STSを添加した培地では、いずれの濃度でも8
0%以上のカルス形成率を示し、硝酸銀と同様の効果のあ
ることが判明した。
FIG. 2 shows the results. The callus formation rate in the medium without STS or silver nitrate was about 40%. On the other hand, in the medium supplemented with STS, 8
It showed a callus formation rate of 0% or more, and was found to have the same effect as silver nitrate.

【0040】実施例3 ACC合成酵素の阻害物質であるアミノエトキシビニルグ
リシン(AVG)のカルス形成に及ぼす効果について調べ
た。H99の未熟胚を実施例1と同様の条件でLBA4404(pSB
131)を感染、共存培養後、0.5 - 3 μMのAVGあるいは10
μM硝酸銀と250mg/lのセフォタキシムを含むカルス誘
導培地に置床した。25℃、暗黒下で2週間培養後、タイ
プIカルス形成率を調査した。
Example 3 The effect of aminoethoxyvinylglycine (AVG), an inhibitor of ACC synthase, on callus formation was examined. HBA immature embryos were cultured under the same conditions as in Example 1 using LBA4404 (pSB
131), coculture with 0.5-3 μM AVG or 10
The plate was placed on a callus induction medium containing μM silver nitrate and 250 mg / l cefotaxime. After culturing at 25 ° C. in the dark for 2 weeks, the type I callus formation rate was examined.

【0041】結果を図3に示した。AVGあるいは硝酸銀
を含まない培地でのカルス形成率は約30%であった。こ
れに対し、0.5および1 μMのAVGを添加した培地では、
約60%のカルス形成率を示し、硝酸銀と同様にカルス形
成率を高める効果のあることが明らかとなった。
FIG. 3 shows the results. The callus formation rate in the medium without AVG or silver nitrate was about 30%. In contrast, in the medium supplemented with 0.5 and 1 μM AVG,
It showed a callus formation rate of about 60%, and it was clarified that it had an effect of increasing the callus formation rate like silver nitrate.

【0042】実施例4 ACCオキシダーゼの阻害物質であるコバルトイオンのカ
ルス形成に及ぼす効果について調べた。H99の未熟胚を
実施例1と同様の条件でLBA4404(pSB131)を感染、共存
培養後、10 μMの塩化コバルト六水和物あるいは硝酸銀
と250 mg/lのセフォタキシムを含むカルス誘導培地に置
床した。25℃、暗黒下で10日間培養後、タイプIカルス
形成率を調査した。
Example 4 The effect of cobalt ions, which are inhibitors of ACC oxidase, on callus formation was examined. H99 immature embryos were infected with LBA4404 (pSB131) under the same conditions as in Example 1, cocultured, and then placed on a callus induction medium containing 10 μM cobalt chloride hexahydrate or silver nitrate and 250 mg / l cefotaxime. . After culturing at 25 ° C in the dark for 10 days, the type I callus formation rate was examined.

【0043】結果を図4に示した。対照である塩化コバ
ルトあるいは硝酸銀を含まない培地でのカルス形成率は
10%以下であった。これに対し、塩化コバルトを添加し
た培地では、30%以上のカルス形成率を示し、硝酸銀と
同様にカルス形成率を高める効果があることが明らかと
なった。
FIG. 4 shows the results. The callus formation rate in the control medium without cobalt chloride or silver nitrate was
It was less than 10%. On the other hand, the culture medium to which cobalt chloride was added exhibited a callus formation rate of 30% or more, and it was clarified that there was an effect of increasing the callus formation rate as in the case of silver nitrate.

