JP2000516812A - Peptides with inhibitory activity against phytopathogenic fungi - Google Patents

Peptides with inhibitory activity against phytopathogenic fungi

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Abstract

(57)【要約】 ラクトフェリシンが植物病原体に対して抗真菌活性を有することが判明した。ウシラクトフェリシンの合成遺伝子を含む遺伝子構築物を調製し、トランスジェニック疾病耐性植物の提供に使用する。植物内で発現され、植物に疾病体制を付与するラクトフェリシを発現するように植物を形質転換する方法も記載する。   (57) [Summary] Lactoferricin was found to have antifungal activity against plant pathogens. A genetic construct containing a synthetic bovine lactoferricin gene is prepared and used to provide a transgenic disease resistant plant. Also described is a method of transforming a plant to express lactoferrici, which is expressed in the plant and confers a disease regime on the plant.

Description

【発明の詳細な説明】 植物病原性真菌に対する阻害活性を有するペプチド 本発明は、植物をペプチドを産生するように遺伝的に修飾することにより提供 されたペプチドによる植物病原体を制御する方法、ならびに本方法に有用な遺伝 子および植物に関する。特に、本発明はラクトフェリシンおよび植物病原体の制 御におけるその使用に関する。 多くの真菌および細菌は、経済的に重要な農作物の重大な病原体である。植物 の疾病を制御する多くの方法が使用され、種々の程度で成功している。一つの方 法は、作物への抗微生物薬品の適用である。この方法は多くの、当分野で認識さ れる問題を有する。あるいは、より最近の方法は、病原生物の天然の競争者また は抑制者である生物学的制御生物(“生物的防除”)の使用に関する。しかしなが ら、広い場所に生物的防除を適用するのは困難であり、これらの生存微生物を長 期間処理領域に残すことは更に困難である。より最近、組換えDNAの技術は、 抗微生物化合物を発現するクローン化遺伝子を植物細胞に挿入するという機会を 提供している。しかしながら、この技術は、既知の自然に存在する抗微生物剤へ の、最終的な微生物の耐性に関する懸念をもたらしている。従って、1遺伝子の 翻訳で直接植物細胞が形成できる天然に存在する抗微生物化合物の同定の必要性 がまだ存在している。 抗病原体および抗微生物活性を有するペプチドが既に当分野で既知であるため 、新規ペプチドおよびこのようなペプチドをコードするDNAの同定は特に興味 深い。例えば、哺乳類デフェンシン、セクロピン、チオニン、メリチン、昆虫デ フェンシンなどを含む動物、植物、昆虫および微生物源からの多くのいわゆる細 胞溶解性ペプチドが存在する。 抗病原体活性を有する他のクラスのペプチドは、真菌生育を阻害することが既 知であるキチナーゼおよびβ−1,3−グルカナーゼのような加水分解酵素を代 表とする(Schlumbaum,et al.,1986;Mauch,et al.,1988)。 乳タンパク質ラクトフェリンの酵素的加水分解はまた抗微生物特性を有するこ とが示されている。ラクトフェリンは乳、涙、および粘膜分泌物を含む哺乳類の 生体液に存在する鉄結合性糖タンパク質である(Brock,J.,Arch.Dis.Child. 55:417(1980);Bullen,J.Rev.Infect.Dis.3:1127(1981))。ラクトフェリン は、インビトロで細胞生育の促進、造血の調整ならびに微生物感染に対する防御 および免疫調節特性に関与する。しかしながら、インビボでのラクトフェリンの 機能はほとんど知られていない。細胞外ラクトフェリンが抗微生物および抗ウイ ルス活性を有することが報告されている。ウシラクトフェリンでの実験では、ブ タペプシンでの消化により製造された酵素的加水分解物の抗微生物活性が、全タ ンパク質よりもエシェリキア・コリ溶解物に対して強いことが判明している(Tom ita,etal.,J.DairySci.74:4137-4142(1991))。 ラクトフェリンの抗真菌活性はヒトでも証明されている。ラクトフェリシンB の阻害および不活性化に対するカンジダ・アルビカンスの感受性がBellamy et a l.,Med.Microbiol.Immunolog.182:97-105(1993)で試験されている。その作 用は致死的であり、コロニー形成能力の急速な損失をもたらし、ラクトフェリン の活性ペプチドがシー・アルビカンスに対する宿主防御に寄与している可能性を 示す。 ヒトラクトフェリンcDNAは、近年、植物内のラクトフェリンの抗菌活性を 試験するために、タバコ浮遊細胞で発現された。トランスジェニックカルスは完 全長ラクトフェリンタンパク質より顕著に小さい48kDの単一ペプチドを産生 した。トランスジェニックタバコカルスが製造した全タンパク質抽出物は、細菌 の4種の病原種で試験した場合、コロニー形成単位の減少により証明されるよう に、商品として入手可能な精製ラクトフェリンよりも高い抗菌活性を示した。完 全長ラクトフェリンは、トランスジェニックカルスでは検出されず、ラクトフェ リン遺伝子生産物が翻訳後処理を受けていることを示す。ヒトラクトフェリン遺 伝子が、アスペルギルス・ニデュランスで発現され、大量の完全長ラクトフェリ ンの産生をするため、完全長植物産生ラクトフェリンは適当な折りたたみを受け ておらず、折りたたまれていない部位が分解されていることが説明された。カル ス内で抗菌活性を示す切断タンパク質は、タンパク質のアミノ−またはカルボキ シ−末端であると同定された。 本発明は、植物内で安全に発現され得、疾病耐性を付与するラクトフェリシン の酵素的加水分解物を提供する。ラクトフェリシンの合成遺伝子を含む遺伝子構 築物が調製され、トランスジェニック疾病耐性植物の提供のために使用される。 植物に疾病耐性を付与するために植物内で発現されるラクトフェリンを発現させ るために植物を形質転換する方法も記載する。 図1:プラスミドpCIB7703、ユビキチン・プロモーター(15-1995)およびno sターミネーター(2079-2339)制御下にラクトフェリシンB遺伝子(1995-2079位 置)を含む。 図2:プラスミドpCIB7704、ubi-SynPat-nos選択カセット(15-2845位置)を有 し、pCIB7703と同様。 図3:プラスミド7705、NptII含有プラスミド中にubi-SynPat-nos--ubi-ラク トフェリシンB-nosフラグメントを含む。 図4:プラスミド7706、NptII含有プラスミド中にubi-ラクトフェリシンB−n osフラグメントを含む。 本発明は、抗病原体活性を有し、ラクトフェリンのN−末端領域に対応するラ クトフェリンの酵素的加水分解物であるラクトフェリシンを利用する。ラクトフ ェリンは、哺乳類乳で産生されるタンパク質であり、異なる種間で構造的および 機能的相同性を有するが、種間で厳密なアミノ酸配列に少しの差がある。本発明 での使用のために、好ましいラクトフェリシンはラクトフェリシンB(ウシラク トフェリシン)またはラクトフェリシンH(ヒトラクトフェリシン)を含む。ラク トフェリシンは、本発明により、多くの農学的に重要な病原体の生育を阻害し、 植物内で発現され、それにより疾病耐性を付与することが判明した。 ラクトフェリシンB(またはウシラクトフェリシン)は25アミノ酸長のペプチ ド: であり、全ウシラクトフェリン配列のN−末端と完全な相同性を有する。ラクト フェリシンH(またはヒトラクトフェリシン)はヒトラクトフェリンのアミノ酸1 −33に対応し、従って下記の配列の33アミノ酸である: 発現された場合、これらのペプチドは開始コドンに対応するN−末端メチオニン 残基を含み得る。 タンパク質配列を基本にして、ラクトフェリシン遺伝子は植物内で発現される ように設計する。この合成遺伝子のコドン利用は、メイズ発現遺伝子でもっとも 頻繁に使用される各々のコドンを使用することにより、アミノ酸の単子葉植物で の発現用に最適化される。メイズコドン利用表は、Murray,LotzerおよびEberle ,Nucl.Acids Res.17,477-498,1989に記載されている。あるいは、合成遺伝 子のコドン利用は、EP-A-359472に記載のもののように、異なる概念に従って最 適化できる。 植物最適化ラクトフェリシンB遺伝子のために設計された配列は、以下のコー ド配列を含む: 停止コドン(TAA)を3'末端に付加する場合、配列は下記の通りである: ラクトフェリシンHの植物最適化配列は下記の通りである: 好ましくは、メチオニン開始コドンおよび停止コドン(TAG)を付加する。加え て、Kozakコンセンサス配列由来のACC配列を添加し、効率的な翻訳の可能性 を改善する。これは下に示すMet−ラクトフェリシンH遺伝子配列をもたらし、 開始および停止コドンは下線を引く: ラクトフェリシンをコードする構造的コード配列は、植物細胞内の機能できる プロモーター制御下の植物細胞内で発現させ、RNA配列および転写RNAのポ リアデニル化をもたらす3'非翻訳領域を産生させる。植物内または植物細胞内 で機能できるプロモーター、即ち、植物細胞内でラクトフェリシンのような関連 する構造遺伝子の発現をもたらすことができるものの例は、カリフラワーモザイ クウイルス(CaMV)19Sまたは35SプロモーターおよびCaMVダブルプ ロモーター;ノパリンシンターゼプロモーター;病原関連(PR)タンパク質プロ モーター;リブロースビスホスフェートカルボキシラーゼプロモーターの小サブ ユニット(ssuRUBISCO)等を含む。好ましいのは米アクチンプロモーター(McElroy et al.,Mol.Gen.Genet.231:150(1991))、メイズユビキチン・プロモーター (EP0342926;Taylor et al.,Plant Cell Rep.12:491(1993))のようなユビキチ ン・プロモーターおよびタバコ、アラビドプシスまたはメイズ由来のPr−1プ ロモーターである。また好ましいのは35SプロモーターおよびKay et al.,Sc ience 236:1299-1302(1987)記載のもののような促進またはダブル35Sプロモ ーターおよびpCGN2113にクローン化された、ATCC40587で寄託されたダブル35 Sプロモーターである。プロモーターそれ自体、当分野で既知の方法に従ってラ クトフェリシン発現を増加させるためにプロモーター力を修飾するために操作し 得る。 シグナルまたは輸送ペプチドを本発明のキメラDNA構築物でラクトフェリシ ンコード配列と融合し得、発現ラクトフェリシンペプチドを、所望の作用部位に 直接輸送させる。シグナルペプチドの例は、植物病原関連タンパク質に自然に結 合するもの、例えばPR-1、PR-2等を含む。例えば、Payne et al.,Plant Mol.B iol.11:89-94(1988)参照。輸送ペプチドの例は、Von Heijne et al.,Plant.M ol.Biol.Rep.9:104-126(1991);Mazur et al.,Plant Physiol.85:1110(1987 );Vorst et al.,Gene 65:59(1988)に記載のような葉緑体輸送ペプチドおよびBo utry et al.,Nature 328:340-342(1987)に記載のようなミトコンドリア輸送ペ プチドを含む。これらの刊行物の関連する記載は、その全体を引用して本明細書 に包含させる。細胞質発現のために、メチオニン開始コドンを付加する。 本発明のキメラDNA構築物は、プロモーターの複数コピーまたはラクトフェ リシン構造遺伝子の複数コピーを含み得る。加えて、構築物はマーカー用のコー ド配列およびシグナルまたは輸送ペプチドのような他のペプチドのコード配列を 含み得、それぞれDNA分子内で他の機能的要素と適当なリーディングフレーム である。このような構築物の製造は当業者の範囲内である。 有用なマーカーは、例えば、ヒグロマイシン、カナマイシン、G418、ゲン タマイシン、リンコマイシン、メトトレキサート、グリホサート、ホスフィノス リシンなどへの耐性のような除草剤、抗生物質または医薬耐性を付与するペプチ ドを含む。これらのマーカーは、本発明のキメラDNA構築物で形質転換された 細胞を非形質転換細胞から選択するために使用できる。他の有用なマーカーは、 可視反応、例えば発色反応で検出できるペプチド酵素、例えばルシフェラーゼ、 β−グルクロニダーゼまたはβ−ガラクトシダーゼである。 トランスジェニック植物は (a)本発明の組換えDNA分子を植物細胞のゲノムへ挿入し; (b)形質転換植物細胞を得;そして (c)それから疾病からの傷害を減少するのに有効な量のラクトフェリシンを発現 するトランスジェニック植物を再生する ことにより得る。 組換えDNA分子は、多くの当分野で既知の方法で植物細胞内に挿入できる。 当業者は、方法の選択は形質転換の標的の植物のタイプ、即ち、単子葉または双 子葉に依存することを認識する。植物細胞を形質転換する適当な方法はマイクロ インジェクション(Crossway et al.,BioTechniques 4:320-334(1986))、エレク トロポレーション(Riggs et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 83:5602-5606(1 986))、アグロバクテリウム介在形質転換(Hinchee et al.,Biotechnology 6:91 5-921(1988))、直接遺伝子移入(Paszkowski et al.,EMBO J.3:2717-2722(1984 ))およびAgracetus,Inc.,Madison,WisconsinおよびDupont,Inc.,Wilmingto n,Delaware(例えばSanford et al.,U.S.特許第4,945,050;およびMc Cabe et al.,Biotechnology 6:923-923(1988)参照)から入手可能な装置を使用 した弾道的粒子加速を含む。またWeissinger et al.,Annual Rev.Genet.22:4 21-477(1988);Sanford et al.,Particulate Science and Technology 5:27-37( 1987)(タマネギ);Christou et al.,Plant Physiol.87:671-674(1988)(ダイズ );McCabe et al.,Bio/Technology 6:923-923 (1988)(ダイズ);Datta et al.,Bio/Technology 8:736-740(1990)(米);Klein e t al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,85:4305-4309(1988)(メイズ);Klein et al.,Bio/Technology 6:559-563(1988)(メイズ);Klein et al.,Plant Physiol .91:440-444(1988)(メイズ);Fromm et al.,Bio/Technology 8:833-839(1990) ;およびGordon-Kamm et al.,Plant Cell.2:603-618(1990)(メイズ)も参照。 発現カセットに使用するプロモーターの選択は、トランスジェニック植物の導 入遺伝子の空間的および時間的発現パターンを決める。選択プロモーターは(葉 表皮細胞、葉肉細胞、根皮層細胞のような)特異的細胞型または特異的組織また は器官(例えば、根、葉または花)に導入遺伝子を発現し、この選択は導入遺伝子 の発現の望ましい位置を反映する。あるいは、選択プロモーターは遺伝子の発現 を光誘導または他の一過性調節プロモーター下の発現を誘導する。更なる別法は 、選択プロモーターの化学的調節である。これは、導入遺伝子の発現の誘導を、 望ましい場合のみに限定する可能性を提供し、化学的インデューサーでの処置に よりもたらされる。 種々の転写ターミネーターが発現カセットでの使用が可能である。これらは導 入遺伝子およびその正しいポリアデニル化以外に転写の停止を担う。適当な転写 ターミネーターおよび植物内で機能することが知られているものは、CaMV3 5Sターミネーター、tmlターミネーター、ノパリンシンターゼターミネーター 、エンドウrbcS E9ターミネーターを含む。これらは単子葉植物および双子葉植 物の両方で使用できる。 多くの配列が、転写単位内で遺伝子発現を促進することが判明し、これらの配 列は本発明の遺伝子と共に、トランスジェニック植物内でのその発現を増加する ために使用できる。 種々のイントロン配列が、特に単子葉植物細胞内で発現を促進することが示さ れている。例えば、メイズAdh1遺伝子のイントロンは、メイズ細胞に挿入した場 合、その同種プロモーター下で野生型遺伝子の発現を顕著に促進することが判明 している。イントロン1は特に有効であり、クロラムフェニコールアセチルトラ ンスフェラーゼ遺伝子との融合構築物で発現を促進することが判明した(Callis et al.,Genes Develop.1:1183-1200(1987))。同じ実験系で、メイズbronze1遺 伝子由来のイントロンは発現の促進に同様作用を有した(Callis et al.,前掲) 。イントロン配列は、慣用的に植物形質転換ベクターに、典型的に非翻訳リーダ ー内に挿入されている。 ウイルス由来の多くの非翻訳リーダー配列がまた発現を促進し、これらが特に 双子葉植物で有効であることも知られている。特に、タバコ・モザイク・ウイル ス(TMV、“W配列”)、メイズ白斑ウイルス(MCMV)およびアルファルファ ・モザイク・ウイルス(AMV)由来のリーダー配列が発現の促進に有効であるこ とが示されている(例えば、Gallie et al.,Nucl.Acids Res.15:8693-8711(19 87);Skuzeski et al.,Plant Molec.Biol.15:65-79(1990))。 遺伝子生産物のターゲティングの種々の機構が植物に存在することが知られ、 これらの機構の機能化を制御する配列がある程度特徴付けされている。例えば、 葉緑体への遺伝子生産物のターゲティングは種々のタンパク質のアミノ末端に見 られるシグナル配列により制御され、葉緑体が製造された成熟タンパク質を輸送 する間に開裂される(例えば、Comai et al.,J.Biol.Chem.263:15104-15109( 1988))。これらのシグナル配列は、異種遺伝子生産物に融合でき、葉緑体への異 種生産物の輸送に作用する(van den Broeck et al.,Nature 313:358-363(1985) )。適当なシグナル配列をコードするDNAは、RUBISCOタンパク質、CABタン パク質、EPSPシンターゼ酵素、GS2タンパク質および葉緑体に局在化して いることが知られている多くの他のタンパク質のcDNAの5'末端から単離で きる。 他の遺伝子生産物はミトコンドリアおよびペルオキシソームのような他の細胞 小器官に局在化する(例えば、Unger et al.,Plant Molec.Biol.13:411-418(1 989))。これらの生産物をコードするcDNAはまた、異種遺伝子生産物のこれ らの細胞小器官へのターゲティングを行うために操作できる。このような配列の 例は核コード化ATPaseおよびミトコンドリア由来の特異的アスパルテートアミノ トランスフェラーゼである。細胞性タンパク質体のターゲティングはRogers et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 82:6512-6516(1985))に記載されている。 加えて、配列は他の細胞区画への遺伝子生産物のターゲティングをもたらすこ とにより特徴付けされている。アミノ末端配列は、ER、アポプラストへのター ゲティングおよびアリューロン細胞からの細胞外分泌を担う(Koehler & Ho,Pla nt Cell 2:769-783(1990))。加えて、アミノ末端配列はカルボキシ末端配列と共 に遺伝子生産物の空胞ターゲティングを担う(Shinshi et al.,Plant Molec.Bi ol.14:357-368(1990))。 上記の適当なターゲティング配列の関心の導入遺伝子との融合により、導入遺 伝子生産物を任意の細胞小器官または細胞区画に指向させることが可能である。 葉緑体ターゲティングのために、例えば、RUBISCO遺伝子、CAB遺伝子、EP SPシンターゼ遺伝子またはGS2遺伝子由来の葉緑体シグナル配列をフレーム 内で導入遺伝子のアミノ末端ATGに融合させる。選択したシグナル配列は、既 知の開裂部位を含み、構築された融合物は開裂に必要な開裂部位の後のアミノ酸 を考慮に入れなければならない。ある場合、この要求は開裂部位と導入遺伝子A TGの間に少ない数のアミノ酸を付加することにより、あるいは導入遺伝子配列 内のあるアミノ酸の置換により満たされ得る。葉緑体輸送のために構築された融 合物は、インビトロ転写構築物のインビトロ翻訳、続くインビトロ葉緑体取り込 みによる葉緑体取り込みの効率を(Bartlett et al.,In:Edelmann et al.(編)M ethods in Chloroplast Molecular Biology,Elsevier,1081-1091(1982);Wasma nn et al.,Mol.Gen.Genet.205:446-453(1986))記載の方法を使用して試験で きる。これらの構築法は当分野で既知であり、ミトコンドリアとペルオキシソー ムで同様に適用できる。導入遺伝子の発現に必要であり得るターゲティングの選 択はある経路の開始点として必要な前駆体の細胞性局在化に依存する。これは通 常サイトゾルまたは葉緑体であるが、ある場合はミトコンドリアまたはペルオキ シソームであり得る。導入遺伝子発現の生産物は、通常ER、アポプラストまた は空胞へのターゲティングを必要としない。 細胞性ターゲティングの上記の方法は、その同種プロモーターと共にだけでな く、異種プロモーターと共に使用でき、特異的細胞ターゲティング目的をターゲ ティングシグナルが由来するもののプロモーターと異なる発現パターンを有する プロモーターの転写制御下に行う。 双子葉植物の形質転換法は当分野で既知であり、アグロバクテリウムベースの 方法およびアグロバクテリウムを必要としない方法を含む。非アグロバクテリウ ム法は、プロトプラストまたは細胞による外因性遺伝物質の直接の取り込みを含 む。これはPEGまたはエレクトロポレーション介在取り込み、微粒子銃介在輸 送またはマイクロインジェクションにより達成できる。これらの方法の例は、Pa szkowski et al.,EMBO J.3:2717-2722(1984),Potrykus et al.,Mol.Gen.G enet.199:169-177(1985),Reich et al.,Biotechnology 4:1001-1004(1986)お よびKlein et al.,Nature 327:70-73(1987)により記載されている。いずれの場 合も形質転換細胞を当分野で既知の方法を使用して全植物に再生する。 アグロバクテリウム介在形質転換は、その高い形質転換効率および多くの異な る種への広い利用性のため、双子葉植物の形質転換に好ましい方法である。慣用 的にアグロバクテリウムで形質転換可能な多くの作物種は、タバコ、トマト、ヒ マワリ、綿、アブラナ、ジャガイモ、ダイズ、アルファルファおよびポプラを含 む(EP0317511(綿);EP0249432(トマト、Calgene);WO87/072 99(アブラナ属、Calgene);US4,795,855(ポプラ)。アグロバクテリ ウム形質転換は、典型的に興味の異種DNAを担持するバイナリーベクター(例 えばpCIB200またはpCIB2001)の、宿主アグロバクテリウム株により共居住Tiプ ラスミド上にまたは染色体的に担持されるvir遺伝子の相補性に依存し得る適 当なアグロバクテリウム株への移入を含む(例えば、pCIB200およびpCIB2001には 株CIB542(Uknes et al.,Plant Cell 5:159-169(1993))。組換えバイナリーベク ターのアグロバクテリウムへの移入は組換えバイナリーベクターを担持するイー ・コリ、pRK2013のようなプラスミドを担持し、組換えバイナリーベクターを標 的アグロバクテリウム株に移動できるヘルパー・イー・コリ株を使用した三親交 配により達成される。あるいは、組換えバイナリーベクターはアグロバクテリ Res.16:9877(1988))。 標的植物種の組換えアグロバクテリウムによる形質転換は、通常アグロバクテ リウムと植物由来の外植体との共培養を含み、当分野で既知の方法に従う。形質 転換組織を、バイナリープラスミドT−DNA境界の間に存在する抗生物質また は除草剤耐性マーカーを含む選択培地上で再生させる。 ほとんどの単子葉植物の形質転換もまた現在慣用的になっている。好ましい方 法は、PEGまたはエレクトロポレーション法を使用した原形質への、および微 粒子銃によるカルス組織への直接の移入を含む。形質転換は単一DNA種または 多重DNA種(即ち共形質転換)で行うことができ、これらの両方の方法が本発明 での使用に適している。共形質転換は、複雑なベクター構築を避け、興味の遺伝 子および選択可能マーカーに関して同一連鎖群に属さない座を有するトランスジ ェニック植物の産生、継代での選択可能マーカーの除去を可能にする点で、これ を望ましいと見なすなら、利点を有し得る。しかしながら、共形質転換を使用す る欠点は、別のDNA種はゲノム内に統合させる頻度が100%より少ないこと である(Schocher et al.,Biotechnology 4:1093-1096(1986))。 特許出願EP0292435、EP0392225およびWO93/0727 8は、メイズの選良同種交配系からのカルスおよび原形質の製造法、PEGまた はエレクトロポレーションを使用した原形質の形質転換および形質転換原形質か らのメイズ植物の再生を記載する。Gordon-Kamm et al.,Plant Cell 2:603-618 (1990)およびFromm et al.,Biotechnology 8:833-839(1990)は、微粒子銃を使 用したA118-由来メイズ系の形質転換の公開された方法を示す。更に、出願WO 93/07278およびKoziel et al.,Biotechnology 11:194-200(1993)はメ イズの選良同種交配系の微粒子銃による形質転換法を記載する。この方法は、受 粉後14−15日にメイズ雌穂から採取した1.5−2.5mm長の未成熟メイズ胚 および照射のためのPDS-1000He Biolistics装置を使用する。 米の形質転換はまた原形質または微粒子銃を使用した直接移入法により行うこ とができる。原形質介在形質転換は、ジャポニカータイプおよびインディカータ イプで記載されている(Zhang et al.,Plant Cell Rep.7:379-384(1988);Shima moto et al.,Nature 338:274-277(1989);Datta et al.,Biotechnology 8:736- 740(1990))。両方のタイプはまた微粒子銃を使用して慣用的に形質転換できる(C hristou et al.,Biotechnology 9:957-962(1991))。 特許出願EP0332581はプーイデアエ原形質の継代、形質転換および再 生を記載する。これらの方法はダクチリスおよび小麦のようなプーイデアエの形 質転換を可能にする。更に、微粒子銃をタイプC長期間再生可能カルスに使用し た小麦形質転換はVasil et al.,Biotechnology 10:667-674(1992))に、および また未成熟胚および未成熟胚由来カルスの微粒子銃を使用したものはVasil et a l.,Biotechnology 11:1553-1558(1993)およびWeeks et al.,Plant Physiol.1 02:1077-1084(1993)に記載されている。小麦形質転換に好ましい方法は、しかし ながら、未成熟胚の微粒子銃による小麦の形質転換を含み、遺伝子送達の前に高 スクロースまたは高マルトース段階を含む。照射前に、任意の数の胚(0.75− 1mm長)を3%スクロースおよび体細胞性胚の導入のための3mg/l 2,4−D を添加したMS培地(Murashige & Skoog,Physiologia Plantarum 15:473-497(1 962))に置き、暗所で処理する。照射する日に、胚を導入培地から回収し、浸透 圧調節物質上に入れる(即ち、所望の濃度、典型的に15%でスクロースまたは マルトースを添加した導入培地)。胚を2−3時間原形質分離させ、次いで照射 する。標的プレート当たり20胚が典型的であるが、厳密ではない。適当な遺伝 子担持プラスミド(pCIB3064またはpSG35のような)を、標準法を使用してマイク ロメートルサイズ金粒子に凝結させる。胚の各プレートを標準80メッシュスク リーンを使用して〜1000psiのバースト圧を使用して、DuPont Biolisticsヘ リウム装置で撃つ。照射後、胚を暗所に戻し、約24時間回復させる(まだ浸透 圧調節物質上)。24時間後、胚を浸透圧調節物質から回収し、導入培地に戻し 、そこに再生前、約1ヶ月置く。約1ヶ月後、発育した胚発生カルスの胚外植片 を、更に適当な選択剤(pCIB3064の場合10mg/lバスタおよびpSOG35の場合2mg /lメトトレキサート)を含む再生培地(MS+1mg/リットルNAA、5mg/リ ットルGA)に移す。約1ヶ月後、発育した苗条を、半分の強度のMS、2%ス クロースおよび同じ濃度の選択培地を含む“GA7s”として既知の大きい滅菌 容器に移す。 植物で発現された場合、ラクトフェリシンはウイルス、細菌および真菌植物病 原体を含む広いスペクトルの植物病原体を制御または阻害する。植物内でのラク トフェリシンの発現による制御に適した商品として重要な植物の疾病は、以下の ものを含む:トウモロコシ病原体 真菌: ジベレラ・ゼアエ アスペルギルス・フラバス アスペルギルス・パラシティクス フサリウム・モニリフォルメ ジプロディア・メイディス コレトトリクム・グラミノコラ セファロスポリウム・アクレモニウム マクロフォミナ・ファセオリナ セルコスポラ・ゼアエ−メイディス エクセロホリウム・トウルシクム ビポラリス・メイディス カバティエラ・ゼアエ プッシニア・ソルギ プッシニア・ポリソラ スファセロセカ・レリアナ ウスティラゴ・メイディス コレトトリクム・グラミノコラ ヘルミンソスポリウム・カルボナム ペルノスクレロスポラ・ソルギ スクレロフソラ・ライシアエ ペルノスクレロスポラ・サッカリ ペルノスクレロスポラ・フィリピネンシス ペルノスクレロスポラ・メイディス ペルノスクレロスポラ・スポンタネア ペルノスクレロスポラ・ヘテロポゴニ スクレロスポラ・グラミノコラ 細菌: エルウィニア・ステワリティ コリネバクテリウム・ネブラスケンセ ウイルス: メイズ・ドゥウォーフ・モザイク・ウイルス メイズ・ラフ・ドゥウォーフ・(メイズ・リオ・クアルト)ウイルス メイズ・ストリーク・ウイルス メイズ・クロロティック・ドゥウォーフ・ウイルス メイズ・クロロティック・モートル・ウイルス バーリー・イエロー・ドゥウォーフ・ウイルス コーン・リーサル・ネクローシス・ウイルス ハイ・プレインス・ウイルス メイズ・ストライプ・ウイルススイート・コーン病原体: A.細菌疾病 エルウィニア・ステワリティ シュードモナス・アベナエ エルウィニア・クリサンセミ B.真菌疾病 ビポラリス・メイディス エクセロホリウム・トゥルシクム コレトトリクム・グラミノコラ フィロスティクタ・メイディス カバティエラ・ゼアエ セルコスポラ・ゼアエ−メイデイス スクレロフソラ・エスピーピー ペルノスクレロスポラ・エスピーピー ウスティラゴ・メイディス スファセロセカ・レリアナ プッシニア・ソルギ プッシニア・ポリソラ フィソペラ・ゼアエ フサリウム・モニリフォルメ ピシウム・エスピーピー ペニシリウム・オキザリクム フサリウム・エスピーピー ジプロディア・メイディス ジベレラ・ゼアエ C.ウイルス疾病 シュガーケーン・モザイク メイズ・ドゥウォーフ・モザイク メイズ・クロロティック・ドゥウォーフ ハイ・プレインス・ウイルス メイズ・クロロティック・モートル ウィート・ストリーク・モザイク バーリー・イエロー・ドゥウォーフ小麦病原体 真菌病原体: プッシニア・グラミニス・エフ・エスピー・トリチシ プッシニア・レコンディタ・エフ・エスピー・トリチシ プッシニア・ストリフォルミス チレティア・トリチ チレティア・コントラベルサ チレティア・インディカ ウスティラゴ・トリチシ ウロシスティス・トリチシ ガエウマンノマイセス・グラミニス ピシウム・エスピーピー フサリウム・クルモラム フサリウム・グラミナエルム フサリウム・アベナセウム ドレシュレレ・トリチシ−レペンティス リゾクトニア・エスピーピー コレトトリクム・グラミノコラ ヘルミンソスポリウム・エスピーピー ミクロドシウム・ニバレ シュードセルコスポレラ・ヘルポトリコイデス エリシフェ・グラミニス・エフ・エスピー・トリチシ スクレロフソラ・マクロスポラ セプトリア・トリチシ セプトリア・ノドラム(スタゴノスポラ・ノドラム) ビポラリス・ソロキニアナ フサリウム・ロゼウム セファロスポリウム・グラミネウム コチリオボラス・サティバス クラビセプス・プルプレア 細菌病原体: シュードモナス・シリンガエ・ピーブイ・アトロファシエンス シュードモナス・シリンガエ・ピーブイ・シリンガエ キサントモナス・カンペストリス・ピーブイ・トランスルセンス ウイルス病原体: バーリー・イエロー・ドゥウォーフ・ウイルス ソイルボーン・ウィート・モザイク・ウイルス ウィート・スピンドル・ストリーク・モザイク・ウイルス ウィート・イエロー・モザイク・ウイルスダイズ病原体 1.真菌 フィトフソラ・メガスペルマ・バリアント・ソイアエ コレトトリクム・トランカトゥム セプトリア・グリシンス セルコスポラ・キクチ セルコスポラ・ソジナ ペロノスポラ・マンシュリカ ミクロスファエラ・ディフサ リゾクトニア・ソラニ ファコプソラ・オアシリジ コリネスポラ・カシコラ カロネクトリア・クロタラリアエ フサリウム・ソラニ フサリウム・オキシスポルム マクロフォミナ・ファセオリナ ディアポルセ・ファセオロルム・バリアント・カウリボラ&メリデ ィオナリス ディアポルセ・ファセオロルム・バリアント・ソイアエ フィアロフォラ・グレガタ ピシウム・エスピーピー スクレロチニア・スクレロチオラム スクレロチウン・ロルフシ シエラビオプシス・バシコラ 2.細菌 シュードモナス・シリンガエ・ピーブイ・グリシネア キサントモナス・カンペストリス・ピーブイ・ファセオリ 3.ウイルス ソイビーン・モザイク ビーン・ポッド・モートル バッド・ブライト ピーナツ・モートル カウピー・クロロティック・モートル イエロー・モザイクエンドウ病原体 I.種子および苗木疾病 ピシウム・ウルチマム リゾクトニア・ソラニ II.細菌による疾病 シュードモナス・シリンガエ・ピーブイ・ピシ シュードモナス・シリンガエ・ピーブイ・シリンガエ III.真菌による葉疾病 アスコチタ・ピシ ミコスファエレラ・ピノデス アスコチタ・ピノデラ スクレロチニア・スクレロチオラム ペロノスポラ・ピシ エリシフェ・ピシ コレトトリクム・ピシ アルテルナリア・アルテルナタ ボツリティス・シネレア IV.真菌による根疾病 フサリウム・オキシスポルム エフ・エスピー・ピシ アファノマイセス・ユーテイチェス・エフ・エスピー・ピシ ピシウム・ウルチマム フサリウム・ソラニ・エフ・エスピー・ピシ シエラビオプシス・バシコラ V.ウイルスによる疾病 ピー・エナチオン・モザイク ビーン・(ピー)リーフ・ロール ピー・シードボーン・モザイク ピー・ストリーク・ピー・モザイク ククンバー・モザイク ピー・アーりー・ブラウニング・ウイルス レッド・クローバー・ベイン・モザイクインゲン豆病原体 I.根疾病 アファノマイセス・ユーテイチェス・エフ・エスピー・ファテオリ ピシウム・ウルチマム リゾクトニア・ソラニ フサリウム・ソラニ・エフ・エスピー・ファセオリ シエラビオプシス・バシコラ スクレロチウム・ロルフシ II.大気中の部分の真菌疾病 コレトトリクム・インデムシアナム ウロマイヤス・アペンディカルタス スクレロチニア・スクレロチオラム フサリウム・オキシスポルム・エフ・エスピー・ファセオリ フォマ・エクシグア・バリアント・エクシグア セルコスポラ・カネッセンス カエトセプトリア・ウェルマニ フィトフソラ・ニコチアナエ エリシフェ・ポリゴニ ピシウム・ウルチマム&デバリアナム アルテマリア・アルテルナタ、種々の種 ファエオイサリオプシス・グリセオラ マクロフォミナ・ファセオリナ ボツリティス・シネレア リゾクトニア・ソラニ III.細菌による疾病 シュードモナス・シリンガエ・ピーブイ・ファセオリコラ シュードモナス・シリンガエ・ピーブイ・シリンガエ キサントモナス・ファセオリ IV.線虫類による疾病 メロイドジネ・インコグニタ プラチレンクス種 V.ウイルスによる疾病 ビーン・コモン・モザイク ビーン・ゴイデン・モザイク クーリー・トップ ビーン・クーリー・ドゥウォーフ・モザイク ビーン・ポッド・モートル クローバー・イエロー・ベイン レッド・ノード ククンバー・モザイク ピーナツ・ストゥントサトウダイコン病原体 1.真菌: セルコスポラ・ベティコラ 斑点病 アファノマイセス・コチオイデス リゾクトニア・ソラニ 立ち枯れ病、根腐敗病 エリシフェ・ベタエ うどんこ病 リゾクトニア・ビオラセア(ヘリコバシジウム・プルプレウム) ラムラリア・ベティコラ ピシウム・エスピーピー フォマ・ベタエ ウロマイセス・ベタエ ペロノスポラ・ファリノサ アルテルナリア・テヌイス フサリウム・オキシスポリウム ベルティシリウム・ダリアエ スクレロチウム・ロルフシ エリシフェ・ポリゴニ うどんこ病 ポリミキサ・ベタエ 2.細菌: シュードモナス・シリンガエ エルウィニア・カルトボラ エルウィニア根腐敗病 3.ウイルス: リゾマニア・ビート・ネクロティック・イエロー・ベイン・ウイル ス(BNYVV) ビート・マイルド・イエローイング・ウイルス(BMYV) ビート・イエローズ・ウイルス(BYV) ビート・クーリー・トップ・ウイルス ビート・モザイク・ウイルス 本発明は、発芽および栽培した場合、ラクトフェリシンを発現する植物および 種子を提供する。好ましくは、ラクトフェリシンは、ゲノムに安定に統合された 組換えDNAから発現する。トランスジェニック植物または種子は単子葉植物ま たは双子葉植物のいずれかであり、好ましくはメイズ、米、小麦、大麦、ソルガ ム、ライ麦、オート麦、キビ、綿、ダイズ、エンドウ豆、インゲン豆、ヒマワリ 、牧草およびアブラナから選択される。トランスジェニック種子は好ましくは植 物病原体の駆除のための使用法のラベルを付けた袋に詰め得る。 上記のトランスジェニック種子および植物に操作した遺伝的特性は、有性生殖 または無性生育で継代し、従って、子孫植物でも維持され、遺伝され得る。一般 に、このような維持および繁殖により、耕作、種蒔きまたは収穫のような具体的 な目的に適合するように開発された既知の農学的方法の使用ができる。水耕法ま たは温室法もまた使用できる。生育穀物が昆虫または感染体による攻撃および傷 害ならびに雑草との競争に弱いため、方法は制御された雑草、植物疾病、昆虫、 線虫および収率を改善させるのに不利な他の条件の制御下で行う。これらは土壌 の耕作または雑草および感染植物の除去のような機械的方法および除草剤、殺真 菌剤、殺線虫剤、生育調節剤、成熟剤および殺虫剤のような農薬の適用を含む。 本発明のトランスジェニック植物および種子の有利な遺伝的特性の使用により 、病原体、除草剤または負荷への耐性、改善された栄養価、増加した収率または 倒伏または脆弱による損失の低減をもたらす改善された構造を有する植物の開発 を 目的とした植物育種を更に行うことができる。種々の育種段階は、交配する系の 選択、親系の直接受粉または適当な子孫植物の選択のような十分定義されたヒト の介在により特徴付けされる。所望の目的に依存して、異なる育種法を行う。対 応する方法は当分野で既知であり、ハイブリダイゼーション、同系交配、戻し交 配、多系交配、種々の交雑、種間ハイブリダイゼーション、異数性法などを含む がこれらに限定されない。ハイブリダイゼーション法は、植物種の不稔を含み、 機械的、化学的または生化学的手段で雄性または雌性不稔植物を産生する。雄性 不稔植物と異なる系の花粉の交差受粉は、雄性不稔であるが雌性稔性植物のゲノ ムが、両方の親系の性質を均質に獲得することを確実とする。従って、本発明の トランスジェニック種子および植物は、例えば、その修飾された遺伝的性質のた めに、除草剤または農薬処理のような慣用法の作用を増加させるか、またはこの ような方法をなくす改善された植物系の育種に使用できる。あるいは、改善され たストレス耐性の新規作物は、その最適化遺伝子“装備”のために、同等に不利 な生育条件下に耐性でない生産物よりも良好な質の収穫産物を得ることができる 。 種子製造において、種子の発芽の品質および均質性は本質的な生産物の特性で あるが、農家により収穫され、売られる種子の発芽の品質および均質性は重要で はない。作物を他の作物および雑草種子と離すこと、種子担持疾病の制御、およ び良好な発芽の種子の製造が難しいため、かなり大規模で十分に定義された種子 製造法が、純粋種子の生育、条件付けおよび販売の分野の専門家である種子製造 者により開発されている。従って、農家にとって、彼自身の作物から収穫した種 子を使用する代わりに、特異的品質標準に合う認定された種子を買うことは一般 的である。種子として使用する繁殖材料は、慣用的に除草剤、殺虫剤、殺真菌剤 、殺菌剤、殺線虫剤、軟体動物駆除剤またはこれらの混合物を含む保護コーティ ングで処置されている。慣用的に使用される保護コーティングは、カプタン、カ ル 真菌または動物病原体によりもたらされる障害に対する保護を提供するための調 剤の分野で慣用的に用いられる更なる担体、界面活性剤または適用促進アジュバ ントと共に調剤する。保護コーティングは、液体製剤に繁殖材料を浸すかまたは 複合湿潤または乾燥製剤でコーティングすることにより適用し得る。芽または果 実での直接処置のような他の適用法も可能である。 植物疾病に対する制御を提供するための、本発明のトランスジェニック植物、 トランスジェニック植物材料、またはトランスジェニック種子の使用と特徴とす る、上記に例示の方法のような新規農学的方法の提供は本発明の更なる態様であ る。 本発明の方法に従って形質転換した植物から子孫を育種するために、下記のよ うな方法を使用し得る:下記の実施例記載のように製造した植物を当分野で既知 のように温室内の鉢または土壌で生育させ、花を咲かせる。花粉を得、同じ植物 、姉妹植物または任意の望ましい植物の受粉に使用する。同様に、形質転換植物 を同じ植物、姉妹植物または任意の望ましいメイズ植物から得た花粉で受粉し得 る。この方法で得た形質転換子孫は、導入遺伝子および/または付随DNA(遺 伝子型)、または付与される表現型の存在により、非形質転換子孫と区別し得る 。形質転換子孫は、同様に、所望の性質を有する植物で通常行われるように、自 家受粉または他の植物と交配し得る。同様に、この方法で製造した他の形質転換 植物を、所望の特性の子孫を製造するために、当分野で既知のように自家受粉ま たは交配し得る。 本発明は、最初の態様において 1.機能的配列として: (a)植物細胞内で機能し、RNA配列の製造をもたらすプロモーター、例えば、 上記のプロモーター、例えばメイズ・ユビキチン・プロモーター; (b)ラクトフェリシン、例えばラクトフェリシンBまたはラクトフェリシンH、 例えば、所望によりN−末端メチオニンを含む配列番号:1または2のペプチド の製造をコードする構造的コード配列;好ましくは、例えば、配列番号:3、4 、5または6の植物最適化コード配列;そして (c)植物細胞内で機能し、RNA配列の3'末端へのポリアデニル化ヌクレオチ ドの付加をもたらす3'非翻訳領域、例えば、上記の転写ターミネーター、例え ば、アグロバクテリウム・ツメファシエンス由来のノパリン・シンターゼ転写タ ーミネーター; および所望により更に本明細書に記載のように、1個またはそれ以上のエンハン サーまたはターゲティング配列 を含む組換えDNA分子を提供する。 