JP2003505016A - Methods for increasing the resistance of cultivated plants to phytopathogenic fungi and bacteria using molecular genetics techniques - Google Patents

Methods for increasing the resistance of cultivated plants to phytopathogenic fungi and bacteria using molecular genetics techniques

Info

Publication number
JP2003505016A
JP2003505016A JP2001505721A JP2001505721A JP2003505016A JP 2003505016 A JP2003505016 A JP 2003505016A JP 2001505721 A JP2001505721 A JP 2001505721A JP 2001505721 A JP2001505721 A JP 2001505721A JP 2003505016 A JP2003505016 A JP 2003505016A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resistance
plant
hydroxylase
activity
flavanone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2001505721A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ラーデマッハー,ウィルヘルム
スピークマン、ジョン−ブライアン
アンメルマン、エバーハルト
ヤブス、トルステン
ハーバーズ,カリン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of JP2003505016A publication Critical patent/JP2003505016A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01HNEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H1/00Processes for modifying genotypes ; Plants characterised by associated natural traits
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/0004Oxidoreductases (1.)
    • C12N9/0071Oxidoreductases (1.) acting on paired donors with incorporation of molecular oxygen (1.14)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8242Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits
    • C12N15/8243Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits involving biosynthetic or metabolic pathways, i.e. metabolic engineering, e.g. nicotine, caffeine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8242Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits
    • C12N15/8243Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits involving biosynthetic or metabolic pathways, i.e. metabolic engineering, e.g. nicotine, caffeine
    • C12N15/825Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits involving biosynthetic or metabolic pathways, i.e. metabolic engineering, e.g. nicotine, caffeine involving pigment biosynthesis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8261Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield
    • C12N15/8271Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance
    • C12N15/8279Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance for biotic stress resistance, pathogen resistance, disease resistance
    • C12N15/8281Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance for biotic stress resistance, pathogen resistance, disease resistance for bacterial resistance
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8261Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield
    • C12N15/8271Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance
    • C12N15/8279Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance for biotic stress resistance, pathogen resistance, disease resistance
    • C12N15/8282Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance for biotic stress resistance, pathogen resistance, disease resistance for fungal resistance

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Developmental Biology & Embryology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 分子遺伝学の手法により酵素フラバノン3-ヒドロキシラーゼの活性が低下している植物を作製することを特徴とする、細菌性および菌類性病原体に対する栽培植物の抵抗性を増大させる方法を特許請求する。   (57) [Summary] Claims are directed to a method for increasing the resistance of cultivated plants to bacterial and fungal pathogens, which comprises producing a plant with reduced activity of the enzyme flavanone 3-hydroxylase by molecular genetics techniques.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 本発明は、分子遺伝学の手法により酵素フラバノン3-ヒドロキシラーゼの活性
が低下している植物を作製することを特徴とする、細菌性および菌類性病原体に
対する栽培植物の抵抗性を増大させる方法に関する。
[0001] The present invention increases the resistance of cultivated plants to bacterial and fungal pathogens, which is characterized by producing a plant in which the activity of the enzyme flavanone 3-hydroxylase is reduced by a method of molecular genetics. Regarding how to make.

【0002】 さらに本方法は、植物の植物体全体または一部において、酵素フラバノン3-ヒ
ドロキシラーゼの活性を、分子生物学の手法(例えば、アンチセンス構築物、共
抑制、特異的抗体の発現、または特異的インヒビターの発現)により完全または
部分的に、恒久的または一時的に阻害することを含む。
Further, the present method provides a method for determining the activity of the enzyme flavanone 3-hydroxylase in whole or a part of a plant by means of molecular biology (eg, antisense construct, co-suppression, expression of specific antibody, Expression of a specific inhibitor), either completely or partially, permanently or temporarily.

【0003】 本発明はさらに、分子遺伝学の手法により酵素フラバノン3-ヒドロキシラーゼ
の酵素活性を低下させたことを特徴とする、細菌性および菌類性病原体に対する
抵抗性を増大させた植物に関する。
The invention further relates to plants with increased resistance to bacterial and fungal pathogens, characterized in that the enzymatic activity of the enzyme flavanone 3-hydroxylase is reduced by means of molecular genetics techniques.

【0004】 栽培植物の生産性は、ストレス要因によって様々な様式で低下し得る。ストレ
ス要因としては、特に、以下記載のものがあり得る:ウイルス病、細菌性および
菌類性病原体、また有害な昆虫、線虫、ナメクジ、およびカタツムリ、また野生
動物による食害、また高温、低温、および冷温、水分の不足、土壌の過剰に多い
水分含有量、土壌の塩分過剰、過剰に強い放射線強度、過剰に高いオゾン含有量
、共存する植物相による光、水、および栄養分に対する競争、未熟なやり方で適
用した除草剤、最適な方法で適用しなかった除草剤(特に、果物のプランテーシ
ョン)、また除草剤、殺虫剤、殺真菌剤、生体調節物質、もしくはかなり低い選
択性の葉用肥料による処理、強い日差しの間の作物保護剤もしくは肥料の葉への
適用が挙げられる。
The productivity of cultivated plants can be reduced in various ways by stressors. Stress factors may include, among others: viral diseases, bacterial and fungal pathogens, harmful insects, nematodes, slugs, and snails, as well as feeding by wildlife, and high and low temperatures, and Cold temperature, lack of water, excessive moisture content of soil, excessive soil salinity, excessive radiation intensity, excessive ozone content, competition for light, water, and nutrients by coexisting flora, immature practices Treatment with herbicides applied in, and not applied optimally (particularly fruit plantations), and herbicides, insecticides, fungicides, bioregulators, or foliar fertilizers with much lower selectivity. , Application to crop protection agents or fertilizer leaves during strong sunshine.

【0005】 ストレッサーによって引き起こされる問題の中には、作物保護用製品を用いた
り、抵抗性植物材料を使用したり、好適な農業技術を用いたりすることによって
最小限にすることができるものもある。しかし、可能な範囲は限られている。特
に細菌性の病気は、たとえ抑制が可能であっても非常な困難を伴わざるを得ない
。そのような抑制を行うために(例えば、リンゴやセイヨウナシにおいて火傷症
を抑制する場合)、ストレプトマイシンやテトラサイクリン等の抗生物質が使用
されるが、このことは、ヒト病原体を含め、耐性を生ずる危険性をはらむ。さら
に、例えば菌類性病原体はしばしば殺真菌剤に対する適応を示し、殺真菌剤の効
果が低減してしまう。同様の適応は、従来法により作製された「病原体抵抗性」
育種植物においても生ずる。
Some of the problems caused by stressors can be minimized by using crop protection products, using resistant plant material, and using suitable agricultural techniques. . However, the possible range is limited. Bacterial diseases in particular are very difficult to control, even if they can be suppressed. Antibiotics such as streptomycin and tetracycline are used to provide such control (eg, to control burns in apples and pears), which may lead to resistance, including human pathogens. Be sexual. In addition, fungal pathogens, for example, often show adaptation to fungicides, reducing their effectiveness. Similar indications are "pathogen resistant" created by conventional methods
It also occurs in breeding plants.

【0006】 一年生の農作物もしくは園芸作物だけでなく、果物やつる植物等の価値の高い
多年生植物においても、病原体抵抗性植物の需要が存在する。
There is a demand for pathogen-resistant plants not only in annual crops or horticultural crops but also in valuable perennial plants such as fruits and vines.

【0007】 特に栽培植物において細菌性および菌類性病原体に対する抵抗性を恒久的に向
上させる簡便で安価な方法を見出すことが本発明の目的である。
It is an object of the present invention to find a simple and inexpensive method for permanently improving the resistance to bacterial and fungal pathogens, especially in cultivated plants.

