JP2011505806A - How to make a marker-free transgenic plant - Google Patents

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Abstract

本発明は、アグロバクテリウムを用いる植物形質転換の分野に関する。極端に高い同時形質転換法が提供される。The present invention relates to the field of plant transformation using Agrobacterium. An extremely high co-transformation method is provided.

Description

本発明は、植物の形質転換の分野、トランスジェニック植物細胞および植物を作るための方法、マーカーフリー(marker free)のトランスジェニック植物を作るための方法に関する。アグロバクテリウム ツメファシエンスまたはアグロバクテリウム リゾゲネスの株を用いて植物細胞を効率的に同時形質転換する方法が提供される。また、前記方法に使用するため適切なアグロバクテリウムの株が提供される。 The present invention relates to the field of plant transformation, transgenic plant cells and methods for making plants, and methods for making marker free transgenic plants. Methods are provided for efficiently co-transforming plant cells using strains of Agrobacterium tumefaciens or Agrobacterium rhizogenes. Agrobacterium strains suitable for use in the method are also provided.

[背景技術]
1980年代以降、害虫, 除草薬または苛酷な環境条件への抵抗性(いわゆる、作物生産の間に農家に有益な「入力形質(input traits)」)のみならず、栄養または健康の価値の改善(例えば、ゴールデンライス, 低リノレン酸ダイズ, など) (いわゆる、消費者および加工産業に有益な「出力形質(output traits)」)などの様々な目的のために遺伝子組換え(Genetically modified)または「トランスジェニック」の植物が開発された。安全性について論争されてきたが、新しいトランスジェニック植物が開発されており、新しい価値を加えられた形質が今後市場にでまわるだろうことが予想される。
[Background technology]
Since the 1980s, not only resistance to pests, herbicides or harsh environmental conditions (so-called “input traits” beneficial to farmers during crop production), but also improved nutritional or health value ( For example, Golden Rice, low linolenic soy, etc.) (so-called “output traits” beneficial to the consumer and processing industries) "Genetic" plants have been developed. Although there has been controversy over safety, it is expected that new transgenic plants have been developed and that new valued traits will be on the market in the future.

選択可能なマーカー遺伝子を使用することは外来性のDNAが導入された植物細胞を選択するために遺伝子組換え植物の作製に不可欠であるが、GM植物が再生(regenerated)された後に選択可能なマーカー遺伝子(一般に、抗生物質抵抗性遺伝子または除草剤抵抗性遺伝子)は痕跡(obsolete)となる。GM 植物に選択可能なマーカー遺伝子が連続的に存在することは、幾つかの理由のため望ましくない。遺伝子組換え生物(GMOs)の安全性について公で論議された結果、抗生物質抵抗性の選択可能なマーカー遺伝子はGMOsの承認に関して好ましくは存在すべきではないことを述べているガイドライン(EU 指令 2001/18 EC)が策定された。また、現存のGMOの付加的な所望の遺伝子(GOI)での新しい遺伝的な形質転換への期待には、選択可能なマーカー遺伝子が存在しないこと〔または、遺伝子スタッキング(gene stacking)を導く代替のマーカー遺伝子の使用〕が必要とされており、これにより新しい形質転換サイクルにおける同一の選択マーカーでの選択において新しいラウンド(new round)が許容される。   Using selectable marker genes is essential for the creation of genetically modified plants to select plant cells into which exogenous DNA has been introduced, but can be selected after the GM plant has been regenerated. Marker genes (generally antibiotic resistance genes or herbicide resistance genes) become obsolete. The continuous presence of selectable marker genes in GM plants is undesirable for several reasons. Guidelines (EU Directive 2001) stating that selectable marker genes for antibiotic resistance should preferably not exist for approval of GMOs as a result of public debate on the safety of genetically modified organisms (GMOs) / 18 EC) was formulated. Also, the expectation of a new genetic transformation with an additional desired gene (GOI) of an existing GMO is that there is no selectable marker gene [or an alternative that leads to gene stacking. Use of the marker gene], which allows a new round in selection with the same selectable marker in a new transformation cycle.

選択マーカーを排除するため最も直接的なアプローチは、形質転換した植物細胞 および所望の遺伝子(GOI)を選択するため使用される選択マーカーを二つの別のT-DNAs(通常、二つのアグロバクテリウムの株)に配置する同時形質転換(co-transformation)と称される方法を適用することである。二つのT-DNAsは、同時(simultaneously)に植物細胞に導入されるが、互いに独立に植物の核ゲノムにおける異なる座位に統合される。交配(crossing)に際して、両方の遺伝子は引き続いて次の世代で隔離(segregate)し、GOIのみを有するGM 植物を選択できる。しかしながら、このプロセスにおいて、多くの植物は選択可能なマーカー遺伝子のみ得られる。というのも、所望の遺伝子は、植物の形質転換および再生の過程で選択されないからである。同時形質転換における挑戦は、両方の遺伝子を含んでいる形質転換した植物細胞(即ち、両方の遺伝子で同時形質転換されている同じ植物細胞)を高いパーセンテージで得ることである。現存の同時形質転換法で、両方の遺伝子を含んでいる植物細胞のパーセンテージ(即ち、同時形質転換効率)は低い。というのも、多くの細胞がマーカー遺伝子を有するT-DNAのみを受け取り、GOIを有するT-DNAを受け取らないからである。効率は、50%以下である。図 4Aも参照されたい。   The most direct approach to eliminate selectable markers is to use two separate T-DNAs (usually two Agrobacterium) to select the selectable marker used to select transformed plant cells and the desired gene (GOI). To a method called co-transformation, which is placed in a strain of Two T-DNAs are introduced into plant cells simultaneously, but integrate independently at different loci in the plant's nuclear genome. Upon crossing, both genes are subsequently segregated in the next generation and GM plants with GOI only can be selected. However, in this process, many plants only obtain selectable marker genes. This is because the desired gene is not selected during plant transformation and regeneration. The challenge in co-transformation is to obtain a high percentage of transformed plant cells that contain both genes (ie, the same plant cells that are co-transformed with both genes). With existing co-transformation methods, the percentage of plant cells containing both genes (ie, co-transformation efficiency) is low. This is because many cells receive only T-DNA having a marker gene and not T-DNA having GOI. Efficiency is 50% or less. See also Figure 4A.

同時形質転換に関するより詳細な情報は、文献〔De Block et al. (1991) Theoretical Applied Genetics 82: 257-263), Depicker et al. (1985) Molecular General Genetics 201: 477-484; Matthews et al. (2001) Mol. Breeding 7:195-202; Daley et al (1998) PlantCell Rep. 17:489-496; McKnight et al (1987) Plant Molecular Biol. 8:439-445; および De Framond et al (1986) Mol.Gen.Genet. 202:125-131〕をも参照されたい。   More detailed information on co-transformation can be found in the literature (De Block et al. (1991) Theoretical Applied Genetics 82: 257-263), Depicker et al. (1985) Molecular General Genetics 201: 477-484; Matthews et al. (2001) Mol. Breeding 7: 195-202; Daley et al (1998) PlantCell Rep. 17: 489-496; McKnight et al (1987) Plant Molecular Biol. 8: 439-445; and De Framond et al (1986 See also Mol. Gen. Genet. 202: 125-131].

アグロバクテリウム媒介性形質転換(Agrobacterium-mediated transformation)の同時形質転換効率の幾つかの改善が記載される。例えば、Japan Tobaccoは、スーパーバイナリー(superbinary)ベクターを用いて同時形質転換の原理を適用するための独特のアプローチを開発し、タバコ および イネにおいて47%の同時形質転換された植物が得られた(Komari et al., 1996, Plant J. 10-165-174; US 5,731,179)。Gent 大学の研究者(De Buck et al., 1998, Mol. Plant. Microbe Interact 11: 449-457)は、最大50%の同時形質転換をシロイヌナズナで報告したが、頻繁に同じ座位での両方のT-DNAsの共統合(co-integration)も見つけられた。これらの全てのケースにおいて、同時形質転換は、二つの機能的なアグロバクテリウム株を同時に適用することで行われた(即ち、単独で使用された際に各株はT-DNAを植物細胞に転移(transfer)でき、核の植物ゲノムへの転移および統合が促進される)。しかしながら、全体の効率は低いか予測不可能のままであり、面倒で高価なものとなっている。そのため、一般に他の形質転換法が、当該技術において使用される(例えば、選択可能なマーカーおよびGOIが物理的にT-DNAに連結され、T-DNAの一つの断片上で植物細胞に移される伝統的な方法)。それゆえ、マーカー遺伝子を有していることが選択される全ての形質転換した細胞は、GOIも含むのであるが、マーカー遺伝子の除去はより困難となる。マーカー遺伝子は、それから引き続いて植物ゲノムから部位特異的組換え(例えば、Cre - loxまたはFLP - frtシステムを用いる)を用いる切除によって除去される(ポスト-形質転換)。他の代替は、例えば、選択マーカーを全く有さない転移因子または形質転換の使用である(EP1279737)。De Vetten等〔De Vetten et al. (2003) Nature Biotechnol. 21:439-442〕をも参照されたい。   Several improvements in the co-transformation efficiency of Agrobacterium-mediated transformation are described. For example, Japan Tobacco has developed a unique approach to apply the principle of co-transformation using superbinary vectors, resulting in 47% co-transformed plants in tobacco and rice ( Komari et al., 1996, Plant J. 10-165-174; US 5,731,179). Researchers from Gent University (De Buck et al., 1998, Mol. Plant. Microbe Interact 11: 449-457) reported up to 50% co-transformation in Arabidopsis but frequently both at the same locus. Co-integration of T-DNAs was also found. In all these cases, co-transformation was performed by simultaneously applying two functional Agrobacterium strains (ie, when used alone, each strain converts T-DNA into plant cells. Transfer and facilitates transfer and integration of the nucleus into the plant genome). However, the overall efficiency is low or unpredictable, making it cumbersome and expensive. Therefore, other transformation methods are generally used in the art (eg, a selectable marker and GOI are physically linked to T-DNA and transferred to a plant cell on one fragment of T-DNA. Traditional method). Thus, all transformed cells that are selected to have a marker gene also contain GOI, but removal of the marker gene becomes more difficult. The marker gene is then removed (post-transformation) from the plant genome by subsequent excision using site-specific recombination (eg using the Cre-lox or FLP-frt system). Another alternative is, for example, the use of transposable elements or transformations that have no selection marker (EP1279737). See also De Vetten et al. [De Vetten et al. (2003) Nature Biotechnol. 21: 439-442].

このように高い同時形質転換効率(理想的には、100%に近づく)の同時形質転換法が必要とされる。このような極端に高い効率の同時形質転換法が、本出願で提供される(前記方法に使用するため適切な株として)。   Thus, there is a need for a co-transformation method with high co-transformation efficiency (ideally close to 100%). Such an extremely high efficiency co-transformation method is provided in this application (as a suitable strain for use in the method).

アグロバクテリウム株は、オピン合成およびオピンカタボリズム領域, Vir タンパク質をコード化している遺伝子を含んでいるビルレンス領域およびT-DNA 領域を含むTi-プラスミドを含む。アグロバクテリウム媒介性の植物形質転換の間、傷から放出された化学物質(例えば、フェノール化合物および糖)がアグロバクテリウムのVirA 膜貫通タンパク質により認識される。次に、VirA タンパク質は、VirG タンパク質をリン酸化して、vir 領域の他のビルレンス 遺伝子の転写を活性化する。   The Agrobacterium strain contains a Ti-plasmid containing an opine synthesis and opine catabolism region, a virulence region containing a gene encoding a Vir protein, and a T-DNA region. During Agrobacterium-mediated plant transformation, chemicals (eg, phenolic compounds and sugars) released from the wound are recognized by Agrobacterium's VirA transmembrane protein. VirA protein then phosphorylates VirG protein and activates transcription of other virulence genes in the vir region.

VirD1 および VirD2 タンパク質はボーダーを切断し、VirD2はライトボーダー(RB)に共有結合で結合したまま残る。VirB および VirD4 タンパク質は、T-DNA/VirD2 複合体を植物細胞へ輸送するための線毛(pili)を形成する。VirE1 タンパク質は、VirE2 タンパク質に結合し、T-複合体と別に、VirE1 タンパク質がVirE2 タンパク質を放出する植物の細胞質へ共に輸送される。次に、VirE2 タンパク質は、一本鎖の (ss) T-DNAをコートして、T-DNAをヌクレアーゼから防御する。完全なT-複合体が核(ここでVirE2は核膜にチャンネルを形成して、T-複合体の核へのインポートに適応する)へ輸送される。核中でVirD2は、植物ゲノムにおけるT-DNAの統合に関与する。上記のプロセスは、図 3に説明される〔Zhu et al, 2000, Journal of Bacteriology 182(14):3885-3895〕。   VirD1 and VirD2 proteins cleave the border and VirD2 remains covalently bound to the light border (RB). VirB and VirD4 proteins form pili to transport the T-DNA / VirD2 complex to plant cells. The VirE1 protein binds to the VirE2 protein and is transported together with the T-complex to the cytoplasm of the plant where the VirE1 protein releases the VirE2 protein. The VirE2 protein then coats the single stranded (ss) T-DNA to protect the T-DNA from nucleases. The complete T-complex is transported to the nucleus, where VirE2 forms a channel in the nuclear membrane and adapts to the import of the T-complex into the nucleus. In the nucleus, VirD2 is involved in T-DNA integration in the plant genome. The above process is illustrated in FIG. 3 [Zhu et al, 2000, Journal of Bacteriology 182 (14): 3885-3895].

定 義
「形質転換(Transformation)」および「形質転換した(transformed)」は、DNA〔一般に、キメラの所望の遺伝子 (GOI)を含んでいるDNA〕を植物細胞の核ゲノムへ転移して、「トランスジェニック」植物細胞および導入遺伝子(transgene)を含んでいる植物を作出することを意味する。宿主植物自身からのDNA配列のみが導入される所謂「シス-ジェネシス(cis-genesis)」による所謂「シス-ジェニック(cis-genic)」植物の作出も、「形質転換」と理解すべきである。導入されたDNAは、一般(必ずしもそうとは限らないが)に宿主植物ゲノムに統合される。DNA統合が起こらない状況は、例えば、遺伝子サイレンシングのための二本鎖のRNAを産生する逆方向反復構築物(inverted repeat constructs)の使用,または一時的に植物細胞に投与されて永続的(permanent)な効果が得られるジンクフィンガーヌクレアーゼまたは他の DNA 修飾酵素をコードするDNA配列の使用である。
The definitions “Transformation” and “transformed” transfer DNA (generally the DNA containing the desired gene (GOI) of the chimera) to the nuclear genome of the plant cell, By “transgenic” is meant to create a plant cell and a plant containing the transgene. The creation of so-called “cis-genic” plants by so-called “cis-genesis” in which only the DNA sequence from the host plant itself is introduced should also be understood as “transformation”. . The introduced DNA is generally (although not necessarily) integrated into the host plant genome. Situations where DNA integration does not occur are, for example, the use of inverted repeat constructs that produce double-stranded RNA for gene silencing, or are temporarily administered to plant cells and become permanent (permanent The use of a DNA sequence encoding a zinc finger nuclease or other DNA modifying enzyme that produces a positive effect.

「トランスフェクション(Transfection)」および「トランスフェクト(transfect)」は、植物細胞へのT-DNA転移(植物の細胞質から核への転移に先行する工程)を参照するため使用される。   “Transfection” and “transfect” are used to refer to T-DNA transfer into plant cells (a step preceding the transfer from the plant cytoplasm to the nucleus).

本願の明細書等において「同時形質転換(Co-transformation)」は、植物細胞を一つはGOIを含んでおり、他は選択可能なマーカー遺伝子を含んでいる二つの分離したT-DNAsで同時(simultaneous)に形質転換することを参照する。本発明によると、二つのT-DNAsは、二つの別々のアグロバクテリウム株に存在する。   In the description of the present application and the like, “co-transformation” means that two plant cells simultaneously contain two isolated T-DNAs containing GOI and the other containing selectable marker genes. Reference is made to transforming (simultaneous). According to the invention, the two T-DNAs are present in two separate Agrobacterium strains.

「同時形質転換効率(Co-transformation efficiency)」は、マーカー遺伝子を用いて選択された再生し、形質転換し、核のゲノムに統合された二つのT-DNAsの両方を含んでいる植物(形質転換体)のパーセンテージ(%数)を参照する。   “Co-transformation efficiency” refers to plants that contain both two T-DNAs that have been selected to regenerate, transform, and integrate into the nuclear genome using a marker gene. Refer to the percentage (%) of the (converter).

「(選択可能な)マーカーフリーの植物」または「マーカーフリーのトランスジェニック植物(marker free transgenic plant)」は、本願の明細書等において細胞のGOIが統合された核のゲノムを含んでいるが、形質転換体の子孫において隔離されている植物選択可能(またはスコラブル)なマーカー遺伝子を欠いているトランスジェニック植物を参照する。「子孫(Offspring)」または「子(descendents)」または「後代(progeny)」は、キメラ遺伝子(即ち、GOI)を保持する初代または自殖または交配で得られるさらなる世代であってもよい。   “(Selectable) marker-free plant” or “marker-free transgenic plant” includes a nuclear genome in which the GOI of a cell is integrated in the present specification and the like, Reference is made to transgenic plants lacking a plant selectable (or scholable) marker gene that is sequestered in the offspring of the transformant. “Offspring” or “descendents” or “progeny” may be primary generations carrying chimeric genes (ie, GOI) or further generations obtained by inbreeding or mating.

「T-DNA」(または「転移-DNA」)または「人工的な又はキメラのT-DNA」は、ライトボーダー(RB) および レフトボーダー(LB) 配列を、何れかの終端(end)で含んでいる一本または二本鎖のDNAを意味する(またはGOIを転移するため使用される人工的なT-DNAの場合において少なくともRB 配列)。また、アグロバクテリウムのTi-プラスミドに見つけられる「天然(natural)」で内因性のT-DNA領域もT-DNAと称されるが、ライトおよびレフトボーダーの間の腫瘍誘導のための遺伝子を含む。植物の形質転換のため、これらの腫瘍誘導遺伝子 (tms および tmr 領域)が削除され、置換され、非機能的とされている「安全化した(disarmed)」アグロバクテリウム株が使用される。次に、植物細胞に移されるT-DNAは、一般に、プラスミドまたは他のベクターに、例えば、Ti-プラスミドに統合されないバイナリーベクターに、または相同的組換えで(安全化した)Ti-プラスミドに統合される同時統合ベクター(co-integrate vector)において安全化した株に導入される。   "T-DNA" (or "Transfer-DNA") or "Artificial or chimeric T-DNA" includes right border (RB) and left border (LB) sequences at either end. Means single or double stranded DNA (or at least the RB sequence in the case of artificial T-DNA used to transfer GOI). The “natural” endogenous T-DNA region found in the Agrobacterium Ti-plasmid is also referred to as T-DNA, but it contains genes for tumor induction between the right and left borders. Including. For plant transformation, "disarmed" Agrobacterium strains in which these tumor-inducing genes (tms and tmr regions) have been deleted, replaced, and rendered non-functional are used. The T-DNA that is then transferred to the plant cell is generally integrated into a plasmid or other vector, for example, into a binary vector that is not integrated into the Ti-plasmid, or into a (safe) Ti-plasmid by homologous recombination Into a strain that has been made safe in a co-integrate vector.