第2の態様において、本発明は 2. (a)植物細胞のゲノム内に、例えば(i)植物細胞内で融合し、RNA配列の製造 をもたらすプロモーター;(ii)ラクトフェリシンの製造をコードする構造的コー ド配列;そして(iii)植物細胞内で機能し、RNA配列の3'末端へのポリアデニ ル化ヌクレオチドの付加をもたらす3'非翻訳領域を含む上記の組換えDNA分 子を挿入する; (b)形質転換細胞を得る;そして (c)形質転換植物細胞から、病原体の感染による傷害を減少するのに十分な量の ラクトフェリシンを発現する遺伝的に形質転換された植物を再生する: 段階を含む、ラクトフェリシンの発現ができる、トランスジェニック疾病耐性植 物、例えば、上記の植物、例えばメイズまたは小麦植物の製造法を提供する。 第3の態様において、本発明は 3.ラクトフェリシンを発現する細胞を含む植物(例えば、メイズ、小麦またはサ トウダイコン植物)、例えば、機能的配列として (a)植物細胞内で融合し、RNA配列の製造をもたらすプロモーター; (b)ラクトフェリシンの製造をコードする構造的コード配列;そして (c)植物細胞内で機能し、RNA配列の3'末端へのポリアデニル化ヌクレオチ ドの付加をもたらす3'非翻訳領域; を含む組換えDNAが安定にそのゲノム内に統合されている植物を提供する(こ こで、例えば、植物が発生上および形態上正常である)。 第4の態様において、本発明は 4.発芽および栽培した場合、ラクトフェリシンを発現する細胞を含む植物、例 えば、上記の植物を発育させる種子を提供する(ここで、例えば、種子は所望に より(例えば、ポリマー、殺菌剤、殺虫剤、色素または他の種子コーティングで) コートされおよび/または例えば、袋または販売または輸送のための他の容器に 詰められている)。 第5の態様において、本発明は 5.例えば、上記のように、植物病原体、例えば、植物細菌、真菌またはウイル ス病原体を制御するためのラクトフェリシンの使用; および病原体をラクトフェリシンを発現する植物にさらすことを含む、例えば、 上記のような、植物病原体の制御法を提供する。 以下の記載は本発明の方法および組成物を更に例示する。しかしながら、当業 者により同等であることが知られている他の方法も用いることができることは理 解される。 実施例 実施例1:植物病原真菌および他の微生物におけるラクトフェリシンBの抗微生 物活性 a.胞子発芽の阻害 ラクトフェリシンBを、ジプロディア・メイディスおよびコレトトリクム・グ ラミノコラ胞子を使用して、胞子発芽阻害アッセイで試験した。真菌株をLoral Castor,CIBA-GEIGY,Illinoisから得た。ラクトフェリシンBペプチドおよびラ クトフェリンは、日本、東京の森永乳業株式会社から得た。 真菌胞子をジャガイモデキストロース寒天(PDA、Difco)プレートで生育さ せた胞子形成培養から回収した。ディー・メイディス胞子を、新鮮なまま、また は25%グリセロール中−80℃で貯蔵して使用した。シー・グラミノコラ胞子 は、新鮮なまま使用した。 アッセイのために、10ml溶解培地(1.5%寒天、8%ニンジン抽出物含有) を約50℃に冷却した。10マイクロリットルのストレプトマイシン(250mg /ml)、続いてディー・メイディスまたはシー・グラミノコラ胞子のいずれかを 約106/ml(ディー・メイディス)および107/ml(シー・グラミノコラ)の濃度 で添加した。溶液を穏やかに回転させることにより混合し、滅菌ペトリ皿に注い だ。培地を固化した後、滅菌1/4インチ直径フィルターディスクを培地の上に 置き、試験溶液をこれらのディスク上にピペットで移した。試験溶液はラクトフ ェリン(10マイクログラム)、ラクトフェリシンB(10マイクログラム)、プ ロチオニン(陽性対照、0、5、10および20マイクログラム;Calbiochemか ら購入)および緩衝液(20mMトリスpH7.5)であった。 室温で2−5日インキュベーション後、プロチオニンおよびラクトフェリシン Bを含むフィルターディスクの周り以外、真菌生育が、プレート上で明らかに見 ることができた。阻害帯のサイズは1に示す。ディー・メイディス実験において 、10マイクログラムのラクトフェリシンBのフィルターディスクは、4.95m mの阻害の帯を、一方20マイクログラムのプロチオニンは4.5mmの阻害帯を示 した。シー・グラミノコラ実験において、ラクトフェリシンBは1.7mmの阻害 の帯を産生し、一方プロチオニンは2.1mmの阻害の帯を産生した。ラクトフェ リンは真菌発芽および生育の阻害をしなかった。 エルウィニア・ステワルティをまたこのシステムで試験し、ラクトフェリシン Bがまたこの細菌の生育も阻害することが示された。 表1:ラクトフェリシンBによる胞子発芽の阻害 b.菌糸体生育の阻害 抗菌活性の評価に使用した第2の方法は、菌糸体生育の阻害の測定を含む。本 アッセイにおいて、4%ニンジン抽出物含有1.5%アガロースプレートの周辺 でパスツールピペットの広い方の先で穴を開けた。穴の底を融解寒天溶液の滴で 封入した。個々の真菌プラグをビポラリス・メイディス、フサリウム・モノリフ ォルメ、ジベレラ・ゼアエ、ピチウム・アファニデルマトウムまたはリゾクトニ ア・ソラニのいずれかのマスタープレートから取り、各試験プレートの中心に置 いた。本穴(40マイクロリットル)中の試験溶液は、ラクトフェリシンB(10 0マイクログラム)、ラクトフェリン(100マイクログラム)または緩衝液(20 mMトリスpH7.5)であった。室温で真菌が接種プラグから穴に生育するのに 必要な時間インキュベーションした後、真菌生育の阻害を採点した。総ての真菌 がラクトフェリシンB含有穴の付近では生育の阻害を示したが、ラクトフェリン または緩衝液対照穴の周りでは示さなかった。結果を表2に示す。 表2:ラクトフェリシンBによる真菌の生育阻害c.液体培養中の最小阻害濃度 ラクトフェリシンBおよび2種の誘導体のフサリウム・クルモラムおよびセプ トリア・ノドラムにおける活性を液体阻害アッセイで試験した。ペプチドはラク トフェリシンB(上記のような)、Met−ラクトフェリシンB(付加N−末端メチオ ニンを有するラクトフェリシンB)およびGln−ラクトフェリシンB(付加N−末 端グルタミンを有するラクトフェリシンB)であった。総てのペプチドは、W.M .Keck Biotechnology Resource Center,New Haven,CTから購入した。ペプチ ドを二回蒸留滅菌水に1.5mg/mlで溶解した。 真菌胞子を、上記のようにジャガイモデキストロース寒天(PDA、Difco)プ レートで生育させた胞子形成培養から回収し、1/2強度PDA中、15,00 0/mlで希釈した。50マイクロリットル胞子に、連続希釈の25マイクロリッ トルペプチドを、総て96ウェルプレートで、添加した。ウェルを混合した後、 590nmのODを測定した(真菌の生育の測定)。プレートを次いで28℃でイン キュベートし、590nmのODを2日にわたり一定の間隔で測定した。完全に生 育を阻害するラクトフェリシンBペプチドの最小濃度を最小阻害濃度(MIC)と して示した。これらの値を表3に示す。 ピチア・パストリスをYPDプレートで、シュードモナス・シリンガエBL882 およびイー・コリDH5αをLブロスで生育させた。少量のピー・パストリス細胞 をYPDに再懸濁させ、細胞濃度を計数し、30,000細胞/mlにYPDで調 節した。600nmのODをDH5αおよびBL882の培養で測定した。細胞濃度をLブ ロス中30,000細胞/mlに調節し、600nmでのOD=1がDH5αに関しては 109細胞/ml、BL882に関しては5×108細胞/mlであると仮定した。 80マイクロリットル細胞に、ラクトフェリシンBペプチドの一連の希釈20 マイクロリットルを、総て96ウェルプレートで添加した。プレートの590nm のODを読み、次にプレートを28℃でインキュベートした。590でのODを 二日にわたり定期的に読んだ。完全に生育を阻害するラクトフェリシンBペプチ ドの最小濃度を最小阻害濃度(MIC)として示した。これらの値を表3に示す。 表3:ラクトフェリシンBの最小阻害濃度 実施例2:植物細胞外液でのGln−ラクトフェリシンBペプチドの安定性 ラクトフェリシンBペプチドを、数個の異なる亜細胞性位置(詳細は下記実施 例3−6に記載)へペプチドを向かわせる制御配列を使用して、植物内で発現さ せた。細胞外発現のために、ラクトフェリシンBのコード配列を、ペプチドの細 胞外領域への分泌をもたらすメイズPR-1遺伝子のリーダー配列と融合させた。こ の目的で使用したリーダー配列は、成熟、分泌PR-1タンパク質の開始のグルタミ ン残基を含み、従って付加N−末端グルタミン残基を有するラクトフェリシンB ペプチド(Gln−ラクトフェリシンB)の分泌をもたらす。合成Gln−ラクトフェリ シンBペプチドを、小麦、トウモロコシおよびタバコの細胞外洗浄液での安定性 を試験した。 細胞外洗浄液(ECF)は、葉組織を滅菌、2回蒸留水に浸すことにより得、こ れを浸漬組織の遠心により回収した。小麦に関しては、UC703植物の葉を、トウ モロコシに関しては6N615植物を使用した。これらの葉を小片に切断し、これを 底に詰綿を含む20mlシリンジのバレルに入れた。切片を水で洗浄して、切片表 面から細胞外滲出液を除いた。次に、水を添加し、プランジャーをシリンジのバ レルに入れた。シリンジを凍結乾燥容器中で上下逆さに入れ、次いで凍結乾燥器 に接続した。30−40秒の穏やかな減圧後、真空を緩めた。これを1回繰り返 した。次いで、葉片を10mlシリンジのバレルに入れ、遠心管に入れた。これを 、臨床的遠心で1000から2000rpmで回転させ、細胞外洗浄液を回収し、 次いで凍結させた。 タバコ(栽培変種キサンチ・エヌシー)に関して、10mlシリンジを使用して、 葉に水を注入した。葉を次いで植物から採取し、吸い取って乾燥させ、巻き、短 い円柱に切り、これを10mlシリンジバレルに入れた。シリンジを遠心管に入れ 、臨床的遠心で1000rpmで回転させた。管から回収した洗浄液を集め、凍結 させた。 ECFの一定量を製造者(Novex)の指示に従って、10%トリシンゲルで流し た。相対的タンパク質濃度の概算を、各植物ECFで行った。これを続くインキ ュベーションで、ほぼ等量の全ECFタンパク質を有する液体を回収するのに必 要なECFの量の概算に使用した。即ち、それぞれ18.5マイクロリットルの 小麦からのECF、トウモロコシECF 31マイクロリットルおよびタバコE CF 60ミリリットルを、全量75マイクロリットルで10mMトリスpH7 .5、50mM NaCl、2.5mM、MgCl2および2.5mM CaCl2 を含む、それぞれ11.25マイクログラムのGln−ラクトフェリシンBペプチド とインキュベートした。反応物を37℃でインキュベートし、10マイクロリッ トル量を0、15、30、60、90、120および180分に取った。これら のサンプルを直ぐに凍結させた。 サンプルを、熱不活性化およびアルキル化後、ゲル電気泳動によりGln−ラク トフェリシンBの存在を分析した。10分、100℃でのインキュベーションに 続き、サンプルを冷却し、エッペンドルフ遠心器中で急速に回転させた。各サン プルのアルキル化は、最初にサンプルを2マイクロリットルの1mM DTTで 、N2雰囲気下、10分、100℃で還元することにより行った。次いで、ヨー ドアセトアミド(10mMを2マイクロリットル)および1.4マイクロリットル 1 Mトリス(pH8.5)を添加し、溶液をより塩基性とした。試験管をN2でフラッ シュした後、サンプルを暗所で50℃で50分、インキュベートした。コントロ ールペプチドサンプル(緩衝液またはECF無しのGln−ラクトフェリンBペプチ ド)を同じ方法でアルキル化した。サンプルをゲル電気泳動により分析するまで 凍結貯蔵した。 各サンプルに、等量の2×トリシン/SDSサンプル緩衝液を添加し(Novex) 、その後100℃で5分インキュベートした。次いでサンプルを10−20%ト リシン/SDSゲル(Novex)で、製造者の指示に従って流した。ゲルを、ペプチ ドバンドを可視化するためにクーマシー(Pharmacia)で染色し、汚れを除いた。 Gln−ラクトフェリシンBペプチドは小麦FCF中で全く安定であった。3時 間のインキュベーション後、かなりの量のペプチドがまだ存在し、ペプチドの分 解がこのECFで相対的に遅いことを示す。トウモロコシおよびタバコECFに おいて、Gln−ラクトフェリシンBペプチドが3時間のインキュベーション後に 、たとえ減少した量でも、まだ存在した。 この結果は、Gln−ラクトフェリシンBペプチドがこれらの3植物種のECF でわずかにゆっくり分解されるだけであることを示す。ECF中のペプチドの分 解は、これらの条件下で3時間以上かかる。 実施例3:植物内のラクトフェリシンBの細胞質発現のための遺伝子の構築 合成ラクトフェリシンBの細胞質的発現のためのコードおよび非コードDNA 配列を2つの部分的に相補性のオリゴヌクレオチドの合成により得た。(コード 鎖の5'から3'で)BamHI制限酵素末端、Kozakコンセンサス部位をコードするオ リゴヌクレオチドは、メチオニン開始コドン、ラクトフェリシンBペプチドのア ミノ酸配列をコードする75塩基対、停止コドンおよびNotI制限酵素末端を含む 。 オリゴのヌクレオチド配列は: であった。 これらの合成オリゴヌクレオチドを購入し、10%尿素/ポリアクリルアミド ゲルで電気泳動し、完全長オリゴヌクレオチドを含むバンドを摘出した。オリゴ ヌクレオチドを溶出し、アニールし、オリゴ1−1および2−1を使用したPC R増幅に使用した。 PCR産物をpCRIIにライゲートし、挿入断片を含むクローンを同定し、挿入 断片を配列決定し、導入変異の欠失を確認した。正確な配列のクローンのBamHI −NotI挿入断片を、BamHIおよびNotI予備消化Bluescriptにクローン化した。ユ ビキチン・プロモーター(Toki,et al.,Plant Physiol.100:1503)含有2kb Hi ndIII−BamHIフラグメントをこのクローンのHindIII−BamHI部位にクローン化し た。nosターミネーターをNotI−SacI部位にライゲートし、ユビキチン−ラク トフェリシンB-nos遺伝子カセットを有するプラスミドであるpCIB7703(図1に 示す)を産生した。ubi-SynPAT-nos含有DNAフラグメントを本プラスミドのHin dIII部位にクローン化した。得られるプラスミドであるpCIB7704(図2に示す)は 、ubi-SynPAT-nosおよびubi-lacto-nos遺伝子カセットを含む。本プラスミドは 植物での選択のためにSynPAT遺伝子を含み、メイズユビキチン・プロモーター制 御下でのラクトフェリシンBでの植物の形質転換に有用である。 プラスミドpCIB7704をKpnIおよびSacIで開裂し、ubi-SynPAT-nos--ubi-lacto- nos遺伝子融合物を含むフラグメントを遊離させた。本フラグメントをKpnI、Sac I消化pCIB6848にクローン化し、pCIB7705(図3に示す)を形成させた。プラスミ ドpCIB7705は細菌での選択のためのNPTII(カナマイシン耐性)遺伝子および植物 での選択のためのSynPAT遺伝子を含み、メイズ・ユビキチン・プロモーターの 制御下でのラクトフェリシンBでの植物の形質転換に有用である。 ubi-lacto-nos構築物を含むpCIB7703由来のKpnI−SacIフラグメントをプラス ミドpCIB6848にクローン化し、pCIB7706(図4に示す)を産生した。これによりカ ナマイシン耐性遺伝子含有プラスミドにubi-lacto-nos遺伝子構築物を入れる。 実施例4:植物内のラクトフェリシンBの細胞外発現のための合成遺伝子の構築 ラクトフェリシンBの細胞外発現のために、リーダー配列をラクトフェリシン B遺伝子の5'末端に置いた。リーダー配列はメイズPR1cDNA(PR-1mz)由来で あり、これはメイズcDNAライブラリーから(大麦PR-1遺伝子プローブを使用 して)クローン化し、配列決定された(特許公開WO95/19443)。合成オ リゴヌクレオチドおよびPCR増幅を、本遺伝子構築物の製造のために2段階で 使用した。オリゴヌクレオチド3はPR-1リーダーおよびラクトフェリシンBコー ド配列の開始と同一であるが、一つの沈黙ヌクレオチド変化があった(可能性の 有る二次構造の問題を防止するために)。オリゴ4はラクトフェリシンBコード 配列(この設計は詳細な説明で記載されている)およびPR-1リーダー配列の3'末 端と相補的であった。オリゴ3−1はPR-1コード配列の5'末端と同一であった 。 合成オリゴヌクレオチドのヌクレオチド配列は: であった。 最初に、メイズPR1リーダー配列を、オリゴ3−1および4を使用して、メイ ズPR-1cDNAクローンを鋳型としてPCR増幅した。これは完全BamHI制限部 位、PR-1リーダー、ラクトフェリシンBおよびNotI制限部位の一部を含むPCR フラグメントを産生した。ラクトフェリシンB鋳型を、PCR反応に使用し、プ ライマーとしてオリゴ2−1(上記実施例3に記載)およびオリゴ3を使用した。 これら2つのPCRフラグメントを次に混合し、94℃で変性し、Taq DNAポ リメラーゼで5分、72℃で伸長させた。次に、この反応物をオリゴ2−1およ び3−1を使用して、10サイクルPCR増幅させた。 PCRフラグメントをPCRIIにクローン化した。挿入断片を含むクローンを同 定し、挿入断片を配列決定して、導入された変異の欠失を確認した。リーダー配 列に一つの変異を有する挿入断片を含むプラスミド#10を単離した(12番目 のアミノ酸でGCCがGACに変化)。上記の実験を繰り返して、ラクトフェリ シンB遺伝子配列に一つの変異を有するプラスミド#11を単離した(15番目 のアミノ酸でGCCからACCに変化)。各々異なる変異を含むこれらの二つの プラスミドを使用し、正確な配列を製造した。BamHI−NotI挿入断片をpBluescri ptに、BamHI−NotI挿入断片としてクローン化した。変異を含むBstXIフラグメン トを、挿入断片#11を含むBluescriptプラスミドから除去し、挿入断片#10 を含むBluescriptプラスミド由来の対応するBstXIフラグメントと置換した。ユ ビキチン・プロモーター(Toki,et al.,Plant Physiol.100:1503)を含む2kb HindIII−BamHIフラグメントをこのクローンのHindIII−BamHI部位にクローン 化し、nosターミネーターをNotI−SacI部位にライゲートした。得られたプラ スミドをp#10/11と命名した。 この正確なプラスミドを次にPCR反応の鋳型として使用し、プライマーとし てオリゴ5およびオリゴ2−1を使用した。オリゴ5はラクトフェリシンBの最 初のアミノ酸の前に一つのアミノ酸グルタミンが付加されている。これは、PR1 リーダーとラクトフェリシンBの結合部で確実なリーダー開裂部位を産生するた めに行った。植物細胞中でのPR1リーダーの除去は、従って、付加N−末端グル タミンを有するラクトフェリシンBペプチドの産生を予期する。 得られるPCRフラグメントを、pCRIIにクローン化し、クローンを配列決定 した。正しい配列(付加グルタミンを含む)のBstXI−NotI挿入断片を単離し、次 いでBstXI、NotI消化p#10/11にクローン化し、pCIB7707を産生した。こ れは、メイズPR1リーダー−ラクトフェリシンBコード配列をユビキチン・プロ モーターおよびnosターミネーターの制御下に置いた(ubi-PR1-ラクトフェリ ンB-nos)。ubi-SynPAT-nosを含むDNAフラグメントを本プラスミドのHindIII 部位にクローン化し、SynPatおよびPR1−ラクトフェリシンB遺伝子カセットを 含むプラスミドpCIB7708を得た。 本プラスミドをKpnIおよびSacIで切断し、ubi-SynPat-nos--ubi-PR1-lacto-no s遺伝子融合を含む挿入断片を放出させた。本フラグメントをKpnI、SacI消化pCI B6848にクローン化し、pCIB7709を産生した。本プラスミドは細菌での選択のた めにNPTII(カナマイシン耐性)遺伝子を、植物での選択のためにSynPAT遺伝子を 含み、メイズ・ユビキチン・プロモーターの制御下でのラクトフェリシンB遺伝 子での植物の形質転換に有用である。 ubi-lacto-nosカセットを含む、pCIB7707からのKpnI−SacIフラグメントをプ ラスミドpCIB6848にクローン化し、pCIB7710を産生した。これは、ubi-lacto-no s遺伝子構築物をカナマイシン耐性遺伝子含有プラスミド中に置く。 実施例5:植物内のラクトフェリシンBの空胞発現のための遺伝子の構築 ラクトフェリシンBの空胞発現のために、空胞ターゲティングのための配列を 上記実施例4(植物内のラクトフェリシンBの細胞外発現のための合成遺伝子の 構築)記載のPR1リーダーラクトフェリシンB遺伝子カセットの3'末端に付加し た。この付加18塩基対配列は、C−末端Val-Phe-Ala-Glu-Ala-Ile空胞ターゲ ティング配列(Dombrowski et al.,Plant Cell 5,587-596,1993)をコードし、 停止コドンに続く。加えて、制限末端が合成遺伝子の5'および3'末端に挿入さ れ、クローニングを容易にした。 二つのオリゴヌクレオチドをこの合成遺伝子の構築に使用した。オリゴ3−1 の配列は、上記実施例4に記載されている。オリゴ6の配列はラクトフェリシン Bコード配列の3'末端の相補物、空胞ターゲティング配列のためのコドン、停 止コドンおよびNotI制限酵素部位を含む。この配列は下に示す。 オリゴ3−1およびオリゴ6を、上記実施例4に記載のプラスミドpCIB7707の PR1リーダーラクトフェリシンB遺伝子構築物のPCR増幅に使用した。PCR フラグメントをpCRIIにクローン化し、挿入断片を含むクローンを選択した。挿 入断片を配列決定し、正確な配列を有するクローンをBamHI−NotIフラグメント の摘出に使用した。本フラグメントをBluescriptにクローン化し、ユビキチン・ プロモーター(Toki,et al.,Plant Physiol.100:1503)を含む2kb HindIII−B amHIフラグメントをこのクローンのHindIII−BamHI部位にクローン化し、nos ターミネーターをNotI−SacI部位にライゲートした。これによりプラスミドpCIB 7712を産生した。これは、メイズPR1リーダー−ラクトフェリシンB−空胞標的 配列をユビキチン・プロモーターおよびnosターミネーターの制御下に置く(u bi-PR1-lactoB-vac-nos)。ubi-SynPAT-nosから成るDNAフラグメントを本プラ スミドのHindIII部位にライゲートし、プラスミドpCIB7713を得た。 pCIB7713をKpnIおよびSacIで開裂し、ubi-SynPAT-nos--ubi-PR1-lacto-vac-no s遺伝子融合体を含む挿入断片を遊離させた。フラグメントをKpnI、SacI消化pCI B6848にクローン化し、pCIB7714を形成する。本プラスミドは細菌での選択のた めにNPTII(カナマイシン耐性)遺伝子を、植物での選択のためにSynPAT遺伝子を 含み、メイズ・ユビキチン・プロモーターの制御下でのラクトフェリシンB遺伝 子での植物の形質転換に有用である。 ubi-lacto-nosカセットを含む、pCIB7712からのKpnI−SacIフラグメントをプ ラスミドpCIB6848にクローン化し、pCIB771015を産生する。これは、ubi-lacto- nos遺伝子構築物をカナマイシン耐性遺伝子含有プラスミド内に置く。 実施例6:植物内のラクトフェリシンBのプラスチド発現のための遺伝子の構築 ラクトフェリシンBのプラスチド発現のために、リブロース−1,5−ビホス フェートカルボキシラーゼ小サブユニット(ssu)遺伝子の葉緑体標的配列をクロ ーン化し、ラクトフェリシンB遺伝子配列の5'に置いた。この輸送ペプチド配 列は、小サブユニットタンパク質を葉緑体に向け、そこで開裂されて成熟タンパ ク質を遊離する。設計された輸送ペプチド−ラクトフェリシンB遺伝子構築物は (5'から3'で)BamHI制限部位、Kozakコンセンサス配列(メチオニン開始コドン を含む)、ラクトフェリシンBコード配列に融合した葉緑体標的配列、停止コド ンおよびNotI制限部位を含む。ラクトフェリシンB遺伝子構築物は、アラビドプ シス(ast1A;Wong et al.,Plant Mol.Biol.20,81-93,1992)およびメイズ(Ma tsuoka et al.,J.Biochem.102,673-676,1987)由来のssu遺伝子の葉緑体標 的配列から製造する。これらのssu遺伝子の輸送ペプチドのコード配列(Wong et al.,Plant Mol.Biol.,20,81-93,1992)をPCR増幅によりゲノムDNA、 cDNAまたはcDNAライブラリーからクローン化する。一連の3つの輸送ペ プチド配列(TP1、TP2およびTP3)を、Wong et al.(Plant Mol.Biol.2 0,81-93,1992)の設計に従ってアラビドプシスおよびメイズssu遺伝子の両方か ら構築した。従って、TP1は輸送ペプチドのみ(開裂部位まで)のコード配列を 含むが、TP2および3は輸送ペプチドの完全コード配列および成熟ssuタンパ ク質のコード配列の一部を、二重の開裂部位と共に含む。TP2は二重開裂部位 を超えて、付加的2アミノ酸コドンを有する。TP3は正確に二重開裂部位で終 わる。 a.アラビドプシス葉緑体標的配列−ラクトフェリシンB遺伝子構築物 最初の輸送ペプチド配列は、増幅のためのオリゴヌクレオチドATP−5'お よびATP1−3'を使用してクローン化された。これらのオリゴヌクレオチドの配 列は: であった。 ATP−5'オリゴヌクレオチドはクローニングを容易にするためにBamHI制限 部位、開始コドンの5'にKozakコンセンサス配列およびats1A遺伝子のコード配 列の最初の18ヌクレオチドを含んだ。ゲノムDNAを鋳型として使用した。増 幅生産物をpCR-Script(SK+)にクローン化し、クローンを配列決定して、ats1A輸 送ペプチドコード配列の、+1から+165bpまで伸びる165bpを含む挿入断 片を確認した。正確な配列のクローンをpATP1と命名した。 輸送ペプチド配列のラクトフェリシンBへの融合は、4つのプライマー: 、ATP1増幅生産 物の5'末端から;ATP−LF3' :上記実施例3に記載のオリゴ2−1と同じ; そしてats1A/ラクトフェリシンB融合を架橋し、ATP1の3'末端で18ヌクレオ チドから成り、ラクトフェリシンBコード配列の5'末端の18ヌクレオチドに 続く2つの架橋プライマー。5'架橋プライマーの配列は: 3'架橋プライマー(5'架橋プライマーの相補物)の配列は; を使用したPCRにより達成された。 各輸送融合構築物に関して、2ラウンドの増幅を行った。最初のラウンドは、 二つの反応を含んだ。反応1は、短ラクトフェリシンB配列伸長を有する特異的 ATP1 PCRフラグメントを産生した。この反応は、プライマーATP-LF5'およびA TP1-LFB3'およびプラスミドpATP1 DNAを含んだ。反応2は、短5’ATP1配列 伸長を有するラクトフェリシンB PCRフラグメントを産生した。この反応は 、プライマーATP-LF3'およびATP-1-LFB5'のいずれかを含み、クローン化ラクト フェリシンBを鋳型として使用した。増幅の第2ラウンドは、反応1と2の生産 物の等量での混合により行い、1分、94℃で変性させ、次いでアニール生産物 を5分、72℃でTaq DNAポリメラーゼおよびヌクレオチド存在下で伸長させ 、“完全長”鋳型を形成させた。これは、プライマーATP-LF5'およびATP-LF3'の 付加およびPCR増幅に続いた。これによりATP1−ラクトフェリシンB遺伝子融 合を産生した。PCR生産物をPCRIIベクターにクローン化した。 クローンを単離および配列決定した。正確な配列のプラスミドをBamHIおよびN otIで挿入し、挿入断片をBamHI、NotI予備消化Bluescriptにクローン化した。ユ ビキチン・プロモーター含有HindIII−BamHIフラグメント(Toki,et al.,Plant Physiol.100:1503)をこのクローンのHindIII−BamHI部位にクローン化し、n osターミネーターをNotI−SacI部位にライゲートした。得られたプラスミドは 、ATP1葉緑体標的配列をラクトフェリシンBコード配列の上流に含む。本遺伝子 構築物は、ユビキチン・プロモーターとnosターミネーターの間に位置する。 ubi-SynPAT-nos遺伝子構築物を含むDNAフラグメントをこれらのプラスミドの HindIII部位にクローン化し、pCIB7721を産生する。得られるプラスミドをKpnI およびSacIで開裂し、ubi-SynPat-nos--ubi-ATP1/2/3-lacto-nos遺伝子融合物を 含む挿入断片を遊離させる。これらのフラグメントをKpnI、SacI消化pCIB6848に クローン化し、pCIB7722を形成した。本プラスミドは細菌での選択のためにNPTI I(カナマイシン耐性)遺伝子を、植物での選択のためにSynPAT遺伝子を含み、メ イズ・ユビキチン・プロモーターの制御下でのラクトフェリシンB遺伝子での植 物の形質転換に有用である。ubi-ATP1-lacto-nos遺伝子融合物を含む、pCIB7720 からのKpnI−SacIフラグメントをプラスミドpCIB6848にクローン化し、pCIB7723 を産生する。これは、ubi-ATP1-lacto-nos遺伝子融合をカナマイシン耐性遺伝子 含有プラスミド内に置く。 第2の輸送ペプチドコード配列であるATP2を、ATP1と同様の方法でクローン化 し、オリゴヌクレオチドATP-5'およびATP2-3'を使用し、ゲノムDNAまたはオ リゴdT−プライムド、逆転写RNAを鋳型として使用した。 PCR産物をクローン化し、挿入断片を有するクローンを、+1から+261 まで伸びる、261bpのats1A輸送ペプチドコード配列を含むことを確認する。 正確な配列を含むクローンをpATP2と命名する。 第3の輸送ペプチドコード配列であるATP3を、ATP2と同様の方法でクローン化 し、オリゴヌクレオチドATP-5'およびATP3-3'を使用する。 PCR産物をクローン化し、挿入断片を有するクローンを、+1から+255 まで伸びる、255bpのast1A輸送ペプチドコード配列を含むことを確認する。 これらの輸送ペプチド配列をATP1に関して上記のようにラクトフェリシンB遺 伝子配列と融合させる。5'架橋プライマーのセットの配列は: である。 3'架橋プライマー(5'架橋プライマーと相補的)のセットの配列は: である。 得られるPCR融合生産物をクローン化する。正確な配列のクローンは、ATP2 −ラクトフェリシンBおよびATP3−ラクトフェリシンB遺伝子融合を有する。こ れらのフラグメントをBluescriptにクローン化し、ユビキチン・プロモーターお よびnosターミネーターを上記のように付加して、pCIB7730およびpCIB7740を 産生する。ATPl/2/3−ラクトフェリシンB遺伝子構築物は、ユビキチン・プ ロモーターとnosターミネーターの間に位置する。ユビキチン-SynPat-nosフ ラグメントを有する新規構築物をpCIB7720に関して上記のように産生し、プラス ミドpCIB7731およびpCIB774lを得る。 b.メイズ葉緑体標的配列−ラクトフェリシンB遺伝子構築物 更なる輸送ペプチド−ラクトフェリシンB構築物を、アラビドプシスssu輸送 ペプチド−ラクトフェリシンB遺伝子構築物に関して上記のものと同じ方法で、 メイズssu遺伝子(Matsuoka et al.,J.Biochem.102,673-676,1987)の輸送ペ プチド配列を使用して構築する。唯一の違いは、輸送ペプチドの産生のための鋳 型DNAの源およびオリゴヌクレオチド配列である。メイズssu輸送ペプチド配 列のPCR増幅のための鋳型DNAは、メイズゲノムDNA、cDNAまたはc DNAライブラリーである。オリゴヌクレオチド配列(5'から3')は下記の通り である: 産生したプラスミドは、ラクトフェリシンBコード配列と融合したメイズ輸送 タンパク質配列(MTP1、2および3)を含む。 実施例7:メイズ原形質におけるラクトフェリシンB遺伝子の発現 一過性発現が可能であることが知られている原形質をラクトフェリシンB含有 プラスミドの一過性発現に使用した。原形質をShillitto et al.(米国特許第5 ,350,689号:Zea mays plants and transgenic Zea mays plants regen erated from protoplasts or protoplast deribed cells.1989)に記載のように 懸濁培養細胞から単離し、20×106/mlの濃度で0.5Mマンニトール/15 mM MgCl2に再懸濁した。形質転換に使用したプラスミドDNA は:pUbi-bar、ユビキチン・プロモーター+最初のエクソンおよびイントロン、 bar遺伝子およびnosターミネーター含有;pUbi-GUS、ユビキチン・プロモ ーター+最初のエクソンおよびイントロン、GUS遺伝子およびnosターミネ ーター含有;およびpCIB7703。 プラスミドDNAをPEG沈殿(Kramer et al.,Planta 190,454-458,1993) により下記のように原形質に導入した:原形質を45℃水浴で4分、試験管を穏 やかに撹拌しながら熱ショックさせた。1000万の原形質を含む500ミリリ ットル量を滅菌試験管に移し、以下の添加を各試験管に行った:25−50μg の各プラスミドおよび450ミリリットル40% PEG。PEGを、8.0に pHを調節した0.4Mマンニトールおよび0.1M Ca(NO3)2・4H2O の溶液に溶解したPEG8000(Sigma Chemical Co.,St.Louis,MO)から調 製した。試験管を時々穏やかに撹拌しながら20分放置し、次いで5分間隔で、 1ml、2mlおよび5mlのW6溶液(5mM KCl、61mM CaCl2・H2O 、154mM NaCl、51mM グルコース、0.1%2−(N−モルホリノ) エタンスルホン酸、pH6.0)で希釈した。最後の希釈の後、原形質を10分、 60g−100gで遠心し、ほとんどの懸濁液を除去し、約0.5mlの液体を原 形質上に残した。原形質を残りの溶液に穏やかに振ることにより再懸濁させた。 原形質を、RNAおよびタンパク質発現の分析のためにDNA挿入した後、20 0万/mlの密度でFV培地中に再懸濁させ、室温で暗中、18時間培養した。 続くGUS活性測定のために、製造者の記載(Tropix)に従って、タンパク質抽 出物を、全形質転換体の一定量から調製した。結果は、pCIB7703とubi-GUSの組 み合わせで形質転換した細胞が、ubi-GUS(10×106カウント/分/1×106 原形質)で形質転換した細胞でのGUS活性と同等な、高いGUS活性(10×1 06カウント/分/1×106原形質)を有することを示した。これは、ラクトフ ェリシンB遺伝子構築物の発現が、一過性発現細胞におけるGUS遺伝子発現に 作用せず、即ち、細胞毒性がないことが明らかであった。ubi-barおよびpCIB770 3での形質転換は、バックグラウンドレベルのGUS活性のみを示した(5000 カウント/分/1×106原形質)。 RNAサンプルを逆転写−PCR(RT-PCR)分析のために調製し、ラクトフェリ シンB mRNAの存在を評価した。この目的のために、全およびポリ(A)RN Aをトランスフェクト原形質から単離した。RT-PCRを商品のキット(Stratagene) を使用して、製造者の指示に従って行った。ubi-ラクトフェリシンB-nos cDN Aの検出のために、nosターミネーターのポリアデニル化シグナルのちょうど 5'の配列およびユビキチン・プロモーターの最初のエクソンと相補的なPCR プライマーを使用した。pCIB7703構築物において、このエクソンとラクトフェリ シンBコード配列/nosターミネーターの間にイントロンがあるため、得られ るPCRバンドはそのサイズを基本にして、RNAから由来するものであると確 認できた。RT-PCR反応のために、1μlの全RNAを、50μl反応量中で、製 造者の指示に従って逆転写した。これの1μlをプライマ−176(配列番号: 39:5'-TTCCCCAACCTCGTGTTGTTC-3')および179(配列番号:40:5'-CCAAATG TTTGAACGATCGCG-3')またはプライマー177(配列番号:41:5'-CACAACCAGATC TCCCCCAAA-3')および180(配列番号:42:5'-AAATTCGCGGCCGCTTAGAAG-3')を 使用したPCR増幅に使用した。反応条件は:45秒94℃、45秒60℃およ び2分72℃で43サイクルであった。サンプルをアガロースゲルでサイズ分画 した。プライマー176および179は、鋳型DNAがpCIB7703プラスミドで形 質転換した細胞由来のcDNAである場合に予測されるように、約220bpのP CRフラグメントを産生した。プラスミド由来のPCRバンドは1.3kbのサイ ズと予測された。 ノーザン分析のために、RNAサンプルをアガロースゲルでサイズ分画し、ナ イロン膜にブロットした。このブロットを続いてラクトフェリシンB遺伝子構築 配列を含む放射活性プローブとハイブリダイズさせた。 免疫ブロットのためのタンパク質抽出物は、適当な緩衝液中に原形質懸濁液を 製造することにより調製する。懸濁液を5分微小遠心し、上清およびペレットを ラエムリサンプル緩衝液に懸濁し、ラエムリSDSゲル電気泳動に付す。ラクト フェリシンBのタンパク質へのジスルフィド結合は問題となり得るのでDTTま たは2-MEで還元し、続いて抽出物のタンパク質−SH基のヨウドアセトアミ ド遮断が電気泳動前に必要となり得る。電気泳動ゲルを、抗ラクトフェリシンB 抗血清を使用して、ウエスタン分析のためにエレクトロブロットした。 質量分光法のためのタンパク質抽出物を原形質懸濁液を激しく緩衝液中で撹拌 することにより調製し、2回、10分微小遠心し、その後上清を各時間で回収す る。適当な希釈を、ペプチド分析の標準プロトコールを使用して、MALDI-MS(Voy ager,Perceptive Biosystems)により分析した。サンプルを更に精製する必要が ある場合、抽出物をC18カラムで分画できる。次いで、フラクションをラクト フェリシンBペプチドの存在に関して、MALDI−MSで分析する。 タンパク質抽出物はまた抗菌活性の評価のために調製する。この場合、原形質 を、1.5%PVPP、5mM DTTおよび10μM AEBSF(4−(2− アミノエチル)−ベンゼンスルホニルフロライド、ヒドロクロライド)含有20m Mトリス緩衝液、pH7.5中に均質化する。抽出物を、上記実施例1に記載の ように、インビトロ真菌阻害アッセイを元にして抗菌活性を評価する。 他のラクトフェリシンB遺伝子含有構築物の一過性発現分析は、本実施例に記 載の方法を使用して行う。 実施例8:植物形質転換、選択および再生 a.プラスミドおよび選択可能マーカーの記載 ラクトフェリシンB遺伝子は、ユビキチン・プロモーターおよびnosターミ ネーターの制御下にある。トウモロコシ形質転換のために、選択可能マーカーを これらのプラスミド内にクローン化し、合成ホスホイノスリシン・アセチルトラ ンスフェラーゼ遺伝子(SynPATと命名)を、メイズ・ユビキチン・プロモーターお よびnosターミネーター制御下に含む(ubi-SynPAT-nos)。SynPATは、ストレプ トマイセス株(Thompson et al.,EMBO 6:2519-2326,1987)由来のbar遺伝子 の合成版であり、植物内での発現のために最適化された(米国特許第5,276, 268号;Phosphoinotricin-resistance gene and its use)。ubi-SynPAT-nos カセット(pUBIAc)を含むプラスミドをHoechst Aktiengesellschaft,Frankfurt, Germanyから得た。ubi-ラクトフェリシンB-nosおよびubi-SynPAT-nosカセットを トウモロコシの形質転換に使用する。SynPAT遺伝子カセットの存在は、除草剤BA STAを使用した形質転換植物の選択を可能にする。 小麦形質転換のために、ubi-lacto-nos遺伝子カセットを含むプラスミドを、 ユビキチン・プロモーターおよびnosターミネーターの制御下にbar選択可 能マーカー遺伝子を含むプラスミド(pUBAまたはpUBA/kan)と共に、共砲撃する(T oki et al.,1992 Plant Physiol.100:1503-1506)。bar遺伝子カセットの存 在は、形質転換植物の除草剤BASTAでの選択を可能にする。pUBAプラスミドは、u bi-bar-nosおよびイー・コリでの選択のためにアンピリシン耐性遺伝子を含む。 プラスミドpUBA/kanは、イー・コリでの選択のために、アンピシリン耐性遺伝子 の代わりにカナマイシン耐性遺伝子を含む。 イー・コリ由来のヒグロマイシン遺伝子(GritzおよびDavies,Gene25,179-18 8,1983)を単離し、BglIIリンカーをこの末端にライゲートし、このフラグメン トを次にベクターpCIB710のBamHI部位にクローン化し、pCIB7l2を産生した。二 つのオリゴヌクレオチド(5'-AGTAGGATCCATGAAAAAGCCTGAACTC-3'(配列番号:43) および5'-TACTGGATCCCTATTCCTTTGCCCTC-3'(配列番号:44))をpCIB712由来の 遺伝子のPCR増幅に使用した。PCRフラグメントをBamHIで消化し、pPEH3の BamHI部位にクローン化した。挿入断片を含むクローンを配列決定し、正確な配 列を有し、遺伝子の正確な配向のものをpCIB7613と命名した。このプラスミドは ヒグロマイシン耐性遺伝子をユビキチン・プロモーターおよびnosターミネー ター制御下に含んだ。植物のこれらのプラスミドによる砲撃に続いて、形質転換 植物は選択剤としてヒグロマイシンを使用して選択できる。 アセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHAS)遺伝子を、スルホニルウレア(Beaco n)耐性メイズ組織由来のλ-Zapゲノムライブラリーから、プローブとしてアラビ ドプシス遺伝子(K.Sathasivan et al.,Nucl.Acid Res.18,2188)を使用して クローン化した。PCR増幅により、適当な一塩基変化を有するオリゴヌクレオ チドを使用して、GからAへの変化が本遺伝子の1862の位置で挿入された。 本ヌクレオチド変化は、SerからAsn変化をもたらした。この遺伝子をベクターに クローン化し、プラスミドpCIB4247を産生した。pCIB4247中のメイズAHAS遺 伝子の開始および末端に特異的な2つのオリゴヌクレオチド(5'-TATCTCTCTCTATA AGGATCCATGGTCACC-3'(配列番号:45)および5'-TACTGGATCCTCAGTACACAGTCCTGCC -3'(配列番号:46))を使用したPCR増幅によりフラグメントを産生し、pCRI Iにクローン化した。挿入断片を変異の欠失を確認するために配列決定し、正確 な挿入断片を有するプラスミドを使用してAHAS配列を有するBamHIフラグ メントを単離した。本フラグメントをpPEH3のBamHI部位にクローン化し、p CIB7612を産生した。本プラスミドはメイズ・ユビキチン・プロモーターおよび nosターミネーターの制御下に変異AHAS遺伝子を含む。本遺伝子は植物を 形質転換した場合、イミダゾリノン(イマザキン/Scepter)を付与する。 アラビドプシスおよびメイズ由来のプロトポルフィリノーゲン・オキシダーゼ (プロトックス)cDNAおよびアラビドプシス由来のプロトックス遺伝子プロ モータ一を単離した。アラビドプシスおよびメイズ由来のプロトックスcDNA をプロトックス欠失イー・コリ株の相補性によりクローン化した。変異アラビド プシスおよびメイズプロトックス遺伝子を選択し、これはプロトックス阻害除草 剤への耐性を付与する。除草剤耐性アラビドプシス・プロトックスcDNAを二 重35Sプロモーターとtmlターミネーターの間に、プラスミドにクローン化す る。 アラビドプシス・プロトックスプロモーターを、プローブとしてアラビドプシ ス・プロトックスcDNAの5'末端由来のフラグメントを使用して、ゲノムライ ブラリーから単離した。プロモーターを有するプラスミドをNcoIおよびBamHIで 消化し、ベクターに結合したプロモーターを残すが、下流配列を除去した。