【0008】 本発明者らは、この目的が、驚くべきことに、アシルシクロヘキサンジオン群
由来の成長調節物質についての生理学的研究に基づく遺伝子工学的方法により達
成されること、そして該方法を利用して、一連の植物病原性細菌および菌類に対
して抵抗性を有する植物を作製できることを見出した。
The present inventors have surprisingly achieved this object by a genetic engineering method based on physiological research on growth regulators derived from the acylcyclohexanedione group, and utilize the method. Have found that it is possible to produce plants that are resistant to a range of phytopathogenic bacteria and fungi.

【0009】 プロヘキサジオン−カルシウムおよびトリネキサパック−エチル(以前の名称
:シメクタカーブ)のようなアシルシクロヘキサンジオンは、植物の縦方向の成
長を抑制するための生体調節物質として用いられる。それらが生体調節作用を示
すのは、それらが縦方向の成長を促進するジベレリンの生合成を妨げるからであ
る。2-オキソグルタル酸との構造的関連のために、それらは、補基質として2-オ
キソグルタル酸を必要とするある種のジオキシゲナーゼを阻害する[Rademacher
, W, Biochemical effects of plant growth retardants, Plant Biochemical R
egurators中, Gausman, HW(編), Marcel Dekker, Inc., New York, 169-200頁
(1991)]。そのような化合物はフェノール代謝にも関与し、したがって、種々
の植物種において、アントシアニンの生成を阻害し得ることが知られている[Ra
demacher, W.ら, The mode of action of cylcyclohexanediones - a new type
of growth retardant, Progress in Plant Growth Regulation中,Karssen, CM,
van Loon, LC, Vreugdenhil, D(編), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht
(1992)]。フェノール成分のバランスに及ぼすそのような効果は、プロヘキサ
ジオン−カルシウムの火傷症に対する副作用の原因であると考えられる[Radema
cher, W.ら, prohexadione-calcium - a new plant growth regulator for appl
e with interesting biochemical features, 25th Annual Meeting of the Plan
t Growth Regulation Society of America, 1998年7月7〜10日, Chicago で展
示されたポスター]。A. Lux-Endrich(Technical University of Munich, Weih
enstephanでの博士号論文, 1998)は、プロヘキサジオン−カルシウムが引き起
こす火傷症に対するプロヘキサジオン−カルシウムの作用機構に関する研究中に
、リンゴの細胞培養物において、フェノール物質の含有量が数倍増大し、その過
程において、通常は存在しない一連のフェノールが見出されることを見出した。
また、これらの研究の中で、プロヘキサジオン−カルシウムが比較的多量のルテ
オリフラバンおよびエリオジクチオールをリンゴのシュート組織内に生じさせる
ことも見出された。ルテオリフラバンは通常はリンゴ組織内には存在せず、エリ
オジクチオールはフラボノイド代謝の中間体としてのみ少量存在するだけである
。しかし、処理した組織において、予想されたフラボノイドであるカテキンおよ
びシアニジンは検出不能であったか、または顕著に少ない量で存在していただけ
だった[S. Rommeltら, 8th International Workshop on Fire Blight, Kusadas
i, Turkey, 1998年10月12〜15日で提出された文書]。
Acylcyclohexanediones, such as prohexadione-calcium and trinexapac-ethyl (formerly known as Simectacarb), are used as bioregulators to suppress the vertical growth of plants. They exhibit bioregulatory effects because they interfere with the biosynthesis of gibberellin, which promotes longitudinal growth. Due to their structural association with 2-oxoglutarate, they inhibit certain dioxygenases that require 2-oxoglutarate as a co-substrate [Rademacher
, W, Biochemical effects of plant growth retardants, Plant Biochemical R
Among egurators, Gausman, HW (ed.), Marcel Dekker, Inc., New York, pp. 169-200
(1991)]. It is known that such compounds are also involved in phenol metabolism and therefore can inhibit anthocyanin production in various plant species [Ra
demacher, W. et al., The mode of action of cylcyclohexanediones-a new type
of growth retardant, Progress in Plant Growth Regulation, Karssen, CM,
van Loon, LC, Vreugdenhil, D (ed.), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht
(1992)]. Such effects on the balance of the phenolic component are thought to be responsible for the side effects of prohexadione-calcium on burns [Radema
cher, W. et al., prohexadione-calcium-a new plant growth regulator for appl
e with interesting biochemical features, 25 th Annual Meeting of the Plan
t Growth Regulation Society of America, Poster Exhibited at Chicago, July 7-10, 1998]. A. Lux-Endrich (Technical University of Munich, Weih
Ph.D. dissertation at enstephan, 1998) showed a several-fold increase in the content of phenolic substances in apple cell cultures during the study of the mechanism of action of prohexadione-calcium on burn injury caused by prohexadione-calcium. However, in the process, they found that a series of phenols that are not normally present are found.
It was also found in these studies that prohexadione-calcium produced relatively high amounts of luteoliflavan and eriodictyol in shoot tissues of apple. Luteoli flavan is not normally present in apple tissue, and eriodictyol is only present in small amounts only as an intermediate in flavonoid metabolism. However, in the treated tissue, the expected flavonoids and is catechin and or cyanidin was undetectable, or was only present at a significantly lower amount [S. Rommelt et al, 8 th International Workshop on Fire Blight , Kusadas
i, Turkey, document submitted 12-15 October 1998].

【0010】 現在では、プロヘキサジオン−カルシウム、トリネキサパック−エチルおよび
他のアシルシクロヘキサンジオンが、フェノール物質の代謝において重要な役割
を担う2-オキソグルタル酸依存性ヒドロキシラーゼを阻害することが認められて
いる。これらは、主に、カルコンシンセターゼ(CHS)およびフラバノン3-ヒド
ロキシラーゼ(F3H)である[W. HellerおよびG. Forkmann, Biosynthesis, The
Flavonoids中, Harborne, JB(編), Chapman and Hall, New York, 1998]。
しかし、アシルシクロヘキサンジオンが未だ知られていない他の2-オキソグルタ
ル酸依存性ヒドロキシラーゼも阻害する、ということを無視することはできない
。さらに、カテキン、シアニジンおよび他のフラボノイド合成の最終生成物の欠
如が植物に現われること、および重要な酵素であるフェニルアラニンアンモニウ
ムリアーゼ(PAL)の活性がフィードバック機構により増大することは明らかで
あると思われる。しかし、CHSおよびF3Hが阻害され続けるために、これらのフラ
ボノイド最終生成物が生成できず、その結果として、ルテオリフラバン、エリオ
ジクチオールおよび他のフェノールの増大した生成が起こる(図1)。
[0010] Prohexadione-calcium, trinexapac-ethyl and other acylcyclohexanediones are now found to inhibit 2-oxoglutarate-dependent hydroxylases, which play important roles in the metabolism of phenolic substances. ing. These are primarily chalcone synthetase (CHS) and flavanone 3-hydroxylase (F3H) [W. Heller and G. Forkmann, Biosynthesis, The
In Flavonoids, Harborne, JB (eds.), Chapman and Hall, New York, 1998].
However, it cannot be ignored that acylcyclohexanedione also inhibits other as yet unknown 2-oxoglutarate-dependent hydroxylases. Furthermore, it appears that deficiencies in catechin, cyanidin, and other end products of flavonoid synthesis appear in plants, and that the activity of the key enzyme phenylalanine ammonium lyase (PAL) is increased by a feedback mechanism. . However, due to the continued inhibition of CHS and F3H, these flavonoid end products could not be produced, resulting in increased production of luteoliflavan, eriodictythiol and other phenols (FIG. 1).