アグロバクテリウム株 および Ti-プラスミドは、Ti-プラスミドのオピン遺伝子に基づいて異なるタイプに分類できる。Ti-プラスミドは、オピン合成遺伝子(T-DNA領域における) および/または オピンカタボリズム遺伝子 (Ti-プラスミドバックボーンにおける)、例えば、オクトピン, ノパリンまたはスクシナモピンの合成 および/または カタボリズム遺伝子を含んでもよい。このように、異なる「オピンタイプ(opine type)」のTi-プラスミドが存在する。 Agrobacterium strains and Ti-plasmids can be classified into different types based on the Opin gene of the Ti-plasmid. The Ti-plasmid may comprise an opine synthesis gene (in the T-DNA region) and / or an opine catabolism gene (in the Ti-plasmid backbone), for example the synthesis of octopine, nopaline or succinamopine and / or a catabolism gene. Thus, there are different “opine type” Ti-plasmids.

本発明の「virE2 ヘルパープラスミド(virE2 helper plasmid)」は、アグロバクテリウムに導入でき、アグロバクテリウム Ti-プラスミドの少なくとも一つの virE2 遺伝子 および/または 少なくとも一つの 完全なvirE オペロンを含み、機能的な virE2 タンパク質を産生するプラスミドを参照する。   The “virE2 helper plasmid” of the present invention can be introduced into Agrobacterium and contains at least one virE2 gene and / or at least one complete virE operon of Agrobacterium Ti-plasmid and is functional. Refer to the plasmid that produces the virE2 protein.

「所望の遺伝子(GOI; Gene of interest)」は、植物細胞の核のゲノムに統合されるキメラ遺伝子を参照する。GOIは、所望のタンパク質または遺伝子サイレンシング構築物(gene silencing construct)をコード化してもよい。   “Gene of interest” refers to a chimeric gene that is integrated into the nuclear genome of a plant cell. The GOI may encode the desired protein or gene silencing construct.

「virE2 ドナー 株(virE2 donor strain)」は、機能的な virE2 タンパク質を産生する能力があり、GOIを含んでいるT-DNAを導入される又は導入できるアグロバクテリウムを参照する。   A “virE2 donor strain” refers to an Agrobacterium that is capable of producing a functional virE2 protein and into which a T-DNA containing GOI is or can be introduced.

「virE2 変異体株(virE2 mutant strain)」は、機能的な virE2 タンパク質を産生する能力がない、選択可能なマーカー遺伝子を含んでいるT-DNAを導入される又は導入できるアグロバクテリウムを参照する。前記株自身は、単独で使用された場合に非病原性(形質転換した植物細胞を作ることができない)であるが、(病原性の) virE2 ドナー株と共に使用された場合に形質転換した植物細胞を作る能力がある。Ti-プラスミドにおける内因性のvirE2 遺伝子は、かように修飾され、機能的な virE2 タンパク質を産生しない。   “VirE2 mutant strain” refers to an Agrobacterium into which T-DNA containing a selectable marker gene that is not capable of producing a functional virE2 protein is or can be introduced . The strain itself is non-pathogenic (cannot produce transformed plant cells) when used alone, but transformed plant cells when used with (pathogenic) virE2 donor strains Have the ability to make The endogenous virE2 gene in the Ti-plasmid is so modified and does not produce a functional virE2 protein.

「プラスミド」および「ベクター」は、アグロバクテリウム属 および/またはDNA 操作および複製のため使用される他の細菌(例えば、E. coli)において機能的な複製開始点 (ori), 一または二以上の所望の遺伝子, 細菌宿主または植物宿主における選択のためのマーカー遺伝子などの特定の機能を含みえるDNA分子を参照するため本願の明細書等において互換的に使用される。植物の形質転換において一般に知られるプラスミドは、バイナリープラスミド(Ti-プラスミドに統合されず、植物に転移されるT-DNAを含む), スーパー-バイナリーベクター, ヘルパープラスミド, Ti プラスミド, Ti ヘルパープラスミド, などである。   “Plasmids” and “vectors” are origins of replication (ori), one or more that are functional in the genus Agrobacterium and / or other bacteria used for DNA manipulation and replication (eg, E. coli) Are used interchangeably in this application to refer to DNA molecules that may contain specific functions, such as a desired gene, a marker gene for selection in bacterial or plant hosts. Commonly known plasmids for plant transformation include binary plasmids (including T-DNA not integrated into Ti-plasmids but transferred to plants), super-binary vectors, helper plasmids, Ti plasmids, Ti helper plasmids, etc. It is.

「Ti プラスミド」は、A. ツメファシエンスまたはA. リゾゲネス(後者において、それらは Ri プラスミドと称されるが、我々は本願の明細書等において単純に Ti プラスミドを使用して、両方のタイプのプラスミドを参照する)などのアグロバクテリウム属の種に見つけられた天然の Ti プラスミドまたはそれから由来し、腫瘍原性ではない(T-DNAの機能的な腫瘍誘導遺伝子を欠いている)が、Ti プラスミドのvir 領域を含む「安全化した」 Ti プラスミドなどの植物の形質転換に一般に使用されるTi プラスミドを参照する。一般的な総説に関して、Hooykaas および Beijersbergen (Ann Rev Phytopathol 1994, 32: 157-179またはWO00/18939)を参照されたい。以上のように、天然の Ti プラスミドは、アグロバクテリウム株に見つけられた大きい環状のDNA分子であり、ビルレンス (vir) 領域およびT-DNA 領域〔T-DNA 領域は、RB およびLB 配列に接し(flanked)、オーキシンおよびサイトカイニン産生および腫瘍形成を導く遺伝子を有する腫瘍誘導領域、腫瘍誘導領域の次にオピン合成領域を含んでいる〕、さらにオピンカタボリズム領域, 複製開始点および接合性転移領域(conjugative transfer region)を含む。   “Ti plasmid” refers to A. tumefaciens or A. rhizogenes (in the latter they are referred to as Ri plasmids, but we simply use the Ti plasmid in this application etc. to identify both types of plasmids. A natural Ti plasmid found in or derived from Agrobacterium species (see below) and not tumorigenic (devoid of a functional tumor-inducing gene in T-DNA), but a Ti plasmid Refer to Ti plasmids commonly used for plant transformation, such as “safe” Ti plasmids containing the vir region. For a general review, see Hooykaas and Beijersbergen (Ann Rev Phytopathol 1994, 32: 157-179 or WO00 / 18939). As described above, the natural Ti plasmid is a large circular DNA molecule found in Agrobacterium strains, and the virulence (vir) region and T-DNA region [T-DNA region touches the RB and LB sequences. (Flanked), a tumor-inducing region having genes that lead to auxin and cytokinin production and tumor formation, including an opine synthesis region next to the tumor-inducing region), and further, an opine catabolism region, a replication origin, and a junctional metastasis region (Conjugative transfer region).

その内因性のTi-プラスミドに関して矯正(cured)されたアグロバクテリウム株は、自身のTi-プラスミドが除去され、異なる Ti-プラスミドを導入できる株である。 An Agrobacterium strain that has been cured with respect to its endogenous Ti-plasmid is a strain in which its Ti-plasmid has been removed and a different Ti-plasmid can be introduced.

「LB」または「レフトボーダー」および「RB」または「ライトボーダー」配列または「T-DNA ボーダー」配列は、Ti-プラスミドのT-DNA領域に隣接する約 25 bpの短い ヌクレオチド 配列であり、アグロバクテリウムから植物細胞に移されるDNAのエンドポイント(end points)を規定する。ボーダー配列は、Gielen等〔Gielen et al. (1984, EMBO J 3,835-845)〕に記載される。RB および LB 配列は、マーカー遺伝子またはGOIを含んでいる人工的なT-DNAsに付与でき、例えば、プラスミドは、作動可能に連関されたRB ― 遺伝子(例えば、マーカー遺伝子またはGOI) ― LB(オプション)のDNA配列を含んでいてもよく、プラスミドに及び植物細胞または植物の形質転換のためのアグロバクテリウムに挿入されえる。   The “LB” or “left border” and “RB” or “right border” or “T-DNA border” sequences are short nucleotide sequences of approximately 25 bp adjacent to the T-DNA region of the Ti-plasmid. Defines the end points of DNA transferred from bacteria to plant cells. Border sequences are described in Gielen et al. [Gielen et al. (1984, EMBO J 3,835-845)]. RB and LB sequences can be attached to artificial T-DNAs containing marker genes or GOIs, for example, plasmids can be operably linked to RB-genes (e.g., marker genes or GOI) -LB (optional ) And can be inserted into plasmids and Agrobacterium for plant cell or plant transformation.

「核酸配列」(または核酸分子)の用語は、一本または二本鎖の形態のDNAまたはRNA分子を参照する。   The term “nucleic acid sequence” (or nucleic acid molecule) refers to a DNA or RNA molecule in single or double stranded form.

「単離された核酸配列(isolated nucleic acid sequence)」は、細菌性の宿主細胞または植物の核ゲノムにおける核酸配列などの、もはや天然環境にない単離された核酸配列を参照する。 An “isolated nucleic acid sequence” refers to an isolated nucleic acid sequence that is no longer in its natural environment, such as a nucleic acid sequence in a bacterial host cell or plant nuclear genome.

「タンパク質」または「ポリペプチド」は、互換的に使用され、特定の作用様式, サイズ, 3-次元構造または起源と無関係にアミノ酸の鎖からなる分子を参照する。従って、タンパク質の「断片(fragment)」または「部分(portion)」は、なお「タンパク質」と参照されえる。「単離されたタンパク質(isolated protein)」は、インビトロまたは組換え型の細菌性または植物性の宿主細胞に存在するなどで、その天然の環境にもはやないタンパク質を参照するため使用される。 “Protein” or “polypeptide” are used interchangeably and refer to a molecule consisting of a chain of amino acids, regardless of the particular mode of action, size, 3-dimensional structure or origin. Thus, a “fragment” or “portion” of a protein can still be referred to as a “protein”. An “isolated protein” is used to refer to a protein that is no longer in its natural environment, such as present in an in vitro or recombinant bacterial or plant host cell.

「遺伝子(gene)」は、適切な転写調節性の領域(例えば、プロモーター)に作動可能に連関され、細胞中でRNA分子(例えば、mRNA)に転写される領域(転写された領域)を含んでいるDNA 配列を意味する。従って、遺伝子は、プロモーター, 翻訳開始に関与する配列などを含んでいる5' 非翻訳リーダー配列(翻訳開始コドンの上流の転写されたmRNA 配列に対応する5'UTRとも参照される), (タンパク質)翻訳領域(cDNAまたはゲノムの DNA)および転写終結部位およびポリアデニル化部位(例えば、AAUAAA又はそのバリアント)などを含んでいる3'非翻訳配列(3' 非翻訳領域,または3'UTRとも参照される)などの幾つかの作動可能に連関された配列を含みえる。   A “gene” includes a region (transcribed region) that is operably linked to an appropriate transcriptional regulatory region (eg, promoter) and transcribed into an RNA molecule (eg, mRNA) in a cell. Means the DNA sequence that appears. Thus, the gene contains a promoter, a 5 'untranslated leader sequence that includes sequences involved in translation initiation, etc. (also referred to as a 5' UTR corresponding to the transcribed mRNA sequence upstream of the translation initiation codon), (protein ) 3 'untranslated sequences (also referred to as 3' untranslated regions, or 3 'UTRs) including translation regions (cDNA or genomic DNA) and transcription termination sites and polyadenylation sites (e.g., AAUAAA or variants thereof) A number of operably linked sequences such as

「キメラ遺伝子」(組換え型の遺伝子)は、一または二以上の部分的な核酸配列が存在する特定の遺伝子において、通常天然で種に見つけられない、互いに天然で関連していない任意の遺伝子を参照する。例えば、プロモーターは、天然で転写される領域の部分または全てと又は別の調節領域と関連しない。「キメラ遺伝子(chimeric gene)」の用語は、プロモーターまたは転写調節配列が一または二以上のセンス配列(例えば、コード配列)またはアンチセンス(センス鎖の逆の相補物)または逆方向反復配列(センスおよびアンチセンス, そのRNA 転写物が転写に際して、二本鎖のRNAを形成する)に作動可能に連関された発現構築物を含むと理解される。   A “chimeric gene” (recombinant gene) is any gene that is not naturally found in a species and is not naturally associated with each other in a particular gene in which one or more partial nucleic acid sequences are present Refer to For example, a promoter is not associated with part or all of a naturally transcribed region or with another regulatory region. The term “chimeric gene” refers to a sense sequence (eg, coding sequence) or antisense (reverse complement of the sense strand) or inverted repeat (sense sense) in which the promoter or transcriptional regulatory sequence is one or more. And antisense, which RNA transcripts are understood to include expression constructs operably linked to (on transcription, form double-stranded RNA).

「シス-ジェネシス(cis-genesis)」および「シス-遺伝子(cis-gene)」は、形質転換した又は密接に関連(性的に適合)する植物種の遺伝的な因子から構成される遺伝子を有するトランスジェニック植物または植物細胞の産生を参照する。シス-遺伝子は、そのイントロンを含み、その本来(native)のプロモーター および ターミネーターと通常のセンスの配向性(orientation)で接する。シス-ジェニック植物は、一または二以上のci-s遺伝子を保持(harbour)できるが、それらはキメラ遺伝子を含まない。本願の明細書等の全体で、キメラ遺伝子を用いることの代わりに又はキメラ遺伝子を用いることに加えて、シス-遺伝子も使用でき、この態様が本願の明細書等の全体に包含されることは明らかである。   “Cis-genesis” and “cis-gene” are genes composed of genetic elements of transformed or closely related (sexually compatible) plant species. Reference is made to the production of transgenic plants or plant cells having. The cis-gene contains its introns and contacts the native promoter and terminator in the usual sense orientation. Cis-genic plants can harbor one or more ci-s genes, but they do not contain chimeric genes. In addition to using a chimeric gene or in addition to using a chimeric gene, the cis-gene can also be used throughout the specification of the present application, and this aspect is encompassed by the entire specification of the present application. it is obvious.

「トランスに(In trans)」は分離したDNA分子に存在することを参照し、「シスに(in cis)」は、同じDNA分子に存在することを参照する。例えば、アグロバクテリウム vir 遺伝子は、転移されるT-DNAに関連してアグロバクテリウム株にトランスに存在でき、他方でT-DNA ボーダー配列は接する所望の遺伝子に関連してシスである。   “In trans” refers to the presence in a separate DNA molecule, and “in cis” refers to the presence in the same DNA molecule. For example, the Agrobacterium vir gene can be present in trans in an Agrobacterium strain in relation to the T-DNA being transferred, while the T-DNA border sequence is cis in relation to the desired gene being touched.

「3' UTR」または「3' 非翻訳配列」(しばしば3' 非翻訳領域,または3’末端と参照される)は、転写終結点および(殆どであるが、全てではない真核生物のmRNAs)ポリアデニル化シグナル〔例えば、AAUAAA又はそのバリアント(variants)〕などを含む、遺伝子のコード配列の下流に見つけられる核酸配列を参照する。転写終結の後、mRNA転写物はポリアデニル化シグナルの下流で切断されえる。また、ポリ(A)テールが付加されてもよく、これはmRNAの細胞質(翻訳が生じる)への輸送に関与する。   “3 ′ UTR” or “3 ′ untranslated sequence” (often referred to as the 3 ′ untranslated region, or 3 ′ end) is the transcription termination point and (almost all but not all eukaryotic mRNAs). ) Refers to a nucleic acid sequence found downstream of the coding sequence of the gene, including polyadenylation signals [eg, AUAAAA or its variants] and the like. After transcription termination, the mRNA transcript can be cleaved downstream of the polyadenylation signal. A poly (A) tail may also be added, which is involved in the transport of mRNA into the cytoplasm (where translation occurs).

「遺伝子の発現」は、適切な調節領域(特に、プロモーター)に作動可能に連関されたDNA領域が、生物学的に活性〔即ち、生物学的に活性なタンパク質またはペプチド(または活性なペプチド断片)に翻訳される能力がある又はそれ自身活性である(例えば、転写後の遺伝子サイレンシングまたはRNAi)〕であるRNAに転写されるプロセスを参照する。特定の態様における活性タンパク質は、存在するリプレッサードメインが原因でドミナントネガティブ機能を有しているタンパク質を参照する。コード配列は、好ましくはセンス配向にあり、所望の, 生物学的に活性なタンパク質またはペプチド,または活性なペプチド断片(即ち、GOIでコードされたタンパク質またはペプチド)をコードする。遺伝子サイレンシングアプローチにおいて、DNA配列は、好ましくはアンチセンスで,またはセンスおよびアンチセンス配向(センスおよびアンチセンスRNAは、互いにハイブリダイズしてdsRNAまたはステム−ループ構造を形成できる)で標的遺伝子の短配列を含んでいるアンチセンス DNAまたは逆方向反復DNAの形態で存在する。「異所性発現(Ectopic expression)」は、遺伝子が通常発現されない組織における発現を参照する。   “Gene expression” means that a DNA region operably linked to appropriate regulatory regions (especially a promoter) is biologically active [ie, biologically active protein or peptide (or active peptide fragment). ) Refers to a process that is transcribed into RNA that is capable of being translated or is itself active (eg, post-transcriptional gene silencing or RNAi). An active protein in a particular embodiment refers to a protein that has a dominant negative function due to the repressor domain present. The coding sequence is preferably in the sense orientation and encodes the desired, biologically active protein or peptide, or active peptide fragment (ie, a protein or peptide encoded by GOI). In a gene silencing approach, the DNA sequence is preferably antisense or short of the target gene in sense and antisense orientation (sense and antisense RNA can hybridize to each other to form dsRNA or stem-loop structures). It exists in the form of antisense DNA containing the sequence or inverted repeat DNA. “Ectopic expression” refers to expression in tissues where the gene is not normally expressed.

「転写調節配列(transcription regulatory sequence)」は、本願の明細書等において、転写調節配列に作動可能に連関された核酸配列の転写の割合を制御する能力のある核酸配列と規定される。従って、本願の明細書等で規定される転写制御配列は、転写を維持するため及び制御するための転写の開始に必要な全ての配列因子(プロモーター因子)を含み、例えば、アテニュエータ(attenuators)またはエンハンサー, サイレンサーも含まれる。たいていはコード配列の (5')上流の転写調節配列が参照されるが、コード配列の(3')下流に認められる調節配列もこの規定で包含される。   A “transcription regulatory sequence” is defined in the present specification and the like as a nucleic acid sequence capable of controlling the rate of transcription of a nucleic acid sequence operably linked to a transcription regulatory sequence. Accordingly, the transcription control sequence defined in the present specification and the like includes all sequence elements (promoter elements) necessary for the initiation of transcription to maintain and control transcription, for example, attenuators or Enhancers and silencers are also included. Usually, reference is made to transcriptional regulatory sequences (5 ') upstream of the coding sequence, although regulatory sequences found (3') downstream of the coding sequence are also included in this definition.

