JP2003521940A - Novel methods and constructs for plant transformation - Google Patents

Novel methods and constructs for plant transformation

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、作物種を形質転換するための新規方法、形質転換された植物細胞を選択および同定するための新規方法、並びに再生した完全な植物体を回収するための新規方法に関する。また該方法は、新規特性を有する植物体および新規組換えDNA構築物を含有する植物の開発に関する。 (57) Summary The present invention provides a novel method for transforming crop species, a novel method for selecting and identifying transformed plant cells, and a novel method for recovering regenerated whole plants. About the method. The method also relates to the development of plants having novel properties and plants containing the novel recombinant DNA construct.

Description

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

【0001】 関連出願の相互参照 本出願は、2000年2月8日に出願された米国仮特許出願第60/181,063号の優先権
を主張し、その全体を参照により本明細書の開示内容の一部とする。
[0001] Cross-Reference to Related Applications This application claims priority of US Provisional Patent Application No. 60 / 181,063 filed on Feb. 8, 2000, the disclosure herein by reference in its entirety Partial.

【0002】 技術分野 本発明は、植物種を形質転換するための新規方法および選択マーカー(select
able marker)遺伝子を含まないトランスジェニック植物種を生産する方法に関
する。
TECHNICAL FIELD The present invention provides novel methods and selectable markers for transforming plant species.
A method for producing a transgenic plant species that does not contain a gene.

【0003】 発明の背景 トランスジェニック作物の開発には、組換えDNAを安定に挿入するための方
法、一般に形質転換と称されるプロセスが必要である。形質転換された植物細胞
は、植物細胞に外来DNAを挿入するための種々の方法を利用することにより作
成される。更にこれらの方法において、抗生物質(例えばカナマイシンもしくは
ハイグロマイシン)または除草剤等の化学的選択剤に対する耐性をコードする遺
伝子を含む遺伝子構築物が使用される。細胞を増殖させ完全な植物体に再生させ
ることが可能な特定の組み合わせの植物ホルモンおよび栄養成分、並びに選択剤
を含有する培地の存在下で、形質転換された一群の植物細胞を培養することによ
り、選択マーカーを発現する植物細胞は選択的に得られる。このように、形質転
換された細胞を生産する方法には、外来DNAを物理的に挿入する手段、並びに
発現可能な安定した形でDNAを組込んだ細胞を選択する手段が必要である。
[0003] development of background transgenic crop invention, a method for stably insert the recombinant DNA, it is necessary generally referred to as transformation process. Transformed plant cells are made by utilizing a variety of methods for inserting foreign DNA into plant cells. Further in these methods, genetic constructs containing genes encoding resistance to chemical selective agents such as antibiotics (eg kanamycin or hygromycin) or herbicides are used. By culturing a group of transformed plant cells in the presence of a medium containing a specific combination of plant hormones and nutrients capable of growing cells and regenerating into whole plants, and a selection agent. Plant cells expressing a selectable marker are selectively obtained. As described above, the method for producing transformed cells requires means for physically inserting foreign DNA and means for selecting cells that have incorporated the DNA in a stable form that can be expressed.

【0004】 外来DNAを安定に挿入し発現させた後、外来DNAを含有する細胞の再生に
より、通常、芽、胚、器官の生成の後、完全な植物体が回収される。再生された
植物組織は、幾つかの種々の手段により、一般的には組織の培養条件を変えるこ
とにより、より一般的には植物ホルモンの操作により誘導され、外来DNAをそ
の後の世代に受け継ぐことができる、種子および/または花粉を形成可能な完全
な植物体を形成する。幾つかの植物種では、DNAの細胞への実際の伝達とは対
照的に、DNAの伝達後の植物細胞の効率的選択および再生には大きな限界があ
る。このように、標準的な形質転換方法の使用における現実的な限界は、一般に
、形質転換された植物細胞の選択および同定効率に関し、必ずしもDNAの植物
細胞への伝達に関するものではない。しばしば問題となるプロセスの別の工程は
、選択剤の存在下で形質転換細胞を完全な植物体に再生することである。
[0004] After the foreign DNA is stably inserted and expressed, cells containing the foreign DNA are regenerated, so that a complete plant is usually recovered after the generation of buds, embryos, and organs. The regenerated plant tissue is induced by several different means, generally by altering the culture conditions of the tissue, more commonly by the manipulation of plant hormones, and passing on foreign DNA to subsequent generations. Form a complete plant capable of forming seeds and / or pollen. In some plant species, there is a major limitation in the efficient selection and regeneration of plant cells after transfer of DNA, as opposed to the actual transfer of DNA into cells. Thus, a practical limitation in using standard transformation methods generally relates to the efficiency of selection and identification of transformed plant cells, not necessarily the transfer of DNA to plant cells. Another step in the often problematic process is the regeneration of transformed cells into whole plants in the presence of selection agents.

【0005】 植物細胞の選択に関する潜在的な問題の一つには、非形質転換細胞、すなわち
選択マーカーを含有しない植物細胞に対する選択剤の効果が挙げられる。しばし
ば、選択プロセスは、大多数の非形質転換細胞を死に至らしめ、種々の生理学的
理由により、形質転換細胞の再生効率もしくは頻度を低減させる。従って、外来
DNAを含有する細胞を同定するのに必要な選択のプレッシャーは、しばしば植
物細胞の効率的再生に対する阻害因子となることが分かっている。
One of the potential problems with the selection of plant cells includes the effect of the selection agent on non-transformed cells, ie plant cells that do not contain a selectable marker. Often, the selection process causes the majority of non-transformed cells to die, reducing the regeneration efficiency or frequency of transformed cells for a variety of physiological reasons. Therefore, the selection pressure required to identify cells containing foreign DNA has often been found to be an inhibitor of efficient regeneration of plant cells.

【0006】 従って、非形質転換細胞に対して直接的な致死効果をもたらさず、植物細胞の
選択を可能にする方法が、形質転換された植物細胞を確実に回収する手段を提供
するかもしれない。更に、とりわけ従来行われていた手段で形質転換することが
困難な植物種、変種または細胞において、再生の効率が高まることが証明される
かもしれない。この問題は、ルーチンかつ経済的な形質転換植物の生産にとって
大きな限界である。
[0006] Thus, methods that allow for selection of plant cells without direct lethal effect on non-transformed cells may provide a means for reliable recovery of transformed plant cells. . Furthermore, it may prove to be more efficient in regeneration, especially in plant species, varieties or cells which are difficult to transform by conventional means. This problem is a major limitation for routine and economical production of transformed plants.

【0007】 植物組織の形質転換は、実際に核DNAにDNAを組込む形質転換プロセスに
晒された細胞の総数のうちわずかなパーセンテージにしか起こらないと考えられ
ている。選択剤を適用すると、多くの植物細胞は死んで、選択マーカー遺伝子を
含有する細胞を含む他の近くの細胞に影響を及ぼすことによりこれら形質転換細
胞の効率的な再生を妨害する物質(例えば、エチレンもしくは老化関連化合物)
を放出するかもしれない。非形質転換細胞の死により、形質転換細胞の生存を阻
害する物質が放出されるかもしれない。従って、形質転換植物の効率的な生産に
おける主たる限界は、形質転換された植物細胞の回収とその後の完全な植物体の
再生にある。選択プロセスが非形質転換細胞を死に至らしめない(その後再生を
阻害しない)条件下で外来DNAを含有する植物細胞を迅速かつ効率的に回収し
得る方法は、とりわけ形質転換に費用と時間のかかることが分かっている植物種
において、簡便かつ効率的な植物の回収手段を提供すると思われる。多くの植物
種は、導入されたDNAにより形質転換され得るが、再生プロセスの効率はきわ
めて低く、トランスジェニック作物の開発を妨害する。更に、特定の作物属内の
種、亜種もしくは変種内にみられる、組織培養に潜在的な組織培養応答もしくは
再生の有意な変異が、現在の形質転換プロセスの有効な範囲を厳しく制限してい
る。
It is believed that the transformation of plant tissue occurs only in a small percentage of the total number of cells exposed to the transformation process that actually incorporates DNA into the nuclear DNA. Upon application of the selection agent, many plant cells die and substances that interfere with the efficient regeneration of these transformed cells by affecting other nearby cells, including cells containing the selectable marker gene (eg, Ethylene or compounds related to aging)
May be released. Death of non-transformed cells may release substances that inhibit the survival of transformed cells. Therefore, a major limitation in efficient production of transformed plants lies in the recovery of transformed plant cells and subsequent regeneration of whole plants. Methods that allow the rapid and efficient recovery of plant cells containing foreign DNA under conditions where the selection process does not kill non-transformed cells (and does not subsequently inhibit regeneration) are particularly costly and time-consuming for transformation. In the known plant species, it seems to provide a simple and efficient means for recovering plants. Many plant species can be transformed with the introduced DNA, but the efficiency of the regeneration process is very low, hindering the development of transgenic crops. In addition, significant mutations in tissue culture potential tissue culture response or regeneration found within species, subspecies or varieties within a particular crop genus severely limit the effective range of current transformation processes. There is.

【0008】 アブラナ属(Brassica)の種は、とりわけ興味深い。アグロバクテリウムおよ
び他の方法による十字花科(Cruciferae)の植物の形質転換について報告されて
いる。商業的に関心がある有用な外来DNAを含有するアブラナ属のトランスジ
ェニック植物に関する種々の方法論、技術および研究を記載した科学的著作物の
有意な部分が蓄積されている。これを成し遂げるための有意な努力は、1980
年代初めからなされ、現在もなされている。形質転換は、現在、アブラナ科の限
られた遺伝子型の種に対してルーチンになるまで技術は発達したが、アブラナ科
の他の種においては困難なままである。また、首尾よく形質転換を起こすことが
できるアブラナ属の形質転換の成功に対しては、強い遺伝子型の影響があり、「
扱いにくい」遺伝子型にも広く適用可能な技術が、産業上大きな価値があると思
われる。フィールド評価を受けるトランスジェニックアブラナ属は多いが、フィ
ールドのトライアルデータの分析によれば、トランスジェニックアブラナ属の大
多数(>95%)はB.napusタイプであること、該材料の多くは、B.napusの限ら
れた範囲の生殖細胞質に由来することが明らかに示されている。この理由の一つ
としては、形質転換されたB.rapaタイプおよびB.oleraceaタイプをルーチンに得
る難しさ、並びに商業用トランスジェニック植物の開発が比較的まだ最近である
という事実が挙げられる。
[0008] The Brassica species are of particular interest. Transformation of plants of the Cruciferae family by Agrobacterium and other methods has been reported. A significant portion of the scientific work describing various methodologies, techniques and studies on transgenic Brassica plants containing useful foreign DNA of commercial interest has been accumulated. A significant effort to achieve this was 1980
It has been done since the early 1980s and is still being done today. Transformation has now evolved in technology to routine genotyped species of Brassicaceae, but remains difficult in other species of Brassicaceae. In addition, there is a strong genotype impact on the successful transformation of Brassica that can successfully transform,
A technology that can be widely applied to "difficult" genotypes will have great industrial value. Although many transgenic Brassica are subjected to field evaluation, analysis of field trial data shows that the majority of transgenic Brassica (> 95%) are of the B. napus type, and most of the materials are B It has been clearly shown to be derived from a limited range of germplasm of .napus. One of the reasons for this is the difficulty of routinely obtaining transformed B.rapa and B.oleracea types and the fact that the development of commercial transgenic plants is relatively recent.

【0009】 しかし、とりわけアブラナ属の形質転換に関する報告の多くは、アグロバクテ
リウムを介した形質転換により、形質転換されたアブラナ属の種をルーチンに得
る難しさについて詳述している。この報告の多くは、一もしくは二の特定の変種
についての成功を示しているが、アブラナ属のすべての種に一般的に適用可能な
詳細な方法を教示していない。培養条件の多数の操作を使用できるにもかかわら
ず、幾つかの変種は、以前に報告された方法により形質転換することが非常に困
難であることが分かった。
[0009] However, many reports, especially on the transformation of Brassica, detail the difficulty of routinely obtaining transformed Brassica species by Agrobacterium-mediated transformation. Many of these reports have shown success with one or two specific varieties, but do not teach detailed methods generally applicable to all Brassica species. Despite the ability to use multiple manipulations of culture conditions, some varieties have proved to be very difficult to transform by previously reported methods.

【0010】 アブラナ属の形質転換の初期の研究の多くは、B.napus cv Westarを用いて行
われた (Radke et al, Theor. Appl. Genet. 75: 685-694, 1988; Moloney et a
l., Plant Cell Reports 8: 238-242, 1989; Moloney et al., 1989, US 5,188,
958; Moloney et al., 1989, US 5,463,174)。Westarは、上記文献に記載の組織
培養および形質転換プロトコールに反応し、トランスジェニック植物の回収が可
能であるため、好都合な選択であった。しかし、上記方法を用いて行われる多く
のアブラナ属の形質転換の研究、もしくはその変形では、形質転換プロトコール
に対する特定植物材料の生来の反応に依存した可変的な結果が得られた。一例と
して、Brassica napusで達成される形質転換頻度は、ときどき可変的で非常に低
いものになる (Fry et al., Plant Cell Reports 6: 321-325, 1987; Mehra-Pal
ta et al., In Proc Sth Int. Rapeseed Congress, Saskatoon, Saskatchewan,
1991; Swanson and Erickson, Theor. Appl. Genet. 78: 831-835, 1989)。可変
的で非常に低い形質転換頻度は、以下の他のアブラナ属の種でも観察された;例
えばB. oleracea (Christie and Earle, In Proc 5th Crucifer Genetics Works
hop, Davis, pp 46-47, 1989; Metz et al., Plant Cell Reports 15: 287-292,
1995 ; Eimert and Siegemund, Plant Molec. Biol. 19: 485-490, 1992; DeBl
ock et al., Plant Physiol. 91: 694-701, 1989; Berthomieu and Jouanin, Pl
ant Cell Reports 11: 334-338; Toriyama et al, Theor. Appl. Genet. 81: 76
9-776, 1991); B. rapa (Radke et al., Plant Cell Reports 11: 499-505, 199
2, Mukhopadhyay et al, Plant Cell Reports 11: 506-513, 1992); B. juncea
(Barfield and Pua, Plant Cell Reports 10: 308-314, 1991; Deepak et al.,
Plant Cell Reports 12: 462-467, 1993; Pua and Lee, Planta 196: 69-76, 19
95); B. nigra (Gupta et al, Plant Cell Reports 12: 418-421, 1993); and B
. carinata (Narasimhulu et al., Plant Cell Reports 11: 359-362, 1992; Ba
bic, M. Sc. Thesis, Univ of Saskatchewan, 1994)。
Much of the early work on Brassica transformation was performed using B. napus cv Westar (Radke et al, Theor. Appl. Genet. 75: 685-694, 1988; Moloney et a.
l., Plant Cell Reports 8: 238-242, 1989; Moloney et al., 1989, US 5,188,
958; Moloney et al., 1989, US 5,463,174). Westar was a convenient choice because it responds to the tissue culture and transformation protocols described in the above references and allows the recovery of transgenic plants. However, many of the Brassica transformation studies, or variations thereof, performed using the above methods have yielded variable results depending on the innate response of the particular plant material to the transformation protocol. As an example, transformation frequencies achieved in Brassica napus are sometimes variable and very low (Fry et al., Plant Cell Reports 6: 321-325, 1987; Mehra-Pal).
ta et al., In Proc Sth Int. Rapeseed Congress, Saskatoon, Saskatchewan,
1991; Swanson and Erickson, Theor. Appl. Genet. 78: 831-835, 1989). Variable and very low transformation frequencies were also observed in the following other Brassica species: eg B. oleracea (Christie and Earle, In Proc 5th Crucifer Genetics Works.
hop, Davis, pp 46-47, 1989; Metz et al., Plant Cell Reports 15: 287-292,
1995; Eimert and Siegemund, Plant Molec. Biol. 19: 485-490, 1992; DeBl
ock et al., Plant Physiol. 91: 694-701, 1989; Berthomieu and Jouanin, Pl.
ant Cell Reports 11: 334-338; Toriyama et al, Theor. Appl. Genet. 81: 76
9-776, 1991); B. rapa (Radke et al., Plant Cell Reports 11: 499-505, 199.
2, Mukhopadhyay et al, Plant Cell Reports 11: 506-513, 1992); B. juncea.
(Barfield and Pua, Plant Cell Reports 10: 308-314, 1991; Deepak et al.,
Plant Cell Reports 12: 462-467, 1993; Pua and Lee, Planta 196: 69-76, 19
95); B. nigra (Gupta et al, Plant Cell Reports 12: 418-421, 1993); and B.
.carinata (Narasimhulu et al., Plant Cell Reports 11: 359-362, 1992; Ba
bic, M. Sc. Thesis, Univ of Saskatchewan, 1994).

【0011】 多くのアブラナ属の種、変種および栽培種は、完全に異なる形態および生理学
的特性を有する非常に多様なグループを示す。脂肪種子のアブラナ属に加えて、
野菜のアブラナ属は、有意な経済的価値を有する作物である。この価値は、病気
および昆虫耐性、ハイブリッド種子生産のための雄性不稔システム、ある種の品
質特性等のある種の新規特性の追加により高めることができる。従って、ブロッ
コリー、キャベツ、カリフラワー、ケール(kale)、および他のアブラナ属の野
菜の効率的な形質転換システムは、価値があると思われる。商業的に関心がある
アブラナ属の野菜の種の多くは、以前に記載された方法に十分に反応しないか、
もしくは全く反応しない。アブラナ属の種の実質的すべて、とりわけ形質転換に
対して扱いにくいと以前にされた種に有効な形質転換方法が望まれている。
Many Brassica species, varieties and cultivated species represent a very diverse group with completely different morphologies and physiological characteristics. In addition to the oilseed Brassica,
The vegetable Brassica is a crop with significant economic value. This value can be enhanced by the addition of certain novel traits such as disease and insect resistance, male sterility systems for hybrid seed production, certain quality traits and the like. Thus, an efficient transformation system for broccoli, cabbage, cauliflower, kale, and other cruciferous vegetables would be of value. Many of the Brassica vegetable species of commercial interest do not respond well to the previously described methods, or
Or it does not react at all. There is a need for transformation methods that are effective for virtually all Brassica species, especially those previously rendered cumbersome for transformation.

【0012】 アブラナ属で直面している障害に加えて、他の植物の属も同様の現象を示した
。多くの商業的に重要な植物種もしくは属は、形質転換するのが難しく、典型的
にはごく限られた範囲の特定の遺伝子型しか形質転換することができない。これ
には、綿、ダイズ、ヒマワリ等の作物、コムギ、オオムギ、イネ、トウモロコシ
等のシリアル作物、並びに多くの観賞作物および野菜作物が含まれる。しばしば
、広い範囲の遺伝子型は、培養および再生は可能であるが、選択および形質転換
プロセスの組み合わせが、効率的な再生を排除し、これによりエリート系統の非
常に効率の悪い形質転換につながる。このように多くの形質転換プロセスは、限
られた生殖細胞質を用いて行われ、その後、系統の特徴付けおよび大規模な戻し
交配が行われる。現在までに生産されたトランスジェニック作物の変種の多くは
、形質転換、その後の広範囲の栽培に最適な変種との大規模な交配が可能である
と実証された特定の変種の形質転換により作製された。この特性遺伝子移入は、
時間および費用がかかる。
In addition to the obstacles faced in Brassica, other plant genera have shown similar phenomena. Many commercially important plant species or genera are difficult to transform and typically only a limited range of specific genotypes can be transformed. This includes crops such as cotton, soybean, sunflower, cereal crops such as wheat, barley, rice, corn, and many ornamental and vegetable crops. Often, a wide range of genotypes are culturable and regenerable, but the combination of selection and transformation processes precludes efficient regeneration, leading to very inefficient transformation of elite lines. Thus many transformation processes are performed with limited germplasm, followed by lineage characterization and extensive backcrossing. Many of the transgenic crop varieties produced to date are produced by the transformation of specific varieties that have been demonstrated to be capable of transformation and subsequent large-scale crossing with the optimal varieties for widespread cultivation. It was This characteristic gene transfer is
It takes time and money.

【0013】 従って、広い範囲の作物種および個々の変種を効率的に形質転換することが可
能な方法は、本質的に遺伝子型とは無関係であり、産業上有意に有益であると思
われる種々の新規特性を付与するために使用することができる。更に、該プロセ
スの主な工程として、非形質転換細胞を死に至らしめる毒性選択剤の使用を避け
る方法は、植物の効率的な再生が困難であると分かっている種もしくは現在不可
能である植物の変種において、植物の効率的な再生を達成する機会を提供するこ
とができる。
Accordingly, methods capable of efficiently transforming a wide range of crop species and individual varieties are essentially genotype independent and of a variety that would be of significant industrial benefit. Can be used to impart the novel properties of In addition, methods that avoid the use of virulence-selective agents that kill non-transformed cells as a major step in the process are species that are known to be difficult to regenerate efficiently or that are currently not possible. In a variety of plants can provide an opportunity to achieve efficient regeneration of plants.

【0014】 最も効率的な形質転換プロセスの一つは、アグロバクテリウム種の自然感染プ
ロセスであると認識されている。アグロバクテリウムは、浮遊(free-living)
グラム陰性土壌細菌である。この細菌の有毒株は、植物組織に感染し、通常クラ
ウンゴールと呼ばれる新生物性腫瘍の生産を誘導することができる。アグロバク
テリウムの有毒株は、Ti−プラスミドとして知られる大きなプラスミドDNA
を含有し、Ti−プラスミドは、プラスミド伝達および複製のために必要な遺伝
子およびT−DNAと呼ばれるDNA領域を含有する。T−DNA領域は、DN
A伝達プロセスにとって重大なT−DNA境界配列により境界付けられる。これ
らT−DNA境界配列は、Ti−プラスミド上にコードされるvir遺伝子によ
り認識され、vir遺伝子は、DNA伝達プロセスに関与する。このように、天
然のTi−プラスミドは、vir遺伝子、並びにT−DNA領域およびレシピエ
ント植物細胞への効率的なDNA伝達に必要なT−DNA境界を含有する。これ
ら遺伝的構成要素の補足物全体(entire complement)は、細菌の染色体上にコ
ードされる遺伝子とともに、T−DNA領域を植物細胞に効率的に伝達させ、そ
の後、T−DNAによりコードされる種々の遺伝子を安定して組込み発現させる
It is recognized that one of the most efficient transformation processes is the natural infection process of Agrobacterium species. Agrobacterium is free-living
It is a Gram-negative soil bacterium. Toxic strains of this bacterium can infect plant tissues and induce the production of neoplastic tumors, commonly called crown gall. A virulent strain of Agrobacterium is a large plasmid DNA known as Ti-plasmid.
The Ti-plasmid contains the genes necessary for plasmid transfer and replication and a DNA region called T-DNA. The T-DNA region is DN
It is bounded by a T-DNA border sequence critical for the A transfer process. These T-DNA border sequences are recognized by the vir gene encoded on the Ti-plasmid, which is involved in the DNA transfer process. Thus, the native Ti-plasmid contains the vir gene and the T-DNA region and the T-DNA borders required for efficient DNA transfer to recipient plant cells. The entire complement of these genetic components, together with the gene encoded on the bacterial chromosome, allows the T-DNA region to be efficiently transmitted to plant cells, which are then encoded by the various T-DNA encoded sequences. Stably integrates and expresses the gene.

【0015】 植物細胞の核に伝達され組み込まれたT―DNAは、通常でないアミノ酸(オ
パイン)を生産するための酵素をコードする幾つかの遺伝子、および植物ホルモ
ンを産生することができる酵素をコードする遺伝子、および植物の発達の調整に
関与する遺伝子を含有する。そういうものとして、植物細胞に伝達されるT−D
NA内には比較的多数の遺伝子が存在し、該遺伝子のすべての機能は、アグロバ
クテリウム属において完全には解明されていない。しかし、T−DNA内の遺伝
子の主な効果は、植物細胞の増殖および発達のレベルにある。アグロバクテリウ
ムによる感染の後、T−DNAに感染した植物細胞は、T−DNA遺伝子の活性
により無制御に増殖する。遺伝子が付与する表現型のために「腫瘍遺伝子」と称
されるこれら遺伝子は、ホルモンとは無関係に、培養時に形質転換細胞を増殖さ
せる。これら種々の腫瘍遺伝子の発現は、ゴールカルス、すなわち、稔性シュー
トもしくは完全な植物体等の分化した複雑な植物の構造を再生することができな
いカルスの形成を引き起こす。
The T-DNA transferred and integrated into the nucleus of plant cells encodes several genes encoding enzymes for producing unusual amino acids (opines), and enzymes capable of producing plant hormones. And genes involved in the regulation of plant development. As such, TD transmitted to plant cells
There are a relatively large number of genes in NA, and all the functions of the genes are not completely elucidated in the genus Agrobacterium. However, the main effect of genes in T-DNA is on the level of plant cell proliferation and development. After infection with Agrobacterium, plant cells infected with T-DNA grow uncontrolled due to the activity of the T-DNA gene. These genes, referred to as “oncogenes” because of the phenotype they confer, cause transformed cells to grow in culture, independent of hormones. Expression of these various oncogenes results in the formation of goal callus, ie callus that is unable to regenerate the structure of differentiated and complex plants such as fertile shoots or whole plants.

【0016】 ゴールもしくは腫瘍形成のプロセスは、非常に効率よく、接種したアグロバク
テリウムに感受性を有する植物組織の本来100%が腫瘍を形成する。このよう
に、天然のアグロバクテリウムDNA伝達プロセスは、きわめて効率が高い。そ
の上、クラウンゴール形成の生理学的プロセスも、形質転換された表現型を付与
する際に非常に効率がよい。更に、多くの野生型アグロバクテリウムは、広い宿
主範囲を有し、大きなDNA部分を伝達することができ、典型的には、植物細胞
に伝達されるT−DNAは、25キロベースまでのDNA(例えばノパリン株)
もしくはそれ以上のDNA(例えばオクトピン株)を含有する。このように、ア
グロバクテリウムの天然に存在するDNA伝達システムにより、植物細胞にDN
Aを伝達する効率的な手段が提供され、その後、形質転換された組織が形成され
同定される。
The process of goal or tumorigenesis is very efficient, with essentially 100% of the inoculated Agrobacterium-sensitive plant tissue forming tumors. Thus, the natural Agrobacterium DNA transfer process is extremely efficient. Moreover, the physiological process of crown gall formation is also very efficient in conferring a transformed phenotype. Furthermore, many wild type Agrobacterium have a broad host range and are capable of transferring large DNA moieties, typically T-DNA transferred to plant cells is up to 25 kilobases of DNA. (For example, Nopaline strain)
Alternatively, it contains more DNA (eg octopine strain). Thus, Agrobacterium's naturally-occurring DNA transduction system allows plant cells to DN
An efficient means of transmitting A is provided, after which transformed tissue is formed and identified.

【0017】 従って、アグロバクテリウムを用いて植物細胞にDNAを伝達するための多く
の方法が開発されている。典型的には、これらの方法は、変化した形態に関与す
る遺伝子(「腫瘍遺伝子」)をもはや含有せず、これら遺伝子を、有益な特性を
コードする組換え遺伝子で置き換えたTi−プラスミドを操作することに基づく
ものである。この有益な特性に、DNAを受容した細胞を選択することができる
ように選択マーカーをコードする遺伝子を連結させる。通常、vir遺伝子は、
完全なまま残されているが、種々の形態でvir遺伝子を変化させる方法もある
Therefore, many methods have been developed for transferring DNA to plant cells using Agrobacterium. Typically, these methods engineer Ti-plasmids that no longer contain genes involved in altered morphology (“oncogenes”), replacing these genes with recombinant genes encoding beneficial properties. It is based on doing. To this beneficial property is linked a gene encoding a selectable marker so that cells which have received the DNA can be selected. Usually, the vir gene is
Although left intact, there are also ways to alter the vir gene in various forms.

【0018】 アグロバクテリウムに基づく植物形質転換システムには2つの主なタイプ、バ
イナリー(binary)方法およびコインテグレイト(co-integrate)方法がある。
バイナリー形質転換システムの使用は、米国特許第4,940,838号にSchilperoort
et alにより記載されている。コインテグレイトシステムの例は、Fraley et al.
, Biotechnology, 3: 629-635, 1985に見出される。コインテグレイトシステム
およびバイナリーシステムともに、アグロバクテリウム遺伝子の通常の腫瘍遺伝
子補足物(complement)を、操作された非腫瘍形成DNA、典型的には選択マー
カーと新規特性をコードする遺伝子とを含むDNAに置き換えることに基づいて
いる。T−DNA境界の繰り返し配列は、両システムで維持され、天然のDNA
伝達プロセスは、T−DNA境界の間に位置するDNA部分を植物細胞に伝達す
るために使用される。このように、これら形質転換方法によれば、Ti−プラス
ミドの腫瘍遺伝子領域を植物細胞に挿入する方法を用いたときに生じる、形態学
的に正常な植物細胞の回収に関する問題を避けることができる。従って、これら
方法は、腫瘍遺伝子の活性に基づく選択をもはや利用できないため、形質転換細
胞を回収するための選択マーカーの存在に依存している。
There are two main types of plant transformation systems based on Agrobacterium, the binary method and the co-integrate method.
The use of a binary transformation system is described by Schilperoort in US Pat. No. 4,940,838.
as described by et al. An example of a cointegrate system is Fraley et al.
, Biotechnology, 3: 629-635, 1985. Both cointegrate and binary systems, engineered non-tumorigenic DNA, typically DNA containing the oncogene complement of the Agrobacterium gene, typically a selectable marker and a gene encoding a novel property. Is based on replacing. Repetitive sequences at the T-DNA border are maintained in both systems and are
The transfer process is used to transfer the portion of DNA located between T-DNA boundaries into plant cells. As described above, according to these transformation methods, it is possible to avoid the problem regarding the recovery of morphologically normal plant cells, which occurs when the method of inserting the oncogene region of Ti-plasmid into plant cells is used. . Therefore, these methods rely on the presence of a selectable marker to recover transformed cells, as selection based on the activity of oncogenes is no longer available.

【0019】 植物細胞に伝達されたDNA内に腫瘍遺伝子が存在すると、形態学的に正常な
植物体の再生が妨げられることが認識されている。また、T−DNAによりコー
ドされる種々の腫瘍遺伝子は、それぞれ異なった役割を果たし、種々の腫瘍遺伝
子のトータル活性により、クラウンゴールが形成されることが認識されている。
主な腫瘍遺伝子はそれぞれ独立して、所定の機能を果たし、典型的には、わずか
一ないし二の機能性腫瘍遺伝子の存在により、形態学的に異常な植物体が形成さ
れる。これは、腫瘍遺伝子すべての活性によってつくられるクラウンゴールとは
対照的であり、クラウンゴール(もしくはクラウンゴール組織に由来するカルス
)は、形態学的に正常な植物体を再生もしくは形成することができない。実際、
クラウンゴール組織を、分化した植物組織に再生させることはできない。従って
、クラウンゴール組織は、アグロバクテリウム感染プロセスにおいて最終組織を
表すと考えられる。このように、T−DNA内に含有される腫瘍遺伝子の完全な
補足物(full complement)が、形態学的に正常な植物体を回収する可能性を除
去することが当該技術分野で認識されている。
It is recognized that the presence of oncogenes in the DNA delivered to plant cells interferes with the regeneration of morphologically normal plants. It is also recognized that various oncogenes encoded by T-DNA play different roles, and the total activity of various oncogenes forms a crown gall.
Each of the major oncogenes independently performs a predetermined function, and the presence of only one or two functional oncogenes typically results in the formation of morphologically abnormal plants. This is in contrast to the crown gall, which is produced by the activity of all oncogenes, and crown gall (or callus derived from crown gall tissue) is unable to regenerate or form morphologically normal plants. . In fact
Crown gall tissue cannot be regenerated into differentiated plant tissue. Therefore, crown gall tissue is considered to represent the final tissue in the Agrobacterium infection process. Thus, it is recognized in the art that the full complement of oncogenes contained within T-DNA eliminates the possibility of recovering morphologically normal plants. There is.

【0020】 しかし、一ないし二の腫瘍遺伝子を植物の形質転換ベクターに含有させ、これ
ら腫瘍遺伝子の活性を、形質転換細胞をスクリーニングするための一つの手法と
して使用できることが当該技術分野で示されている。例えば、Ebunuma et al.,
(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94: 2117-2121, 1997, US 5,965,791) には、形
質転換された植物細胞を同定するための手段として、(典型的には腫瘍遺伝子4
と称される)アグロバクテリウム由来のイソペンチルトランスフェラーゼ遺伝子
を含む植物の形質転換ベクターが記載されている。この方法において、該腫瘍遺
伝子の活性は、シュートの生産を引き起こす植物ホルモンであるサイトカイニン
の産生を引き起こす。この場合、「シューティ(shooty)」変異体が生産され(
形態学的に異常なシュート)、植物細胞は、異常なシュートの形成、並びにカナ
マイシンもしくは除草剤耐性に基づいて選択される。この方法の追加の特徴とし
ては、該腫瘍遺伝子が、形質転換された植物細胞に由来する腫瘍遺伝子を最終的
に欠失させる転位因子によって境界付けられている。このベクター内のDNAの
配置は、有益な遺伝子が、形質転換された植物細胞に残るようになっている。
However, it has been shown in the art that one or two oncogenes can be included in a plant transformation vector and the activity of these oncogenes can be used as a method for screening transformed cells. There is. For example, Ebunuma et al.,
(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94: 2117-2121, 1997, US 5,965, 791), as a means for identifying transformed plant cells (typically oncogene 4
A plant transformation vector containing the isopentyltransferase gene from Agrobacterium). In this way, the activity of the oncogene causes the production of cytokinin, a plant hormone that causes the production of shoots. In this case, a "shooty" mutant is produced (
Morphologically abnormal shoots), plant cells are selected based on abnormal shoot formation and kanamycin or herbicide resistance. As an additional feature of this method, the oncogene is bounded by a transposable element that ultimately deletes the oncogene from the transformed plant cell. The placement of the DNA in this vector is such that the beneficial gene remains in the transformed plant cell.

【0021】 この方法は、腫瘍遺伝子4の活性に依存して、形質転換細胞と非形質転換細胞
とを識別するが、この方法では、植物シュートの再生を可視的に識別することが
必要であり、これはキメラ植物の形成につながり得るため、単一の細胞に由来す
るトランスジェニック植物を回収するためには種々の組織培養操作が必要である
This method discriminates between transformed cells and non-transformed cells depending on the activity of oncogene 4, but this method requires visual discrimination of plant shoot regeneration. , This can lead to the formation of chimeric plants, so various tissue culture procedures are required to recover transgenic plants derived from a single cell.

