JP2002527456A - 植物病原性真菌に対する、ストレプトミセス・テンダイ(Streptomycestendae)由来の抗真菌タンパク質の利用 - Google Patents

植物病原性真菌に対する、ストレプトミセス・テンダイ(Streptomycestendae)由来の抗真菌タンパク質の利用

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JP2002527456A JP2000576718A JP2000576718A JP2002527456A JP 2002527456 A JP2002527456 A JP 2002527456A JP 2000576718 A JP2000576718 A JP 2000576718A JP 2000576718 A JP2000576718 A JP 2000576718A JP 2002527456 A JP2002527456 A JP 2002527456A
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アヴェンティス・リサーチ・ウント・テクノロジーズ・ゲーエムベーハー・ウント・コー・カーゲー
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、子嚢菌科の植物病原性真菌に対する、ストレプトミセス・テンダイ由来の分子量およそ10 kDaを有する抗真菌タンパク質(AFP)の使用に関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、子嚢菌科(Ascomycetes family)の植物病原性
真菌に対する、ストレプトミセス・テンダイ(Streptomyces te
ndae)由来の分子量およそ10 kDaを有する抗真菌タンパク質(ant
ifungal protein:AFP)の使用に関する。
【0002】 抗真菌タンパク質は、かなり前から記載されてきており、これらのタンパク質
のいくつかはまた、植物の場合、PRタンパク質(plant pathoge
nesis−related proteins:植物病原関連タンパク質)と
も称されている(Bol, J.F. & Linthorst, H.J.M
.(1990), Annu. Rev. Phytopathol., 28
, 113)。これらのタンパク質は、ストレス条件下、例えばウイルスまたは
真菌感染の場合に、植物により形成され、「誘導耐性(reduced res
istance)」と称される植物の能動的防御機構を誘導する(Lindho
rst, H.J.M.,(1991) Cri. Rev. Plant S
ci., 10(2), 123)。これらのタンパク質のいくつかは、例えば
キチナーゼ活性またはβ−1,3−グルカナーゼ活性を有する。
【0003】 抗真菌活性を有するタンパク質は、すでに微生物からも検出されてきており、
これらのタンパク質のいくつかもまた、キチナーゼ(chitinase)活性
またはβ−1,3−グルカナーゼ活性を示す。対照的に、他のタンパク質は、真
菌細胞壁の相互作用を介して作用する。
【0004】 例えば、真菌種、パイシロミセス・バリオティ(Paecilomyces
varriotii)、バイソクラミス・ニベア(Byssoclamis n
ivea)、ペニシリウム・プベルルム(Penicillium puber
ulum)およびユーペニシリウム・テルム(Eupenicillium t
errum)に対し活性である、およそ10 kDaの大きさを有する抗真菌タ
ンパク質(AFP)が、ストレプトミセス・テンダイから単離されてきている。
しかし、該活性はこれらの種に限定された。他の種、例えば、パイシロミセス・
カルネウス(Paecilomyces carneus)、パイシロミセス・
リラセヌス(Paecilomyces lilacenus)、ペニシリウム
・クリソゲヌム(Penicillium chrysogenum)またはペ
ニシリウム・クラビフォルメ(Penicillium claviforme
)などは阻害されない。さらに、言及された真菌種は植物病原性でないため、A
FPの使用は、商業的にも正当化されない。
【0005】 したがって、本発明の主題は、植物病原性真菌に対して活性である抗真菌タン
パク質を発見することであった。 驚くべきことに、ストレプトミセス・テンダイ由来のAFPは、子嚢菌科の植
物病原性真菌に対し、活性であることが、現在、見出されてきている。
【0006】 したがって、本発明の内容は、子嚢菌科の植物病原性真菌に対する、特にボト
リティス・シネラに対する、ストレプトミセス・テンダイ由来の分子量およそ1
0 kDaを有する抗真菌タンパク質(AFP)の使用である。