【0011】 酵素フラバノン3-ヒドキシラーゼ(F3H)の酵素活性が低下するために、フラ
ボノイドであるエリオジクチオール、プロアントシアニジン(炭素原子3が水素
により置換されている)、例えばルテオフェロール、ルテオリフラバン、アピゲ
ニフラバンおよびトリセチフラバン、ならびに上記の構造的に関連する物質の均
一および不均一オリゴマーおよびポリマーがより多量に生成される。
Due to the reduced enzymatic activity of the enzyme flavanone 3-hydroxylase (F3H), flavonoids eriodictyol, proanthocyanidins (where carbon atoms 3 have been replaced by hydrogen), such as luteoferol, luteoliflavan, Higher amounts of apigeniflavan and tricetiflavan, as well as homogeneous and heterogeneous oligomers and polymers of the above structurally related substances are produced.

【0012】 植物において、酵素フラバノン3-ヒドロキシラーゼ(F3H)の酵素活性が低下
した後、フェノールであるヒドロキシケイ皮酸(p-クマル酸、フェルラ酸、シナ
ピン酸)、サリチル酸、またはウンベリフェロン(それらから生成される均一ま
たは不均一オリゴマーおよびポリマーを含む)の濃度の上昇が見られる。同様に
して、カルコン(例えばフロレチン)およびスチルベン(例えばリスベラトロー
ル)の濃度が増大する。
[0012] In plants, after the enzymatic activity of the enzyme flavanone 3-hydroxylase (F3H) is decreased, the phenol hydroxycinnamic acid (p-coumaric acid, ferulic acid, sinapinic acid), salicylic acid, or umbelliferone ( Increasing concentrations of homogenous or heterogeneous oligomers and polymers produced from them) are seen. Similarly, the concentrations of chalcones (eg phloretin) and stilbenes (eg resveratrol) are increased.

【0013】 酵素フラバノン3-ヒドロキシラーゼの酵素活性は低下するので、フラボノイド
の配糖体、フェノール化合物、カルコンおよびスチルベンの濃度も増大する。
Since the enzymatic activity of the enzyme flavanone 3-hydroxylase is reduced, the concentrations of flavonoid glycosides, phenolic compounds, chalcones and stilbenes are also increased.

【0014】 これらの知見および推論に基づき、植物体全体または個々の植物器官もしくは
植物組織において、F3H活性をアンチセンス構築物により完全または部分的に、
恒久的または一時的に低下させて、その結果植物体全体におけるフェノール化合
物含有量を減少させた遺伝的改変栽培植物を作製した。引き続き、それら植物の
細菌性および/または菌類性病原体に対する抵抗性が増大していることを実験的
に示すことができた。
Based on these findings and inferences, F3H activity in whole plants or individual plant organs or tissues can be fully or partially demonstrated by antisense constructs.
Genetically modified cultivated plants were produced that were permanently or temporarily reduced, resulting in a reduced content of phenolic compounds in the whole plant. Subsequently, it could be shown experimentally that the plants have an increased resistance to bacterial and / or fungal pathogens.

【0015】 アンチセンス技法を利用したフラバノン3-ヒドロキシラーゼ活性が低下してい
る植物の作製に替わる方法として、共抑制または特異的抗体の発現のような文献
から公知となっている分子遺伝学の他の手法を用いてこの効果を達成することも
可能である。
As an alternative to the production of plants with reduced flavanone 3-hydroxylase activity using antisense techniques, molecular genetics known from the literature such as co-suppression or expression of specific antibodies have been used. It is also possible to achieve this effect using other techniques.

【0016】 フラバノン3-ヒドロキシラーゼ酵素活性を低下させることにより細菌性および
菌類性病原体の攻撃に対する抵抗性を増大させる本発明の方法は、次の栽培植物
において成功裡に実施することができる:コムギ、オオムギ、ライムギ、オート
ムギ、イネ、トウモロコシ、パニックグラス、サトウキビ、バナナ、トマト、タ
バコ、シシトウガラシ、ジャガイモ、アブラナ、テンサイ、ダイズ、ワタ、また
リンゴおよびセイヨウナシ、スモモ、プラム、モモ、ネクタリン、およびサクラ
ンボ等のバラ科の樹木性果実、ならびにブドウの木。
The method of the invention for increasing resistance to attack of bacterial and fungal pathogens by reducing flavanone 3-hydroxylase enzyme activity can be successfully carried out in the following cultivated plants: wheat. , Barley, rye, oats, rice, corn, panicgrass, sugar cane, bananas, tomatoes, tobacco, chili peppers, potatoes, rape, sugar beet, soybeans, cotton, apples and pears, plums, plums, peaches, nectarines, and Rose-like tree-like fruits such as cherries, and vines.

【0017】 本発明の方法は、リンゴおよびセイヨウナシにおいてベンツリア・イナエクア
リス(Venturia inaequalis)に対する抵抗性、またブドウの木(grapevine)におい
てボトリチス・シネレア(Botrytis cinerea)に対する抵抗性を増大させるために
、特に好適である。
The method of the invention is particularly intended to increase resistance to Venturia inaequalis in apples and pears, and to Botrytis cinerea in grapevine. It is suitable.

【0018】 実施例に記載した方法により作製された、酵素フラバノン3-ヒドロキシラーゼ
活性が低下しているトランスジェニック植物は、驚くべきことに、植物病原性細
菌の攻撃に対する抵抗性が増大していることが示される。このことは、フラバノ
ン3-ヒドロキシラーゼ活性が低下しているトランスジェニックトマトにより、ク
ラビバクター・ミシガネンシス(Clavibacter michiganensis)亜種ミシガネンシ
ス(Cmm)による攻撃に対する抵抗性に関して示された(実施例3を参照のこと
)。
Transgenic plants with reduced enzyme flavanone 3-hydroxylase activity, produced by the method described in the Examples, surprisingly have increased resistance to attack by phytopathogenic bacteria. Is shown. This was demonstrated with respect to resistance to attack by Clavibacter michiganensis subsp. Misiganensis (Cmm) by transgenic tomatoes with reduced flavanone 3-hydroxylase activity (see Example 3). thing).

【0019】 また、分子遺伝学の手法を用いてフラバノン3-ヒドロキシラーゼ活性を低下さ
せた植物は、エルウィニア・アミロボラ(Erwinia amylovora)および他の植物病
原性細菌による攻撃に対する抵抗性が増大していることを示した。最も重要な植
物病原性細菌は出版物「European Handbook of Plant Diseases」(編集: Smit
h, I.M., Dunez, J., Lelliott, R.A. Phillips, D.H. およびArcher, S.A. Bla
ckwell Scientific Publications, 1988)に見ることができる。
Plants whose flavanone 3-hydroxylase activity has been reduced using molecular genetics techniques also have increased resistance to attack by Erwinia amylovora and other phytopathogenic bacteria. I showed that. The most important phytopathogenic bacteria are the publication "European Handbook of Plant Diseases" (edited by Smit
h, IM, Dunez, J., Lelliott, RA Phillips, DH and Archer, SA Bla
ckwell Scientific Publications, 1988).