【0022】 実際、米国特許第5,965,791号に記載の方法は、形質転換マーカーとして、形
態学的に異常な植物体の再生に依存している。形態学的な異常誘導遺伝子は、異
常な植物体の形成を引き起こし、多くの場合、体細胞性変異および培養変異が、
同じ表現型への効果につなるため、トランスジェニック植物を完全に得るために
は更なる分析が必要である。このように、この方法には限界があり、扱いにくい
植物種もしくは変種を形質転換するための便利な手段を提供することはできない
。さらにこの方法は、ディス−アームド(dis-armed)アグロバクテリウム株の
使用に依存し、その形質転換の効率は、天然のクラウンゴール形成に対応して低
下する。
Indeed, the method described in US Pat. No. 5,965,791 relies on the regeneration of morphologically abnormal plants as a transformation marker. Morphological abnormal induction genes cause abnormal plant formation, and in many cases somatic mutations and culture mutations,
Further analysis is required in order to obtain transgenic plants in full because they lead to effects on the same phenotype. As such, this method is limited and cannot provide a convenient means for transforming cumbersome plant species or varieties. Furthermore, this method relies on the use of a dis-armed Agrobacterium strain, the efficiency of its transformation of which is correspondingly reduced to the formation of native crown gall.

【0023】 同様に、形質転換された植物細胞を識別するため、および適切な培地もしくは
適切な選択条件下でトランスジェニック細胞を再生、選択した後トランスジェニ
ック植物を回収するために、腫瘍遺伝子2が使用可能であることが示されている
。Keller et al., (国際公開番号WO 00/37060) により、単離された腫瘍遺伝子
2が、形質転換し選択培地で培養した後、トランスジェニック植物細胞を識別す
るために使用可能であることが証明されている。異常な小植物体は、腫瘍遺伝子
2酵素および該酵素の適切な基質の存在下で生産される。上述のとおり、形質転
換植物の選択は、形態学的に異常な構造の形成に依存している。
Similarly, oncogene 2 is used to identify transformed plant cells and to recover the transgenic plants after regeneration and selection of the transgenic cells under appropriate medium or appropriate selection conditions. It has been shown to be usable. According to Keller et al., (International Publication No. WO 00/37060), the isolated oncogene 2 can be used to identify transgenic plant cells after transformation and culturing in selective medium. Proven. Aberrant plantlets are produced in the presence of the oncogene 2 enzyme and a suitable substrate for the enzyme. As mentioned above, the selection of transformed plants depends on the formation of morphologically abnormal structures.

【0024】 これら具体例の両方において、アグロバクテリウムから植物細胞へのDNAの
通常の伝達プロセスは、バイナリーベクターシステムおよびディス−アームドT
−DNA領域を含むように植物形質転換ベクターを改変した結果起こる。これら
の改変には、T−DNA内にみられる天然の配列の全てではないにしても、その
機能が十分には理解されていないが伝達および組込みプロセスの効率に重要な役
割を果たすと考えられる多くのオープンリーディングフレームおよび遺伝子を含
むほとんどを除去することが含まれる。これら利用される腫瘍遺伝子は、改変さ
れ、正常な環境以外において、クラウンゴール組織の形成におけるその天然の役
割が特徴付けられる。
In both of these embodiments, the normal transfer process of DNA from Agrobacterium to plant cells is a binary vector system and dis-armed T.
-Results of modifying a plant transformation vector to include a DNA region. These alterations, though not fully understood in their function if not all of the native sequences found in T-DNA, are thought to play an important role in the efficiency of transduction and integration processes. Removal of most, including many open reading frames and genes is involved. These utilized oncogenes have been modified to characterize their natural role in the formation of crown gall tissue outside of the normal environment.

【0025】 しかし、野生型T−DNAを用いた天然のT−DNA伝達プロセスおよびその
後のクラウンゴールもしくは植物腫瘍の形成は、効率の高いプロセスである。該
プロセスは、アグロバクテリウムによりDNAを導入しトランスジェニック植物
を回収するための通常の組織培養プロトコールに対して扱いにくい植物種もしく
は変種(例えば、種々のアブラナ属の種もしくはワタ)についても、通常非常に
効率がよい。多くの場合、クラウンゴールは、芽を切断した(decapitated)植
物もしくは傷ついた茎に容易に形成され、典型的なディス−アームドベクターを
用いた形質転換に対して扱いにくい遺伝子型の植物にも形成される。またクラウ
ンゴール形成は、容易にスコア化され(score)、本当のゴール(即ち、完全な
T−DNA領域を有するもの)は、分化した植物組織を形成することができない
。自然発生のシュートもしくは根は、幾つかのアグロバクテリウム株を用いて形
成することができるが、通常クラウンゴールは、一以上のコード腫瘍遺伝子が突
然変異もしくは機能の損失を受けなければ、分化した細胞を形成せず、分化した
形態学的に異常な細胞でさえ形成しない。またクラウンゴールは、ホルモンフリ
ーの最少培地で単に増殖させることにより容易に培養することができる。またク
ラウンゴールは、抗生物質溶液中である期間培養することにより、バクテリアフ
リーにすることができる。このように、完全な腫瘍形成T−DNAを含む多くの
種々の植物種からバクテリアフリーの形質転換植物細胞を得ることは単純なプロ
セスである。
However, the natural T-DNA transduction process with wild-type T-DNA and subsequent formation of crown gall or plant tumors is a highly efficient process. The process is usually performed for plant species or varieties (eg, various Brassica species or cotton) that are cumbersome to conventional tissue culture protocols for introducing DNA with Agrobacterium and recovering transgenic plants. Very efficient. In many cases, crown gall is easily formed in decapitated plants or injured stems, even in plants with genotypes that are awkward to transform with typical dis-armed vectors. To be done. Crown goal formation is also easily scored, and true goals (ie those with a complete T-DNA region) are unable to form differentiated plant tissue. Spontaneous shoots or roots can be formed using several Agrobacterium strains, but usually crown gall differentiates unless one or more coding oncogenes undergoes mutation or loss of function. It does not form cells, even differentiated morphologically abnormal cells. Crown gall can also be easily cultured by simply growing it in a hormone-free minimal medium. Crown gall can be made bacteria-free by culturing it in an antibiotic solution for a certain period of time. Thus, obtaining bacterial-free transformed plant cells from many different plant species containing complete tumorigenic T-DNA is a simple process.

【0026】 従って、(ホルモンとは無関係な培養増殖により)形質転換細胞を同定する簡
単な手段に加えて、この効率的なプロセスを利用することができる植物形質転換
方法は、形質転換効率および形質転換された植物細胞の選択効率を含む多くの利
点を提供することができる。しかし、当該技術分野では、天然に存在する腫瘍遺
伝子領域を使用した場合、形態学的に正常な植物細胞を回収することができない
と教示している。このように、クラウンゴールの形成後に形態学的に正常な植物
細胞を回収する方法は有用ではなく、そのため広い範囲の植物種から形態学的に
正常な形質転換植物を産生する手段として、天然のT−DNA伝達プロセスの効
率および広い宿主範囲を使用することはできない。
Thus, in addition to a simple means of identifying transformed cells (by hormone independent culture growth), plant transformation methods that can take advantage of this efficient process are Many advantages can be provided, including the efficiency of selection of transformed plant cells. However, the art teaches that it is not possible to recover morphologically normal plant cells using naturally occurring oncogene regions. Thus, a method of recovering morphologically normal plant cells after the formation of crown gall is not useful, and as a means of producing morphologically normal transformed plants from a wide range of plant species, natural The efficiency and wide host range of the T-DNA transfer process cannot be used.

【0027】 発明の概要 本発明は、形態学的に正常で、選択マーカーを含まない形質転換植物を産生し
回収する新規方法を提供する。本発明は、野生型アグロバクテリウムでみられる
効率的かつ簡便なT−DNA伝達プロセスを利用して、ホルモンフリーの条件下
で増殖可能な植物細胞を産生し、これにより、単純な培養条件下で視覚的な特徴
により簡便に同定できる細胞が形成される。その後、非形質転換細胞から植物細
胞を選択し、完全な植物体への再生を誘導する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a novel method for producing and recovering morphologically normal, selectable marker-free transformed plants. The present invention utilizes the efficient and convenient T-DNA transduction process found in wild-type Agrobacterium to produce plant cells that can grow under hormone-free conditions, thereby allowing for simple culture conditions. Form cells that can be easily identified by their visual characteristics. Then, plant cells are selected from the non-transformed cells to induce regeneration into a complete plant.

【0028】 本発明の方法は、抗生物質もしくは除草剤による植物細胞の選択を避けること
ができ、とりわけ標準的なアグロバクテリウムおよび選択技術では形質転換する
ことが難しい植物種について、形質転換植物を回収する効率的な手段を提供する
The method of the present invention can avoid the selection of plant cells with antibiotics or herbicides, especially for plant species that are difficult to transform with standard Agrobacterium and selection techniques. Provide an efficient means of recovery.

【0029】 広範な本発明の方法は、アグロバクテリウム腫瘍遺伝子を用いた植物細胞の形
質転換を利用し、腫瘍遺伝子を含有し、かつ非形質転換細胞の増殖に不十分な条
件(例えば植物成長ホルモンを欠いた条件)下で増殖することが可能な細胞集団
を産生する。これにより、形質転換された細胞が選択される。好ましくは、野生
型アグロバクテリウムT−DNAでみられる腫瘍遺伝子の完全な補足物(full c
omplement)を用いて細胞を形質転換する。
A wide range of methods of the present invention utilize the transformation of plant cells with Agrobacterium oncogenes that contain oncogenes and are deficient in the growth of non-transformed cells (eg, plant growth). Produce a cell population capable of growing under conditions lacking hormones). Thereby, transformed cells are selected. Preferably, a full complement of oncogenes found in wild-type Agrobacterium T-DNA.
transform the cells.

【0030】 形質転換細胞は、非形質転換細胞の増殖に不十分な条件下で増殖することがで
きるが、腫瘍遺伝子の存在により、形質転換細胞が再生を起こし形態学的に正常
な植物を形成することは通常妨げられる。従って、形質転換細胞は、その後、腫
瘍遺伝子の機能を除去するように更に改変され、これにより正常に再生、増殖す
る能力を回復し、その結果、形態学的に正常な植物を回収することができる。よ
って、広い側面において、本発明は、形質転換植物の作製方法であって、 (a)少なくとも一のアグロバクテリウム腫瘍遺伝子を含む構築物を植物細胞に
導入し、該構築物を含む形質転換細胞を得ることであって、該形質転換細胞で該
アグロバクテリウム腫瘍遺伝子が発現すると、該細胞は、非形質転換細胞の増殖
に不十分な条件下で増殖することができ、これにより形質転換細胞を選択するこ
と;および (b)該形質転換細胞において該少なくとも一のアグロバクテリウム腫瘍遺伝子
の影響を打ち消し、該形質転換細胞から形態学的に正常な形質転換植物を再生す
ること を含む方法を提供する。
Transformed cells can grow under conditions insufficient to grow non-transformed cells, but the presence of the oncogene causes the transformed cells to regenerate and form morphologically normal plants. Doing is usually hindered. Therefore, the transformed cells may then be further modified to remove the function of the oncogene, thereby restoring their ability to regenerate and proliferate normally, resulting in the recovery of morphologically normal plants. it can. Accordingly, in a broad aspect, the present invention provides a method for producing a transformed plant, which comprises (a) introducing a construct containing at least one Agrobacterium oncogene into a plant cell to obtain a transformed cell containing the construct. The expression of the Agrobacterium oncogene in the transformed cells allows the cells to grow under conditions insufficient to grow non-transformed cells, thereby selecting transformed cells. And (b) counteracting the effect of said at least one Agrobacterium oncogene in said transformed cell and regenerating a morphologically normal transformed plant from said transformed cell. .

【0031】 ある側面において、該構築物は、5’から3’方向に、第一のリコンビナーゼ
認識部位、少なくとも一のアグロバクテリウム腫瘍遺伝子、および第二のリコン
ビナーゼ認識部位を含む。このとき、該打ち消す工程は、第一および第二のリコ
ンビナーゼ認識部位を認識するリコンビナーゼを用いて、アグロバクテリウム腫
瘍遺伝子もしくはその一部を、構築物から切出すことを含む。該リコンビナーゼ
は、腫瘍遺伝子を含有するオリジナル構築物に含まれるリコンビナーゼコード配
列によりコードされていてもよいし、あるいは、第二の構築物に含まれた状態で
、形質転換植物細胞に導入されてもよい。該リコンビナーゼコード配列は、誘導
プロモーターの制御下にあってもよいし、植物のイントロンを含んでいてもよい
In one aspect, the construct comprises, in the 5 ′ to 3 ′ direction, a first recombinase recognition site, at least one Agrobacterium oncogene, and a second recombinase recognition site. At this time, the step of canceling includes excising the Agrobacterium oncogene or a part thereof from the construct using a recombinase that recognizes the first and second recombinase recognition sites. The recombinase may be encoded by the recombinase coding sequence contained in the original construct containing the oncogene, or may be introduced into the transformed plant cell in the state contained in the second construct. The recombinase coding sequence may be under the control of an inducible promoter or may include a plant intron.

【0032】 好ましくは、該腫瘍遺伝子を含有する構築物もしくは該第二の構築物の何れか
が、植物で発現したときに植物に新規特性を付与する、新規特性コード配列を含
む。該新規特性コード配列が、一ないし複数のアグロバクテリウム腫瘍遺伝子を
含有する構築物に含まれているとき、非形質転換細胞が増殖できない条件下(例
えば植物成長ホルモンの非存在下)で形質転換細胞が増殖する能力により、新規
特性コード配列で形質転換された細胞は、選択され、このとき、植物成長ホルモ
ンの存在しない条件下、もしくは非形質転換細胞の増殖には不十分なホルモンレ
ベルの条件下で形質転換細胞は増殖する。従って、追加の選択マーカーの使用は
、必要ではない。
Preferably, either the oncogene-containing construct or the second construct comprises a novel property coding sequence which confers on the plant a new property when expressed in the plant. When the novel characteristic coding sequence is included in a construct containing one or more Agrobacterium oncogenes, transformed cells under conditions in which non-transformed cells cannot grow (eg, in the absence of plant growth hormone). Due to their ability to grow, cells transformed with the novel characteristic coding sequence are selected, either in the absence of plant growth hormone or under conditions of hormone levels insufficient to grow non-transformed cells. The transformed cells grow at. Therefore, the use of additional selectable markers is not necessary.

【0033】 特に好ましい方法において、該腫瘍遺伝子を有する構築物は、5’から3’方
向に、T−DNA右境界配列、第一のリコンビナーゼ認識部位、少なくとも一の
腫瘍遺伝子、第二のリコンビナーゼ認識部位、およびT−DNA左境界配列を含
む改変アグロバクテリウムT−DNA領域である。好ましくは、該構築物は、ア
グロバクテリウムを介した形質転換により植物細胞に導入される。
In a particularly preferred method, the oncogene-bearing construct comprises, in the 5 ′ to 3 ′ direction, a T-DNA right border sequence, a first recombinase recognition site, at least one oncogene, a second recombinase recognition site. , And a modified Agrobacterium T-DNA region containing the left border sequence of T-DNA. Preferably, the construct is introduced into plant cells by Agrobacterium-mediated transformation.

【0034】 別の側面において、リコンビナーゼ認識部位は、トランスポゼース認識部位に
置き換えられ、トランスポゼース認識部位を認識するトランスポゼース酵素は、
一以上の腫瘍遺伝子もしくはその一部を切出すために使用される。
In another aspect, the recombinase recognition site is replaced with a transposase recognition site and the transposase enzyme that recognizes the transposase recognition site is
It is used to excise one or more oncogenes or parts thereof.

【0035】 更に別の側面において、該打ち消す工程は、アグロバクテリウム腫瘍遺伝子を
含有する構築物をDNA結合タンパク質と接触させ、該腫瘍遺伝子によりコード
される産物の発現を抑制することを含む。該アグロバクテリウム腫瘍遺伝子を含
有する構築物は、DNA結合タンパク質をコードするDNA結合タンパク質コー
ド配列を含んでいてもよいし、あるいは、該DNA結合タンパク質コード配列は
、第二の形質転換で植物細胞に導入される第二の構築物に含まれていてもよい。
[0035] In yet another aspect, the counteracting step comprises contacting a construct containing an Agrobacterium oncogene with a DNA binding protein and suppressing the expression of the product encoded by the oncogene. The construct containing the Agrobacterium oncogene may comprise a DNA binding protein coding sequence encoding a DNA binding protein, or the DNA binding protein coding sequence is transformed into a plant cell in a second transformation. It may be included in the second construct introduced.

【0036】 更に別の側面において、該打ち消す工程は、アグロバクテリウム腫瘍遺伝子も
しくはその転写産物と、該腫瘍遺伝子の転写もしくはその転写産物の翻訳を抑制
するアンチセンスポリヌクレオチドとを接触させることを含む。
In yet another aspect, the counteracting step comprises contacting the Agrobacterium oncogene or transcript thereof with an antisense polynucleotide that suppresses transcription of the oncogene or translation of the transcript. .

【0037】 リコンビナーゼ、トランスポゼース、DNA結合タンパク質、およびアンチセ
ンスポリヌクレオチドの使用は、本発明に従って形質転換細胞においてアグロバ
クテリウム腫瘍遺伝子の影響を打ち消すための適切な方法の単に一部分である。
アグロバクテリウム腫瘍遺伝子の影響を打ち消すための他の方法は、共抑制もし
くはリボザイム技術の使用を含めて、当業者に明らかであると思われる。
The use of recombinases, transposases, DNA binding proteins, and antisense polynucleotides is just one part of a suitable method for counteracting the effects of Agrobacterium oncogenes in transformed cells according to the present invention.
Other methods for counteracting the effects of the Agrobacterium oncogene will be apparent to those of skill in the art, including the use of co-suppression or ribozyme technology.

【0038】 本発明の方法は、単子葉もしくは双子葉植物での使用、好ましくは双子葉植物
での使用に適している。好ましい植物には、アオイ科、アマ科、キク科、ナス科
、マメ科、トウダイグサ科、モクセイ科、もしくはアブラナ科のメンバーが含ま
れる。好ましくは、植物はアブラナ属のメンバーであり、例えば、ブロッコリー
、キャベツ、カリフラワー、ケール(kale)、カイラン(Chinese kale)、コラ
ード(collard)、コールラビ(kohlrabi)、ハクサイ、タイサイ(pak choi)
もしくはカブであるが、これらに限定されない。
The method of the invention is suitable for use in monocots or dicots, preferably dicots. Preferred plants include members of the mallow family, flax family, Asteraceae family, Solanaceae family, legume family, Euphorbiaceae family, Astragalus family, or Brassicaceae family. Preferably, the plant is a member of the genus Brassica, for example broccoli, cabbage, cauliflower, kale, Chinese kale, collard, kohlrabi, Chinese cabbage, thai rhinoceros (pak choi).
Alternatively, it is a turnip, but is not limited thereto.

【0039】 また本発明は、本発明の方法に従って作製される、植物、植物の種子、植物の
胚、植物の細胞、もしくは植物の組織を提供する。
The present invention also provides plants, plant seeds, plant embryos, plant cells, or plant tissues produced according to the methods of the present invention.

【0040】 また本発明は、本発明の方法を実施するために有用な種々のベクター、構築物
、および改変Ti−プラスミドを提供する。
The invention also provides various vectors, constructs, and modified Ti-plasmids useful for practicing the methods of the invention.

【0041】 ある側面において、本発明は、5’−3’方向に、Ti−プラスミドのT−D
NA領域の右境界領域の左部分に相同なDNA配列、リコンビナーゼ認識部位、
およびTi−プラスミドのT−DNA領域の右境界領域の右部分に相同なDNA
の領域を含むDNAベクターを提供する。
In one aspect, the invention provides for the TD of Ti-plasmid in the 5'-3 'direction.
A DNA sequence homologous to the left part of the right border region of the NA region, a recombinase recognition site,
And DNA homologous to the right part of the right border region of the T-DNA region of Ti-plasmid
A DNA vector containing the region of

【0042】 別の側面において、本発明は、5’−3’方向に、Ti−プラスミドのT−D
NA領域の左境界領域の左部分に相同なDNA配列、リコンビナーゼ認識部位、
およびTi−プラスミドのT−DNA領域の左境界領域の右部分に相同なDNA
の領域を含むDNAベクターを提供する。
In another aspect, the present invention relates to the Ti-plasmid TD in the 5′-3 ′ direction.
A DNA sequence homologous to the left part of the left border region of the NA region, a recombinase recognition site,
And DNA homologous to the right part of the left border region of the T-DNA region of Ti-plasmid
A DNA vector containing the region of

【0043】 該DNAベクターは、アグロバクテリウムでの選択のために有用な抗生物質耐
性マーカーを更に含んでいてもよい。
The DNA vector may further contain an antibiotic resistance marker useful for selection in Agrobacterium.

【0044】 別の側面において、本発明は、T−DNA右境界の3’側にリコンビナーゼ認
識部位を含む、改変Ti−プラスミドを提供する。
In another aspect, the present invention provides a modified Ti-plasmid containing a recombinase recognition site 3 ′ to the right border of T-DNA.

【0045】 更に別の側面において、本発明は、T−DNA左境界の5’側にリコンビナー
ゼ認識部位を含む、改変Ti−プラスミドを提供する。
In yet another aspect, the present invention provides a modified Ti-plasmid containing a recombinase recognition site 5 ′ to the left border of T-DNA.

【0046】 更に別の側面において、本発明は、T−DNA右境界の3’側にリコンビナー
ゼ認識部位を含み、T−DNA左境界の5’側にリコンビナーゼ認識部位を含む
、改変Ti−プラスミドを提供する。
In yet another aspect, the present invention provides a modified Ti-plasmid containing a recombinase recognition site 3 ′ to the right border of T-DNA and a recombinase recognition site 5 ′ to the left border of T-DNA. provide.

【0047】 該改変Ti−プラスミドは、植物細胞で発現可能なリコンビナーゼコード配列
を更に含んでいてもよいし、および/または植物細胞で発現可能なスコア化可能
な(scorable)マーカーコード配列を更に含んでいてもよい。
The modified Ti-plasmid may further comprise a recombinase coding sequence expressible in plant cells and / or may further comprise a scorable marker coding sequence expressible in plant cells. You can leave.

【0048】 特に好ましいベクターおよびプラスミドには、本明細書に記載のとおり、以下
のものが含まれる:改変Ti−プラスミド pTi−C58 CIMB;改変T
i−プラスミド pTi−C58 TIMB;改変Ti−プラスミド pTi−
C58 RBC−1;DNAベクター pRBC−1;DNAベクター pLB
C−1;およびDNAベクター pLBC−2。
Particularly preferred vectors and plasmids include, as described herein, the following: modified Ti-plasmid pTi-C58 CIMB; modified T.
i-plasmid pTi-C58 TIMB; modified Ti-plasmid pTi-
C58 RBC-1; DNA vector pRBC-1; DNA vector pLB
C-1; and DNA vector pLBC-2.

【0049】 更に本発明は、5’から3’方向に、第一のリコンビナーゼ認識部位、少なく
とも一の腫瘍遺伝子、および第二のリコンビナーゼ認識部位を含む、植物細胞の
形質転換のための構築物を提供する。該構築物は、リコンビナーゼをコードする
リコンビナーゼコード配列を更に含んでいてもよい。好ましくは、該構築物は、
第一のリコンビナーゼ認識部位の5’側もしくは第二のリコンビナーゼ認識部位
の3’側の何れかに位置する新規特性コード配列であって、植物における該配列
の発現が、植物に対して新規特性を付与する新規特性コード配列を更に含む。該
リコンビナーゼコード配列は、誘導プロモーターの制御下にあってもよいし、植
物のイントロンを含んでいてもよい。
The invention further provides a construct for transforming a plant cell, which comprises in the 5'to 3'direction a first recombinase recognition site, at least one oncogene, and a second recombinase recognition site. To do. The construct may further include a recombinase coding sequence that encodes a recombinase. Preferably, the construct is
A novel characteristic coding sequence located either on the 5 ′ side of the first recombinase recognition site or on the 3 ′ side of the second recombinase recognition site, the expression of said sequence in a plant revealing a novel characteristic to the plant. The new property code sequence to be provided is further included. The recombinase coding sequence may be under the control of an inducible promoter or may include a plant intron.

【0050】 特に好ましい構築物は、5’から3’方向に、T−DNA右境界配列、第一の
リコンビナーゼ認識部位、少なくとも一の腫瘍遺伝子、第二のリコンビナーゼ認
識部位、およびT−DNA左境界配列を含む、改変アグロバクテリウムT−DN
A領域である。
A particularly preferred construct has, in the 5 ′ to 3 ′ direction, a T-DNA right border sequence, a first recombinase recognition site, at least one oncogene, a second recombinase recognition site, and a T-DNA left border sequence. Containing modified Agrobacterium T-DN
Area A.

【0051】 別の側面において、トランスポゼース認識部位は、リコンビナーゼ認識部位に
置き換えられてもよく、トランスポゼースコード配列は、リコンビナーゼコード
配列に置き換えられてもよい。
In another aspect, the transposase recognition site may be replaced with a recombinase recognition site and the transposase coding sequence may be replaced with a recombinase coding sequence.

【0052】 また本発明は、少なくとも一の腫瘍遺伝子およびDNA結合タンパク質をコー
ドするDNA結合タンパク質コード配列を含む構築物を提供する。好ましくは、
該構築物は、植物における該配列の発現が、植物に対して新規特性を付与する新
規特性コード配列を更に含む。
The invention also provides a construct comprising a DNA binding protein coding sequence encoding at least one oncogene and a DNA binding protein. Preferably,
The construct further comprises a novel property coding sequence, wherein expression of the sequence in the plant confers on the plant a new property.

【0053】 また本発明は、本発明による構築物もしくはベクターを含む、植物、植物の種
子、植物の胚、植物の細胞、または植物の組織を提供する。
The invention also provides a plant, plant seed, plant embryo, plant cell or plant tissue comprising a construct or vector according to the invention.

【0054】 更に本発明は、本発明による構築物、ベクター、またはTi−プラスミドを含
む、アグロバクテリウム細胞を提供する。
The invention further provides Agrobacterium cells comprising a construct, vector or Ti-plasmid according to the invention.

【0055】 また本発明は、リコンビナーゼもしくはトランスポゼース認識部位を含有する
ようにTi−プラスミドを改変する方法であって、 (a)Ti−プラスミドを含むアグロバクテリウム細胞に、第一のDNAベクタ
ーであって、該Ti−プラスミドのT−DNA領域の右境界領域の左部分に相同
なDNA配列、リコンビナーゼもしくはトランスポゼース認識部位、および該T
i−プラスミドのT−DNA領域の右境界領域の右部分に相同なDNAの領域を
5’から3’方向に含む第一のDNAベクターを、該DNAベクターと該Ti−
プラスミドとの間で相同組換えが起こる充分な条件下で導入して、T−DNA領
域内のT−DNA右境界配列の近傍にリコンビナーゼもしくはトランズポゼース
認識部位を備えた改変Ti−プラスミドを含むアグロバクテリウム細胞を得るこ
と;および、 (b)工程(a)由来の該アグロバクテリウム細胞に、第二のDNAベクターであ
って、該改変Ti−プラスミドのT−DNA領域の左境界領域の左部分に相同な
DNA配列、リコンビナーゼもしくはトランスポゼース認識部位、および該改変
Ti−プラスミドのT−DNA領域の左境界領域の右部分に相同なDNAの領域
を5’から3’方向に含む第二のDNAベクターを、該第二のDNAベクターと
該改変Ti−プラスミドとの間で相同組換えが起こる充分な条件下で導入して、
更なる改変Ti−プラスミドであって、該更なる改変Ti−プラスミドのT−D
NA領域内のT−DNA左境界配列の近傍にリコンビナーゼもしくはトランズポ
ゼース認識部位を備え、該更なる改変Ti−プラスミドのT−DNA領域内のT
−DNA右境界配列の近傍にリコンビナーゼもしくはトランズポゼース認識部位
を備えた更なる改変Ti−プラスミドを含むアグロバクテリウム細胞を得ること
を含む方法を提供する。
The present invention also relates to a method for modifying a Ti-plasmid so that it contains a recombinase or transposase recognition site, wherein (a) a first DNA vector is added to an Agrobacterium cell containing the Ti-plasmid. A DNA sequence homologous to the left part of the right border region of the T-DNA region of the Ti-plasmid, a recombinase or transposase recognition site, and the T
The first DNA vector containing a region of DNA homologous to the right part of the right border region of the T-DNA region of the i-plasmid in the 5'to 3'direction was used as the DNA vector and the Ti-
Agrobacterium containing a modified Ti-plasmid having a recombinase or transposase recognition site near the T-DNA right border sequence in the T-DNA region, which is introduced under sufficient conditions for homologous recombination with the plasmid. And (b) in the Agrobacterium cell from step (a) a second DNA vector, the left part of the left border region of the T-DNA region of the modified Ti-plasmid. A second DNA vector containing a DNA sequence homologous to, a recombinase or transposase recognition site, and a region of DNA homologous to the right part of the left border region of the T-DNA region of the modified Ti-plasmid in the 5'to 3'direction. Is introduced under sufficient conditions that homologous recombination occurs between the second DNA vector and the modified Ti-plasmid,
A further modified Ti-plasmid, the TD of the further modified Ti-plasmid
A recombinase or transposase recognition site is provided near the left border sequence of the T-DNA in the NA region, and the T in the T-DNA region of the further modified Ti-plasmid is provided.
-Providing a method comprising obtaining Agrobacterium cells containing a further modified Ti-plasmid with a recombinase or transposase recognition site in the vicinity of the DNA right border sequence.

【0056】 好ましくは、該Ti−プラスミドは、誘導プロモーターの制御下にあるリコン
ビナーゼもしくはトランスポゼース酵素コード配列をT−DNA領域内に更に含
む。該Ti−プラスミドは、植物細胞で発現可能なスコア化可能な(scorable)
マーカー遺伝子をT−DNA領域内に更に含んでいてもよい。
Preferably, the Ti-plasmid further comprises within the T-DNA region a recombinase or transposase enzyme coding sequence under the control of an inducible promoter. The Ti-plasmid is scoreable and expressible in plant cells
A marker gene may be further included in the T-DNA region.

【0057】 発明の詳細な説明 本明細書で使用される用語に与えられる範囲を含め、本明細書および特許請求
の範囲を明確に終始一貫して理解するために、以下に定義を記載する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The definitions are set forth below for a clear and consistent understanding of the specification and claims, including the scope given to the terms used herein.

【0058】 単数形「a」、「an」、および「the」には、文脈上、明確に逆の記載がない
限り、複数形の言及が含まれる。
The singular forms “a”, “an”, and “the” include plural references unless the context clearly dictates otherwise.

【0059】 「コード配列」もしくは「コード領域」は、タンパク質のアミノ酸配列、また
はtRNAもしくはrRNA等の機能性RNAをコードする遺伝子の部分である
A “coding sequence” or “coding region” is the amino acid sequence of a protein or part of a gene encoding a functional RNA such as tRNA or rRNA.

【0060】 「相補的」もしくは「相補的配列」は、ワトソン−クリックの塩基対合ルール
に従って別のヌクレオチド配列と水素結合により二本鎖を形成するヌクレオチド
配列である。例えば、5’−AAGGCT−3’に対する相補的塩基配列は、3
’−TTCCGA−5’である。
A “complementary” or “complementary sequence” is a nucleotide sequence that forms a double strand by hydrogen bonding with another nucleotide sequence according to the Watson-Crick base pairing rules. For example, the complementary nucleotide sequence for 5'-AAGGCT-3 'is 3
It is'-TTCCGA-5 '.

【0061】 「発現」は、構造RNA(rRNA、tRNA)への遺伝子の転写、またはメ
ッセンジャーRNA(mRNA)への遺伝子の転写およびその後のタンパク質へ
の翻訳をいう。
“Expression” refers to the transcription of a gene into structural RNA (rRNA, tRNA), or transcription of the gene into messenger RNA (mRNA) and subsequent translation into protein.

【0062】 ポリヌクレオチドは、それらが実質的に同一の生物学的機能を果たす場合、「
機能的に等価」である。
Polynucleotides are said to be ", if they perform substantially the same biological function.
Functionally equivalent ".

【0063】 ポリヌクレオチドは、それらが同一生物内で同一の配置で共に天然に存在して
いない場合、互いに「異種」である。あるポリヌクレオチドが、ある生物内で特
定の形態および配置で天然に存在していない場合、そのポリヌクレオチドはその
生物に対して異種である。
Polynucleotides are “heterologous” to each other if they do not naturally occur together in the same arrangement in the same organism. A polynucleotide is heterologous to an organism if it does not naturally occur in that organism in the specified form and configuration.

【0064】 二つの配列におけるヌクレオチドもしくはアミノ酸残基の配列を、それぞれ本
明細書に記載するとおり最大に一致するように配置したときにそれらが同一であ
れば、ポリヌクレオチドもしくはポリペプチドは、「相同」もしくは「同一」の
配列を有する。二つ以上のポリヌクレオチドもしくはポリペプチドの間の配列比
較は、一般に、比較ウィンドウのすべてで二つの配列部分を比較し、配列の類似
した局所領域を同定、比較することにより行われる。比較ウィンドウは、一般に
約20〜約200の連続したヌクレオチドもしくは連続したアミノ酸残基である
。比較ウィンドウのすべてで最適に配置した二つの配列を比較することにより、
ポリヌクレオチドおよびポリペプチドにおける「配列の同一性パーセンテージ」
もしくは「配列の相同性パーセンテージ」、例えば、50、60、70、80、
90、95、98、99、もしくは100パーセントの配列の同一性を決定する
ことができ、ここで、比較ウィンドウのポリヌクレオチドもしくはポリペプチド
配列部分は、二つの配列を最適に配置するための(付加もしくは欠失を含まない
)リファレンス配列と比較して、付加もしくは欠失(即ち、ギャップ)を含んで
いてもよい。
A polynucleotide or polypeptide is "homologous" if they are identical when the sequences of nucleotides or amino acid residues in the two sequences are placed in maximal correspondence, respectively, as described herein. Or “identical” sequences. Sequence comparisons between two or more polynucleotides or polypeptides are generally performed by comparing two sequence portions over all comparison windows and identifying and comparing similar local regions of sequence. The comparison window is generally about 20 to about 200 contiguous nucleotides or contiguous amino acid residues. By comparing the two optimally arranged sequences in all of the comparison windows,
"Percentage sequence identity" in polynucleotides and polypeptides
Or “sequence homology percentage”, eg 50, 60, 70, 80,
Sequence identity of 90, 95, 98, 99, or 100 percent can be determined, where the polynucleotide or polypeptide sequence portion of the comparison window is the (additional sequence for optimal placement of the two sequences). Alternatively, it may contain additions or deletions (ie gaps) as compared to a reference sequence that does not contain deletions.

【0065】 パーセンテージは、以下のとおり計算される:(a)両配列において同一の核
酸塩基もしくはアミノ酸残基が存在する位置の数を決定して、一致した位置の数
を出し;(b)一致した位置の数を、比較ウィンドウの位置のトータル数で割り
;(c)その答えに100をかけて、配列の同一性パーセンテージを出す。
Percentages are calculated as follows: (a) Determine the number of positions where the same nucleobase or amino acid residue is present in both sequences and give the number of matched positions; (b) Match Divide the number of positions made by the total number of positions in the comparison window; (c) Multiply the answer by 100 to give the percent sequence identity.