【0044】実施例5 トウモロコシ公的品種A188およびH99の未熟胚を実施例
1と同様の条件でLBA4404(pSB131)あるいはLBA4404(pSB
624)(図5に構造を示す)を感染、共存培養した。共存
培養後の未熟胚を10 μM硝酸銀, 100 mg/l カルベニシ
リンおよび5 mg/l フォスフィノスライシン(PPT)を含
む選抜培地に置床した。H99未熟胚は選抜培地に置床す
る前にPPTを含まない同組成の培地で3 - 4日間培養した
後、PPTを含む選抜培地に置床した。2週間培養後、未
熟胚を10 mg/l PPTを含む同組成の培地に置床し、3週間
培養した。増殖したカルスを1 - 2 mmの大きさの小片に
切りわけ、同組成の培地に置床し、3週間培養した。選
抜培地上での培養は全て25℃、暗黒下で行った。増殖し
たカルスを再び小片に切りわけ、250mg/lセフォタキシ
ムおよび5 mg/l PPTを含む再分化培地に置床し、25
℃、照明下で2週間培養した。再分化した幼植物を発根
培地に移した後、鉢上げした。幼植物の葉片を切り取り
X-glucによるGUS遺伝子の発現調査を行った。
Example 5 The immature embryos of the maize public varieties A188 and H99 were subjected to LBA4404 (pSB131) or LBA4404 (pSB
624) (the structure of which is shown in FIG. 5) was infected and co-cultured. The immature embryos after co-culture were placed on a selection medium containing 10 μM silver nitrate, 100 mg / l carbenicillin and 5 mg / l phosphinothricin (PPT). The H99 immature embryos were cultured in a medium of the same composition without PPT for 3-4 days before being placed on the selection medium, and then placed on a selection medium containing PPT. After culturing for 2 weeks, the immature embryos were placed on a medium having the same composition containing 10 mg / l PPT and cultured for 3 weeks. The grown calli were cut into small pieces having a size of 1-2 mm, placed on a medium having the same composition, and cultured for 3 weeks. All cultures on the selection medium were performed at 25 ° C. in the dark. The grown calli were again cut into small pieces, placed on regeneration medium containing 250 mg / l cefotaxime and 5 mg / l PPT, and
The cells were cultured at 2 ° C. under illumination for 2 weeks. The redifferentiated seedlings were transferred to a rooting medium and then potted. Cut off leaf pieces of young plant
X-gluc was used to investigate the expression of the GUS gene.

【0045】A188にLBA4404(pSB131)を感染させたとき
の形質転換結果を表1に示した。従来法での形質転換効
率は平均15%であったのに対し、選抜培地に硝酸銀を加
え、セフォタキシムをカルベニシリンに換えた本法によ
る形質転換では、平均で20%以上高い40.2%の効率で形質
転換植物が得られた。また、本法によれば、全試験を通
じて25%以上という高い効率での形質転換が安定してな
されることが明らかとなった。
The transformation results when A188 was infected with LBA4404 (pSB131) are shown in Table 1. While the transformation efficiency of the conventional method was 15% on average, the transformation by this method in which silver nitrate was added to the selection medium and cefotaxime was replaced with carbenicillin resulted in an average of 20% or more higher efficiency of 40.2%. Converted plants were obtained. In addition, according to this method, it was revealed that transformation was performed stably at a high efficiency of 25% or more throughout all tests.

【0046】A188にコ・トランスフォーメイション用ベ
クターLBA4404(pSB624)を感染させたときの形質転換結
果を表2に示した。従来法では400近い未熟胚に感染を
行ったが、得られた形質転換植物は9系統で、効率は2.3
%と低かった。これに対し、硝酸銀、カルベニシリンを
加えた本法では、合計190の未熟胚から40系統以上の形
質転換植物が得られた。効率の平均は21.6%であり、従
来法でLBA4404(pSB131)を形質転換した時の平均よりも
高い値を示した。また、試験毎の効率も10〜20%以上と
安定していた。
Table 2 shows the transformation results when A188 was infected with the co-transformation vector LBA4404 (pSB624). Nearly 400 immature embryos were infected by the conventional method, but 9 transformed plants were obtained, with an efficiency of 2.3.
% Was low. On the other hand, in this method to which silver nitrate and carbenicillin were added, more than 40 transgenic plants were obtained from a total of 190 immature embryos. The average efficiency was 21.6%, which was higher than the average when LBA4404 (pSB131) was transformed by the conventional method. The efficiency of each test was stable at 10 to 20% or more.

【0047】本法による品種H99の形質転換結果を表3
に示した。従来法ではH99を材料に十数回以上形質転換
試験を行っても、再分化植物が全く得られなかったのに
対し、本法では4回の試験で合計7系統の独立な形質転換
植物が得られた。形質転換効率の平均は3.8%であった
が、試験によっては形質転換効率が15%と、従来法によ
るA188での形質転換効率と同等の高い効率で形質転換が
なされた。
Table 3 shows the results of the transformation of the cultivar H99 by this method.
It was shown to. In the conventional method, no regenerated plants were obtained at all, even if the transformation test was performed more than ten times using H99 as a material, whereas in the present method, a total of seven independent transformed plants were obtained in four tests. Obtained. The average transformation efficiency was 3.8%, but in some tests, the transformation efficiency was 15%, which was as high as the transformation efficiency of A188 according to the conventional method.