【0020】 特に、本発明の方法は、以下の植物病原性菌類に対する抵抗性を増大させる上
で好適である: 穀類におけるエリジフェ・グラミニス(Erysiphe graminis;うどんこ病菌);
ウリ科植物におけるエリジフェ・シコラセーラム(Erysiphe cichoracearum)およ
びスフェロテカ・フリギネア(Sphaerotheca fuliginea); リンゴにおけるポドスフェラ・ロイコトリカ(Podosphaera leucotricha); ブドウの木におけるウンシヌラ・ネケイター(Uncinula necator); 穀類におけるプクキニア属(Puccinia)種; ワタ、イネ、および芝におけるリゾクトニア属(Rhizoctonia)種; 穀類およびサトウキビにおけるアスティラゴ属(Ustilago)種; リンゴおよびセイヨウナシにおけるベンツリア属(Venturia)種(黒星病菌); 穀類におけるヘルミントスポリウム属(Helminthosporium)種; コムギにおけるセプトリア属(Septoria)種; イチゴ、野菜、観賞植物、およびブドウの木におけるボトリチス・シネレア(Bo
trytis cinerea;灰色カビ菌); ラッカセイにおけるセルコスポラ・アラキジコラ(Cercospora arachidicola);
コムギおよびオオムギにおけるシュードセルコスポレーラ・ヘルポトリコイデス
(Pseudocercosporella herpotrichoides); イネにおけるピリクラリア・オリザエ(Pyricularia oryzae); ジャガイモおよびトマトにおけるフィトフトラ・インフェスタンス(Phytophthor
a infestans); ブドウの木におけるプラスモパラ・ビチコーラ(Plasmopara viticola); ホップおよびキュウリにおけるシュードペロノスポラ属(Pseudoperonospora)種
; 野菜および果物におけるアルタナリア属(Alternaria)種; バナナおよびラッカセイにおけるマイコスフェレラ属(Mycosphaerella)種、なら
びに 穀類、野菜、および観賞植物におけるフサリウム属(Fusarium)およびバーティシ
リウム属(Verticillium)種。
In particular, the method of the invention is suitable for increasing the resistance to the following phytopathogenic fungi: Erysiphe graminis in cereals;
Erysiphe cichoracearum and Spherotheca fuliginea in Cucurbitaceae; Podosphaera leucotricha in apples; Uncinula necator in vines; Species; Rhizoctonia species in cotton, rice, and turf; Ustilago species in cereals and sugar cane; Venturia species in apple and pear (black spot fungus); Helmintosporium in cereals (Helminthosporium) species; Septoria species in wheat; Botrytis cinerea (Bo) in strawberries, vegetables, ornamentals, and vines
trytis cinerea; Gray mold); Cercospora arachidicola in peanut;
Pseudocercosporera herpotrichoeides in wheat and barley
(Pseudocercosporella herpotrichoides); Pyricularia oryzae in rice; Phytophthor infestans (Phytophthor) in potato and tomato
a infestans; Plasmopara viticola in vines; Pseudoperonospora species in hops and cucumbers; Alternaria species in vegetables and fruits; Mycosphaerella in bananas and peanuts Species, and Fusarium and Verticillium species in cereals, vegetables, and ornamental plants.

【0021】実施例1 トマト(Lycopersicon esculentum Mill;品種Moneymaker)からのフラバノン3- ヒドロキシラーゼの遺伝子のクローニング トマト(Lycopersicon esculentum Mill;品種Moneymaker)の熟したトマト果
実を洗い、水気を切り、滅菌ナイフを用いて果皮を種子、中心コルメラおよび木
部から切り離した。果皮(約50g)を液体窒素中で凍結させた。次に、該物質を
ブレンダーで細かく切り刻んだ。予備冷却した乳鉢内で、その刻んだ物質を100m
lのホモジナイズ用溶媒に入れ、混合した。次に、懸濁液を滅菌ガーゼを通して
搾り出すことにより遠心フラスコに移した。次に、1/10容量の10%SDSを添加し
、該物質を十分に混合した。氷上に10分置いた後、1容量のフェノール/クロロ
ホルムを添加し、遠心フラスコを密封し、内容物を十分に混合した。4000rpmで1
5分間遠心分離した後、上清を新しい反応容器に移した。これに続いて、フェノ
ール/クロロホルム抽出をさらに3回、およびクロロホルム抽出を1回行った。
次に、1容量の3M NaAcおよび2.5容量のエタノールを添加した。核酸を−20℃
で一夜沈殿させた。翌朝、該核酸を冷却遠心機(4℃)で10,000rpmにて15分間
ペレット化した。上清を捨て、ペレットを5〜10mlの冷3M NaAcに再懸濁した
。この洗浄ステップを2回繰り返した。該ペレットを80%エタノールで洗浄した
。完全に乾燥したら、該ペレットを約0.5mlの滅菌DEPC水にとり、RNA濃度を分光
光度法により測定した。
Example 1 Cloning of the gene for flavanone 3 -hydroxylase from tomato (Lycopersicon esculentum Mill; variety Moneymaker) Ripe tomato fruits of tomato (Lycopersicon esculentum Mill; variety Moneymaker) were washed, drained and sterilized with a sterile knife. The pericarp was used to separate the seed, the central columella and the xylem. Pericarp (about 50 g) was frozen in liquid nitrogen. The material was then chopped with a blender. 100 m of the chopped material in a pre-cooled mortar
l of homogenizing solvent and mixed. The suspension was then transferred to a centrifuge flask by squeezing through sterile gauze. Then 1/10 volume of 10% SDS was added and the material was mixed well. After 10 minutes on ice, 1 volume of phenol / chloroform was added, the centrifuge flask was sealed and the contents were mixed well. 1 at 4000 rpm
After centrifugation for 5 minutes, the supernatant was transferred to a new reaction vessel. This was followed by another 3 phenol / chloroform extractions and 1 chloroform extraction.
Then 1 volume of 3M NaAc and 2.5 volumes of ethanol were added. Nucleic acid -20 ℃
It was allowed to settle overnight. The next morning, the nucleic acids were pelleted in a refrigerated centrifuge (4 ° C) for 15 minutes at 10,000 rpm. The supernatant was discarded and the pellet resuspended in 5-10 ml cold 3M NaAc. This washing step was repeated twice. The pellet was washed with 80% ethanol. Once completely dry, the pellet was taken up in about 0.5 ml of sterile DEPC water and RNA concentration was measured spectrophotometrically.

【0022】 20μgの全RNAをまず3.3μlの3M酢酸ナトリウム溶液、2μlの1M硫酸マグ
ネシウムで処理し、その混合物をDEPC水で最終容量100μlとなるようにした。1
μlのRNase不含DNase(Boehringer Mannheim)をこれに添加し、混合物を37℃で
45分間インキュベートした。この酵素を、フェノール/クロロホルム/イソアミ
ルアルコールを加えて振り混ぜて抽出することで除去した後、RNAをエタノール
で沈殿させ、ペレットを100μlのDEPC水にとった。この溶液からのRNA 2.5μgを
cDNAキット(Gibco BRL)を用いて転写してcDNAとした。
20 μg of total RNA was first treated with 3.3 μl of 3M sodium acetate solution, 2 μl of 1M magnesium sulfate and the mixture was made up to a final volume of 100 μl with DEPC water. 1
μl RNase-free DNase (Boehringer Mannheim) was added to this and the mixture was incubated at 37 ° C.
Incubated for 45 minutes. The enzyme was removed by adding phenol / chloroform / isoamyl alcohol and shaking to extract, then RNA was precipitated with ethanol and the pellet was taken up in 100 μl of DEPC water. 2.5 μg RNA from this solution
It was transcribed using a cDNA kit (Gibco BRL) to obtain cDNA.

【0023】 フラバノン3-ヒドロキシラーゼをコードするcDNAクローンから誘導されるアミ
ノ酸配列を用いて、一次配列内の保存領域を同定し[Britschら, Eur. J. Bioch
em. 217, 745-754 (1993)]、これらは縮重PCRオリゴヌクレオチドを設計するた
めのベースとしての役割を果たした。ペプチド配列SRWPDK(ペチュニア雑種(Pet
unia hybrida)配列FL3H PETHY中のアミノ酸147〜152)を用いて、5′オリゴヌ
クレオチドを決定したところ、以下の配列を有していた。
Amino acid sequences derived from a cDNA clone encoding flavanone 3-hydroxylase were used to identify conserved regions within the primary sequence [Britsch et al., Eur. J. Bioch.
em. 217, 745-754 (1993)], which served as the basis for designing degenerate PCR oligonucleotides. Peptide sequence SRWPDK (Petunia hybrid (Pet
unia hybrida) The 5'oligonucleotide was determined using amino acids 147 to 152) in the sequence FL3H PETHY and had the following sequence.