【0066】 比較のために配列を最適に配置することは、既知のアルゴリズムのコンピュー
ターによる実施もしくは目視(inspection)によって行うことができる。容易に
入手可能な配列の比較および複数配列の配置アルゴリズムは、それぞれ、Basic
Local Alignment Search Tool (BLAST) (Altschul, S. F. et al. 1990. J. Mol
. Biol. 215: 403 ; Altschul, S. F. et al. 1997. Nucleic Acids Res. 25: 3
389-3402) および ClustalW programs である。BLASTは、インターネット上でht
tp://www. ncbi. nlm. nih. gov で入手可能であり、ClustalWのバージョンは、
http://www2. ebi. ac. uk で入手可能である。他の適切なプログラムには、Wis
consin Genetics Software Package (Genetics Computer Group (GCG), 575 Sci
ence Dr., Madison, WI) のGAP、BESTFIT、FASTA、およびTFASTAが含まれる。本
明細書および特許請求の範囲で使用されるとおり、アミノ酸配列の「配列の同一
性パーセンテージ」もしくは「配列の相同性パーセンテージ」は、確実に、上述
のとおり入手可能なBLASTX プログラムのデフォルト値(default values)に従
って決められた最適な配列の配置に基づいて決定される。
Optimal placement of sequences for comparison can be accomplished by computer implementation or inspection of known algorithms. The readily available sequence comparison and multiple sequence placement algorithms are
Local Alignment Search Tool (BLAST) (Altschul, SF et al. 1990. J. Mol.
Biol. 215: 403; Altschul, SF et al. 1997. Nucleic Acids Res. 25: 3
389-3402) and ClustalW programs. BLAST on the internet ht
It is available at tp: //www.ncbi.nlm.nih.gov, and the ClustalW version is
It is available at http: // www2. ebi. ac. uk. Other suitable programs include Wis
consin Genetics Software Package (Genetics Computer Group (GCG), 575 Sci
ence Dr., Madison, WI) GAP, BESTFIT, FASTA, and TFASTA. As used herein and in the claims, the "percentage sequence identity" or "percentage sequence homology" of an amino acid sequence ensures that the default value of the BLASTX program available as described above values)) and the optimal arrangement of sequences.

【0067】 「ストリンジェントな条件」もしくは「ストリンジェントなハイブリダイゼー
ション条件」という用語は、プローブが、他の配列よりも検出可能な高い頻度(
例えば、少なくともバックグラウンドの2倍以上の頻度)で、その標的配列にハ
イブリダイズする条件を含む。ストリンジェントな条件は、配列に依存し、種々
の状況で異なってくる。より長い配列は、より高い温度で特異的にハイブリダイ
ズする。一般に、ストリンジェントな条件は、所定のイオン強度およびpHにお
けるその特定配列の熱融点(Tm)より、約5℃低くなるように選択される。T
mは、相補的な標的配列の50%が、完全な適合プローブにハイブリダイズする
(所定のイオン強度およびpHの下での)温度である。典型的には、ストリンジ
ェントな条件は、塩濃度がpH7.0〜8.3において約1.0M未満のNaイ
オン、典型的には約0.01〜1.0MのNaイオン濃度(もしくは他の塩)で
あり、温度が短いプローブ(例えば10〜50ヌクレオチド)については少なく
とも約30℃、長いプローブ(例えば50より長いヌクレオチド)については少
なくとも約60℃の条件である。また、ストリンジェントな条件は、ホルムアミ
ド等の脱安定化剤を添加して得ることもできる。低いストリンジェンシー条件の
典型例には、37℃、30%ホルムアミド、1M NaCl、1% SDSの緩
衝液でのハイブリダイゼーション、および50℃、2×SSCでの洗浄が含まれ
る。高いストリンジェンシー条件の典型例には、37℃、50%ホルムアミド、
1M NaCl、1% SDSでのハイブリダイゼーション、および60℃、0
.1×SSCでの洗浄が含まれる。ハイブリダイゼーションの手法は、当該技術
分野で周知であり、Ausubel et al., (Ausubel et al., Current Protocols in
Molecular Biology, John Wiley & Sons Inc., 1994) に記載されている。
The term “stringent conditions” or “stringent hybridization conditions” refers to a probe having a higher detectable frequency than other sequences (
Conditions that hybridize to the target sequence at a frequency of at least twice background or more). Stringent conditions are sequence-dependent and will be different in different circumstances. Longer sequences hybridize specifically at higher temperatures. Generally, stringent conditions are selected to be about 5 ° C. below the thermal melting point (Tm) of that particular sequence at a given ionic strength and pH. T
m is the temperature (under defined ionic strength and pH) at which 50% of the complementary target sequence hybridizes to a perfectly matched probe. Typically, stringent conditions are those in which the salt concentration is less than about 1.0 M Na ion at pH 7.0-8.3, typically about 0.01-1.0 M Na ion concentration (or other Salt) of at least about 30 ° C. for short temperature probes (eg 10-50 nucleotides) and at least about 60 ° C. for long temperature probes (eg longer than 50 nucleotides). In addition, stringent conditions can also be obtained by adding a destabilizing agent such as formamide. Typical examples of low stringency conditions include hybridization at 37 ° C., 30% formamide, 1M NaCl, 1% SDS in buffer, and washing at 50 ° C., 2 × SSC. Typical high stringency conditions include 37 ° C, 50% formamide,
Hybridization with 1 M NaCl, 1% SDS, and 60 ° C. 0
. Washing with 1 × SSC is included. Hybridization techniques are well known in the art and are described in Ausubel et al., (Ausubel et al., Current Protocols in
Molecular Biology, John Wiley & Sons Inc., 1994).

【0068】 「単離された」とは、(1)該材料が天然に存在する環境で見出された際に通
常それに付随するか、またはそれと相互作用する構成成分を、実質的もしくは本
質的に含まない材料を指すか;あるいは(2)該材料が天然に存在する環境にあ
る場合、ある組成物に人工的に変えられた材料、および/またはその環境で見出
される材料が本来存在しない細胞の、ある位置に配置された材料を指す。単離さ
れた材料は、それが天然に存在する環境において該材料と共に見出されない材料
を任意に含む。合成材料への変更は、天然の状態で該材料に対して行ってもよい
し、天然の状態から取り出してもよい。例えば、天然に存在する核酸は、該核酸
の由来する細胞内で行われる人工的合成法によって変更された場合、または変更
されたDNAから転写された場合、単離された核酸になる。同様に、天然に存在
する核酸は、該核酸が本来存在しないゲノムの、ある位置に人工的手段によって
導入された場合、単離された核酸になる。
“Isolated” refers to (1) a component that is substantially or essentially a component that normally accompanies or interacts with the material when found in its naturally occurring environment. Or (2) cells that are naturally free of materials that have been artificially transformed into a composition, and / or materials found in that environment, if the material is in its naturally occurring environment. Of material placed in a certain position. Isolated material optionally includes material that is not found with the material in which it naturally occurs. Changes to synthetic materials may be made to or taken from the material in its natural state. For example, a naturally occurring nucleic acid becomes an isolated nucleic acid when modified by an artificial synthetic method performed in the cell from which the nucleic acid is derived or transcribed from the modified DNA. Similarly, a naturally occurring nucleic acid becomes an isolated nucleic acid when introduced by artificial means at a location in the genome where the nucleic acid is not naturally present.

【0069】 二つのDNA配列の連結の性質が、該配列の能力を妨害することなく、互いに
正常な機能を実行する場合、二つのDNA配列は「動作可能に連結」されている
。例えば、プロモーター領域は、該プロモーターがコード配列の転写を実行する
ことができれば、該コード配列に動作可能に連結されている。
Two DNA sequences are "operably linked" if the nature of the two DNA sequences to join carries out their normal function without interfering with the ability of the sequences. For example, a promoter region is operably linked to a coding sequence if the promoter is capable of effecting transcription of the coding sequence.

【0070】 「ポリヌクレオチド」は、二つ以上のデオキシリボヌクレオチド(DNA)も
しくはリボヌクレオチド(RNA)である。
A “polynucleotide” is two or more deoxyribonucleotides (DNA) or ribonucleotides (RNA).

【0071】 「構築物」は、天然に存在する遺伝子から単離された核酸分子、あるいは天然
には存在しない別の方法で結合させ並置させた核酸部分を含有するように改変さ
れた核酸分子である。
A “construct” is a nucleic acid molecule isolated from a naturally-occurring gene, or a nucleic acid molecule that has been modified to contain otherwise linked and juxtaposed nucleic acid molecules that are not naturally occurring. .

【0072】 「ポリペプチド」は、二つ以上のアミノ酸の配列である。[0072]   A "polypeptide" is a sequence of two or more amino acids.

【0073】 「プロモーター」は、RNAポリメラーゼが結合し正確な転写を開始する遺伝
子の開始部位の上流に一般的に位置する、シス作用性DNA配列である。
A “promoter” is a cis-acting DNA sequence generally located upstream of the start site of a gene to which RNA polymerase binds and initiates correct transcription.

【0074】 「組換え」ポリヌクレオチド、例えば組換えDNA分子は、二つ以上の非相同
なDNA分子のライゲーションによってインビトロで形成される新規核酸配列で
ある(例えば、そのクローニングサイトもしくはポリリンカーにクローニングさ
れた一以上の外来DNA挿入物を含有する組換えプラスミドである)。
A “recombinant” polynucleotide, eg, a recombinant DNA molecule, is a novel nucleic acid sequence formed in vitro by ligation of two or more heterologous DNA molecules (eg, cloned into its cloning site or polylinker). Recombinant plasmid containing one or more foreign DNA inserts).

【0075】 「リコンビナーゼ認識部位」は、部位特異的なリコンビナーゼ酵素により認識
され作用を引き起こされるヌクレオチドの配列である。
A “recombinase recognition site” is a sequence of nucleotides that is recognized and triggered by a site-specific recombinase enzyme.

【0076】 「形質転換」は、異なる遺伝子型の別の細胞に由来する組換えDNAを外部か
ら適用し、適用された細胞のゲノムに該DNAが取込まれ組込まれることにより
、細胞のゲノムを指示して改変することを意味する。
“Transformation” is the application of a recombinant DNA derived from another cell of a different genotype from the outside, and the DNA of the cell is integrated by incorporating the DNA into the genome of the applied cell. Means to instruct and modify.

【0077】 「トランスジェニック」生物、例えばトランスジェニック植物は、外来DNA
が導入された生物である。「トランスジェニック植物」は、有性生殖、無性生殖
の何れであっても、外来DNAを保持し続ける、その子孫、雑種、および交配種
のすべてを含む。
A “transgenic” organism, such as a transgenic plant, is a foreign DNA
Is the introduced organism. A "transgenic plant" includes all its progeny, hybrids, and hybrids that retain exogenous DNA, whether sexually or asexually reproduced.

【0078】 「ベクター」は、所望の配列を、制限酵素処理およびライゲーションによって
挿入することができる、任意の多数の核酸配列であり得る。ベクターは、典型的
に、それ自身の複製起点;外来DNAを挿入するために使用することができる一
以上の固有な制限エンドヌクレアーゼ認識部位;通常、抗生物質耐性をコードす
る遺伝子等の選択マーカー;しばしば、挿入されたDNAを発現させるための認
識配列(例えばプロモーター)を含有する。通常のベクターには、プラスミド、
ファージ、ファスミド、およびコスミドが含まれる。
A “vector” can be any of a number of nucleic acid sequences into which the desired sequence can be inserted by restriction enzyme treatment and ligation. The vector is typically its own origin of replication; one or more unique restriction endonuclease recognition sites that can be used to insert foreign DNA; usually a selectable marker such as a gene encoding antibiotic resistance; Often, it contains a recognition sequence (e.g., a promoter) for expressing the inserted DNA. Ordinary vectors include plasmids,
Includes phages, fasmids, and cosmids.

【0079】 「トランズポゼース認識部位」は、天然には、転位性因子の5’端および3’
端に見出され、かつ転位性因子の転位の間にトランスポゼース酵素により作用を
引き起こされるヌクレオチドの配列である。
A “transposase recognition site” is naturally the 5 ′ end and 3 ′ of a transposable element.
A sequence of nucleotides found at the ends and which is acted upon by the transposase enzyme during transposition of the transposable element.

【0080】 その他特に規定されていない限り、本明細書で使用される技術的用語および科
学的用語のすべては、本発明が属する技術分野の当業者に一般に理解されるのと
同じ意味を有する。
Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

【0081】 本発明に従って、トランスジェニック植物を産生する新規手段および新規DN
A組成物を有するトランスジェニック植物に対して、方法および組成物が提供さ
れる。
Novel means for producing transgenic plants and novel DNs according to the invention
Methods and compositions are provided for transgenic plants having the A composition.

【0082】 本発明の最も好ましい態様において、腫瘍遺伝子の領域自体を欠失させるか、
または遺伝的に中断妨害する抑制ストラテジーの使用により、腫瘍遺伝子の機能
を永久に阻害する。本発明の別の態様において、腫瘍遺伝子それ自体が、新規抑
制ストラテジーに応答するように操作されている。本発明の更に別の態様におい
て、野生型アグロバクテリウムを介して植物細胞に通常伝達される遺伝子の補足
物全体(entire complement)よりむしろ、選択された腫瘍遺伝子が使用される
In the most preferred embodiment of the invention, the oncogene region itself is deleted,
Alternatively, the function of the oncogene is permanently inhibited by the use of suppressive strategies that disrupt the genetic interruption. In another aspect of the invention, the oncogene itself has been engineered to respond to a novel suppressive strategy. In yet another aspect of the invention, a selected oncogene is used rather than the entire complement of genes normally transmitted to plant cells via wild-type Agrobacterium.

【0083】 野生型アグロバクテリウムは、一般に、高い効率で多くの種々の作物種を形質
転換することが知られている。多くのアグロバクテリウム種および株が記載され
ており、T−DNAの伝達およびその後の腫瘍形成プロセスは、一般に保存され
、導入される腫瘍遺伝子の機能に依存しており、該腫瘍遺伝子は、T−DNA領
域内に含有されるものが多い。また、多くのアグロバクテリウム株、例えばノパ
リンもしくはサクシンアモピンは、高い効率で、多くの種々の植物種、事実上は
アブラナ属の種の任意の遺伝子型を形質転換できる(即ち、腫瘍を形成できる)
ことが知られている。本発明の方法は、アグロバクテリウムによる感染を受け得
る任意の種もしくは遺伝子型から、形質転換細胞の集団を最初に誘導する手段と
して、この効率を利用する。これらの細胞は、好ましくは、腫瘍遺伝子の完全な
補足物(full complement)を含有し、これらの細胞から形態学的に正常な植物
体を再生することはできない。好ましくは、腫瘍遺伝子は、アグロバクテリウム
を介した形質転換によって植物細胞に導入され、ここで使用されるアグロバクテ
リウムは、適切な培地でホルモンとは無関係に増殖させることができるアームド
(armed)株である。
Wild-type Agrobacterium is generally known to transform many different crop species with high efficiency. Many Agrobacterium species and strains have been described, the transmission of T-DNA and subsequent oncogenic processes are generally dependent on the function of the conserved and introduced oncogenes, which are T. -Many contained in the DNA region. Also, many Agrobacterium strains, such as nopaline or succin amopine, are capable of transforming with high efficiency any genotype of many different plant species, in effect Brassica species (ie, forming tumors). it can)
It is known. The method of the present invention takes advantage of this efficiency as a means to initially derive a population of transformed cells from any species or genotype that can be infected by Agrobacterium. These cells preferably contain the full complement of oncogenes and are incapable of regenerating morphologically normal plants from these cells. Preferably, the oncogene is introduced into plant cells by Agrobacterium-mediated transformation, and the Agrobacterium used herein is capable of being grown in a suitable medium independent of hormones. Is a stock.

【0084】 本方法の最も好ましい態様において、アグロバクテリウム株は、腫瘍遺伝子領
域に隣接するリコンビナーゼ認識部位と、植物細胞において誘導プロモーターの
制御下で発現可能なリコンビナーゼ遺伝子との追加により変更されたTi−プラ
スミドを含むように改変される。この態様では、リコンビナーゼ遺伝子の導入に
より、形質転換された植物細胞においてリコンビナーゼ遺伝子が発現し、これに
より、腫瘍遺伝子領域の欠失が引き起こされ、この植物細胞を完全な植物体に再
生することができる。好ましい方法は、更に、Ti−プラスミド内のリコンビナ
ーゼにより切出される領域の外側であるが、Ti−プラスミドのT−DNA境界
の繰り返し配列内に、新規DNA配列を導入することを含む。この形態では、挿
入されたDNAから腫瘍遺伝子領域が欠失することにより、新規DNA配列が植
物のゲノムに安定して挿入された植物細胞が産生される。
In a most preferred embodiment of the method, the Agrobacterium strain is modified by the addition of a recombinase recognition site flanking the oncogene region and a recombinase gene expressible in plant cells under the control of an inducible promoter. -Modified to include a plasmid. In this aspect, the introduction of the recombinase gene causes the recombinase gene to be expressed in the transformed plant cell, which causes the deletion of the oncogene region, and the plant cell can be regenerated into a complete plant body. . A preferred method further comprises introducing a new DNA sequence outside the region excised by the recombinase in the Ti-plasmid but within the repetitive sequence of the T-DNA border of the Ti-plasmid. In this form, deletion of the oncogene region from the inserted DNA produces a plant cell in which the novel DNA sequence is stably inserted into the plant genome.

【0085】 本方法は、第一の形質転換からの再生を必要とせず、第二の形質転換における
選択工程として正常な植物体の再生を利用するため、典型的な形質転換プロトコ
ールで可変的もしくは効率の低い多くの通常の工程および構成要件をなくすこと
ができる。本方法の概略を図1に示す。
This method does not require regeneration from the first transformation and utilizes regeneration of normal plants as the selection step in the second transformation, so that a typical transformation protocol Many of the less efficient conventional processes and features can be eliminated. The outline of this method is shown in FIG.

【0086】 また本方法は、選択に関して優れた効果を提供する。第一に、該手法の一部と
して選択剤を使用する必要がない。最初の形質転換は、腫瘍遺伝子の発現による
、形質転換細胞のホルモンとは無関係な増殖に依存する。これら形質転換細胞は
、ホルモンフリーの培地で単に平板培養する(plate)ことにより選択すること
ができる。このプロセスは、アグロバクテリウムの感染性をスコア化する(scor
e)のに何年も費やされた。形質転換細胞(腫瘍遺伝子を有する細胞)のみ、ホ
ルモンフリーの培地で増殖する。このように、形質転換された細胞集団のすべて
を得ることは簡単なことである。本発明の方法の一部として、これら細胞集団は
、(腫瘍遺伝子領域の欠失を引き起こすことが可能なDNA構築物を活性化する
)一過性の発現により更に操作され、典型的には追加のホルモンや長期間にわた
る複雑な組織培養の必要もなく、腫瘍遺伝子領域を本来含有する細胞集団から通
常直接的に、再生可能な細胞を生成する。
The method also provides excellent advantages with respect to selection. First, there is no need to use a selection agent as part of the procedure. Initial transformation relies on hormone-independent growth of transformed cells by expression of oncogenes. These transformed cells can be selected by simply plating in a hormone-free medium. This process scores the infectivity of Agrobacterium (scor
e) was spent for years. Only transformed cells (oncogene-bearing cells) grow in hormone-free medium. Thus, obtaining all of the transformed cell populations is straightforward. As part of the method of the present invention, these cell populations are further engineered by transient expression (which activates a DNA construct capable of causing a deletion of the oncogene region), typically with additional Regenerable cells are usually generated directly from the cell population originally containing the oncogene region, without the need for hormones or long-term complex tissue culture.

【0087】 選択の工程を除去することにより、抗生物質の毒性効果と非形質転換細胞の死
とのバランスを保つ必要がなく(その後、形質転換細胞に対する負の効果がない
)ため、高い再生効率を提供することができる。この特別な工程(選択 vs. 再
生)は、多くの植物種、とりわけアブラナ属の遺伝子型で困難であった。実際、
非形質転換細胞を死に至らしめることに基づく選択マーカーは、効率的であるが
、それを使用するためには相当な培養操作および時間が必要である。
By eliminating the selection step, it is not necessary to balance the toxic effect of the antibiotic with the death of the non-transformed cells (there is no subsequent negative effect on the transformed cells), resulting in high regeneration efficiency. Can be provided. This special process (selection vs. regeneration) has been difficult for many plant species, especially Brassica genotypes. In fact
Selectable markers based on letting non-transformed cells to death are efficient, but require considerable culture manipulation and time to use them.

【0088】 本発明の新規方法は、新たな遺伝子型についての組織培養実験法を必要とせず
、長期間にわたる再生プロトコールを最小限にするため、トランスジェニック系
統を開発する際に多くの優れた効果を提供する。
The novel method of the present invention does not require tissue culture experiments for new genotypes and minimizes long-term regeneration protocols, and thus has many excellent effects in developing transgenic lines. I will provide a.

【0089】 本システムの特性(attributes)には、以下のことが含まれる: (a)選択プロセスとして選択マーカーを除去することは、再生に基づいてい
る。
The attributes of the system include: (a) Removing selectable markers as a selection process is based on regeneration.

【0090】 (b)遺伝子型とは無関係な形質転換。野生型アグロバクテリウムが、ある属
もしくは種内のほとんどすべての変種を形質転換することが示された。ヒマワリ
等の形質転換が困難な作物でさえ、本アプローチの利益を受ける。
(B) Transformation independent of genotype. It has been shown that wild type Agrobacterium transforms almost all variants within a genus or species. Even crops such as sunflower that are difficult to transform will benefit from this approach.

【0091】 (c)最小限の組織培養操作。毒性選択剤の除去により、より簡単な組織培養
プロトコールの使用が可能である。
(C) Minimal tissue culture procedure. Removal of the toxic selection agent allows the use of simpler tissue culture protocols.

【0092】 (d)形質転換植物の迅速な再生。最小限の組織培養操作と選択の必要がない
ことにより、トランスジェニック植物を迅速に回収することができる。
(D) Rapid regeneration of transformed plants. Transgenic plants can be rapidly recovered by the minimal need for tissue culture operations and the need for selection.

【0093】 (e)トランスジェニック植物を再生する労力の軽減。本発明の方法により、
独立した多数回の形質転換を、液体もしくは固体培養での簡便な培養と一回の再
生誘導とすることができる。
(E) Reducing the effort of regenerating transgenic plants. By the method of the present invention,
Multiple independent transformations can be a simple culture in liquid or solid culture and a single regeneration induction.

【0094】 このように本発明の方法は、多くの植物種でトランスジェニック植物を産生す
るのに有用であることが分かった。
Thus, the method of the present invention was found to be useful for producing transgenic plants in many plant species.

【0095】 本発明に従って、(1)形質転換された植物細胞を選択するのに便利な腫瘍遺
伝子活性を初期に有している植物細胞を産生するため、(2)その後、T−DN
Aの腫瘍遺伝子領域の活性を除去するように改変し、形態学的に正常な植物体を
再生するために、種々の方法を使用することができる。
According to the present invention, (1) to produce plant cells initially having oncogene activity which are convenient for selecting transformed plant cells, (2) then T-DN
A variety of methods can be used to modify the oncogene region of A to regenerate and regenerate morphologically normal plants.

【0096】 腫瘍細胞を形成する最初の工程は、幾つかの種々の方法で行うことができる。
これら方法には、完全な植物体への直接的な接種、無菌の植物組織もしくは植物
外植片への接種、または芽を切断した(decapitated)小植物体への接種が含ま
れる。腫瘍細胞は、最少培地で単に培養するか、あるいは幾つかのケースでは、
接種した植物体上で直接増殖させる。
The initial step of forming tumor cells can be done in several different ways.
These methods include direct inoculation of whole plants, inoculation of sterile plant tissue or plant explants, or inoculation of decapitated plantlets. Tumor cells may simply be cultured in minimal medium or, in some cases,
Directly grow on inoculated plants.

【0097】 腫瘍遺伝子の機能が、一旦阻害もしくは除去されると、細胞の全集団が形質転
換されているため、その植物種の標準的な再生プロトコールを適用し、選択剤を
適用する必要がない。この形態において、組織培養の条件を変更して、細胞を植
物体の再生に導くことは簡単なことであり、再生した植物体はすべて形質転換さ
れている。トランスジェニックシュートの再生が、感染させた植物体上で直接起
こる場合があり、即ち、芽を切断した植物体で接種を行ったものでは、腫瘍遺伝
子領域を不活性化した後、クラウンゴール組織から直接シュートを形成すること
ができる。
Once the oncogene function has been inhibited or eliminated, the entire population of cells has been transformed, so standard regeneration protocols for that plant species need not be applied and no selection agent needs to be applied . In this form, it is a simple matter to change the conditions of tissue culture to guide cells to regenerate plants, and all regenerated plants have been transformed. Regeneration of transgenic shoots may occur directly on infected plants, i.e., inoculated with bud-cut plants, after inactivating the oncogene region, the crown gall tissue is removed. Can directly form shoots.

【0098】 このような形質転換および再生方法は、毒性選択技術とは対照的であり、毒性
選択技術は、植物細胞に対してまず形質転換プロセスを行い、その後植物毒性剤
の存在下に置き、導入遺伝子が、該植物毒性剤を無毒化する選択マーカーに連結
されている技術である。従って、再生は、非形質転換細胞の集団内で、形質転換
細胞を選択することに依存している。本発明は、実質的にすべて形質転換された
細胞の集団を形成し、植物毒性剤の選択プレッシャーなしで、再生を起こさせる
Such transformation and regeneration methods are in contrast to virulence selection techniques, which involve first performing a transformation process on plant cells and then placing them in the presence of a phytotoxic agent. It is a technique in which a transgene is linked to a selectable marker that detoxifies the phytotoxic agent. Thus, regeneration relies on selecting transformed cells within a population of untransformed cells. The present invention forms a population of substantially all transformed cells and allows regeneration to occur without the selective pressure of phytotoxic agents.

【0099】 本発明の第一の側面は、形質転換された植物細胞を第一に産生するために、ア
グロバクテリウムの野生型T−DNAにみられる天然に存在する腫瘍遺伝子、お
よびアグロバクテリウム属の天然に存在する高効率の植物形質転換プロセスを使
用することを想定しており、これにより、形質転換細胞で該腫瘍遺伝子が発現し
、その結果、該細胞がホルモンとは無関係に増殖するため、形質転換細胞を容易
に同定することができる。
A first aspect of the present invention is the naturally occurring oncogene found in wild-type T-DNA of Agrobacterium, and Agrobacterium, to produce transformed plant cells in the first place. It is envisioned to use the naturally occurring high efficiency plant transformation process of the genus, which results in expression of the oncogene in transformed cells, which results in the cells proliferating independent of hormones. Therefore, transformed cells can be easily identified.

【0100】 実際、ゴールの形成を導く野生型アグロバクテリウム形質転換プロセスは、し
ばしば効率的で、アグロバクテリウムのディス−アームド(dis-armed)株(例
えばT−DNAから腫瘍遺伝子が欠失している株)による形質転換に対して一般
に扱いにくい植物も含めた、広範な種々の植物種および変種上に腫瘍を形成する
ことができる。従って、腫瘍形成T−DNAを有する植物細胞は、毒性選択剤を
使用する必要もなく、簡単に入手、同定することができる。
In fact, the wild-type Agrobacterium transformation process that leads to the formation of gall is often efficient, with dis-armed strains of Agrobacterium (eg T-DNA lacking oncogenes). Tumors can be formed on a wide variety of plant species and varieties, including plants that are generally awkward to transform with). Therefore, plant cells having tumorigenic T-DNA can be easily obtained and identified without the need for the use of toxicity selection agents.

【0101】 第二の工程において、腫瘍遺伝子領域を除去するため、あるいは腫瘍遺伝子の
機能を除去するための新規ストラテジーは、形態学的に正常な植物体を再生する
ことが可能な形質転換細胞を産生するために使用される。
In the second step, a novel strategy for removing oncogene regions or for removing oncogene function is to transform transformed cells capable of regenerating morphologically normal plants. Used to produce.

【0102】 本発明の最も好ましい態様において、Ti−プラスミドは、リコンビナーゼ認
識部位、および植物細胞において適切な条件下で発現することが可能なリコンビ
ナーゼ遺伝子を含むように改変される。該遺伝子が発現すると、腫瘍遺伝子領域
もしくはその一部が切出され、腫瘍の表現型は除去され、最初に形質転換された
植物細胞から、完全な植物細胞を再生することができる。新規特性をコードする
DNA配列をTi−プラスミドに含有させることにより、新規特性を植物ゲノム
に挿入されて含む完全な植物体を回収することができる。
In the most preferred embodiment of the invention, the Ti-plasmid is modified to contain a recombinase recognition site and a recombinase gene that can be expressed under suitable conditions in plant cells. When the gene is expressed, the oncogene region or part thereof is excised, the tumor phenotype is removed and the whole plant cell can be regenerated from the originally transformed plant cell. By including the DNA sequence encoding the novel characteristic in the Ti-plasmid, it is possible to recover a complete plant containing the novel characteristic inserted in the plant genome.

【0103】 本発明の別の態様では、T−DNAの腫瘍遺伝子領域で形質転換された細胞に
対して、その後、該腫瘍遺伝子の活性を阻害するDNA構築物で第二の形質転換
を行い、その結果、最初に腫瘍遺伝子を発現していた細胞集団から、形態学的に
正常な植物体を、簡便に誘導、形成することができる。
In another aspect of the invention, cells transformed with the oncogene region of T-DNA are then subjected to a second transformation with a DNA construct that inhibits the activity of the oncogene, As a result, morphologically normal plants can be easily induced and formed from the cell population that initially expressed the oncogene.

【0104】 本方法の上記二つの態様では、形質転換細胞の集団に対して直接的な選択を使
用しない。腫瘍遺伝子の阻害により、細胞を形態学的に正常な植物体に再生させ
ることができるため、本方法により、腫瘍遺伝子を含有する形質転換細胞から、
形態学的に正常な形質転換植物体を回収することができる。非形質転換細胞を死
に至らしめる選択剤の使用を避け、形態学的に異常な状態から形態学的に正常な
状態への変換に依存することにより、簡便かつ効率的な形態で、完全な植物体の
回収が起こる。
The above two aspects of the method do not use direct selection on a population of transformed cells. By inhibiting the oncogene, the cells can be regenerated into a morphologically normal plant, and therefore, by this method, from the transformed cells containing the oncogene,
Morphologically normal transformed plants can be recovered. By avoiding the use of selective agents that cause death of non-transformed cells and relying on the conversion of morphologically abnormal to morphologically normal conditions, a simple and efficient morphology, complete plant Body recovery occurs.

【0105】 本発明の最も好ましい態様において、部位特異的リコンビナーゼの使用が、腫
瘍遺伝子の活性を除去するための手段として想定される。リコンビナーゼの使用
は、形質転換細胞で腫瘍遺伝子の機能を除去するための直接的な手段を提供する
ことができる。更に、有益な導入遺伝子が、アグロバクテリウムのT―DNA境
界配列の間(ただし、部位特異的リコンビナーゼにより切出される領域の外側)
に含まれている場合、リコンビナーゼに晒された後に得られる細胞は、該導入遺
伝子だけを含有する。その後、この細胞を、形態学的に正常な植物体に再生させ
ることができる。
In the most preferred embodiment of the invention, the use of site-specific recombinases is envisaged as a means for eliminating the activity of oncogenes. The use of recombinases can provide a direct means to eliminate oncogene function in transformed cells. In addition, the beneficial transgene is located between the Agrobacterium T-DNA border sequences, but outside the region excised by the site-specific recombinase.
, The cells obtained after exposure to the recombinase contain only the transgene. The cells can then be regenerated into morphologically normal plants.

【0106】 例えば、T−DNAは、(新たなDNA配列を導入する手段として例えば、部
位特異的な突然変異誘発もしくは相同組換えにより)改変して、部位特異的リコ
ンビナーゼによる認識が可能な部位を提供することができる。これらDNA配列
は、典型的には短く(40塩基対未満、しばしばもっと短く)、T−DNA境界
配列内(即ち、植物細胞に伝達されるDNAの部分内)に、隣接領域(flanking
region)として導入することができ、これら二つの配列の間に腫瘍遺伝子が含
有される。リコンビナーゼ活性の誘導により、腫瘍遺伝子の特異的な切出しが起
こり、T−DNA境界配列(および関連する任意の新規導入遺伝子)はその場所
に残される。リコンビナーゼ活性は、安定な形質転換、DNAの一過性発現、例
えばバイオリスティック(biolistics)もしくはリコンビナーゼ遺伝子を含有す
る組換えウイルスによる前記細胞のウイルス感染により、またはエレクトロポレ
ーション等の種々の手段によるリコンビナーゼ酵素の導入により、誘導すること
ができる。最も好ましい態様において、リコンビナーゼ遺伝子は、Ti−プラス
ミド内に含まれるが、植物の誘導プロモーターの制御下にあり、その結果、リコ
ンビナーゼの発現(および腫瘍遺伝子領域の欠失)は、腫瘍遺伝子領域を含有す
る細胞を適切な誘導条件下に置くことにより得られる。
For example, T-DNA may be modified (eg, by site-directed mutagenesis or homologous recombination as a means of introducing new DNA sequences) to create a site that can be recognized by a site-specific recombinase. Can be provided. These DNA sequences are typically short (less than 40 base pairs, and often much shorter) and flanked within the T-DNA border sequence (ie, within the portion of the DNA that is transmitted to the plant cell).
region) and the oncogene is contained between these two sequences. Induction of recombinase activity results in specific excision of the oncogene, leaving the T-DNA border sequence (and any novel transgenes associated) in place. The recombinase activity can be determined by stable transformation, transient expression of DNA, eg viral infection of said cells with recombinant viruses containing biolistics or recombinase genes, or by various means such as electroporation. It can be induced by introducing an enzyme. In the most preferred embodiment, the recombinase gene is contained within the Ti-plasmid but is under the control of a plant inducible promoter so that expression of recombinase (and deletion of the oncogene region) contains the oncogene region. The resulting cells are placed under suitable induction conditions.