除草 剤耐性プロトックスcDNAおよびtmlターミネーターを含むNcoI-BamHIフラグ メントをそれにクローン化した。これにより約600ヌクレオチドのアラビドプ シス・プロトックスプロモーター、除草剤耐性アラブ・プロトックス遺伝子のコ ード配列およびtmlターミネーターを有するプラスミドを製造した。このプラス ミドで形質転換した植物は、除草剤を含む培地で選択できる。 b.メイズへのラクトフェリシンB遺伝子構築物の形質転換 未成熟胚の細胞への微粒子銃を使用したメイズ形質転換に使用する方法は、Ko ziel et al.(Biotechnology 11,194-200,1993)により記載されている。メイ ズ同系交配CGA00526の未成熟胚を受粉後約10日に吸引により単離し、修飾ダン カン“D”培地(Duncan et al.,Planta 165,322-332,1985)に胚盤を上にして 平板培養した。培地にジカンバの代わりにクロランベン(5mg/L)を添加した。 約2週間後、カルスを胚から単離し、クロランベンの代わりに2,4−ジクロロ フェノキシ酢酸を添加した培地上で平板培養し、続いて10−14間隔で二次培 養した。形質転換4から6時間前、1−4ヶ月齢カルスを12%スクロース培地 を浸透圧調製物質として含む新鮮培地に移した。 プラスミドDNAまたは単離フラグメントDNAをDuPont Biolisticマニュア ルに記載のように金粒子上に沈殿させた。組織の各プレートを2回DuPont Bioli sticsヘリウム装置で撃った。破壊圧600−1100psiおよび標準80−10 0μmメッシュスクリーンを使用した。砲撃後に、組織を12−24時間、暗中 に置いた。この時間の後に、組織を、最小20mg/Lで選択剤BASTAを添加した 修飾ダンカン“D”培地に戻し、暗中で生育させた。修飾ダンカン“D”培地は 、修飾Koaアミノ酸添加(K.W.KaoおよびM.R.Michayluk,Planta 126,105-110 ,1975)に置き換えられたアミノ酸添加を有したが、グルタミンとアスパラギン を完全に除いた。本組織を、14日より多い間隔で60−80日、最小20mg/ LでBASTAを含む新鮮培地に移した。この二次培養期間中、非胚形成性カルスを 除いた。 この暗中の選択期間の後、組織を以下のホルモンを発芽および胚の体胚の発育 を誘導するために含むMS基本培地(MurashigeおよびSkoog,Physiol.Plant 15 ,473-439,1962)に移した:アンシミドル(0.25mg/L)、キネチン(0.5mg/ L)、ナフタリン酢酸(1mg/L)および最小濃度5mg/LのBASTA。組織をこの培地 で16時間の光制御で10−14日栽培し、次いで植物ホルモンを抜いたBASTA( 3mg/L)添加MS基本培地で二次培養し、苗木を生育させた。苗木が発育したら 、3/4強度MS培地に移し、根を発育させた。発根植物を土壌に移し、温室で 生育させた。 c.小麦へのラクトフェリシンB遺伝子構築物の形質転換 未成熟胚および未成熟胚由来カルスの、微粒子銃を使用した形質転換がVasil et al.(Biotechnology 11:1553-1558,1993)およびWeeks et al.(Plant Physi ology 102:1077-1084,1933)により記載されている。春または冬小麦の未成熟胚 を受粉後約2週間に吸引により単離し、カルス誘導のための2,4−D(ジクロ ロフェノキシ酢酸)グルタミンおよびアスパラギン添加MS基本培地(Murashige およびSkoog,1962 Physiol.Plant15:473-439)、に胚盤を上にして6−10日 間平板培養した。形質転換4から6時間前、肺を胚形成反応に関して選択し、ま た浸透圧調節剤として15%マルトースを含む新鮮培地に移した。 形質転換に使用した構築物は、ubi-bar-nosカセット(pUBAまたはpUBA/kan)を含 み、形質転換組織のBASTAでの選択を可能にする。あるいは、他の除草剤(例えば 、スルホニルウレア、イミダゾリノン)または抗生物質(例えば、ヒグロマイシン )に耐性を付与する遺伝子を含む構築物を使用できる。この構築物は、上記実施 例2−6に記載の、pCIB7706、pCIB7710、pCIB7715、pCIB7723、pCIB7733および pCIB7743を含むラクトフェリシンB含有遺伝子構築物の一つで共形質転換できる 。これに関して、プラスミドDNAをDupont Biolisticマニュアルに記載のよう な金粒子に沈殿させる。胚の各プレートを、1100psiのバースト圧および標 準80メッシュスクリーンを使用したDuPont PDS1000ヘリウム装置で撃つ。24 時間後、胚を浸透圧調節剤から回収し、導入培地に戻す。約1カ月後、発育した 胚形成カルスを有する胚外稙片を、1mg/L BASTA含有再生培地(MS+1mg/ Lナフタリン酢酸および5mg/Lジベレリン酸)に2週間移し、次いで、3mg/L BASTA含有無ホルモン再生培地に2から6週間、芽が出るまで移す。芽の出た胚 を、0.5mg/L NAAおよび3mg/L BASTAを添加した半分の強度のMSに 根が発育するまで移し、その時点で苗木を土壌に移し、成熟させる。植物組織を 分析(実施例10に記載)のために回収し、植物を種子を産生させるために自家受 粉する。 d.サトウダイコンへのラクトフェリシンB遺伝子構築物の形質転換 ガード細胞を、Hall et al.,Nature Biotechnology,vol.14,1133-1138,1 996に記載のように、中央脈無しの葉切片から単離する。葉切片を、フィコール 培地(100g/lフィコール、735mg/l塩化カルシウム・2H2Oおよび1 g/l PVP40)中で、氷上で、ブレンダー(23,000rpm、60秒)で均質化す る。ナイロンメッシュ(300マイクロメーター)を通した濾過の後、均質物を5 00mlの冷水で洗浄し、3.8%(w/v)塩化カルシウム・2H2O含有CPW9M1 0mlに移す。次いで表皮を遠心により除き、細胞壁分解酵素(0.5%セルラーゼ および3%マセロザイム、ヤクルト本社、日本)で16時間消化させ、個々の細 胞を遊離させた。55マイクロメートルフィルターでの濾過に続き、懸濁液を等 量の15%シュークロース含有パーコールと混合する。試験管に、CPW15S 1ml 、続いて0.5ml 9%マンニトール/1mM 塩化カリウムを原形質懸濁液 上に重層する。ガード細胞を10分の55gでの回転後に上層から回収し、再び 同じ方法で再単離する。 DNA(50マイクログラム/100万細胞)を0.75ml 9%マンニトール /1mM塩化カルシウム(マンニトール溶液)に再懸濁したガード細胞に添加し、 続いて0.75ml 40%PEG6000を添加する。30分、室温の後、F培地の2ml 量を、計4回、5分毎に添加する。原形質をマンニトール溶液で洗浄し、次いで Caアルギネートに重ねる。それらを修飾K8P培地で培養し、ビアラフォスで の選択を1週間後、200マイクログラム/リットルで開始する。11日後に、 少量のアルギネート部分をアガロースに重ね、PGIB培地中で250マイクログラ ム ビアラフォス/リットルと培養する。発育したカルスをビアロフォス添加新 鮮培地に移し、2週間培養する。この後、それらを25℃で、明/暗管理(16 時間/8時間)で選択無しに培養する。二次培養を2週間毎に行い、苗木を4週 間再生させる。それらは発根し、土壌に植える。 実施例9:ラクトフェリシンBを発現するトランスジェニック植物の分析 選択法(実施例8)で生存した形質転換植物由来の組織をラクトフェリシンB遺 伝子構築物(PCR)、この導入遺伝子由来のRNA(ノーザン・ブロット・ハイ ブリダイゼーション、RT-PCR)およびこの導入遺伝子由来のタンパク質(ウェスタ ン)の存在を分析する。 a.PCR分析 DNAを、キットに添付の説明書に従って、IsoQuick核酸抽出キット(ORCA Re search Inc.)を使用して形質転換植物組織から抽出する。PCR分析を標準プロ トコールに従って行う。ラクトフェリシンB遺伝子構築物の増幅に使用するプラ イマーを導入遺伝子構築物の既知の配列から設計する。 b.ノーザン分析 形質転換植物をノーザン・ブロットハイブリダイゼーションにより、RNAの 存在について分析した。ノーザン・ブロット分析のために、RNAを葉組織から 抽出した。凍結組織の粉砕に続いて、抽出緩衝液(0.1M LiCl、100m M トリス、pH8、10mM EDTA、1% SDS)、続いて、等量の水 飽和フェノールおよびクロロホルムを添加した。RNAを酢酸ナトリウム/エタ ノールで沈殿させ、ホルムアルデヒド含有アガロースゲルでサイズ分画した。ゲ ルをGeneScreen Plusナイロンにブロットし、これをラクトフェリシンB遺伝子 由来プローブに関してハイブリダイズした。一晩のハイブリダイゼーションに続 き、ブロットを高ストリンジェンシー(65℃)で洗浄し、X線フィルムに暴露し た。 c.RT-PCR 分析 RNAサンプルをまた実施例7に記載のように、ラクトフェリシンB RNA の存在に関してRT-PCRで分析する。 d.ウエスタン分析 形質転換植物を、導入遺伝子由来のラクトフェリシンBまたはラクトフェリシ ンB由来タンパク質の存在に関して、試験した。ウエスタン分析に関して、生の 葉を液体窒素で急速冷凍し、微粉末に粉砕した。次いで、サンプルをアセトン中 の冷10%トリクロロ酢酸で−20℃で1時間処理し、スピンダウンし、冷アセ トンで洗浄して空気乾燥した。次いで、乾燥サンプルを0.05M硫酸(3mg/g 生重量)で1時間、氷上でインキュベートした。抽出物を0.01N水酸化ナトリ ウムで中和し、乾燥させた。サンプルを10%−20%Tricine SDSゲル(No vex)で製造者の指示に従って流した。タンパク質は、ニトロセルロースに、湿潤 セル中、3時間の200mAの一定電流で移され、次いでポンソーレッドで染色 して、膜結合タンパク質を可視化した。ニトロセルロースに移したタンパク質を 免疫親和性精製ヤギ抗ラクトフェリシンB抗体、続いて2次およびアルカリホス ファターゼ結合3次抗体とプローブさせた。抗ラクトフェリシンB反応性バンド をニトロブルートリアゾリウム/ブロモ−クロロ−インドリルホスフェート基質 溶液の添加後に検出した。 e.質量質量分光法 形質転換植物から調製したタンパク質抽出物をまた、上記実施例7に記載のよ うに、MALDI-MSを使用して、ラクトフェリシンBペプチドの存在に関し て分析する。 f.ラクトフェリシンBトランスジェニック植物抽出物における抗微生物活性の 評価 タンパク質抽出物を、組織を1.5%PVPP、5mM DTTおよび10μ M AEBSF(4−(2−アミノエチル)−ベンゼンスルホニルフロライド、ヒドロク ロライド)含有20mM トリス緩衝液、pH7.5中で均質化することにより調 製する。タンパク質抽出物を、硫酸アンモニウム沈殿、HPLCクロマトグラフ ィーおよび抗ラクトフェリシンB抗血清を使用した免疫精製のような確立された プロトコールで更に精製する。タンパク質濃度を各抽出物で測定し、一定量を抗 真菌アッセイに使用する。 上記実施例1に記載の3つのアッセイを使用して、粗および部分的精製タンパ ク質抽出物に抗微生物活性が存在することを評価する。抗真菌活性の存在の試験 に使用する生物は、実施例1に記載のものおよび他の重要なトウモロコシおよび 小麦病原体ならびに、イー・コリおよびスタフィロコッカス・アウレウスのよう なラクトフェリシンB感受性細菌研究室株(W.Bel1amyetal.,J.Appl.Bacteri ol.73,472-479,1992)である。 実施例10:ラクトフェリシンBトランスジェニック植物の増加した疾病耐性の 試験 a.トランスジェニックメイズ植物の試験 1.サザン・コーン黒葉枯れ病(SCLB)アッセイ SCLBはビポラリス・メイディス(以前はコクリオボラス・ヘテロストロフ アスおよびヘルミンソスポリウム・メイディスと呼ばれていた)によりもたらさ れる。ビー・メイディス培養をPDA(ジャガイモ・デキストロース寒天)で、胞 子形成を誘導するために連続近紫外線光の下で生育させる。胞子を、1%トゥイ ン20中、ガラス棒を使用して、プレートを穏やかに削り取ることより回収する 。溶液を回収し、胞子濃度を二回蒸留、滅菌水で500−1000胞子/mlに胞 子濃度を調節する。トランスジェニック植物および野生型コントロール植物を温 室で3−5週齢まで生育させる。3枚の上部の完全に伸びた葉に胞子懸濁液を、 エアロゾル噴霧器を使用して、胞子懸濁液の細かい霧を適用することにより噴霧 する。次に、植物を密閉チャンバーに入れ、一晩(16−20時間)、霧チャンバ ーで高湿度条件下でインキュベートする。植物を霧チャンバーから生育チャンバ ーに移す。接種約1週間後、発症した病巣を計数し、10−15の代表的病巣の サ イズを測定し、コントロールとトランスジェニック植物で比較する。植物はまた 、接種後14日にわたり、3−4日間隔で疾病の進行を可視的に評価する。 Met-ラクトフェリシンB mRNAを発現するT1系、B10bの植物は、ト ランスジェニックコントロールおよび野生型コントロールよりも疾病症状が軽い ことから、増加した疾病耐性を示す。 2.炭疽病黒葉枯れ病 コレトトリクム・グラミニコラは炭疽病黒葉枯れ病の原因菌である。それは感 染葉の壊死をもたらす。この疾病アッセイのために、ビー・メイディスに関して 記載のように、胞子を胞子形成寒天プレートから回収した。3−5週齢植物の葉 に約10E6胞子/ml濃度で胞子懸濁液を噴霧した。接種植物を、ビー・メイデ ィス感染植物に関して記載のように、一晩、霧チャンバー中でインキュベートし 、その後生育チャンバーに移した。2週間にわたり、3−4日間隔で、壊死した 葉の病巣領域の割合を測定し、トランスジェニックおよび非トランスジェニック コントロールの間で比較した。 3.カルボナム斑点病アッセイ ヘルミンソスポリウム・カルボナムは、メイズ・カルボナム斑点病の原因菌で ある。この疾病アッセイのために、ビー・メイディスに関して記載のように、胞 子を胞子形成培養から回収した。3−5週齢トウモロコシ植物の葉に、2.5か ら10×10E4/mlの濃度の胞子懸濁液を噴霧し、次いで植物を霧チャンバー 中で一晩インキュベートした。次に、植物を約14日間、生育チャンバーで生育 させた。疾病信号を、炭疽病黒葉枯れ病で記載のように追跡した。 Met-ラクトフェリシンBのRNAを発現するT1系B10bの植物は、増加し た疾病耐性を示した。発現植物において、カルボナム葉局所接種に続いて、トラ ンスジェニックコントロールおよび野生型コントロールと比較して、減少した疾 病症状が観察された。 4.フサリウム根アッセイ フサリウム・モニリフォルメは、トウモロコシ雌穂のフサリウム雌穂カビの原 因菌である。エフ・モニリフォルメをPDAプレートで生育させ、ビー・メイデ ィスに関して記載のように、胞子をプレートから回収する。穿孔した濾紙を折り たたみ、小袋に入れ、表面滅菌トウモロコシ種子を、発根した根が穴を通して小 袋の底に伸びるように、折り目の中に置く。エフ・モニリフォルメの12ml胞子 懸濁液を小袋の底に入れ、小袋を生育チャンバーで25−30℃でインキュベー トする。真菌感染による根生育の阻害および根壊死を7−14日後にアッセイし 、トランスジェニックと非トランスジェニックコントロールで比較する。 5.ピシウム根アッセイ ピシウム・アフィナデルマトゥムはメイズ茎根および根腐れに関与する原因微 生物の一つである。疾病のアッセイのために、フサリウムに関して上記のような 、穿孔形式を使用する。接種物を精胞子または菌糸体から調製する。精胞子形質 のために、菌糸体を背の高いフェストゥーカ属草の葉切片と接触させ、連続蛍光 下でインキュベートし、発育した精胞子を回収する。あるいは、ジャガイモ・デ キストロース培地にPythium PDAプレート由来の菌糸体プラグを接種し、2−3 週間生育させる。菌糸体を培養から除去し、滅菌二回蒸留水中で、ブレンダーを 使用して分散させる。 トウモロコシを、記載のように濾紙の折り目に入れ、接種物(適当な濃度の精 胞子または分散菌糸体)を穴を小袋の下に入れる。エフ・モニリフォルメに関し て記載のように、接種1−2週間後、根の長さおよび壊死をアッセイし、トラン スジェニックと非トランスジェニックコントロールで比較する。 6.スチューワート細菌性立枯れ病 エルウィニア・ステワリティはトウモロコシ植物のスチュワート立ち枯れ病の 原因菌である。疾病アッセイのために、細菌を高密度で栄養培地で生育させ、約 107細菌/mlに希釈する。葉を細菌懸濁液に浸した針で刺すことによりトウモ ロコシ植物の葉に細菌を感染させる。病巣を接種1、2および3週間後に測定す る。 7.葉ディスクアッセイ 上記の全植物アッセイはまた湿潤ペトリ皿に置いた葉ディスクでも行うことが できる。 b. トランスジェニック小麦植物の試験 1.シュードモナス疾病アッセイ シュードモナス・シリンガエ・ピーブイ・シリンガエ・ファン・ホールは、小 麦の細菌性黒葉枯れ病の原因菌である。可視的疾病症状を採点する疾病アッセイ のために、細菌(株BL882)を一晩L−寒天プレートで生育させる。細胞の小帯を プレートから爪楊枝で削り取り、10mM MgCl2の溶液に再懸濁する。6 00nmでの懸濁液の吸光度を取り、懸濁液中の細菌濃度を測定し、これは0.1 のOD600当たり、1×108cfu/mlと計算される。培養を1×107細菌/m lに希釈し、少量を吸引により1mlプラスチックパスツールピペットに入れる。 約50μlの細菌を3週齢小麦植物の葉に注射する。接種領域の大きさを黒色フ ェルトペンで軽く印をする。植物を内部環境を一般的な庭用噴霧器を使用して、 水を大量に噴霧することにより、加湿した環境のプラスチック箱中に入れる。箱 を密封し、18−20℃のパーシバルチャンバーに入れ、一日当たり16時間、 光を当てる。5日後、疾病の重症度を、接種帯中に発症する、白化の薄い層に囲 まれた黒壊死斑点により明白な病巣領域の割合を計算することにより採点する。 疾病発症の程度のより厳密な定量のために、1×105cfu/mlの濃度の細菌に 浸すことにより、葉にカナマイシン耐性遺伝子のプラスミドを含むBL882を一様 に接種する。浸漬の日および続く日に、注射領域の細菌力価を測定する。これは 、集合的に1cmの領域をカバーする浸漬領域の葉の穴を合わせ、それらを10m M MgCl2中で粉砕し、50マイクログラム/mlカナマイシン添加LBプレ ート上に抽出物の希釈を広げることにより達成する(このBL882単離物はカナマイ シン耐性遺伝子で形質転換されている)。3日の生育後、葉由来の一細菌がコロ ニーを形成し、これは計数が容易である。この方法において、形質転換植物の生 育速度を定量でき、コントロール、非形質転換植物と比較できる。 2.セプトリア・ノドラムアッセイ エス・ノドラムは小麦葉の汚斑および小麦穂の頴汚斑の病原菌である。疾病ア ッセイのために胞子を胞子形成プレートまたは液体培養から回収し、2週齢植物 の葉に適当な濃度で噴霧する。接種植物を高湿度霧チャンバーに2−3日入れ、 続いて生育チャンバーに移す。疾病葉領域の割合を3週間にわたり測定し、粉胞 子器の存在または非存在を記録する。 3.セプトリア・トリチシアッセイ エス・トリチシは、小麦の葉汚斑の原因菌である。疾病アッセイのために、胞 子を胞子を胞子形成プレートまたは液体培養から回収し、1−2週齢小麦植物の 葉に適当な濃度で噴霧する。接種植物を高湿度霧チャンバーに3日入れ、続いて 生育チャンバーに移す。疾病葉領域の割合を接種2−3週間後に測定し、粉胞子 器の存在または非存在を記録する。 4.葉ディスクアッセイ 上記の全植物アッセイはまた湿潤ペトリ皿に置いた葉ディスクでも行うことが できる。 5.フサリウム小袋アッセイ これは、メイズに関して上記のエフ・モニリフォルメおよびピー・アフィナデ ルマタアッセイと同様である。エフ・クルモラム由来の胞子を、ビー・メイディ スに関して記載のようにプレートから回収する。穿孔した濾紙を折りたたみ、小 袋に入れ、表面滅菌小麦種子を、発根した根が小袋の底に、穴を通って生育する ように折り目に入れる。ヒューイット培地(小麦種子を発芽および生育させるた めの栄養培地)中のエフ・クルモラムの胞子懸濁液12mlを小袋の底に入れ、小 袋を10−15℃の生育チャンバーで約1週間インキュベートし、その後インキ ュベートを15−18℃で続ける。4日後、根の長さおよび根褐変を採点する。 6.ウドンコ病葉アッセイ エリシフェ・グラミニス・エフ・エスピー・トリチシは小麦葉のウドンコ病の 原因菌である。これは、偏性バイオトロフであり、従って接種を小麦葉で維持す る。疾病試験のための植物を12−14齢に生育させ、2.5cm片を葉から切り 、50mg/mlベンズイミダゾール含有寒天プレートに置く。感染葉から回収した 胞子を、適当な濃度で寒天プレート上の葉切片の接種に使用する。次に、プレー トを17℃で、低光条件下でインキュベートする。葉切片の疾病症状を接種約1 0日後に評価する。 実施例11:ヒトラクトフェリシン(Lacto H) 抗細菌および抗真菌ペプチドをまたラクトフェリシンHとも呼ぶヒトラクトフ ェリシンから単離した。このペプチドは成熟タンパク質のアミノ酸1−33に対 応する。合成遺伝子は、メイズでの発現のために最適化したコドン(配列番号: 5)を含むラクトフェリシンHペプチド(配列番号:2)をコードするように産生 する: この遺伝子配列の転写および翻訳をさせるために、メチオニン開始コドンおよ び停止コドンを付加する。加えて、Kozakコンセンサス配列由来のACC配列を 配列の最初に付加し、効率的翻訳の可能性を改善する。これは、下記に示すよう なMet-ラクトフェリシンH遺伝子配列を産生し、開始および停止配列は下線を引 く: この遺伝子配列は、ラクトフェリシンBに関して前実施例で記載のものと類似 の方法を使用して、植物細胞内で、適当なプロモーターの制御下に発現される。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION              Peptides with inhibitory activity against phytopathogenic fungi   The present invention provides by genetically modifying a plant to produce a peptide. For controlling plant pathogens with an isolated peptide, and genetics useful in the method Regarding offspring and plants. In particular, the present invention relates to the control of lactoferricin and plant pathogens. About its use in yours.   Many fungi and bacteria are important pathogens of crops of economic importance. plant Many methods of controlling this disease have been used with varying degrees of success. One person The law is the application of antimicrobial agents to crops. This method has many, recognized in the art. Have problems. Alternatively, more recent approaches have been Relates to the use of biological control organisms ("biological control") that are suppressors. But However, it is difficult to apply biocontrol to large areas, and these live It is more difficult to leave in the period processing area. More recently, recombinant DNA technology has Opportunity to insert cloned genes expressing antimicrobial compounds into plant cells providing. However, this technology has evolved into known naturally occurring antimicrobial agents. Raise concerns about the ultimate resistance of microorganisms. Therefore, one gene The need to identify naturally occurring antimicrobial compounds that can form plant cells directly in translation Still exists.   Because peptides with antipathogen and antimicrobial activity are already known in the art Of particular interest is the identification of novel peptides and DNA encoding such peptides deep. For example, mammalian defensins, cecropin, thionine, melittin, insect Many so-called cells from animal, plant, insect and microbial sources, including fensin etc. The vesicle lytic peptide is present.   Other classes of peptides with antipathogenic activity have been shown to inhibit fungal growth. Hydrolyzing enzymes such as chitinase and β-1,3-glucanase Table (Schlumbaum, et al., 1986; Mauch, et al., 1988).   Enzymatic hydrolysis of the milk protein lactoferrin also has antimicrobial properties. Are shown. Lactoferrin is used in mammals, including milk, tears, and mucosal secretions. It is an iron-binding glycoprotein present in biological fluids (Brock, J., Arch. Dis. Child. 55: 417 (1980); Bullen, J .; Rev. Infect. Dis. 3: 1127 (1981)). Lactoferrin Promotes cell growth, regulates hematopoiesis and protects against microbial infection in vitro And immunomodulatory properties. However, lactoferrin in vivo The function is almost unknown. Extracellular lactoferrin is an antimicrobial and anti- It has been reported to have lupus activity. In experiments with bovine lactoferrin, The antimicrobial activity of the enzymatic hydrolyzate produced by digestion with tapesin was It has been found to be stronger against Escherichia coli lysate than protein (Tom ita, etal., J. DairySci. 74: 4137-4142 (1991)).   The antifungal activity of lactoferrin has also been demonstrated in humans. Lactoferricin B Sensitivity of Candida albicans to inhibition and inactivation of Bellamy et a l., Med. Microbiol. Immunolog. 182: 97-105 (1993). The work Use is lethal and results in a rapid loss of colony-forming ability, lactoferrin May contribute to host defense against C. albicans Show.   Human lactoferrin cDNA has recently shown the antibacterial activity of lactoferrin in plants. To be tested, it was expressed on tobacco floating cells. Transgenic callus is complete Produces a single 48 kD peptide that is significantly smaller than the full length lactoferrin protein did. Total protein extract produced by transgenic tobacco callus is As demonstrated by a decrease in colony forming units when tested with four pathogens Showed higher antibacterial activity than commercially available purified lactoferrin. Complete Full-length lactoferrin is not detected in transgenic calli, Indicates that the phosphogene product has undergone post-translational processing. Human lactoferrin The gene is expressed in Aspergillus nidulans and produces large amounts of full-length lactoferri To produce lactoferrin, full-length plant-produced lactoferrin is properly folded. It was explained that the unfolded part was decomposed. Cal Cleavage proteins that exhibit antimicrobial activity in proteins are based on the amino- or It was identified as the sea end.   The present invention relates to lactoferricin that can be safely expressed in plants and confer disease resistance Or an enzymatic hydrolyzate of Gene structure including lactoferricin synthetic gene A building is prepared and used to provide a transgenic disease resistant plant. Expressing lactoferrin expressed in plants to confer disease resistance on plants Also described is a method of transforming plants for this purpose.   Figure 1: Plasmid pCIB7703, ubiquitin promoter (15-1995) and no s Terminator (2079-2339) under control of the lactoferricin B gene (1995-2079 )).   Figure 2: Plasmid pCIB7704 with ubi-SynPat-nos selection cassette (positions 15-2845) And the same as pCIB7703.   Figure 3: Plasmid 7705, ubi-SynPat-nos-ubi-lac in plasmid containing NptII. Includes tofericin B-nos fragment.   FIG. 4: Plasmid 7706, ubi-lactoferricin B-n in NptII containing plasmid Includes os fragment.   The present invention relates to a lactoferrin that has antipathogenic activity and corresponds to the N-terminal region of lactoferrin. Lactoferricin, an enzymatic hydrolyzate of ctoferrin, is utilized. Lactov Wellin is a protein produced in mammalian milk that has structural and Although having functional homology, there are slight differences in the exact amino acid sequence between species. The present invention For use in lactoferricin, lactoferricin B (bovine lactoferricin B) is preferred. Toferricin) or lactoferricin H (human lactoferricin). Easy Tofericin, according to the present invention, inhibits the growth of many agronomically important pathogens, It was found to be expressed in plants, thereby conferring disease resistance.   Lactoferricin B (or bovine lactoferricin) is a 25 amino acid long peptide. Do: And has complete homology to the N-terminus of the entire bovine lactoferrin sequence. Lacto Ferricin H (or human lactoferricin) is the amino acid 1 of human lactoferrin It corresponds to -33 and is therefore 33 amino acids of the following sequence: When expressed, these peptides have the N-terminal methionine corresponding to the start codon. May contain residues.   Lactoferricin gene is expressed in plants based on protein sequence To be designed. The codon usage of this synthetic gene is the highest among maize expressed genes. By using each frequently used codon, amino acids in monocots Optimized for expression of Maize codon usage tables are available from Murray, Lotzer and Eberle , Nucl. Acids Res. 17, 477-498, 1989. Alternatively, synthetic genetics Codon usage of offspring is determined according to different concepts, such as those described in EP-A-359472. Can be optimized.   The sequences designed for the plant-optimized lactoferricin B gene are as follows: Including the array If a stop codon (TAA) is added to the 3 'end, the sequence is as follows: The plant optimized sequence for lactoferricin H is as follows: Preferably, a methionine start codon and a stop codon (TAG) are added. In addition Adds the ACC sequence derived from Kozak consensus sequence to enable efficient translation To improve. This results in the Met-lactoferricin H gene sequence shown below, Start and stop codons are underlined:   Structural coding sequence encoding lactoferricin can function in plant cells It is expressed in plant cells under the control of a promoter, Produce a 3 'untranslated region that results in liadenylation. In plants or plant cells Promoters that can function in plants, ie, related to lactoferricin in plant cells Examples of those that can result in the expression of a structural gene Virus (CaMV) 19S or 35S promoter and CaMV double Motor; nopaline synthase promoter; pathogen-related (PR) protein pro Motor; small subunit of ribulose bisphosphate carboxylase promoter Including units (ssuRUBISCO). Preferred is the rice actin promoter (McElroy).  et al., Mol. Gen. Genet. 231: 150 (1991)), Maze ubiquitin promoter (EP0342926; Taylor et al., Plant Cell Rep. 12: 491 (1993)) Promoter and Pr-1 promoter from tobacco, Arabidopsis or maize Motor. Also preferred are the 35S promoter and Kay et al., Sc. ience 236: 1299-1302 (1987). Double 35, deposited at ATCC 40587, cloned into DNA and pCGN2113 The S promoter. The promoter itself may be ligated according to methods known in the art. Engineered to modify promoter power to increase ctofericin expression obtain.   A signal or transit peptide can be added to a chimeric DNA construct of the invention to Lactoferricin peptide at the desired site of action. Transport directly. Examples of signal peptides are naturally associated with plant pathogen-related proteins. Include, for example, PR-1 and PR-2. For example, Payne et al., Plant Mol. B iol. 11: 89-94 (1988). Examples of transit peptides are described in Von Heijne et al., Plant. M ol. Biol. Rep. 9: 104-126 (1991); Mazur et al., Plant Physiol. 85: 1110 (1987 ); A chloroplast transit peptide and Bo as described in Vorst et al., Gene 65:59 (1988). utry et al., Nature 328: 340-342 (1987). Including peptides. The relevant descriptions of these publications are incorporated herein by reference in their entirety. To be included. A methionine start codon is added for cytoplasmic expression.   The chimeric DNA constructs of the present invention may contain multiple copies of the promoter or It may contain multiple copies of the ricin structural gene. In addition, the construct is Coding sequences of other peptides such as signal sequences and signal or transit peptides. And a suitable reading frame, each with other functional elements within the DNA molecule It is. The manufacture of such a construct is within the skill of the art.   