【0024】 5'-TCI (A/C) G (A/G) TGG CC(A/C/G) GA (C/T) AA (A/G) CC-3[0024]   5'-TCI (A / C) G (A / G) TGG CC (A / C / G) GA (C / T) AA (A / G) CC-3

【0025】 ペプチド配列DHQAVV(ペチュニア雑種(Petunia hybrida)配列FL3H PETHY中の
アミノ酸276〜281)を用いることにより導き出されたオリゴヌクレオチドの配列
は以下のとおりであった:5'-CTT CAC ACA (C/G/T) GC (C/T) TG (A/G)TG (A/G
)TC-3。
The sequence of the oligonucleotides derived by using the peptide sequence DHQAVV (amino acids 276-281 in the Petunia hybrida sequence FL3H PETHY) was as follows: 5'-CTT CAC ACA (C / G / T) GC (C / T) TG (A / G) TG (A / G
) TC-3.

【0026】 Perkin ElmerのtTthポリメラーゼを用いて、製造業者の説明書に従ってPCR反
応を行った。用いた鋳型はcDNAの1/8(0.3μgのRNAに相当)であった。PCRプロ
グラムは以下のとおりとした。
PCR reactions were performed using Perkin Elmer's tTth polymerase according to the manufacturer's instructions. The template used was 1/8 of cDNA (corresponding to 0.3 μg of RNA). The PCR program was as follows.

【0027】 30サイクル 94℃、4秒 40℃、30秒 72℃、2分 72℃、10分[0027]   30 cycles   94 ° C, 4 seconds   40 ° C, 30 seconds   72 ° C, 2 minutes   72 ° C, 10 minutes

【0028】 この断片をPromegaのベクターpGEM-Tに製造業者の説明書に従ってクローニン
グした。
This fragment was cloned into the vector pGEM-T from Promega according to the manufacturer's instructions.

【0029】 該断片が正しいことを配列決定により確認した。制限切断部位NcoIおよびPstI
(ベクターpGEM-Tのポリリンカー内に存在する)を用いて、PCR断片を単離し、
突出部をT4-ポリメラーゼを用いて平滑末端にした。この断片をSmaI(平滑)切
断ベクターpBinAR[HofgenおよびWillmitzer, Plant Sci. 66:221-230 (1990)]
にクローニングした(図2を参照)。このベクターは、CaMV(カリフラワーモザ
イクウイルス)35Sプロモーター[Franckら, Cell 21:285-294 (1980)]、およ
びオクトピンシンターゼ遺伝子由来の終結シグナル[Gielenら, EMBO J. 3:835-
846 (1984)]を含んでいる。このベクターは、植物において、抗生物質カナマイ
シンに対する耐性を媒介する。得られたDNA構築物は、該PCR断片をセンスおよび
アンチセンス方向で含んでいた。トランスジェニック植物の作製にはアンチセン
ス構築物を用いた。
The fragment was confirmed to be correct by sequencing. Restriction cleavage sites NcoI and PstI
(Present in the polylinker of vector pGEM-T) is used to isolate the PCR fragment,
The overhang was made blunt with T4-polymerase. This fragment was digested with SmaI (blunt) vector pBinAR [Hofgen and Willmitzer, Plant Sci. 66: 221-230 (1990)].
(See Figure 2). This vector contains a CaMV (cauliflower mosaic virus) 35S promoter [Franck et al., Cell 21: 285-294 (1980)] and a termination signal derived from the octopine synthase gene [Gielen et al., EMBO J. 3: 835-.
846 (1984)]. This vector mediates resistance to the antibiotic kanamycin in plants. The resulting DNA construct contained the PCR fragment in sense and antisense orientations. The antisense construct was used for the production of transgenic plants.

【0030】 図2:断片A(529bp)はCaMV35Sプロモーター(カリフラワーモザイクウイル
スのヌクレオチド6909〜7437)を含む。断片BはF3H遺伝子の断片をアンチセン
ス方向で含む。断片C(192bp)はオクトピンシンターゼ遺伝子の終結シグナル
を含む。
FIG. 2: Fragment A (529 bp) contains the CaMV 35S promoter (nucleotides 6909-7437 of the cauliflower mosaic virus). Fragment B contains a fragment of the F3H gene in the antisense orientation. Fragment C (192 bp) contains the termination signal for the octopine synthase gene.

【0031】5'RACE系を用いたトマト(Lycopersicon esculentum Mill;品種Moneymaker)か らのフラバノン3-ヒドロキシラーゼのより大きなcDNA断片のクローニング F3HのmRNA流動均衡量が低減している植物の作製が、アンチセンス構築物にお
いて用いられるF3H PCR断片のサイズが小さいせいでうまくいかないことを回避
するためには、より大きなF3H断片を用いた第二のアンチセンス構築物を作製す
べきである。
The tomato using 5'RACE system; Preparation of plant mRNA flow equilibrium amount of cloning F3H larger cDNA fragment (Lycopersicon esculentum Mill cultivar Moneymaker) or al flavanone 3-hydroxylase is reduced, To avoid going wrong due to the small size of the F3H PCR fragment used in the antisense construct, a second antisense construct with a larger F3H fragment should be made.

【0032】 より大きなF3H断片のクローニングには、5' RACE法(cDNA末端の迅速な増幅の
ための系)を用いた。
The 5'RACE method (a system for rapid amplification of cDNA ends) was used for cloning larger F3H fragments.

【0033】cDNA末端の迅速な増幅のための5'RACE系(Life TechnologiesTMのVersion 2〜0
)を用いた5' RACE法によるF3H PCR断片の伸長 全RNAは、トマト(Lycopersicon esculentum Mill;品種Moneymaker)の熟し
たトマト果実から単離した(上記を参照)。
5'RACE system for rapid amplification of cDNA ends (Version 2-0 of Life Technologies )
The extended total RNA of F3H PCR fragment by 5'RACE method was isolated from ripe tomato fruit of tomato (Lycopersicon esculentum Mill; variety Moneymaker) (see above).

【0034】 cDNAの第1鎖の合成は、GSP-1(遺伝子特異的プライマー)5'-TTCACCACTGCCTGG
TGGTCC-3'を用いて製造業者の説明書に従って行った。RNase消化した後、該cDNA
を、Life TechnologiesTMによるGlassMAXスピンシステムを用いて製造業者の説
明書に従って精製した。
The synthesis of the first strand of the cDNA is performed by GSP-1 (gene-specific primer) 5'-TTCACCACTGCCTGG
Performed according to the manufacturer's instructions using TGGTCC-3 '. After digestion with RNase, the cDNA
Was purified using the GlassMAX spin system from Life Technologies according to the manufacturer's instructions.

【0035】 シトシンホモポリマーを、ターミナルデオキシヌクレオチジルトランスフェラ
ーゼを用いて製造業者の説明書に従って、精製した一本鎖F3H cDNAの3′末端に
付加した。
Cytosine homopolymer was added to the 3'end of the purified single-stranded F3H cDNA using terminal deoxynucleotidyl transferase according to the manufacturer's instructions.