【0107】 このようなベクターを得るために使用される工程には、境界領域に対する二つ
のホモロジー領域に隣接したリコンビナーゼ認識部位を含むベクターの構築が含
まれ得る。この形態において、二重交差により、リコンビナーゼ認識部位がT−
DNAの境界領域に挿入される。該ホモロジー領域は、境界領域内の任意の場所
に位置することができるが、それは、T−DNAの境界繰り返し配列を完全なま
ま残し、植物細胞に一般に伝達されるDNAの領域内に位置するように選択され
なければならない。便宜的に、抗生物質選択マーカーが、改変Ti−プラスミド
を含有する細胞の回収を容易にするために含まれる。ステップを踏んで改変を行
うこと、典型的には、右境界領域等の第一の境界の改変、右境界にリコンビナー
ゼ配列を含む改変Ti−プラスミドの回収を行うことが便利である。その後、こ
の改変右境界Ti−プラスミドに対して、第二ラウンドの改変を行い、左境界領
域に対するホモロジー領域を用いて先と同様に左境界領域にリコンビナーゼ部位
を導入し、左境界および右境界の両方を改変したTi−プラスミドを回収する。
The steps used to obtain such a vector may include the construction of a vector containing a recombinase recognition site flanked by two homology regions to the border region. In this form, due to the double crossover, the recombinase recognition site is T-
It is inserted in the border region of DNA. The homology region can be located anywhere within the border region, but it leaves the border repeat sequence of T-DNA intact, such that it is located within the region of DNA commonly transmitted to plant cells. Must be selected. Conveniently, an antibiotic selectable marker is included to facilitate recovery of cells containing the modified Ti-plasmid. It is convenient to carry out the modification stepwise, typically to modify the first boundary such as the right boundary region and to recover the modified Ti-plasmid containing the recombinase sequence at the right boundary. Then, a second round of modification was performed on this modified right border Ti-plasmid, and a recombinase site was introduced into the left border region in the same manner as above using the homology region for the left border region, and Both modified Ti-plasmids are recovered.

【0108】 便宜的に、更なる変更が想定される。ある変更では、第一の抗生物質マーカー
は、同一のリコンビナーゼ認識部位に隣接しており、そのため、細菌でリコンビ
ナーゼが発現することにより抗生物質マーカーが除去されると、抗生物質マーカ
ー遺伝子を含まない第一の改変Ti−プラスミドを回収することができる。この
ようなストラテジーを用いることにより、第一の相同組換えによって導入された
第一の抗生物質マーカーを除去した後、同じマーカーを使用して二つのリコンビ
ナーゼ部位を導入することができる。また、Ti−プラスミドの改変のために使
用されるDNA構築物に、植物マーカー遺伝子を含有させることができる。植物
マーカー遺伝子は、誘導もしくは導入されたリコンビナーゼの活性により、植物
細胞でT−DNAの切出しに成功した際に活性化されるように配置されている。
この形態において、腫瘍遺伝子の機能の欠失を、簡便にスコア化する(score)
ことができる。
For convenience, further modifications are envisioned. In one variation, the first antibiotic marker is flanked by identical recombinase recognition sites, so that when the antibiotic marker is removed by expression of the recombinase in bacteria, the first antibiotic marker does not contain the antibiotic marker gene. One modified Ti-plasmid can be recovered. By using such a strategy, after removing the first antibiotic marker introduced by the first homologous recombination, two recombinase sites can be introduced using the same marker. Also, the plant construct gene can be included in the DNA construct used for modification of the Ti-plasmid. The plant marker gene is arranged to be activated upon successful excision of T-DNA in plant cells by the activity of the induced or introduced recombinase.
In this form, the loss of oncogene function is conveniently scored.
be able to.

【0109】 多くの部位特異的リコンビナーゼが、文献に記載されている (Kilby et al.,
Trends in Genetics, 9 (12): 413-418, 1993)。広く利用されている三つのリコ
ンビナーゼシステムには以下のものが含まれる:Zygosaccharomyes rouxiiのp
SR1プラスミドによりコードされるRと同定される活性、Saccharomyces cere
visiaeに由来する2m環状プラスミドでコードされるFLP、およびファージP
1に由来するCre-lox。これらリコンビナーゼシステムのすべてが、異種の宿主
で機能することが示されている。例えば、Rは、タバコ細胞で機能することが証
明されている (Onouchi et al., Nucl. Acids. Res. 19 (23): 6373-6378, 1991
, 参照により本明細書の開示内容の一部とする)。FLPは、タバコおよびアラ
ビドプシス(シロイヌナズナ)で機能することが示されており (Kilby et al.,
The Plant Jour. 8 (5): 637-652, 1995, 参照により本明細書の開示内容の一部
とする)、Cre-loxは、タバコで機能することが示されている (Russell et al.,
Mol. Gen. Genet. 234: 49-59, 1992, Odell et al., Mol. Gen. Genet. 223: 3
69-378, 1990, Dale and Ow, Gene 91: 79-85, 1990, Dale and Ow, Proc. Natl
Acad. Sci. USA 88: 10558-10562, 1991, Haaren and Ow, Plant Molecular Bi
ology 23: 525-533, 1993, 参照により本明細書の開示内容の一部とする)。従っ
て、高等な細胞で相同組換えを指示するために部位特異的リコンビナーゼを使用
することは、充分に文献に記載されている。本発明の範囲内において、部位特異
的リコンビナーゼの切出しの機能は、腫瘍遺伝子の活性の除去を助ける手段とし
て想定される。
Many site-specific recombinases have been described in the literature (Kilby et al.,
Trends in Genetics, 9 (12): 413-418, 1993). Three widely used recombinase systems include: Zygosaccharomyes rouxii p
The activity identified as R encoded by the SR1 plasmid, Saccharomyces cere
FLP encoded by 2m circular plasmid derived from visiae, and phage P
Cre-lox derived from 1. All of these recombinase systems have been shown to function in heterologous hosts. For example, R has been shown to function in tobacco cells (Onouchi et al., Nucl. Acids. Res. 19 (23): 6373-6378, 1991.
, Which is incorporated herein by reference. FLP has been shown to function in tobacco and Arabidopsis (Arabidopsis) (Kilby et al.,
The Plant Jour. 8 (5): 637-652, 1995, incorporated by reference herein, Cre-lox has been shown to function in tobacco (Russell et al. ,
Mol. Gen. Genet. 234: 49-59, 1992, Odell et al., Mol. Gen. Genet. 223: 3
69-378, 1990, Dale and Ow, Gene 91: 79-85, 1990, Dale and Ow, Proc. Natl
Acad. Sci. USA 88: 10558-10562, 1991, Haaren and Ow, Plant Molecular Bi
ology 23: 525-533, 1993, incorporated herein by reference). Therefore, the use of site-specific recombinases to direct homologous recombination in higher cells is well documented. Within the scope of the present invention, the excision function of the site-specific recombinase is envisioned as a means to help eliminate the activity of oncogenes.

【0110】 リコンビナーゼ遺伝子は、細菌細胞で発現しないように一般には改変され、そ
の発現は植物細胞に限定される。このことは、リコンビナーゼ遺伝子が、改変T
i−プラスミドの境界領域内に含有される態様においては特に重要である。何故
なら、改変Ti−プラスミドを含むアグロバクテリウム株等の細菌株でリコンビ
ナーゼ遺伝子が発現すると、T−DNAの欠失に至るからである。このように、
これらのケースでは、リコンビナーゼ遺伝子は、イントロンを含有するように改
変され、細菌での発現は制限される。イントロンは、典型的には、少なくとも一
の終止シグナルを含有するように改変され、細菌でリコンビナーゼ活性が発現し
ないことを保証する。
The recombinase gene is generally modified so that it is not expressed in bacterial cells, and its expression is restricted to plant cells. This means that the recombinase gene has a modified T
This is of particular importance in the embodiment where it is contained within the border region of the i-plasmid. This is because expression of the recombinase gene in a bacterial strain such as an Agrobacterium strain containing the modified Ti-plasmid leads to deletion of T-DNA. in this way,
In these cases, the recombinase gene was modified to contain introns and restricted bacterial expression. Introns are typically modified to contain at least one termination signal to ensure that recombinase activity is not expressed in bacteria.

【0111】 Ti−プラスミドの改変は、ホルモンとは無関係に増殖し、かつ形態学的に正
常な植物体を再生できない表現型を付与することが可能な任意のアグロバクテリ
ウム種で行うことができる。野生型T−DNAもしくはRi−RNA、並びにそ
の改変形態を使用することができる。T−DNAもしくはRi−DNA内に通常
見出される腫瘍遺伝子の組み合わせを使用することができる。実際の組み合わせ
は、形質転換される特定の植物種、並びにその簡便性に依存すると思われる。本
発明での使用が想定されるアグロバクテリウム種には、A. rhizogenes、A tumef
aciens (ノパリン、オクトピン、アグロピン株)、A. vitis、または植物細胞に
腫瘍遺伝子を伝達することが可能な任意の他の株が含まれる。とりわけ、ノパリ
ン株C58の使用が好ましい。これらアグロバクテリウム株は、一般にアメリカ
ン・タイプ・カルチャー・コレクション(American Type Culture Collection)
から入手可能である。
The modification of the Ti-plasmid can be performed in any Agrobacterium species that is capable of growing independently of hormones and conferring a phenotype that is unable to regenerate morphologically normal plants. . Wild-type T-DNA or Ri-RNA, as well as modified forms thereof, can be used. Combinations of oncogenes normally found in T-DNA or Ri-DNA can be used. The actual combination will depend on the particular plant species being transformed, as well as its convenience. Agrobacterium species envisioned for use in the present invention include A. rhizogenes, A tumef
aciens (noparin, octopine, agropine strains), A. vitis, or any other strain capable of transmitting oncogenes to plant cells. Above all, the use of Nopaline strain C58 is preferred. These Agrobacterium strains are commonly referred to as the American Type Culture Collection.
Available from.

【0112】 Ti−プラスミドを改変する方法は、多くの種々の工程を含むことができるが
、一般に、以下の工程が使用される(これらは、図4〜7に図示される): − Ti−プラスミドのT−DNA領域に対するホモロジー領域であって、リ
コンビナーゼ認識部位に隣接するホモロジー領域を含有するベクターを構築する
; − リコンビナーゼ認識部位を含む該ベクターを、Ti−プラスミドを含むア
グロバクテリウム株に導入するために、3種の親による交配(triparental mati
ng)を行い、リコンビナーゼ認識部位を含有するように改変されたTi−プラス
ミドを回収する; − この手順を、異なるホモロジー領域で再度繰り返し、二つのリコンビナー
ゼ認識部位を所望の位置に配置したTi−プラスミドを得る。
The method of modifying the Ti-plasmid can include many different steps, but generally the following steps are used (these are illustrated in Figures 4-7):-Ti- Construct a vector containing a homology region for the T-DNA region of the plasmid, which is adjacent to the recombinase recognition site; -introducing the vector containing the recombinase recognition site into a Ti-plasmid containing Agrobacterium strain In order to do so, mating by three parents (triparental mati
ng) to recover the Ti-plasmid modified to contain the recombinase recognition site; -This procedure is repeated again with different homology regions, and the Ti-plasmid with the two recombinase recognition sites in the desired positions. To get

【0113】 細菌において相同組換えを利用し、組換えの結果新たなDNA配列が挿入され
た染色体外因子を得ることは、当該技術分野で通常実施されることである。本ケ
ースでは、二つのホモロジー領域をリコンビナーゼ認識部位に隣接させて使用し
、当該二つの相同な配列の間にある領域だけをTi−プラスミドに挿入すること
を保証する。安定な組換え体を選択するためには、抗生物質耐性マーカーを含有
させると便利であることが分かった。上述のとおり、抗生物質マーカーをリコン
ビナーゼ認識部位に隣接させて、Ti−プラスミドに一旦挿入されたマーカーを
欠失させることができる。ほとんどのリコンビナーゼ酵素において、二つのリコ
ンビナーゼ部位によって挟まれた(bound)ある配列が欠失すると、その欠失の
結果、単一のリコンビナーゼ部位が形成される。
It is common practice in the art to utilize homologous recombination in bacteria to obtain an extrachromosomal element with a new DNA sequence inserted as a result of the recombination. In this case, two homology regions are used flanking the recombinase recognition site, ensuring that only the region between the two homologous sequences is inserted into the Ti-plasmid. It has been found convenient to include an antibiotic resistance marker for the selection of stable recombinants. As mentioned above, antibiotic markers can be flanked by recombinase recognition sites to delete the marker once inserted into the Ti-plasmid. In most recombinase enzymes, the deletion of a sequence bounded by two recombinase sites results in the formation of a single recombinase site.

【0114】 また、Ti−プラスミドに第二のリコンビナーゼ認識部位を挿入するために使
用されるベクターの一つに、リコンビナーゼ遺伝子自体を含有させると便利であ
ることが分かった。リコンビナーゼ遺伝子は、植物のイントロンを含有するよう
に改変され、細菌細胞では発現せず、植物の誘導プロモーターの制御下にある。
例示したケースでは、二種類の誘導プロモーターを実証のために使用する:アブ
ラナ属に由来する低温誘導プロモーター (Genbank Acc. N. U14665)、およびtet
オペレーター/リプレッサーシステム (Gatz and Quail, Proc. Natl. Acad. Sci
. USA 85: 1394-1397, 1988, 参照により本明細書の開示内容の一部とする)。当
該技術分野で公知の他の誘導プロモーターもしくは制御プロモーターを、本発明
の範囲内で使用することができる。例えば、Mett et al., (Proc. Natl. Acad.
Sci. USA 90 4567-4571, 1993, 参照により本明細書の開示内容の一部とする)は
、酵母のメタロチオニン(metallothionin)遺伝子に由来する遺伝子発現システ
ムについて記載している。彼らは、ACE1と称されるDNA配列を含有するキ
メラ植物プロモーターが、金属活性(metallo-active)転写因子によって抑制さ
れ、銅イオンの存在下で抑制解除され得ることを実証した。更に、哺乳類に由来
する遺伝子発現システムが、植物細胞で機能することが示された (Proc. Natl.
Acad. Sci. USA 88: 10421 10425, 1991, 参照により本明細書の開示内容の一部
とする)。この遺伝子発現システムでは、グルココルチコイド転写因子およびグ
ルココルチコイド応答因子をコードするDNAを、植物遺伝子とともに利用し、
これにより、遺伝子発現を抑制するが、ステロイドホルモンの存在下で抑制解除
され得る遺伝子発現システムを提供する。
It has also been found convenient to include the recombinase gene itself in one of the vectors used to insert a second recombinase recognition site into the Ti-plasmid. The recombinase gene has been modified to contain a plant intron, is not expressed in bacterial cells, and is under the control of a plant inducible promoter.
In the case illustrated, two types of inducible promoters are used for demonstration: a low temperature inducible promoter from Brassica (Genbank Acc. N. U14665), and tet.
Operator / Repressor System (Gatz and Quail, Proc. Natl. Acad. Sci
USA 85: 1394-1397, 1988, incorporated herein by reference). Other inducible or regulated promoters known in the art can be used within the scope of the invention. For example, Mett et al., (Proc. Natl. Acad.
Sci. USA 90 4567-4571, 1993, incorporated herein by reference), describes a gene expression system derived from the yeast metallothionin gene. They demonstrated that a chimeric plant promoter containing a DNA sequence designated ACE1 was repressed by a metallo-active transcription factor and could be derepressed in the presence of copper ions. Furthermore, a mammalian-derived gene expression system has been shown to function in plant cells (Proc. Natl.
Acad. Sci. USA 88: 10421 10425, 1991, incorporated herein by reference). In this gene expression system, DNA encoding a glucocorticoid transcription factor and a glucocorticoid response factor is used together with a plant gene,
This provides a gene expression system that suppresses gene expression but can be derepressed in the presence of steroid hormones.

【0115】 Ti−プラスミドの改変T−DNAを含む組換えDNA分子は、「新規特性」
をコードする遺伝子を更に含有することができ、「新規特性」をコードする遺伝
子は、任意の有益な組換えタンパク質もしくはペプチドとすることができ、典型
的には、この「新規特性」は、商業的に有益な異種タンパク質、または除草剤耐
性等の作物学的に有用な特性を付与するタンパク質とすることができる。これら
特性には、Bt殺虫性タンパク質遺伝子等の昆虫耐性が含まれ、改変方法の具体
例およびBtコード配列を植物で使用した具体例は、米国特許第5,380,381号に
見出され、これは参照により本明細書の開示内容の一部とする。昆虫の捕食を植
物で制御する他のストラテジーには、プロテアーゼインヒビターをコードする遺
伝子 (米国特許第5,436,392号, 参照により本明細書の開示内容の一部とする)、
昆虫毒タンパク質 (米国特許第5,441,934号および第5,177,308号, 参照により本
明細書の開示内容の一部とする)、および種々の他のタンパク質が含まれる。更
に他の特性には、以下のものが含まれる:真菌もしくは疾病耐性をコードする遺
伝子 (例えば、Defense-related proteins in higher plants. Bowles, D. J.,
Annual Review of Biochemistry 1990 59: 873-907;または米国特許第5,703,04
4号および第5,607,919号を参照, すべてを参照により本明細書の開示内容の一部
とする)、果実の成熟を遅らせるためにエチレン生成を低減する等、品質に関す
る特性をコードする遺伝子 (例えば、米国特許第5,998,702号;第5,859,330号;
および第5,916,250号に記載, 参照により本明細書の開示内容の一部とする)、ビ
タミンを増大させる (例えば、国際公開番号 WO 99/53041, 参照により本明細書
の開示内容の一部とする)、または商業的に価値のある二次代謝産物の生産を増
大させる等、栄養剤(nutraceutical)生成物を生成することが可能な酵素をコ
ードする遺伝子、あるいは、開花を遅らせたり誘導したりする (例えば、LEA
FY等のホメオティック遺伝子 (Weigel and Nilsson, Nature 277: 495-500,
1995, Session et al., Science 289: 779-781, 2000, 参照により本明細書の
開示内容の一部とする))、果実で種子を減少させる (例えば、国際公開番号 WO
97/40179, 参照により本明細書の開示内容の一部とする)等、植物の発達を生化
学的もしくは生理学的に制御する遺伝子。本発明の範囲は、当該新規特性に限定
されるものではない。実際、アグロバクテリウムに大きなDNA領域を伝達する
能力があれば、多数の遺伝子を含む大きなゲノムDNA断片であっても、本シス
テムにより伝達できると考えられる。
Recombinant DNA molecules containing modified T-DNA of the Ti-plasmid have "new properties".
The gene encoding the "novel characteristic" can be any useful recombinant protein or peptide, and typically this "novel characteristic" is Can be a heterologously beneficial protein or a protein that imparts agronomically useful properties such as herbicide tolerance. These properties include insect resistance such as the Bt insecticidal protein gene and specific examples of modified methods and Bt coding sequences used in plants are found in US Pat. No. 5,380,381, which is incorporated by reference. It is made a part of the disclosure content of this specification. Other strategies for controlling insect predation in plants include genes encoding protease inhibitors (U.S. Patent No. 5,436,392, incorporated herein by reference),
Insect venom proteins (US Pat. Nos. 5,441,934 and 5,177,308, incorporated herein by reference), and various other proteins are included. Still other properties include: genes encoding fungal or disease resistance (eg, Defense-related proteins in higher plants. Bowles, DJ,
Annual Review of Biochemistry 1990 59: 873-907; or US Pat. No. 5,703,04
No. 4 and No. 5,607,919, all incorporated herein by reference), genes that encode quality-related characteristics such as reducing ethylene production to delay fruit ripening (e.g., US Pat. No. 5,998,702; 5,859,330;
And No. 5,916,250, incorporated herein by reference) and increased vitamins (eg, International Publication No. WO 99/53041, incorporated herein by reference) ), Or a gene encoding an enzyme capable of producing a nutraceutical product, such as increasing the production of commercially valuable secondary metabolites, or delaying or inducing flowering (For example, LEA
Homeotic genes such as FY (Weigel and Nilsson, Nature 277: 495-500,
1995, Session et al., Science 289: 779-781, 2000, incorporated herein by reference)) and reduce seeds in fruits (e.g. International Publication No. WO
97/40179, incorporated herein by reference), and the like, which control the development of plants biochemically or physiologically. The scope of the invention is not limited to the novel properties. In fact, if it is possible to transmit a large DNA region to Agrobacterium, it is considered that even a large genomic DNA fragment containing many genes can be transmitted by this system.

【0116】 新規特性をコードする遺伝子を、野生型C−58を改変するために使用される
プラスミドに追加できることは明らかである。前記新規特性は、右境界配列もし
くは左境界配列を改変する際に追加することができる。このように、リコンビナ
ーゼ酵素の活性化により、野生型T−DNAおよびリコンビナーゼ酵素コード領
域が切出され、T−DNA境界に隣接する新規特性が残されるように、新規特性
コード遺伝子をリコンビナーゼ認識部位に対して配置する(orient)ことにより
、任意の幾つかの新規特性コード遺伝子を追加することができる。
It is clear that the gene encoding the novel property can be added to the plasmid used to modify wild type C-58. The novel property can be added when modifying the right border sequence or the left border sequence. Thus, the activation of the recombinase enzyme cuts out the wild-type T-DNA and the recombinase enzyme coding region, leaving a novel property adjacent to the T-DNA border, leaving the novel property-encoding gene at the recombinase recognition site. Any number of novel property-encoding genes can be added by orienting to one another.

【0117】 改変Ti−プラスミドを回収した後、アグロバクテリウム株を調製し、植物細
胞を形質転換し、腫瘍遺伝子領域を含有する細胞を、ホルモンフリーの条件もし
くは最少培地の条件下で培養し、形質転換細胞を増殖させ、非形質転換細胞を除
去する。この期間の後、リコンビナーゼ活性を誘導する。リコンビナーゼ活性は
、腫瘍遺伝子領域を除去し、新規特性とT−DNA左境界および右境界によって
挟まれたT−DNAの小さな領域とを残す。このことは、図8に示される。
After recovering the modified Ti-plasmid, an Agrobacterium strain is prepared, a plant cell is transformed, and a cell containing an oncogene region is cultured under a hormone-free condition or a minimal medium condition, Transformed cells are grown and non-transformed cells are removed. After this period, recombinase activity is induced. Recombinase activity removes the oncogene region, leaving a novel feature and a small region of T-DNA flanked by T-DNA left and right borders. This is shown in FIG.

【0118】 腫瘍遺伝子領域を切出した後、植物DNAにリコンビナーゼ部位だけを残すこ
とが望ましい場合があることに注目されたい。この形態では、リコンビナーゼを
介したDNAの組込みを使用して更に遺伝子を導入するために、該リコンビナー
ゼ部位を利用することができる。更に、各々が異なる挿入部位を有する種々の形
質転換細胞系統を選択することにより、該リコンビナーゼ部位が、植物ゲノムの
至るところに散在していてもよい。これら個々の植物系統を再生、交配して、植
物ゲノムの至るところに散在した多数のリコンビナーゼ認識部位を含む植物系統
を形成してもよい。その後、リコンビナーゼ酵素を利用して、植物ゲノムの領域
を再配置、重複、または欠失させ、新規遺伝子型および遺伝的組み合わせを作成
することができる。このように、本発明は、植物の遺伝学における更なる有用性
を含み、すなわち、植物ゲノムに多数のリコンビナーゼ認識部位(リコンビナー
ゼ活性を利用して植物ゲノムの配置を変えるためにリコンビナーゼによって利用
され得る部位)を導入する方法の使用を含む。リコンビナーゼは、第二の形質転
換で導入してもよいし、あるいは本明細書で記載されるような誘導プロモーター
の制御下で植物ゲノムに存在させてもよい。また、構成的にリコンビナーゼを発
現するように操作された植物、あるいはより好ましくは誘導プロモーターもしく
は組織特異的プロモーターの制御下でリコンビナーゼを発現するように操作され
た植物と交配することによりリコンビナーゼを導入してもよい。リコンビナーゼ
の発現を制御する花粉もしくは小胞子(microspore)特異的プロモーターが好ま
しい。何故なら、このプロモーターによれば、ゲノムがリコンビナーゼ部位を多
数含有する植物細胞において、花粉でリコンビナーゼ発現を誘導した後、新たな
遺伝的配置を含む花粉細胞の集団が産生されるからである。
It should be noted that it may be desirable to leave only the recombinase site in the plant DNA after excising the oncogene region. In this form, the recombinase site can be utilized to introduce additional genes using recombinase-mediated integration of DNA. Furthermore, the recombinase sites may be scattered throughout the plant genome by selecting various transformed cell lines, each with a different insertion site. These individual plant lines may be regenerated and crossed to form plant lines containing multiple recombinase recognition sites scattered throughout the plant genome. The recombinase enzyme can then be utilized to rearrange, overlap, or delete regions of the plant genome to create new genotypes and genetic combinations. Thus, the present invention includes an additional utility in plant genetics: multiple recombinase recognition sites in the plant genome (which can be utilized by recombinases to relocate the plant genome utilizing recombinase activity. Site) is used. The recombinase may be introduced in the second transformation or it may be present in the plant genome under the control of an inducible promoter as described herein. Further, the recombinase is introduced by crossing with a plant that is constitutively engineered to express recombinase, or more preferably a plant that is engineered to express recombinase under the control of an inducible promoter or a tissue-specific promoter. May be. Pollen or microspore specific promoters controlling the expression of the recombinase are preferred. This is because this promoter produces pollen cell populations containing a new genetic arrangement after inducing recombinase expression in pollen in plant cells whose genome contains many recombinase sites.

【0119】 当該技術分野では、染色体組換えを引き起こすためのCre-loxリコンビナーゼ
システムの使用については記載されているが (Qin et al, Proc. Natl. Acad Sc
i., USA 91: 5, 1706-1710, 1994)、選択マーカーを使用しないで、多数のリコ
ンビナーゼ認識部位を植物ゲノムに簡便に挿入する方法については想定していな
いと思われる。選択マーカーの必要性は、リコンビナーゼ部位を所持して産生す
ることができる組換え(events)の回数を制限するため、該手法の有用性を制限
する。本発明では、任意の幾つかのリコンビナーゼ部位を導入することができ、
本方法は、コード配列を添加することなく、リコンビナーゼ部位を含有すること
のみ変更されたゲノムを有する植物細胞を産生するために使用することができる
。導入されたリコンビナーゼ部位の他の使用は、リコンビナーゼを介した遺伝子
挿入を利用して、新規特性を部位特異的に組込むための領域を提供することであ
る。
The use of the Cre-lox recombinase system to cause chromosomal recombination has been described in the art (Qin et al, Proc. Natl. Acad Sc).
i., USA 91: 5, 1706-1710, 1994), it seems that no method for simply inserting a large number of recombinase recognition sites into a plant genome without using a selection marker is supposed. The need for a selectable marker limits the number of recombination events that can be produced in possession of the recombinase site, thus limiting the usefulness of the procedure. In the present invention, any number of recombinase sites can be introduced,
This method can be used to produce plant cells with an altered genome only containing the recombinase site, without the addition of coding sequences. Another use of introduced recombinase sites is to utilize recombinase-mediated gene insertion to provide regions for site-specific integration of novel properties.

【0120】 また、植物の染色体に残る領域は、腫瘍遺伝子領域に由来する遺伝子、または
腫瘍遺伝子領域に由来する遺伝子の一部を含んでいてもよい。腫瘍遺伝子領域内
には、オパインの形成をコードする遺伝子を含めて多数の種々の腫瘍遺伝子が存
在するため、リコンビナーゼ認識部位を挿入して、腫瘍遺伝子領域の一部を除去
し、一方、腫瘍遺伝子領域に通常みられる腫瘍遺伝子の一つもしくはその一部を
残すことが、幾つかのケースでは好ましい。
The region remaining in the plant chromosome may include a gene derived from the oncogene region or a part of the gene derived from the oncogene region. Within the oncogene region, there are many different oncogenes, including genes that code for the formation of opines, so a recombinase recognition site was inserted to remove a portion of the oncogene region, while Retaining one or a portion of the oncogenes normally found in the region is preferred in some cases.

【0121】 リコンビナーゼに加えて、改変Ti−プラスミドの腫瘍遺伝子領域を除去もし
くは切出すためにトランスポゼースを使用することが考えられる。既知のトラン
スポゾンおよび関連したトランスポゼース活性には、以下のものが含まれる:ト
ウモロコシに由来するAc/Ds および En/Spm 因子 (例えば、Federoff, N. Maize
Transposable Elements. In Berg, D. E. and Howe, M. M. (eds) Mobile DNA,
pp. 375-411, American Society for Microbiology, Washington, D.C., 1989
を参照)、キンギョソウに由来するTam-1 および Tam-3 (例えば、Sommer et al,
Transposable Elements of Antirrhinum majus. In Plant Transposable Eleme
nts, 0. Nelson, ed, Plenum Press, New York, pp. 227-235, 1988を参照)、タ
バコに由来するTnt-1 (Pouteau, S. et al, Mol Gen Genet. 228: 233-239, 199
1)、ペチュニアに由来するTph-1 (Gerats A. G. M. et al, The Plant Cell 2:
1121-1128, 1991)、およびポテトに由来するTst-1因子 (Koster-Topfer, et al,
Plant Mol. Biol 14: 239-247, 1990)、すべて参照により本明細書の開示内容
の一部とする。
In addition to recombinase, it is envisaged to use transposase to remove or excise the oncogene region of the modified Ti-plasmid. Known transposons and related transposase activities include: Ac / Ds and En / Spm factors from maize (eg, Federoff, N. Maize).
Transposable Elements. In Berg, DE and Howe, MM (eds) Mobile DNA,
pp. 375-411, American Society for Microbiology, Washington, DC, 1989
Tam-1 and Tam-3 from snapdragons (see, for example, Sommer et al,
Transposable Elements of Antirrhinum majus. In Plant Transposable Eleme
nts, 0. Nelson, ed, Plenum Press, New York, pp. 227-235, 1988), tobacco-derived Tnt-1 (Pouteau, S. et al, Mol Gen Genet. 228: 233-239, 199
1), Tph-1 derived from petunia (Gerats AGM et al, The Plant Cell 2:
1121-1128, 1991), and a potato-derived Tst-1 factor (Koster-Topfer, et al,
Plant Mol. Biol 14: 239-247, 1990), all incorporated by reference herein.

【0122】 トランスポゾンは、トランスポゼース酵素をコードする中心のコード領域を有
し、トランスポゾンの5’端および3’端に、特定のトランスポゼースに認識さ
れるDNA配列を有する所定の特徴を示す。トランスポゼースが、これらDNA
配列に作用すると、該転位性因子の転位が起こる。異種遺伝子を含む人工的トラ
ンスポゾンが構築されている。これら組換えトランスポゾンは、トランスポゼー
ス酵素の存在下で転位することができる。本発明に従って、トランスポゼース酵
素によって腫瘍遺伝子が切出され得る形態で、トランスポゼースに認識される配
列を、腫瘍遺伝子に連結することができる。転位もしくは切出しは、腫瘍遺伝子
の機能を不可逆的に不活性化する。トランスポゾンは、他の染色体部位への再挿
入が起こりにくいよう、もしくは起こらないように改変されていてもよいし、あ
るいは腫瘍遺伝子の一部が不可逆的に欠失されるように、トランスポゼース認識
部位の配置を構築してもよい。例えば、改変腫瘍遺伝子のプロモーターとそのコ
ード領域との間にトランスポゼース認識部位を有するように、腫瘍遺伝子を改変
することができ、その結果、転位が、該コード領域もしくはプロモーターの一部
を効果的に除去し、該腫瘍遺伝子を不活性化する。腫瘍遺伝子の機能を不活性化
する手段として転位を利用するために、任意の幾つかのストラテジーを使用する
ことができる。
A transposon has a central coding region that encodes a transposase enzyme, and exhibits certain features having a DNA sequence recognized by a specific transposase at the 5 ′ and 3 ′ ends of the transposon. Transposase is the DNA of these
Acting on the sequence causes transposition of the transposable element. An artificial transposon containing a heterologous gene has been constructed. These recombinant transposons can transpose in the presence of the transposase enzyme. According to the present invention, a sequence recognized by transposase can be linked to an oncogene in a form such that the oncogene can be excised by the transposase enzyme. Transposition or excision irreversibly inactivates the function of oncogenes. The transposon may be modified so that reinsertion into other chromosomal sites does not occur easily or does not occur, or a part of the oncogene is irreversibly deleted so that the transposase recognition site The arrangement may be constructed. For example, the oncogene can be modified to have a transposase recognition site between the promoter of the modified oncogene and its coding region, such that transposition effectively causes a portion of the coding region or promoter. Remove and inactivate the oncogene. Any of several strategies can be used to exploit transposition as a means of inactivating the function of oncogenes.

【0123】 腫瘍遺伝子の転位(もしくは欠失)を特異的に引き起こすためのトランスポゼ
ース活性の使用は、本発明の範囲内で考えられる。実際、トランスポゼース酵素
に認識され得るDNA配列を含有するようにT−DNAを改変することができ、
その結果、トランスポゼース酵素に晒された際に、腫瘍遺伝子は、本来の挿入位
置から切出され、その後、欠失もしくは別の部位への低頻度の転位に至る。この
ように、トランスポゾンは、適切に改変されると、本発明の範囲内で、腫瘍遺伝
子の切出しを好ましくする手段として使用することができる。
The use of transposase activity to specifically cause transposition (or deletion) of oncogenes is contemplated within the scope of the present invention. In fact, T-DNA can be modified to contain a DNA sequence that can be recognized by the transposase enzyme,
As a result, when exposed to the transposase enzyme, the oncogene is excised from its original insertion site, followed by deletion or infrequent translocation to another site. Thus, when properly modified, the transposon can be used as a means of favoring excision of an oncogene within the scope of the present invention.

【0124】 アグロバクテリウムのノパリン株の腫瘍形成T−DNA領域は、好ましいDN
A構成要素を提供する。当該技術分野では、これら遺伝子の構造および機能につ
いて記載され、当業者であれば、最適な形質転換効率を提供する特定のDNA構
築物および培養条件を考え出すことができる。ノパリン株は、ノパリン株C−5
8のT−DNAが一本鎖T−DNA領域であるため、偽の二本鎖T−DNAを含
むために「右」かつ「左」のT−DNA領域が存在するオクトピン株と比べて好
ましい。C−58ノパリンのT−DNA内には、腫瘍遺伝子1、2、および4等
の既知の機能を有する腫瘍遺伝子、並びに5、6b等の機能が特定されていない
腫瘍遺伝子、並びにノパリンシンターゼをコードする遺伝子(nos)、アグロシ
ノピンシンターゼをコードする遺伝子(acs)、オクトピン、ノパリン分泌をコ
ードする遺伝子(ons)およびその他の遺伝子が存在する。これら腫瘍遺伝子の
活性を組み合わせると、クラウンゴールが形成される。
The oncogenic T-DNA region of the Agrobacterium nopaline strain has the preferred DN
Provide the A component. The structure and function of these genes are described in the art and one of ordinary skill in the art can devise specific DNA constructs and culture conditions that provide optimal transformation efficiency. Nopaline strain is Nopaline strain C-5
Since the T-DNA of 8 is a single-stranded T-DNA region, it is preferable as compared with the octopine strain in which the "right" and "left" T-DNA regions are present because it contains pseudo double-stranded T-DNA . In the T-DNA of C-58 nopaline, an oncogene having a known function such as oncogenes 1, 2, and 4 and an oncogene whose function is not specified such as 5 and 6b, and nopaline synthase are contained. There are coding genes (nos), genes coding for agrocinopine synthase (acs), octopine, genes coding for nopaline secretion (ons) and other genes. The combined activity of these oncogenes forms the crown gall.