Useful markers include, for example, hygromycin, kanamycin, G418, gen Tamycin, lincomycin, methotrexate, glyphosate, phosphinos Peptides that confer herbicide, antibiotic or drug resistance, such as resistance to ricin Including These markers were transformed with the chimeric DNA constructs of the present invention. It can be used to select cells from non-transformed cells. Other useful markers are A peptide enzyme, such as luciferase, which can be detected in a visible reaction, for example, a chromogenic reaction, β-glucuronidase or β-galactosidase.   Transgenic plants (a) inserting the recombinant DNA molecule of the present invention into the genome of a plant cell; (b) obtaining a transformed plant cell; (c) then expressing an amount of lactoferricin effective to reduce injury from the disease Regenerating transgenic plants Gain by doing.   Recombinant DNA molecules can be inserted into plant cells in a number of ways known in the art. One of skill in the art will appreciate that the choice of method depends on the type of plant targeted for transformation, i.e., monocotyledonous or bicotyledonous. Recognize that it depends on cotyledons. A suitable method for transforming plant cells is micro Injection (Crossway et al., BioTechniques 4: 320-334 (1986)), Elec Troporation (Riggs et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 5602-5606 (1 986)), Agrobacterium-mediated transformation (Hinchee et al., Biotechnology 6:91). 5-921 (1988)), direct gene transfer (Paszkowski et al., EMBO J. 3: 2717-2722 (1984). )) And Agracetus, Inc., Madison, Wisconsin and Dupont, Inc., Wilmingto n, Delaware (eg, Sanford et al., US Patent No. 4,945,050; and Mc Using equipment available from Cabe et al., Biotechnology 6: 923-923 (1988)) Ballistic particle acceleration. Also, Weissinger et al., Annual Rev. Genet. 22: 4 21-477 (1988); Sanford et al., Particulate Science and Technology 5: 27-37 ( 1987) (Onion); Christou et al., Plant Physiol. 87: 671-674 (1988) (soybean ); McCabe et al., Bio / Technology 6: 923-923. (1988) (soy); Datta et al., Bio / Technology 8: 736-740 (1990) (US); Klein e t al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85: 4305-4309 (1988) (Maize); Klein et. al., Bio / Technology 6: 559-563 (1988) (maize); Klein et al., Plant Physiol. . 91: 440-444 (1988) (Maize); Fromm et al., Bio / Technology 8: 833-839 (1990). And Gordon-Kamm et al., Plant Cell. See also 2: 603-618 (1990) (Maize).   Selection of the promoter used for the expression cassette depends on the transgenic plant. Determine the spatial and temporal expression patterns of the transgene. Select promoter (leaves Specific cell types or tissues (such as epidermal cells, mesophyll cells, Expresses the transgene in an organ (e.g., root, leaf or flower) and this selection To reflect the desired location of expression. Alternatively, the selectable promoter is the gene expression To induce expression under a light-induced or other transiently regulated promoter. A further alternative is , Chemical regulation of the selected promoter. This leads to the induction of transgene expression, Offers the possibility of limiting it only when it is desired and allows for treatment with chemical inducers Brought from.   Various transcription terminators can be used in the expression cassette. These are It is responsible for terminating transcription in addition to the transgene and its correct polyadenylation. Appropriate transfer Terminators and those known to function in plants are CaMV3 5S terminator, tml terminator, nopaline synthase terminator , Including the pea rbcS E9 terminator. These are monocots and dicots Can be used for both things.   Many sequences have been found to promote gene expression within the transcription unit, and these sequences The row, together with the gene of the invention, increases its expression in transgenic plants Can be used for   Various intron sequences have been shown to promote expression, especially in monocot cells Have been. For example, the intron of the maize Adh1 gene Is found to significantly enhance the expression of wild-type genes under the same promoter are doing. Intron 1 is particularly effective, and chloramphenicol acetyl tra It was found that the fusion construct with the luciferase gene promoted expression (Callis et al., Genes Develop. 1: 1183-1200 (1987)). In the same experimental system, Maize bronze1 remains Gene-derived introns had a similar effect in promoting expression (Callis et al., Supra). . Intron sequences are routinely added to plant transformation vectors, typically with an untranslated leader. Inserted in the   Many untranslated leader sequences from the virus also drive expression, It is also known to be effective in dicotyledonous plants. In particular, tobacco mosaic wheels (TMV, "W sequence"), maize vitiligo virus (MCMV) and alfalfa -Make sure that the leader sequence derived from mosaic virus (AMV) is effective in promoting expression. (Eg, Gallie et al., Nucl. Acids Res. 15: 8693-8711 (19 87); Skuzeski et al., Plant Molec. Biol. 15: 65-79 (1990)).   Various mechanisms of gene product targeting are known to exist in plants, The sequences that control the functioning of these mechanisms have been characterized to some extent. For example, Targeting of gene products to chloroplasts is found at the amino terminus of various proteins. Chloroplasts transport mature proteins that are produced, controlled by signal sequences (See, for example, Comai et al., J. Biol. Chem. 263: 15104-15109). 1988)). These signal sequences can be fused to a heterologous gene product, resulting in a heterologous chloroplast. Acts on the transport of seed products (van den Broeck et al., Nature 313: 358-363 (1985)) ). DNA encoding a suitable signal sequence is RUBISCO protein, CAB protein. Localized to protein, EPSP synthase enzyme, GS2 protein and chloroplast Isolated from the 5 'end of the cDNA of many other proteins known to be Wear.   Other gene products are found in other cells such as mitochondria and peroxisomes. Localized to organelles (see, eg, Unger et al., Plant Molec. Biol. 13: 411-418 (1 989)). The cDNAs encoding these products are also It can be manipulated to target these organelles. Of an array like this Examples are nuclear-encoded ATPase and specific aspartate amino from mitochondria Transferase. Targeting cellular protein bodies is Rogers et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82: 6512-6516 (1985)).   In addition, the sequence may provide for targeting of the gene product to other cellular compartments. And is characterized by: The amino terminal sequence is ER, the target to apoplast. It is responsible for targeting and extracellular secretion from aleurone cells (Koehler & Ho, Pla nt Cell 2: 769-783 (1990)). In addition, the amino terminal sequence is shared with the carboxy terminal sequence. Is responsible for vacuolar targeting of gene products (Shinshi et al., Plant Molec. Bi ol. 14: 357-368 (1990)).   By fusing the appropriate targeting sequence described above with the transgene of interest, The gene product can be directed to any organelle or cell compartment. For chloroplast targeting, for example, RUBISCO gene, CAB gene, EP Frame chloroplast signal sequence derived from SP synthase gene or GS2 gene In the amino terminal ATG of the transgene. The selected signal sequence is The fusion constructed contains a known cleavage site and contains the amino acid after the cleavage site required for cleavage. Must be taken into account. In some cases, the requirement is that the cleavage site and transgene A By adding a small number of amino acids between TGs, or May be satisfied by substitution of certain amino acids within. Melts constructed for chloroplast transport The compound is an in vitro translation of the in vitro transcription construct, followed by in vitro chloroplast uptake. The efficiency of chloroplast uptake by humans (Bartlett et al., In: Edelmann et al. (Eds.) M ethods in Chloroplast Molecular Biology, Elsevier, 1081-1091 (1982); Wasma nn et al., Mol. Gen. Genet. 205: 446-453 (1986)). Wear. These construction methods are known in the art and include mitochondria and peroxisomers. The same can be applied to the system. Selection of targeting that may be required for transgene expression The choice depends on the cellular localization of the precursor required as a starting point for certain pathways. This is Permanent cytosol or chloroplast, but sometimes mitochondria or peroxy It can be a sisome. The product of transgene expression is usually ER, apoplast or Does not require targeting to vacuoles.   The above method of cellular targeting is not only with its cognate promoter. And can be used with heterologous promoters to target specific cell targeting purposes. Has a different expression pattern from the promoter, although the origin of the signaling signal This is performed under the transcriptional control of a promoter.   Methods for transforming dicotyledonous plants are known in the art and are based on Agrobacterium-based And methods that do not require Agrobacterium. Non-Agrobacterium Method involves the direct uptake of exogenous genetic material by protoplasts or cells. No. This includes PEG or electroporation mediated uptake, bombardment mediated transfer This can be achieved by feeding or microinjection. Examples of these methods are Pa szkowski et al., EMBO J .; 3: 2717-2722 (1984), Potrykus et al., Mol. Gen. G enet. 199: 169-177 (1985), Reich et al., Biotechnology 4: 1001-1004 (1986). And Klein et al., Nature 327: 70-73 (1987). Any place Once again, the transformed cells are regenerated into whole plants using methods known in the art.   Agrobacterium-mediated transformation is characterized by its high transformation efficiency and many different It is a preferred method for transforming dicotyledonous plants due to its wide availability to certain species. Idiomatic Many crop species that can be selectively transformed with Agrobacterium are tobacco, tomato, Contains mawari, cotton, rape, potato, soybean, alfalfa and poplar (EP0317511 (cotton); EP0249432 (tomato, Calgene); WO 87/072 99 (Brassica, Calgene); US 4,795,855 (Poplar). Agrobacterium Transformation is typically performed using a binary vector carrying the heterologous DNA of interest (eg, (E.g. pCIB200 or pCIB2001), depending on the host Agrobacterium strain A suitable that may depend on the complementarity of the vir gene carried on the rasmid or chromosomally Includes transfer to relevant Agrobacterium strains (e.g., pCIB200 and pCIB2001 Strain CIB542 (Uknes et al., Plant Cell 5: 159-169 (1993)). Recombinant binary vector Transfer of the vector into Agrobacterium ・ Recombinant binary vectors carrying plasmids such as E. coli and pRK2013 Interaction Using a Helper E. coli Strain That Can Be Transferred to a Typical Agrobacterium Strain Achieved by distribution. Alternatively, the recombinant binary vector is Res. 16: 9877 (1988)).   Transformation of target plant species with recombinant Agrobacterium Including co-culture of lium with explants of plant origin and following methods known in the art. Trait The transformed tissue is treated with the antibiotic or antibiotic present between the binary plasmid T-DNA boundaries. Regenerate on a selective medium containing a herbicide resistance marker.   Transformation of most monocotyledonous plants is also now routine. Preferred one Methods include cytoplasmic and microscopic using PEG or electroporation methods. Includes direct transfer to callus tissue by particle gun. Transformation can be a single DNA species or It can be performed on multiple DNA species (ie, co-transformation) and both of these methods Suitable for use in. Co-transformation avoids complex vector construction, Transgenes having loci that do not belong to the same linkage group with respect to offspring and selectable markers This allows for the production of transgenic plants and the removal of selectable markers at passage. Can have advantages if deemed desirable. However, using co-transformation The disadvantage is that less than 100% of other DNA species are integrated into the genome. (Schocher et al., Biotechnology 4: 1093-1096 (1986)).   Patent applications EP 0 292 435, EP 0 392 225 and WO 93/0727 8 shows a method for producing callus and protoplasm from maize selected inbred lines, PEG and Is Protoplasm Transformation Using Electroporation and Transformation Protoplasm? The regeneration of these maize plants is described. Gordon-Kamm et al., Plant Cell 2: 603-618 (1990) and Fromm et al., Biotechnology 8: 833-839 (1990) 1 shows the published method of transformation of the A118-derived maize strain used. Further, the application WO 93/07278 and Koziel et al., Biotechnology 11: 194-200 (1993). A method for transformation of a selected inbred strain of Isuzu with a microprojectile gun is described. This method is 1.5-2.5 mm long immature maize embryos collected from maize ears 14-15 days after milling And use a PDS-1000He Biolistics instrument for irradiation.   Transformation of rice can also be performed by direct transfer using protoplasm or biolistics. Can be. Protoplasm-mediated transformation is based on japonica type and indica (Zhang et al., Plant Cell Rep. 7: 379-384 (1988); Shima moto et al., Nature 338: 274-277 (1989); Datta et al., Biotechnology 8: 736-. 740 (1990)). Both types can also be transformed conventionally using a biolistic gun (C hristou et al., Biotechnology 9: 957-962 (1991)).   Patent application EP 0 323 581 discloses the passage, transformation and regeneration of P. ideae protoplasm. Write raw. These methods are used in the form of Puideae, such as dactylis and wheat. Enables quality change. In addition, using a particle gun for type C long-term reproducible calli Wheat transformation has been described by Vasil et al., Biotechnology 10: 667-674 (1992)) and Vascular et al. Using immature embryos and immature embryo-derived callus l., Biotechnology 11: 1553-1558 (1993) and Weeks et al., Plant Physiol. 1 02: 1077-1084 (1993). The preferred method for wheat transformation is However, including immature embryo microprojectile bombardment of wheat, Includes sucrose or high maltose stages. Prior to irradiation, any number of embryos (0.75- 1 mm long) with 3% sucrose and 3 mg / l 2,4-D for transfer of somatic embryos Medium (Murashige & Skoog, Physiologia Plantarum 15: 473-497 (1 962)) and processed in the dark. On the day of irradiation, the embryos are recovered from the transfer medium and Place on a pressure regulating substance (ie sucrose or at the desired concentration, typically 15%) Transfer medium supplemented with maltose). Embryos are separated for 2-3 hours and then irradiated I do. Twenty embryos per target plate are typical but not critical. Suitable inheritance The child-bearing plasmid (such as pCIB3064 or pSG35) is transferred to the microphone using standard methods. Agglomerates into metric gold particles. Place each embryo plate on a standard 80 mesh screen. Use a burst pressure of ~ 1000 psi with a lean to DuPont Biolistics. Shoot with a lium device. After irradiation, the embryos are returned to the dark and allowed to recover for approximately 24 hours (still penetrating On pressure regulating substances). After 24 hours, the embryos are recovered from the osmolyte and returned to the transfer medium. , Put it for about a month before playing. About one month later, embryo explants of embryogenic callus that developed Are further combined with a suitable selective agent (10 mg / l busta for pCIB3064 and 2 mg for pSOG35) / L Methotrexate) (MS + 1 mg / l NAA, 5 mg / l) (GA). Approximately one month later, the grown shoots were replaced with half strength MS, 2% Large sterilization known as "GA7s" containing sucrose and selective medium of the same concentration Transfer to container.   When expressed in plants, lactoferricin can cause viral, bacterial and fungal plant diseases. Controls or inhibits a broad spectrum of plant pathogens, including the drug substance. Ease in the plant Plant diseases that are important as products suitable for control by expression of tofericin include the following: Including:Corn pathogen Fungus: Gibberella Zeae             Aspergillus Flavas             Aspergillus Paralytics             Fusarium Moniliforme             Giprodia Maidis             Coretotricum Graminola             Cephalosporium acremonium             Macrofomina Phaseolina             Sercospora Zeae-Maidis             Exelofolium Torusikum             Bipolaris Maidis             Cavatierella Zeae             PUSSYNA Sorghi             Poussinia Polysora             Sphaceloseca Leliana             Ustylago Maidiz             Coretotricum Graminola             Helmin Sosporium Carbonam             Pernos Clerospora Solgi             Skulerovsola Laixiae             Pernos Clerospora Sacchari             Pernos clerospora filipinensis             Pernos Clerospora Maidis             Pernos Clerospora Spontanea             Pernosclerospora heteropogoni             Sclerospora Graminola Bacteria: Erwinia Stewarty             Corynebacterium Nebrasquence Virus: Maze Dwarf Mosaic Virus             Maze Luff Dwarf (Maze Rio Quart) Virus             Maize Streak Virus             Maize Chlorotic Dwarf Virus             Maize Chlorotic Motor Virus             Burleigh Yellow Dwarf Virus             Corn lethal necrosis virus             High plane virus             Maize Stripe VirusSweet corn pathogen: A. Bacterial disease             Erwinia Stewarty             Pseudomonas avenae             Erwinia Krysansemi B. Fungal disease             Bipolaris Maidis             Exeloholium Tulsicum             Coretotricum Graminola             Philostikta Maidis             Cavatierella Zeae             Sercospora Zeae-Maidice             Skullofsola SPP             Pernos clerospora spp             Ustylago Maidiz             Sphaceloseca Leliana             PUSSYNA Sorghi             Poussinia Polysora             Fissopera Zeae             Fusarium Moniliforme             Picium spp             Penicillium oxalicum             Fusarium spp             Giprodia Maidis             Gibberella Zeae C. Viral disease             Sugar Cane Mosaic             Maize Dwarf Mosaic             Mays Chlorotic Dwarf             High plane virus             Maize Chlorotic Motor             Wheat streak mosaic             Burleigh Yellow DwarfWheat pathogen Fungal pathogens:             Poussinian Graminis FSP Tritici             Poussian Recondita FSP Tritici             Poussinian Striformis             Chiletia Trichi             Chiletia Contrasa             Chiletia Indica             Ustylago Tritici             Urocistis Tritici             Gaeumannomyces Graminis             Picium spp             Fusarium Kurumoram             Fusarium Graminaelm             Fusarium Avenaceum             Dreschere Tritici-Repentis             Rhizoctonia spp             Coretotricum Graminola             Helminsosporium spp             Microdosium Nivale             Pseudocell cosporella herpotrichoides             Elishife Graminis FSP Tritici             Skulerovsola Macrospora             Septoria Tritici             Septoria Nodrum (Stago Nospora Nodrum)             Bipolaris Solokiniana             Fusarium Roseum             Cephalosporium and Gramineum             Kochirio bolus sativas             Krabicepts Purpurea Bacterial pathogens:             Pseudomonas syringae pibui atrofaciens             Pseudomonas syringae             Xanthomonas campestris pveii translusens Viral pathogen:             Burleigh Yellow Dwarf Virus             Soilborn Wheat Mosaic Virus             Wheat spindle streak mosaic virus             Wheat yellow mosaic virusSoybean pathogen 1. fungus             Phytosora megasperma variant soiae             Koretotricum Trancatum             Septoria Grycines             Sercospora Kikuchi             Sercospora Sodina             Peronospora