本願の明細書等における「プロモーター」の用語は核酸断片を意味し、該断片は、機能して一以上の遺伝子の転写をコントロールし、前記遺伝子の転写開始部位の転写の方向に対し(5')上流に配置され(転写開始は、配列のポジション+1と参照され、それと相対的に上流のヌクレオチドはマイナスの番号を用いて参照される)、DNA依存性RNAポリメラーゼの結合部位、転写開始部位および任意の他のDNAドメイン(シス作動性配列)の存在により構造的に同定され、転写因子結合部位、リプレッサーおよびアクチベータータンパク質の結合部位、および当業者に既知の、プロモーターからの転写量を直接的または間接的に作用して制御するヌクレオチドの任意の他の配列を含むが、それらに限定されない。真核生物の転写開始(+1)の上流のシス作用性配列の例には、TATAボックス (一般に、転写開始部位の約 -20〜-30 のポジション), CAAT ボックス (一般に、転写開始部位に対し約 -75 のポジション), 5'エンハンサーまたはサイレンサ因子などが含まれる。「構成的な」プロモーターは、大抵の生理的な及び発生の条件下で、大抵の組織(または器官)において活性なプロモーターである。より好ましくは、構成的なプロモーターは、全ての主要な器官〔例えば、少なくとも葉, 茎(stems), 根, 種子, 果実および花〕における基本的に全ての生理的および発生の条件下で活性である。最も好ましくは、前記プロモーターは、全ての器官で大抵(好ましくは、全て)の生理的および発生の条件下で活性である。   The term `` promoter '' in the present specification and the like means a nucleic acid fragment, which functions to control transcription of one or more genes and is (5 ′ to the direction of transcription of the transcription start site of the gene. ) Located upstream (transcription initiation is referred to as position +1 of the sequence, nucleotides upstream relative to it are referenced using negative numbers), binding site for DNA-dependent RNA polymerase, transcription initiation site And the presence of any other DNA domain (cis-acting sequence) structurally identified, transcription factor binding sites, repressor and activator protein binding sites, and amounts of transcription from promoters known to those skilled in the art. This includes, but is not limited to, any other sequence of nucleotides that act directly or indirectly to control. Examples of cis-acting sequences upstream of the eukaryotic transcription start (+1) include the TATA box (typically about -20 to -30 positions of the transcription start site), CAAT box (generally at the transcription start site). About -75 position), 5 'enhancer or silencer factor etc. are included. A “constitutive” promoter is a promoter that is active in most tissues (or organs) under most physiological and developmental conditions. More preferably, the constitutive promoter is active under essentially all physiological and developmental conditions in all major organs (eg at least leaves, stems, roots, seeds, fruits and flowers). is there. Most preferably, the promoter is active under most (preferably all) physiological and developmental conditions in all organs.

「誘導性」プロモーターは、生理的(例えば、特定の化合物の外部の適用により)又は発生的に制御されるプロモーターである。「組織特異的」プロモーターは、特定のタイプの組織または細胞においてのみ活性である。 An “inducible” promoter is a promoter that is physiologically (eg, by external application of a particular compound) or developmentally regulated. A “tissue specific” promoter is only active in certain types of tissues or cells.

本願の明細書等に使用される、「作動可能に連関された(operably linked)」の用語は、機能的な関連性におけるポリヌクレオチド因子の連関を参照する。核酸が「作動可能に連関される」とは、それが別の核酸配列と機能的に関連付けられ配置された場合である。例えば、プロモーターまたは転写調節配列がコード配列に作動可能に連関されるとは、それが前記コード配列の転写に影響する場合である。作動可能に連関されるとは、連関されているDNA配列が典型的には近接し、領域をコード化している二つのタンパク質を連結することが必要な場合には、「キメラタンパク質」を産生するために近接し、読み枠内にあることを意味する。「キメラタンパク質(chimeric protein)」または「ハイブリッドタンパク質(hybrid protein)」は、それ自体として天然に見つけられないが、連結されて機能的なタンパク質を形成し、連結されたドメインの機能(例えば、DNA結合ドメインまたはドミナントネガティブな機能を導く機能ドメインの抑圧)を呈する様々なタンパク質「ドメイン」から構成されるタンパク質である。また、キメラタンパク質は、天然で生じる二または三以上のタンパク質の融合タンパク質であってもよい。本願の明細書等に使用される「ドメイン」の用語は、少なくともドメインの機能的な特徴を有する新しいハイブリッドタンパク質を提供するため別のタンパク質に移すことができる特定の構造または機能を有するタンパク質の部分またはドメインを意味する。   As used herein, etc., the term “operably linked” refers to the association of polynucleotide factors in a functional relationship. A nucleic acid is “operably linked” when it is operably linked to another nucleic acid sequence. For example, a promoter or transcriptional regulatory sequence is operably linked to a coding sequence if it affects the transcription of the coding sequence. Operably linked produces a “chimeric protein” when the linked DNA sequences are typically in close proximity and need to link two proteins encoding regions. This means that they are close and within the reading frame. A “chimeric protein” or “hybrid protein” is not naturally found as such, but is linked to form a functional protein and functions of linked domains (eg, DNA It is a protein composed of various protein “domains” that exhibit a binding domain or a suppression of a functional domain that leads to a dominant negative function. The chimeric protein may also be a fusion protein of two or more proteins that occur in nature. As used herein, the term “domain” refers to a portion of a protein having a specific structure or function that can be transferred to another protein to provide a new hybrid protein having at least the functional characteristics of the domain. Or domain.

「標的ペプチド(target peptide)」の用語は、タンパク質から細胞内のオルガネラ(例えば、プラスチド, 好ましくは葉緑体, ミトコンドリア),または細胞外間隙(分泌シグナルペプチド)を標的(target)とするアミノ酸配列を参照する。標的ペプチドをコード化している核酸配列は、タンパク質のアミノ末端の終端(N末端の終端)をコード化している核酸配列に(インフレームで)融合されてもよい。   The term “target peptide” refers to an amino acid sequence that targets protein to intracellular organelles (eg, plastids, preferably chloroplasts, mitochondria), or extracellular space (secretory signal peptide). Refer to The nucleic acid sequence encoding the target peptide may be fused (in frame) to the nucleic acid sequence encoding the amino terminal end (N-terminal end) of the protein.

「核酸構築物」または「ベクター」または「プラスミド」は、本願の明細書等で、組換えDNA技術の使用から生じ、外因性DNAを宿主細胞に送達するため使用される人造(通常、環状)の核酸分子を意味すると理解される。   “Nucleic acid construct” or “vector” or “plasmid” refers to an artificial (usually circular), such as used herein to deliver exogenous DNA to a host cell, resulting from the use of recombinant DNA technology. It is understood to mean a nucleic acid molecule.

ベクターバックボーン(vector backbone)は、例えば、当該技術分野において既知であり、本願の明細書等の他で記載される、バイナリーまたはスーパーバイナリーベクター(例えば、US 5,591,616, US2002138879およびWO 95/06722を参照されたい), 同時統合ベクター(Ti-プラスミドへと統合される)、またはT-DNAベクターであってもよく、そのなかにキメラ遺伝子が統合される又は適切な転写調節配列 / プロモーターが既に存在する場合、所望の核酸配列 (例えば、コード配列, アンチセンスまたは逆方向反復配列)のみが転写 調節配列 / プロモーターの下流に統合される。 Vector backbones are known, for example, in the art and are described elsewhere herein, such as binary or super binary vectors (see, eg, US 5,591,616, US2002138879 and WO 95/06722). ), Co-integrated vectors (integrated into Ti-plasmids), or T-DNA vectors, in which the chimeric gene is integrated or the appropriate transcriptional regulatory sequences / promoter already exists Only the desired nucleic acid sequence (eg, coding sequence, antisense or inverted repeat) is integrated downstream of the transcriptional regulatory sequence / promoter.

通常、ベクターは、選択可能なマーカー, マルチプルクローニングサイトなどの分子クローニングにおける使用を促進するための更なる遺伝的な因子を含む(以下の記載を参照されたい)。 Vectors typically contain additional genetic factors to facilitate their use in molecular cloning, such as selectable markers, multiple cloning sites (see description below).

「宿主細胞(host cell)」または「組換え型の宿主細胞(recombinant host cell)」または「形質転換した細胞(transformed cell)」は、特に所望のタンパク質または転写の際に標的遺伝子/遺伝子ファミリーのサイレンシングのためのアンチセンスRNAまたは逆方向反復RNA(またはヘアピンRNA)を産出する核酸配列をコード化しているキメラ遺伝子を含んでいる少なくとも一つの核酸分子を前記細胞に導入した結果として生じる新しい個々の細胞(または生物体)を参照している用語である。宿主細胞は、好ましくは植物細胞であるが、細菌細胞(例えば、アグロバクテリウム属の株), 真菌細胞(酵母細胞を含む), などであってもよい。宿主細胞は、染色体外(extra-chromosomally)の(エピソーム)複製分子として核酸構築物,または宿主細胞の核に統合されるキメラ遺伝子を含んでもよい。   A “host cell” or “recombinant host cell” or “transformed cell” refers to a target gene / gene family, particularly during the desired protein or transcription. A new individual resulting from the introduction of at least one nucleic acid molecule containing a chimeric gene encoding a nucleic acid sequence that produces antisense RNA or inverted repeat RNA (or hairpin RNA) for silencing into the cell A term referring to a cell (or organism). The host cell is preferably a plant cell, but may be a bacterial cell (eg, an Agrobacterium strain), a fungal cell (including a yeast cell), and the like. The host cell may comprise a nucleic acid construct as an extra-chromosomally (episomal) replicating molecule, or a chimeric gene that is integrated into the nucleus of the host cell.

「選択可能なマーカー(selectable marker)」または「スコラブルマーカー(scorable marker)」の用語は、当業者に馴染みのある用語であり、発現した場合に選択可能なマーカーを含んでいる細胞(a cell)または細胞(cells)を選択するため使用できる遺伝的な実体(genetic entity)を記載するため本願の明細書等において使用される、例えば、「植物選択可能なマーカー遺伝子」はその遺伝子を含んでいる植物細胞を選択するため使用できる。選択可能なマーカー遺伝子産物によって、例えば、抗生物質抵抗性,またはより好ましくは除草剤抵抗性または表現型の形質(例えば、色素の変化)または栄養要求性(nutritional requirement)などの別の選択可能な形質が与えられる。「レポーター(reporter)」の用語は、主に可視のマーカー, 例えば、緑色蛍光タンパク質 (GFP), eGFP, ルシフェラーゼ, GUSなどを言及するため使用される。   The term "selectable marker" or "scorable marker" is a term familiar to those skilled in the art and is a cell that contains a selectable marker when expressed (a cell ) Or a genetic entity that can be used to select cells, such as used herein to describe a genetic entity, eg, “plant selectable marker gene” includes that gene. Can be used to select plant cells. Depending on the selectable marker gene product, for example, antibiotic resistance, or, more preferably, herbicide resistance or another selectable such as phenotypic trait (eg pigment change) or nutritional requirement A trait is given. The term “reporter” is used primarily to refer to visible markers, such as green fluorescent protein (GFP), eGFP, luciferase, GUS, and the like.

「相同(homologous)」および「異種(heterologous)」の用語は、核酸またはアミノ酸の配列とその宿主の細胞または生物体(特に、トランスジェニック生物体)との間の関連性を参照する。それゆえ、相同的な配列は宿主の種において天然で見つけられ(例えば、トマト遺伝子で形質転換されたトマト植物)、異種性の配列は宿主細胞において天然で見つけられない(例えば、ジャガイモ植物からの配列で形質転換されたトマト植物)。   The terms “homologous” and “heterologous” refer to the association between a nucleic acid or amino acid sequence and its host cell or organism, particularly a transgenic organism. Therefore, homologous sequences are found naturally in the host species (e.g., tomato plants transformed with tomato genes) and heterologous sequences are not found naturally in the host cells (e.g., from potato plants). Tomato plants transformed with the sequence).

本明細書及び請求項において、「含む(to comprise)」の動詞及びその変化形は、その単語につづく事項が含まれるが、具体的に言及されない事項が除外されない非限定的な意味で使用される。加えて、不定冠詞「a」または「an」による事項の参照によって、僅か一つの事項が存在することを明らかに必要とする文脈がないかぎり一を超える事項が存在する可能性が除外されない。従って、不定冠詞「a」または「an」は、通常「少なくとも一つ(at least one)」を意味する。本願の明細書等において「配列(sequences)」を参照している場合、一般にサブユニットの特定の配列を有する実際の物理的な分子(例えば、核酸またはアミノ酸)が参照されることがさらに理解される。   In this specification and in the claims, the verb “to include” and variations thereof are used in a non-limiting sense that includes matters following the word but does not exclude matters not specifically mentioned. The In addition, reference to a matter by the indefinite article "a" or "an" does not exclude the possibility that more than one matter exists unless there is a context that clearly requires that only one matter exists. Thus, the indefinite article “a” or “an” usually means “at least one”. When referring to “sequences” in the present specification and the like, it is further understood that reference is generally made to actual physical molecules (eg, nucleic acids or amino acids) having a particular sequence of subunits. The

本発明の「植物(plant)」または「植物(plants)」(または複数の植物)の参照がなされる場合は常に、植物の部分(細胞, 組織または器官, 種子, 切断された又は収穫された部分, 葉, 実生, 花, 花粉, 果実, 茎, 根, カルス, プロトプラスト, など), 親を区別している特徴(例えば、トランス遺伝子の存在)を保持する植物の後代またはクローンの繁殖体(clonal propagations)、例えば、自殖および/またはハイブリッド種子などの交配で得られる種子(二つの近交系の親株を交配することで得られる), ハイブリッド植物及びそれから由来する植物の部分が、他に断らない限り本願の明細書等に包含されることが理解される。   Whenever reference is made to a “plant” or “plants” (or plants) of the present invention, parts of the plant (cells, tissues or organs, seeds, cut or harvested) Part, leaf, seedling, flower, pollen, fruit, stalk, root, callus, protoplast, etc.), progeny of a plant or clone of a clone that retains distinguishing characteristics (eg the presence of a transgene) propagations), eg seeds obtained by crossing of self-propagating and / or hybrid seeds (obtained by crossing two inbred parental lines), hybrid plants and parts of plants derived therefrom are otherwise refused It is understood that it is included in the description of the present application unless otherwise specified.

「実質的に同一(substantially identical)」, 「実質的な同一性(substantial identity)」または「本質的に類似(essentially similar)」または「必須な類似性(essential similarity)」または「バリアント(variant)」の用語は、初期設定パラメータを用いてプログラム GAPまたはBESTFITなどで至適に整列させた場合に二つのペプチドまたは二つのヌクレオチド配列が少なくとも特定のパーセント配列同一性(percent sequence identity)を共有することを意味する。GAP(ギャップ)は、Needleman および Wunsch のグローバルアラインメントアルゴリズムを使用して二つの配列を全体長に対して整列させ、マッチする数を最大化し、ギャップの数を最小化させる。一般に, ギャップ初期設定パラメータは、ギャップクリエーションペナルティー = 50 (ヌクレオチド) / 8 (タンパク質) およびギャップエクステンションペナルティー = 3 (ヌクレオチド) / 2 (タンパク質)で使用される。ヌクレオチドに関して使用される初期設定のスコアリングマトリックスはnwsgapdnaであり、タンパク質に関して初期設定のスコアリングマトリックスはBlosum62である(Henikoff & Henikoff, 1992, PNAS 89, 915-919)。RNA配列が本質的に類似,またはDNA配列とある程度の配列同一性を有すると言われる場合、DNA配列におけるチミン (T)は、RNA配列におけるウラシル (U)と等しいと考えられることは明らかである。配列アラインメントおよびパーセンテージ配列同一性のためのスコアは、コンピュータ・プログラム(例えば、Accelrys Inc., 9685 Scranton Road, San Diego, CA 92121-3752 USA.から利用可能なGCG Wisconsin Package, Version 10.3)を用いて又はEmbossWIN(version 2.10.0)におけるプログラム「needle」を用いて、上記の同じGAP パラメータを用いて又はギャップオープニングペナルティー 10.0 およびギャップエクステンションペナルティー 0.5を用いて、DNAFULLをマトリックスとして用いて、決定しえる。類似しない長さの配列の間の配列同一性を比較するため、ローカルアラインメントアルゴリズムが使用されることが好適である〔例えば、Smith Waterman アルゴリズム(Smith TF, Waterman MS (1981) J. Mol. Biol 147(1);195-7), 例えば、EmbossWINプログラムにおける「water」〕。初期設定パラメータは、ギャップオープニングペナルティー 10.0 および ギャップエクステンションペナルティー 0.5であり、タンパク質に関してBlosum62および核酸に関してDNAFULL マトリックスが用いられる。   “Substantially identical”, “substantial identity” or “essentially similar” or “essential similarity” or “variant” The term "" means that two peptides or two nucleotide sequences share at least a certain percent sequence identity when optimally aligned with programs GAP or BESTFIT, etc. using default parameters. Means. GAP (Gap) uses the Needleman and Wunsch global alignment algorithm to align two sequences against the overall length, maximizing the number of matches and minimizing the number of gaps. In general, gap initialization parameters are used with a gap creation penalty = 50 (nucleotides) / 8 (protein) and a gap extension penalty = 3 (nucleotides) / 2 (protein). The default scoring matrix used for nucleotides is nwsgapdna, and the default scoring matrix for proteins is Blosum62 (Henikoff & Henikoff, 1992, PNAS 89, 915-919). It is clear that thymine (T) in a DNA sequence is considered equal to uracil (U) in an RNA sequence if the RNA sequence is said to be essentially similar or have some sequence identity with the DNA sequence . Scores for sequence alignment and percentage sequence identity can be obtained using a computer program (eg, GCG Wisconsin Package, Version 10.3 available from Accelrys Inc., 9685 Scranton Road, San Diego, CA 92121-3752 USA.) Alternatively, the program “needle” in EmbossWIN (version 2.10.0) can be used to determine using DNAFULL as a matrix using the same GAP parameters described above or using a gap opening penalty of 10.0 and a gap extension penalty of 0.5. To compare sequence identity between sequences of dissimilar length, it is preferred that a local alignment algorithm is used [eg, Smith Waterman algorithm (Smith TF, Waterman MS (1981) J. Mol. Biol 147 (1); 195-7), for example, “water” in the EmbossWIN program. The default parameters are a gap opening penalty of 10.0 and a gap extension penalty of 0.5, using Blosum62 for proteins and DNAFULL matrix for nucleic acids.

[発明の詳細な記述]
本発明は、50%を超える, 特に60%, 70%, 80%, 90%と等しいか又は超える同時形質転換効率を有している及び特に約 100%の同時形質転換効率を有している極めて高い効率の同時形質転換法を提供する。
[Detailed Description of the Invention]
The present invention has a co-transformation efficiency greater than 50%, in particular equal to or greater than 60%, 70%, 80%, 90% and especially has a co-transformation efficiency of about 100% An extremely efficient co-transformation method is provided.

二つのアグロバクテリウム株の使用が見つけられ、一つは機能的な virE2 タンパク質(virE2 ドナー株)の遺伝子を含んでおり、一つは機能的な virE2 タンパク質 (virE2 変異体株)を産生する能力のない株を使用して、非常に高い同時形質転換効率を達成できる。単独で使用されるvirE2 変異体株は、選択可能なマーカー遺伝子を有する自身のT-DNA鎖を植物細胞に輸送(即ち、細胞をトランスフェクトする)できるが、T-DNAをさらに処理できず、T-DNAを植物細胞の核のゲノムに統合できない(即ち、植物細胞および植物は選択可能なマーカー遺伝子で作出できない)。   The use of two Agrobacterium strains was found, one containing a gene for a functional virE2 protein (virE2 donor strain) and one capable of producing a functional virE2 protein (virE2 mutant strain) A very high co-transformation efficiency can be achieved using strains without. A virE2 mutant strain used alone can transport its own T-DNA strand with a selectable marker gene into a plant cell (ie, transfect the cell), but cannot further process the T-DNA, T-DNA cannot be integrated into the nuclear genome of plant cells (ie, plant cells and plants cannot be made with selectable marker genes).

virE2 ドナー 株がvirE2 変異体株と共に同時播種(co-inoculations)に使用される場合、ドナー株のvirE2 タンパク質 および T-DNA (GOIを含んでいる)が植物細胞に移される。ドナー株により産生されたvirE2 タンパク質は植物細胞に進入し、GOIを含んでいるT-DNAおよび選択可能なマーカー遺伝子(virE2 変異体株から導入される)を含んでいるT-DNAの両方と相互作用し、両方のT-DNAsの同じ植物細胞の核のゲノムへの統合を可能とする。従って、virE2 ドナー株およびvirE2 変異体株の両方で同時播種されている植物細胞のみが、両方のT-DNAsを核のゲノムに統合できる。発現されている選択可能なマーカー遺伝子により与えられる表現型の選択によって、形質転換体の核のゲノムに統合されたマーカー遺伝子 および GOIの両方を含んでいる選択された形質転換体の少なくとも約 60%以上(100%まで)を生じる。別々のT-DNAsはゲノム中でランダムな位置に統合するので、それらは独立に受け継がれ、引き続きGOI および マーカー遺伝子の隔離が形質転換体の子孫で生じ、マーカー遺伝子がGOIから選択され離れる(selected away)ことが可能となる(所望の遺伝子のみを含み、選択可能なマーカー遺伝子を含まないマーカーフリー植物が作られる)。   When a virE2 donor strain is used for co-inoculations with a virE2 mutant strain, the donor strain's virE2 protein and T-DNA (including GOI) are transferred to plant cells. The virE2 protein produced by the donor strain enters plant cells and interacts with both T-DNA containing GOI and T-DNA containing a selectable marker gene (introduced from the virE2 mutant strain). Acts and allows the integration of both T-DNAs into the nucleus of the same plant cell nucleus. Therefore, only plant cells co-seeded with both virE2 donor and virE2 mutant strains can integrate both T-DNAs into the nuclear genome. At least about 60% of selected transformants containing both the marker gene and GOI integrated into the nuclear genome of the transformant by phenotypic selection given by the selectable marker gene being expressed This produces more (up to 100%). Since separate T-DNAs integrate at random locations in the genome, they are inherited independently, and subsequent segregation of GOI and marker genes occurs in the offspring of the transformant, and marker genes are selected and separated from GOI (selected away) (marker-free plants are produced that contain only the desired gene and no selectable marker gene).