【0125】 腫瘍遺伝子1は、植物細胞に通常みられるアミノ酸であるトリプトファンをイ
ンドールアセトアミドに変換する酵素、インドールアセトアミドシンターゼ(I
AMS)をコードする。腫瘍遺伝子1の機能、すなわち、トリプトファン(すべ
ての植物細胞内に含有される内在性アミノ酸)のインドールアセトアミドへの変
換については、Van Onckelen et al., FEBS lett. 198, 357-360, 1986に記載さ
れ、これは、参照により本明細書の開示内容の一部とする。
Oncogene 1 is indoleacetamide synthase (I), an enzyme that converts tryptophan, an amino acid normally found in plant cells, into indoleacetamide.
AMS) code. The function of oncogene 1, ie conversion of tryptophan (an endogenous amino acid contained in all plant cells) to indoleacetamide, is described in Van Onckelen et al., FEBS lett. 198, 357-360, 1986. Which is incorporated herein by reference.

【0126】 腫瘍遺伝子2は、インドールアセトアミドをインドール酢酸に変換する酵素、
インドールアセトアミドヒドロラーゼ(IAMH)をコードする。腫瘍遺伝子2
の機能、すなわち、インドールアセトアミドをインドール酢酸に変換する能力に
ついては、Tomashow et al., Proc. Natl. Acad Sci. USA 81, 5071-5075, 1984
、およびSchroder et al., Eur. J. Biochem. 138, 387-391, 1984により実証さ
れ、これらは、参照により本明細書の開示内容の一部とする。具体的には、腫瘍
遺伝子2は腫瘍遺伝子1と協力して、細菌細胞でみられるが植物細胞ではみられ
ない経路によって、トリプトファンから植物の成長調節因子であるインドール酢
酸を合成する。関連する腫瘍遺伝子の活性は、A. rhizogenes, A. vitis (Canad
ay, J. et al., Mol. Gen. Genet. 235: 292-303, 1992)、およびPseudomonas s
avastanoi (Yamada et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82: 6522-6526, 198
5) でみられ、これらは、参照により本明細書の開示内容の一部とする。
Oncogene 2 is an enzyme that converts indoleacetamide to indoleacetic acid,
It encodes indoleacetamide hydrolase (IAMH). Oncogene 2
For the function of A., ie, the ability to convert indole acetamide to indole acetic acid, Tomashow et al., Proc. Natl. Acad Sci. USA 81, 5071-5075, 1984.
, And Schroder et al., Eur. J. Biochem. 138, 387-391, 1984, which are hereby incorporated by reference. Specifically, oncogene 2 cooperates with oncogene 1 to synthesize indoleacetic acid, a plant growth regulator, from tryptophan by a pathway found in bacterial cells but not in plant cells. The activity of related oncogenes is shown in A. rhizogenes, A. vitis (Canad
ay, J. et al., Mol. Gen. Genet. 235: 292-303, 1992), and Pseudomonas s.
avastanoi (Yamada et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82: 6522-6526, 198
5), which are incorporated herein by reference.

【0127】 腫瘍遺伝子4は、イソペンチルトランスフェラーゼをコードし、サイトカイニ
ン活性を合成することができる。
Oncogene 4 encodes isopentyltransferase and is capable of synthesizing cytokinin activity.

【0128】 これら充分に特定された個々の腫瘍遺伝子に加えて、T−DNA領域は、腫瘍
形成プロセスに関与し、腫瘍遺伝子と考えられる幾つかの他の遺伝子を含有する
。これら遺伝子の多くは、腫瘍形成の調節に関与し、腫瘍形成の効率に重要な役
割を果たす。このように、腫瘍遺伝子の補足物全体(entire complement)で形
質転換された細胞は、形質転換細胞の増殖に好ましい条件下で、非形質転換細胞
を犠牲にして、ただし組織を混乱させた形態で、非常に急速に増殖し、クラウン
ゴールを形成する。C−58株にみられる腫瘍遺伝子の補足物(complement)は
、全体で、クラウンゴール組織の形成に必要な遺伝的機能を提供する。
In addition to these well-defined individual oncogenes, the T-DNA region is involved in the oncogenic process and contains several other genes that are considered oncogenes. Many of these genes are involved in the regulation of tumorigenesis and play important roles in the efficiency of tumorigenesis. Thus, cells transformed with the entire complement of the oncogene will be sacrificed in the untransformed cells, but in a tissue-disturbed form, under conditions favorable to the growth of the transformed cells. Proliferate very quickly, forming crown gall. The oncogene complement found in strain C-58 collectively provides the genetic functions required for the formation of crown gall tissue.

【0129】 幾つかの植物種では、腫瘍遺伝子の通常の補足物(complement)の一部を使用
することができる。実際、一以上の腫瘍遺伝子を使用することができ、その培地
は、通常発現される腫瘍遺伝子のすべての発現によって通常見出される植物ホル
モンのレベルを提供するように調整される。このように、第一の形質転換により
得られた植物細胞は、ホルモンとは無関係の増殖を完全には示さないが、ある培
養条件下で、ホルモンと無関係な増殖に類似した表現型であって、形態学的に正
常な細胞を再生できない表現型を示す。その後、これらの細胞は、リコンビナー
ゼの発現に晒された後、培養条件を選択して、形態学的に正常な細胞を再生する
能力を有する前記形質転換細胞を提供する。この形態では、限られた数の腫瘍遺
伝子の使用を想定しているため、本方法を単純にしている。
In some plant species, some of the usual complements of oncogenes can be used. In fact, more than one oncogene can be used, the medium of which is adjusted to provide the levels of phytohormones normally found by the expression of all of the normally expressed oncogenes. Thus, the plant cells obtained by the first transformation do not completely show hormone-independent growth, but under certain culture conditions have a phenotype similar to hormone-independent growth. , Shows a phenotype in which morphologically normal cells cannot be regenerated. These cells are then exposed to recombinase expression and, after selection of culture conditions, provide the transformed cells with the ability to regenerate morphologically normal cells. This form simplifies the method as it envisages the use of a limited number of oncogenes.

【0130】 本発明のこれら態様において、選択される腫瘍遺伝子活性は、アグロバクテリ
ウムのTi−もしくはRi−プラスミドに由来する腫瘍遺伝子1および2、およ
びサイトカイニンの生産を引き起こす腫瘍遺伝子4、並びにTi−もしくはRi
−DNA領域内でこれら腫瘍遺伝子と関連して通常見出される他の腫瘍遺伝子で
ある。これら遺伝子の活性を組み合わせると、ホルモンとは無関係な増殖が起こ
る。これら遺伝子の植物ホルモン活性は、多くの場合、内在性適用の植物ホルモ
ンによって置き換えることができる。
In these aspects of the invention, the oncogene activity selected is oncogenes 1 and 2 from the Agrobacterium Ti- or Ri-plasmid, and oncogene 4 that causes the production of cytokinins, and Ti-. Or Ri
-Other oncogenes commonly found in the DNA region in association with these oncogenes. The combined activity of these genes results in hormone-independent growth. The plant hormone activity of these genes can often be replaced by endogenously applied plant hormones.

【0131】 これら腫瘍遺伝子を、何らかの方法で消すか、あるいは黙らせた(silence)
とき、細胞は正常に増殖し、多くの場合、形態学的に正常な植物体を再生するこ
とができる。このように、腫瘍遺伝子のサイレンシング(silencing)は、組織
培養において選択可能なイベントとして使用することができる。抑制等のサイレ
ンスに使用可能な種々の手段を、図3に図示する。本発明のこの側面において、
腫瘍遺伝子の発現もしくは機能を除去することが可能なリプレッサーをコードす
る第二のDNAが発現される。
These oncogenes were somehow erased or silenced
At times, cells proliferate normally and are often capable of regenerating morphologically normal plants. Thus, oncogene silencing can be used as a selectable event in tissue culture. Various means that can be used for silence, such as suppression, are illustrated in FIG. In this aspect of the invention,
A second DNA is expressed that encodes a repressor capable of removing oncogene expression or function.

【0132】 遺伝子を黙らせるか、あるいはその活性を抑制することができる方法は数多く
ある。本発明の文脈上、細胞で前記腫瘍遺伝子の産物の蓄積を効果的に阻害する
任意のメカニズムが抑制を含む。前記方法は、前記腫瘍遺伝子のプロモーター内
のDNA領域もしくは「オペレーター」に、特定の「リプレッサータンパク質も
しくは因子」が結合することを含む。腫瘍遺伝子のプロモーター領域は、このリ
プレッサー因子に応答するように都合よく改変することができる。当該技術分野
で記載されるこれらDNA結合タンパク質の例としては、細菌リプレッサー因子
および関連のDNA結合領域(オペレーターDNA)、例えばLac Zリプレッサ
ーもしくはtetリプレッサーもしくは他の細菌リプレッサーが挙げられる。細菌
リプレッサーの他の例としては、リプレッサータンパク質のクラスに見出すこと
ができ、以下のものが挙げられる:細菌システムで糖の異化を調節するLacR、Gu
tR、DeoR、FucR、およびGlpR (van Rooijen, R. J. and de Vos, W. M., J. Bio
l. Chem. 265: 18499-18503, 1990, 参照により本明細書の開示内容の一部とす
る)、またはアグロシノピンの生合成および接合による伝達を調節するaccRとし
て公知のアグロバクテリウムリプレッサー (Bodman et al., Proc. Natl Acad S
ci USA 89: 643-647, 1992, 参照により本明細書の開示内容の一部とする)。任
意の他のリプレッサーを、本発明の範囲内で使用することができる。リプレッサ
ーの他の供給源として、酵母等の真菌類もしくは他の任意の生物でみられるもの
を含めて使用することができる。遺伝子の発現を抑制することが可能な遺伝子発
現メカニズムの一例として、LexAシステムが挙げられる (米国特許第4,833,080
号, 参照により本明細書の開示内容の一部とする)。LexAメカニズムは、リプレ
ッサーと特定のDNAオペレーター配列を利用して、遺伝子の発現を制御する。
他の供給源には、以下のものが含まれる:酵母由来のシステム (Mett et al., P
roc. Natl. Acad. Sci. USA 90 4567-4571, 1993, 参照により本明細書の開示内
容の一部とする)、哺乳類由来の遺伝子発現システム (Schena et al., Proc. Na
tl. Acad. Sci. USA 88: 10421 10425, 1991, 参照により本明細書の開示内容の
一部とする)、および人工的なシステム。例えば、米国特許第5,198,346号(参照
により本明細書の開示内容の一部とする)は、新規DNA結合タンパク質、とり
わけ、本発明の範囲内で使用することが可能な遺伝子発現のリプレッサーを生成
する方法について記載している。本発明において、リプレッサーは、腫瘍遺伝子
の転写調節配列に挿入され得る特定のDNA配列に結合することができ、この結
合により、腫瘍遺伝子の発現を実質的に抑制することができる。
There are many ways in which a gene can be silenced or its activity suppressed. In the context of the present invention, any mechanism that effectively inhibits accumulation of the product of said oncogene in a cell includes suppression. The method involves binding a particular "repressor protein or factor" to a DNA region or "operator" within the oncogene promoter. The promoter region of the oncogene can be conveniently modified to respond to this repressor element. Examples of these DNA binding proteins described in the art include bacterial repressor factors and associated DNA binding regions (operator DNA) such as the Lac Z repressor or tet repressor or other bacterial repressors. Other examples of bacterial repressors can be found in the class of repressor proteins and include: LacR, Gu that regulates sugar catabolism in bacterial systems.
tR, DeoR, FucR, and GlpR (van Rooijen, RJ and de Vos, WM, J. Bio
l. Chem. 265: 18499-18503, 1990, incorporated herein by reference), or the Agrobacterium repressor known as accR (Bodman), which regulates biosynthesis and conjugative transduction of agrocinopine. et al., Proc. Natl Acad S
ci USA 89: 643-647, 1992, incorporated herein by reference). Any other repressor can be used within the scope of the invention. Other sources of repressors can be used including those found in fungi such as yeast or any other organism. The LexA system is an example of a gene expression mechanism capable of suppressing gene expression (US Pat. No. 4,833,080).
No., incorporated herein by reference). The LexA mechanism utilizes repressors and specific DNA operator sequences to control gene expression.
Other sources include: Yeast-derived systems (Mett et al., P
Roc. Natl. Acad. Sci. USA 90 4567-4571, 1993, incorporated herein by reference), mammalian gene expression systems (Schena et al., Proc. Na
tl. Acad. Sci. USA 88: 10421 10425, 1991, incorporated herein by reference), and artificial systems. For example, US Pat. No. 5,198,346 (incorporated by reference herein) produces novel DNA binding proteins, especially repressors of gene expression that can be used within the scope of the present invention. It describes how to do it. In the present invention, the repressor can bind to a specific DNA sequence that can be inserted into a transcriptional regulatory sequence of an oncogene, and this binding can substantially suppress the expression of the oncogene.

【0133】 また、特定のDNA配列に強固に結合するように改変された他のDNA結合タ
ンパク質、いわゆる「トランスドミネーター(transdominator)」を使用するこ
ともできる。他のリプレッサーは、腫瘍遺伝子に対するアンチセンスRNAを含
んでいてもよい。遺伝子発現の除去を目的とした他の抑制ストラテジーを、本発
明の範囲内で使用することができる。遺伝子発現の抑制を達成する3つのすぐれ
た方法、アンチセンスRNA、共抑制、およびリボザイム技術について記載され
ている。アンチセンスRNAを利用する方法は、例えば、米国特許第4,801,540
号および米国特許第5,107,065号に記載され、これらは参照により本明細書の開
示内容の一部とする。遺伝子活性の共抑制のプロセスは、Jorgensen et al, 199
1, 米国特許第5,034,323号および第5,283,184号に記載され、これらは参照によ
り本明細書の開示内容の一部とする。リボザイムの使用は、Cech et al, 米国特
許第4,987,071号および第5,116,742号に記載され、これらは参照により本明細書
の開示内容の一部とする。
It is also possible to use other DNA binding proteins which have been modified to bind tightly to specific DNA sequences, so-called "transdominators". Other repressors may include antisense RNA for oncogenes. Other suppression strategies aimed at eliminating gene expression can be used within the scope of the invention. Three good ways to achieve repression of gene expression are described, antisense RNA, co-repression, and ribozyme technology. Methods utilizing antisense RNA are described, for example, in US Pat. No. 4,801,540.
And US Pat. No. 5,107,065, which are incorporated herein by reference. The process of co-suppression of gene activity is described by Jorgensen et al, 199.
1, U.S. Pat. Nos. 5,034,323 and 5,283,184, which are incorporated herein by reference. The use of ribozymes is described in Cech et al, US Pat. Nos. 4,987,071 and 5,116,742, which are incorporated by reference herein.

【0134】 このように、本発明の方法を使用してトランスジェニック植物を得ることが可
能な多くの手法が存在する。従って、本発明は、植物種および変種の範囲を超え
て有用であることが分かった。野生型アグロバクテリウムにより形質転換するこ
とが可能な任意の植物種に、本発明の方法を行うことができ、形態学的に正常な
形質転換植物体を容易に得ることができる。遺伝子活性の抑制、組換えもしくは
転位による腫瘍遺伝子の除去、または腫瘍遺伝子の活性を打ち消すタンパク質の
添加など、任意の幾つかの抑制スキームを使用することができる。これには、腫
瘍遺伝子の産物に結合(bind)することが可能なタンパク質、例えばオーキシン
もしくはサイトカイニン結合(binding)タンパク質、または腫瘍遺伝子の産物
を結合(conjugate)もしくは代謝することが可能な酵素活性、例えばオーキシ
ン結合(conjugating)酵素もしくはサイトカイニン結合(conjugating)酵素が
含まれる。このように、本方法は、作物の範囲を超えて、新規遺伝的特性の導入
等の種々の目的のために有用であることが分かった。
Thus, there are many ways in which transgenic plants can be obtained using the methods of the invention. Therefore, the present invention was found to be useful beyond the range of plant species and varieties. Any plant species that can be transformed with wild-type Agrobacterium can be subjected to the method of the present invention, and a morphologically normal transformed plant can be easily obtained. Any of several suppression schemes can be used, such as suppression of gene activity, removal of oncogenes by recombination or transposition, or addition of proteins that counteract oncogene activity. This includes a protein capable of binding to the product of an oncogene, such as an auxin or cytokinin binding protein, or an enzymatic activity capable of conjugating or metabolizing the product of an oncogene, For example, an auxin-conjugating enzyme or a cytokinin-conjugating enzyme is included. Thus, the method was found to be useful for various purposes beyond the scope of crops, such as the introduction of new genetic traits.

【0135】 本発明のある態様において、腫瘍遺伝子の活性は、可逆的な形態で抑制される
。このように、腫瘍遺伝子とリプレッサー遺伝子との組み合わせにより、正常な
植物細胞の増殖、および正常な形態学的特性を有する植物体への発達が可能であ
る。例えば、分離(segregation)もしくは交差による二つの遺伝的構築物の分
離(separation)は、抑制解除および容易に識別可能な形態学的に異常な植物に
つながる。このように、本方法は、ある遺伝的組み合わせを維持するための有用
性を提供することができる。
In some embodiments of the invention, oncogene activity is repressed in a reversible form. Thus, the combination of an oncogene and a repressor gene allows the growth of normal plant cells and the development of plants with normal morphological characteristics. For example, the segregation of two genetic constructs by segregation or crossing-over leads to derepression and easily distinguishable morphologically abnormal plants. Thus, the method can provide utility for maintaining certain genetic combinations.

【0136】 本発明の別の態様において、新規特性をコードする遺伝子は、第一の形質転換
工程で導入される腫瘍遺伝子に連結されているか、あるいは第二の形質転換工程
で導入されるリプレッサー遺伝子に連結されている。本発明の別の態様において
、新規特性をコードする一以上の遺伝子は、リプレッサーおよび腫瘍遺伝子に連
結されているため、簡便な手段により、単一の植物系統に種々の遺伝的特性を集
め、維持することができる。例えば、幾つかの新規特性を、クラウンゴールに由
来する細胞系統に個々に追加することができる。新規特性の各々は、細胞系統に
存在する腫瘍遺伝子の一つないし二つのみを抑制するリプレッサー分子に連結さ
れている。形態学的に正常な植物細胞は、種々の新規特性に連結された必要な腫
瘍遺伝子リプレッサーの全てを導入したときにだけ形成することができる。この
形態において、所定の数の新規特性を同時に導入することは、形態学的に正常な
植物細胞の再生の前提条件である。この形態では、複数の遺伝子を植物細胞に導
入することができ、新規特性の全てを含有する植物体の回収が、当該システムに
おける本質である。
In another aspect of the invention, the gene encoding the novel property is linked to an oncogene introduced in the first transformation step or is a repressor introduced in the second transformation step. It is linked to the gene. In another aspect of the invention, the one or more genes encoding the novel trait are linked to the repressor and the oncogene so that convenient means bring together various genetic traits in a single plant line, Can be maintained. For example, some novel properties can be added individually to cell lines derived from crown gall. Each of the novel properties is linked to a repressor molecule that suppresses only one or two oncogenes present in the cell line. Morphologically normal plant cells can only form when they have introduced all of the necessary oncogene repressors linked to various novel properties. In this form, the simultaneous introduction of a certain number of new properties is a prerequisite for the regeneration of morphologically normal plant cells. In this form, multiple genes can be introduced into plant cells and the recovery of plants containing all of the novel properties is essential in the system.

【0137】 このように、トランスジェニック植物の生産における、腫瘍遺伝子とT−DN
A腫瘍遺伝子領域の新たな有用性が得られる。特に、本方法は、一以上の活性な
腫瘍遺伝子もしくは腫瘍遺伝子領域の全体を含有するDNAを効率的に伝達する
アグロバクテリウムの天然の能力によって最初に得られる植物細胞の選択を可能
にし、これにより、非形質転換細胞の増殖に不十分な条件下で増殖することが可
能な、腫瘍遺伝子を含有する植物細胞の集団が産生される。これら細胞が一旦確
立されると、導入に有効な細胞系統もしくは任意の数の導入遺伝子が得られる。
Thus, in the production of transgenic plants, oncogenes and T-DN
New utility of the A oncogene region is obtained. In particular, the method allows for the selection of plant cells initially obtained by the natural ability of Agrobacterium to efficiently transmit DNA containing one or more active oncogenes or entire oncogene regions, Produces a population of oncogene-containing plant cells capable of growing under conditions insufficient to grow non-transformed cells. Once these cells are established, one obtains a cell line or any number of transgenes that are effective for transfection.

【0138】 その後、本方法は、一以上の腫瘍遺伝子の活性を抑制することが可能な遺伝的
構築物を利用する第二のDNA伝達を行い、その結果、第二のDNAを含有する
植物細胞は、形態学的に正常な植物体を再生することができる。使用される特定
の植物および組織培養法に応じて、従来の毒性選択を利用した選択を行ってもよ
いし行わなくてもよい。
The method then performs a second DNA transfer utilizing a genetic construct capable of suppressing the activity of one or more oncogenes, such that the plant cells containing the second DNA are , It is possible to regenerate morphologically normal plants. Depending on the particular plant and tissue culture method used, selection may or may not be made utilizing conventional virulence selection.

【0139】 また、本方法のある側面は、腫瘍遺伝子を永久に欠失させて再生を起こさせる
DNA構築物の発現調節に依存している。欠失の機能をコードするDNA構築物
は、最初の構築物に含まれていてもよいし、あるいはその後の形質転換を介して
植物細胞に添加されてもよい。
[0139] Certain aspects of the method also rely on the regulation of expression of DNA constructs that permanently delete oncogenes and cause regeneration. The DNA construct encoding the function of the deletion may be included in the initial construct or added to the plant cell via subsequent transformation.

【0140】 腫瘍形成性アグロバクテリウム株の腫瘍遺伝子は、広く研究されている。一般
に、アグロバクテリウムのプラスミド上には2種類の腫瘍遺伝子が存在する:tm
r腫瘍遺伝子およびtms腫瘍遺伝子。(ipt遺伝子としても知られれる)tmr腫瘍遺
伝子は、適切な宿主でシュートの形成を誘導するサイトカイニン植物ホルモンで
あるイソペンチルアデノシン5’−モノホスフェートを合成する酵素をコードす
る。(tms腫瘍遺伝子1およびtms腫瘍遺伝子2を含む)tmsと称される腫瘍遺伝
子は、適切な宿主で根の形成につながるオーキシンの過剰生産に関与する酵素を
コードする。tms遺伝子およびtmr遺伝子を組み合わせると、通常、適切な宿主上
に、ある形態のクラウンゴールが形成される。
The oncogenes of oncogenic Agrobacterium strains have been extensively studied. In general, there are two oncogenes on Agrobacterium plasmids: tm
r oncogene and tms oncogene. The tmr oncogene (also known as the ipt gene) encodes an enzyme that synthesizes isopentyladenosine 5'-monophosphate, a cytokinin plant hormone that induces shoot formation in appropriate hosts. The oncogene, termed tms (including tms oncogene 1 and tms oncogene 2), encodes an enzyme involved in auxin overproduction leading to root formation in the appropriate host. The combination of the tms and tmr genes usually forms some form of crown gall on the appropriate host.

【0141】 T−DNA内にみられる他の腫瘍遺伝子の幾つかは、クラウンゴール形成の変
更因子(modifier)もしくは増強因子(potentiator)として機能する。通常、
完全なT−DNA内に含有される腫瘍遺伝子を含む植物細胞は、培養時にホルモ
ンとは無関係な増殖を示す。培養時の前記植物細胞は、通常、脱分化した状態に
あり、例えば外因性の植物ホルモンなしで増殖することが可能なカルスである。
しかし、腫瘍遺伝子の機能が抑制された場合、植物細胞は、その後、適切な条件
下で再生可能な細胞に分化することができ、幾つかのケースで再生は、クラウン
ゴールカルスそれ自体の上で起こる。
Some of the other oncogenes found in T-DNA function as modifiers or potentiators of crown gall formation. Normal,
Plant cells containing the oncogene contained within the complete T-DNA show hormone-independent growth in culture. The plant cells in culture are usually callus that is in a dedifferentiated state and can grow, for example, without exogenous plant hormones.
However, if the function of the oncogene is suppressed, the plant cell can then differentiate into regenerable cells under appropriate conditions, and in some cases regenerability on the crown gallcallus itself. Occur.

【0142】 tms遺伝子およびtmr遺伝子の活性の組み合わせは、ホルモンとは無関係な増殖
に充分であり得るが、明らかに、腫瘍遺伝子の補足物全体(entire complement
)が、クラウンゴールの形成に効果的であることが示された。このように、本発
明の最も好ましい広く適用可能な側面において、T−DNA領域内にコードされ
る遺伝子の補足物全体(entire complement)が、一以上の腫瘍遺伝子を欠失す
るように当該領域を改変したものよりむしろ利用される。これには、T−DNA
領域内の他の腫瘍遺伝子、例えばオパインおよびT−DNAにコードされる他の
産物の合成を指示する遺伝子が含まれる。
The combination of the activities of the tms and tmr genes may be sufficient for hormone-independent growth, but apparently the entire complement of oncogenes.
) Was effective in the formation of crown goals. Thus, in the most preferred and broadly applicable aspect of the present invention, the entire complement of the gene encoded within the T-DNA region is modified such that one or more oncogenes are deleted. It is used rather than modified. This includes T-DNA
Other oncogenes within the region are included, such as genes that direct the synthesis of opine and other products encoded by T-DNA.

【0143】 腫瘍遺伝子を含有するカルスから正常な植物体を再生するのに、腫瘍遺伝子の
活性を除去する以外に何ら追加の操作を必要としないという事実を、本発明の方
法は利用している。これに対する先例が、「復帰突然変異体」として当該技術分
野に存在し、例えば、腫瘍遺伝子を含有する培養中のカルスからシュートもしく
は根が形成されることが観察されている。通常、これらの構造は、突然変異によ
り腫瘍遺伝子の機能を欠った細胞から形成される。実際、米国特許第4,658,082
号は、インビボにおける植物組織への感染を利用して異種DNAを含有する植物
体を得る手段として、このようなシューティ(shooty)復帰突然変異体を選択す
る方法について記載している。しかし、米国特許第4,658,082号は、第二の形質
転換により腫瘍遺伝子の機能を抑制することを想定していないし、それにより形
態学的に正常な植物体を簡便に回収することも想定していない。米国特許第4,65
8,082号に記載される方法は、腫瘍形成性DNA(例えば腫瘍遺伝子)が、培養
の間にランダムに失われるか、あるいは突然変異もしくは他のランダムなイベン
トにより失われる植物体の回収について先に述べている(anticipate)。この方
法では、効率的な形質転換は可能ではないし、形態学的に正常な植物体に再生可
能な、一以上の腫瘍遺伝子を含有する植物細胞の選択も可能ではない。米国特許
第4,658,082号に記載される植物体の回収は、シューティ(shooty)な表現型を
付与するT−DNAの使用に依存している。このシュートは、形態学的に正常で
はない。
The method of the present invention takes advantage of the fact that regeneration of normal plants from callus containing oncogenes does not require any additional manipulation other than removal of oncogene activity. . A precedent for this exists in the art as a "revertant" and it has been observed, for example, that shoots or roots form from callus in culture containing oncogenes. Usually, these structures are formed from cells lacking oncogene function due to mutations. In fact, U.S. Pat.No. 4,658,082
The publication describes a method for selecting such shooty revertants as a means of utilizing in vivo infection of plant tissues to obtain plants containing heterologous DNA. However, U.S. Pat.No. 4,658,082 does not assume that the function of the oncogene is suppressed by the second transformation, nor does it contemplate the convenient recovery of morphologically normal plants. . U.S. Pat.No. 4,65
The method described in 8,082 has been previously described for the recovery of plants in which oncogenic DNA (eg, oncogenes) is lost randomly during culture or due to mutations or other random events. (Anticipate). This method does not allow efficient transformation or selection of plant cells containing one or more oncogenes that are capable of regenerating into morphologically normal plants. The recovery of plants described in US Pat. No. 4,658,082 relies on the use of T-DNA which confers a shooty phenotype. This shoot is not morphologically normal.

【0144】 一般に、一以上のTi−腫瘍遺伝子を含有する植物は、その表現型は異常であ
り、クラウンゴール腫瘍を有するか、成長ホルモンのアンバランスによりカール
してねじれた葉を有する。これらの異常な植物体は、商業的な適用には不適切で
ある。従って、当該技術分野は、種々の方法で、典型的には腫瘍遺伝子を取り除
くことにより、アグロバクテリウムTi−プラスミドの改変を指示し、これは、
DNAを植物細胞に導入するためのツールになる。一般に、今日利用されている
アグロバクテリウムによる形質転換法は、サイトカイニンおよびオーキシンを形
成する遺伝子、未知の機能を有するT−DNA内の他のオープンリーディングフ
レーム、およびオパインを合成する遺伝子が除去されたTi−プラスミドを使用
している。このようなプラスミドは、一般に、「ディス−アームド(dis-armed
)」と称される。従って、「アームド(armed)」Ti−プラスミドは、一般に
、T−DNA内に通常みられる遺伝子もしくは腫瘍遺伝子と呼ばれる遺伝子を含
有すると考えられる。本発明は、「アームド(armed)」植物ベクターの使用を
想定している。
In general, plants containing one or more Ti-oncogenes are abnormal in their phenotype and have crown gall tumors or curled and twisted leaves due to growth hormone imbalance. These abnormal plants are unsuitable for commercial application. Therefore, the art directs the modification of the Agrobacterium Ti-plasmid in various ways, typically by removing the oncogene, which
It will be a tool for introducing DNA into plant cells. In general, the Agrobacterium-based transformation methods used today have eliminated genes that form cytokinins and auxins, other open reading frames in T-DNA with unknown function, and genes that synthesize opine. Ti-plasmid is used. Such plasmids are commonly referred to as "dis-armed".
) ”. Thus, "armed" Ti-plasmids are generally considered to contain genes commonly found in T-DNA, or genes called oncogenes. The present invention contemplates the use of "armed" plant vectors.

【0145】 当該プロセスの第一の工程は、天然のクラウンゴール形成の効率的なプロセス
による植物の形質転換であるため、本発明の方法は、ディス−アームドプラスミ
ドを用いた慣用的手段および選択により形質転換することが困難な他の作物種の
形質転換のために有用であることが分かった。これら作物には、例えば、ヒマワ
リ、綿、ダイズ、ベニバナが含まれる。その結果、本方法は、本質的に完全に形
質転換された細胞集団の形成を可能にし、その後、これら細胞を、T−DNA領
域の腫瘍遺伝子活性を欠失もしくは不活性化するように誘導し、選択を適用する
ことなく再生させることができる。この方法により、野生型アグロバクテリウム
による形質転換が可能な任意の作物種から、形態学的に正常なトランスジェニッ
ク植物を回収する簡便な手段が提供される。選択マーカーを含まない植物細胞を
作成可能であることは、産業上非常に価値がある。
Since the first step of the process is the transformation of plants by an efficient process of natural crown gall formation, the method of the present invention is performed by conventional means and selection with dis-armed plasmids. It has been found to be useful for the transformation of other crop species that are difficult to transform. These crops include, for example, sunflower, cotton, soybean, and safflower. As a result, this method allows the formation of essentially completely transformed cell populations, which are then induced to delete or inactivate the oncogene activity of the T-DNA region. , Can be played without applying selection. This method provides a convenient means of recovering morphologically normal transgenic plants from any crop species that can be transformed with wild type Agrobacterium. The ability to produce plant cells that do not contain selectable markers is of great industrial value.

【0146】 とりわけ本発明は、以下の種を含む広範囲の種を形質転換するために有用であ
ることが分かった:ブロッコリー、キャベツ、カリフラワー、ケール(kale)、
カイラン(Chinese kale)、コラード(collard)、およびコールラビ(kohlrab
i)等のBrassica oleracea種; ハクサイ、タイサイ(pak choi)、およびカブ等
のBrassica rapa種。また本発明は、以下に例示する他の野菜作物を形質転換す
るために有用であることが分かった:トマト (Lycopersicon esculentum), C. m
elo (メロン) および C. sativus (キュウリ) 等のCucumis種, C. maxima およ
び C. pepo等のCucurbita種 (カボチャ), ホウレンソウ (Spinacia oleracea),
ニンジン (Daucus carota), C. annuum, C. frutescens, および C. chinese等
のCapsicum種 (トウガラシ) を含むトウガラシ, A. cepa (バルブオニオン(bulb
onion)) および A. fistulosum (バンチングオニオン(bunching onion)) 等のA
llium種 (タマネギ) を含むタマネギ, ラディッシュ (Raphanus sativus), スイ
カ (Citrullus lanatus), 並びにレタス (Lactuca sativa)。また本発明は、ホ
ウセンカ属 (Impatiens)、パンジー属 (Pansy) (Viola x wittrockiana)、およ
びリジアンサス属 (Lisianthus) (Eustoma grandiflorum)等の観賞用の種を形質
転換するために有用であることが分かった。
In particular, the present invention has been found to be useful for transforming a wide variety of species including the following species: broccoli, cabbage, cauliflower, kale,
Chinese kale, collard, and kohlrabi
Brassica oleracea species such as i); Brassica rapa species such as Chinese cabbage, pak choi, and turnip. The present invention has also been found to be useful for transforming other vegetable crops exemplified below: Tomato (Lycopersicon esculentum), C. m
Cucumis species such as elo (melon) and C. sativus (cucumber), Cucurbita species (pumpkin) such as C. maxima and C. pepo, spinach (Spinacia oleracea),
Pepper containing Capsicum species (capsicum) such as carrot (Daucus carota), C. annuum, C. frutescens, and C. chinese, A. cepa (valve onion (bulb
onion)) and A. fistulosum (bunching onion)
Onions, including llium species (onions), radishes (Raphanus sativus), watermelons (Citrullus lanatus), and lettuce (Lactuca sativa). The present invention has also been found to be useful for transforming ornamental species such as the genus Impatiens, Pansy (Pansy) (Viola x wittrockiana), and Lisianthus (Lisianthus) (Eustoma grandiflorum). It was

【0147】 本発明の方法は、多くの点で当該技術分野とは異なっている。本発明は、T−
DNAの腫瘍遺伝子領域をTi−プラスミド内から欠失させたベクターの構築を
必要としない。また本発明の方法は、バイナリー(binary)タイプもしくはコイ
ンテグレイト(co-integrate)タイプのプラスミドの使用よりむしろ、天然形態
のTi−プラスミドの使用が可能である。本発明は、天然のDNA伝達プロセス
全体を利用することができ、最も基本的な態様において、Ti−プラスミドの完
全な腫瘍遺伝子領域、および腫瘍形成に必要な遺伝子の一つではなくすべて (例
えば、Ebinuma et al, 同上に記載されるサイトカイニン生合成遺伝子) を有す
る野生型T−DNAを含む。完全な植物体、植物の外植片、または植物細胞を、
アームド(armed)アグロバクテリウム株により簡便に形質転換することができ
る。本発明では、腫瘍形成およびホルモンフリーの培地上での増殖に基づいて細
胞を選択することができ、腫瘍形成遺伝子が除去されるか、あるいは腫瘍遺伝子
の活性が抑制されるまで、形質転換細胞から植物を再生することはできない。当
該技術分野において、ある腫瘍遺伝子、例えば腫瘍遺伝子4は、形質転換細胞が
形態学的に異常なシュートを形成するため、形質転換細胞のための可視的マーカ
ーとして使用される。本発明の方法において、形質転換細胞は、分化を起こすこ
とができず、未分化な組織(例えばクラウンゴール)の形成により最初に同定さ
れる。本発明の方法において、正常な植物体は、選択マーカーを使用する必要も
なく、腫瘍形成遺伝子の活性を除去することにより、この未分化な組織から単一
のステップで再生される。
The method of the present invention differs from the art in many ways. The present invention is T-
It does not require the construction of a vector in which the oncogene region of DNA has been deleted from within the Ti-plasmid. Also, the method of the present invention allows the use of the native form of Ti-plasmid, rather than the use of binary or co-integrate type plasmids. The present invention can take advantage of the entire natural DNA transfer process, and in the most basic embodiment, the complete oncogene region of the Ti-plasmid and all but not one of the genes required for tumorigenesis (eg, Ebinuma et al, ibid., Cytokinin biosynthesis genes). Complete plants, plant explants, or plant cells,
It can be easily transformed with an armed Agrobacterium strain. In the present invention, cells can be selected on the basis of tumorigenesis and growth on hormone-free media, until the tumorigenic gene is removed or the oncogene activity is suppressed, Plants cannot be regenerated. Certain oncogenes, such as oncogene 4, are used in the art as a visible marker for transformed cells because the transformed cells form morphologically abnormal shoots. In the methods of the invention, transformed cells are unable to undergo differentiation and are initially identified by the formation of undifferentiated tissue (eg crown gall). In the method of the present invention, normal plants are regenerated from this undifferentiated tissue in a single step by eliminating the activity of oncogenic genes without the need to use selectable markers.