【0048】[0048]

【表1】 表1 LBA4404(pSB131)の形質転換結果(品種A188) 試験 未熟胚数 再分化数 再分化(%) GUS+数 GUS+(%) 1 21 10 47.6 6 28.6 2 24 16 66.7 8 33.3 3 47 28 59.6 23 48.9 Total 92 54 58.7 37 40.2 ------------------------------------------------------------------従来法 923 232 25.1 139 15.1 従来法:Ishida et al. (1996)でのA188形質転換結果Table 1 Transformation results of LBA4404 (pSB131) (variety A188) Test Number of immature embryos Number of redifferentiations Number of redifferentiations (%) GUS + number GUS + (%) 1 21 10 47.6 6 28.6 2 24 16 66.7 8 33.3 3 47 28 59.6 23 48.9 Total 92 54 58.7 37 40.2 -------- -------------------------------------------------- -------- Conventional method 923 232 25.1 139 15.1 Conventional method: A188 transformation results by Ishida et al. (1996)

【0049】[0049]

【表2】 表2 LBA4404(pSB624)の形質転換結果(品種A188) 試験 未熟胚数 再分化数 再分化(%) GUS+数 GUS+(%) 改良法 1 45 21 46.7 13 28.9 2 50 17 34.0 7 14.0 3 95 43 45.3 21 22.1 -------------------------------------------------------------------- Total 190 81 42.6 41 21.6 従来法 1 123 1 0.8 1 0.8 2 133 17 12.8 7 5.3 3 132 4 3.0 1 0.8 -------------------------------------------------------------------- Total 388 22 5.7 9 2.3 Table 2 Transformation results of LBA4404 (pSB624) (variety A188) Test Number of immature embryos Redifferentiation number Redifferentiation (%) GUS + number GUS + (%) Improvement method 1 45 21 46.7 13 28.9 2 50 17 34.0 7 14.0 3 95 43 45.3 21 22.1 ------------ -------------------------------------------------- ------ Total 190 81 42.6 41 21.6 Conventional method 1 123 1 0.8 1 0.8 2 133 17 12.8 7 5.3 3 132 4 3.0 1 0.8 ------------------ -------------------------------------------------- Total 388 22 5.7 9 2.3

【0050】[0050]

【表3】 表3 LBA4404(pSB131)の形質転換結果(品種H99) 試験 未熟胚数 再分化数 再分化(%) GUS+数 GUS+(%) 1 63 1 1.6 1 1.6 2 41 3 7.3 1 2.4 3 59 3 5.1 2 3.4 4 20 3 15.0 3 15.0 ------------------------------------------------------------------Total 183 10 5.5 7 3.8 Table 3 Transformation results of LBA4404 (pSB131) (variety H99) Test Number of immature embryos Number of redifferentiations Number of redifferentiations (%) GUS + number GUS + (%) 1 63 1 1.6 1 1.6 2 41 3 7.3 1 2.4 3 59 3 5.1 2 3.4 4 20 3 15.0 3 15.0 -------- -------------------------------------------------- -------- Total 183 10 5.5 7 3.8