【0036】 5′伸長F3H cDNAを、第2の遺伝子特異的プライマー(GSP-2)(これはGSP-1
認識配列の上流3′側領域に結合し、それにより「nested」PCRが行われるよう
にする)を用いて増幅した。用いた5′プライマーは、「5'RACE 末端切断アン
カープライマー」であり、これは製造業者により提供されたものであり、該cDNA
のホモポリマー性dC尾部に相補的である。
The 5′-extended F3H cDNA was labeled with the second gene-specific primer (GSP-2) (this is GSP-1).
It was attached to the region 3'upstream of the recognition sequence, thereby allowing a "nested" PCR to be performed). The 5'primer used was the "5'RACE Cleavage Anchor Primer", which was provided by the manufacturer and the cDNA
Is complementary to the homopolymeric dC tail of.

【0037】 こうして増幅したcDNAは、F3Hextendedと名づけ、これを製造業者の説明書に
従ってPromegaのベクターpGEM-Tにクローニングした。
The cDNA thus amplified was named F3H extended and cloned into the vector pGEM-T of Promega according to the manufacturer's instructions.

【0038】 該cDNAが同一であることは配列決定により確認した。[0038]   The identity of the cDNAs was confirmed by sequencing.

【0039】 F3Hextended cDNA断片は、制限切断部位NcoIおよびPstI(ベクターpGEM-Tのポ
リリンカー内に存在する)を用いて単離し、その突出部をT4-ポリメラーゼを用
いて平滑末端にした。この断片をSmaI(平滑)切断ベクターpBinAR(Hofgenおよ
びWillmitzer, 1990)にクローニングした(図3を参照)。このベクターは、Ca
MV(カリフラワーモザイクウイルス)35Sプロモーター(Franckら, 1980)およ
びオクトピンシンターゼ遺伝子由来の終結シグナル(Gielenら, 1984)を含んで
いる。このベクターは、植物において、抗生物質カナマイシンに対する耐性を媒
介する。得られたDNA構築物は、該PCR断片をセンスおよびアンチセンス方向で含
んでいた。トランスジェニック植物の作製にはアンチセンス構築物を用いた。
The F3H extended cDNA fragment was isolated using the restriction cleavage sites NcoI and PstI (present within the polylinker of vector pGEM-T) and its overhangs made blunt-ended using T4-polymerase. This fragment was cloned into the SmaI (blunt) cut vector pBinAR (Hofgen and Willmitzer, 1990) (see Figure 3). This vector is Ca
It contains the MV (cauliflower mosaic virus) 35S promoter (Franck et al., 1980) and the termination signal from the octopine synthase gene (Gielen et al., 1984). This vector mediates resistance to the antibiotic kanamycin in plants. The resulting DNA construct contained the PCR fragment in sense and antisense orientations. The antisense construct was used for the production of transgenic plants.

【0040】 図3:断片A(529bp)はCaMV35Sプロモーター(カリフラワーモザイクウイル
スのヌクレオチド6909〜7437)を含む。断片BはF3H遺伝子の断片をアンチセン
ス方向で含む。断片C(192bp)はオクトピンシンターゼ遺伝子の終結シグナル
を含む。
FIG. 3: Fragment A (529 bp) contains the CaMV 35S promoter (nucleotides 6909-7437 of the cauliflower mosaic virus). Fragment B contains a fragment of the F3H gene in the antisense orientation. Fragment C (192 bp) contains the termination signal for the octopine synthase gene.

【0041】実施例2 フラバノン3-ヒドロキシラーゼの部分断片をアンチセンス方向で発現するトラン スジェニックトマト(Lycopersicon esculentum Mill;品種Moneymaker)の作製 用いた方法は、Lingら, Plant Cell Report 17, 843-847 (1998)の方法であっ
た。栽培は約22℃にて、16時間-明/8時間-暗、という管理体制下で行った。
The transgenic tomatoes expressing partial fragments of Example 2 flavanone 3-hydroxylase in antisense orientation; method used for manufacturing a (Lycopersicon esculentum Mill cultivar Moneymaker) is, Ling et al., Plant Cell Report 17, 843- 847 (1998). Cultivation was carried out at about 22 ° C. under the control system of 16 hours-light / 8 hours-dark.

【0042】 トマト種子(Lycopersicon esculentum Mill;品種Moneymaker)は、4%濃度
の次亜塩素酸ナトリウム溶液中で10分間インキュベートすることにより滅菌し、
続いて滅菌蒸留水で3〜4回洗浄し、発芽させるために3%スクロースを加えた
MS培地(pH 6.1)上にのせた。7〜10日の発芽期間の後、トランスフォーメーシ
ョンで用いるために子葉を用意した。
Tomato seeds (Lycopersicon esculentum Mill; variety Moneymaker) are sterilized by incubation in a 4% strength sodium hypochlorite solution for 10 minutes,
Subsequently, it was washed 3 to 4 times with sterile distilled water, and 3% sucrose was added for germination.
It was placed on MS medium (pH 6.1). After a germination period of 7-10 days, cotyledons were prepared for use in transformation.

【0043】 第1日目:「MSBN」培地を含むシャーレに1.5mlのおよそ10日令のタバコ懸濁培養
物を上層した。該プレートをフィルムで覆い、室温で翌日までインキュベートし
た。
Day 1: The petri dish containing "MSBN" medium was overlaid with 1.5 ml of approximately 10 day old tobacco suspension culture. The plate was covered with film and incubated at room temperature until the next day.

【0044】 第2日目:滅菌濾紙を、タバコ懸濁培養物を上層した該プレート上に、気泡が形
成されないようにのせた。横方向に切断した子葉を該濾紙上に上下逆さにのせた
。該シャーレを培養チャンバー内で3日間インキュベートした。
Day 2: Sterile filter paper was placed on the plate overlaid with the tobacco suspension culture to prevent air bubbles from forming. The cotyledons cut laterally were placed upside down on the filter paper. The dish was incubated in the culture chamber for 3 days.

【0045】 第5日目:アグロバクテリウム培養物(LBA4404)を、約3000gにて10分間遠心分
離することにより沈殿させ、MS培地に再懸濁して、ODが0.3となるようにした。
子葉切片をこの懸濁液上に入れ、ゆっくり振盪させながら室温で30分間インキュ
ベートした。次に、該子葉切片を滅菌濾紙上である程度乾かし、元のプレートに
戻して、共培養を該培養チャンバー内で3日間継続した。
Day 5: Agrobacterium culture (LBA4404) was precipitated by centrifugation at approximately 3000 g for 10 minutes and resuspended in MS medium to an OD of 0.3.
Cotyledon sections were placed on this suspension and incubated for 30 minutes at room temperature with gentle shaking. Then, the cotyledon pieces were dried to some extent on sterile filter paper, returned to the original plate, and co-culture was continued in the culture chamber for 3 days.

【0046】 第8日目:共培養した子葉切片をMSZ2K50+βにのせ、該培養チャンバー内でさら
に4週間にわたってインキュベートした。次に、それらを継代培養した。
Day 8: Co-cultured cotyledonary sections were mounted on MSZ2K50 + β and incubated in the culture chamber for an additional 4 weeks. Then, they were subcultured.

【0047】 形成されたシュートを根誘導培地に移した。[0047]   The formed shoots were transferred to root induction medium.

【0048】 うまく発根したら、該植物を試験し、温室に移した。[0048]   Once rooted successfully, the plants were tested and transferred to the greenhouse.