【0148】 このように、ある態様において、本発明は、天然のT−DNA伝達プロセス、
腫瘍遺伝子T−DNA領域の公知の活性、およびクラウンゴール組織を簡便に同
定可能であることを、分子生物学の新技術と組み合わせ、これにより、簡便な形
質転換が可能で、かつ多くの種々の植物種から形態学的に正常な植物体を回収す
ることが可能な技術に、天然プロセスの効率を組み込んだ新規形質転換プロセス
を得る。
Thus, in one aspect, the invention features a natural T-DNA transduction process,
The known activity of the oncogene T-DNA region and the ability to easily identify the crown gall tissue are combined with the new technology of molecular biology, which enables simple transformation and many To obtain a novel transformation process that incorporates the efficiency of natural processes into the technology capable of recovering morphologically normal plants from plant species.

【0149】 この形態で産生される形質転換植物は、そのゲノムに、植物細胞に相同な新規
DNA配列に隣接するT−DNA右境界および左境界と、Ti−プラスミドの腫
瘍遺伝子領域に由来する腫瘍遺伝子の少なくとも一部とを含むDNA領域が安定
に挿入されている。幾つかの場合、T−DNAに通常みられる腫瘍遺伝子の補足
物全体(entire complement)が存在している。他の態様において、腫瘍遺伝子
の一部だけが残っている。このように産生される植物は、T−DNAに由来する
腫瘍遺伝子領域を最小限に含んでいてもよいが、正常に増殖し正常な形態を示す
ことができる。これら植物は、通常の繁殖方法により挿入DNAを子孫に伝達す
ることができ、挿入DNAを含有する種子を産生することができる。挿入DNA
の有性伝達により、性的に適合可能な(sexually compatible)他の植物種もし
くは変種に挿入DNAを導入することができる。
Transformed plants produced in this form have in their genome tumors derived from the oncogene region of the Ti-plasmid and the T-DNA right and left borders flanking a novel DNA sequence homologous to the plant cell. A DNA region containing at least a part of the gene is stably inserted. In some cases, there is an entire complement of the oncogene normally found in T-DNA. In other embodiments, only a portion of the oncogene remains. The plant thus produced may contain the oncogene region derived from T-DNA to a minimum, but can grow normally and exhibit a normal morphology. These plants can transmit the inserted DNA to their progeny by a usual breeding method, and can produce seeds containing the inserted DNA. Insert DNA
Sexual transmission of the insert DNA can be introduced into other plant species or varieties that are sexually compatible.

【0150】 以下の実施例は、本方法を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定す
るものではない。
The following examples serve to illustrate the method and do not limit the scope of the invention.

【0151】 例1 改変野生型アグロバクテリウムTi−プラスミドの構築について、以下の例で
記載する。この例は、野生型C−58ノパリンアグロバクテリウムに由来するT
i−プラスミドの右境界領域にリコンビナーゼ部位を導入するためのベクターの
構築について記載する。
Example 1 The construction of a modified wild type Agrobacterium Ti-plasmid is described in the following example. This example is a T derived from wild type C-58 nopaline Agrobacterium.
The construction of a vector for introducing a recombinase site into the right border region of the i-plasmid is described.

【0152】 Ti−プラスミドの改変は、リコンビナーゼ部位と、アグロバクテリウム株内
に相同組換えにより当該部位を導入することが可能なホモロジー領域とを含むベ
クターの構築により行う。この例において、当該ベクターは、部位特異的リコン
ビナーゼにより認識されるDNA配列を右境界領域に含有するように改変された
野生型C−58 Ti−プラスミドを構築する際に使用される。
The modification of the Ti-plasmid is carried out by constructing a vector containing a recombinase site and a homology region capable of introducing the site into the Agrobacterium strain by homologous recombination. In this example, the vector is used in constructing a wild-type C-58 Ti-plasmid modified to contain a DNA sequence recognized by a site-specific recombinase in the right border region.

【0153】 Ti−プラスミドを改変するため、pRBC−1(Right Border Construct)
と称されるベクターを、野生型C−58 Ti−プラスミドとの相同組換えのた
めに構築した。幾つかのクローニングステップを使用した。使用したステップは
、図28〜33に概説される。これらのステップに関与する種々のDNA構成要
素の組立て(assembly)は、以下のとおりである:
[0153] To alter the Ti- plasmid, pRBC-1 (R ight B order C onstruct)
The vector referred to was constructed for homologous recombination with the wild-type C-58 Ti-plasmid. Several cloning steps were used. The steps used are outlined in Figures 28-33. The assembly of the various DNA components involved in these steps is as follows:

【0154】 一般的なプラスミドベクター pGEM-7Zf(+) (Promega, Madison, WI, USA) は
、図21に図示するとおり、マルチプルクローニングサイトにNco I、Bgl II、
およびEco RV部位を追加することにより改変し、pNBEを作成した。アンピシリン
耐性遺伝子は、PCRプライマーを(配列番号25および26)用いて、pBR322
から単離した。アンピシリン遺伝子(配列番号11)を、図28に示すとおり、
pNBEに添加した。得られたプラスミドは、pNBEAmpと称される。
As shown in FIG. 21, the general plasmid vector pGEM-7Zf (+) (Promega, Madison, WI, USA) contains Nco I, Bgl II,
And modified by adding an Eco RV site to create pNBE. The ampicillin resistance gene was cloned into pBR322 using PCR primers (SEQ ID NOs: 25 and 26).
Isolated from. The ampicillin gene (SEQ ID NO: 11) is shown in FIG.
Added to pNBE. The resulting plasmid is called pNBEAmp.

【0155】 FRTリコンビナーゼ認識部位を、2つの一本鎖DNA(配列番号29および
30)をアニーリングすることにより、pNBEAmpに添加し、得られたアニーリン
グした二本鎖DNAを、pNBEAmpに挿入し、図28に示すとおり、pAmpFRT(R)を
得た。
The FRT recombinase recognition site was added to pNBEAmp by annealing two single stranded DNAs (SEQ ID NOs: 29 and 30) and the resulting annealed double stranded DNA was inserted into pNBEAmp. As shown in 28, pAmpFRT (R) was obtained.

【0156】 pAmpFRT(R)に加えて、幾つかの他のDNA構成要素を単離した。図29に図示
するとおり、ポリリンカーのSma I - Sph I領域を除去することによりpFF19を改
変してpFF19Mを作成すし、これにより、35Sポリアデニル化シグナル(配列番
号10)を、プラスミドpFFl9 (Timmermans et. al., J. Biotech 14: 333-344,
1990) から構築した。更に、形質転換プロセスをモニターする利便性のために
、可視的マーカー遺伝子を含有させた。この構築物にとって任意である可視的マ
ーカー遺伝子は、プラスミドpGKK14に由来するGUS - NPTII融合遺伝子 (配列番
号8; Datla, R. S. S., Hammerlindl, J. K., Pelcher, L. E., Crosby, W. L.
, and G. Selvaraj, 1991, Gene 101: 239-246) を含み、これは、Dr. Gopalan
Selvaraj, Plant Biotechnology Institute, National Research Council of Ca
nada, Saskatoon, Saskatchewanの好意により提供された。該遺伝子のマップは
、図12に提供される。
In addition to pAmpFRT (R), several other DNA components were isolated. As shown in FIG. 29, pFF19 was modified by removing the Sma I -Sph I region of the polylinker to create pFF19M, which gave the 35S polyadenylation signal (SEQ ID NO: 10) to the plasmid pFFl9 (Timmermans et . al., J. Biotech 14: 333-344,
1990). In addition, a visible marker gene was included for convenience in monitoring the transformation process. An optional visible marker gene for this construct is the GUS-NPTII fusion gene (SEQ ID NO: 8; Datla, RSS, Hammerlindl, JK, Pelcher, LE, Crosby, WL) derived from plasmid pGKK14.
, and G. Selvaraj, 1991, Gene 101: 239-246), which is Dr. Gopalan.
Selvaraj, Plant Biotechnology Institute, National Research Council of Ca
Courtesy of nada, Saskatoon, Saskatchewan. A map of the gene is provided in Figure 12.

【0157】 GUS - NPTII融合遺伝子は、図30に記載のとおり、Bam HI および Eco RI部
位を用いてpGEM4Zにクローニングし、pGus: NPTIIterと称されるプラスミドを形
成した。このプラスミドを、Sac I および Eco RIで制限処理し、pFFl9-Mに由来
するポリアデニル化シグナルを、Sac I - Eco RI断片として添加した。これによ
り、GUS遺伝子と35Sポリアデニル化シグナルを含むプラスミドpGUS-pAを作成
した。この操作手順は、図30に記載される。
The GUS-NPTII fusion gene was cloned into pGEM4Z using the Bam HI and Eco RI sites to form a plasmid designated pGus: NPTIIter as described in FIG. This plasmid was restricted with Sac I and Eco RI and the polyadenylation signal from pFF19-M was added as a Sac I-Eco RI fragment. This created the plasmid pGUS-pA containing the GUS gene and the 35S polyadenylation signal. This operation procedure is described in FIG.

【0158】 次の一連の操作は、pGUS-pAをSac Iで制限処理し、pGUS: NPTIIterに由来する
Sac I断片を添加することにより、pGUS-pAにおいてGUS および NPTII遺伝子の組
換えを行い、これによりプラスミドpGusNPTIIpAを得た。図32に示すとおり、
プラスミドpGusNPTIIpAに、プラスミドpAmpFRT(R)に由来するFRT部位に連結
されたアンピシリン遺伝子を添加した。これにより、図32に示すとおり、ベク
ターpAmpFRT(R)Gusを作成した。
The next series of procedures was derived from pGUS: NPTIIter by restriction of pGUS-pA with Sac I.
By adding the Sac I fragment, the GUS and NPTII genes were recombined in pGUS-pA, resulting in the plasmid pGusNPTIIpA. As shown in FIG. 32,
The ampicillin gene linked to the FRT site derived from the plasmid pAmpFRT (R) was added to the plasmid pGusNPTIIpA. This created the vector pAmpFRT (R) Gus, as shown in FIG.

【0159】 Ti−プラスミドとの相同組換えに使用する最終ベクターの組立て(assembly
)を完成させるため、幾つかの他の構成要素を使用した。第一に、ベクター pUM
21であり、これは、図22に示すとおり、PCRプライマー (配列番号13およ
び14) を用いて、pBR322の誘導体 (pTeasy, Promega, Madison, WI., USA) に
由来する可動化部位(mobilization site)の基本を添加し、クローニングされ
たSac II - Pci I断片 (配列番号12) を得ることにより、pUK21 (GenBank acc
. AF223640) から作成される。得られたプラスミド pUM21は、pBR322の可動化配
列(mobilization sequence)を有している。
Assembly of final vector used for homologous recombination with Ti-plasmid
) Used several other components. First, the vector pUM
21, which was derived from a derivative of pBR322 (pTeasy, Promega, Madison, WI., USA) using PCR primers (SEQ ID NOS: 13 and 14), as shown in FIG. ) Is added to obtain a cloned Sac II-Pci I fragment (SEQ ID NO: 12), pUK21 (GenBank acc
AF223640). The resulting plasmid pUM21 has the mobilization sequence of pBR322.

【0160】 右境界 (ROH RR) の右領域に由来するホモロジー領域 (ROH) (配列番号3) を
、配列番号17および18で特定されるプライマーを用いてPCRにより単離し
、この断片を、図33に示すとおり、pUM21においてEco RI - Kpn I断片として
クローニングし、pROH(RR)を得た。
A homology region (ROH) (SEQ ID NO: 3) derived from the right region of the right border (ROH R R ) was isolated by PCR using the primers specified in SEQ ID NO: 17 and 18, and this fragment was As shown in FIG. 33, pROH (R R ) was obtained by cloning as an Eco RI-Kpn I fragment in pUM21.

【0161】 プラスミドpROH(RR)を、Eco RIで制限処理し、pAmpFRT(R)GusのEco RI断片を
添加してpAmpFRT(R)GusROH(RR)を得た。このプラスミドを、Not I および Sal I
で制限処理し、pTeasy-RLに由来するNot I - Xho I断片を添加した。この断片を
、アグロバクテリウム株C58のTi−プラスミドに由来するT−DNAの右境
界に由来するホモロジー領域の左領域をPCR増幅することにより得 (配列番号
4)、2つのプライマー (配列番号19および20) を用いたPCR増幅により
単離し、その後、Not I および Xho Iで制限処理した。pTeasy-RLにおける該断
片は、ホモロジー領域に加えて、FRTリコンビナーゼ認識部位を有する。図3
3に概説するステップで詳述するとおり、該pTeasy-RL断片をpAmpFRT(R)GusROH(
RR)に挿入して組込むことにより、pRBC-1が形成される。
The plasmid pROH (R R ) was restricted with Eco RI and the Eco RI fragment of pAmpFRT (R) Gus was added to obtain pAmpFRT (R) GusROH (R R ). This plasmid was used as Not I and Sal I
Restriction treatment was carried out with and the Not I-Xho I fragment derived from pTeasy-RL was added. This fragment was obtained by PCR-amplifying the left region of the homology region derived from the right border of the T-DNA derived from the Ti-plasmid of Agrobacterium strain C58 (SEQ ID NO: 4) and the two primers (SEQ ID NO: 19). And 20) and isolated by PCR amplification followed by Not I and Xho I restriction. The fragment in pTeasy-RL has an FRT recombinase recognition site in addition to the homology region. Figure 3
The pTeasy-RL fragment was cloned into pAmpFRT (R) GusROH (as detailed in the steps outlined in Section 3).
PRBC-1 is formed by inserting it into R R and incorporating it.

【0162】 ベクターpRBC-1は、5’−3’方向に、以下の構成要素を含む:アグロバクテ
リウム株C58に由来するTi−プラスミドのT−DNA領域の右境界に対する
ホモロジー領域の左部分を表すDNA配列、FRTリコンビナーゼ認識部位、ア
ンピシリンマーカー遺伝子、第二のFRT部位、プロモーターなしのGUS-NPTII
遺伝子、35Sポリアデニル化シグナル、アグロバクテリウム株C58に由来す
るTi−プラスミドのT−DNA領域の右境界に由来するホモロジー領域の右部
分を表すDNA領域。詳細な制限地図は、図34に示す。
The vector pRBC-1 contains the following components in the 5'-3 'direction: the left part of the homology region to the right border of the T-DNA region of the Ti-plasmid derived from Agrobacterium strain C58. DNA sequence represented, FRT recombinase recognition site, ampicillin marker gene, second FRT site, promoterless GUS-NPTII
Gene, 35S polyadenylation signal, DNA region representing the right part of the homology region derived from the right border of the T-DNA region of the Ti-plasmid derived from Agrobacterium strain C58. A detailed restriction map is shown in FIG.

【0163】 例2 この例は、C58アグロバクテリウムへのプラスミドpRBC-1の導入について記
載する。
Example 2 This example describes the introduction of plasmid pRBC-1 into C58 Agrobacterium.

【0164】 この例において、pRBC-1ベクターは、3種の親による交配 (Rogers et al., M
ethods Enzymology 118: 627-636, 1986) と相同組換えの組み合わせにより、C
58株のTi−プラスミドにある配列を挿入するために使用される。この例にお
いて、E. coli DH5FT株におけるpRBC-1を、アグロバクテリウムC58および広
い宿主域のプラスミドpRK 2013を有するE. coli ヘルパーHB101株と結合させる
(combine)。細胞を最少培地に播き、アンピシリンの構造関連類似体である抗
生物質カルビニシリンおよびリファンピシンに対する耐性について、並びにカナ
マイシンに対する感受性について、アグロバクテリウムを選択する。
In this example, the pRBC-1 vector was bred by three parents (Rogers et al., M.
ethods Enzymology 118: 627-636, 1986) and homologous recombination
Used to insert sequences in the Ti-plasmid of strain 58. In this example, pRBC-1 in the E. coli DH5FT strain is combined with the E. coli helper HB101 strain having Agrobacterium C58 and the broad host range plasmid pRK2013. Cells are plated in minimal medium and Agrobacterium selected for resistance to the antibiotics carbinicillin and rifampicin, which are structurally related analogs of ampicillin, and for sensitivity to kanamycin.

【0165】 適切な抗生物質に対して耐性を有するアグロバクテリウム細胞を選択し、右境
界領域に挿入されたDNAの完全な状態(integrity)を、PCRおよび制限処
理分析によって確認する。得られたベクターは、T−DNAの右境界に、部位特
異的リコンビナーゼによって認識されるDNA配列(および任意のマーカーコー
ド領域)を含有するように改変された野生型C58 Ti−プラスミドを含む。
挿入されたDNAは、二つのFRT部位に隣接するアンピシリン耐性遺伝子を更
に含有する。
Agrobacterium cells that are resistant to the appropriate antibiotic are selected and the integrity of the DNA inserted in the right border region is confirmed by PCR and restriction analysis. The resulting vector contains the wild-type C58 Ti-plasmid modified at the right border of T-DNA to contain the DNA sequence (and any marker coding region) recognized by the site-specific recombinase.
The inserted DNA further contains an ampicillin resistance gene flanked by two FRT sites.

【0166】 耐性遺伝子を取り除くために、FLPリコンビナーゼ遺伝子をトランスに(in
trans)発現させ、アンピシリン遺伝子を除去する。これを達成するために、F
LPリコンビナーゼ遺伝子を、プラスミドベクターpOG44にみられるイントロン
を除去するように改変し、当該遺伝子を、細菌プロモーターの制御下に置く。例
えば、ベクターpLEX (Invitrogen, www. invitrogen. com) にPOG44のBgl II -
Xho I断片としてみられるものを、pLEXプラスミドのBam HI - Xho I領域に変え
る。
To remove the resistance gene, the FLP recombinase gene was trans (in
trans) and remove the ampicillin gene. To achieve this, F
The LP recombinase gene is modified to remove the intron found in plasmid vector pOG44 and the gene is placed under the control of a bacterial promoter. For example, the vector pLEX (Invitrogen, www. Invitrogen.com) contains POG44 Bgl II-
What appears as the Xho I fragment is changed to the Bam HI-Xho I region of the pLEX plasmid.

【0167】 その後、上述の3種の親による交配、あるいは直接的なDNA感染により、プ
ラスミドをアグロバクテリウムに導入し、細胞を、抗生物質を含まない最少培地
に播く。あるいは、細菌細胞における真核生物コード配列の典型的な「漏れ(le
akage)」が、ampマーカーの切出しを引き起こすことが可能なレベルのリコンビ
ナーゼタンパク質を提供するのに充分であり得るため、pOG44ベクターを直接使
用することができる。好ましい方法は、リコンビナーゼコード配列を細菌の誘導
プロモーターの制御下に置くことである。
The plasmid is then introduced into Agrobacterium by mating with the three parents mentioned above or by direct DNA infection and the cells are seeded in minimal medium without antibiotics. Alternatively, the typical “leakage (le) of eukaryotic coding sequences in bacterial cells
The pOG44 vector can be used directly, as "akage)" can be sufficient to provide a level of recombinase protein capable of causing excision of the amp marker. A preferred method is to place the recombinase coding sequence under the control of a bacterial inducible promoter.

【0168】 その後、細胞をアンピシリン含有培地にレプリカプレート法で移し(replica
plate)、アンピシリン感受性である細胞を選択する。FLPリコンビナーゼ活
性の結果得られるDNAの配置は、制限マッピングおよびPCR分析の組み合わ
せにより確認される。リコンビナーゼ遺伝子を含有するプラスミドは、アグロバ
クテリウムで維持することができないため失われる。改変Ti−プラスミドは、
pTI-C58 RBC-1と称される。
After that, the cells were transferred to a medium containing ampicillin by the replica plate method (replica
plate), select cells that are sensitive to ampicillin. The placement of the DNA resulting from FLP recombinase activity is confirmed by a combination of restriction mapping and PCR analysis. The plasmid containing the recombinase gene is lost because it cannot be maintained in Agrobacterium. The modified Ti-plasmid is
It is called pTI-C58 RBC-1.

【0169】 得られたアグロバクテリウム株は、C58 RBC−1と呼ばれ、T−DNA
の右境界領域にFRTリコンビナーゼ認識部位を含有するように改変されたノパ
リンTi−プラスミドを含有する。
The Agrobacterium strain obtained was called C58 RBC-1 and was designated T-DNA.
Contains the nopaline Ti-plasmid modified to contain the FRT recombinase recognition site in the right border region of E. coli.

【0170】 例3 この例は、C58 RBC−1株を使用して、形質転換植物細胞が産生される
ことを実証する。
Example 3 This example demonstrates that the C58 RBC-1 strain is used to produce transformed plant cells.

【0171】 アグロバクテリウムのC58 RBC−1株を使用して、接種された植物体上
に腫瘍を形成し、改変により、Ti−プラスミドの腫瘍形成活性が阻害されない
ことを実証する。
The C58 RBC-1 strain of Agrobacterium was used to form tumors on inoculated plants, demonstrating that the modification does not inhibit the tumorigenic activity of the Ti-plasmid.

【0172】 腫瘍を形成するために、種々のアブラナ属 (napus、rapa、oleracea、および
carinata) の種およびタバコの無菌実生に、アグロバクテリウムを含有する無菌
針で茎を傷つけることにより、アグロバクテリウムC58株およびC58 RB
C−1株の培養物を一晩接種する。腫瘍形成をスコア化し(score)、野生型と
改変された右境界を有するC58株との間の腫瘍形成率に違いは観察されない。
To form tumors, various Brassica species (napus, rapa, oleracea, and
carinata) and tobacco seedlings of Agrobacterium C58 and C58 RB by injuring the stem with a sterile needle containing Agrobacterium.
Inoculate a culture of strain C-1 overnight. Tumor formation is scored and no difference in tumorigenicity between the wild type and the C58 strain with modified right border is observed.

【0173】 例4 この例は、野生型C−58ノパリンアグロバクテリウムに由来するTi−プラ
スミドの左境界領域にリコンビナーゼ部位を導入するためのベクターの構築につ
いて説明する。
Example 4 This example illustrates the construction of a vector for introducing a recombinase site into the left border region of a Ti-plasmid derived from wild type C-58 nopaline Agrobacterium.

【0174】 この例において、ベクターの構築は、部位特異的リコンビナーゼにより認識さ
れるDNA配列を右境界領域に含有するように改変されたC−58 Ti−プラ
スミド (pTi-C58 RBC-1) に、第二のリコンビナーゼ認識部位を導入することで
ある。リコンビナーゼ認識配列に加えて、植物細胞で発現するように改変された
リコンビナーゼコード遺伝子を含む追加のDNA配列を、誘導プロモーターの制
御下に導入する。Ti−プラスミドの左境界領域に当該配列を導入するために使
用されるベクターは、リコンビナーゼ部位と共にTi−プラスミドに新規特性コ
ード遺伝子を導入するために便利な一連のユニークな制限部位を更に含む。該ベ
クターは、pLBC-1 (Left Border Construct) と称され、新規特性コード遺伝子
を導入するための「シャトルベクター(shuttle vector)」として機能すること
ができ、その組立て(assembly)については、以下で詳述する。
In this example, the construction of the vector was carried out on a C-58 Ti-plasmid (pTi-C58 RBC-1) modified to contain the DNA sequence recognized by the site-specific recombinase in the right border region, Introducing a second recombinase recognition site. In addition to the recombinase recognition sequence, an additional DNA sequence containing the recombinase-encoding gene modified for expression in plant cells is introduced under the control of an inducible promoter. The vector used to introduce the sequence of interest into the left border region of the Ti-plasmid further contains a series of unique restriction sites that are convenient for introducing the novel property encoding gene into the Ti-plasmid along with a recombinase site. The vector is referred pLBC-1 and (L eft B order C onstruct) , can function as a "shuttle vector (shuttle vector)" to introduce new characteristics encoding gene, for the assembling (assembly) is , Detailed below.

【0175】 pLBC-1ベクターは、Ti−プラスミドpTi-C58 RBC-1との相同組換えによりリ
コンビナーゼ領域を導入するために構築され、そのホモロジー領域は、左境界領
域をターゲットとしている。幾つかのクローニングステップを使用した。そのス
テップは、図23〜図26に概説される。これらのステップに関与する種々のD
NA構成要素の組立て(assembly)は、以下のとおりである:
The pLBC-1 vector was constructed to introduce the recombinase region by homologous recombination with the Ti-plasmid pTi-C58 RBC-1, the homology region of which targets the left border region. Several cloning steps were used. The steps are outlined in Figures 23-26. The various Ds involved in these steps
The assembly of NA components is as follows:

【0176】 ここで詳述するDNA構成要素の組立てにおいて、「シャトルベクター」pLBC
-1は、リコンビナーゼにより認識される特定のDNA配列(FRT)を、改変T
i−プラスミドpTiC58 RBC-1に導入するために使用される。pLBC-1は、以下のも
のを含む:Ti−プラスミドの左境界領域とのホモロジー領域 (ROH(LL)) (配列
番号1)、植物で発現可能なプロモーター (NosPr) (配列番号7)、リコンビナー
ゼ認識配列 (FRT)、マルチプルクローニングサイト、誘導プロモーター (CiPr)
(配列番号9)、植物のイントロンを含有する改変FLPリコンビナーゼ遺伝子 (
FLoP)、ポリアデニル化シグナル (NosTer)、アンピシリン耐性遺伝子 (Amp) (配
列番号11)、およびC−58プラスミドの左境界領域の右側とのホモロジー領
域 (ROH(LR)) (配列番号2)。これら構成要素の配置は、図20に示す。
In the assembly of the DNA components detailed here, “shuttle vector” pLBC
-1 is a modified DNA sequence (FRT) which is recognized by recombinase
Used to introduce i-plasmid pTiC58 RBC-1. pLBC-1 includes the following: homology region with the left border region of Ti-plasmid (ROH ( LL )) (SEQ ID NO: 1), plant-expressible promoter (NosPr) (SEQ ID NO: 7), Recombinase recognition sequence (FRT), multiple cloning site, inducible promoter (CiPr)
(SEQ ID NO: 9), a modified FLP recombinase gene containing a plant intron (
FLoP), polyadenylation signal (NosTer), ampicillin resistance gene (Amp) (SEQ ID NO: 11), and homology region (ROH ( LR )) with the right side of the left border region of the C-58 plasmid (SEQ ID NO: 2). The arrangement of these components is shown in FIG.

【0177】 これら構成要素を組立てるために、以下のステップを使用した:プラスミドpN
BEを、Amp耐性遺伝子をクローニングするために使用し、プラスミドpAmpを得た
。プラスミドpAmpを、Eco RI および Kpn Iで制限処理し、NosTer断片を添加し
てpAmpTerを得た(図23)。その後、このプラスミドをKpn Iで制限処理し、改
変pFLopリコンビナーゼ遺伝子をKpn I断片として添加した。pFLoP遺伝子を、図
10に示すとおり構築した。この図において、FLPリコンビナーゼは、FLP
リコンビナーゼ(配列番号5)のPst Iサイトに合成イントロン配列(配列番号
6)を挿入することにより、イントロン(e)と称されるアラビドプシスのeEF-
lBイントロン (Gidekel et al., Gene 170: 201-206,1996) を含有するように改
変され、植物のイントロンを有し植物で発現可能なFLPリコンビナーゼを得る
。前記イントロンは、複数の終止シグナルを含有し、リードスルー(read-throu
gh)発現により細菌宿主での発現を除去する。Amp、NosTer、およびpFLoP遺伝子
を組込んだプラスミドは、pAmpTerFLoPと称され、図23に示される。
The following steps were used to assemble these components: plasmid pN
BE was used to clone the Amp resistance gene, resulting in plasmid pAmp. The plasmid pAmp was restricted with Eco RI and Kpn I and the NosTer fragment was added to obtain pAmpTer (FIG. 23). Then, this plasmid was subjected to restriction treatment with KpnI, and the modified pFLop recombinase gene was added as a KpnI fragment. The pFLoP gene was constructed as shown in Figure 10. In this figure, FLP recombinase is FLP
By inserting a synthetic intron sequence (SEQ ID NO: 6) into the Pst I site of recombinase (SEQ ID NO: 5), an Arabidopsis eEF-referred to as intron (e)
The FLP recombinase, which has been modified to contain the IB intron (Gidekel et al., Gene 170: 201-206, 1996) and has a plant intron and can be expressed in plants, is obtained. The intron contains multiple termination signals and is read-through.
gh) expression eliminates expression in a bacterial host. The plasmid incorporating the Amp, NosTer, and pFLoP genes, called pAmpTerFLoP, is shown in FIG.

【0178】 pLBC-1を構築するための別の中間体ベクターは、図24で概説するとおり構築
される。この一連のステップにおいて、ベクターpNBEを、Sph I および Xba Iで
制限処理し、pTeasy-LLのSph I - Xba I断片を添加する。PTeasy-LLは、配列番
号21および22に記載のPCRプライマーを用いて、左境界ホモロジー領域の
左側を表すPCR産物をクローニングすることにより得られたベクターである。
該pTeasy-LL断片およびpNBEベクターを組込んだプラスミドは、pNBE-ROH(LL) と
称される。
Another intermediate vector for constructing pLBC-1 is constructed as outlined in FIG. In this series of steps, the vector pNBE is restricted with Sph I and Xba I and the Sph I -Xba I fragment of pTeasy-LL is added. PTeasy-LL is a vector obtained by cloning a PCR product representing the left side of the left border homology region using the PCR primers shown in SEQ ID NOs: 21 and 22.
The plasmid incorporating the pTeasy-LL fragment and the pNBE vector is called pNBE-ROH ( LL ).

【0179】 pNBE-ROH(LL) に、NosプロモーターをXba I - Xho I断片として添加し、pROH(
LL)NosProを得た。Nosプロモーターは、配列番号15および16のプライマーを
用いて、図11に示すとおりPCR増幅により単離した。
Nos promoter was added to pNBE-ROH (L L ) as an Xba I -Xho I fragment, and pROH (
To obtain a L L) NosPro. The Nos promoter was isolated by PCR amplification as shown in Figure 11, using the primers of SEQ ID NOs: 15 and 16.

【0180】 pROH(LL)NosProを、Sph I および Xho Iで制限処理し、pAmpFRT(R)にクローニ
ングして、図24に示すとおりpROH(LL)NosPrFRTを得た。プラスミドpAmpFRT(R)
を、図28に示すとおり得た。pAmpFRT(R)を構築するために、pNBEおよびAmp耐
性遺伝子を使用して、pNBEAmpを構築した。このプラスミドを、Bgl II および B
am HIで制限処理し、FRT部位を含む合成二本鎖DNA(配列番号29および
30)を添加して、pAmpFRT(R)を得た。
PROH (L L ) NosPro was restricted with Sph I and Xho I and cloned into pAmpFRT (R) to obtain pROH (L L ) NosPrFRT as shown in FIG. Plasmid pAmpFRT (R)
Was obtained as shown in FIG. To construct pAmpFRT (R), pNBE and Amp resistance gene were used to construct pNBEAmp. This plasmid was designated Bgl II and B
Restriction treatment with am HI and addition of synthetic double-stranded DNA containing FRT site (SEQ ID NOs: 29 and 30) gave pAmpFRT (R).

【0181】 図25に概説するとおり、別のシリーズの中間体プラスミドを構築した。この
一連のステップにおいて、pUM21を使用して、配列番号23および24のプライ
マーを用いてPCR増幅した後、左境界領域に由来するホモロジー領域の右側(R
OH (LR))をクローニングした。得られたプラスミドは、pROH(LR)と称される。配
列番号27および28のプライマーを用いてPCR増幅した後、このプラスミド
に、アブラナ属に由来する低温誘導プロモーター (配列番号9) を添加した。得
られたプラスミドは、pCiPrROH(LR)と称される。このプラスミドに、pAmpTerFLo
Pに由来するBgl II断片 (図23) を添加して、pCiPrFLoPTerAmpROH(LR)を得た
Another series of intermediate plasmids was constructed as outlined in FIG. In this series of steps, pUM21 was used to perform PCR amplification with the primers of SEQ ID NOs: 23 and 24, followed by the right side of the homology region (R
OH (L R )) was cloned. The resulting plasmid is called pROH ( LR ). After PCR amplification using the primers of SEQ ID NOS: 27 and 28, a cold-inducible promoter (SEQ ID NO: 9) derived from Brassica was added to this plasmid. The resulting plasmid is called pCiPrROH ( LR ). PAmpTerFLo was added to this plasmid.
A BglII fragment derived from P (FIG. 23) was added to obtain pCiPrFLoPTerAmpROH ( LR ).

【0182】 このプラスミド、pCiPrFLoPTerAmpROH(LR)を、Not I および Bam HIで制限処
理し、pROH(LL)NosPrFRTに由来するNot I - Bam HI断片を添加して、pLBC-1を得
た。これを図26に示す。ベクターpLBC-1は、以下のものを含有する:Ti−プ
ラスミドの左境界領域に対するホモロジー領域、植物で発現可能なプロモーター
、リコンビナーゼ認識配列、マルチプルクローニングサイト、誘導プロモーター
、植物のイントロンを含有する改変FLPリコンビナーゼ遺伝子、ポリアデニル
化シグナル、アンピシリン耐性遺伝子、およびC−58 Ti−プラスミドの左
境界に対するホモロジー領域。pLBC-1の制限地図は、図27に示す。
This plasmid, pCiPrFLoPTerAmpROH (L R ), was restricted with Not I and Bam HI, and the Not I -Bam HI fragment derived from pROH (L L ) NosPrFRT was added to obtain pLBC-1. This is shown in FIG. The vector pLBC-1 contains the following: a modified FLP containing a homology region to the left border region of the Ti-plasmid, a promoter expressible in plants, a recombinase recognition sequence, multiple cloning sites, an inducible promoter, a plant intron. Recombinase gene, polyadenylation signal, ampicillin resistance gene, and homology region to the left border of the C-58 Ti-plasmid. A restriction map of pLBC-1 is shown in FIG.