【0007】 言及した抗真菌タンパク質は、典型的なアミノ末端シグナル配列を含み、すな
わち親水性N末端に、疎水性膜貫通領域(hydrophobic trans
membrane region)が続き、これが細胞外分泌を引き起こす。さ
らに2つの型、すなわち、分子量およそ9 860 Daの短い型および分子量
およそ10 300 Daの長い型が知られる。
【0008】 AFPはストレプトミセス・テンダイにより培地に分泌されるため、例えば、
当業者に知られる方法にしたがい、ストレプトミセス・テンダイ培養ろ過物から
直接単離してもよい。あるいは、AFPは遺伝子工学により産生してもよく、単
離した遺伝子を、好ましくは、いわゆるマルチコピーベクター(multico
py bector)、例えばplJ702(Hopwood, D.A.ら(
1985) Genetic Manipulation of Strept
omyces(ストレプトミセスの遺伝子操作). A Laboratory
Manual(実験室マニュアル).英国ノリッジ)にクローニングし、そし
て本構築物を用い、適切な株、例えばニッコマイシン(nikkomycin)
非産生株、ストレプトミセス・テンダイNP9を形質転換してもよい。AFPコ
ード核酸の例は、配列番号1に示される。この好ましい形質転換体を、例えば2
00 mlの栄養物溶液中で7日間増殖させると、およそ6 mgのAFPが得
られ、これは30 mg AFP/lに相当する。したがって、好ましく調節さ
れた発酵を介した遺伝子工学によるAFPの産生は、特に好ましい。
【0009】 本発明に従う使用には、AFPを、例えば、好ましくは少なくとも1つのさら
なる補助剤(auxiliary)を共に含む処方の形で、直接適用してもよい
。本目的のため、例えば、真菌により攻撃された植物または真菌攻撃により危険
にさらされた植物に、記載される処方(formulation)をスプレーす
る。該処方のAFP濃度は、一般的に、およそ10μg/mlからおよそ500
mg/mlまでである。適切な補助剤は、例えば、プロテアーゼ阻害剤、グリ
セロール、スクロース、塩、溶媒などの安定化剤または作物保護の分野の一般的
に知られる物質である。
【0010】 自らAFPを産生することが可能な、いわゆるトランスジェニック植物(tr
ansgenic plants)は、真菌感染に対し防御を提供する、別の可
能性である。
【0011】 したがって、別の態様は、本発明にしたがったAFPの使用であり、該AFP
はトランスジェニック植物中で形成される。トランスジェニック植物は、好まし
くは、遺伝子設計されたトウモロコシ(maize)、ワタ(cotton)、
ジャガイモ(potato)、バナナ(banana)、シロイヌナズナ(Ar
abidopsis)、キャッサバ(casava)、タバコ(tobacco
)、アブラナ(カノラ)(oilseed rape)(カノラ(canola
))、ジャガイモ、テンサイ(sugar beet)、穀類、例えばコムギ、
オオムギまたはオートムギ、イチゴ(strawberries)、野菜、例え
ばキャベツ、マメ(legumes)、例えばエンドウまたは豆、トマト(to
mato)、レタス(lettuce)あるいはメロン(melon)である。
【0012】 トランスジェニック植物を生成するため、例えば裸の(naked)DNA、
ウイルスDNAまたはRNAの形の、あるいはプラスミドDNAの形の、AFP
をコードする核酸を、植物細胞に導入する。AFPコード核酸の例は、配列番号
1に示される。しかし、本発明はまた、遺伝暗号の縮重(degeneracy
)のため、配列番号1の核酸と異なるが、同一のAFPアミノ酸配列をコードす
る核酸も含む。さらに、本発明は、子嚢菌科の植物病原性真菌に対し、特にボト
リティス・シネラに対し活性であるAFPをコードする、配列番号1の核酸の突
然変異体または変異体(variant)を含む。これらには、例えば、他の異
質の(foreign)タンパク質とAFPタンパク質の融合タンパク質または
N末端のメチオニンが欠失しているAFPタンパク質が含まれる。変異体の他の
例は、ストリンジェントな(stringent)条件下で、配列番号1の核酸
とハイブリダイズする核酸である。ストリンジェントなハイブリダイゼーション
条件は、例えば、Sambrook, J.ら, Molecular Clo
ning, A Laboratory Manual, 第2版, Cold
Spring Habour Laboratory Press, 198
9により決定することが可能である。続いて、形質転換植物細胞から、トランス
ジェニック植物を再生する。好ましくは、AFPコード核酸を、組換えアグロバ