【0049】実施例3 クラビバクター・ミシガネンシス亜種ミシガネンシス(Cmm)を感染させた、フ
ラバノン3-ヒドロキシラーゼ活性が低下しているトランスジェニックトマト Cmmを酵母-デキストロース-Ca アガー(YDC)上で28℃にて2日間培養した。
この細菌を滅菌水ですすぎ、細胞密度を測定した。接種するために、滅菌水を用
いてその細胞密度を106細胞/mlとした。注入は、20ゲージの皮下注射針を用い
てそれに細菌懸濁液を満たして行った。その液は、計3〜4枚の葉を有する若い
植物の最上部の完全に生長した葉の葉腋へ与えた。感染は現れた表現型を判断す
ることにより評価した。
Example 3 Flavoviruses infected with Claviobacter misiganensis subspecies misiganensis (Cmm)
Transgenic tomato Cmm having reduced rabanone 3-hydroxylase activity was cultured on yeast-dextrose-Ca agar (YDC) at 28 ° C for 2 days.
The bacteria were rinsed with sterile water and the cell density was measured. For inoculation, the cell density was adjusted to 10 6 cells / ml with sterile water. Injections were made using a 20 gauge hypodermic needle, which was filled with the bacterial suspension. The liquor was applied to the top axils of fully grown leaves of young plants with a total of 3-4 leaves. Infection was assessed by judging the phenotype that appeared.

【0050】 野生型植物では75%を上回る葉がしおれたが、トランスジェニックトマトにお
いては、しおれる割合が有意に低いことが分かった。
It was found that over 75% of the leaves were wilted in wild type plants, but the wilting rate was significantly lower in transgenic tomatoes.

【0051】実施例4 フラバノン3-ヒドロキシラーゼをアンチセンス方向で有するトマトにおける、フ ィトフトラ・インフェスタンスによる攻撃に対する抵抗性の増大に関する試験 本発明に従って遺伝的に改変した、または改変していないトマトの品種「Mone
ymaker」の葉に対し、該植物が4枚葉の時期に達してから1週間後に、フィトフ
トラ・インフェクタンスの水性遊走子懸濁液を感染させた。次いで、該植物を16
〜18℃の温度で100%雰囲気湿度のチャンバー内に置いた。6日後、遺伝的に改
変していない対照植物に、赤腐れ病が高い割合で発生した。フラバノン3-ヒドロ
キシラーゼのアンチセンス構築物を発現したトマトは、対照と比較してフィトフ
トラ・インフェスタンスに感染する程度がかなり低いことが示された。
[0051] in tomato with Example 4 flavanone 3-hydroxylase in the antisense orientation was genetically modified in accordance with the test the present invention relates to increased resistance to attack by full Itofutora infestans, or modified non Tomato Variety "Mone
The leaves of "ymaker" were infected with an aqueous zoospore suspension of Phytophthora infectans one week after the plant reached the 4-leaf stage. The plant is then 16
Placed in a chamber at 100% ambient humidity at a temperature of ~ 18 ° C. After 6 days, a high proportion of red rot developed in control plants that were not genetically modified. Tomatoes expressing the flavanone 3-hydroxylase antisense construct were shown to be significantly less susceptible to Phytophthora infestans compared to controls.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 図1は、フラバノン3-ヒドロキシラーゼの阻害により、カテキン、シアニジン
等のフラボノイド最終生成物が生成されず、ルテオリフラバン等のフェノールの
生成が増大することを示している。
FIG. 1 shows that inhibition of flavanone 3-hydroxylase does not produce flavonoid end products such as catechin and cyanidin, but increases phenol production such as luteoliflavan.

【図2】 図2:断片A(529bp)はCaMV35Sプロモーター(カリフラワーモザイクウイル
スのヌクレオチド6909〜7437)を含む。断片BはF3H遺伝子の断片をアンチセン
ス方向で含む。断片C(192bp)はオクトピンシンターゼ遺伝子の終結シグナル
を含む。
FIG. 2: Fragment A (529 bp) contains the CaMV 35S promoter (nucleotides 6909-7437 of the cauliflower mosaic virus). Fragment B contains a fragment of the F3H gene in the antisense orientation. Fragment C (192 bp) contains the termination signal for the octopine synthase gene.

【図3】 図3:断片A(529bp)はCaMV35Sプロモーター(カリフラワーモザイクウイル
スのヌクレオチド6909〜7437)を含む。断片BはF3H遺伝子の断片をアンチセン
ス方向で含む。断片C(192bp)はオクトピンシンターゼ遺伝子の終結シグナル
を含む。
FIG. 3: Fragment A (529 bp) contains the CaMV 35S promoter (cauliflower mosaic virus nucleotides 6909-7437). Fragment B contains a fragment of the F3H gene in the antisense orientation. Fragment C (192 bp) contains the termination signal for the octopine synthase gene.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,C H,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DZ ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM, HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,K G,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT ,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN,MW, MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,S D,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR ,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VN,YU, ZA,ZW (72)発明者 アンメルマン、エバーハルト ドイツ連邦共和国 ディー−64646 ヘッ ペンハイム、フォン−ガゲルン−シュトラ ーセ 2 (72)発明者 ヤブス、トルステン ドイツ連邦共和国 ディー−67105 シッ フェルシュタット、グライヴィッツェル シュトラーセ 3 (72)発明者 ハーバーズ,カリン ドイツ連邦共和国 ディー−06484 クェ ドリンバーグ,アム ヘインジ 6 Fターム(参考) 2B030 AB04 AD04 CA15 CA17 CA19 4B024 AA08 BA07 CA04 DA01 EA04 GA11 GA17 4B065 AA89X AA89Y AB01 BA02 CA53 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ , CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, K E, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG , ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, C H, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ , EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, K G, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT , LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, S D, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR , TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Ammelmann, Eberhard             Federal Republic of Germany D-64646             Penheim, von-gagern-stra             2 (72) Inventor Jabs, Torsten             Federal Republic of Germany D-67105             Verstatt, Greiwitzel             Strasse 3 (72) Inventor Harbors, Karin             Germany D-06484 Que             Drinberg, Am Heinge 6 F term (reference) 2B030 AB04 AD04 CA15 CA17 CA19                 4B024 AA08 BA07 CA04 DA01 EA04                       GA11 GA17                 4B065 AA89X AA89Y AB01 BA02                       CA53

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 分子遺伝学の手法により酵素フラバノン3-ヒドロキシラーゼ
の活性が低下している植物を作製することを特徴とする、細菌性および菌類性病
原体に対する栽培植物の抵抗性を増大させる方法。
1. A method for increasing the resistance of a cultivated plant to bacterial and fungal pathogens, which comprises producing a plant in which the activity of the enzyme flavanone 3-hydroxylase is reduced by a method of molecular genetics. .
【請求項2】 植物の植物体全体または一部において、酵素フラバノン3-ヒ
ドロキシラーゼの活性を、分子生物学の手法(例えば、アンチセンス構築物、共
抑制、特異的抗体の発現、または特異的インヒビターの発現)により完全または
部分的に、恒久的または一時的に、阻害することを特徴とする、請求項1に記載
の方法。
2. The activity of the enzyme flavanone 3-hydroxylase in the whole or part of the plant body is measured by a method of molecular biology (for example, antisense construct, co-suppression, expression of specific antibody, or specific inhibitor). 3. The method according to claim 1, characterized in that it is completely or partially, permanently or transiently inhibited by the expression of.
【請求項3】 栽培植物が、コムギ、オオムギ、ライムギ、オートムギ、イ
ネ、トウモロコシ、パニックグラス、サトウキビ、バナナ、トマト、タバコ、シ
シトウガラシ、ジャガイモ、アブラナ、テンサイ、ダイズ、ワタ、またリンゴお
よびセイヨウナシ、スモモ、プラム、モモ、ネクタリン、およびサクランボ等の
バラ科の樹木性果実、ならびにブドウの木である、請求項1または2に記載の方
法。
3. The cultivated plant is wheat, barley, rye, oats, rice, corn, panic glass, sugar cane, banana, tomato, tobacco, pepper, potato, rape, sugar beet, soybean, cotton, and apple and pear. The method according to claim 1 or 2, which is a tree-like fruit of the family Rosaceae such as peach, plum, peach, nectarine, and cherry, and a vine.
【請求項4】 リンゴおよびセイヨウナシにおいてベンツリア・イナエクア
リス(Venturia inaequalis)に対する抵抗性を増大させる、請求項1〜3のいず
れか1項に記載の方法。
4. The method according to any one of claims 1 to 3, which increases resistance to Venturia inaequalis in apples and pears.
【請求項5】 ブドウの木においてボトリチス・シネレア(Botrytis cinere
a)に対する抵抗性を増大させる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
5. In the vines, Botrytis cinere (Botrytis cinere
4. The method according to any one of claims 1 to 3, which increases the resistance to a).
【請求項6】 分子遺伝学の手法により酵素フラバノン3-ヒドロキシラーゼ
の活性を低下させたことを特徴とする、細菌性および菌類性病原体に対する抵抗
性を増大させた植物。
6. A plant with increased resistance to bacterial and fungal pathogens, characterized in that the activity of the enzyme flavanone 3-hydroxylase has been reduced by means of molecular genetics.
JP2001505721A 1999-06-17 2000-06-07 Methods for increasing the resistance of cultivated plants to phytopathogenic fungi and bacteria using molecular genetics techniques Withdrawn JP2003505016A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19927575.0 1999-06-17
DE19927575A DE19927575A1 (en) 1999-06-17 1999-06-17 Increasing resistance of crop plants to fungal or bacterial pathogens, by engineering a reduction in activity of flavanone-3-hydroxylase
PCT/EP2000/005259 WO2000078981A1 (en) 1999-06-17 2000-06-07 Method of increasing the resistance of cultivated plants to phytopathogenic fungi and bacteria by methods of molecular genetics