【0183】 例5 この例は、C−58 RBC−1アグロバクテリウムへのプラスミドpLBC-1の
導入について説明する。
Example 5 This example illustrates the introduction of plasmid pLBC-1 into C-58 RBC-1 Agrobacterium.

【0184】 この例において、pLBC-1ベクターは、例2に記載される3種の親による交配と
相同組換えの組み合わせにより、C58 RBC−1株のpTi-C58 RBC-1 Ti
−プラスミドに、第二のリコンビナーゼ部位および関連するDNA構成要素を挿
入するために使用される。この例において、E. coli DH5FT株におけるpLBC-1を
、アグロバクテリウムC58 RBC−1および広い宿主域のプラスミドpRK 20
13を有するE. coli ヘルパーHB101株と結合させる(combine)。細胞を最少培地
に播き、抗生物質カルビニシリンおよびリファンピシンに対する耐性について、
並びにカナマイシンに対する感受性について、アグロバクテリウムを選択する。
In this example, the pLBC-1 vector was cloned from the C58 RBC-1 strain pTi-C58 RBC-1 Ti by the combination of three parental crosses described in Example 2 and homologous recombination.
Used to insert a second recombinase site and related DNA components into the plasmid. In this example, pLBC-1 in the E. coli DH5FT strain was cloned into Agrobacterium C58 RBC-1 and the broad host range plasmid pRK20.
E. coli helper HB101 strain having 13 is combined. Cells were plated in minimal medium for resistance to the antibiotics carbinicillin and rifampicin,
And Agrobacterium for sensitivity to kanamycin.

【0185】 該抗生物質に対して耐性を有するアグロバクテリウム細胞を選択し、左境界領
域に挿入されたDNAの完全な状態(integrity)を、PCRおよび制限処理分
析によって確認する。得られたベクターは、T−DNAの右境界および左境界の
両方に、部位特異的リコンビナーゼによって認識されるDNA配列(および任意
のマーカーコード領域)を含有するように改変された野生型C58 Ti−プラ
スミドを含む。該プラスミドは、低温処理により誘導される植物プロモーターの
制御下に、リコンビナーゼ遺伝子を更に含む。該ベクターは、5’端にFRT部
位を有するプロモーターなしのGUS-NPTII遺伝子、および左境界領域にあって3
’端でFRT部位に境界付けられるnosプロモーターを更に含有し、その結果、
腫瘍遺伝子領域の切出しに成功し、腫瘍形成効果が除去され、nosプロモーター
とGUS-NPTII遺伝子が連結し、これにより、形質転換細胞に可視的表現型が付与
される。改変Ti−プラスミドは、pTi-C58 CIMB (Cold Inducible Modified Bo
rders) と称される。
Agrobacterium cells resistant to the antibiotic are selected and the integrity of the DNA inserted in the left border region is confirmed by PCR and restriction analysis. The resulting vector was a wild-type C58 Ti- modified to contain a DNA sequence (and any marker coding region) recognized by a site-specific recombinase at both the right and left borders of T-DNA. Contains plasmid. The plasmid further comprises a recombinase gene under the control of a plant promoter which is induced by cold treatment. The vector contains a promoterless GUS-NPTII gene having an FRT site at the 5'end, and 3
'It further contains a nos promoter bounded at the FRT site at the end, so that
Successful excision of the oncogene region, removal of the tumorigenic effect, linking the nos promoter to the GUS-NPTII gene, thereby conferring a visible phenotype on the transformed cells. The modified Ti-plasmid is pTi-C58 CIMB (Cold Inducible Modified Bo
rders).

【0186】 例6 この例は、野生型C−58ノパリンアグロバクテリウムに由来するTi−プラ
スミドの左境界領域に、リコンビナーゼ部位を導入するための第二のベクターの
構築について説明する。
Example 6 This example illustrates the construction of a second vector for introducing a recombinase site into the left border region of a Ti-plasmid derived from wild type C-58 nopaline Agrobacterium.

【0187】 改変Ti−プラスミド内に含有されるリコンビナーゼ酵素の発現調節は、多く
の種々の手段によりなされ得ることが明らかである。先の例において、低温誘導
プロモーターを使用した。この例では、tetリプレッサーに基づく誘導プロモー
ターシステムを、pLBC-1ベクター内で使用する。このような代わりの遺伝子調節
システムを含有するベクターは、pLBC-2と称される。この例において、この第二
のベクターの構築は、部位特異的リコンビナーゼにより認識されるDNA配列を
右境界領域に含有するように改変されたC−58 Ti−プラスミド(pTi-C58
RBC-1)に第二のリコンビナーゼ認識部位を導入することである。前記第二のベ
クター、pLBC-2は、リコンビナーゼ遺伝子の発現を調節するために使用される誘
導プロモーターの種類が、上記第一のベクター(pLBC-1)とは異なっている。
It will be appreciated that regulation of the expression of the recombinase enzyme contained within the modified Ti-plasmid can be done by many different means. In the previous example, a cold-inducible promoter was used. In this example, the tet repressor-based inducible promoter system is used in the pLBC-1 vector. The vector containing such an alternative gene regulation system is called pLBC-2. In this example, the construction of this second vector was carried out by modifying the C-58 Ti-plasmid (pTi-C58) to contain the DNA sequence recognized by the site-specific recombinase in the right border region.
RBC-1) is to introduce a second recombinase recognition site. The second vector, pLBC-2, differs from the first vector (pLBC-1) in the type of inducible promoter used to control the expression of the recombinase gene.

【0188】 Ti−プラスミドを改変するため、pTi-C58 RBC-1 Ti−プラスミドとの相
同組換えのためのベクターを構築した。幾つかのクローニングステップを使用し
た。そのステップを、図36〜37に概説する。種々のDNA構成要素の組立て
に関与するこれらのステップは、以下のとおりである: ここで詳述するDNA構成要素の組立てにおいて、pLBC-2「シャトルベクター
」は、上述の改変Ti−プラスミドpTiC58 RBC-1に、リコンビナーゼにより認識
される特定のDNA配列(FRT)を導入するために使用される。このシャトル
ベクターは、pLBC-2と称され、以下のものを含む:Ti−プラスミドの左境界領
域に対するホモロジー領域 (ROH(LL)) (配列番号1)、植物で発現可能なプロモ
ーター (Nos) (配列番号7)、リコンビナーゼ認識配列 (FRT)、マルチプルクロ
ーニングサイト、誘導プロモーターシステム、図16に示されtCUPプロモーター
を含有するように改変されたtetプロモーターオペレーターシステム (Foster et
al, Plant Mol Biol 41: 45-55, 1999)、植物のイントロンを含有する改変FL
Pリコンビナーゼ遺伝子 (FLoP)、ポリアデニル化シグナル (NosTer)、アンピシ
リン耐性遺伝子 (Amp) (配列番号11)、およびC−58プラスミドの左境界領
域の右側に対するホモロジー領域 (ROH(LR)) (配列番号2)。pLBC-2におけるこ
れら構成要素の配置は、図35に示す。
To modify the Ti-plasmid, a vector was constructed for homologous recombination with the pTi-C58 RBC-1 Ti-plasmid. Several cloning steps were used. The steps are outlined in Figures 36-37. These steps involved in the assembly of the various DNA components are as follows: In the assembly of the DNA components detailed here, pLBC-2 "shuttle vector" is a modified Ti-plasmid pTiC58 RBC described above. -1 is used to introduce a specific DNA sequence (FRT) recognized by the recombinase. This shuttle vector is called pLBC-2 and contains the following: homology region (ROH ( LL )) (SEQ ID NO: 1) to the left border region of the Ti-plasmid, promoter expressible in plants (Nos) (SEQ ID NO: 7), recombinase recognition sequence (FRT), multiple cloning sites, inducible promoter system, tet promoter operator system modified to contain the tCUP promoter shown in FIG. 16 (Foster et.
al, Plant Mol Biol 41: 45-55, 1999), modified FL containing a plant intron.
P recombinase gene (FLoP), polyadenylation signal (NosTer), ampicillin resistance gene (Amp) (SEQ ID NO: 11), and homology region (ROH ( LR )) to the right side of the left border region of C-58 plasmid (SEQ ID NO: 2). The arrangement of these components in pLBC-2 is shown in Figure 35.

【0189】 pLBC-2の構築は、pLBC-1について概説される構築と同様の手順に従い、pLBC-1
とpLBC-2の主な違いは、リコンビナーゼ遺伝子の発現を調節するために使用され
る誘導プロモーターシステムである。
Construction of pLBC-2 followed a procedure similar to the construction outlined for pLBC-1 and described in pLBC-1.
The main difference between pLBC-2 and pLBC-2 is the inducible promoter system used to regulate the expression of the recombinase gene.

【0190】 pLBC-1では、低温誘導プロモーターを使用して、リコンビナーゼ遺伝子の発現
を調節し、pLBC-2では、tetリプレッサー/オペレーターシステムを使用する。te
tリプレッサー/オペレーターシステムは、植物細胞で利用されており、典型的に
は、tetリプレッサータンパク質により認識可能なDNA配列を含有するように
植物プロモーターを改変することを含み、本ケースでは、Gatz and Quail (Proc
. Natl. Acad. Sci. USA 85: 1394-1397, 1988) に記載されるとおり、3コピー
のオペレーター配列を35Sプロモーターに挿入し、その結果、tetリプレッサ
ーの存在により抑制可能な35Sプロモーターが得られる。
In pLBC-1, a cold-inducible promoter is used to regulate the expression of the recombinase gene, and in pLBC-2, the tet repressor / operator system is used. te
The t repressor / operator system has been utilized in plant cells and typically involves modifying the plant promoter to contain a DNA sequence recognizable by the tet repressor protein, in this case Gatz. and Quail (Proc
Natl. Acad. Sci. USA 85: 1394-1397, 1988), three copies of the operator sequence were inserted into the 35S promoter, resulting in a 35S promoter that can be repressed by the presence of the tet repressor. To be

【0191】 tetリプレッサーの発現は、別の植物プロモーターによって調節され、本ケー
スでは、構成的「tCUP」プロモーターを使用する。典型的には、35Sプロモー
ターを使用するが、リプレッサーとオペレーターの両方の配列が、同一のベクタ
ー内に存在し、両方の配列が35Sを含むため、別の構成的プロモーターを使用
して、同一ベクター上の二つの同一配列の存在による再配置および重複の可能性
を除去する。
Expression of the tet repressor is regulated by another plant promoter, which in this case uses the constitutive "tCUP" promoter. Typically, the 35S promoter is used, but both repressor and operator sequences are present in the same vector, and since both sequences contain 35S, another constitutive promoter is used to identify the same. The possibility of rearrangement and duplication due to the presence of two identical sequences on the vector is eliminated.

【0192】 このように、本発明で使用されるtetリプレッサーシステムは、「tCUP」プロ
モーターに由来するtetリプレッサーの構成的発現に依存し、これにより、tetオ
ペレーターを含有するように改変した35Sプロモーターに由来する遺伝子発現
を抑制可能で、かつFLPリコンビナーゼの発現を調節可能なリプレッサー分子
を産生する。tetリプレッサーは、植物のコドン使用頻度に精密に適合し、かつ
核局在化シグナルを含有するように改変されている。このように改変されたtet
リプレッサーは、Tet Rsynと称され、植物細胞で発現するように設計されている
。そのDNA配列を、配列番号31に示す。従って、FLPリコンビナーゼの発
現は、DNA構成要素のこのような配置の下で永久に停止する。しかし、このte
t抑制(tet repression)は、tetリプレッサーに結合してtetリプレッサーをtet
オペレーターから解離させるテトラサイクリンの存在により取り除くことができ
る。この形態において、FLPリコンビナーゼの発現は、テトラサイクリンの存
在下で培養することにより誘導することができる。
Thus, the tet repressor system used in the present invention relies on constitutive expression of the tet repressor from the “tCUP” promoter, which was modified to contain the tet operator, 35S. A repressor molecule capable of suppressing the expression of a gene derived from a promoter and capable of regulating the expression of FLP recombinase is produced. The tet repressor has been modified to closely match plant codon usage and to contain a nuclear localization signal. Tet modified in this way
The repressor is called Tet Rsyn and is designed to be expressed in plant cells. The DNA sequence is shown in SEQ ID NO: 31. Therefore, FLP recombinase expression is permanently abrogated under such an arrangement of DNA components. But this te
tet repression binds the tet repressor and tet the tet repressor.
It can be removed by the presence of tetracycline which dissociates from the operator. In this form, FLP recombinase expression can be induced by culturing in the presence of tetracycline.

【0193】 pLBC-2の構築は、以下のステップを含む:ベクターpNBEを使用して、tCUPプロ
モーターのSph I - Xba I断片をクローニングし、ベクターpNBE-tCUPを産生した
。このベクターに、tetリプレッサーの改変コード配列とオクトピンシンターゼ
ターミネーター (OCS ter) を含むpTET2構築物を添加した。得られたプラスミド
は、ptCUPTetRsynOCSTerと称される。この構築物に、プラスミドpUCA7-TXにみら
れるtetオペレーター配列を含有する改変35Sプロモーターを添加した。改変
35Sプロモーターの配列は、Gatz et al., Mol Gen Genet 227: 229-237, 199
1に見出すことができる。得られたプラスミドは、pTetRepSysと称される。これ
らのステップを図36に示す。
Construction of pLBC-2 involved the following steps: The vector pNBE was used to clone the Sph I -Xba I fragment of the tCUP promoter to produce the vector pNBE-tCUP. To this vector was added the pTET2 construct containing the modified coding sequence of the tet repressor and the octopine synthase terminator (OCS ter). The resulting plasmid is called ptCUPTetRsynOCSTer. To this construct was added the modified 35S promoter containing the tet operator sequence found in plasmid pUCA7-TX. The sequence of the modified 35S promoter is Gatz et al., Mol Gen Genet 227: 229-237, 199.
Can be found in 1. The resulting plasmid is called pTetRepSys. These steps are shown in FIG.

【0194】 pLBC-2の組立ての次のステップでは、例3に記載されるpLBC-1を得るために使
用した一連の構成要素を利用した。これら構成要素の組立てを図37に示す。プ
ラスミドpROH(LR)をpAmpTerFLoPと結合させて、pAmpTerFLoPROH(LR)を得、これ
をその後、pROH(LL)NosFRTと結合させて、pROH(LL)NosPFRTFLoPTerAmpROH(LR)を
得た。その後、このプラスミドを、図37に示すとおり、プラスミドpTetRepSys
に含有されるtetリプレッサーシステムと結合させて、pLBC-2を得た。pLBC-2の
最終制限地図を図38に示す。
The next step in the assembly of pLBC-2 utilized the set of components used to obtain pLBC-1 described in Example 3. The assembly of these components is shown in FIG. Plasmid pROH (L R ) was ligated with pAmpTerFLoP to give pAmpTerFLoPROH (L R ), which was then ligated with pROH (L L ) NosFRT to give pROH (L L ) NosPFRTFLoPTerAmpROH (L R ). Then, this plasmid was transformed into plasmid pTetRepSys as shown in FIG.
Ligation with the tet repressor system contained in pLBC-2. The final restriction map of pLBC-2 is shown in FIG.

【0195】 例7 この例は、C58 RBC−1アグロバクテリウムへのプラスミドpLBC-2の導
入について説明する。
Example 7 This example illustrates the introduction of plasmid pLBC-2 into C58 RBC-1 Agrobacterium.

【0196】 pLBC-2ベクターは、例2に記載される3種の親による交配と相同組換えの組み
合わせにより、C58 RBC−1株のpTi-C58 RBC-1 Ti−プラスミドに、
第二のリコンビナーゼ部位および関連するDNA構成要素を挿入するために使用
される。得られたアグロバクテリウム株を、カルビニシリンおよびリファンピシ
ンに対する耐性について、並びにカナマイシンに対する感受性について選択し、
Ti−プラスミドの構造を確認する。得られたプラスミドは、pTi-C58 TIMB (Te
t Inducible Modified Borders) と称される。
The pLBC-2 vector was transformed into the pTi-C58 RBC-1 Ti-plasmid of the C58 RBC-1 strain by the combination of three parental crosses described in Example 2 and homologous recombination.
Used to insert a second recombinase site and related DNA component. The resulting Agrobacterium strains were selected for resistance to carbinicillin and rifampicin and for sensitivity to kanamycin,
Confirm the structure of the Ti-plasmid. The resulting plasmid is pTi-C58 TIMB (Te
t Inducible Modified Borders).

【0197】 例8 この例は、pTi-C58 CIMBによる植物細胞の形質転換について説明する。 Example 8 This example illustrates the transformation of plant cells with pTi-C58 CIMB.

【0198】 改変C−58 CIMB Ti−プラスミドは、植物外植片に接種し、クラウ
ンゴールの形成を観察することにより、機能を確認する。低温誘導プロモーター
は、通常の温度(例えば10〜20℃)で不活性であるが、4℃で高い活性を有
する。腫瘍組織を4℃で一晩培養することにより、リコンビナーゼ活性を誘導す
ると、二つの隣接するリコンビナーゼ配列の間に含有される領域の切出しが起こ
り、リコンビナーゼ認識DNA配列に隣接するT−DNA境界を含むトランスジ
ェニック植物細胞が形成される。これらの植物細胞は、活性なGUS-NPT-II融合タ
ンパク質を有し、形質転換細胞の数は、GUS活性の染色もしくはカナマイシン
上での選択によりスコア化される。
The modified C-58 CIMB Ti-plasmid confirms function by inoculating plant explants and observing crown gall formation. Cold-inducible promoters are inactive at normal temperatures (eg 10-20 ° C) but have high activity at 4 ° C. Induction of recombinase activity by culturing tumor tissue overnight at 4 ° C. results in excision of the region contained between two adjacent recombinase sequences, including the T-DNA border adjacent to the recombinase recognition DNA sequence. Transgenic plant cells are formed. These plant cells have an active GUS-NPT-II fusion protein and the number of transformed cells is scored by staining for GUS activity or selection on kanamycin.

【0199】 例9 この例は、pTi-C58 TIMBによる植物細胞の形質転換について説明する。 Example 9 This example illustrates the transformation of plant cells with pTi-C58 TIMB.

【0200】 改変C−58 TIMB Ti−プラスミドは、植物外植片に接種し、クラウ
ンゴールの形成を観察することにより、機能を確認する。クラウンゴール組織を
10μM テトラサイクリンの存在下で培養することにより、リコンビナーゼ活
性を誘導すると、二つの隣接するリコンビナーゼ配列の間に含有される領域の切
出しが起こり、リコンビナーゼ認識DNA配列に隣接するT−DNA境界を含む
トランスジェニック植物細胞が形成される。これらの植物細胞は、活性なGUS-NP
T-II融合タンパク質を有し、形質転換細胞の数は、GUS活性の染色もしくはカ
ナマイシン上での選択によりスコア化される。
The modified C-58 TIMB Ti-plasmid confirms function by inoculating plant explants and observing the formation of crown gall. Induction of recombinase activity by culturing crown gall tissue in the presence of 10 μM tetracycline results in excision of a region contained between two adjacent recombinase sequences, resulting in a T-DNA border adjacent to the recombinase recognition DNA sequence. Transgenic plant cells are formed which contain These plant cells contain active GUS-NP
Having the T-II fusion protein, the number of transformed cells is scored by staining for GUS activity or selection on kanamycin.

【0201】 本明細書で言及した全ての文献は、本発明が属する技術分野のレベルを表すも
のである。本明細書で言及した全ての文献は、本明細書と矛盾しない範囲におい
て、個々の文献それぞれが、具体的かつ個別に参照により本明細書に組込まれる
ことを示したのと同程度に、ここで参照により本明細書の開示内容の一部とする
All references mentioned herein are representative of the level of art to which this invention pertains. To the extent that all publications mentioned herein are inconsistent with this specification, to the extent that each individual publication is specifically and individually incorporated by reference herein, Are made a part of the disclosure content of this specification by reference.

【0202】 以上、本発明を、明確にし理解する目的で、説明および例により詳細に説明し
てきたが、特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲もしくは精神を逸脱
することなく、変更および改変を加えることができることが理解されるでしょう
While the present invention has been described in detail by way of explanations and examples for the purpose of clarifying and understanding, changes and modifications can be made without departing from the scope or spirit of the invention defined by the claims. It will be appreciated that can be added.

【0203】[0203]

【配列表】 [Sequence list]

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

【図1】 図1は、本発明の方法を用いて形質転換された植物細胞および完
全な植物体を回収する一般的アプローチを図示する。
FIG. 1 illustrates a general approach for recovering transformed plant cells and whole plants using the method of the invention.

【図2】 図2は、リコンビナーゼ認識部位を含む改変Ti−プラスミドの
誘導を図示する。
FIG. 2 illustrates the induction of a modified Ti-plasmid containing a recombinase recognition site.

【図3】 図3は、腫瘍遺伝子を用いて形質転換された植物細胞における腫
瘍遺伝子の機能を除去するために使用することができる抑制ストラテジーの使用
を図示する。
FIG. 3 illustrates the use of suppression strategies that can be used to eliminate oncogene function in plant cells transformed with the oncogene.

【図4】 図4は、T−DNA右境界にリコンビナーゼ認識部位を含む改変
Ti−プラスミドの誘導を図示する。相同組換えが起こったことを第一に選択す
るためのアンピシリンマーカー遺伝子の使用を示す。
FIG. 4 illustrates induction of a modified Ti-plasmid containing a recombinase recognition site at the right border of T-DNA. Figure 7 shows the use of the ampicillin marker gene to first select for which homologous recombination has occurred.

【図5】 図5は、T−DNA右境界にリコンビナーゼ認識部位を含む改変
Ti−プラスミドを得るための、アンピシリンマーカー遺伝子を切出すリコンビ
ナーゼ酵素の使用を図示する。
FIG. 5 illustrates the use of a recombinase enzyme that cuts out the ampicillin marker gene to obtain a modified Ti-plasmid containing a recombinase recognition site at the right border of T-DNA.

【図6】 図6は、T−DNA左境界に、リコンビナーゼ認識部位、リコン
ビナーゼ遺伝子、およびアンピシリンマーカーを含む改変Ti−プラスミドの誘
導を図示する。
FIG. 6 illustrates induction of a modified Ti-plasmid containing a recombinase recognition site, a recombinase gene, and an ampicillin marker at the T-DNA left border.

【図7】 図7は、T−DNA左境界および右境界にリコンビナーゼ部位を
含み、更に細菌マーカーおよび植物で発現可能なリコンビナーゼ遺伝子を含む改
変Ti−プラスミドを選択するための、アンピシリンマーカー遺伝子の使用を図
示する。
FIG. 7: Use of the ampicillin marker gene to select for modified Ti-plasmids containing recombinase sites at the T-DNA left and right borders and further containing bacterial marker and plant expressible recombinase genes. Is illustrated.

【図8】 図8は、改変Ti−プラスミドを用いて形質転換された植物細胞
におけるリコンビナーゼ遺伝子の発現結果を図示する。腫瘍遺伝子領域が欠失し
、植物DNAは新規特性をコードする遺伝子のみを含有する。
FIG. 8 illustrates the expression results of recombinase gene in plant cells transformed with modified Ti-plasmid. The oncogene region is deleted and plant DNA contains only genes that encode novel properties.

【図9】 図9Aおよび9Bは、改変Ti−プラスミドの構築のために使用
されるホモロジーの領域を図示する。使用されるノパリンTi−プラスミドの領
域を示す。ROHはホモロジーの領域を指し、「−RL、−RR、−LLおよび−
R」は、アグロバクテリウムにおける相同組換えのためのベクターを構築する
際に使用される、ホモロジーのサブ領域(即ち部分)(右領域(9B)および左
領域(9A))を指す。
9A and 9B illustrate regions of homology used for construction of modified Ti-plasmids. The region of the nopaline Ti-plasmid used is shown. ROH refers to regions of homology, "- R L, -R R, -L L and -
" LR " refers to the subregions (or portions) of homology (right region (9B) and left region (9A)) used in constructing the vector for homologous recombination in Agrobacterium.

【図10】 図10A〜10Cは、改変Ti−プラスミドを構築するために
使用される改変FLPリコンビナーゼDNA配列の制限酵素地図および表記を提
供する。
10A-10C provide restriction enzyme maps and notations of modified FLP recombinase DNA sequences used to construct modified Ti-plasmids.

【図11】 図11A〜11Bは、改変Ti−プラスミドを構築するために
使用される改変NOSプロモーターDNA配列(PCR産物、11B)の供給源
(11A、pBin19)の制限酵素地図および表記を提供する。
11A-11B provide a restriction map and notation of the source (11A, pBin19) of the modified NOS promoter DNA sequence (PCR product, 11B) used to construct the modified Ti-plasmid. .

【図12】 図12は、改変Ti−プラスミドを構築するために使用される
GUS:NPTII融合DNA配列の制限酵素地図および表記を提供する。
FIG. 12 provides a restriction map and notation of the GUS: NPTII fusion DNA sequence used to construct the modified Ti-plasmid.

【図13】 図13は、改変Ti−プラスミドを構築するために使用される
低温誘導プロモーターDNA配列の制限酵素地図および表記を提供する。
FIG. 13 provides a restriction enzyme map and notation of the cold-inducible promoter DNA sequences used to construct the modified Ti-plasmids.

【図14】 図14は、改変Ti−プラスミドを構築するために使用される
CaMV 35S DNA配列の制限酵素地図および表記を提供する。
FIG. 14 provides a restriction map and notation of the CaMV 35S DNA sequence used to construct the modified Ti-plasmid.

【図15】 図15は、改変Ti−プラスミドを構築するために使用される
構成的“EntCUP2”プロモーターDNA配列の制限酵素地図および表記を
提供する。
FIG. 15 provides a restriction map and notation of the constitutive “EntCUP2” promoter DNA sequence used to construct the modified Ti-plasmid.

【図16】 図16A〜16Bは、改変Ti−プラスミドを構築するために
使用されるtetリプレッサー/オペレーターDNA配列の制限酵素地図および
表記を提供する。
16A-16B provide a restriction map and notation of the tet repressor / operator DNA sequences used to construct the modified Ti-plasmids.

【図17】 図17は、改変Ti−プラスミドを構築するために使用される
アンピシリン細菌マーカーDNA配列の制限酵素地図および表記を提供する。
FIG. 17 provides a restriction map and notation of ampicillin bacterial marker DNA sequences used to construct modified Ti-plasmids.

【図18】 図18A〜18Bは、改変Ti−プラスミドを構築するために
使用されるFRTリコンビナーゼ認識DNA配列の制限酵素地図および表記を提
供する。
18A-18B provide a restriction map and notation of the FRT recombinase recognizing DNA sequence used to construct the modified Ti-plasmid.

【図19】 図19は、C58ノパリンTi−プラスミドのT−DNAの右
境界領域にリコンビナーゼ配列を挿入するための相同組換えプラスミドpRBC
−1を得るために使用される構成要素の簡略化制限酵素地図および表記を提供す
る。
FIG. 19: Homologous recombination plasmid pRBC for inserting a recombinase sequence into the right border region of the T-DNA of the C58 nopaline Ti-plasmid.
1 provides a simplified restriction map and notation of the components used to obtain -1.

【図20】 図20は、C58ノパリンTi−プラスミドのT−DNAの左
境界領域にリコンビナーゼ配列を挿入するための相同組換えプラスミドpLBC
−1を得るために使用される構成要素の簡略化制限酵素地図および表記を提供す
る。
FIG. 20: Homologous recombination plasmid pLBC for inserting a recombinase sequence into the left border region of the T-DNA of the C58 nopaline Ti-plasmid.
1 provides a simplified restriction map and notation of the components used to obtain -1.

【図21】 図21は、改変Ti−プラスミドを構築するために使用される
改変pGEM7Zf(+)の制限酵素地図および表記を提供する。
FIG. 21 provides a restriction map and representation of the modified pGEM7Zf (+) used to construct the modified Ti-plasmid.

【図22】 図22は、改変Ti−プラスミドを構築するために使用される
pUM21ベクターの制限酵素地図を提供し、pUM21ベクターの構成を記載
する。
FIG. 22 provides a restriction map of the pUM21 vector used to construct the modified Ti-plasmid and describes the construction of the pUM21 vector.

【図23】 図23は、C58 Ti−プラスミドのT−DNAの左境界領
域を改変するために使用される中間ベクターの一つを構築するために使用される
工程を図示し、中間ベクターpAmpTerFloPの構成を図示する。
FIG. 23 illustrates the steps used to construct one of the intermediate vectors used to modify the left border region of the T-DNA of the C58 Ti-plasmid, the intermediate vector pAmpTerFloP. The structure is illustrated.

【図24】 図24は、C58 Ti−プラスミドのT−DNAの左境界領
域を改変するために使用される中間ベクターの一つ(pROH(LL)NosPr
FRT)を構築するために使用される工程を図示する。
FIG. 24 shows one of the intermediate vectors (pROH ( LL ) NosPr used to modify the left border region of the T-DNA of the C58 Ti-plasmid.
Figure 3 illustrates the steps used to construct a FRT).

【図25】 図25は、C58 Ti−プラスミドのT−DNAの左境界領
域を改変するために使用される中間ベクターの一つを構築するために使用される
工程を図示する。
FIG. 25 illustrates the steps used to construct one of the intermediate vectors used to modify the left border region of the T-DNA of the C58 Ti-plasmid.

【図26】 図26は、C58 Ti−プラスミドのT−DNAの左境界領
域を改変するために使用される中間ベクターの一つを構築するために使用される
工程を図示する(pLBC−1の最終誘導体)。
FIG. 26 depicts the steps used to construct one of the intermediate vectors used to modify the left border region of the T-DNA of the C58 Ti-plasmid (of pLBC-1). Final derivative).

【図27】 図27は、C58ノパリンTi−プラスミドのT−DNAの左
境界領域にリコンビナーゼ配列を挿入するためにデザインされた相同組換えプラ
スミドpLBC−1の詳細な制限酵素地図を記載する。該プラスミドは、2つの
ホモロジーの隣接領域(flanking region)を含み、これら領域の間に、リコン
ビナーゼ認識部位(FRT)、並びにFLPリコンビナーゼ遺伝子の発現を制御
する低温誘導プロモーター(CiPr)が位置し、該低温誘導プロモーターは、
相同組換えが起こったことを選択するためのアンピシリン耐性遺伝子に連結され
たnosターミネーター(NosTer)が付いた植物のイントロン(FLoP
)を含有するように改変されている。
FIG. 27 provides a detailed restriction map of the homologous recombination plasmid pLBC-1 designed to insert a recombinase sequence into the left border region of the T-DNA of the C58 nopaline Ti-plasmid. The plasmid contains flanking regions of two homologies, and a recombinase recognition site (FRT) and a cold-inducible promoter (CiPr) that controls the expression of the FLP recombinase gene are located between these regions, Cold-inducible promoter
Plant intron (FLoP) with nos terminator (NosTer) linked to ampicillin resistance gene for selecting that homologous recombination has occurred
) Has been modified to contain.

【図28】 図28は、C58 Ti−プラスミドのT−DNAの右境界領
域を改変するために使用される中間ベクターの一つ(pAmpFRT(R))を構
築するために使用される工程を図示する。
FIG. 28 illustrates the steps used to construct one of the intermediate vectors (pAmpFRT (R)) used to modify the right border region of the T-DNA of the C58 Ti-plasmid. To do.

【図29】 図29は、C58 Ti−プラスミドのT−DNAの右境界領
域を改変するために使用される中間ベクターの一つを構築するために使用される
工程を図示する(35Sポリアデニル化シグナルの構築)。
FIG. 29 illustrates the steps used to construct one of the intermediate vectors used to modify the right border region of the T-DNA of the C58 Ti-plasmid (35S polyadenylation signal). Construction).

【図30】 図30は、C58 Ti−プラスミドのT−DNAの右境界領
域を改変するために使用される中間ベクターの一つ(pGUS−pA)を構築す
るために使用される工程を図示する。
FIG. 30 illustrates the steps used to construct one of the intermediate vectors (pGUS-pA) used to modify the right border region of the T-DNA of the C58 Ti-plasmid. .

【図31】 図31は、C58 Ti−プラスミドのT−DNAの右境界領
域を改変するために使用される中間ベクターの一つ(pGUSNPTIIpA)
を構築するために使用される工程を図示する。
FIG. 31. One of the intermediate vectors (pGUSNPTIIpA) used to modify the right border region of the T-DNA of the C58 Ti-plasmid.
3 illustrates the steps used to construct the.

【図32】 図32は、C58 Ti−プラスミドのT−DNAの右境界領
域を改変するために使用される中間ベクターの一つ(pAMPFRT(R)Gus
)を構築するために使用される工程を図示する。
FIG. 32 shows one of the intermediate vectors (pAMPFRT (R) Gus) used to modify the right border region of the T-DNA of the C58 Ti-plasmid.
) Illustrates the steps used to construct

【図33】 図33は、C58 Ti−プラスミドのT−DNAの右境界領
域を改変するために使用される中間ベクターの一つを構築するために使用される
工程を図示する(pRBC−1の最終誘導体)。
FIG. 33 illustrates the steps used to construct one of the intermediate vectors used to modify the right border region of the T-DNA of the C58 Ti-plasmid (of pRBC-1). Final derivative).

【図34】 図34は、C58ノパリンTi−プラスミドのT−DNAの右
境界領域にリコンビナーゼ配列を挿入するためにデザインされた相同組換えプラ
スミドpRBC−1の詳細な制限酵素地図を記載する。該プラスミドは、2つの
ホモロジーの隣接領域(flanking region)を含み、これら領域の間に、相同組
換えが起こったことを選択するためのアンピシリン耐性遺伝子に隣接する2つの
リコンビナーゼ認識部位(FRT)、並びに改変Ti−プラスミド内での組換え
の際に活性化され得る「プロモーターなしの」GUS−NPTII融合遺伝子が
位置する。
FIG. 34 provides a detailed restriction map of the homologous recombination plasmid pRBC-1 designed to insert a recombinase sequence into the right border region of the T-DNA of the C58 nopaline Ti-plasmid. The plasmid contains two homologous flanking regions between which two recombinase recognition sites (FRT) flank the ampicillin resistance gene to select for homologous recombination. As well as the "promoterless" GUS-NPTII fusion gene, which can be activated upon recombination in the modified Ti-plasmid.