従って、一態様において、所望の遺伝子を含んでいる(マーカーフリー)のトランスジェニック植物を作出する方法が提供され、該方法は以下の工程を含む:
a) 機能的な virE2 タンパク質をコード化している遺伝子を含んでいるvirE2 ドナー株および機能的な virE2 タンパク質を産生する能力がないvirE2 変異体株の二つのアグロバクテリウム株を提供すること、
b) 所望の遺伝子を含んでいるT-DNAを前記virE2 ドナー株に導入すること、
c) 選択可能なマーカー遺伝子を含んでいるT-DNAを前記virE2 変異体株に導入すること、
d) 植物細胞を両方の株と接触させること(例えば、同時播種または同時感染させること)、および
e) 植物細胞および/または再生した植物(または苗)を選択可能なマーカー遺伝子産物により与えられた表現型を用いて選択すること、および、任意で、
f) 選択した植物(または選択した植物または苗から由来する植物)を交配および/または自殖(selfing)して子孫を産生すること、および、任意で、
g) 選択可能なマーカー遺伝子を含む子孫を廃棄(discarding)すること及び所望の遺伝子を含むが、選択可能なマーカー遺伝子を欠く子孫を保持(retaining)すること(即ち、前記マーカー遺伝子を所望の遺伝子から隔離して、所望の遺伝子を含んでいるマーカーフリー植物を産生する)。
Accordingly, in one embodiment, a method of producing a (marker-free) transgenic plant containing a desired gene is provided, the method comprising the following steps:
a) providing two Agrobacterium strains, a virE2 donor strain containing a gene encoding a functional virE2 protein and a virE2 mutant strain not capable of producing a functional virE2 protein;
b) introducing T-DNA containing the desired gene into the virE2 donor strain,
c) introducing T-DNA containing a selectable marker gene into the virE2 mutant strain,
d) contacting plant cells with both strains (e.g. co-seeding or co-infection), and
e) selecting plant cells and / or regenerated plants (or seedlings) using the phenotype provided by the selectable marker gene product, and optionally,
f) crossing and / or selfing selected plants (or plants derived from selected plants or seedlings) to produce offspring, and optionally,
g) discarding offspring containing a selectable marker gene and retaining offspring containing the desired gene but lacking the selectable marker gene (ie, the marker gene is the desired gene) Producing a marker-free plant containing the desired gene).

アグロバクテリウム株で形質転換できる植物宿主を、本発明により形質転換できる(即ち、当該技術分野において既知の方法を用いて、本発明による二つのアグロバクテリウム株と組み合わせた単子葉または双子葉の種)。例えば、アグロバクテリウム媒介性の遺伝子の転移に関して、Fraley等 (Fraley et al. 1983, Proc Natl Acad Sci USA 80:4803; Comai等 (Comai et al. 1994, Nature 317:741), Shah et al. (1986, Science 233: 478) および他を参照されたい。植物細胞を形質転換し、その後に形質転換した植物を形質転換した植物細胞から再生するためのアグロバクテリウムの使用は、例えば、EP 0 116 718, EP 0 270 822, PCT 公開 WO 84/02913パンフレットおよび公開された欧州特許出願 EP 0 242 246 およびGould等(Gould et al. 1991, Plant Physiol. 95,426-434)に記載の処置を使用する。アグロバクテリウム媒介性の植物の形質転換のためのT-DNAベクターの構築は、当該技術において周知である。T-DNA ベクターは、EP 0 120 561 および EP 0 120 515に記載のバイナリーベクターまたはEP 0 116 718に記載のアグロバクテリウムTi-プラスミドに相同的組換えで統合できる同時統合ベクターのいずれであってもよい。   Plant hosts that can be transformed with Agrobacterium strains can be transformed according to the invention (ie monocotyledonous or dicotyledonous in combination with two Agrobacterium strains according to the invention using methods known in the art). seed). For example, with regard to Agrobacterium-mediated gene transfer, Fraley et al. (Fraley et al. 1983, Proc Natl Acad Sci USA 80: 4803; Comai et al. (Comai et al. 1994, Nature 317: 741), Shah et al. (1986, Science 233: 478) and others The use of Agrobacterium to transform plant cells and subsequently regenerate transformed plants from the transformed plant cells is, for example, EP 0 116 718, EP 0 270 822, PCT publication WO 84/02913 pamphlet and published European patent application EP 0 242 246 and Gould et al. (Gould et al. 1991, Plant Physiol. 95, 426-434) are used. The construction of T-DNA vectors for Agrobacterium-mediated plant transformation is well known in the art, T-DNA vectors may be binary vectors as described in EP 0 120 561 and EP 0 120 515 or A phase against the Agrobacterium Ti-plasmid described in EP 0 116 718 Any of simultaneous integration vectors that can be integrated by homologous recombination may be used.

前記方法の工程 (a)は、二つのアグロバクテリウム株, 機能的な virE2 タンパク質をコード化している遺伝子を含んでいるvirE2 ドナー株 (virE2+ 株) および 機能的な virE2 タンパク質を産生する能力がないvirE2 変異体株 (virE20 株)を提供することが関与する。植物細胞を両方の株で同時感染させた場合、virE2+ 株はvirE20 株を補うことができ、一つの株により供給されたvirE2 タンパク質は、両方の T-DNAs (第一の株からおよび第二の株からトランスフェクトされたT-DNA)のトランスフェクトされた植物細胞の核のゲノムへの統合を導く。virE2 タンパク質がT-DNA 鎖と独立に植物細胞に進入できるとの事実は、当該技術において補完実験で既に示されており、二つのアグロバクテリウム株(一方はT-DNAを欠いているが機能的な virE2を含んでおり、他方はvirE2を欠いているがT-DNAを含んでいる)での同時感染によって、ゲノムに統合されたT-DNAを含んでいる植物細胞が導かれる(Otten et al. 1984 Mol Gen Genet 175, 159-163; Dombek and Ream J of Bacteriol 1997, Vol. 79, 1165-1173)。しかしながら、現在までこの所見が植物細胞の同時形質転換効率を有意に改善するため探索できただろうことは知られておらず、だれひとり植物選択可能なマーカー遺伝子を含んでいるT-DNAをvirE20 株に及びGOIを含んでいるT-DNAをvirE2+ 株に導入せず、これらの二株を共に植物細胞の同時感染に使用して、マーカーフリーの植物を産生していなかった。Dombek および Ream (1997, 上記)において、機能的な virE2 タンパク質を供給する株は、T-DNAを含まず、所望の遺伝子も含まない。というのも、そこでのアイデアは、天然でのvirE2の役割を研究するためvirE2 タンパク質が他のヌル株(null strain)におけるvirE2 変異を機能的に補完するかどうかを試験することだからである。また、使用された変異体/ヌル株は、腫瘍原性であり、安全化されていなく、機能的に補完された場合に腫瘍形成を導く。本発明において、好ましくは安全化されたTi-プラスミド、安全化されたアグロバクテリウム株が使用される。 Step (a) of the method is not capable of producing two Agrobacterium strains, a virE2 donor strain (virE2 + strain) containing a gene encoding a functional virE2 protein and a functional virE2 protein Involved in providing a virE2 mutant strain (virE20 strain). When plant cells are co-infected with both strains, the virE2 + strain can supplement the virE20 strain, and the virE2 protein supplied by one strain is added to both T-DNAs (from the first and second strains). Leads to integration of the T-DNA transfected from the strain) into the nucleus of the transfected plant cell nucleus. The fact that the virE2 protein can enter plant cells independently of the T-DNA strand has already been shown in complementation experiments in the art, and two Agrobacterium strains (one lacking T-DNA but functional) Co-infection with a specific virE2 and the other lacking virE2 but containing T-DNA) leads to plant cells containing genome-integrated T-DNA (Otten et al. al. 1984 Mol Gen Genet 175, 159-163; Dombek and Ream J of Bacteriol 1997, Vol. 79, 1165-1173). However, this finding has not been known that the would have to explore for significantly improving the co-transformation efficiency of plant cells to date, the T-DNA that contains no one plant selectable marker gene virE2 0 T-DNA containing the strain and GOI was not introduced into the virE2 + strain, and both of these two strains were used for co-infection of plant cells and did not produce marker-free plants. In Dombek and Ream (1997, supra), the strain supplying the functional virE2 protein does not contain T-DNA and does not contain the desired gene. This is because the idea is to test whether virE2 protein functionally complements virE2 mutations in other null strains to study the role of virE2 in nature. Also, the mutant / null strain used is tumorigenic, unsafe and leads to tumor formation when functionally complemented. In the present invention, preferably a safe Ti-plasmid, a safe Agrobacterium strain is used.

さらに、驚くべきことに本発明の発明者により、ドナー株における少なくとも一つのさらなるvirE2 遺伝子の使用が、二つの異なるT-DNAsと相互作用するため及びこれらを同じ植物細胞の核のゲノムに転移するため十分なvirE2 タンパク質の量が提供されることが見つけられた。従って、本発明の好適な態様において、virE2 ドナー株は、各々が機能的な virE2 タンパク質をコード化している少なくとも二つのvirE2 遺伝子を含む。virE2 遺伝子は、前記株内のゲノムのDNA, Ti-プラスミドおよび/または更なるプラスミドに統合されてもよく、同じ遺伝因子に存在する必要はない(存在してもよい)。   Furthermore, surprisingly, by the inventors of the present invention, the use of at least one additional virE2 gene in the donor strain interacts with two different T-DNAs and transfers them to the nuclear genome of the same plant cell Therefore, it was found that a sufficient amount of virE2 protein was provided. Thus, in a preferred embodiment of the invention, the virE2 donor strain comprises at least two virE2 genes, each encoding a functional virE2 protein. The virE2 gene may be integrated into the genomic DNA, Ti-plasmid and / or further plasmid in the strain and need not be present in the same genetic element.

任意で、virE2 ドナー株は、さらに機能的な virG タンパク質をコード化しているvirG 遺伝子を含む。従って、一態様において、前記株は少なくとも二つのvirE2 遺伝子および少なくとも二つのvirG 遺伝子を含み、全て機能的なタンパク質をコード化している。遺伝子は、本来のプロモーター(即ち、本来のvirE2 および virG プロモーター)から又は誘導性のプロモーター, 構成的なプロモーター, 他のアグロバクテリウム株のvirE2またはvirG遺伝子からのプロモーター, などのアグロバクテリウムにおいて機能的な異なるプロモーターから転写されてもよい。様々な株からのアグロバクテリウム ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)のVirGの核酸およびタンパク質配列は、当該技術において利用可能であり、例えば、Schrammeijer (Journal of Experimental Botany, Vol. 51, No. 347, pp. 1167-1169, June 2000)またはGenBank アクセッション番号 X62885 (配列番号 4), NP_059810, AAA91602 などを参照されたい。従って、VirG タンパク質は、例えば、配列番号 4 (X62885)のタンパク質またはEHA105 (pTiBo542)のVirG (Chen,C.Y. et al. Mol. Gen. Genet. 230 (1-2), 302-309 (1991)と整列させた場合、例えば、少なくとも80%, 90%, 95%, 98%, 99%またはそれ以上のアミノ酸同一性を含む。   Optionally, the virE2 donor strain further comprises a virG gene encoding a functional virG protein. Thus, in one embodiment, the strain comprises at least two virE2 genes and at least two virG genes, all encoding functional proteins. Genes function in Agrobacterium from native promoters (ie native virE2 and virG promoters) or inducible promoters, constitutive promoters, promoters from virE2 or virG genes of other Agrobacterium strains, etc. May be transcribed from different promoters. Agrobacterium tumefaciens VirG nucleic acid and protein sequences from various strains are available in the art, eg, Schrammeijer (Journal of Experimental Botany, Vol. 51, No. 347, pp. 1167 -1169, June 2000) or GenBank accession number X62885 (SEQ ID NO: 4), NP_059810, AAA91602, etc. Therefore, the VirG protein is, for example, the protein of SEQ ID NO: 4 (X62885) or VHA of EHA105 (pTiBo542) (Chen, CY et al. Mol. Gen. Genet. 230 (1-2), 302-309 (1991) When aligned, for example, it contains at least 80%, 90%, 95%, 98%, 99% or more amino acid identities.

virE2 ドナー株
適切な virE2 ドナー 株には、天然で植物細胞を感染する能力のあるアグロバクテリウム株(例えば、アグロバクテリウム ツメファシエンスの株およびアグロバクテリウム リゾゲネスの株)が含まれる。好ましくは、前記株は、天然(野生型)のvirEオペロン、それゆえ天然のvirE2 遺伝子を保持する(好ましくは安全化された)Ti-プラスミドを含む。植物の形質転換法に一般に使用されるアグロバクテリウム株は、前記株がビルレント(virulent)である限り適切である。好ましくは、前記株は、安全化される(即ち、A. ツメファシエンスの天然のT-DNA 領域に見つけられたtmr および tms 遺伝子が除去される又は非機能的であり、植物腫瘍がT-DNA 転移後に発生しない)。天然のTi-プラスミドの全体の本来のT-DNA 領域を除去して前記株を安全化してもよい。Ti-プラスミドおよび/またはアグロバクテリウム株は任意のオピン型であってもよいが、好適な態様においてスクシナモピン(succinamopine)Ti-プラスミドが使用され、これはスクシナモピンのカタボリズムのための遺伝子を含む。スクシナモピン Ti-プラスミドは、当該技術において利用可能である(例えば、EHA105株)。(安全化した)Ti-プラスミドはアグロバクテリウムの内側および外側で操作でき、本来のTi-プラスミドが矯正された株などの任意のアグロバクテリウム株に導入または転移できることが理解される。同様に, 他のプラスミドがアグロバクテリウム株に導入されてもよく、これによってさらなる機能が提供される(例えば、植物細胞に導入されるT-DNA, 追加のvirE2 および/またはvirG 遺伝子, など)。加えて、遺伝的な因子が、株のゲノムのDNAに導入されてもよい。このように、本発明によると本願の明細書等で参照される遺伝的な因子が、アグロバクテリウム株の一または二以上の異なる部分に導入されてもよい(例えば、一または二以上のTi-プラスミド, 一または二以上の更なるプラスミド, ゲノムのDNA, など)。この事項が記載中で明示的に言及されないとしても、本願の明細書等に包含されることが理解される。
virE2 donor strains Suitable virE2 donor strains include Agrobacterium strains that are naturally capable of infecting plant cells (eg, Agrobacterium tumefaciens strains and Agrobacterium rhizogenes strains). Preferably, said strain comprises a (preferably safe) Ti-plasmid carrying the natural (wild type) virE operon and hence the natural virE2 gene. Agrobacterium strains commonly used in plant transformation methods are suitable as long as the strain is virulent. Preferably, the strain is safe (ie, the tmr and tms genes found in the natural T-DNA region of A. tumefaciens are removed or non-functional and the plant tumor is transferred to T-DNA Does not occur later). The entire native T-DNA region of the native Ti-plasmid may be removed to make the strain safe. The Ti-plasmid and / or Agrobacterium strain may be of any opine type, but in a preferred embodiment, a succinamopine Ti-plasmid is used, which contains the gene for succinamopine catabolism. Succinamopine Ti-plasmids are available in the art (eg, EHA105 strain). It is understood that the (safe) Ti-plasmid can be manipulated inside and outside Agrobacterium and can be introduced or transferred into any Agrobacterium strain, such as a strain in which the original Ti-plasmid has been corrected. Similarly, other plasmids may be introduced into Agrobacterium strains, which provide additional functions (eg, T-DNA introduced into plant cells, additional virE2 and / or virG genes, etc.) . In addition, genetic factors may be introduced into the genomic DNA of the strain. Thus, according to the present invention, genetic factors referred to in the present specification and the like may be introduced into one or more different parts of an Agrobacterium strain (for example, one or more Ti atoms). -Plasmid, one or more additional plasmids, genomic DNA, etc.). Even if this matter is not explicitly mentioned in the description, it is understood that it is included in the specification of the present application.

(好ましくは、安全化した)Ti-プラスミドに見つけられるvirE2 遺伝子の代わりに又はそれに加えて、一または二以上の更なるvirE2 遺伝子がアグロバクテリウム株のTi-プラスミドに天然で見つけられ、ビルレンスに必要とされる他の vir 遺伝子に対してシスまたはトランスで供給されてもよい。このように、一態様において、アグロバクテリウム株は、Ti-プラスミド, ゲノムのDNA および/または更なるプラスミドに一または二以上の virE2 遺伝子を含む。   Instead of or in addition to the virE2 gene found in the (preferably safe) Ti-plasmid, one or more additional virE2 genes are naturally found in the Agrobacterium strain Ti-plasmid and are It may be supplied in cis or trans to other required vir genes. Thus, in one embodiment, the Agrobacterium strain comprises one or more virE2 genes in a Ti-plasmid, genomic DNA and / or further plasmids.

例えば、株において活性または誘導性の適切な転写調節領域に作動可能に連関された機能的な virE2 タンパク質をコード化しているvirE2 遺伝子を含んでいる一または二以上のプラスミド(例えば、Ti-プラスミド および/または 他のプラスミド)が、株に導入される。また、プラスミドは、アグロバクテリウムTi-プラスミドに見つけられる全 virE オペロンを含んでもよい。好ましくは、少なくとも二つの機能的な virE2 タンパク質をコード化している遺伝子が株に存在するが、それより多く(例えば、3, 4, 5又はそれ以上)が存在してもよい。Ti-プラスミドおよび少なくとも一つの機能的な virE2 タンパク質をコード化しているvirE2 遺伝子を含んでいる安全化したアグロバクテリウム株は、当該技術において広く利用可能である。   For example, one or more plasmids containing a virE2 gene encoding a functional virE2 protein operably linked to an appropriate transcriptional regulatory region that is active or inducible in the strain (e.g., a Ti-plasmid and / Or other plasmid) is introduced into the strain. The plasmid may also contain the entire virE operon found in the Agrobacterium Ti-plasmid. Preferably, there are genes in the strain encoding at least two functional virE2 proteins, although more (eg, 3, 4, 5 or more) may be present. Safed Agrobacterium strains containing a virE2 gene encoding a Ti-plasmid and at least one functional virE2 protein are widely available in the art.