クテリウムにより、エレクトロポレーション(electroporation
)により、微粒子銃(bonbardment with micropart
icles)により、および/またはポリエチレングリコールにより、植物細胞
に導入してもよい。
【0013】 組換えアグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium
tumefaciens)細菌での、双子葉植物細胞の感染は、例えば、Kl
ee, H.ら(1997)Annu. Rev. Plant Physio
l. 38, 467またはEP−B2−0122791に記載される。組換え
アグロバクテリウム・ツメファシエンス細菌での、単子葉植物細胞の感染は、例
えば、トウモロコシ(Zea mays L.)に関し、Ishida, Y.
ら(1996)Nature Biotech. 14, 745に記載される
。本目的のため用いられるアグロバクテリウムは、AFP発現遺伝子、および適
切な場合、適切なプロモーター、例えば植物ファゼオリン(plant pha
seolin)・プロモーター(例えばEP−B2−0122791を参照され
たい)またはウイルス35Sプロモーター(例えばIsida, Y.ら(19
96)、上記を参照されたい)が挿入されているT−DNAを有する。該T−D
NAは、組換えアグロバクテリウムを、問題の植物の未成熟胚と共培養すること
により、植物細胞に導入してもよい(例えばIshida, Y.ら(1996
)、上記を参照されたい)。形質転換植物細胞を選択するため、植物細胞におい
て、発現しようとするAFP遺伝子由来の耐性遺伝子を発現することが可能であ
る、T−DNA構築物を用いるのが好ましい。適切な耐性遺伝子は、例えばフォ
スフィノスリシン・アセチルトランスフェラーゼ(phosphinothri
cin acetyltransferase)をコードする遺伝子である(例
えばIshida, Y.ら(1996)、上記を参照されたい)。したがって
、形質転換に成功した植物細胞は、例えば、対応する抗生物質フォスフィノスリ
シンにより、選択することが可能である。形質転換植物細胞からの植物の再生は
、一般的に知られる(例えば、Sagiら(1995), Nature Bi
otech, 13, 481−485、Ishida, Y.ら(1996)
、上記、またはSchoepkeら(1996), Nature Biote
ch, 14, 731−735を参照されたい)。
【0014】 形質転換手段としてのアグロバクテリウム・ツメファシエンスの使用に加え、
他の形質転換法が知られ、そして適切であり、例えばエレクトロポレーション、
微粒子銃またはポリエチレングリコールの使用がある(例えば、Potryko
s,(1991) Annu. Rev. Plant Physiol. M
ol. Biol., 42, 205; Estruch, J.J.ら(1
997), Nature Biotech., 15, 137−141また
はDingermann, T.(1995) BIOforum, 18,
252を参照されたい)。例えば、キャッサバ(Schoepkeら(1996
)、上記)またはバナナ(Sagiら(1995)、上記)は、すでにDNA被
覆粒子で植物細胞を砲撃する(bombarding)ことにより、形質転換さ
れている。本方法においてもまた、発現しようとするAFP遺伝子を、好ましく
は形質転換植物細胞の続く選択を可能にする耐性遺伝子を有する適切なベクター
にクローニングする。組換えベクターを、好ましくはタングステン粒子に適用し
、それを用い、例えば胚性細胞(embryogenic cells)の懸濁
物を砲撃する(例えばSagiら(1995)、上記を参照されたい)。こうし
て処理された細胞懸濁物を、続いて、適切な抗生物質、例えばフォスフィノスリ
シンを用い、形質転換植物細胞に関し、選択し、そしてトランスジェニック植物
を、例えばすでに上述したように、そこから再生する。
【0015】 本発明の重要な利点は、特に1つまたはそれ以上の作物保護剤に対する耐性を
すでに発展させている、子嚢菌科の植物病原性真菌に対し、特にボトリティス・
シネラに対し、AFPが活性であることである。
【0016】 続く実施例および図は、いかなる限定も課すことなく、本発明をより詳細に記
載することを意図する。配列の説明 配列番号1は、ストレプトミセス・テンダイ由来の抗真菌(223)タンパク
質(AFP)をコードする核酸配列を示す。
【0017】
【実施例】実施例1: 試験プレートを調製するため、50μlのボトリティス・シネラ(Botry
tis cinerae)の胞子懸濁物を、100 mlの試験寒天(20 g
/l 麦芽抽出物、10 g/l グルコース、2 g/l 酵母抽出物、0.