Manshlika             Microsfaera diphtha             Rhizoctonia Solani             Facopsora Oasiridi             Korinespora Kashikora             Caronectria crotalariae             Fusarium Solani             Fusarium Oxysporum             Macrofomina Phaseolina             Diaporse Phaseolum Variant Kauribola & Melide             Ionaris             Diapolse Phaseolum Variant Soiae             Fiarophora Gregata             Picium spp             Sclerothinia sclerothiolam             Sucrerotiun Rolfushi             Sierrabiopsis Vasicola 2. Bacteria             Pseudomonas             Xanthomonas campestris pavei phaseoli 3. Virus             Soy Bean Mosaic             Bean Pod Motor             Bad Bright             Peanut motor             Cowpy Chlorotic Motor             Yellow mosaicPea pathogen I. Seed and seedling diseases             Pisium Ultimum             Rhizoctonia Solani II. Bacterial diseases             Pseudomonas syringae pibui pishi             Pseudomonas syringae III. Fungal leaf disease             Ascocita Pisi             Mikosfaerela Pinodes             Ascocita Pinodella             Sclerothinia sclerothiolam             Peronospora Pissi             Erichife Pisi             Koretotricum Pishi             Alternaria Alternata             Botulitis Cinerea IV. Fungal root disease             Fusarium Oxysporum FSP             Aphanomyces Utjeches FSP Pisi             Pisium Ultimum             Fusarium Solani FSP Pisi             Sierrabiopsis Vasicola V. Diseases caused by viruses             P Enathion Mosaic             Bean (Pee) Leaf Roll             P. seedbone mosaic             P Streak P Mosaic             Kukumbar Mosaic             Peary Browning Virus             Red Clover Bain MosaicKidney beans pathogen I. Root disease             Afano Myces Utecheses FSP Fateoli             Pisium Ultimum             Rhizoctonia Solani             Fusarium Solani FSP Faseoli             Sierrabiopsis Vasicola             Sclelotium rolfushi II. Fungal diseases in parts of the atmosphere             Koretotricum Indemsianum             Uromiyas appendicultas             Sclerothinia sclerothiolam             Fusarium Oxysporum FSP Faseoli             Foma Exigua Variant Exigua             Sercospora Canesence             Kaetceptria Wellmani             Phytosora nicotianae             Erichife Polygoni             Pisium Ultimam & Devariam             Artemaria alternata, various species             Phaeoisariopsis griseola             Macrofomina Phaseolina             Botulitis Cinerea             Rhizoctonia Solani III. Bacterial diseases             Pseudomonas Syringae Phoebe Faseolicora             Pseudomonas syringae             Xanthomonas phaseoli IV. Diseases caused by nematodes             Meloidzine Incognita             Platinex species V. Diseases caused by viruses             Bean Common Mosaic             Bean Goiden Mosaic             Cooley Top             Bean Cooley Dwarf Mosaic             Bean Pod Motor             Clover Yellow Bain             Red node             Kukumbar Mosaic             Peanut stuntSugar beet pathogen 1. fungus:             Sercospora beticola spot disease             Aphanomyces Cothioides             Rhizoctonia solani blight, root rot             Erichife Betta powdery mildew             Rhizoctonia violacea (Helicobacterium purpurium)             Ramulalia Beticola             Picium spp             Foma Betae             Uromyses Betae             Peronospora Farinosa             Alternaria Tenuis             Fusarium oxysporium             Berthicilium dariae             Sclelotium rolfushi             Erichife Polygoni Powdery Mildew             Polymixer Beta 2. Bacteria:             Pseudomonas syringae             Erwinia cartobola Erwinia root rot 3. Virus:             Rhizomania Beat Necrotic Yellow Bain Will             Su (BNYVV)             Beat Mild Yellowing Virus (BMYV)             Beat Yellows Virus (BYV)             Beat Cooly Top Virus             Beat mosaic virus   The present invention provides plants that express lactoferricin when germinated and cultivated, and Provide seeds. Preferably, lactoferricin is stably integrated into the genome Expressed from recombinant DNA. Transgenic plants or seeds can be monocotyledonous or Or dicotyledonous plants, preferably maize, rice, wheat, barley, sorghum Mu, rye, oats, millet, cotton, soybeans, peas, kidney beans, sunflowers , Grass and rape. Transgenic seeds are preferably planted. Bags labeled for use in controlling pathogens may be packaged.   The genetic traits engineered into the transgenic seeds and plants described above Alternatively, they can be passaged in asexual growth and thus be maintained and inherited in progeny plants. General In particular, such maintenance and breeding can be carried out in specific ways, such as cultivation, sowing or harvesting The use of known agronomic methods that have been developed to suit different purposes. Hydroponic Or the greenhouse method can also be used. The growing crop is attacked and wounded by insects or infectious agents Because of its vulnerability to harm and competition from weeds, the method is controlled weeds, plant diseases, insects, It is performed under the control of nematodes and other conditions which are disadvantageous for improving the yield. These are the soil Methods such as cultivation or removal of weeds and infected plants and herbicides, pesticides Includes the application of pesticides such as fungicides, nematicides, growth regulators, ripening agents and pesticides.   By using the advantageous genetic properties of the transgenic plants and seeds of the invention , Resistance to pathogens, herbicides or loads, improved nutritional value, increased yield or Development of plants with improved structure resulting in reduced losses due to lodging or brittleness To The intended plant breeding can be further performed. The various breeding stages depend on the mating line. Well-defined humans, such as selection, direct pollination of parental lines, or selection of suitable progeny plants Characterized by the inclusion of Different breeding methods are performed, depending on the desired purpose. versus Corresponding methods are known in the art and include hybridization, inbreeding, backcrossing. Including crossbreeding, multibreeding, various crosses, interspecies hybridization, aneuploidy, etc. Are not limited to these. The hybridization method involves sterility of the plant species, Produce male or female sterile plants by mechanical, chemical or biochemical means. Male Cross-pollination of pollen different from that of the sterile plant is due to the male sterile but the female fertile plant genotype. Ensure that both parents have the homogeneity of the properties of both parents. Therefore, the present invention Transgenic seeds and plants can, for example, have their modified genetic properties. Increase the effect of conventional methods such as herbicide or pesticide treatment, or It can be used for improved plant breeding which eliminates such methods. Or improved New crops that are stress tolerant are equally disadvantaged due to their optimized gene “equipment”. Better yields than products that are not resistant under mild growing conditions .   In seed production, seed germination quality and homogeneity are essential product characteristics. However, the quality and homogeneity of germination of seeds harvested and sold by farmers is important. There is no. Separating crops from other crops and weed seeds, controlling seed-borne diseases, and Fairly large and well-defined seeds due to the difficulty of producing seeds with good germination Seed production whose manufacturing method is expert in the field of growing, conditioning and selling pure seeds Developed by developers. Thus, for the farmer, the seeds harvested from his own crop It is common to buy certified seeds that meet specific quality standards instead of using offspring It is a target. Propagation materials used as seed are commonly used as herbicides, insecticides, fungicides Protective coatings containing germicides, nematicides, molluscicides or mixtures thereof Have been treated. Conventionally used protective coatings include captan, Le Controls to provide protection against disorders caused by fungal or animal pathogens Additional carriers, surfactants or application-enhancing adjuvants conventionally used in the field of Dispensing with the drug. The protective coating can be used to soak the propagation material in a liquid formulation or It can be applied by coating with a complex wet or dry formulation. Bud or fruit Other applications are possible, such as direct treatment in the fruit.   A transgenic plant of the invention for providing control against plant disease, Use and characteristics of transgenic plant material or transgenic seed The provision of novel agricultural methods, such as the methods exemplified above, is a further aspect of the present invention. You.   To breed progeny from plants transformed according to the method of the present invention, Such a method may be used: plants produced as described in the Examples below are known in the art. It grows in pots or soil in a greenhouse as above, and blooms. Get pollen and the same plant Used to pollinate, sister plants or any desired plants. Similarly, transformed plants Can be pollinated with pollen obtained from the same plant, sister plant or any desired maize plant You. The transformed progeny obtained by this method can be used for transgene and / or associated DNA (Transgenic), or the conferred phenotype can distinguish it from non-transformed progeny . Transformed progeny are also self-determined, as is usually done with plants having the desired properties. May be crossed with pollination or other plants. Similarly, other transformants produced by this method Plants are self-pollinated as is known in the art to produce progeny of the desired characteristics. Or can be crossed.   The invention relates in a first aspect to 1. As a functional array: (a) promoters that function in plant cells and result in the production of RNA sequences, for example, The above promoters, such as the maize ubiquitin promoter; (b) lactoferricin, such as lactoferricin B or lactoferricin H, For example, a peptide of SEQ ID NO: 1 or 2 optionally including an N-terminal methionine A structural coding sequence that encodes the production of 5, or 6 plant-optimized coding sequences; and (c) a polyadenylation nucleoside that functions in plant cells and is attached to the 3 ′ end of the RNA sequence 3 'untranslated region that results in the addition of a transcript, such as the transcription terminator described above, eg, For example, the nopaline synthase transcription factor from Agrobacterium tumefaciens -Minator; And optionally one or more enhancers, as further described herein. Sir or targeting sequence And a recombinant DNA molecule comprising:   In a second aspect, the present invention provides 2. (a) in the genome of a plant cell, for example (i) in a plant cell, to produce an RNA sequence (Ii) a structural promoter encoding lactoferricin production. And (iii) polyadenylation at the 3 'end of the RNA sequence, which functions in plant cells. The above recombinant DNA fragment containing a 3 'untranslated region resulting in the addition of Insert a child; (b) obtaining transformed cells; and (c) transforming plant cells in an amount sufficient to reduce damage from pathogen infection; Regenerate a genetically transformed plant expressing lactoferricin: Transgenic disease resistant plants capable of expressing lactoferricin, including the steps A process for the production of a plant, for example a maize or wheat plant as described above.   In a third aspect, the present invention provides 3. Plants containing cells expressing lactoferricin (eg, maize, wheat or sausage) (Radish plant), for example, as a functional sequence (a) a promoter that is fused in a plant cell and results in the production of an RNA sequence; (b) a structural coding sequence encoding the production of lactoferricin; and (c) a polyadenylation nucleoside that functions in plant cells and is attached to the 3 ′ end of the RNA sequence A 3 'untranslated region that results in the addition of a code; To provide a plant in which the recombinant DNA containing is stably integrated into its genome. Here, for example, the plants are developmentally and morphologically normal).   In a fourth aspect, the present invention provides 4. Plants containing cells expressing lactoferricin when germinated and cultivated, eg For example, a seed for growing the above plant is provided (where, for example, the seed is More (for example, with polymers, fungicides, insecticides, pigments or other seed coatings) Coated and / or in, for example, a bag or other container for sale or transport Packed).   In a fifth aspect, the present invention provides 5. For example, as described above, a plant pathogen, such as a plant bacterium, fungus or virus Use of lactoferricin to control pathogens; And exposing the pathogen to a plant that expresses lactoferricin, e.g., A method for controlling a plant pathogen as described above is provided.   The following description further illustrates the methods and compositions of the present invention. However, this business It is reasonable that other methods known to be equivalent by the Understood.                                  Example Example 1: Antimicrobial activity of lactoferricin B in phytopathogenic fungi and other microorganisms Physical activity a.Inhibition of spore germination   Lactoferricin B was administered to Diprodia Maidis and Colletotrichum Laminocola spores were used and tested in a spore germination inhibition assay. Loral fungal strain Obtained from Castor, CIBA-GEIGY, Illinois. Lactoferricin B peptide and LA Kutoferin was obtained from Morinaga Milk Products Co., Ltd., Tokyo, Japan.   Fungal spores grown on potato dextrose agar (PDA, Difco) plates Recovered from the sporulated culture. Keep Dee Maidis spores fresh Was used in 25% glycerol stored at -80 ° C. Sea Gramino Cola Spore Was used fresh.   For the assay, 10 ml lysis medium (1.5% agar, containing 8% carrot extract) Was cooled to about 50 ° C. 10 microliters of streptomycin (250 mg / Ml) followed by either Dee Maidis or Sea Gramino Cola spores About 106/ Ml (Dee Maidis) and 107/ Ml (sea gramino cola) concentration Was added. Mix the solution by gentle swirling and pour into sterile Petri dishes It is. After solidifying the medium, place a sterile 1/4 inch diameter filter disc on top of the medium. The test solution was pipetted onto these disks. The test solution was Lactof (10 micrograms), lactoferricin B (10 micrograms), Lothionine (positive control, 0, 5, 10 and 20 micrograms; Calbiochem? And buffer (20 mM Tris pH 7.5).   After 2-5 days incubation at room temperature, prothionine and lactoferricin Fungal growth is clearly visible on the plate except around the filter disc containing B I was able to. The size of the inhibition zone is shown in FIG. In the Dee Maidis experiment The filter disk of 10 micrograms of lactoferricin B is 4.95 m m, while 20 micrograms of prothionine show a 4.5 mm inhibition zone. did. Lactoferricin B inhibits 1.7 mm in Sea-Graminocora experiment , While prothionine produced a zone of inhibition of 2.1 mm. Lactofe Phosphorus did not inhibit fungal germination and growth.   Erwinia Stewarti was also tested in this system and lactoferricin B was also shown to inhibit the growth of this bacterium. Table 1: Inhibition of spore germination by lactoferricin B b.Inhibition of mycelium growth   The second method used to evaluate antimicrobial activity involves measuring inhibition of mycelial growth. Book In the assay, around a 1.5% agarose plate containing 4% carrot extract Drilled the hole with the wide end of the Pasteur pipette. Bottom of hole with drop of molten agar solution Enclosed. Individual fungal plugs for Bipolaris Maidis, Fusarium monorif Olme, Gibberella Zeae, Pichium aphanidermatium or Rhizoctoni Take one of the A. Solani master plates and place it in the center of each test plate. Was. The test solution in this well (40 microliter) was lactoferricin B (10 microliters). 0 micrograms), lactoferrin (100 micrograms) or buffer (20 micrograms). mM Tris pH 7.5). At room temperature the fungus grows from the inoculation plug into the hole After incubation for the required time, inhibition of fungal growth was scored. All fungi Showed growth inhibition near the hole containing lactoferricin B, but lactoferrin Or not shown around the buffer control well. Table 2 shows the results. Table 2: Inhibition of fungal growth by lactoferricin Bc.Minimum inhibitory concentration in liquid culture   Lactoferricin B and two derivatives of Fusarium curmolam and sep Activity in Tria nodrum was tested in a liquid inhibition assay. Peptide is easy Tofericin B (as described above), Met-lactoferricin B (additional N-terminal methionine) N-lactoferricin B) and Gln-lactoferricin B (added N-terminal Lactoferricin B) with terminal glutamine. All peptides are described in M . Purchased from Keck Biotechnology Resource Center, New Haven, CT. Pepti Was dissolved in double distilled sterile water at 1.5 mg / ml.   The fungal spores are plated on potato dextrose agar (PDA, Difco) as described above. Recovered from sporulated cultures grown at a rate of 15,000 in 1/2 strength PDA. Diluted at 0 / ml. To 50 microliter spores, serially dilute 25 microliters. Tol peptides were added in all 96 well plates. After mixing the wells The OD at 590 nm was measured (measurement of fungal growth). Plates are then incubated at 28 ° C. Cuvated and OD at 590 nm was measured at regular intervals over 2 days. Completely raw The minimum concentration of lactoferricin B peptide that inhibits growth is defined as the minimum inhibitory concentration (MIC). Shown. Table 3 shows these values.   Pichia pastoris on YPD plate, Pseudomonas syringae BL882 And E. coli DH5α were grown in L-broth. Small amounts of P. pastoris cells Is resuspended in YPD, the cell concentration is counted, and adjusted to 30,000 cells / ml with YPD. Saved. The OD at 600 nm was measured in cultures of DH5α and BL882. Cell concentration Adjusted to 30,000 cells / ml in loss, OD = 1 at 600 nm for DH5α 109 cells / ml, 5 × 10 for BL8828It was assumed to be cells / ml.   Serial dilutions of lactoferricin B peptide to 80 microliter cells Microliters were added in all 96 well plates. 590nm of plate The OD was read and the plate was then incubated at 28 ° C. OD at 590 I read it regularly over two days. Lactoferricin B pepti that completely inhibits growth The minimum inhibitor concentration was shown as the minimum inhibitory concentration (MIC). Table 3 shows these values. Table 3: Minimum inhibitory concentration of lactoferricin B Example 2: Stability of Gln-lactoferricin B peptide in extracellular fluid of plant   The lactoferricin B peptide was placed in several different subcellular locations (see below for details). (Described in Examples 3-6) using a regulatory sequence to direct the peptide I let you. For extracellular expression, the lactoferricin B coding sequence is It was fused with the leader sequence of the maize PR-1 gene, which leads to secretion into the extracellular region. This The leader sequence used for the purpose of Lactoferricin B containing an N-terminal glutamine residue This results in secretion of the peptide (Gln-lactoferricin B). Synthetic Gln-lactoferri Syn-B peptide is stable in extracellular washings of wheat, corn and tobacco Was tested.   