付加的な virE2 遺伝子は、virE2 遺伝子のコード配列をアグロバクテリウムにおいて活性なプロモーター(例えば、天然の virE2 プロモーター)と作動可能に連関させること、および前記遺伝子を適切なプラスミドに及び/又は前記株のTi-プラスミドに及び/又はゲノムのDNAに挿入することなどによる既知の方法を用いて導入できる。付加的な virE2 遺伝子は、例えば、Ti-プラスミドのvir-領域に,またはTi-プラスミドの別の位置に挿入されてもよい。一態様において、少なくとも二つの virE2 遺伝子は、一つの遺伝的な因子(例えば、Ti-プラスミドまたは別のプラスミド)にトランスに存在する。別の態様において、少なくとも二つの virE2 遺伝子は、異なる遺伝的な因子などにシスに存在する。例えば、一つのvirE2 遺伝子がTi-プラスミドに存在し、一つのvirE2 遺伝子がヘルパープラスミドに存在する。   The additional virE2 gene operably links the coding sequence of the virE2 gene with a promoter active in Agrobacterium (eg, the native virE2 promoter), and the gene is linked to an appropriate plasmid and / or of the strain. It can be introduced using known methods such as by insertion into Ti-plasmids and / or into genomic DNA. An additional virE2 gene may be inserted, for example, in the vir-region of the Ti-plasmid or at another position in the Ti-plasmid. In one embodiment, at least two virE2 genes are present in trans in one genetic factor (eg, Ti-plasmid or another plasmid). In another embodiment, at least two virE2 genes are present in cis, such as in different genetic factors. For example, one virE2 gene is present in the Ti-plasmid and one virE2 gene is present in the helper plasmid.

機能的なVirE2 タンパク質をコード化するvirE2 遺伝子。   The virE2 gene that encodes a functional VirE2 protein.

さらに、virE2 ドナー株は、少なくとも一つ(任意で、少なくとも 2, 3, 4又はそれ以上)の機能的な virE1 タンパク質をコード化しているvirE1 遺伝子(virE2 タンパク質を植物細胞に輸送することに用いられる)も含む。virE1 遺伝子は、アグロバクテリウムゲノム, Ti-プラスミド(即ち、Ti-プラスミドは、本来のvirE1 遺伝子およびプロモーターを含んでいてもよい及び/又は一または二以上の他の virE1 遺伝子およびプロモーターが挿入されてもよい)および/または別のプラスミドに存在してもよい。従って、virE2 遺伝子を導入するため使用されるTi-プラスミドまたは他のプラスミドは、一態様において好ましくはアグロバクテリウムにおいて活性なプロモーター(例えば、virE オペロンプロモーター)と作動可能に連関させる少なくとも一つの virE1 遺伝子を含んでもよい。アグロバクテリウムのvirE タンパク質をコード化している遺伝子は、当該技術において利用可能である〔例えば、GenBank アクセッション AAZ50537 (配列番号 5; pTiBo152のvirE1)を参照されたい〕。「VirE1」には、配列番号 5と少なくとも 80%, 90%, 95%, 98%, 99%又はそれ以上のアミノ酸配列 同一性を含んでいるvirE2 タンパク質などのバリアント(variants)が含まれる。 In addition, the virE2 donor strain is used to transport the virE1 gene (virE2 protein to plant cells) encoding at least one (optionally at least 2, 3, 4 or more) functional virE1 protein ) Is also included. The virE1 gene is an Agrobacterium genome, Ti-plasmid (i.e., the Ti-plasmid may contain the original virE1 gene and promoter and / or one or more other virE1 genes and promoters are inserted. And / or may be present on another plasmid. Thus, the Ti-plasmid or other plasmid used to introduce the virE2 gene is preferably in one embodiment at least one virE1 gene operably linked to a promoter active in Agrobacterium, such as the virE operon promoter. May be included. The gene encoding the Agrobacterium virE protein is available in the art [see, eg, GenBank Accession AAZ50537 (SEQ ID NO: 5; virE1 of pTiBo152)]. “VirE1” includes variants such as virE2 protein that contain at least 80%, 90%, 95%, 98%, 99% or more amino acid sequence identity with SEQ ID NO: 5.

好ましくは、前記株は、virE2変異体株との同時播種に際して、virE2変異体株により提供される一本鎖T-DNA(マーカー遺伝子含有T-DNA)およびvirE2 ドナー株により提供される一本鎖T-DNA(GOI含有T-DNA)の両方と相互作用するため十分な virE2 タンパク質を作出する能力がある。「十分(sufficient)」なvirE2 タンパク質が作出されたかどうかは、ルーチンの実験を用いて当業者によって決定されえる。例えば、同時形質転換効率が50%より低い場合、作出されるvirE2 タンパク質は不十分である可能性があり、レベルを一または二以上のさらなるvirE2 遺伝子を付加すること(例えば、ヘルパープラスミド上)などで増加させる必要がある。   Preferably, said strain is a single stranded T-DNA provided by a virE2 mutant strain (a marker gene-containing T-DNA) and a single stranded provided by a virE2 donor strain upon co-seeding with a virE2 mutant strain Capable of producing sufficient virE2 protein to interact with both T-DNA (GOI-containing T-DNA). Whether a “sufficient” virE2 protein has been generated can be determined by one skilled in the art using routine experimentation. For example, if the co-transformation efficiency is lower than 50%, the virE2 protein produced may be insufficient, adding one or more additional virE2 genes (e.g. on a helper plasmid), etc. Need to be increased.

virE2 遺伝子は、クローン化され、所望のとおり任意のプラスミド および/または アグロバクテリウム株に導入できる。配列番号 1 (cDNA) および 配列番号 2 (配列番号 1によりコードされたタンパク質)によって、Ti プラスミド pTiBo542のvirE2 遺伝子 / タンパク質が提供される。また、VirE2 遺伝子 および タンパク質は、公共のデータベースにおいて利用可能である〔AAZ50538 (pTiBo542からのvirE2), NP_059819 および他を参照されたい〕。   The virE2 gene can be cloned and introduced into any plasmid and / or Agrobacterium strain as desired. SEQ ID NO: 1 (cDNA) and SEQ ID NO: 2 (protein encoded by SEQ ID NO: 1) provide the virE2 gene / protein of Ti plasmid pTiBo542. The VirE2 gene and protein are also available in public databases [see AAZ50538 (virE2 from pTiBo542), NP_059819 and others].

配列番号 3は、virE2 オープンリーディングフレームに挿入があるvirE2 遺伝子を提供する。挿入は、virE2 オープンリーディングフレーム (ORF)の一部分を含んでいるプラスミドを本来のvirE2 ORFに統合(相同的組換え)することで作られた。挿入は、virE2 ORFにおける任意のポジションで生じてもよく、以下では配列番号 1のヌクレオチド 203の後で生じる。このように、本願でCBS121809として寄託されたvirE2変異体株は、配列番号 3 (配列番号 1の破壊を含んでいる)を有するTi-プラスミドを含み、virE2 タンパク質がインビボで産生されなくなる(以下を参照されたい)。   SEQ ID NO: 3 provides the virE2 gene with an insertion in the virE2 open reading frame. The insert was made by integrating (homologous recombination) a plasmid containing a portion of the virE2 open reading frame (ORF) into the original virE2 ORF. The insertion may occur at any position in the virE2 ORF, below in the following after nucleotide 203 of SEQ ID NO: 1. Thus, the virE2 mutant strain deposited herein as CBS121809 contains a Ti-plasmid having SEQ ID NO: 3 (which contains a disruption of SEQ ID NO: 1) and virE2 protein is no longer produced in vivo (see below). See).

明らかに、機能的な virE2 タンパク質をコード化している他の virE2 配列を、当該技術分野において既知の方法を用いてアグロバクテリウム株から作出または同定(例えば、インシリコ)または単離できる。本発明によるvirE2 遺伝子は、配列番号 2 と少なくとも 70%, 好ましくは 少なくとも 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99%又はそれ以上のアミノ酸配列の同一性(全体長に対してペアワイズアラインメントを用いて、例えば、EmbossWINのプログラム「needle」で10.0のギャップオープニングペナルティーおよび0.5のギャップエクステンションペナルティーでマトリックスとしてBlosum62を用いて)を含むタンパク質をコード化しているヌクレオチド配列などの本質的に類似するアミノ酸配列をコード化している遺伝子(「バリアント」とも参照される)を包含する。従って、機能的な virE2 タンパク質又はそのバリアント(例えば、ホモログ)をコード化しているvirE2 遺伝子は、他の生物体(特に、他のアグロバクテリウム株)から単離でき、virE2 ドナー株において機能的な virE2 タンパク質を産生するため使用される。他の virE2の核酸 および/または アミノ酸配列も、DNA および/または タンパク質 データベースにおいてインシリコで又はvirE2の配列又はその部分をプローブまたはプライマーとして用いる核酸ハイブリダイゼーションまたはPCRで同定しえる。同じ事項は、更に上記のvirG および virE1 遺伝子およびタンパク質(および、そのバリアント)に適用される。   Clearly, other virE2 sequences encoding functional virE2 proteins can be generated or identified (eg, in silico) or isolated from Agrobacterium strains using methods known in the art. The virE2 gene according to the present invention has at least 70%, preferably at least 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% or more amino acid sequence identity with SEQ ID NO: 2 (relative to the overall length). Using pair-wise alignments, for example, the nucleotide sequence encoding a protein containing, for example, the EmbossWIN program “needle” with a gap opening penalty of 10.0 and Blosum62 as a matrix with a gap extension penalty of 0.5) A gene encoding an amino acid sequence (also referred to as “variant”). Thus, a virE2 gene encoding a functional virE2 protein or variant thereof (eg, a homolog) can be isolated from other organisms (especially other Agrobacterium strains) and functional in virE2 donor strains. Used to produce virE2 protein. Other virE2 nucleic acid and / or amino acid sequences may also be identified in nucleic acid hybridization or PCR using in silico in DNA and / or protein databases or using the virE2 sequence or portion thereof as a probe or primer. The same applies further to the above virG and virE1 genes and proteins (and variants thereof).

コードされたvirE2 タンパク質 および/または バリアントの機能性は、例に記載される補完アッセイ(complementation assays)などを用いて容易に試験できる。   The functionality of the encoded virE2 protein and / or variant can be easily tested using, for example, the complementation assays described in the examples.

明らかに、本発明によるvirE2 核酸配列は、配列番号 1 と少なくとも 70%, 好ましくは 少なくとも 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99%又はそれ以上の核酸配列の同一性(全体長に対してペアワイズアラインメントを用いて、例えば、EmbossWINのプログラム「needle」で10.0のギャップオープニングペナルティーおよびギャップエクステンションペナルティー0.5でマトリックスとしてDNAfullを用いて)を含んでいる核酸配列などのバリアントも包含する。   Clearly, the virE2 nucleic acid sequence according to the present invention has at least 70%, preferably at least 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99% or more nucleic acid sequence identity (overall) with SEQ ID NO: 1. Also included are variants such as nucleic acid sequences using pairwise alignments to lengths, eg, using the EmbossWIN program “needle” with a gap opening penalty of 10.0 and a DNA extension of 0.5 with a gap extension penalty of 0.5).

virE2変異体株
前記方法に使用される第二の株は、機能的な virE2 タンパク質を産生する能力がないvirE2 変異体株である。「機能的ではないvirE2が作出される」を参照する場合、この事項には如何なるvirE2 タンパク質も全く株により作出されない/作出できない又は非機能的(non-functional)なタンパク質が作出される/作出できる可能性が含まれる。
virE2 mutant strain The second strain used in the method is a virE2 mutant strain that is not capable of producing a functional virE2 protein. When referring to “non-functional virE2 is created”, this matter does not make any virE2 protein produced / created by the strain or can produce / create non-functional protein The possibility is included.

また、(好ましくは安全化した)Ti-プラスミドに見つけられる内因性のvirE2 遺伝子が機能的なタンパク質を作出しない/作出できないように修飾されているかぎり、任意のアグロバクテリウム株を使用できる(および任意のTi-プラスミド)。VirE2変異体株は、プラスミドをvirE2 ORFに相同組換えで挿入することなどにより、EHA105-dE2 (CBS121809)の例に記載される様式と同様に作出できる。明らかに、多くの他の方法が当該技術において利用可能であり、同じ結果が達成される。Ti-プラスミドにおけるvirE2 遺伝子の全てまたは部分(例えば、配列番号 1又はそのバリアント)の挿入, 欠失 および/または置換によって、virE2変異体株に、変異体 virE2 遺伝子を含んでいる又はvirE2 遺伝子を欠いているTi-プラスミドを生じる。「変異体(mutant)」virE2 遺伝子を参照する場合、作出される実質的に機能的なvirE2 タンパク質が生じない任意の遺伝的な修飾が包含される(即ち、DNAをコード化しているvirE2-タンパク質の全てまたは部分の挿入, 置換または削除による変異/遺伝的な修飾)。また、変異体 virE2 遺伝子を、単離しえる又は合成または分子生物学の技術を用いて作出しえる。そして、これを使用して株に使用されるTi-プラスミドにおける機能的な virE2 遺伝子を置換しえる。   Also, any Agrobacterium strain can be used as long as the endogenous virE2 gene found in the (preferably safe) Ti-plasmid has been modified so that it does not / cannot produce a functional protein (and Any Ti-plasmid). VirE2 mutant strains can be created in the same manner as described in the EHA105-dE2 (CBS121809) example, for example, by inserting the plasmid into virE2 ORF by homologous recombination. Obviously, many other methods are available in the art and the same result is achieved. The virE2 mutant strain contains the mutant virE2 gene or lacks the virE2 gene by insertion, deletion and / or substitution of all or part of the virE2 gene (eg, SEQ ID NO: 1 or variants thereof) in the Ti-plasmid Yields a Ti-plasmid. When referring to a “mutant” virE2 gene, any genetic modification that does not result in a substantially functional virE2 protein being created is included (ie, a virE2-protein encoding DNA) Mutation / genetic modification by insertion, substitution or deletion of all or part of Alternatively, mutant virE2 genes can be isolated or created using synthetic or molecular biology techniques. This can then be used to replace the functional virE2 gene in the Ti-plasmid used in the strain.

virE2 活性の欠損は、例に記載のとおり決定できる。代わりに, 既知の他のアッセイを使用してもよい。   Loss of virE2 activity can be determined as described in the examples. Alternatively, other known assays may be used.

本発明の一態様において、virE2 変異体は、アクセッション番号CBS 121809で寄託された株(又は、その派生体),又はそこに含まれるTi-プラスミドを含んでいるアグロバクテリウム株,又はそこに含まれる変異体 virE2 遺伝子である。virE2 変異体遺伝子を含んでいるTi-プラスミドを、矯正(cured)された株などの別の株に転移してもよい。代わりに, 変異体遺伝子は、寄託された株から単離されてもよく、別の株および/または別のTi-プラスミドに転移してもよい。   In one embodiment of the invention, the virE2 variant is a strain deposited with accession number CBS 121809 (or a derivative thereof), or an Agrobacterium strain comprising a Ti-plasmid contained therein, or The mutant virE2 gene included. A Ti-plasmid containing the virE2 mutant gene may be transferred to another strain, such as a strain that has been cured. Alternatively, the mutant gene may be isolated from the deposited strain and transferred to another strain and / or another Ti-plasmid.

また、幾つかの他の VirE2 変異体 アグロバクテリウム株は当該技術において既に記載されているが、これらの株は同時形質転換法に使用されていなく、virE2の機能を研究するのみである。例えば、文献〔Simone et al. 2001 (Mol Microbiol Vol 41: 1283-1293), Dombek and Ream (1997, J of Bacteriology Vol 179: 1165-1173), Binns et al. (1995, J of Bacteriol. Vol 177: 4890-4899) および Stachel and Nester (1986; EMBO J Vol. 5: 1445-1454)〕は、virE2 変異体 および virE2変異体株の産生を記載する。しかしながら、株は安全化されず、彼らは同時形質転換に使用されず、補完アッセイは野性株を利用して機能的な virE2が提供されている(しかしながら、GOIを有するT-DNAを含まない)。加えて、全ての virE2変異体株は、オクトピン型の株である。   Also, several other VirE2 mutant Agrobacterium strains have already been described in the art, but these strains have not been used in co-transformation methods and only study the function of virE2. For example, the literature (Simone et al. 2001 (Mol Microbiol Vol 41: 1283-1293), Dombek and Ream (1997, J of Bacteriology Vol 179: 1165-1173), Binns et al. (1995, J of Bacteriol. Vol 177 : 4890-4899) and Stachel and Nester (1986; EMBO J Vol. 5: 1445-1454)] describe the production of virE2 mutants and virE2 mutant strains. However, the strains are not safe, they are not used for co-transformation, and the complementation assay utilizes a wild strain to provide functional virE2 (but does not include T-DNA with GOI) . In addition, all virE2 mutant strains are octopine-type strains.

また、上記で記載されるvirE2変異体株を本発明に使用してもよいが、好ましくは前記株は使用前に安全化される。前記株には、virE2がnptII で置換されたpTiA6NCを含んでいるA. ツメファシエンス 株 WR5000(Dombek および Ream, 上記, 図1を参照されたい)またはTi-プラスミド pTiA6NC (例えば、A348株で見つけられる)におけるvirE2 遺伝子を変異させることにより派生した別のvirE2 変異体; Binnes 等(上記)の表 1にリストされたA. ツメファシエンス 株, 例えば, プラスミドがvirE2のORFに統合されているA348::virE2; virE2 遺伝子にトランスポゾンの挿入を含んでいるStachel および Nester (上記)に記載されたアグロバクテリウム株 358mxが含まれる。   The virE2 mutant strains described above may also be used in the present invention, but preferably the strain is made safe before use. Said strains contain pTiA6NC with virE2 replaced with nptII A. tumefaciens strain WR5000 (Dombek and Ream, see above, see Fig. 1) or Ti-plasmid pTiA6NC (eg found in strain A348) Another virE2 variant derived by mutating the virE2 gene in A. tumefaciens strains listed in Table 1 of Binnes et al. (Above), for example, A348 :: virE2 where the plasmid is integrated into the ORF of virE2; Included are the Agrobacterium strain 358mx described in Stachel and Nester (supra) containing transposon insertions in the virE2 gene.

基本的に、任意のアグロバクテリウム株を修飾して、virE2 遺伝子に変異を又はvirE2 遺伝子に欠損(lack)を含ませることができる。本発明の一態様において、virE2変異体株および/またはvirE2 変異 Ti-プラスミドであって、変異体株 および/または Ti-プラスミドがスクシナモピン Ti-プラスミド および/または係るプラスミドを含んでいる株であるものが提供される。本発明のvirE2変異体株は、一態様において、好ましくはpTiBo542から由来するTi プラスミド(EHA101, EHA105)などを保持しているスクシナモピン株である。これらの株は広い宿主範囲を有し、彼等が多くの異なる植物宿主種を形質転換する能力があることを意味している。   Basically, any Agrobacterium strain can be modified to include a mutation in the virE2 gene or a lack in the virE2 gene. In one embodiment of the invention, a virE2 mutant strain and / or a virE2 mutant Ti-plasmid, wherein the mutant strain and / or Ti-plasmid is a strain containing a succinamopine Ti-plasmid and / or such a plasmid. Is provided. In one embodiment, the virE2 mutant strain of the present invention is preferably a succinamopine strain carrying a Ti plasmid (EHA101, EHA105) derived from pTiBo542. These strains have a broad host range, meaning that they are capable of transforming many different plant host species.

virE2 遺伝子はvirE2 遺伝子の全てまたは部分の挿入, 削除または置換を含み、そのためvirE2 タンパク質は作出されず、非機能的(例えば、短縮型または正しくフォールドされない)である。一態様において、virE2変異体株はアクセッション番号 CBS 121809として寄託されたEHA105-dE2であり、Ti-プラスミドはこの株に存在するプラスミド又はこれらの任意の派生体(derivative)である。また、単離された変異体 virE2 DNAは、配列番号 1のvirE2 cDNAに挿入(ノックアウト)を含んでいる配列番号3に示されるとおり提供される。配列番号 3は、処理中で破壊されるvirE2 ORFに挿入されたプラスミドを含んでいる変異体株の全 VirE オペロン領域を示す。   The virE2 gene includes insertions, deletions or substitutions of all or part of the virE2 gene so that the virE2 protein is not generated and is non-functional (eg, truncated or not correctly folded). In one embodiment, the virE2 mutant strain is EHA105-dE2 deposited under accession number CBS 121809 and the Ti-plasmid is a plasmid present in this strain or any derivative thereof. Also, an isolated mutant virE2 DNA is provided as shown in SEQ ID NO: 3, which contains an insertion (knockout) in the virE2 cDNA of SEQ ID NO: 1. SEQ ID NO: 3 shows the entire VirE operon region of the mutant strain containing the plasmid inserted into the virE2 ORF that is destroyed during processing.