5 硫酸アンモニウム、15 g/l 寒天、pH 6.0)に添加した。この
うち25 mlをペトリ皿中に注いだ。最終胞子濃度は105胞子/mlであっ
た。続いて、直径0.5 cmの無菌抗生物質試験ディスク(Schleich
er und Schuell、ドイツ・ダッセル(Dassel))を、試験
プレートに適用した。その後、続いて、AFP溶液(100 mg/ml S.
テンダイ形質転換体の凍結乾燥培養ろ過物)の5、10、15および20μlを
、試験ディスク上にピペッティングし、そして試験プレートを30℃で4日間イ
ンキュベーションした。阻害区域の直径は、AFP溶液5μlで0.7 cm、
10μlで直径1 cm、溶液15μlで1.3 cm、そして20μlで1.
9 cmであった。実施例2: 試験プレートを調製するため、50μlのボトリティス・シネラ ZF 36
29(BCM(Benlat、BenomylTM、Hoechst Scher
ing AgrEvo GmbH、フランクフルト、carbendazem)
に耐性)の胞子懸濁物を、100 mlの試験寒天(20 g/l 麦芽抽出物
、10 g/l グルコース、2 g/l 酵母抽出物、0.5 硫酸アンモニ
ウム、15 g/l 寒天、pH 6.0)に添加した。このうち25 mlを
ペトリ皿中に注いだ。最終胞子濃度は105胞子/mlであった。続いて、直径
0.5 cmの無菌抗生物質試験ディスク(Schleicher und S
chuell、ドイツ・ダッセル)を、試験プレートに適用した。その後、続い
て、AFP溶液(100 mg/ml S.テンダイ形質転換体の凍結乾燥培養
ろ過物)の5、10、15および20μlを、試験ディスク上にピペッティング
し、そして試験プレートを30℃で4日間インキュベーションした。阻害区域の
直径は、AFP溶液5μlで0.9 cm、10μlで直径1.3 cm、溶液
15μlで1.9 cm、そして20μlで2.2 cmであった。実施例3−発酵による産生の改善 ホースを備えたフラスコ中で、100 mlの前培養培地(103 g/l
スクロース、20 g トリプシン大豆ブロス(Tryptic Soy Br
oth)(Oxoid、ヴェーゼル(Wesel))、10 g/l MgCl 2 、10 g/l 酵母抽出物)に、S.テンダイ株の寒天切片(agar s
ection)を接種した。培養を、軌道震蘯装置(orbital shak
er)上、28℃、200 rpmで5日間増殖させた。
【0018】 10l(10リットル)の産生培地(103 g/l スクロース、20 g
トリプシン大豆ブロス(Oxoid、ヴェーゼル)、10 g/l MgCl 2 、10 g/l 酵母抽出物、100μl デスモフェン(desmophe
n)、pH 7.5)に、前述の前培養100 mlを接種した。使用した発酵
槽は、Biostat E(Braum、メルズンゲン(Melsungen)
)であった。発酵は、28℃、700 rpmおよび0.5 vvmの空気で、
4日間行った。その後、発酵を停止し、そして3000 rpmおよび4℃での
遠心分離により、培養上清(culture supernatant)を採取
した。続いて、凍結乾燥により、バッチを乾燥させた。該粉末を直接使用するこ
とが可能であった。阻害区域試験において、ボトリティス・シネラに対して、1
5μlの凍結乾燥物(100 mg/ml)を使用した場合、1.7 cmの阻
害区域が検出され、ボトリティス・シネラ ZF 3629に対して使用した場
合、2.3 cmの阻害区域が検出された。