Extracellular wash (ECF) is obtained by sterilizing leaf tissue and immersing it in double distilled water. This was collected by centrifugation of the immersed tissue. For wheat, leave the leaves of the UC703 plant For sorghum, 6N615 plants were used. Cut these leaves into small pieces, Placed in the barrel of a 20 ml syringe containing wadding at the bottom. Wash sections with water Extracellular exudate was removed from the surface. Next, add water and remove the plunger from the syringe I put it in the barrel. Place the syringe upside down in the lyophilization container, then freeze-dryer Connected to. After a gentle vacuum of 30-40 seconds, the vacuum was released. Repeat this once did. The leaf pieces were then placed in the barrel of a 10 ml syringe and placed in a centrifuge tube. this Spin at 1000-2000 rpm in a clinical centrifuge, collect extracellular wash, It was then frozen.   For tobacco (cultivar Xanthi N.C.), using a 10 ml syringe, Water was injected into the leaves. The leaves are then harvested from the plant, blotted and dried, rolled, short And cut into a 10 ml syringe barrel. Put syringe into centrifuge tube Spun at 1000 rpm in a clinical centrifuge. Collect the washing solution collected from the tube and freeze I let it.   Run an aliquot of ECF on a 10% Tricine gel according to manufacturer's instructions (Novex). Was. Estimates of relative protein concentration were made for each plant ECF. Ink that follows this Required to recover a liquid with approximately equal amounts of total ECF protein. It was used to estimate the amount of ECF required. That is, each 18.5 microliters ECF from wheat, 31 microliters of corn ECF and tobacco E 60 ml of CF is mixed with 10 mM Tris pH 7 in a total volume of 75 microliter. 2.5, 50 mM NaCl, 2.5 mM, MgClTwoAnd 2.5 mM CaClTwo Each containing 11.25 micrograms of Gln-lactoferricin B peptide And incubated. The reaction was incubated at 37 ° C and 10 microliters The torr amounts were taken at 0, 15, 30, 60, 90, 120 and 180 minutes. these Samples were immediately frozen.   After heat inactivation and alkylation, the sample was gel- The presence of tofericin B was analyzed. For incubation at 100 ° C for 10 minutes Subsequently, the sample was cooled and spun rapidly in an Eppendorf centrifuge. Each sun The alkylation of the pull is accomplished by first sampling the sample with 2 microliters of 1 mM DTT. , NTwoThe reduction was performed in an atmosphere at 100 ° C. for 10 minutes. Then yaw Doacetamide (2 microliters of 10 mM) and 1.4 microliters 1 M Tris (pH 8.5) was added to make the solution more basic. Test tube NTwoWith After washing, the samples were incubated in the dark at 50 ° C. for 50 minutes. Control Peptide sample (Gln-lactoferrin B peptide without buffer or ECF) Was alkylated in the same manner. Until the sample is analyzed by gel electrophoresis Stored frozen.   To each sample, add an equal volume of 2x Tricine / SDS sample buffer (Novex) And then incubated at 100 ° C. for 5 minutes. The sample is then 10-20% Run on ricin / SDS gel (Novex) according to manufacturer's instructions. Gel, pepti Stain was removed by staining with Coomassie (Pharmacia) to visualize the band.   Gln-lactoferricin B peptide was quite stable in wheat FCF. 3 o'clock After incubation between the two, a significant amount of peptide is still present and the amount of peptide It shows that the solution is relatively slow at this ECF. For corn and tobacco ECF Gln-lactoferricin B peptide after 3 hours incubation , Even in reduced quantities, still existed.   This result indicates that the Gln-lactoferricin B peptide is the ECF of these three plant species. Indicates that it is only slowly decomposed. The amount of peptide in ECF The solution takes more than 3 hours under these conditions.   Example 3: Construction of a gene for cytoplasmic expression of lactoferricin B in plants   Coding and non-coding DNA for cytoplasmic expression of synthetic lactoferricin B The sequence was obtained by the synthesis of two partially complementary oligonucleotides. (code (5 'to 3' of the strand) the BamHI restriction enzyme terminus, which encodes the Kozak consensus site The lignonucleotide is a methionine initiation codon, a lactoferricin B peptide. Includes 75 base pairs encoding amino acid sequence, stop codon and NotI restriction enzyme end .   The oligo nucleotide sequence is: Met.   Purchase these synthetic oligonucleotides and add 10% urea / polyacrylamide After electrophoresis on a gel, a band containing the full-length oligonucleotide was excised. Oligo Nucleotide eluted, annealed, PC using oligos 1-1 and 2-1 Used for R amplification.   Ligate the PCR product to pCRII, identify clones containing the insert, insert The fragments were sequenced to confirm deletion of the introduced mutation. BamHI of clone of correct sequence -The NotI insert was cloned into BamHI and NotI predigested Bluescript. You 2 kb Hi containing biquitin promoter (Toki, et al., Plant Physiol. 100: 1503) The ndIII-BamHI fragment was cloned into the HindIII-BamHI site of this clone. Was. The nos terminator was ligated to the NotI-SacI site and ubiquitin-lac PCIB7703, a plasmid having a tofericin B-nos gene cassette (see FIG. 1) (Shown) was produced. The DNA fragment containing ubi-SynPAT-nos was converted to Hin It was cloned into the dIII site. The resulting plasmid, pCIB7704 (shown in FIG. 2), Ubi-SynPAT-nos and ubi-lacto-nos gene cassettes. This plasmid is Includes SynPAT gene for selection in plants and uses maize ubiquitin promoter It is useful for transformation of plants with lactoferricin B under control.   Plasmid pCIB7704 was cleaved with KpnI and SacI and ubi-SynPAT-nos--ubi-lacto- The fragment containing the nos gene fusion was released. Use this fragment for KpnI, Sac It was cloned into I digested pCIB6848 to form pCIB7705 (shown in FIG. 3). Plasmi De pCIB7705 is the NPTII (kanamycin resistance) gene and plant for selection in bacteria Containing the SynPAT gene for selection in the maize ubiquitin promoter Useful for transforming plants with lactoferricin B under control.   Plus the KpnI-SacI fragment from pCIB7703 containing the ubi-lacto-nos construct It was cloned into mid pCIB6848 to produce pCIB7706 (shown in FIG. 4). This allows The ubi-lacto-nos gene construct is placed in a plasmid containing the namycin resistance gene. Example 4: Construction of a synthetic gene for extracellular expression of lactoferricin B in plants   For extracellular expression of lactoferricin B, a leader sequence was added to lactoferricin. It was located at the 5 'end of the B gene. Leader sequence is derived from maize PR1 cDNA (PR-1mz) Yes, this is from a maize cDNA library (using a barley PR-1 gene probe). Cloned and sequenced (Patent Publication WO 95/19443). Synthetic Ligonucleotide and PCR amplification in two steps for the production of the gene construct used. Oligonucleotide 3 is a PR-1 leader and lactoferricin B Sequence, but with one silent nucleotide change (possible To prevent some secondary structure problems). Oligo 4 is lactoferricin B code Sequence (this design is described in the detailed description) and the 3 'end of the PR-1 leader sequence Complementary to the edge. Oligo 3-1 was identical to the 5 'end of the PR-1 coding sequence .   The nucleotide sequence of the synthetic oligonucleotide is: Met.   First, a maize PR1 leader sequence was constructed using oligos 3-1 and 4, PCR amplification was performed using the PR-1 cDNA clone as a template. This is a complete BamHI restriction PCR containing position, PR-1 leader, lactoferricin B and part of a NotI restriction site The fragment was produced. The lactoferricin B template was used for the PCR reaction, Oligo 2-1 (described in Example 3 above) and Oligo 3 were used as primers. The two PCR fragments are then mixed, denatured at 94 ° C, and the Taq DNA Extension was performed at 72 ° C. for 5 minutes with limase. Next, this reaction product was treated with oligo 2-1 and oligo 2-1. And 3-1 for 10 cycles of PCR amplification.   The PCR fragment was cloned into PCRII. Clone containing insert The insert was sequenced to confirm the deletion of the introduced mutation. Leader arrangement Plasmid # 10 containing the insert with one mutation in the row was isolated (No. 12 GCC is changed to GAC by the amino acid of (). Repeat the above experiment to Plasmid # 11 having one mutation in the syn B gene sequence was isolated (15th Amino acid changes from GCC to ACC). These two, each containing a different mutation The correct sequence was produced using the plasmid. Insert the BamHI-NotI insert into pBluescri At pt, it was cloned as a BamHI-NotI insert. BstXI fragment containing mutation Was removed from the Bluescript plasmid containing insert # 11 and insert # 10 was removed. Was replaced with the corresponding BstXI fragment from the Bluescript plasmid containing You 2 kb containing the biquitin promoter (Toki, et al., Plant Physiol. 100: 1503)   The HindIII-BamHI fragment was cloned into the HindIII-BamHI site of this clone. And the nos terminator was ligated to the NotI-SacI site. The obtained plastic The sumid was named p # 10/11.   This accurate plasmid is then used as a template in a PCR reaction and used as a primer. Oligo 5 and Oligo 2-1 were used. Oligo 5 is the last of lactoferricin B One amino acid glutamine is added before the first amino acid. This is PR1 A reliable leader cleavage site is generated at the junction between the leader and lactoferricin B. I went there. Removal of the PR1 leader in plant cells, therefore, results in an additional N-terminal glue. We anticipate the production of a lactoferricin B peptide with thamin.   The resulting PCR fragment is cloned into pCRII and the clone is sequenced did. The BstXI-NotI insert of the correct sequence (including additional glutamine) was isolated and BstXI was cloned into NotI digested p # 10/11 to produce pCIB7707. This It converts the maize PR1 leader-lactoferricin B coding sequence to a ubiquitin-pro (Ubi-PR1-lactoferri) under control of motor and nos terminator B-nos). The DNA fragment containing ubi-SynPAT-nos was converted to HindIII of this plasmid. Site and cloned the SynPat and PR1-lactoferricin B gene cassettes. The resulting plasmid pCIB7708 was obtained.   This plasmid is cut with KpnI and SacI, and ubi-SynPat-nos--ubi-PR1-lacto-no The insert containing the s gene fusion was released. This fragment is digested with KpnI and SacI pCI Cloned into B6848, producing pCIB7709. This plasmid is suitable for bacterial selection. NPTII (kanamycin resistance) gene for synthesizing, and SynPAT gene for selection in plants. Lactoferricin B inheritance under the control of the maize ubiquitin promoter Useful for transforming plants in offspring.   Purify the KpnI-SacI fragment from pCIB7707 containing the ubi-lacto-nos cassette. It was cloned into the rasmid pCIB6848 to produce pCIB7710. This is ubi-lacto-no The s gene construct is placed in a plasmid containing the kanamycin resistance gene. Example 5: Construction of a gene for lactoferricin B vacuole expression in plants   For vacuolar expression of lactoferricin B, a sequence for vacuolar targeting was used. Example 4 (of a synthetic gene for extracellular expression of lactoferricin B in plants) Construction) added to the 3 'end of the PR1 leader lactoferricin B gene cassette described in Was. This additional 18 base pair sequence is a C-terminal Val-Phe-Ala-Glu-Ala-Ile vacuole target. Coding sequence (Dombrowski et al., Plant Cell 5, 587-596, 1993), Following the stop codon. In addition, restriction ends were inserted at the 5 'and 3' ends of the synthetic gene. And facilitated cloning.   Two oligonucleotides were used in the construction of this synthetic gene. Oligo 3-1 Is described in Example 4 above. The sequence of oligo 6 is lactoferricin Complement at the 3 'end of the B coding sequence, codon for vacuole targeting sequence, stop Includes stop codon and NotI restriction enzyme site. This sequence is shown below.   Oligo 3-1 and oligo 6 were replaced with plasmid pCIB7707 described in Example 4 above. The PR1 leader lactoferricin B gene construct was used for PCR amplification. PCR The fragment was cloned into pCRII and the clone containing the insert was selected. Insertion The incoming fragment was sequenced and the clone with the correct sequence was replaced with the BamHI-NotI fragment. Was used for extraction. This fragment was cloned into Bluescript and ubiquitin 2 kb HindIII-B containing promoter (Toki, et al., Plant Physiol. 100: 1503) The amHI fragment was cloned into the HindIII-BamHI site of this clone and nos The terminator was ligated to the NotI-SacI site. This results in plasmid pCIB 7712 was produced. This is the maize PR1 leader-lactoferricin B-vacuole target The sequence is placed under the control of a ubiquitin promoter and a nos terminator (u bi-PR1-lactoB-vac-nos). ubi-SynPAT-nos DNA fragment The plasmid was ligated to the HindIII site of plasmid to obtain plasmid pCIB7713.   Cleavage of pCIB7713 with KpnI and SacI, ubi-SynPAT-nos--ubi-PR1-lacto-vac-no The insert containing the s gene fusion was released. Fragment KpnI, SacI digested pCI Clone into B6848 to form pCIB7714. This plasmid is suitable for bacterial selection. NPTII (kanamycin resistance) gene for synthesizing, and SynPAT gene for selection in plants. Lactoferricin B inheritance under the control of the maize ubiquitin promoter Useful for transforming plants in offspring.   Purify the KpnI-SacI fragment from pCIB7712 containing the ubi-lacto-nos cassette. Cloned into the rasmid pCIB6848 to produce pCIB771015. This is ubi-lacto- The nos gene construct is placed in a plasmid containing the kanamycin resistance gene. Example 6: Construction of a gene for lactoferricin B plastid expression in plants   For expression of lactoferricin B plastid, ribulose-1,5-bifos was used. Clones the chloroplast target sequence of the fate carboxylase small subunit (ssu) gene. And placed 5 'of the lactoferricin B gene sequence. This transport peptide arrangement The rows direct small subunit proteins to the chloroplast, where they are cleaved to mature proteins. Releases the substance. The designed transit peptide-lactoferricin B gene construct is (5 'to 3') BamHI restriction site, Kozak consensus sequence (methionine start codon ), A chloroplast target sequence fused to the lactoferricin B coding sequence, a stop codon And a NotI restriction site. The lactoferricin B gene construct is Cis (ast1A; Wong et al., Plant Mol. Biol. 20, 81-93, 1992) and maize (Ma tsuoka et al. Biochem. 102, 673-676, 1987) chloroplast target of ssu gene Manufactured from the target array. The coding sequences of the transit peptides of these ssu genes (Wong et al., Plant Mol. Biol., 20, 81-93, 1992) by PCR amplification of genomic DNA, Clone from cDNA or cDNA library. A series of three transport boxes Peptide sequences (TP1, TP2 and TP3) were prepared according to Wong et al. (Plant Mol. Biol. 2). 0, 81-93, 1992), both Arabidopsis and maize ssu genes It was built from. Therefore, TP1 binds the coding sequence of only the transit peptide (up to the cleavage site). TP2 and 3 contain the complete coding sequence of the transit peptide and the mature ssu protein A portion of the coding sequence of the protein is included, with a double cleavage site. TP2 is the double cleavage site Has additional two amino acid codons. TP3 ends exactly at the double cleavage site Wrong. a.Arabidopsis chloroplast target sequence-lactoferricin B gene construct   The first transit peptide sequence contains the oligonucleotides ATP-5 'and And ATP1-3 ′. The arrangement of these oligonucleotides The columns are: Met.   ATP-5 'oligonucleotides are BamHI restricted to facilitate cloning. Site, Kozak consensus sequence 5 ′ of start codon and coding sequence of ats1A gene Included the first 18 nucleotides in the row. Genomic DNA was used as a template. Increase The width product was cloned into pCR-Script (SK +), the clone was sequenced, and the ats1A Insertion of the sending peptide coding sequence containing 165 bp extending from +1 to +165 bp The piece was confirmed. The clone with the correct sequence was named pATP1.   Fusion of the transit peptide sequence to lactoferricin B involves four primers: , ATP1 amplification production From the 5 'end of the product;ATP-LF3 ' : Same as oligo 2-1 described in Example 3 above; Then, the ats1A / lactoferricin B fusion was crosslinked and 18 nucleosides at the 3 ′ end of ATP1. Lactoferricin B coding sequence at the 18 nucleotides at the 5 'end. The following two crosslinking primers. The sequence of the 5 'bridge primer is: The sequence of the 3 'bridge primer (complement of the 5' bridge primer) is: Was achieved by PCR using   Two rounds of amplification were performed for each transport fusion construct. The first round Two reactions were involved. Reaction 1 is specific for short lactoferricin B sequence extension ATP1 PCR fragment was generated. This reaction was performed using primers ATP-LF5 'and A TP1-LFB3 'and plasmid pATP1 DNA were included. Reaction 2 is a short 5 'ATP1 sequence A lactoferricin B PCR fragment with extension was generated. This reaction , Containing either primers ATP-LF3 'and ATP-1-LFB5' Ferricin B was used as a template. The second round of amplification involves the production of reactions 1 and 2. The product is denatured at 94 ° C. for 1 minute, then annealed product For 5 minutes at 72 ° C. in the presence of Taq DNA polymerase and nucleotides. A "full length" mold was formed. This is for primers ATP-LF5 'and ATP-LF3'. Addition and PCR amplification were followed. Thus, the ATP1-lactoferricin B gene fusion Produced. The PCR product was cloned into the PCRII vector.   Clones were isolated and sequenced. BamHI and N It was inserted with otI and the insert was cloned into BamHI, NotI pre-digested Bluescript. You HindIII-BamHI fragment containing biquitin promoter (Toki, et al., Plant  Physiol. 100: 1503) into the HindIII-BamHI site of this clone. The os terminator was ligated to the NotI-SacI site. The resulting plasmid is Contains the ATP1 chloroplast target sequence upstream of the lactoferricin B coding sequence. This gene The construct is located between the ubiquitin promoter and the nos terminator. The DNA fragment containing the ubi-SynPAT-nos gene construct was Clone into HindIII site to produce pCIB7721. The resulting plasmid is called KpnI Ubi-SynPat-nos--ubi-ATP1 / 2 / 3-lacto-nos gene fusion The containing insert is released. These fragments were digested with KpnI and SacI digested pCIB6848. Cloned to form pCIB7722. This plasmid is NPTI for bacterial selection. The I (kanamycin resistance) gene contains the SynPAT gene for selection in plants, Planting with the lactoferricin B gene under the control of the isubiquitin promoter Useful for transformation of products. pCIB7720 containing ubi-ATP1-lacto-nos gene fusion The KpnI-SacI fragment from was cloned into plasmid pCIB6848, and pCIB7723 To produce This is because the ubi-ATP1-lacto-nos gene fusion Place in the containing plasmid.   ATP2, the second transit peptide coding sequence, is cloned in the same manner as ATP1. Genomic DNA or oligonucleotides using oligonucleotides ATP-5 'and ATP2-3'. Rigo dT-primed, reverse transcribed RNA was used as a template.   The PCR product was cloned and the clone with the insert was changed from +1 to +261. Confirm that it contains a 261 bp ats1A transit peptide coding sequence that extends to The clone containing the correct sequence is named pATP2.   ATP3, the third transit peptide coding sequence, is cloned in a similar manner to ATP2. And use oligonucleotides ATP-5 'and ATP3-3'.   The PCR product was cloned and the clone with the insert was changed from +1 to +255. Confirm that it contains a 255 bp ast1A transit peptide coding sequence that extends to 255 bp.   These transit peptide sequences were converted to lactoferricin B residues as described above for ATP1. Fused with gene sequence. The sequence of the set of 5 'bridge primers is: It is.   