従って、本発明の一態様において、virE2変異体株は、virE2 遺伝子において一または二以上の挿入, 欠失および/または置換を含み、前記virE2 遺伝子の部分または全てが削除および/または置換され及び/又はDNAが挿入され、それによる変化がvirE2 タンパク質の非存在を導く又は非機能的な virE2 タンパク質の作出(例えば、短縮された, 非機能的なタンパク質)を導く。   Accordingly, in one embodiment of the invention, the virE2 mutant strain comprises one or more insertions, deletions and / or substitutions in the virE2 gene, wherein part or all of said virE2 gene has been deleted and / or replaced and / or Alternatively, DNA is inserted and the resulting change leads to the absence of virE2 protein or the creation of non-functional virE2 protein (eg, shortened, non-functional protein).

前記方法の工程(b)において所望の遺伝子を含んでいるT-DNAはvirE2 ドナー 株に導入され、工程(c)において選択可能なマーカー 遺伝子を含んでいるT-DNAはvirE2変異体株に導入される。従って、例えば、RB および (任意で) LB, GOIまたはマーカーなどの作動可能に連関された因子を含んでいる、適切なT-DNAが提供される。T-DNAは、標準的な分子生物学の方法を用いて作出できる。好ましくは、T-DNAは、バイナリーベクターまたは同時統合ベクターなどのプラスミドベクターに存在する。T-DNA,またはT-DNAを含んでいるベクターのアグロバクテリウム株への導入は、エレクトロポレーションなどで実施できる。   In step (b) of the method, T-DNA containing the desired gene is introduced into the virE2 donor strain, and in step (c), T-DNA containing the selectable marker gene is introduced into the virE2 mutant strain. Is done. Thus, for example, suitable T-DNA is provided that includes operably linked factors such as RB and (optionally) LB, GOI or markers. T-DNA can be generated using standard molecular biology methods. Preferably, the T-DNA is present in a plasmid vector such as a binary vector or a cointegrated vector. Introduction of T-DNA or a vector containing T-DNA into an Agrobacterium strain can be performed by electroporation or the like.

従って、前記方法の一態様において、T-DNAsはDNAベクターまたはプラスミドに導入され、T-DNAsは少なくともライトボーダー配列を含む。   Accordingly, in one embodiment of the method, T-DNAs are introduced into a DNA vector or plasmid, and the T-DNAs comprises at least a light border sequence.

GOIは、タンパク質をコード化している又は異なる機能を有している任意の遺伝子であってもよく、例えば、生物の遺伝子(cDNAまたはゲノムDNAなどのコード配列)および/または非生物的なストレス耐性, 耐病性, 除草剤 抵抗性, 農業的な形質(agronomic traits), 出力形質, などから選択される(しかし、これらに限定されない)。GOIは植物または植物由来の遺伝子であってもよく、または天然で細菌, 真菌, 動物 (ヒトを含む), などで見つけられた遺伝子であってもよい。一態様において、遺伝子は、シス-遺伝子(cis-gene)である。ゲノムDNAおよびcDNAの適切なコード配列は、当該技術において利用可能である(例えば、核酸データベース)。   The GOI may be any gene that encodes a protein or has a different function, eg, a biological gene (coding sequence such as cDNA or genomic DNA) and / or abiotic stress tolerance , Disease resistance, herbicide resistance, agronomic traits, output traits, etc. (but not limited to). The GOI may be a plant or a plant-derived gene, or may be a gene found in nature in bacteria, fungi, animals (including humans), and the like. In one embodiment, the gene is a cis-gene. Appropriate coding sequences for genomic DNA and cDNA are available in the art (eg, nucleic acid databases).

マーカー遺伝子には、植物の選択可能なマーカーが含まれ、例えば、抵抗性遺伝子(例えば、抗生物質抵抗性, 除草剤抵抗性, など)または形質転換体を選択するため使用できる形質(例えば、表現型の形質を与えるもの)を与える他の遺伝子である(しかし、これらに限定されない)。   Marker genes include plant selectable markers, such as resistance genes (eg, antibiotic resistance, herbicide resistance, etc.) or traits (eg, expression) that can be used to select transformants. Other genes that give (but not limited to) those that give type traits).

工程 (d)において形質転換される植物, 植物の部分, 植物の細胞または組織は、両方の株(即ち、少なくとも一つの virE2 ドナー 株 および 少なくとも一つの virE2変異体株)の適切な量および/または比率と、例えば、確立されたアグロバクテリウム形質転換プロトコール又はそれから適応させたものに記載されたとおり適切な条件下で適切な期間で接触される。トマトの形質転換の文献およびプロトコールの概要に関して例 2を参照されたい。同時播種または同時感染は、本願の明細書等において、両方が共に物理的に細胞/組織(混合物として又は同じ時間に)に付加されること又は株に連続的(consecutively)に付加されることのいずれかを参照する。連続的な接触の場合において、GOIを含んでいる株を最初に加えることが好適である。というのも、GOIは(通常)選択されないからであり、短い時間インターバル内で選択可能なマーカー遺伝子を含んでいる株が続く。   The plant, plant part, plant cell or tissue transformed in step (d) is suitable for both strains (ie at least one virE2 donor strain and at least one virE2 mutant strain) and / or The ratio is contacted for a suitable period of time under suitable conditions as described, for example, in an established Agrobacterium transformation protocol or adapted therefrom. See Example 2 for an overview of tomato transformation literature and protocols. Co-seeding or co-infection refers to the fact that both are physically added to the cell / tissue (as a mixture or at the same time) or added to the strain continuously, such as in the present specification. Refer to either. In the case of continuous contact, it is preferred to add the strain containing GOI first. This is because GOI is not (usually) selected, followed by a strain that contains a selectable marker gene within a short time interval.

植物の細胞または組織は、例えば、根培養(root cultures), リーフディスク(leaf discs), などの当該技術分野において既知の子葉または他の組織のエクスプラント(explants)であってもよい。代わりに、植物の部分または全てが、浸潤(infiltration)などで接触されてもよい。アグロバクテリウム形質転換のプロトコールは、当該技術分野において既知であり、本発明にしたがい使用されえる。植物細胞, 組織または植物は、アグロバクテリウムの形質転換を受け入れられる任意の種であってもよい。従って、任意の植物が適切であり、例えば、単子葉植物または双子葉植物、例えば、トウモロコシ/コーン(Zeaの種, 例えば、Z. mays, Z. diploperennis (chapule), Zea luxurians (Guatemalan teosinte), Zea mays subsp. huehuetenangensis (San Antonio Huista teosinte), Z. mays subsp. mexicana (メキシコのブタモロコシ), Z. mays subsp. parviglumis (Balsas teosinte), Z. perennis (多年生のブタモロコシ) および Z. ramosa, コムギ (Triticumの種), オオムギ (例えば、Hordeum vulgare), カラスムギ (例えば、Avena sativa), ソルガム(Sorghum bicolor), ライ麦 (Secale cereale), ダイズ (Glycine spp, 例えば、G. max), 綿 (Gossypiumの種, 例えば、G. hirsutum, G. barbadense), Brassica spp(例えば、B. napus, B. juncea, B. oleracea, B. rapa, など), ヒマワリ (Helianthus annus), タバコ (Nicotiana species), アルファルファ (Medicago sativa), イネ (Oryza species, 例えば、O. sativa indica 栽培品種群またはjaponica栽培品種群), 飼料用草(forage grasses), pearl millet (Pennisetumの種. 例えば、P. glaucum), 樹木の種(tree species), 野菜の種(vegetable species), 例えば、 Lycopersicon ssp (最近、Solanum属に属するとして再分類された), 例えば、トマト (L. esculentum, syn. Solanum lycopersicum)、例えば、サクランボトマト, var. cerasiformeまたは現代のトマト, var. pimpinellifolium)またはトマトノキ (S. betaceum, syn. Cyphomandra betaceae), ジャガイモ (Solanum tuberosum) および他のSolanum種, 例えば、 ナス (Solanum melongena), ペピーノ(S. muricatum), ココナ (S. sessiliflorum) および ナランヒージャ(S. quitoense); ペッパー類(Capsicum annuum, Capsicum frutescens), エンドウ(例えば、Pisum sativum), マメ (例えば、Phaseolusの種), ニンジン (Daucus carota), Lactucaの種 (例えば、Lactuca sativa, Lactuca indica, Lactuca perennis), キュウリ (Cucumis sativus), メロン (Cucumis melo), ズッキーニ (Cucurbita pepo), カボチャ (Cucurbita maxima, Cucurbita pepo, Cucurbita mixta), カボチャ (Cucurbita pepo), スイカ (Citrullus lanatus syn. Citrullus vulgaris), 多肉果の種(ブドウ, モモ, プラム, イチゴ, マンゴ, メロン), 観賞植物の種(例えば、Rose, Petunia, Chrysanthemum, Lily, Tulip, Gerberaの種), 樹木(woody trees) (例えば、species of Populus, Salix, Quercus, Eucalyptus),
線維の種、例えば、アマ (Linum usitatissimum) および アサ (Cannabis sativa)である。一態様において、野菜の種, 特にSolanumの種(Lycopersiconの種を含む)が、好適である。
Plant cells or tissues may be cotyledons or other tissue explants known in the art such as, for example, root cultures, leaf discs, and the like. Alternatively, part or all of the plant may be contacted, such as by infiltration. Agrobacterium transformation protocols are known in the art and can be used in accordance with the present invention. The plant cell, tissue or plant may be any species that is amenable to Agrobacterium transformation. Thus, any plant is suitable, e.g. monocotyledonous or dicotyledonous, e.g. maize / corn (Zea species, e.g. Z. mays, Z. diploperennis (chapule), Zea luxurians (Guatemalan teosinte), Zea mays subsp. Huehuetenangensis (San Antonio Huista teosinte), Z. mays subsp. Mexicana (Mexican pig sorghum), Z. mays subsp. Parviglumis (Balsas teosinte), Z. perennis (perennial pig sorghum) and Z. ramosa, wheat Triticum species), barley (e.g. Hordeum vulgare), oats (e.g. Avena sativa), sorghum (Sorghum bicolor), rye (Secale cereale), soybean (Glycine spp, e.g. G. max), cotton (Gossypium species) , E.g., G. hirsutum, G. barbadense), Brassica spp (e.g., B. napus, B. juncea, B. oleracea, B. rapa, etc.), sunflower (Helianthus annus), tobacco (Nicotiana species), alfalfa ( Medicago sativa), rice (Oryza species, eg O. sativa indica) Varieties or japonica cultivars), forage grasses, pearl millet (Pennisetum species. Eg P. glaucum), tree species, vegetable species, eg Lycopersicon ssp (recently reclassified as belonging to the genus Solanum), for example tomato (L. esculentum, syn. Solanum lycopersicum), for example cherry tomato, var. cerasiforme or modern tomato, var. pimpinellifolium) or tomato (S betaceum, syn. Cyphomandra betaceae), potato (Solanum tuberosum) and other Solanum species, for example eggplant (Solanum melongena), pepino (S. muricatum), cocoa (S. sessiliflorum) and naranjilla (S. quitoense); pepper Genus (Capsicum annuum, Capsicum frutescens), peas (e.g. Pisum sativum), legumes (e.g. Phaseolus species), carrots (Daucus carota), Lactuca species (e.g. Lactuca sativa, Lactuca indica, Lactuca perennis), cucumber ( Cucumis sativus), melon (Cucumis melo), zucchini (Cucurbita pepo), pumpkin (Cucurbita maxima, Cucurbita pepo, Cucurbita mixta), pumpkin (Cucurbita pepo), watermelon (Citrullus lanatus syn. Citrullus vulgaris) , Peach, plum, strawberry, mango, melon), ornamental plant species (eg, Rose, Petunia, Chrysanthemum, Lily, Tulip, Gerbera species), woody trees (eg, species of Populus, Salix, Quercus, Eucalyptus),
Fiber species such as flax (Linum usitatissimum) and Asa (Cannabis sativa). In one embodiment, vegetable seeds, particularly Solanum seeds (including Lycopersicon seeds) are preferred.

従って、例えば、次の属の種を形質転換しえる: Cucurbita, Rosa, Vitis, Juglans, Fragaria, Lotus, Medicago, Onobrychis, Trifolium, Trigonella, Vigna, Citrus, Linum, Geranium, Manihot, Daucus, Arabidopsis, Brassica, Raphanus, Sinapis, Atropa, Capsicum, Datura, Cucumis, Hyoscyamus, Lycopersicon, Solanum, Nicotiana, Malus, Petunia, Digitalis, Majorana, Ciahorium, Helianthus, Lactuca, Bromus, Citrullus, Asparagus, Antirrhinum, Heterocallis, Nemesis, Pelargonium, Panieum, Pennisetum, Ranunculus, Senecio, Salpiglossis, Browaalia, Glycine, Pisum, Phaseolus, Gossypium, Glycine, Lolium, Festuca, Agrostis。   Thus, for example, species of the following genera can be transformed: Cucurbita, Rosa, Vitis, Juglans, Fragaria, Lotus, Medicago, Onobrychis, Trifolium, Trigonella, Vigna, Citrus, Linum, Geranium, Manihot, Daucus, Arabidopsis, Brassica , Raphanus, Sinapis, Atropa, Capsicum, Datura, Cucumis, Hyoscyamus, Lycopersicon, Solanum, Nicotiana, Malus, Petunia, Digitalis, Majorana, Ciahorium, Helianthus, Lactuca, Bromus, Citrullus, Asparagus, Antirrhinum, Panterus, Neterocael , Pennisetum, Ranunculus, Senecio, Salpiglossis, Browaalia, Glycine, Pisum, Phaseolus, Gossypium, Glycine, Lolium, Festuca, Agrostis.

一態様において、virE2 変異体 (選択可能なマーカー遺伝子を含んでいる)とvirE2 ドナー 株 (GOIを含んでいる)との比率は、約 1 : 3である。他の適切な比率には、好ましくは、virE2変異体株に対して多いドナー株(例えば、1 : 1をこえる比率, 例えば、1:2, 1:4, 1:5,またはその他)が使用される任意の比率を含む。しかしながら、例えば、タバコに関して1 : 1の比率が、1 : 1をこえる比率よりも適切であることが見つけられた。   In one embodiment, the ratio of virE2 mutant (containing a selectable marker gene) to virE2 donor strain (containing GOI) is about 1: 3. For other suitable ratios, preferably a higher donor strain (eg a ratio exceeding 1: 1, eg 1: 2, 1: 4, 1: 5, or other) is used for the virE2 mutant strain Including any ratio. However, for example, it has been found that a 1: 1 ratio for tobacco is more appropriate than a ratio exceeding 1: 1.

二つの株は、好ましくは新しく成長(freshly grown)させられる。株は、植物または植物組織と接触させる前に混合してもよい、または細胞と別々の工程(例えば、連続的または同時)で接触させてもよい。   The two strains are preferably freshly grown. The strain may be mixed prior to contact with the plant or plant tissue, or may be contacted with the cells in separate steps (eg, sequentially or simultaneously).

各株の量には、例えば、液体のMS20培地において600 nmでのODが約 0.100および約 0.300の間,または均等な量を含む。   The amount of each strain includes, for example, an OD at about 600 nm between about 0.100 and about 0.300 in liquid MS20 medium, or an equivalent amount.

工程 (e)において、植物細胞, 組織, 器官または植物 (また苗) および/または再生した植物または苗は、マーカー遺伝子及びその発現産物に基づく選択工程にかけられる。このように工程 (e)は、植物細胞および/または再生した植物(または苗)を選択可能なマーカー遺伝子産物により与えられた表現型を用いて選択する工程を含む。本工程の目的は、同時形質転換体を選択することである。   In step (e), plant cells, tissues, organs or plants (and seedlings) and / or regenerated plants or seedlings are subjected to a selection step based on the marker gene and its expression product. Thus, step (e) includes selecting plant cells and / or regenerated plants (or seedlings) using a phenotype provided by a selectable marker gene product. The purpose of this step is to select cotransformants.

この工程において、標準的な方法を使用しえる。例えば、根および/または新芽(shoots)が再生されてもよく、再生された組織(の一部)をマーカー遺伝子及び/又はその発現産物又はそれにより与えられ表現型に基づいて選抜および選択してもよい。上記で既に言及されたとおり、形質転換された植物細胞から植物全体(whole plants)を再生するための方法は、当該技術分野において既知であり、形質転換された及び/又は選択された細胞に適用できる。使用されたマーカー遺伝子のタイプに応じて、選択法は異なってもよい。マーカー遺伝子が除草剤抵抗性遺伝子である場合、苗(plantlets)または葉の一部を除草剤と接触させてもよい。次に、除草剤に耐性である苗が選択される。選択された植物は一次形質転換体(T1 世代)であってもよいが、選択を後の段階(例えば、自殖および/または交配により得られる後の世代)で代わりに又は加えて行ってもよい。従って、任意で植物を更に交配および/または自殖して、マーカー遺伝子DNAをゲノム中に含んでいる植物全体および子孫を産生してもよい。   Standard methods can be used in this step. For example, roots and / or shoots may be regenerated and the regenerated tissue (part) is selected and selected based on the marker gene and / or its expression product or phenotype provided thereby. Also good. As already mentioned above, methods for regenerating whole plants from transformed plant cells are known in the art and applied to transformed and / or selected cells. it can. Depending on the type of marker gene used, the selection method may vary. If the marker gene is a herbicide resistance gene, plantlets or a portion of leaves may be contacted with the herbicide. Next, seedlings that are resistant to the herbicide are selected. The selected plant may be a primary transformant (T1 generation), but selection may be performed instead or in addition at a later stage (eg, a later generation obtained by selfing and / or crossing). Good. Thus, optionally, the plants may be further crossed and / or selfed to produce whole plants and progeny that contain the marker gene DNA in their genome.

本発明の同時形質転換の高い効率により、高いパーセンテージでマーカー遺伝子を含んでいる一次形質転換体(primary tranformants)はGOIも含む。従って、50%をこえる、例えば、少なくとも 60%, 70%, 80%, 90%またはそれ以上(95%, 99%, 100%)の選択された形質転換体がGOIもマーカー遺伝子に加えて含む。非選択の植物は、廃棄されてもよい。形質転換効率が高いほど、より好ましい。というのも、GOIのためPCRまたはGOIのため核酸ハイブリダイゼーション(例えば、サザンブロット分析)などの面倒な分子生物学の方法を用いてGOIの存在に関して分析する必要がある形質転換体がより少ないからである。本願の明細書等の例において、選択した植物の100%が両方のT-DNAsを含むことがPCR 分析で確認された。このように伝統的な同時形質転換と比較して、非常に少ないトータル数の形質転換体が必要とされる。   Due to the high efficiency of the co-transformation of the present invention, primary transformants containing a high percentage of marker genes also contain GOI. Thus, more than 50%, for example, at least 60%, 70%, 80%, 90% or more (95%, 99%, 100%) of selected transformants also contain GOI in addition to the marker gene . Non-selected plants may be discarded. Higher transformation efficiency is more preferable. This is because fewer transformants need to be analyzed for the presence of GOI using tedious molecular biology methods such as PCR for GOI or nucleic acid hybridization for GOI (e.g., Southern blot analysis). It is. In examples such as the specification of the present application, it was confirmed by PCR analysis that 100% of the selected plants contained both T-DNAs. Thus, a very small total number of transformants is required compared to traditional co-transformation.