【図35】 図35は、C58ノパリンTi−プラスミドのT−DNAの左
境界領域にリコンビナーゼ配列を挿入するための相同組換えプラスミドpLBC
−2を得るために使用される構成要素の簡略化制限酵素地図および表記を記載す
る。このプラスミドは、リコンビナーゼ発現を制御するためのtetリプレッサ
ー/オペレーターシステムを含む。
FIG. 35. Homologous recombination plasmid pLBC for inserting a recombinase sequence into the left border region of T-DNA of C58 nopaline Ti-plasmid.
A simplified restriction map and notation of the components used to obtain -2 is given. This plasmid contains the tet repressor / operator system for controlling recombinase expression.

【図36】 図36は、tetリプレッサーシステムをコードするプラスミ
ド、pTetRepSysを構築するために使用される工程を図示する。
FIG. 36 illustrates the steps used to construct pTetRepSys, a plasmid encoding the tet repressor system.

【図37】 図37は、ベクターpLBC−2の構成を図示する。C58
Ti−プラスミドのT−DNAの左境界領域にDNAを挿入するための相同組換
えベクターをつくるために使用される工程の詳細を示す。
FIG. 37 illustrates the construction of vector pLBC-2. C58
Details of the steps used to create the homologous recombination vector for inserting DNA into the left border region of the T-DNA of Ti-plasmid are shown.

【図38】 図38は、C58ノパリンTi−プラスミドのT−DNAの左
境界領域にリコンビナーゼ配列を挿入するためにデザインされた相同組換えプラ
スミドpLBC−2の詳細な制限酵素地図を記載する。該プラスミドは、2つの
ホモロジーの隣接領域(flanking region)を含み、これら領域の間に、リコン
ビナーゼ認識部位(FRT)、並びにFLPリコンビナーゼ遺伝子の発現を制御
するtetリプレッサー/オペレーターシステムが位置し、該tetリプレッサ
ー/オペレーターシステムは、相同組換えが起こったことを選択するためのアン
ピシリン耐性遺伝子に連結されたnosターミネーター(NosTer)が付い
た植物のイントロン(FloP)を含有するように改変されている。
FIG. 38 depicts a detailed restriction map of the homologous recombination plasmid pLBC-2 designed to insert a recombinase sequence into the left border region of the T-DNA of the C58 nopaline Ti-plasmid. The plasmid contains two homologous flanking regions, between which is located a recombinase recognition site (FRT) as well as a tet repressor / operator system that controls expression of the FLP recombinase gene. The tet repressor / operator system has been modified to contain a plant intron (FloP) with a nos terminator (NosTer) linked to an ampicillin resistance gene to select for homologous recombination to occur. .

【図39】 図39は、C58アグロバクテリウムにベクターpRBC−1
、pLBC−1およびpLBC−2を導入するために使用される工程、および改
変Ti−プラスミドの回収を図示する。
FIG. 39 shows the vector pRBC-1 in C58 Agrobacterium.
, The steps used to introduce pLBC-1 and pLBC-2 and the recovery of the modified Ti-plasmid are illustrated.

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成14年11月7日(2002.11.7)[Submission date] November 7, 2002 (2002.1.7)

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Name of item to be amended] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正の内容】[Contents of correction]

【特許請求の範囲】[Claims]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12R 1:01) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,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,B Z,CA,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK ,DM,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE, GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,J P,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR ,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK, MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,R O,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ, VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 エルントハナー、ヨハン カナダ国、ケー1シー・2ティー8、オン タリオ州、オーリーンズ、アビグノン・コ ート 1118 (72)発明者 ウー、トン カナダ国、ジェイ8ティー・7アール8、 ケベック州、ガティノー、ドゥ・サナリー 15 Fターム(参考) 2B030 CA15 CA17 CA19 4B024 AA08 CA04 CA09 DA01 DA05 EA04 FA02 GA11 4B065 AA11X AA11Y AA88X AA99Y AB01 AC14 BA02 CA53 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C12R 1:01) (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI) , FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE, TR), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE) , SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, 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, BZ, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, E, DK, DM, DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC , LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Erund Hanner, Johann Canada, Case 1 2 Tea 8, Ontario State, Orleans, Abignon Coat 1118 (72) Inventor Wu, Ton Canada, Jay 8T7R8, Quebec, Gatineau, Du Sanary 15 F Term (reference) 2B030 CA15 CA17 CA19 4B024 AA08 CA04 CA09 DA01 DA05 EA04 FA02 GA11 4B065 AA11X AA11Y AA88X AA99Y AB01 AC14 BA02 CA53

Claims (64)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 形質転換植物の作製方法であって、 (a)少なくとも一のアグロバクテリウム腫瘍遺伝子を含む構築物を植物細胞に
導入し、前記構築物を含む形質転換細胞を得ることであって、前記形質転換細胞
で前記少なくとも一のアグロバクテリウム腫瘍遺伝子が発現すると、前記細胞は
、非形質転換細胞の増殖に不十分な条件下で増殖することができ、これにより形
質転換細胞を選択すること;および (b)前記形質転換細胞において前記少なくとも一のアグロバクテリウム腫瘍遺
伝子の影響を打ち消し、前記形質転換細胞から形態学的に正常な形質転換植物を
再生すること を含む方法。
1. A method for producing a transformed plant, comprising: (a) introducing a construct containing at least one Agrobacterium oncogene into a plant cell to obtain a transformed cell containing the construct, Expression of the at least one Agrobacterium oncogene in the transformed cells allows the cells to grow under conditions insufficient to grow non-transformed cells, thereby selecting for transformed cells. And (b) canceling the effect of the at least one Agrobacterium oncogene in the transformed cell and regenerating a morphologically normal transformed plant from the transformed cell.
【請求項2】 前記構築物が、5’から3’方向に、第一のリコンビナーゼ
認識部位、前記少なくとも一のアグロバクテリウム腫瘍遺伝子、および第二のリ
コンビナーゼ認識部位を含み; 前記打ち消す工程が、前記第一および第二のリコンビナーゼ認識部位を認識す
るリコンビナーゼを用いて、前記少なくとも一のアグロバクテリウム腫瘍遺伝子
もしくはその一部を、前記構築物から切出すことを含む、 請求項1に記載の方法。
2. The construct comprises, in the 5 ′ to 3 ′ direction, a first recombinase recognition site, the at least one Agrobacterium oncogene, and a second recombinase recognition site; the canceling step comprising: 2. The method of claim 1, comprising excising the at least one Agrobacterium oncogene or a portion thereof from the construct with a recombinase that recognizes first and second recombinase recognition sites.
【請求項3】 前記構築物が、前記リコンビナーゼをコードするリコンビナ
ーゼコード配列を更に含む、請求項2に記載の方法。
3. The method of claim 2, wherein the construct further comprises a recombinase coding sequence that encodes the recombinase.
【請求項4】 前記打ち消す工程が、前記リコンビナーゼをコードするリコ
ンビナーゼコード配列を含む第二の構築物を、前記形質転換細胞に導入すること
を含む、請求項2に記載の方法。
4. The method of claim 2, wherein the canceling step comprises introducing into the transformed cell a second construct containing a recombinase coding sequence encoding the recombinase.
【請求項5】 前記構築物が、前記第一のリコンビナーゼ認識部位の5’側
もしくは前記第二のリコンビナーゼ認識部位の3’側の何れかに位置する新規特
性コード配列であって、植物における該配列の発現が、前記植物に対して新規特
性を付与する新規特性コード配列を更に含む、請求項2または3に記載の方法。
5. The novel characteristic coding sequence, wherein said construct is located on either the 5 ′ side of said first recombinase recognition site or the 3 ′ side of said second recombinase recognition site, said sequence in a plant. The method according to claim 2 or 3, wherein the expression of P. lactis further comprises a novel trait coding sequence that confers a novel trait on the plant.
【請求項6】 前記第二の構築物が、新規特性コード配列であって、植物に
おける該配列の発現が、前記植物に対して新規特性を付与する新規特性コード配
列を更に含む、請求項4に記載の方法。
6. The method of claim 4, wherein the second construct is a novel characteristic coding sequence, the expression of said sequence in a plant further comprising a novel characteristic coding sequence conferring a novel characteristic to said plant. The method described.
【請求項7】 前記リコンビナーゼコード配列が、誘導プロモーターの制御
下にある、請求項3または4に記載の方法。
7. The method of claim 3 or 4, wherein the recombinase coding sequence is under the control of an inducible promoter.
【請求項8】 前記リコンビナーゼコード配列が、植物のイントロンを含む
、請求項3または4に記載の方法。
8. The method of claim 3 or 4, wherein the recombinase coding sequence comprises a plant intron.
【請求項9】 前記リコンビナーゼが、FLPリコンビナーゼ、Creリコ
ンビナーゼ、およびRリコンビナーゼから成る群より選択される、請求項2に記
載の方法。
9. The method of claim 2, wherein the recombinase is selected from the group consisting of FLP recombinase, Cre recombinase, and R recombinase.
【請求項10】 前記構築物が、5’から3’方向に、T−DNA右境界配
列、前記第一のリコンビナーゼ認識部位、前記少なくとも一の腫瘍遺伝子、前記
第二のリコンビナーゼ認識部位、およびT−DNA左境界配列を含む改変アグロ
バクテリウムT−DNA領域である、請求項1に記載の方法。
10. The construct comprises, in the 5 ′ to 3 ′ direction, a T-DNA right border sequence, the first recombinase recognition site, the at least one oncogene, the second recombinase recognition site, and T-. The method according to claim 1, which is a modified Agrobacterium T-DNA region containing a DNA left border sequence.
【請求項11】 前記構築物が、5’から3’方向に、第一のトランスポゼ
ース認識部位、前記少なくとも一の腫瘍遺伝子、および第二のトランスポゼース
認識部位を含み; 前記打ち消す工程が、前記第一および第二のトランスポゼース認識部位を認識
するトランスポゼースを用いて、前記少なくとも一の腫瘍遺伝子もしくはその一
部を、前記構築物から切出すことを含む、 請求項1に記載の方法。
11. The construct comprises, in the 5 ′ to 3 ′ direction, a first transposase recognition site, the at least one oncogene, and a second transposase recognition site; the canceling step comprising: The method of claim 1, comprising excising the at least one oncogene or a portion thereof from the construct using a transposase that recognizes a second transposase recognition site.
【請求項12】 前記構築物が、前記トランスポゼースをコードするトラン
スポゼースコード配列を更に含む、請求項11に記載の方法。
12. The method of claim 11, wherein the construct further comprises a transposase coding sequence encoding the transposase.
【請求項13】 前記打ち消す工程が、前記トランスポゼースをコードする
トランスポゼースコード配列を含む第二の構築物を、前記形質転換細胞に導入す
ることを含む、請求項11に記載の方法。
13. The method of claim 11, wherein the step of canceling comprises introducing into the transformed cell a second construct comprising a transposase coding sequence encoding the transposase.
【請求項14】 前記構築物が、前記第一のトランスポゼース認識部位の5
’側もしくは前記第二のトランスポゼース認識部位の3’側の何れかに位置する
新規特性コード配列であって、植物における該配列の発現が、前記植物に対して
新規特性を付与する新規特性コード配列を更に含む、請求項11または12に記
載の方法。
14. The construct comprises 5 of the first transposase recognition sites.
A novel characteristic coding sequence located either on the'side or on the 3'side of the second transposase recognition site, the expression of said sequence in a plant imparting a novel characteristic to said plant. 13. The method of claim 11 or 12, further comprising:
【請求項15】 前記第二の構築物が、新規特性コード配列であって、植物
における該配列の発現が、前記植物に対して新規特性を付与する新規特性コード
配列を更に含む、請求項13に記載の方法。
15. The method of claim 13, wherein the second construct is a novel characteristic coding sequence, the expression of said sequence in a plant further comprising a novel characteristic coding sequence conferring a novel characteristic to said plant. The method described.
【請求項16】 前記トランスポゼースコード配列が、誘導プロモーターの
制御下にある、請求項12または13に記載の方法。
16. The method according to claim 12 or 13, wherein the transposase coding sequence is under the control of an inducible promoter.
【請求項17】 前記トランスポゼースコード配列が、植物のイントロンを
含む、請求項12または13に記載の方法。
17. The method according to claim 12 or 13, wherein the transposase coding sequence comprises a plant intron.
【請求項18】 前記構築物が、5’から3’方向に、T−DNA右境界配
列、前記第一のトランスポゼース認識部位、前記少なくとも一の腫瘍遺伝子、前
記第二のトランスポゼース認識部位、およびT−DNA左境界配列を含む改変ア
グロバクテリウムT−DNA領域である、請求項11に記載の方法。
18. The construct comprises, in the 5'to 3'direction, a T-DNA right border sequence, the first transposase recognition site, the at least one oncogene, the second transposase recognition site, and T-. The method according to claim 11, which is a modified Agrobacterium T-DNA region containing a DNA left border sequence.
【請求項19】 前記打ち消す工程が、前記構築物をDNA結合タンパク質
と接触させ、前記少なくとも一の腫瘍遺伝子によりコードされる産物の発現を抑
制することを含む、請求項1に記載の方法。
19. The method of claim 1, wherein the counteracting step comprises contacting the construct with a DNA binding protein to suppress expression of a product encoded by the at least one oncogene.
【請求項20】 前記構築物が、前記DNA結合タンパク質をコードするD
NA結合タンパク質コード配列を更に含む、請求項19に記載の方法。
20. The construct wherein D encodes the DNA binding protein
20. The method of claim 19, further comprising a NA binding protein coding sequence.
【請求項21】 前記打ち消す工程が、前記DNA結合タンパク質をコード
するDNA結合タンパク質コード配列を含む第二の構築物を、前記形質転換細胞
に導入することを含む、請求項19に記載の方法。
21. The method of claim 19, wherein said canceling step comprises introducing into said transformed cell a second construct comprising a DNA binding protein coding sequence encoding said DNA binding protein.
【請求項22】 前記構築物が、新規特性コード配列であって、植物におけ
る該配列の発現が、前記植物に対して新規特性を付与する新規特性コード配列を
更に含む、請求項19または20に記載の方法。
22. The construct according to claim 19 or 20, wherein the construct is a novel characteristic coding sequence, the expression of said sequence in a plant further comprising a novel characteristic coding sequence conferring a novel characteristic on said plant. the method of.
【請求項23】 前記第二の構築物が、新規特性コード配列であって、植物
における該配列の発現が、前記植物に対して新規特性を付与する新規特性コード
配列を更に含む、請求項21に記載の方法。
23. The method of claim 21, wherein the second construct is a novel characteristic coding sequence, the expression of said sequence in a plant further comprising a novel characteristic coding sequence conferring a novel characteristic on said plant. The method described.
【請求項24】 前記打ち消す工程が、前記少なくとも一の腫瘍遺伝子もし
くはその転写産物と、前記少なくとも一の腫瘍遺伝子の転写もしくはその転写産
物の翻訳を抑制するアンチセンスポリヌクレオチドとを接触させることを含む、
請求項1に記載の方法。
24. The step of canceling comprises contacting the at least one oncogene or a transcription product thereof with an antisense polynucleotide that suppresses transcription of the at least one oncogene or translation of the transcription product. ,
The method of claim 1.
【請求項25】 前記植物細胞が、双子葉植物細胞である、請求項1に記載
の方法。
25. The method according to claim 1, wherein the plant cell is a dicotyledonous plant cell.
【請求項26】 前記植物細胞が、アオイ科、アマ科、キク科、ナス科、マ
メ科、トウダイグサ科、モクセイ科、もしくはアブラナ科のメンバーの細胞であ
る、請求項25に記載の方法。
26. The method according to claim 25, wherein the plant cell is a member of a member of the mallow family, the flax family, the Asteraceae family, the Solanaceae family, the legume family, the Euphorbiaceae family, the Oleaceae family, or the Brassicaceae family.
【請求項27】 前記植物細胞が、アブラナ属のメンバーの細胞である、請
求項25に記載の方法。
27. The method of claim 25, wherein the plant cell is a member of the Brassica genus.
【請求項28】 前記植物細胞が、ブロッコリー、キャベツ、カリフラワー
、ケール(kale)、カイラン(Chinese kale)、コラード(collard)、コール
ラビ(kohlrabi)、ハクサイ、タイサイ(pak choi)もしくはカブの細胞である
。請求項25に記載の方法。
28. The plant cell is a broccoli, cabbage, cauliflower, kale, Chinese kale, collard, kohlrabi, Chinese cabbage, Thai rhinoceros (pak choi) or turnip cell. . The method of claim 25.
【請求項29】 前記構築物が、アグロバクテリウムを介した形質転換によ
り前記植物細胞に導入される、請求項1に記載の方法。
29. The method of claim 1, wherein the construct is introduced into the plant cell by Agrobacterium-mediated transformation.
【請求項30】 請求項1〜29の何れか1項に記載の方法に従って作製さ
れる、植物、植物の種子、植物の胚、植物の細胞、もしくは植物の組織、または
その何れかの子孫。
30. A plant, a plant seed, a plant embryo, a plant cell, or a plant tissue, produced by the method according to any one of claims 1 to 29, or a progeny thereof.
【請求項31】 5’−3’方向に、Ti−プラスミドのT−DNA領域の
右境界領域の左部分に相同なDNA配列、リコンビナーゼ認識部位、およびTi
−プラスミドのT−DNA領域の右境界領域の右部分に相同なDNAの領域を含
むDNAベクター。
31. A DNA sequence homologous to the left part of the right border region of the T-DNA region of the Ti-plasmid, a recombinase recognition site, and Ti in the 5′-3 ′ direction.
A DNA vector containing a region of homologous DNA in the right part of the right border region of the T-DNA region of the plasmid.
【請求項32】 5’−3’方向に、Ti−プラスミドのT−DNA領域の
左境界領域の左部分に相同なDNA配列、リコンビナーゼ認識部位、およびTi
−プラスミドのT−DNA領域の左境界領域の右部分に相同なDNAの領域を含
むDNAベクター。
32. A DNA sequence homologous to the left part of the left border region of the T-DNA region of the Ti-plasmid in the 5'-3 'direction, a recombinase recognition site, and Ti.
A DNA vector containing a region of homologous DNA in the right part of the left border region of the T-DNA region of the plasmid.
【請求項33】 アグロバクテリウムでの選択のために有用な抗生物質耐性
マーカーを更に含む、請求項31または32に記載のDNAベクター。
33. The DNA vector of claim 31 or 32, further comprising an antibiotic resistance marker useful for selection on Agrobacterium.
【請求項34】 T−DNA右境界の3’側にリコンビナーゼ認識部位を含
む、改変Ti−プラスミド。
34. A modified Ti-plasmid containing a recombinase recognition site 3 ′ to the right border of T-DNA.
【請求項35】 T−DNA左境界の5’側にリコンビナーゼ認識部位を含
む、改変Ti−プラスミド。
35. A modified Ti-plasmid containing a recombinase recognition site 5 ′ to the left border of T-DNA.
【請求項36】 T−DNA右境界の3’側にリコンビナーゼ認識部位を含
み、T−DNA左境界の5’側にリコンビナーゼ認識部位を含む、改変Ti−プ
ラスミド。
36. A modified Ti-plasmid containing a recombinase recognition site on the 3'side of the T-DNA right border and a recombinase recognition site on the 5'side of the T-DNA left border.
【請求項37】 前記プラスミドが、植物細胞で発現可能なリコンビナーゼ
コード配列を更に含む、請求項34〜36の何れか1項に記載の改変Ti−プラ
スミド。
37. The modified Ti-plasmid according to any one of claims 34 to 36, wherein the plasmid further comprises a recombinase coding sequence expressible in plant cells.
【請求項38】 植物細胞で発現可能なスコア化可能なマーカーコード配列
を更に含む、請求項34〜37の何れか1項に記載の改変Ti−プラスミド。
38. The modified Ti-plasmid according to any one of claims 34 to 37, further comprising a scorable marker coding sequence expressible in plant cells.
【請求項39】 改変Ti−プラスミド pTi−C58 CIMB。39. A modified Ti-plasmid pTi-C58 CIMB. 【請求項40】 改変Ti−プラスミド pTi−C58 TIMB。40. A modified Ti-plasmid pTi-C58 TIMB. 【請求項41】 改変Ti−プラスミド pTi−C58 RBC−1。41. A modified Ti-plasmid pTi-C58 RBC-1. 【請求項42】 DNAベクター pRBC−1。42. A DNA vector pRBC-1. 【請求項43】 DNAベクター pLBC−1。43. A DNA vector pLBC-1. 【請求項44】 DNAベクター pLBC−2。44. A DNA vector pLBC-2. 【請求項45】 5’から3’方向に、第一のリコンビナーゼ認識部位、少
なくとも一の腫瘍遺伝子、および第二のリコンビナーゼ認識部位を含む、植物細
胞の形質転換のための構築物。
45. A construct for transformation of plant cells, which comprises in the 5'to 3'direction a first recombinase recognition site, at least one oncogene and a second recombinase recognition site.
【請求項46】 リコンビナーゼをコードするリコンビナーゼコード配列を
更に含む、請求項45に記載の構築物。
46. The construct of claim 45, further comprising a recombinase coding sequence that encodes a recombinase.
【請求項47】 前記第一のリコンビナーゼ認識部位の5’側もしくは前記
第二のリコンビナーゼ認識部位の3’側の何れかに位置する新規特性コード配列
であって、植物における該配列の発現が、前記植物に対して新規特性を付与する
新規特性コード配列を更に含む、請求項45または46に記載の構築物。
47. A novel characteristic coding sequence located on either the 5 ′ side of the first recombinase recognition site or the 3 ′ side of the second recombinase recognition site, the expression of said sequence in plants comprising: 47. The construct of claim 45 or 46, further comprising a novel property coding sequence that confers a new property on the plant.
【請求項48】 前記リコンビナーゼコード配列が、誘導プロモーターの制
御下にある、請求項46に記載の構築物。
48. The construct of claim 46, wherein the recombinase coding sequence is under the control of an inducible promoter.
【請求項49】 前記リコンビナーゼコード配列が、植物のイントロンを含
む、請求項46に記載の構築物。
49. The construct of claim 46, wherein the recombinase coding sequence comprises a plant intron.
【請求項50】 前記リコンビナーゼが、FLPリコンビナーゼ、Creリ
コンビナーゼ、およびRリコンビナーゼから成る群より選択される、請求項46
に記載の構築物。
50. The recombinase is selected from the group consisting of FLP recombinase, Cre recombinase, and R recombinase.
The construct described in.
【請求項51】 前記構築物が、5’から3’方向に、T−DNA右境界配
列、前記第一のリコンビナーゼ認識部位、前記少なくとも一の腫瘍遺伝子、前記
第二のリコンビナーゼ認識部位、およびT−DNA左境界配列を含む改変アグロ
バクテリウムT−DNA領域である、請求項45に記載の構築物。
51. The construct comprises, in the 5 ′ to 3 ′ direction, a T-DNA right border sequence, the first recombinase recognition site, the at least one oncogene, the second recombinase recognition site, and T-. 46. The construct of claim 45, which is a modified Agrobacterium T-DNA region containing a left DNA border sequence.
【請求項52】 5’から3’方向に、第一のトランスポゼース認識部位、
少なくとも一の腫瘍遺伝子、および第二のトランスポゼース認識部位を含む、構
築物。
52. A first transposase recognition site, in the 5 ′ to 3 ′ direction,
A construct comprising at least one oncogene and a second transposase recognition site.
【請求項53】 前記構築物が、トランスポゼースをコードするトランスポ
ゼースコード配列を更に含む、請求項52に記載の構築物。
53. The construct of claim 52, wherein the construct further comprises a transposase coding sequence encoding a transposase.
【請求項54】 前記第一のトランスポゼース認識部位の5’側もしくは前
記第二のトランスポゼース認識部位の3’側の何れかに位置する新規特性コード
配列であって、植物における該配列の発現が、前記植物に対して新規特性を付与
する新規特性コード配列を更に含む、請求項52または53に記載の構築物。
54. A novel characteristic coding sequence located on either the 5'side of the first transposase recognition site or the 3'side of the second transposase recognition site, the expression of said sequence in plants comprising: 54. The construct of claim 52 or 53, further comprising a novel property coding sequence that imparts a new property to the plant.
【請求項55】 前記トランスポゼースコード配列が、誘導プロモーターの
制御下にある、請求項53に記載の構築物。
55. The construct of claim 53, wherein the transposase coding sequence is under the control of an inducible promoter.
【請求項56】 前記トランスポゼースコード配列が、植物のイントロンを
含む、請求項53に記載の構築物。
56. The construct of claim 53, wherein the transposase coding sequence comprises a plant intron.
【請求項57】 前記構築物が、5’から3’方向に、T−DNA右境界配
列、前記第一のトランスポゼース認識部位、前記少なくとも一の腫瘍遺伝子、前
記第二のトランスポゼース認識部位、およびT−DNA左境界配列を含む改変ア
グロバクテリウムT−DNA領域である、請求項52に記載の構築物。
57. The construct comprises, in the 5'to 3'direction, a T-DNA right border sequence, the first transposase recognition site, the at least one oncogene, the second transposase recognition site, and T-. 53. The construct of claim 52, which is a modified Agrobacterium T-DNA region containing a left DNA border sequence.
【請求項58】 少なくとも一の腫瘍遺伝子およびDNA結合タンパク質を
コードするDNA結合タンパク質コード配列を含む構築物。
58. A construct comprising a DNA binding protein coding sequence encoding at least one oncogene and a DNA binding protein.
【請求項59】 新規特性コード配列であって、植物における該配列の発現
が、前記植物に対して新規特性を付与する新規特性コード配列を更に含む、請求
項58に記載の構築物。
59. The construct of claim 58, which further comprises a novel characteristic coding sequence, the expression of said sequence in a plant conferring a novel characteristic on said plant.
【請求項60】 請求項45〜59の何れか1項に記載の構築物または請求
項31〜33、42〜44の何れか1項に記載のベクターを含む、植物、植物の
種子、植物の胚、植物の細胞、または植物の組織。
60. A plant, plant seed, plant embryo comprising the construct according to any one of claims 45 to 59 or the vector according to any one of claims 31 to 33 and 42 to 44. , Plant cells, or plant tissue.
【請求項61】 請求項45〜59の何れか1項に記載の構築物、請求項3
1〜33、42〜44の何れか1項に記載のベクター、または請求項34〜41
の何れか1項に記載のTi−プラスミドを含む、アグロバクテリウム細胞。
61. The construct of any one of claims 45-59, claim 3.
The vector according to any one of claims 1 to 33 and 42 to 44, or claims 34 to 41.
An Agrobacterium cell containing the Ti-plasmid according to any one of 1.
【請求項62】 リコンビナーゼもしくはトランスポゼース認識部位を含有
するようにTi−プラスミドを改変する方法であって、 (a)Ti−プラスミドを含むアグロバクテリウム細胞に、第一のDNAベクタ
ーであって、前記Ti−プラスミドのT−DNA領域の右境界領域の左部分に相
同なDNA配列、リコンビナーゼもしくはトランスポゼース認識部位、および前
記Ti−プラスミドのT−DNA領域の右境界領域の右部分に相同なDNAの領
域を5’から3’方向に含む第一のDNAベクターを、前記DNAベクターと前
記Ti−プラスミドとの間で相同組換えが起こる充分な条件下で導入して、T−
DNA領域内のT−DNA右境界配列の近傍にリコンビナーゼもしくはトランズ
ポゼース認識部位を備えた改変Ti−プラスミドを含むアグロバクテリウム細胞
を得ること;および、 (b)工程(a)由来の前記アグロバクテリウム細胞に、第二のDNAベクターで
あって、前記改変Ti−プラスミドのT−DNA領域の左境界領域の左部分に相
同なDNA配列、リコンビナーゼもしくはトランスポゼース認識部位、および前
記改変Ti−プラスミドのT−DNA領域の左境界領域の右部分に相同なDNA
の領域を5’から3’方向に含む第二のDNAベクターを、前記第二のDNAベ
クターと前記改変Ti−プラスミドとの間で相同組換えが起こる充分な条件下で
導入して、更なる改変Ti−プラスミドであって、前記更なる改変Ti−プラス
ミドのT−DNA領域内のT−DNA左境界配列の近傍にリコンビナーゼもしく
はトランズポゼース認識部位を備え、前記更なる改変Ti−プラスミドのT−D
NA領域内のT−DNA右境界配列の近傍にリコンビナーゼもしくはトランズポ
ゼース認識部位を備えた更なる改変Ti−プラスミドを含むアグロバクテリウム
細胞を得ること を含む方法。
62. A method of modifying a Ti-plasmid to contain a recombinase or transposase recognition site, comprising the step of: (a) adding a first DNA vector to an Agrobacterium cell containing the Ti-plasmid, A DNA sequence homologous to the left part of the right border region of the T-DNA region of the Ti-plasmid, a recombinase or transposase recognition site, and a region of DNA homologous to the right part of the right border region of the T-DNA region of the Ti-plasmid. The first DNA vector containing 5'to 3'direction was introduced under sufficient conditions to cause homologous recombination between the DNA vector and the Ti-plasmid, and T-
Obtaining an Agrobacterium cell containing a modified Ti-plasmid having a recombinase or transposase recognition site near the T-DNA right border sequence in the DNA region; and (b) the Agrobacterium derived from step (a) In the cell, a second DNA vector, a DNA sequence homologous to the left part of the left border region of the T-DNA region of the modified Ti-plasmid, a recombinase or transposase recognition site, and T-of the modified Ti-plasmid. DNA homologous to the right part of the left border region of the DNA region
A second DNA vector containing the region of 5'to 3'direction is introduced under sufficient conditions to cause homologous recombination between the second DNA vector and the modified Ti-plasmid, A modified Ti-plasmid, comprising a recombinase or transposase recognition site near the left border sequence of T-DNA in the T-DNA region of the further modified Ti-plasmid, and the TD of the further modified Ti-plasmid.
A method comprising obtaining Agrobacterium cells containing a further modified Ti-plasmid with a recombinase or transposase recognition site near the T-DNA right border sequence in the NA region.
【請求項63】 前記Ti−プラスミドが、誘導プロモーターの制御下にあ
るリコンビナーゼもしくはトランスポゼース酵素コード配列をT−DNA領域内
に更に含む、請求項62に記載の方法。
63. The method of claim 62, wherein the Ti-plasmid further comprises within the T-DNA region a recombinase or transposase enzyme coding sequence under the control of an inducible promoter.
【請求項64】 前記Ti−プラスミドが、植物細胞で発現可能なスコア化
可能なマーカー遺伝子をT−DNA領域内に更に含む、請求項62または63に
記載の方法。
64. The method according to claim 62 or 63, wherein the Ti-plasmid further comprises a scoable marker gene expressible in plant cells within the T-DNA region.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020071528A1 (en) * 2018-10-04 2020-04-09 株式会社カネカ Dna construct to be used in genome editing of plant

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1264891A1 (en) * 2001-05-31 2002-12-11 Plant Research International B.V. Modification of plant genomes by inducible site-specific recombination of transgenes
JP2004275011A (en) * 2003-03-12 2004-10-07 National Institute Of Agrobiological Sciences Technique for excising marker gene by transient expression of site-specific recombinant enzyme gene
WO2005121346A1 (en) * 2004-06-08 2005-12-22 New Zealand Institute For Crop & Food Research Transformation vectors
WO2006109197A2 (en) 2005-02-28 2006-10-19 Nara Institute Of Science And Technology Reducing levels of nicotinic alkaloids in plants
CA2656430C (en) 2006-06-19 2014-08-05 Jonathan E. Page Nucleic acid encoding n-methylputrescine oxidase and uses thereof
EP3578661A1 (en) 2006-09-13 2019-12-11 22nd Century Limited, LLC Increasing levels of nicotinic alkaloids
US9551003B2 (en) 2006-09-13 2017-01-24 22Nd Century Limited, Llc Increasing levels of nicotinic alkaloids in plants
US9102948B2 (en) 2006-11-17 2015-08-11 22Nd Century Limited, Llc Regulating alkaloids
EP2097532B1 (en) 2006-12-20 2014-03-12 Monsanto do Brasil LTDA Nucleic acid molecules encoding plant proteins in the c3hc4 family and methods for the alteration of plant cellulose and lignin content
US9080181B2 (en) 2006-12-20 2015-07-14 Fibria Celulose S.A. Nucleic acid constructs methods for altering plant fiber length and/or plant height
US8822757B2 (en) 2007-05-25 2014-09-02 National Research Council Of Canada Nucleic acid sequences encoding transcription factors regulating nicotine alkaloid biosynthesis and their use in modifying plant metabolism
US9051580B2 (en) 2008-05-08 2015-06-09 Monsanto Do Brasil Ltda. Genes and methods for increasing disease resistance in plants
BR112012014105B1 (en) * 2009-12-04 2019-01-29 Temasek Life Sciences Laboratory Limited method for the transformation of plants of the genus jagtrofa
US9253952B2 (en) 2012-08-17 2016-02-09 University Of Copenhagen Agrobacterium rhizogenes transformation and expression of rol genes in Kalanchoë
AU2017332638A1 (en) 2016-09-20 2019-04-11 22Nd Century Limited, Llc Trichome specific promoters for the manipulation of cannabinoids and other compounds in glandular trichomes
CN111199773B (en) * 2020-01-20 2023-03-28 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所 Evaluation method for fine positioning character associated genome homozygous fragments

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61162188A (en) * 1984-12-24 1986-07-22 イーライ・リリー・アンド・カンパニー Selectable marker for developing vector and character converting system in plant
JPS6437294A (en) * 1987-07-10 1989-02-07 Ciba Geigy Ag Protection of plant from virus infection or sequela
JPH09154580A (en) * 1994-11-09 1997-06-17 Nippon Paper Ind Co Ltd Vector for transducing gene into plant, creation of plant containing transduced gene using the same and multiple transduction of gene into plant

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5658772A (en) * 1989-12-22 1997-08-19 E. I. Du Pont De Nemours And Company Site-specific recombination of DNA in plant cells
ES2157217T3 (en) * 1992-02-26 2001-08-16 Zeneca Mogen B V AGROBACTERIUM CEPAS CAPACIES OF SPECIFIC RECOMBINATION FOR THE SITE.

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61162188A (en) * 1984-12-24 1986-07-22 イーライ・リリー・アンド・カンパニー Selectable marker for developing vector and character converting system in plant
JPH08224085A (en) * 1984-12-24 1996-09-03 Eli Lilly & Co Method for selecting plant cell and method for regeneration of plant by using it
JPS6437294A (en) * 1987-07-10 1989-02-07 Ciba Geigy Ag Protection of plant from virus infection or sequela
JPH09154580A (en) * 1994-11-09 1997-06-17 Nippon Paper Ind Co Ltd Vector for transducing gene into plant, creation of plant containing transduced gene using the same and multiple transduction of gene into plant

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020071528A1 (en) * 2018-10-04 2020-04-09 株式会社カネカ Dna construct to be used in genome editing of plant
JPWO2020071528A1 (en) * 2018-10-04 2021-09-16 株式会社カネカ DNA constructs used for plant genome editing
JP7288915B2 (en) 2018-10-04 2023-06-08 株式会社カネカ DNA constructs used for plant genome editing

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