The sequence of the set of 3 'bridge primers (complementary to the 5' bridge primer) is: It is.   The resulting PCR fusion product is cloned. The correct sequence clone is ATP2 -With lactoferricin B and ATP3-lactoferricin B gene fusion. This These fragments were cloned into Bluescript and ubiquitin promoter and And nos terminator are added as described above to generate pCIB7730 and pCIB7740. Produce. The ATP1 / 2 / 3-lactoferricin B gene construct is a ubiquitin promoter. Located between the motor and the nos terminator. Ubiquitin-SynPat-nos A new construct with the fragment was produced as described above for pCIB7720, plus The mides pCIB7731 and pCIB774l are obtained. b.Maize chloroplast target sequence-lactoferricin B gene construct   Additional transit peptide-lactoferricin B constructs were transferred to Arabidopsis ssu transport In the same manner as described above for the peptide-lactoferricin B gene construct, Transport vector for the maize ssu gene (Matsuoka et al., J. Biochem. 102, 673-676, 1987) Constructed using peptide sequences. The only difference is the casting for the production of the transit peptide. Source of type DNA and oligonucleotide sequence. Maize ssu transport peptide The template DNA for PCR amplification of the sequence may be maize genomic DNA, cDNA or c It is a DNA library. The oligonucleotide sequence (5 'to 3') is as follows Is:   The resulting plasmid was transfected with maize fused to the lactoferricin B coding sequence. Contains protein sequences (MTP1, 2 and 3). Example 7: Expression of lactoferricin B gene in maize protoplasm   Contains lactoferricin B, a protoplasm known to be capable of transient expression Used for transient expression of plasmid. The protoplasm was determined by Shillitto et al. (U.S. Pat. , 350, 689: Zea mays plants and transgenic Zea mays plants regen erated from protoplasts or protoplast deribed cells. 1989) Isolated from suspension culture cells, 20 × 106/ M at a concentration of 0.5M mannitol / 15 mM MgClTwoWas resuspended. Plasmid DNA used for transformation Is: pUbi-bar, ubiquitin promoter + first exon and intron, Contains bar gene and nos terminator; pUbi-GUS, ubiquitin promoter -First exon and intron, GUS gene and nos terminator And pCIB7703.   PEG precipitation of plasmid DNA (Kramer et al., Planta 190, 454-458, 1993) Was introduced into the protoplasm as follows: The protoplasm was introduced in a 45 ° C. Heat shock was applied with gentle stirring. 500 milliliters containing 10 million protoplasm The amount of the bottle was transferred to a sterile test tube, and the following additions were made to each test tube: 25-50 μg Of each plasmid and 450 ml 40% PEG. PEG to 8.0 pH adjusted 0.4M mannitol and 0.1M Ca (NOThree) 2.4HTwoO From PEG 8000 (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO) dissolved in Made. The test tube was left for 20 minutes with occasional gentle agitation, then at 5 minute intervals, 1 ml, 2 ml and 5 ml of W6 solution (5 mM KCl, 61 mM CaClTwo・ HTwoO 154 mM NaCl, 51 mM glucose, 0.1% 2- (N-morpholino) (Ethanesulfonic acid, pH 6.0). After the last dilution, the protoplasm was Centrifuge at 60g-100g to remove most of the suspension and reconstitute about 0.5ml of liquid. Left on the trait. The protoplasm was resuspended in the remaining solution by gentle shaking. After insertion of the protoplasm into DNA for analysis of RNA and protein expression, 20 The cells were resuspended at a density of 10,000 / ml in FV medium and cultured at room temperature in the dark for 18 hours.   For subsequent GUS activity measurements, protein extraction was performed according to the manufacturer's description (Tropix). Effluent was prepared from an aliquot of all transformants. The result is the combination of pCIB7703 and ubi-GUS Transformed cells were combined with ubi-GUS (10 × 106Count / min / 1x106 High GUS activity (10 × 1), equivalent to GUS activity in cells transformed with 06Count / min / 1 × 106Protoplasm). This is Lactov Expression of the hericin B gene construct increases GUS gene expression in transiently expressing cells It appeared to have no effect, ie no cytotoxicity. ubi-bar and pCIB770 Transformation at 3 showed only background levels of GUS activity (5000 Count / min / 1 × 106Protoplasm).   RNA samples were prepared for reverse transcription-PCR (RT-PCR) analysis and The presence of syn B mRNA was assessed. For this purpose, all and poly (A) RN A was isolated from transfected plasma. RT-PCR product kit (Stratagene) Was performed according to the manufacturer's instructions. ubi-lactoferricin B-nos cDN For the detection of A, just the nos terminator polyadenylation signal PCR complementary to the 5 'sequence and the first exon of the ubiquitin promoter Primers were used. In the pCIB7703 construct, this exon and lactoferri Due to the intron between the syn B coding sequence / nos terminator, PCR bands should be derived from RNA based on their size. It was recognized. For RT-PCR reactions, 1 μl of total RNA was prepared in a 50 μl reaction volume. Reverse transcription was performed according to the manufacturer's instructions. 1 μl of this was added to Primer-176 (SEQ ID NO: 39: 5'-TTCCCCAACCTCGTGTTGTTC-3 ') and 179 (SEQ ID NO: 40: 5'-CCAAATG TTTGAACGATCGCG-3 ') or primer 177 (SEQ ID NO: 41: 5'-CACAACCAGATC TCCCCCAAA-3 ') and 180 (SEQ ID NO: 42: 5'-AAATTCGCGGCCGCTTAGAAG-3') Used for the PCR amplification used. The reaction conditions were: 94 ° C for 45 seconds, 60 ° C for 45 seconds and And 43 cycles at 72 ° C. for 2 minutes. Size fractionate sample on agarose gel did. Primers 176 and 179 were used when the template DNA was formed in the pCIB7703 plasmid. As expected for cDNA from transformed cells, an approximately 220 bp P A CR fragment was produced. The plasmid-derived PCR band is 1.3 kb in size. Was predicted.   For Northern analysis, RNA samples were size-fractionated on an agarose gel and Blotted on iron membrane. This blot was then used to construct the lactoferricin B gene. Hybridized with a radioactive probe containing the sequence.   Protein extracts for immunoblotting are prepared by converting the protoplast suspension into a suitable buffer. Prepared by manufacturing. The suspension is microcentrifuged for 5 minutes, and the supernatant and pellet are removed. Suspend in Laemli sample buffer and run on Laemli SDS gel electrophoresis. Lacto Disulfide bonds of ferricin B to proteins can be problematic, so DTT or Or 2-ME, followed by iodoacetamido in the protein-SH group of the extract. Blocking may be required before electrophoresis. Run the electrophoresis gel with anti-lactoferricin B The antisera was used to electroblot for Western analysis.   Vigorously agitate protein suspension for protoplast suspension in mass buffer for mass spectrometry And centrifuge twice for 10 minutes, then collect the supernatant at each hour You. Appropriate dilutions can be made using MALDI-MS (Voy ager, Perceptive Biosystems). The sample needs to be further purified In some cases, the extract can be fractionated on a C18 column. Then fract the fraction Analyze by MALDI-MS for the presence of ferricin B peptide.   Protein extracts are also prepared for evaluation of antimicrobial activity. In this case, the protoplasm With 1.5% PVPP, 5 mM DTT and 10 μM AEBSF (4- (2- Aminoethyl) -benzenesulfonyl fluoride, hydrochloride) containing 20m Homogenize in M Tris buffer, pH 7.5. The extract was prepared as described in Example 1 above. As such, antimicrobial activity is assessed based on an in vitro fungal inhibition assay.   Transient expression analysis of other lactoferricin B gene-containing constructs is described in this example. Perform using the method described above. Example 8: Plant transformation, selection and regeneration a.Description of plasmid and selectable marker   The lactoferricin B gene contains a ubiquitin promoter and a nos terminator. Under the control of the Noether. Selectable markers for corn transformation Cloned into these plasmids, the synthetic phosphoinothricin acetyl tra The transferase gene (designated SynPAT) is used for the maize ubiquitin promoter and And under the control of the nos terminator (ubi-SynPAT-nos). SynPAT Strep Bar gene derived from a strain of Tomyces (Thompson et al., EMBO 6: 2519-2326, 1987) And optimized for expression in plants (US Pat. No. 5,276, No. 268; Phosphoinotricin-resistance gene and its use). ubi-SynPAT-nos Plasmid containing the cassette (pUBIAc) was transferred to Hoechst Aktiengesellschaft, Frankfurt, Obtained from Germany. ubi-lactoferricin B-nos and ubi-SynPAT-nos cassette Used for maize transformation. The presence of the SynPAT gene cassette indicates that the herbicide BA Enables selection of transformed plants using STA.   For wheat transformation, a plasmid containing the ubi-lacto-nos gene cassette was Selectable bar under control of ubiquitin promoter and nos terminator Co-bombard with a plasmid (pUBA or pUBA / kan) containing a functional marker gene (T oki et al., 1992 Plant Physiol. 100: 1503-1506). Existence of bar gene cassette Now allows the selection of transformed plants with the herbicide BASTA. pUBA plasmid Includes ampicillin resistance gene for selection in bi-bar-nos and E. coli. Plasmid pUBA / kan contains the ampicillin resistance gene for selection in E. coli. Instead of the kanamycin resistance gene.   The hygromycin gene from E. coli (Gritz and Davies, Gene 25, 179-18) 8, 1983), ligated a BglII linker to this end, and Was then cloned into the BamHI site of vector pCIB710, producing pCIB712. two Oligonucleotides (5'-AGTAGGATCCATGAAAAAGCCTGAACTC-3 '(SEQ ID NO: 43) And 5′-TACTGGATCCCTATTCCTTTGCCCTC-3 ′ (SEQ ID NO: 44)) derived from pCIB712 Used for PCR amplification of the gene. The PCR fragment was digested with BamHI and pPEH3 It was cloned into the BamHI site. Clones containing the insert are sequenced and The one with the sequence and the correct orientation of the gene was named pCIB7613. This plasmid is The hygromycin resistance gene is converted to a ubiquitin promoter and a nos terminator. Included under control. Following bombardment of plants with these plasmids, transformation Plants can be selected using hygromycin as a selection agent.   The acetohydroxyacid synthase (AHAS) gene was replaced with a sulfonylurea (Beaco n) From the λ-Zap genomic library derived from resistant maize tissue, Using the Dopsis gene (K. Sathasivan et al., Nucl. Acid Res. 18, 2188) Cloned. Oligonucleotides with appropriate single base changes by PCR amplification Using pide, a G to A change was inserted at position 1862 of the gene. This nucleotide change resulted in a Ser to Asn change. This gene as a vector Cloned to produce plasmid pCIB4247. Maize AHAS remains in pCIB4247 Two oligonucleotides specific for the start and end of the gene (5'-TATCTCTCTCTATA AGGATCCATGGTCACC-3 '(SEQ ID NO: 45) and 5'-TACTGGATCCTCAGTACACAGTCCTGCC -3 ′ (SEQ ID NO: 46)) to generate fragments by PCR amplification. I cloned. Inserts are sequenced to confirm deletion of mutation and BamHI flag with AHAS sequence using a plasmid with a unique insert Was isolated. This fragment was cloned into the BamHI site of pPEH3, CIB7612 was produced. This plasmid contains the maize ubiquitin promoter and Contains the mutated AHAS gene under the control of the nos terminator. This gene When transformed, imidazolinone (imazaquin / Scepter) is provided.   Protoporphyrinogen oxidase from Arabidopsis and maize (Protox) cDNA and protox gene gene derived from Arabidopsis The motor was isolated. Protox cDNA from Arabidopsis and Maize Was cloned by complementation of a Protox deficient E. coli strain. Mutated arabid Select psis and maize protox genes, which are protox inhibitory herbicides Provides resistance to the agent. Two herbicide-resistant Arabidopsis protox cDNAs The plasmid is cloned between the heavy 35S promoter and the tml terminator. You.   Using the Arabidopsis protox promoter as a probe Genomic license using fragments from the 5 'end of Isolated from Bally. Plasmid containing promoter with NcoI and BamHI Digestion leaves the promoter attached to the vector, but removes downstream sequences. Weeding NcoI-BamHI flag containing drug-resistant protox cDNA and tml terminator Was cloned into it. This results in an Arabidop of approximately 600 nucleotides. The cis-protox promoter and the herbicide-resistant Arab protox gene Plasmids containing the nucleotide sequence and the tml terminator were produced. This plus Plants transformed with the mid can be selected on media containing herbicides. b.Transformation of lactoferricin B gene construct into maize   The method used for maize transformation into cells of immature embryos using microprojectile bombardment is described in Ko ziel et al. (Biotechnology 11, 194-200, 1993). May Immature embryos of the inbred CGA00526 were isolated by aspiration about 10 days after pollination and In a “D” medium (Duncan et al., Planta 165, 322-332, 1985) with the scutellum up Plated. Chloramben (5 mg / L) was added to the medium instead of dicamba. After about two weeks, the callus was isolated from the embryo and 2,4-dichloro Plating on a medium supplemented with phenoxyacetic acid, followed by secondary culture at 10-14 intervals Nourished. 4 to 6 hours before transformation, callus of 1-4 months old was transformed into 12% sucrose medium Was transferred to a fresh medium containing as an osmotic regulator.   Plasmid DNA or isolated fragment DNA from DuPont Biolistic Manual Precipitated on the gold particles as described in Table 1. Duplicate each tissue plate twice with DuPont Bioli Shot with stics helium equipment. Burst pressure 600-1100 psi and standard 80-10 A 0 μm mesh screen was used. After bombardment, leave tissue in the dark for 12-24 hours Placed. After this time, the tissue was added to the selective agent BASTA at a minimum of 20 mg / L. Return to modified Duncan "D" medium and grow in the dark. Modified Duncan “D” medium , Modified Koa amino acid addition (KW Kao and MR Michaelyluk, Planta 126, 105-110) Glutamine and asparagine. Was completely removed. The tissue is administered at intervals of more than 14 days for 60-80 days, a minimum of 20 mg / Transferred to fresh medium containing BASTA at L. During this subculture period, non-embryogenic calli Removed.   After this dark selection period, the tissue germinates following hormones and embryonic somatic embryo development MS media (Murashige and Skoog, Physiol. Plant 15 , 473-439, 1962): ancimiddle (0.25 mg / L), kinetin (0.5 mg / L) L), naphthaleneacetic acid (1 mg / L) and a minimum concentration of 5 mg / L BASTA. Tissues in this medium Cultivated for 10-14 days under light control for 16 hours, and then BASTA (without plant hormones) Secondary culture was carried out in an MS basic medium supplemented with 3 mg / L) to grow seedlings. Once the seedlings have developed Transferred to 3/4 strength MS medium to develop roots. Transfer the rooting plant to the soil and in the greenhouse Grew. c.Transformation of lactoferricin B gene construct into wheat   Vasil transforms immature embryos and calli from immature embryos using microprojectile bombardment et al. (Biotechnology 11: 1553-1558, 1993) and Weeks et al. (Plant Physi ology 102: 1077-1084, 1933). Immature embryo of spring or winter wheat Approximately two weeks after pollination, they are isolated by aspiration, and 2,4-D (dichloromethane) for callus induction Rofenoxyacetic acid) glutamine and asparagine supplemented MS basic medium (Murashige And Skoog, 1962 Physiol. Plant 15: 473-439), 6-10 days with scutellum up The plate was cultured. Four to six hours before transformation, lungs were selected for embryogenic reactions and Was transferred to a fresh medium containing 15% maltose as osmotic agent. The construct used for transformation contained the ubi-bar-nos cassette (pUBA or pUBA / kan). To allow selection of transformed tissues with BASTA. Alternatively, other herbicides (e.g., , Sulfonylureas, imidazolinones) or antibiotics (e.g., hygromycin ) Can be used. This construct was implemented as described above. PCIB7706, pCIB7710, pCIB7715, pCIB7723, pCIB7733, and pCIB7706, described in Example 2-6. Can be co-transformed with one of the lactoferricin B-containing gene constructs containing pCIB7743 . In this regard, the plasmid DNA was prepared as described in the Dupont Biolistic manual. To fine gold particles. Each plate of embryos was subjected to a 1100 psi burst pressure and standard Shoot with a DuPont PDS1000 helium device using a quasi-80 mesh screen. 24 After an hour, the embryos are recovered from the osmotic agent and returned to the transfer medium. About a month later, it grew The embryo explants having embryogenic calli were regenerated in a regeneration medium containing 1 mg / L BASTA (MS + 1 mg / L-naphthalene acetic acid and 5 mg / L gibberellic acid) for 2 weeks, then 3 mg / L Transfer to BASTA-containing hormone-free regeneration medium for 2-6 weeks until shoots emerge. Sprouting embryo To half strength MS supplemented with 0.5 mg / L NAA and 3 mg / L BASTA. Transfer until roots develop, at which point the seedlings are transferred to soil and matured. Plant tissue Harvested for analysis (as described in Example 10) and plants were self-retained to produce seeds. To powder. d.Transformation of lactoferricin B gene construct into sugar beet   Guard cells are described in Hall et al., Nature Biotechnology, vol. 14,1133-1138,1 Isolated from leaf sections without central vein as described in 996. Leaf section, Ficoll Medium (100 g / l Ficoll, 735 mg / l calcium chloride.2HTwoO and 1 g / l PVP40) on ice and in a blender (23,000 rpm, 60 seconds). You. After filtration through a nylon mesh (300 micrometers), the homogenate was filtered for 5 hours. Wash with 00 ml of cold water, 3.8% (w / v) calcium chloride.2HTwoO-containing CPW9M1 Transfer to 0 ml. Next, the epidermis was removed by centrifugation, and the cell wall degrading enzyme (0.5% cellulase) was removed. And 3% macerozyme, Yakult Honsha, Japan) for 16 hours. The vesicles were released. Following filtration through a 55 micrometer filter, the suspension Mix with an amount of Percoll containing 15% sucrose. 