【配列表】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12N 15/09 ZNA C12N 15/00 A 4H045 C12P 21/02 5/00 C Fターム(参考) 2B030 AA02 AB03 AD05 CA17 CA19 CB03 CD02 CD07 CD10 4B024 AA08 BA67 BA80 CA03 DA01 GA11 4B064 AG01 BA13 CA04 CA11 CC24 DA11 4B065 AA50Y AA58X AA89X AB01 AC14 BA03 CA24 CA47 CA53 4H011 AA01 BA01 BB21 BC18 DA15 DC05 DD03 DE15 4H045 AA30 BA10 CA11 EA06 FA74 HA05

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 子嚢菌(Ascomycetes)科の植物病原性真菌に
    対する、特にボトリティス・シネラ(Botrytis cinera)に対す
    る、ストレプトミセス・テンダイ由来の分子量およそ10 kDaを有する抗真
    菌タンパク質(AFP)の使用。
  2. 【請求項2】 AFPが、好ましくは少なくとも1つの補助剤(auxi
    liary)を共に含む処方の形で用いられる、請求項1に記載の使用。
  3. 【請求項3】 AFPがトランスジェニック植物中で形成される、請求項
    1に記載の使用。
  4. 【請求項4】 トランスジェニック植物が、トウモロコシ(maize)
    、ワタ(cotton)、ジャガイモ(potato)、バナナ(banana
    )、シロイヌナズナ(Arabidopsis)、キャッサバ(casava)
    、タバコ(tobacco)、アブラナ(oilseed rape)(カノラ
    (canola))、ジャガイモ、テンサイ(sugar beet)、穀類、
    イチゴ(strawberries)、野菜、マメ(legumes)、トマト
    (tomato)、レタス(lettuce)またはメロン(melon)中よ
    り選択される、請求項3に記載の使用。
  5. 【請求項5】 穀類がコムギ(wheat)、オオムギ(barley)
    またはオートムギ(oats)中より選択され、使用される野菜がキャベツ(c
    abbage)であり、あるいはマメがエンドウ(peas)または豆(bea
    ns)より選択される、請求項4に記載の使用。
  6. 【請求項6】 トランスジェニック植物が、配列番号1で請求される通り
    の核酸を含む、請求項3−5のいずれか1項に記載の使用であって、配列番号1
    が本請求項の一部である前記使用。
  7. 【請求項7】 指定される植物病原性真菌が1つまたはそれ以上の作物保
    護剤(crop protection agents)に耐性である、請求項
    1−6のいずれか1項に記載の使用。
JP2000576718A 1998-10-21 1999-10-05 植物病原性真菌に対する、ストレプトミセス・テンダイ(Streptomycestendae)由来の抗真菌タンパク質の利用 Pending JP2002527456A (ja)

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DE19848517.4 1998-10-21
DE19848517A DE19848517A1 (de) 1998-10-21 1998-10-21 Verwendung eines antifungischen Proteins aus Steptomyces tendae gegen pflanzenpathogene Pilze
PCT/EP1999/007364 WO2000022932A1 (de) 1998-10-21 1999-10-05 Verwendung eines antifungischen proteins aus streptomyces tendae gegen pflanzenpathogene pilze

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