必要に応じて、前記方法は、さらに f) 選択した植物(または選択した植物または苗から由来する植物)を交配および/または自殖(selfing)して子孫を産生すること、 g) 任意で、選択可能なマーカー遺伝子を含む子孫を廃棄(discarding)すること及び所望の遺伝子を含むが、選択可能なマーカー遺伝子を欠く子孫を保持(retaining)すること(即ち、前記マーカー遺伝子を所望の遺伝子から隔離して、所望の遺伝子を含んでいるマーカーフリー植物を産生すること)を含む。   Optionally, the method further comprises f) crossing and / or selfing the selected plant (or a plant derived from the selected plant or seedling) to produce offspring, g) optionally Discarding progeny containing a selectable marker gene and retaining a progeny that contains the desired gene but lacks the selectable marker gene (ie, isolates the marker gene from the desired gene) Producing a marker-free plant containing the desired gene).

マーカー遺伝子 および GOIは互いに隔離できるので、必要に応じて、これらの選択可能なマーカー遺伝子を含む植物または子孫を廃棄してもよく、GOIを含むが、しかし選択可能なマーカー遺伝子を欠く植物または子孫をさらに使用するため保持してもよい。従って、ゲノムに統合されたGOIのみを含んでいる植物を生産でき、その植物からマーカー遺伝子は離れて隔離(segregated away)されている。かかる植物の選択は、PCRスクリーニング, ハイブリダイゼーションに基づく方法および/または表現型の選抜を用いることなどの既知の方法を用いて実施できる。 Since the marker gene and GOI can be isolated from each other, if necessary, plants or offspring containing these selectable marker genes may be discarded, including plants or offspring that contain GOI but lack a selectable marker gene May be retained for further use. Thus, a plant can be produced that contains only the GOI integrated into the genome, and the marker gene is segregated away from the plant. Such plant selection can be performed using known methods such as using PCR screening, hybridization-based methods and / or phenotypic selection.

本発明によるアグロバクテリウム株およびTi-プラスミド
上記の方法に使用するためのアグロバクテリウム株およびアグロバクテリウム株のペア(少なくとも一つの virE2 ドナー 株 および 少なくとも一つの virE2変異体株)を提供することも本発明の態様である。
Agrobacterium strains and Ti-plasmids according to the present invention provide Agrobacterium strains and Agrobacterium strain pairs (at least one virE2 donor strain and at least one virE2 mutant strain) for use in the above method Is also an aspect of the present invention.

virE2 ドナー 株は好ましくはさらに細胞内(例えば、プラスミド上)にGOIを含むT-DNAを含む、他方でvirE 変異体株は好ましくはさらに細胞内(例えば、プラスミド上)にマーカー遺伝子を含むT-DNAを含む。   The virE2 donor strain preferably further comprises a T-DNA containing GOI in the cell (eg on a plasmid), whereas the virE mutant strain preferably further comprises a T-DNA containing a marker gene in the cell (eg on the plasmid). Contains DNA.

一態様において、virE2変異体株は、virE2 遺伝子中に変異(好ましくは、DNA挿入)を有しているTi-プラスミドを含み、株により作られる機能的な virE2 タンパク質が生じない。好適な態様において、virE2変異体株はアクセッション番号 CBS 121809として寄託された株,又はその中に見つけられるTi-プラスミドを保持するその派生体である。別の態様において、CBS121809のTi-プラスミドを含んでいる株、CBS121809株のTi-プラスミドで見つけられる変異 virE2 遺伝子を含んでいる株が提供される。   In one embodiment, the virE2 mutant strain comprises a Ti-plasmid having a mutation (preferably a DNA insert) in the virE2 gene and does not result in a functional virE2 protein produced by the strain. In a preferred embodiment, the virE2 mutant strain is the strain deposited under accession number CBS 121809, or a derivative thereof carrying the Ti-plasmid found therein. In another embodiment, a strain comprising a CBS121809 Ti-plasmid, a strain comprising a mutated virE2 gene found in the CBS121809 Ti-plasmid is provided.

本発明による使用
使用は、既に本願の明細書等において上記の記載から明らかである。一態様において、機能的な virE2 タンパク質を産生する能力がなく、選択可能なマーカー 遺伝子を含んでいるT-DNAを含んでいる第一のアグロバクテリウム株と共に、機能的な virE2 タンパク質をコード化している遺伝子および所望の遺伝子を含んでいるT-DNAを含んでいる第二のアグロバクテリウム株の、植物, 植物細胞または植物組織と前記二つのT-DNAsとの同時形質転換のための使用が提供される。
The use according to the invention is already evident from the above description in the description etc. of the present application. In one embodiment, the functional virE2 protein is encoded together with a first Agrobacterium strain that contains T-DNA that is not capable of producing a functional virE2 protein and contains a selectable marker gene. And a second Agrobacterium strain containing T-DNA containing the desired gene for the simultaneous transformation of the two T-DNAs with a plant, plant cell or plant tissue. Provided.

第一のアグロバクテリウム株のvirE2 遺伝子は、好ましくはvirE2 遺伝子の全てまたは部分の挿入, 削除または置換を含んでいる。   The virE2 gene of the first Agrobacterium strain preferably contains an insertion, deletion or replacement of all or part of the virE2 gene.

本発明によるキット
また、同時形質転換キットが提供され、このキットは第一および第二のアグロバクテリウム株を含み、前記第一の株は該株に存在するTi-プラスミドのvirE2 遺伝子の全てまたは部分の挿入, 削除または置換が原因で機能的な virE2 タンパク質を産生する能力がなく、前記第二の株は機能的な virE2 タンパク質をコード化している遺伝子を含んでいる。
A kit according to the invention also provides a co-transformation kit, which comprises first and second Agrobacterium strains, said first strain comprising all or the Ti-plasmid virE2 gene present in said strain The second strain contains a gene encoding a functional virE2 protein without the ability to produce a functional virE2 protein due to partial insertions, deletions or substitutions.

好ましくは、前記第二の株は、記載のとおり機能的な virE2 タンパク質をコード化している少なくとも二つのvirE2 遺伝子を含む。   Preferably, said second strain comprises at least two virE2 genes encoding functional virE2 proteins as described.

前記株は、プレート上などに凍結した又はフリーズドライされた生存可能な培養物に又は生きた培養物として供給されてもよい。また、前記株は、例えば、適切な比率で及び/又は同時形質転換における使用のための濃度で、別々に又は混合物として提供されてもよい。他のものをキットに提供してもよく、例えば、プロトコール, コントロール, virE2 DNA (例えば、プローブ および/または プライマー), 緩衝剤などである。   The strain may be supplied in or as a viable culture frozen or freeze-dried, such as on a plate. The strains may also be provided separately or as a mixture, eg, in appropriate ratios and / or concentrations for use in co-transformation. Others may be provided in the kit, such as protocols, controls, virE2 DNA (eg, probes and / or primers), buffers, etc.

また、上記の方法を用いて生産した形質転換された及び/又は再生されたトランスジェニック植物細胞および植物(および/または植物の部分)も包含される。   Also included are transformed and / or regenerated transgenic plant cells and plants (and / or plant parts) produced using the methods described above.

配列
配列番号1: virE2 cDNA
配列番号2: 配列番号 1でコード化されたvirE2 タンパク質。
SEQ ID NO: 1: virE2 cDNA
SEQ ID NO: 2: virE2 protein encoded by SEQ ID NO: 1.

配列番号3: 挿入による(ノックアウト) 変異体 virE2 cDNAを含んでいるvirE オペロン
配列番号4: virG タンパク質(X62885)
配列番号5: virE1 タンパク質(AA250537)
SEQ ID NO: 3: Insertion (knockout) virE operon containing mutant virE2 cDNA SEQ ID NO: 4: virG protein (X62885)
SEQ ID NO: 5: virE1 protein (AA250537)

プラスミド pKG6305のマップ。Map of plasmid pKG6305. プラスミド pKG6330のマップ。Map of plasmid pKG6330. アグロバクテリウム(下)から植物細胞(上)へのT-DNA転移の概要。Overview of T-DNA transfer from Agrobacterium (bottom) to plant cells (top). 非変異体株を用いた同時形質転換。同時形質転換効率は50%未満である(黒のドットはvirE2タンパク質を示す)。Co-transformation with non-mutant strains. The co-transformation efficiency is less than 50% (black dots indicate virE2 protein). 高い同時形質転換効率が導かれる本発明による方法(黒のドットはvirE2タンパク質を示す)。Method according to the invention leading to high co-transformation efficiency (black dots indicate virE2 protein).

以下の限定されない例は、同時形質転換法および本発明による株を記載する。例で他に記載しないかぎり、全ての組換えDNA技術は、文献〔Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Second Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, および Sambrook and Russell (2001) Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY; および in Volumes 1 and 2 of Ausubel et al. (1994) Current Protocols in Molecular Biology, Current Protocols, USA. Standard materials and methods for plant molecular work are described in Plant Molecular Biology Labfax (1993) by R.D.D. Croy, jointly published by BIOS Scientific Publications Ltd (UK) and Blackwell Scientific Publications, UK〕に記載の標準プロトコールにしたがって実施される。   The following non-limiting examples describe co-transformation methods and strains according to the present invention. Unless otherwise stated in the examples, all recombinant DNA techniques are described in the literature [Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Second Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, and Sambrook and Russell (2001) Molecular Cloning. : A Laboratory Manual, Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY; and in Volumes 1 and 2 of Ausubel et al. (1994) Current Protocols in Molecular Biology, Current Protocols, USA.Standard materials and methods for plant molecular work are described in Plant Molecular Biology Labfax (1993) by RDD Croy, jointly published by BIOS Scientific Publications Ltd (UK) and Blackwell Scientific Publications, UK].

[例]
例 1: EHA105-dE2の構築および確認
アグロバクテリウム ツメファシエンス株 EHA105-dE2(「d」鎖に関して破壊)を、アグロバクテリウム ツメファシエンスにおいて複製する能力がない破壊プラスミド(disruption plasmid) (pKG6328と称される)をEHA105 VirE2 遺伝子に相同的組換えで統合することによって作出した。EHA105のTi プラスミドは、Ti プラスミド pTiBo542の派生体である。VirE2 オープンリーディングフレーム (ORF)へのpKG6328の挿入は、pKG6328のボーダー部分をTi プラスミドに増幅すること、それらをシークエンシングすることによって確認された。(機能障害)機能に関して試験するために、形質転換実験を行った。この実験には、コントロールとして、アグロバクテリウム ツメファシエンス中で複製する能力があり、VirE オペロン プロモーターで駆動されるpTiBo542 VirE1 および VirE2 遺伝子の双方を発現しているプラスミド(プラスミド pKG6330)を添加することによるノックアウトの補完(complementation)が含まれる。
[Example]
Example 1: Construction and confirmation of EHA105-dE2 Agrobacterium tumefaciens strain EHA105-dE2 (disrupted with respect to the “d” strand) is not capable of replicating in Agrobacterium tumefaciens (disruption plasmid) (referred to as pKG6328) ) Was integrated by homologous recombination into the EHA105 VirE2 gene. The EHA105 Ti plasmid is a derivative of the Ti plasmid pTiBo542. The insertion of pKG6328 into the VirE2 open reading frame (ORF) was confirmed by amplifying the border portion of pKG6328 into Ti plasmid and sequencing them. (Dysfunction) To test for function, transformation experiments were performed. In this experiment, as a control, the ability to replicate in Agrobacterium tumefaciens was knocked out by adding a plasmid (plasmid pKG6330) expressing both the pTiBo542 VirE1 and VirE2 genes driven by the VirE operon promoter. Complementation is included.

EHA105-dE2株は、出願人によりブタペスト条約下で「Centraalbureau voor Schimmelcultures」(CBS, P.O. Box 85167, 3508 AD Utrecht, The Netherlands)または「Fungal Biodiversity Centre」(Utrecht, The Netherlands)にアクセッション番号 CBS 121809として2007年8月30日に寄託された。   The EHA105-dE2 strain can be obtained by the applicant under the accession number CBS 121809 under “Centraalbureau voor Schimmelcultures” (CBS, PO Box 85167, 3508 AD Utrecht, The Netherlands) or “Fungal Biodiversity Center” (Utrecht, The Netherlands). As deposited on August 30, 2007.

破壊ベクターpKG6328の構築
pTiBo542 ORFの一部を、直接的にEHA105 細菌において三つのリーディングフレームに停止コドンを有する特定の部分を含んでいるVirE2 遺伝子特異的なプライマーで増幅した。
Construction of destruction vector pKG6328
A portion of the pTiBo542 ORF was directly amplified with a VirE2 gene specific primer containing a specific portion with a stop codon in three reading frames in EHA105 bacteria.

(Fw: 5'-TGAATGAATGATGATGACACTGAC-3' および
Rev: 5'-TTAGTCAATTAGTCGCCGGCAAACCTGT-3')。
(Fw: 5'-TGAATGAATGATGATGACACTGAC-3 'and
Rev: 5'-TTAGTCAATTAGTCGCCGGCAAACCTGT-3 ').

次のPCRプロフィールを使用した: 3分間 80゜C - 2分間 94゜C - (30 秒間 94゜C - 1分間 55゜C - 1分間 72゜C) 30 回 - 4゜C 長時間。生じたPCR産物を、InvitrogenのPCR クローニング ベクターにR6K 複製開始点を用いて結合させた。生じたプラスミドをシークエンシングして、VirE2 ORFの部分の各側で停止コドンの取り込みを確認した。このプラスミドは、pKG6328と称された。 The following PCR profiles were used: 3 minutes 80 ° C-2 minutes 94 ° C-(30 seconds 94 ° C-1 minute 55 ° C-1 minute 72 ° C) 30 times-4 ° C long time. The resulting PCR product was ligated to the Invitrogen PCR cloning vector using the R6K origin of replication. The resulting plasmid was sequenced to confirm the incorporation of a stop codon on each side of the VirE2 ORF portion. This plasmid was called pKG6328.

アグロバクテリウム ツメファシエンス 株 EHA105 VirE2 遺伝子の破壊
プラスミド pKG6328を、EHA105から作出したコンピテント細胞にエレクトロポレーションした。このプラスミドはアグロバクテリウム ツメファシエンスのなかで複製する能力がなく、VirE2 ORF 部分を用いて相同的組換えによりそのプロセス中で内因性のVirE2 遺伝子を破壊することを必要とする。形質転換体を、カナマイシン(pKG6328 ベクター バックボーンに存在する選択マーカー)で選択した。VirE2 遺伝子の破壊は、統合部位を増幅すること、それらをシークエンシングすることにより確認された(配列番号 3)。この 新しい 株は、EHA105-dE2と命名され、CBS 121809として寄託された。
Agrobacterium tumefaciens strain EHA105 VirE2 gene disruption plasmid pKG6328 was electroporated into competent cells generated from EHA105. This plasmid is not capable of replicating in Agrobacterium tumefaciens and requires the endogenous VirE2 gene to be destroyed in the process by homologous recombination using the VirE2 ORF moiety. Transformants were selected with kanamycin (a selectable marker present in the pKG6328 vector backbone). The disruption of the VirE2 gene was confirmed by amplifying the integration site and sequencing them (SEQ ID NO: 3). This new strain was named EHA105-dE2 and was deposited as CBS 121809.

pKG6305の構築
プラスミド pBBR1MCS (GENBANK NR.U02374, Kovach et al. 1994, BioTechniques 16 (5), 800-802)は、pKG6305 および pKG6330の両方に関するバックボーン ベクター(backbone vector)である。VirG 遺伝子は、次の プライマーを用いて増幅された: リバース: 5'- CTCGCGTCATTCTTTGCTGGAG - 3' およびフォワード: 5'- TCCGGGATCGATTTCAACAATAC -3'。A. ツメファシエンス 株 EHA105からの50 ngのトータルDNAを鋳型として、次の PCR プロフィールに使用した: 2 min 94゜C - (30 sec 94゜C - 1 min 58゜C -2 min 68゜C) x30 - 10 min 72゜C - 4゜C 長時間。プルーフリーディングDNAポリメラーゼを使用してPCRエラーのリスクを減少させた(Perkin Elmer からのrTth ポリメラーゼ)。Perkin ElmerのAmpliTaq red を用いて、1 ユニットのこのポリメラーゼをPCR 反応に加えること、10 分間72゜Cでインキュベーションすることにより「A-オーバーハング」を作った。このPCR産物を、InvitrogenからのpCR2.1 PCR クローニング ベクターにライゲーションし、シークエンシングした。
Construction plasmid pBBR1MCS (GENBANK NR.U02374, Kovach et al. 1994, BioTechniques 16 (5), 800-802) is a backbone vector for both pKG6305 and pKG6330. The VirG gene was amplified using the following primers: Reverse: 5'-CTCGCGTCATTCTTTGCTGGAG-3 'and Forward: 5'-TCCGGGATCGATTTCAACAATAC-3'. A. 50 ng of total DNA from Tumefaciens strain EHA105 was used as a template for the following PCR profile: 2 min 94 ° C-(30 sec 94 ° C-1 min 58 ° C -2 min 68 ° C) x30 -10 min 72 ° C-4 ° C for a long time. Proofreading DNA polymerase was used to reduce the risk of PCR errors (rTth polymerase from Perkin Elmer). Using the Perkin Elmer AmpliTaq red, one unit of this polymerase was added to the PCR reaction, and an “A-overhang” was created by incubating at 72 ° C. for 10 minutes. This PCR product was ligated into the pCR2.1 PCR cloning vector from Invitrogen and sequenced.

このベクターからVirG 遺伝子を、プラスミドをPstI および SacIで切断し、ゲルから前記遺伝子を有する1393 bpsの断片を単離して取得した。この 断片を、pBBR1MCSの対応する部位にライゲーションした。この 新しいプラスミドに、後のクローニング工程のための新しい複数の クローニング 部位 (MSC)が提供された。この MCSは2 つのオリゴ: 5'- TTCTAGAACTAGTGGGCCCCTGCAGGTTAACATGCA -3' および 5'- TGTTAACCTGCAGGGGCCCACTAGTTCTAGAAGGCC -3'からなる。これらの二つのオリゴがリン酸化後にDNAの二本鎖断片を形成する場合、ApaI および PstIにより作られるオーバーハングに適合する一本鎖DNAオーバーハングを有するだろう。これらの二酵素を用いて、アダプターをこれらの部位にライゲーションした。この最終産物は、pKG6305である。図 1にプラスミド pKG6305のマップが見つけられる。   The VirG gene was obtained from this vector by cutting the plasmid with PstI and SacI and isolating a 1393 bps fragment containing the gene from the gel. This fragment was ligated into the corresponding site of pBBR1MCS. This new plasmid was provided with new multiple cloning sites (MSCs) for later cloning steps. This MCS consists of two oligos: 5'-TTCTAGAACTAGTGGGCCCCTGCAGGTTAACATGCA-3 'and 5'-TGTTAACCTGCAGGGGCCCACTAGTTCTAGAAGGCC-3'. If these two oligos form a double-stranded fragment of DNA after phosphorylation, they will have a single-stranded DNA overhang that matches the overhang created by ApaI and PstI. Using these two enzymes, adapters were ligated to these sites. This final product is pKG6305. Figure 1 shows the map of plasmid pKG6305.

pKG6330の構築
VirE オペロン プロモーター, VirE1 遺伝子, および VirE2 遺伝子は、EHA105から遺伝子特異的なプライマーを用いて増幅され、pBBR 複製開始点 および クロラムフェニコール 抵抗性遺伝子(細菌で選択するため)を保持しているプラスミド バックボーンにクローン化された。この VirE オペロン 部分を増幅するため、次の プライマーを使用した:
Fw: 5'- ACTAGTTGCCCGCGAAACAGCATTGACT -3' および
Rv: 5'- GGGTACCATGACGCGGCAGCAGGAAC -3'。
Construction of pKG6330
The VirE operon promoter, VirE1 gene, and VirE2 gene are amplified from EHA105 with gene-specific primers and carry a pBBR origin of replication and a chloramphenicol resistance gene (for selection in bacteria) Cloned into the backbone. The following primers were used to amplify this VirE operon segment:
Fw: 5'- ACTAGT TGCCCGCGAAACAGCATTGACT -3 'and
Rv: 5'-G GGTACC ATGACGCGGCAGCAGGAAC-3 '.