【0051】実施例6 トウモロコシ品種A188未熟胚を実施例1と同様の条件で
LBA4404(pSB131)を感染、共存培養した。共存培養後の
未熟胚を10 μM硝酸銀, 100 mg/l カルベニシリンおよ
び5 mg/l PPTを含む選抜培地と硝酸銀を含まない同組成
の培地にそれぞれ置床した(1次選抜)。2週間培養
後、未熟胚を10 mg/l PPTを含む同組成の培地と硝酸銀
を含まない同組成の培地にそれぞれ置床し、3週間培養
した(2次選抜)。増殖したカルスを1 - 2 mmの大きさ
の小片に切りわけ、10 mg/l PPTを含む同組成の培地に
置床し、3週間培養した(3次選抜)。選抜培地上での培
養は全て25 ℃、暗黒下で行った。増殖したカルスを再
び小片に切りわけ、250mg/lセフォタキシムおよび5 mg/
l PPTを含む再分化培地に置床し、25 ℃、照明下で2週
間培養した。再分化した幼植物を発根培地に移した後、
鉢上げした。幼植物の葉片を切り取りX-glucによるGUS
遺伝子の発現調査を行った。
Example 6 A maize cultivar A188 immature embryo was prepared under the same conditions as in Example 1.
LBA4404 (pSB131) was infected and co-cultured. The immature embryos after co-culture were placed on a selection medium containing 10 μM silver nitrate, 100 mg / l carbenicillin and 5 mg / l PPT, respectively, and a medium having the same composition without silver nitrate (primary selection). After culturing for 2 weeks, immature embryos were placed on a medium of the same composition containing 10 mg / l PPT and a medium of the same composition without silver nitrate, respectively, and cultured for 3 weeks (secondary selection). The grown calli were cut into small pieces of 1-2 mm in size, placed on a medium of the same composition containing 10 mg / l PPT, and cultured for 3 weeks (third selection). All cultures on the selection medium were performed at 25 ° C. in the dark. The grown calli were again cut into small pieces, and 250 mg / l cefotaxime and 5 mg / l
l The cells were placed on a regeneration medium containing PPT and cultured at 25 ° C under illumination for 2 weeks. After transferring the regenerated seedlings to the rooting medium,
I raised the pot. GUS using X-gluc
The gene expression was investigated.

【0052】結果を表4に示した。1次、2次選抜ともに
硝酸銀を含まない培地で培養した未熟胚と1次選抜のみ
硝酸銀を含まない培地で培養した未熟胚での形質転換効
率は、0 - 5%と低かったのに対し、1次選抜から硝酸銀
を含む培地で培養した未熟胚では、約30%の高率で形質
転換植物が得られた。このことから、選抜初期の培地へ
の硝酸銀の添加が、形質転換効率を高めるのにより有効
であることが明らかとなった。
The results are shown in Table 4. The transformation efficiency of immature embryos cultured in a medium containing no silver nitrate in both primary and secondary selection and immature embryos cultured in a medium containing no silver nitrate only in the primary selection was as low as 0-5%, Transgenic plants were obtained at a high rate of about 30% in the immature embryos cultured in the medium containing silver nitrate from the primary selection. From this, it became clear that the addition of silver nitrate to the medium at the initial stage of selection is more effective in increasing the transformation efficiency.

【0053】[0053]

【表4】 表4 各選抜段階での硝酸銀の効果 選抜培地中のAgNO3 (μM) 1次 2次 未熟胚数 再分化数 再分化(%) GUS+数 GUS+(%) 0 0 20 1 5.0 1 5.0 0 10 20 2 10.0 0 0 10 0 20 10 50.0 6 30.0 10 10 22 9 40.9 6 27.3 [Table 4] Table 4 Effect of silver nitrate at each selection stage AgNO 3 in selection medium (μM) Primary secondary immature embryos Redifferentiation number Redifferentiation (%) GUS + number GUS + (%) 0 0 20 1 5.0 1 5.0 0 10 20 2 10.0 0 0 10 0 20 10 50.0 6 30.0 10 10 22 9 40.9 6 27.3

【0054】[0054]

【表5】細菌懸濁培地 LS無機塩、0.5 mg/l ニコチン酸、0.5 mg/l ピリドキシ
ンHCl、1.0 mg/lチアミンHCl、100 mg/l ミオイノシト
ール、1.0 g/l カザミノ酸、1.5 mg/l 2,4-D、68.5 g/l
シュークロース、36.0 g/l グルコース、100 μM ア
セトシリンゴン、pH 5.2
[Table 5] Bacterial suspension medium LS inorganic salt, 0.5 mg / l nicotinic acid, 0.5 mg / l pyridoxine HCl, 1.0 mg / l thiamine HCl, 100 mg / l myo-inositol, 1.0 g / l casamino acid, 1.5 mg / l l 2,4-D, 68.5 g / l
Sucrose, 36.0 g / l glucose, 100 μM acetosyringone, pH 5.2