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003505016A true JP2003505016A (en) 2003-02-12

Family

ID=7911500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001505721A Withdrawn JP2003505016A (en) 1999-06-17 2000-06-07 Methods for increasing the resistance of cultivated plants to phytopathogenic fungi and bacteria using molecular genetics techniques

Country Status (14)

Country Link
EP (1) EP1102856A1 (en)
JP (1) JP2003505016A (en)
KR (1) KR20010113630A (en)
AR (1) AR024382A1 (en)
AU (1) AU5970500A (en)
BR (1) BR0006873A (en)
CA (1) CA2340329A1 (en)
DE (1) DE19927575A1 (en)
HU (1) HUP0103259A3 (en)
IL (1) IL141249A0 (en)
PL (1) PL346058A1 (en)
TR (1) TR200100561T1 (en)
WO (1) WO2000078981A1 (en)
ZA (1) ZA200101327B (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010517518A (en) * 2007-02-01 2010-05-27 エンザ・ザーデン・ベヘール・ベスローテン・フェンノートシャップ Disease resistant plant

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10787673B2 (en) 2007-02-01 2020-09-29 Enza Zaden Beheer B.V. Disease resistant Brassica plants
US11685926B2 (en) 2007-02-01 2023-06-27 Enza Zaden Beheer B.V. Disease resistant onion plants
PL2455476T3 (en) * 2007-02-01 2018-03-30 Enza Zaden Beheer B.V. Disease resistant plants
US10501754B2 (en) 2007-02-01 2019-12-10 Enza Zaden Beheer B.V. Disease resistant potato plants
US20160160233A1 (en) 2013-07-22 2016-06-09 Scienza Biotechnologies 5 B.V. Downy Mildew Resistance Providing Genes in Sunflower
EP3167051B1 (en) 2014-06-18 2021-08-04 Enza Zaden Beheer B.V. Phytophthora resistant plants belonging to the solanaceae family

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5432068A (en) * 1990-06-12 1995-07-11 Pioneer Hi-Bred International, Inc. Control of male fertility using externally inducible promoter sequences
HUT69991A (en) * 1992-03-09 1995-09-28 Univ Washington Methods for the regulation of plant fertility
GB9525459D0 (en) * 1995-12-13 1996-02-14 Zeneca Ltd Genetic control of fruit ripening
WO1999043825A1 (en) * 1998-02-25 1999-09-02 E.I. Du Pont De Nemours And Company Plant flavanone-3-hydroxylase
WO2000050613A2 (en) * 1999-02-22 2000-08-31 Yissum Research And Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Transgenic plants and method for transforming carnations

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010517518A (en) * 2007-02-01 2010-05-27 エンザ・ザーデン・ベヘール・ベスローテン・フェンノートシャップ Disease resistant plant

Also Published As

Publication number Publication date
KR20010113630A (en) 2001-12-28
AR024382A1 (en) 2002-10-02
EP1102856A1 (en) 2001-05-30
DE19927575A1 (en) 2000-12-21
HUP0103259A2 (en) 2001-12-28
AU5970500A (en) 2001-01-09
CA2340329A1 (en) 2000-12-28
PL346058A1 (en) 2002-01-14
TR200100561T1 (en) 2001-08-21
BR0006873A (en) 2001-08-07
ZA200101327B (en) 2002-02-18
HUP0103259A3 (en) 2003-07-28
IL141249A0 (en) 2002-03-10
WO2000078981A1 (en) 2000-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Grebner et al. Lipoxygenase6-dependent oxylipin synthesis in roots is required for abiotic and biotic stress resistance of Arabidopsis
US9580725B2 (en) Methods and compositions for modifying plant flavonoid composition and disease resistance
JP6967217B2 (en) How to make transformed plants
Labadie et al. Metabolite quantitative trait loci for flavonoids provide new insights into the genetic architecture of strawberry (Fragaria× ananassa) fruit quality
WO2006070227A2 (en) Method for down-regulating gene expression in fungi
CN108368515A (en) Drought tolerant corn
US20190127755A1 (en) Construct and vector for intragenic plant transformation
JP2003525051A (en) Transgenic plants with improved seed yield, biomass, and harvest index
Kosugi et al. Senescence and gene expression of transgenic non-ethylene-producing carnation flowers
JP2003505016A (en) Methods for increasing the resistance of cultivated plants to phytopathogenic fungi and bacteria using molecular genetics techniques
US6603060B1 (en) Method for regulating cell death
WO2017212315A1 (en) Rnai for control of fungi by cytb gene inhibition
JP5594137B2 (en) Genetically modified plants that biosynthesize capsinoids
JP2003503032A (en) Method for producing plant with increased content of flavonoids and phenolic compounds
US6974895B1 (en) Transgenic legume plants modified to produce resveratrol glucoside and uses thereof
Teng et al. Effects of BrMYC2/3/4 on plant development, glucosinolate metabolism, and Sclerotinia sclerotiorum resistance in transgenic Arabidopsis thaliana
AU778274B2 (en) Transgenic plants modified to contain resveratrol glucoside and uses thereof
Zahn et al. Expression of Arabidopis phospholipase A genes in Petunia x hybrida. Increased hypersensitive-like response after infection with Botrytis cinerea and Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 demonstrates a function for phospholipase A in pathogen defence
KR20020069340A (en) Promoter of s-adenosyl-l-methionine: jasmonic acid carboxyl methyl transferase gene and method for producing target protein in plants using the same
MXPA01001608A (en) Method of increasing the resistance of cultivated plants to phytopathogenic fungi and bacteria by methods of molecular genetics
WO2022154115A1 (en) Method for producing transformed or genome-edited next-generation plant
JP2005229823A (en) Plant whose dormant period is shortened, and method for creating the same
WO2021219844A1 (en) Metabolic engineering of plants enriched in l-dopa
US20160032301A1 (en) Guard cell expression cassettes compositions and methods of use thereof
Çelik et al. Editing of banana, apple, and grapevine genomes using the CRISPR-Cas9 system

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20070807