1 ml of CPW15S in test tube Followed by 0.5 ml of 9% mannitol / 1 mM potassium chloride in the protoplast suspension Layer on top. Guard cells were recovered from the upper layer after spinning at 55 g for 10 min and again Reisolate in the same way.   0.75 ml of DNA (50 micrograms / million cells) 9% mannitol / 1 mM calcium chloride (mannitol solution) added to the resuspended guard cells, Subsequently, 0.75 ml of 40% PEG6000 is added. After 30 minutes at room temperature, 2 ml of F medium The amount is added a total of four times every 5 minutes. Wash protoplasm with mannitol solution, then Layer on Ca alginate. They are cultured in a modified K8P medium and grown in Bialaphos. One week later, start with 200 micrograms / liter. Eleven days later, Layer a small amount of alginate on agarose and add 250 micrograms in PGIB medium. Incubate with mbiaarafos / liter. Bialofos added to new callus Transfer to a fresh medium and culture for 2 weeks. After this they are kept at 25 ° C under light / dark control (16 (8 hours) without any selection. Subculture is performed every 2 weeks, and seedlings are cultured for 4 weeks. Play for a while. They root and plant in the soil. Example 9: Analysis of transgenic plants expressing lactoferricin B   Tissue derived from the transformed plant surviving the selection method (Example 8) was Gene construct (PCR), RNA from this transgene (Northern blot Hybridization, RT-PCR) and proteins from this transgene (Wester Analyze the presence of a.PCR analysis   Transfer the DNA to the IsoQuick Nucleic Acid Extraction Kit (ORCA Re extract Inc.) from the transformed plant tissue. Standardized PCR analysis Follow the protocol. Plasmid used for amplification of lactoferricin B gene construct Imers are designed from the known sequence of the transgene construct. b.Northern analysis   Transformed plants were analyzed for RNA by Northern blot hybridization. Analyzed for presence. RNA from leaf tissue for Northern blot analysis Extracted. Following trituration of the frozen tissue, the extraction buffer (0.1 M LiCl, 100 mM M Tris, pH 8, 10 mM EDTA, 1% SDS), followed by an equal volume of water Saturated phenol and chloroform were added. RNA to sodium acetate / eta And precipitated on a formaldehyde-containing agarose gel. Get Of the lactoferricin B gene Hybridized with respect to the derived probe. Continue with overnight hybridization Blots were washed at high stringency (65 ° C) and exposed to X-ray film. Was. c.RT-PCR analysis   The RNA sample was also subjected to lactoferricin B RNA as described in Example 7. Are analyzed by RT-PCR for the presence of d.Western analysis   The transformed plant is transformed with lactoferricin B or lactoferricin derived from the transgene. Tested for the presence of B-derived protein. For Western analysis, Leaves were snap frozen in liquid nitrogen and ground to a fine powder. Then the sample is placed in acetone Treated with cold 10% trichloroacetic acid at -20 ° C for 1 hour, spin down, and Washed with tons and air dried. The dried sample was then added to 0.05M sulfuric acid (3 mg / g Fresh weight) for 1 hour on ice. Extracts are extracted with 0.01N sodium hydroxide And dried. Samples were run on a 10% -20% Tricine SDS gel (No. vex) according to the manufacturer's instructions. Protein is wetted on nitrocellulose Transferred in cell at 200 mA constant current for 3 hours, then stained with Ponceau red Then, the membrane-bound proteins were visualized. Transfer the protein transferred to nitrocellulose Immunoaffinity purified goat anti-lactoferricin B antibody followed by secondary and alkaline phos The probe was probed with a phosphatase-conjugated tertiary antibody. Anti-lactoferricin B reactive band To a nitro blue triazolium / bromo-chloro-indolyl phosphate substrate Detected after addition of the solution. e.Mass spectroscopy   Protein extracts prepared from the transformed plants were also prepared as described in Example 7 above. Using MALDI-MS to determine the presence of lactoferricin B peptide And analyze. f.Antimicrobial activity in lactoferricin B transgenic plant extracts Evaluation   The protein extract was harvested with 1.5% PVPP, 5 mM DTT and 10 μl tissue. M AEBSF (4- (2-aminoethyl) -benzenesulfonyl fluoride, hydroxy (Chloride) containing 20 mM Tris buffer, pH 7.5 by homogenization. To make. The protein extract was subjected to ammonium sulfate precipitation, HPLC chromatography. Established such as immunopurification using anti-lactide and anti-lactoferricin B antisera Further purify by protocol. Measure protein concentration in each extract, and Used for fungal assays.   Using the three assays described in Example 1 above, crude and partially purified Assess the presence of antimicrobial activity in the dentin extract. Testing for the presence of antifungal activity The organisms used for these are those described in Example 1 and other important corn and Wheat pathogens, such as E. coli and Staphylococcus aureus Lactoferricin B-sensitive bacteria laboratory strain (W. Bellamyetal., J. Appl. Bacteri ol. 73, 472-479, 1992). Example 10: Increased disease resistance of lactoferricin B transgenic plants test a.Testing of transgenic maize plants 1. Southern corn black leaf blight (SCLB) assay   SCLB is Bipolaris Maidis (formerly Cochliobolus Heterostrof) Asus and Helmin Sosporium Madeis) It is. Bee Maidis cultures were grown on PDA (potato dextrose agar). Grow under continuous near-ultraviolet light to induce pup formation. 1% spores Using a glass rod, collect the plate by gently scraping the plate. . The solution is recovered, the spore concentration is double distilled, and the spores are adjusted to 500-1000 spores / ml with sterile water. Adjust child concentration. Warm transgenic and wild-type control plants Grow in the room to 3-5 weeks of age. The spore suspension on the three fully extended leaves on top, Spray by applying a fine mist of spore suspension using an aerosol sprayer I do. The plants are then placed in a closed chamber and overnight (16-20 hours) in a fog chamber. And incubate under high humidity conditions. Plant growing chamber from fog chamber Move to Approximately one week after inoculation, the affected lesions were counted and 10-15 representative lesions were identified. Sa The size is measured and compared between control and transgenic plants. Plants also Visually assess disease progression at 3-4 day intervals over 14 days after inoculation.   Plants of the T1 type, B10b, which express Met-lactoferricin B mRNA, Less disease symptoms than transgenic and wild-type controls Thus, they show increased disease resistance. 2. Anthrax blight blight   Colletotrichum glaminicora is the causative agent of anthracnose blight. It feels Causes necrosis of dyed leaves. For this disease assay, Spores were collected from sporulated agar plates as described. 3-5 week old plant leaves Was sprayed with a spore suspension at a concentration of about 10E6 spores / ml. Inoculated plants, Be Meide Incubate overnight in a fog chamber as described for , And then transferred to a growth chamber. Necrotic at 3-4 day intervals over 2 weeks Measure the percentage of leaf foci, transgenic and non-transgenic Compared between controls. 3. Carbonam spot disease assay   Helminsosporium carbonum is the causative agent of maize carbonam spot disease is there. For this disease assay, cells were prepared as described for B. Offspring were recovered from sporulation cultures. 2.5 to the leaves of 3-5 week old corn plants Sprayed with a spore suspension at a concentration of 10 × 10E4 / ml. Overnight. Next, the plants are grown in a growth chamber for about 14 days. I let it. The disease signal was followed as described for anthrax blight.   T1 line B10b plants expressing Met-lactoferricin B RNA increased. Showed disease resistance. In expressing plants, local inoculation of carbonam leaves followed by tiger Reduced disease compared to transgenic and wild-type controls Disease symptoms were observed. 4. Fusarium root assay   Fusarium moniliforme is the source of the fungal fungus of corn ear It is a causal agent. F. Moniliforme is grown on a PDA plate. The spores are recovered from the plate as described for this. Fold the perforated filter paper Fold, place in sachets and pour surface sterilized corn seeds through Place it in the fold so that it extends to the bottom of the bag. 12ml spores of F Moniliforme Place the suspension in the bottom of the sachet and incubate the sachet in a growth chamber at 25-30 ° C. To Inhibition of root growth and root necrosis by fungal infection were assayed after 7-14 days. Compare between transgenic and non-transgenic controls. 5. Pysium root assay   Pysium afinadermatum is a cause of maize root and root rot One of the living things. For disease assays, as described above for Fusarium , Using a perforated format. Inoculum is prepared from spermatozoa or mycelium. Sperm trait Contact the mycelium with a tall Festuka leaf section for continuous fluorescence Incubate below and collect the developed spermatozoa. Or potato de A mycelium plug from a Pythium PDA plate was inoculated into a dextrose medium, and 2-3 Grow for a week. Remove the mycelium from the culture and place the blender in sterile double distilled water. Use and disperse.   The corn is placed on the folds of the filter paper as described and the inoculum (at the appropriate concentration Spores or dispersed mycelium) with holes under the sachet. About F Moniliforme 1-2 weeks after inoculation, root length and necrosis are assayed and Compare sgenic and non-transgenic controls. 6. Stewart bacterial wilt   Erwinia Stewarty is a corn plant stewart blight The causative organism. For disease assays, bacteria are grown at high density in nutrient media and 107Dilute to bacteria / ml. Corn by stinging leaves with a needle soaked in a bacterial suspension Infects the leaves of sorghum plants with bacteria. Lesions are measured at 1, 2 and 3 weeks after inoculation You. 7. Leaf disk assay   The whole plant assay described above can also be performed on leaf discs placed in a wet petri dish. it can. b. Testing of transgenic wheat plants 1. Pseudomonas disease assay   Pseudomonas Silingae Phi Vui Silingae Fun Hall is a small It is the causative agent of bacterial bacterial blight of wheat. Disease assays for scoring visible disease symptoms For growth of bacteria (strain BL882) on L-agar plates overnight. A small band of cells Sharp off the plate with a toothpick, 10 mM MgClTwoResuspend in the above solution. 6 Take the absorbance of the suspension at 00 nm and determine the bacterial concentration in the suspension, which is 0.1 1 × 10 per OD6008Calculated as cfu / ml. Culture 1 × 107Bacteria / m Dilute to 1 l and aspirate a small amount into a 1 ml plastic Pasteur pipette. Approximately 50 μl of bacteria are injected into the leaves of 3-week old wheat plants. Change the size of the inoculation area to black Lightly mark with a felt-tip pen. Using a common garden sprayer to plant the internal environment Put into a plastic box in a humid environment by spraying a large amount of water. box And placed in a 18-20 ° C percival chamber for 16 hours per day, Shine light. Five days later, the severity of the disease is surrounded by a thin layer of whitening that develops in the inoculation zone It is scored by calculating the percentage of the lesion area apparent by the black necrotic spots.   For a more precise quantification of the extent of disease onset, 1 × 10FiveFor bacteria at cfu / ml concentration By soaking, BL882 containing the kanamycin resistance gene plasmid was uniformly applied to the leaves. Inoculate. On the day of immersion and the following days, the bacterial titer of the injection area is measured. this is Align the leaf holes in the immersion area, which collectively covers an area of 1 cm, M MgClTwoLB plate with 50 microgram / ml kanamycin This is achieved by spreading the extract on a plate (this BL882 isolate is (Transformed with a syn-resistance gene). After three days of growth, a leaf-derived bacterium Forms a knee, which is easy to count. In this method, the transformed plant Growth rate can be quantified and compared with control and non-transformed plants. 2. Septoria Nodrum Assay   S. nodrum is a pathogen of wheat leaf stains and wheat ear glue spots. Disease Spores are harvested from sporulation plates or liquid cultures for assay and 2 week old plants Spray the leaves at the appropriate concentration. Put the inoculated plants in a high humidity fog chamber for 2-3 days, Subsequently, transfer to a growth chamber. The percentage of diseased leaf area was measured over 3 weeks, Record the presence or absence of the offspring. 3. Septoria Tritici Assay   S. trictis is the causative agent of wheat leaf spots. Vesicles for disease assays The spores are recovered from the sporulation plate or liquid culture and the 1-2 week old wheat plants Spray leaves at appropriate concentration. Put the inoculated plants in a high humidity fog chamber for 3 days, then Transfer to growth chamber. The percentage of diseased leaf area was measured 2-3 weeks after inoculation, Record the presence or absence of the vessel. 4. Leaf disk assay   The whole plant assay described above can also be performed on leaf discs placed in a wet petri dish. it can. 5. Fusarium sachet assay   This is due to F Moniliforme and P. Similar to the lumat assay. Spores from F. Kurmoram Collect from the plate as described for Fold the perforated filter paper and remove Put in a bag, surface-sterilized wheat seeds, rooting roots grow through holes, at the bottom of the sachet Crease as shown. Hewitt's medium (for germinating and growing wheat seeds) 12 ml of a spore suspension of F. cromolam in a nutrient medium for The bags are incubated in a growth chamber at 10-15 ° C for about one week, Continue the incubation at 15-18 ° C. After 4 days, the root length and root browning are scored. 6. Powdery mildew leaf assay   Elishefe Graminis FSP Tritici The causative organism. This is an obligate biotrophy, thus maintaining the inoculum with wheat leaves You. Plants for disease testing were grown at 12-14 years of age and 2.5 cm pieces were cut from leaves. , 50 mg / ml benzimidazole on agar plates. Recovered from infected leaves The spores are used at appropriate concentrations for inoculation of leaf sections on agar plates. Next, play The plate is incubated at 17 ° C. under low light conditions. About 1 inoculation of the disease symptoms of leaf sections Evaluate after 0 days. Example 11: Human lactoferricin (Lacto H)   Human lactofin, also called antibacterial and antifungal peptide, also referred to as lactoferricin H Isolated from Elysin. This peptide corresponds to amino acids 1-33 of the mature protein. Respond. The synthetic gene has codons optimized for expression in maize (SEQ ID NO: Produced to encode lactoferricin H peptide (SEQ ID NO: 2) containing 5) Do:   To allow transcription and translation of this gene sequence, a methionine start codon and And a stop codon. In addition, the ACC sequence derived from the Kozak consensus sequence Added at the beginning of the sequence to improve the possibility of efficient translation. This is as shown below Produce a unique Met-lactoferricin H gene sequence, with start and stop sequences underlined. K:   This gene sequence is similar to that described in the previous example for lactoferricin B Is expressed in plant cells under the control of a suitable promoter.

【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】平成10年7月21日(1998.7.21) 【補正内容】 11.パッケージされているか、コートされている、請求項10記載の種子。 12.ラクトフェリシンがラクトフェリシンBである、請求項7から11のい ずれかに記載の植物または種子。 13.真菌植物病原体を制御するためのラクトフェリシンの使用。 14.病原体を請求項7記載の植物に暴露することを含む、植物病原体の制御 法。 15.請求項7記載のトランスジェニック植物またはその子孫を植物病原体を 制御するのに使用する、農学的方法。 16.請求項10記載の種子を含む、商業的包装物。[Procedure of Amendment] Article 184-8, Paragraph 1 of the Patent Act [Submission Date] July 21, 1998 (7.27.21) [Correction contents]   11. The seed of claim 10, which is packaged or coated.   12. 12. The method according to claim 7, wherein the lactoferricin is lactoferricin B. A plant or seed according to any of the preceding claims.   13. Use of lactoferricin to control fungal plant pathogens.   14. A control of a plant pathogen comprising exposing the pathogen to a plant according to claim 7. Law.   15. A transgenic plant according to claim 7, or a progeny thereof, comprising a plant pathogen. Agricultural method used to control.   16. A commercial package comprising the seed of claim 10.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S D,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG ,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT ,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA, CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE,ES,F I,GB,GE,GH,HU,IL,IS,JP,KE ,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS, LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,M X,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE ,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT, UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZW (72)発明者 チャンドラー,ダニエル・ブロスト アメリカ合衆国27607ノースカロライナ州 ローリー、ウェイク・カウンティ・ディキ シー・トレイル1213番 (72)発明者 クレイマー,キャサリン・メイ アメリカ合衆国27278ノースカロライナ州 ヒルズボロー、オレンジ・カウンティ、ダ ナ・コート608番────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, L U, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF) , CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, KE, LS, MW, S D, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG) , KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT , AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, F I, GB, GE, GH, HU, IL, IS, JP, KE , KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, M X, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE , SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZW (72) Inventor Chandler, Daniel Blost             United States 27607 North Carolina             Raleigh, Wake County Diki             Sea Trail 1213 (72) Inventor Kramer, Catherine May             United States 27278 North Carolina             Hillsborough, Orange County, Da             Na Court No. 608

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.機能的配列として: (a)植物細胞内で、RNA配列の製造をもたらすように機能するプロモーター; (b)ラクトフェリシンの製造をコードする構造的コード配列;そして (c)植物細胞内で、RNA配列の3'末端へのポリアデニル化ヌクレオチドの付 加をもたらすように機能する3'非翻訳領域; を含む組換えDNA分子。 2.プロモーターがユビキチン・プロモーターであり、3'非翻訳領域がアグ ロバクテリウム・ツメファシエンス由来のノパリン・シンターゼ転写ターミネー ターである、請求項1記載のDNA分子。 3.ラクトフェリシンがラクトフェリシンBである、請求項1または2記載の DNA分子。 4. (a)植物細胞のゲノム内に、請求項1記載の組換えDNA分子を挿入する; (b)形質転換細胞を得る;そして (c)形質転換植物細胞から、病原体の感染による傷害を減少するのに十分な量の ラクトフェリシンを発現する遺伝的に形質転換された植物を再生する: 段階を含む、トランスジェニック、疾病耐性植物の製造法。 5.植物がメイズ、小麦およびサトウダイコンからなる群から選択されるもの である、請求項4記載の方法。 6.ラクトフェリシンがラクトフェリシンBである、請求項4または5に記載 の方法。 7.ラクトフェリシンを発現する細胞を含む植物。 8.そのゲノム内に、安定に統合された請求項1記載の組換えDNAを有する 、請求項7記載の植物。 9.メイズ、小麦およびサトウダイコンからなる群から選択されるものである 、請求項7または8に記載の植物。 10.発芽および栽培した場合、請求項7、8または9のいずれかに記載の植 物を産生する、種子。 11.パッケージされているか、コートされている、請求項10記載の種子。 12.ラクトフェリシンがラクトフェリシンBである、請求項7から11のい ずれかに記載の植物または種子。 13.植物病原体を制御するためのラクトフェリシンの使用。 14.病原体を請求項7記載の植物に暴露することを含む、植物病原体の制御 法。 15.請求項7記載のトランスジェニック植物またはその子孫を植物病原体を 制御するのに使用する、農学的方法。 16.請求項10記載の種子を含む、商業的包装物。[Claims]   1. As a functional array: (a) a promoter that functions in a plant cell to effect the production of an RNA sequence; (b) a structural coding sequence encoding the production of lactoferricin; and (c) attachment of polyadenylation nucleotides to the 3 'end of the RNA sequence in plant cells A 3 'untranslated region that functions to effect addition; A recombinant DNA molecule comprising:   2. The promoter is a ubiquitin promoter and the 3 'untranslated region is Nopaline synthase transcription terminator from Lactobacillus tumefaciens 2. The DNA molecule of claim 1, which is a promoter.   3. 3. The method according to claim 1, wherein the lactoferricin is lactoferricin B. DNA molecule.   4. (a) inserting the recombinant DNA molecule of claim 1 into the genome of a plant cell; (b) obtaining transformed cells; and (c) transforming plant cells in an amount sufficient to reduce damage from pathogen infection; Regenerate a genetically transformed plant expressing lactoferricin: A method for producing a transgenic, disease-resistant plant, comprising the steps of:   5. The plant is selected from the group consisting of maize, wheat and sugar beet 5. The method of claim 4, wherein   6. The lactoferricin is lactoferricin B, according to claim 4 or 5. the method of.   7. A plant containing cells expressing lactoferricin.   8. Having the recombinant DNA of claim 1 stably integrated in its genome. The plant according to claim 7.   9. Selected from the group consisting of maize, wheat and sugar beet The plant according to claim 7 or 8.   10. 10. The plant according to claim 7, 8 or 9 when germinated and cultivated. Seeds that produce things.   11. The seed of claim 10, which is packaged or coated.   12. 12. The method according to claim 7, wherein the lactoferricin is lactoferricin B. A plant or seed according to any of the preceding claims.   13. Use of lactoferricin to control plant pathogens.   14. A control of a plant pathogen comprising exposing the pathogen to a plant according to claim 7. Law.   15. A transgenic plant according to claim 7, or a progeny thereof, comprising a plant pathogen. Agricultural method used to control.   16. A commercial package comprising the seed of claim 10.
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