【0055】共存培地 LS無機塩、0.5 mg/l ニコチン酸、0.5 mg/l ピリドキシ
ンHCl、1.0 mg/lチアミンHCl、100 mg/l ミオイノシト
ール、700 mg/l L-プロリン、1.5 mg/l 2,4-D、20 g/l
シュークロース、10 g/l グルコース、500 mg/l MES、1
00 μM アセトシリンゴン、8 g/l 寒天、pH 5.8
Co-culture medium LS inorganic salt, 0.5 mg / l nicotinic acid, 0.5 mg / l pyridoxine HCl, 1.0 mg / l thiamine HCl, 100 mg / l myo-inositol, 700 mg / l L-proline, 1.5 mg / l 2 , 4-D, 20 g / l
Sucrose, 10 g / l glucose, 500 mg / l MES, 1
00 μM acetosyringone, 8 g / l agar, pH 5.8

【0056】選抜培地 LS無機塩、0.5 mg/l ニコチン酸、0.5 mg/l ピリドキシ
ンHCl、1.0 mg/lチアミンHCl、100 mg/l ミオイノシト
ール、700 mg/l L-プロリン、1.5 mg/l 2,4-D、20 g/l
シュークロース、500 mg/l MES、8 g/l 寒天、250 mg/l
セフォタキシムあるいは100 mg/l カルベニシリン、5
- 10 gm/l PPT、pH 5.8
Selection medium LS inorganic salt, 0.5 mg / l nicotinic acid, 0.5 mg / l pyridoxine HCl, 1.0 mg / l thiamine HCl, 100 mg / l myo-inositol, 700 mg / l L-proline, 1.5 mg / l 2 , 4-D, 20 g / l
Sucrose, 500 mg / l MES, 8 g / l agar, 250 mg / l
Cefotaxime or 100 mg / l carbenicillin, 5
-10 gm / l PPT, pH 5.8

【0057】再分化培地 LS無機塩、0.5 mg/l ニコチン酸、0.5 mg/l ピリドキシ
ンHCl、1.0 mg/lチアミンHCl、100 mg/l ミオイノシト
ール、700 mg/l L-プロリン、5.0 mg/lゼアチン、20 g/
l シュークロース、500 mg/l MES、8 g/l 寒天、250 mg
/l セフォタキシム、5 mg/l PPT、pH 5.8
Regeneration medium LS inorganic salt, 0.5 mg / l nicotinic acid, 0.5 mg / l pyridoxine HCl, 1.0 mg / l thiamine HCl, 100 mg / l myo-inositol, 700 mg / l L-proline, 5.0 mg / l Zeatin, 20 g /
l Sucrose, 500 mg / l MES, 8 g / l agar, 250 mg
/ l cefotaxime, 5 mg / l PPT, pH 5.8

【0058】発根培地 LS無機塩(主要塩は1/2に減)、0.5 mg/l ニコチン酸、
0.5 mg/l ピリドキシンHCl、1.0 mg/l チアミンHCl、10
0 mg/l ミオイノシトール、20 g/l シュークロース、50
0 mg/l MES、8 g/l 寒天、250 mg/l セフォタキシム、p
H 5.8
Rooting medium LS inorganic salt (main salt reduced to 1/2), 0.5 mg / l nicotinic acid,
0.5 mg / l pyridoxine HCl, 1.0 mg / l thiamine HCl, 10
0 mg / l myo-inositol, 20 g / l sucrose, 50
0 mg / l MES, 8 g / l agar, 250 mg / l cefotaxime, p
H 5.8

【0059】[0059]

【引用文献】1) Carvalho, C.H.S., Bohorova, N., Bor
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【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 カルス形成に及ぼす硝酸銀とカルベニシリン
の効果を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the effect of silver nitrate and carbenicillin on callus formation.

【図2】 カルス形成に及ぼすチオ硫酸銀の効果を示す
グラフである。
FIG. 2 is a graph showing the effect of silver thiosulfate on callus formation.

【図3】 カルス形成に及ぼすAVGの効果を示すグラ
フである。
FIG. 3 is a graph showing the effect of AVG on callus formation.

【図4】 カルス形成に及ぼすコバルトイオンの効果を
示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the effect of cobalt ions on callus formation.

【図5】 コ・トランスフォーメイション用ベクターLB
A4404(pSB624)の構造を示す図である。
[Fig. 5] Vector LB for co-transformation
It is a figure showing the structure of A4404 (pSB624).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12R 1:91) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) C12R 1:91)

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アグロバクテリウム菌を接種した植物組
織を、エチレンの作用を阻害する物質、またはエチレン
の生合成を阻害する物質を含む培地で培養することによ
り、形質転換植物を得る方法。
1. A method for obtaining a transformed plant by culturing a plant tissue inoculated with Agrobacterium fungi in a medium containing a substance that inhibits the action of ethylene or a substance that inhibits the biosynthesis of ethylene.
【請求項2】 エチレンの作用を阻害する物質が、硝酸
銀あるいはチオスルファト銀錯塩(STS)である請求項
1に記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the substance that inhibits the action of ethylene is silver nitrate or silver thiosulfato complex (STS).
【請求項3】 培地に添加する硝酸銀あるいはチオスル
ファト銀錯塩の濃度が、0.1 - 1,000 μM、好ましくは1
- 100 μM、さらに好ましくは10 μMである請求項2に
記載の方法。
3. The concentration of silver nitrate or silver thiosulfato complex salt added to the medium is 0.1 to 1,000 μM, preferably 1 to 1,000 μM.
-The method according to claim 2, wherein the amount is 100 μM, more preferably 10 μM.
【請求項4】 アグロバクテリウム菌を接種する植物組
織が、トウモロコシである請求項1ないし3のいずれか
1項に記載の方法。
4. The method according to claim 1, wherein the plant tissue inoculated with Agrobacterium is corn.
【請求項5】 アグロバクテリウム菌を接種する植物組
織が、トウモロコシ未熟胚である請求項4に記載の方
法。
5. The method according to claim 4, wherein the plant tissue inoculated with the Agrobacterium is a corn immature embryo.
【請求項6】 カルベニシリンを含む培地を用いて培養
することにより、形質転換細胞を得る、請求項1ないし
5のいずれか1項に記載の方法。
6. The method according to claim 1, wherein the transformed cells are obtained by culturing using a medium containing carbenicillin.
【請求項7】 培地に添加するカルベニシリンの濃度
が、50 - 500 mg/l、好ましくは100 - 250 mg/lであ
る、請求項6に記載の方法。
7. The method according to claim 6, wherein the concentration of carbenicillin added to the medium is 50-500 mg / l, preferably 100-250 mg / l.
【請求項8】 エチレンの生合成を阻害する物質が、AC
C合成酵素阻害剤である請求項1に記載の方法。
8. The substance inhibiting the biosynthesis of ethylene is AC
The method according to claim 1, which is a C synthase inhibitor.
【請求項9】 ACC合成酵素阻害剤が、アミノエトキシ
ビニルグリシンである請求項8に記載の方法。
9. The method according to claim 8, wherein the ACC synthase inhibitor is aminoethoxyvinylglycine.
【請求項10】 培地に添加するアミノエトキシビニル
グリシンの濃度が、0.1 - 10 μM、好ましくは0.5 - 1
μMである請求項9に記載の方法。
10. The concentration of aminoethoxyvinylglycine added to the medium is 0.1-10 μM, preferably 0.5-1 μM.
The method according to claim 9, which is μM.
【請求項11】 エチレンの生合成を阻害する物質が、
ACCオキシダーゼ阻害剤である請求項1に記載の方法。
11. A substance that inhibits ethylene biosynthesis,
2. The method according to claim 1, which is an ACC oxidase inhibitor.
【請求項12】 ACCオキシダーゼ阻害剤が、コバルト
イオンである請求項11に記載の方法。
12. The method according to claim 11, wherein the ACC oxidase inhibitor is a cobalt ion.
【請求項13】 培地に添加するコバルトイオンの濃度
が、0.1 - 100 μM、好ましくは1 - 10 μMである請求
項12に記載の方法。
13. The method according to claim 12, wherein the concentration of cobalt ions added to the medium is 0.1-100 μM, preferably 1-10 μM.
【請求項14】 形質転換細胞を選抜する工程を少なく
とも1回含み、初期の選抜工程で用いる選抜培地に、エ
チレンの作用を阻害する物質、またはエチレンの生合成
を阻害する物質が含まれる請求項1ないし13のいずれ
か1項に記載の方法。
14. A method comprising at least one step of selecting transformed cells, wherein the selection medium used in the initial selection step contains a substance that inhibits the action of ethylene or a substance that inhibits the biosynthesis of ethylene. 14. The method according to any one of 1 to 13.
【請求項15】 選抜培地がMS(LS)の無機塩を含
む培地であることを特徴とする請求項1ないし14のい
ずれか1項に記載の方法。
15. The method according to any one of claims 1 to 14, wherein the selection medium is a medium containing an inorganic salt of MS (LS).
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