フォワードプライマーでSpeI 制限酵素部位を組み込み、リバースプライマーでKpnI 部位を組み込んだ。部位を、プライマー 配列中に下線で示した。A. ツメファシエンス 株 EHA105からの50 ngのトータルDNAを鋳型として、次の PCR プロフィールに使用した: 2 min 94゜C - (30 sec 94゜C - 1 min 58゜C - 3 min 68゜C) x30 - 10 min 72゜C - 4゜C 長時間。プルーフリーディングDNAポリメラーゼを使用してPCRエラーのリスクを減少させた(Perkin Elmer からのrTth ポリメラーゼ)。PCR産物を、引き続いてSpeI および KpnIで切断し、pKG6305の対応する部位にライゲーションした。このプラスミドは、大腸菌 および アグロバクテリウム ツメファシエンスの両方において複製できる。配列を検証後、この プラスミドをアグロバクテリウムにエレクトロポレーションで移した。図 2にプラスミド pKG6330のマップが見つけられる。 The SpeI restriction enzyme site was incorporated with the forward primer and the KpnI site was incorporated with the reverse primer. The site is underlined in the primer sequence. A. 50 ng of total DNA from Tumefaciens strain EHA105 was used as a template for the following PCR profile: 2 min 94 ° C-(30 sec 94 ° C-1 min 58 ° C-3 min 68 ° C) x30 -10 min 72 ° C-4 ° C for a long time. Proofreading DNA polymerase was used to reduce the risk of PCR errors (rTth polymerase from Perkin Elmer). The PCR product was subsequently cut with SpeI and KpnI and ligated into the corresponding sites of pKG6305. This plasmid can replicate in both E. coli and Agrobacterium tumefaciens. After verifying the sequence, this plasmid was transferred to Agrobacterium by electroporation. Figure 2 shows the map of plasmid pKG6330.

ビルレンスおよび補完試験
植物の形質転換に関してgusA 発現のためのT-DNAを補充されたEHA105-dE2を用いた場合、生じた形質転換した細胞の数は、VirE2 遺伝子の破壊が理由でゼロに近い。また、VirE オペロンのインタクト(intact)なコピーをこの株に添加した場合、表現型が補完し、ビルレンスは非破壊のVirE2を有する株 (VirE2 遺伝子の破壊のないEHA105)のレベルに復帰する。タバコ(Nicotiana benthamiana)の形質転換が行われ(リーフディスク形質転換および アグロバクテリウム浸潤の両方)、EHA105-dE2のビルレンスが評価された。次の株-プラスミドの組み合わせが使用された:
1. EHA105 とT-DNA (ポジティブコントロール);
2. EHA105-dE2 とT-DNA (ゼロに近いはずである);
3. EHA105-dE2 と T-DNA, および pKG6330 (補完試験)。
With EHA105-dE2 supplemented with T-DNA for gusA expression for transformation of virulence and complementation test plants, the number of transformed cells produced is close to zero because of disruption of the VirE2 gene. Also, when an intact copy of the VirE operon is added to this strain, the phenotype is complemented and virulence returns to the level of a strain with non-destructive VirE2 (EHA105 without the disruption of the VirE2 gene). Tobacco (Nicotiana benthamiana) was transformed (both leaf disk transformation and Agrobacterium infiltration) and the virulence of EHA105-dE2 was evaluated. The following strain-plasmid combinations were used:
1. EHA105 and T-DNA (positive control);
2. EHA105-dE2 and T-DNA (should be close to zero);
3. EHA105-dE2 and T-DNA, and pKG6330 (complementary test).

リーフディスク形質転換のために、1 cm 直径のリーフディスクをタバコの葉から切断した。タバコのリーフディスク形質転換のために使用したプロトコールは、Horsch等(Horsch et al, 1988, Plant molecular biology manual A5:1-9)に記載されている。各アグロバクテリウムの処理に関して、40のリーフディスクを形質転換した。同時培養(co-cultivation)の開始後10 日後、リーフディスクをXglucを基質として用いたGUS 染色に使用した(Jefferson et al. 1987 EMBO J. December 20; 6(13): 3901-3907)。各リーフディスクに関して、青色スポットの数を計数した。リーフディスク形質転換の結果を以下の表1に提供する。 For leaf disc transformation, 1 cm diameter leaf discs were cut from tobacco leaves. The protocol used for tobacco leaf disk transformation is described in Horsch et al. (Horsch et al, 1988, Plant molecular biology manual A5: 1-9). For each Agrobacterium treatment, 40 leaf discs were transformed. Ten days after the start of co-cultivation, leaf discs were used for GUS staining using Xgluc as a substrate (Jefferson et al. 1987 EMBO J. December 20; 6 (13): 3901-3907). For each leaf disc, the number of blue spots was counted. The results of leaf disk transformation are provided in Table 1 below.

表 1: 形質転換後に異なる株 ― プラスミドの組み合わせを用いて得られたリーフディスク毎のgusスポットの平均 (AVG) 数。各標準偏差 (SD)に関して、最大数 (MAX) および 最小数 (MIN)も同様に計数した。   Table 1: Average number (AVG) of gus spots per leaf disc obtained using different strain-plasmid combinations after transformation. For each standard deviation (SD), the maximum number (MAX) and the minimum number (MIN) were counted as well.

Figure 2011505806
Figure 2011505806

リーフディスク形質転換およびアグロバクテリウム浸潤(データ示さず)の双方によって、EHA105-dE2が、VirEの破壊の結果としてT-DNAを植物細胞に有意に伝達する能力がないことが示された。しかしながら、VirE2中への挿入は、VirE2を発現している別々のプラスミドを加えることで補完できる。   Both leaf disc transformation and Agrobacterium infiltration (data not shown) indicated that EHA105-dE2 was not capable of significantly transferring T-DNA to plant cells as a result of VirE disruption. However, insertion into VirE2 can be complemented by the addition of a separate plasmid expressing VirE2.

例 2: EHA105-dE2を用いる同時形質転換
次の同時形質転換実験において、EHA105-dE2株はnptII 遺伝子(植物の形質転換体の選択のため, カナマイシン抵抗性を与える; nptII遺伝子は、本発明による植物選択可能なマーカー遺伝子を例示する)を有するT-DNAを送達するための株として使用され、EHA105はgusA 遺伝子〔gusA 遺伝子は、本発明による所望の遺伝子(GOI)を例示する〕を有するT-DNAを送達するため使用される。このカップルの性能を比較するため、他の組み合わせが同様に使用された。
Example 2: Cotransformation with EHA105-dE2 In the following cotransformation experiments, the EHA105-dE2 strain confers resistance to the nptII gene (for selection of plant transformants; the nptII gene is EHA105 is used as a strain for delivering a T-DNA having a plant selectable marker gene), and EHA105 has a gusA gene, the gusA gene exemplifies a desired gene (GOI) according to the present invention. -Used to deliver DNA. To compare the performance of this couple, other combinations were used as well.

使用されたプラスミド
pTiBo542 VirE オペロン(の部分)を保持しているプラスミド pKG6330は、例 1 および 図 2に記載されている。プラスミド pKG6305は、pKG6330と同じベクター バックボーンを有するが、pTiBo542 VirG 遺伝子 プロモーター および VirG 遺伝子 ORFを保持する(例 1 および 図 1に記載されている)。さらに、T-DNAを有する二つのプラスミドが使用される。一方のプラスミドはアグロバクテリウムのRBおよびLB配列の間にnosプロモーター ― nptII遺伝子 ― nosターミネーター構築物を保持し、他方はアグロバクテリウムのRBおよびLB配列の間に35S プロモーター ― gusA遺伝子(ジャガイモ LS1 イントロンをともなう) ― nosターミネーター構築物を保持する〔LS1 イントロンをともなうgusA 遺伝子は、Vancanneyt等(Vancanneyt et al 1990, MGG 220(2):245-250)により記載されている〕。nptII T-DNAを有する株は「nptII ドナー」と称され、gusA T-DNAを有する株は「gusA ドナー」と称される。
Plasmid used
The plasmid pKG6330 carrying the pTiBo542 VirE operon is described in Example 1 and FIG. Plasmid pKG6305 has the same vector backbone as pKG6330 but carries the pTiBo542 VirG gene promoter and VirG gene ORF (described in Example 1 and FIG. 1). In addition, two plasmids with T-DNA are used. One plasmid carries the nos promoter-nptII gene-nos terminator construct between the Agrobacterium RB and LB sequences, and the other contains the 35S promoter-gusA gene (potato LS1 intron) between the Agrobacterium RB and LB sequences. With the nos terminator construct (the gusA gene with the LS1 intron is described by Vancanneyt et al. (Vancanneyt et al 1990, MGG 220 (2): 245-250)). Strains with nptII T-DNA are referred to as “nptII donor” and strains with gusA T-DNA are referred to as “gusA donor”.

同時形質転換に使用される株 ― プラスミドの組み合わせ
以下の表 2に試験した株 ― プラスミドの組み合わせを示す。各実験のこれらの組み合わせに加えて、選択培地(selection medium)および選択なしの培地(medium without selection)の両方に非形質転換のコントロールも同様に含められた。
Strains used for co-transformation-plasmid combinations Table 2 below shows the strain-plasmid combinations tested. In addition to these combinations in each experiment, non-transformed controls were included in both the selection medium and the medium without selection as well.

表 2: アグロバクテリウム ツメファシエンス株および(同時)形質転換実験に使用されたプラスミドの組み合わせ。   Table 2: Agrobacterium tumefaciens strains and plasmid combinations used for (co-) transformation experiments.

Figure 2011505806
Figure 2011505806

トマトの子葉のエクスプラントの形質転換実験
トマトの形質転換プロトコールは、Koornneef等(Koornneef et al.(Transformation of tomato; In: Tomato Biotechnology, Donald Nevins and Richard Jones, eds.Alan Liss Inc., New York, USA, pag.169-178))およびKoornneef等(Koornneef et al. 1987, Theor.Appl.Genet. 74: 633-641)記載されている。同時形質転換に関して、希釈したアグロバクテリウム培養物は、それぞれnptII ドナー 株 および gusA ドナー 株に関して1:3の比率で混合された。記載されたプロトコールの残りは、変化させていない。
Transformation experiment of tomato cotyledon explant Tomato transformation protocol is described in Koornneef et al. (Koornneef et al. (Transformation of tomato; In: Tomato Biotechnology, Donald Nevins and Richard Jones, eds. Alan Liss Inc., New York, USA, pag. 169-178)) and Koornneef et al. (Koornneef et al. 1987, Theor. Appl. Genet. 74: 633-641). For co-transformation, diluted Agrobacterium cultures were mixed at a ratio of 1: 3 for the nptII donor strain and the gusA donor strain, respectively. The rest of the protocol described is unchanged.

トマトの新芽が出現したときに、それらを収穫し、1 mg/l IBA, 200 mg/l セフォタキシム, 200 mg/l バンコマイシン, および 100 mg/l カナマイシンを含んでいる固形のMS20 培地に根付かせた。 When tomato shoots emerged, they were harvested and rooted in solid MS20 medium containing 1 mg / l IBA, 200 mg / l cefotaxime, 200 mg / l vancomycin, and 100 mg / l kanamycin .

得られた苗の分析
DNAは、再生された苗から単離され、T-DNAsの存在に関してPCRを用いて分析された。nptIIに関して、PCRプライマーは、次のとおりである: Fw 5'- GTCCCGCTCAGAAGAACT -3' および Rv 5'- GGCACAACAGACAATCGG -3'; gusAのプライマーペアは、次のとおりである: Fw 5'- GGGCAGGCCAGCGTATCGT -3' および Rv 5'- GTGTTCGGCGTGGTGTAGAGCAT -3'。各反応に関して、50 ngの植物DNA および 1 ユニットのAmpliTaq red (Perkin Elmer)が使用された。使用されるPCR プロフィールは、3 min 94゜C - (30 sec 94゜C - 30 sec 55゜C - 1 min 72゜C) x30 - 4゜C 長時間である。1x TAE中の1.5% アガロース ゲルでエチジウムブロマイド(EtBr)での染色で10 μlの各反応が分析される。
Analysis of the seedling obtained
DNA was isolated from regenerated seedlings and analyzed using PCR for the presence of T-DNAs. For nptII, the PCR primers are as follows: Fw 5'-GTCCCGCTCAGAAGAACT -3 'and Rv 5'-GGCACAACAGACAATCGG -3'; The primer pair of gusA is as follows: Fw 5'- GGGCAGGCCAGCGTATCGT -3 'And Rv 5'- GTGTTCGGCGTGGTGTAGAGCAT -3'. For each reaction, 50 ng of plant DNA and 1 unit of AmpliTaq red (Perkin Elmer) were used. The PCR profile used is 3 min 94 ° C-(30 sec 94 ° C-30 sec 55 ° C-1 min 72 ° C) x 30-4 ° C long time. 10 μl of each reaction is analyzed by staining with ethidium bromide (EtBr) on a 1.5% agarose gel in 1 × TAE.

両方のT-DNAsがゲノムに統合された様式(カップルした様式又は非カップルの様式)を評価するため、オリジナルの形質転換体と自殖した。後代を、上記のとおり両方のT-DNAsの存在に関してPCRを用いて分析した。 To evaluate the manner in which both T-DNAs were integrated into the genome (coupled or non-coupled), they were bred with the original transformants. Progeny were analyzed using PCR for the presence of both T-DNAs as described above.

結果
EHA105-dE2 (nptII ドナー)とEHA105 (gusA ドナー)との処理で(表 2, 試験組み合わせ1)、五つの植物が再生された。上記のとおりPCRを用いて、両方のT-DNAsの存在を示しているPCR産物が全ての五つの植物から得られた(100%の同時形質転換効率)。
result
Treatment with EHA105-dE2 (nptII donor) and EHA105 (gusA donor) (Table 2, test combination 1) regenerated five plants. Using PCR as described above, PCR products indicating the presence of both T-DNAs were obtained from all five plants (100% co-transformation efficiency).

例 3: タバコの同時形質転換
第二の同時形質転換実験を、当該技術分野において周知のアグロバクテリウムの形質転換および再生およびGUS 染色プロトコールを用いてタバコ (Nicotiana tabacum) cv.SR1で行った。適用された同時形質転換処理は、nptII T-DNAを保持しているVirE2-欠損株とgus T-DNAのみを保持している野生株との1:3の比率(または代わりに1:1の比率)の混合物から構成された。両方の処理に関して、コントロールの条件も適用され、非欠損(VirE2 野生型)株のみの同じ混合比率からなるものであった。結果を表3に要約する。最高の条件(1:1の混合比率)において、コントロール株の53.3%(処理 4)の同時形質転換効率に対して、82.5%の同時形質転換効率が観察された(処理 3)。この効果は、P < 0.05 (カイ二乗 = 25.82)で有意である。二つの株の1:3の混合比率が適用された場合(処理 1)、同時形質転換効率は74.5% 対 55.6%(コントロールにおいて)であった。この差は、P < 0.05 (カイ二乗 = 6.81)で同様に有意であった。
Example 3: Tobacco Co-transformation A second co-transformation experiment was performed on tobacco (Nicotiana tabacum) cv.SR1 using Agrobacterium transformation and regeneration and GUS staining protocols well known in the art. The applied co-transformation treatment resulted in a 1: 3 ratio of VirE2-deficient strain carrying nptII T-DNA to wild strain carrying only gus T-DNA (or alternatively 1: 1 Ratio). For both treatments, control conditions were also applied and consisted of the same mixing ratio of only non-deficient (VirE2 wild type) strains. The results are summarized in Table 3. Under the highest conditions (1: 1 mixing ratio), a cotransformation efficiency of 82.5% was observed (treatment 3) compared to the cotransformation efficiency of 53.3% (treatment 4) of the control strain. This effect is significant at P <0.05 (chi-square = 25.82). When a 1: 3 mix ratio of the two strains was applied (Treatment 1), the co-transformation efficiency was 74.5% vs. 55.6% (in the control). This difference was equally significant at P <0.05 (chi-square = 6.81).

表 3: タバコをVirE2-欠損株で形質転換した後に得られたGUS陽性植物の平均(AVG)数。同時形質転換体の処理 1は、nptII T-DNAを有する EHA105-dE2 : gus T-DNAを有するEHA105のアグロバクテリウム株の1:3 混合物である。同時形質転換体の処理 2は、nptII T-DNAを有する EHA105 : gus T-DNAを有するEHA105のアグロバクテリウム株の1:3 混合物である。同時形質転換体の処理 3は、nptII T-DNAを有する EHA105-dE2 : gus T-DNAを有するEHA105のアグロバクテリウム株の1:1 混合物である。同時形質転換体の処理 4は、nptII T-DNAを有する EHA105 : gus T-DNAを有するEHA105のアグロバクテリウム株の1:1 混合物である。   Table 3: Average (AVG) number of GUS positive plants obtained after transformation of tobacco with VirE2-deficient strains. Treatment of co-transformants 1 is EHA105-dE2 with nptII T-DNA: 1: 3 mixture of Agrobacterium strain of EHA105 with gus T-DNA. Treatment of co-transformants 2 is EHA105 with nptII T-DNA: 1: 3 mixture of Agrobacterium strains of EHA105 with gus T-DNA. Treatment of co-transformants 3 is a 1: 1 mixture of EHA105-dE2 with ptII T-DNA: Agrobacterium strain of EHA105 with gus T-DNA. Treatment of co-transformants 4 is EHA105 with nptII T-DNA: a 1: 1 mixture of Agrobacterium strain of EHA105 with gus T-DNA.

Figure 2011505806
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Claims (14)

所望の遺伝子を含んでいる選択可能なマーカーフリーのトランスジェニック植物を作出するための方法であって、以下の工程を含んでいる方法:
a) 二つのアグロバクテリウム株、機能的な virE2 タンパク質をコード化している遺伝子を含んでいるvirE2 ドナー株および機能的な virE2 タンパク質を産生する能力がないvirE2 変異体株を提供すること、
b) 所望の遺伝子を含んでいるT-DNAを前記virE2 ドナー株に導入すること、
c) 選択可能なマーカー遺伝子を含んでいるT-DNAを前記virE2 変異体株に導入すること、
d) 植物細胞を両方の株と接触させること、および
e) 植物細胞または再生した植物を選択可能なマーカー遺伝子産物により与えられた表現型を用いて選択すること、および、任意で、
f) 選択した植物を交配または自殖して子孫を産生すること、および、任意で、
g) 選択可能なマーカー遺伝子を含む子孫を廃棄(discarding)すること及び所望の遺伝子を含むが、選択可能なマーカー遺伝子を欠く子孫を保持(retaining)すること。
A method for producing a selectable marker-free transgenic plant containing a desired gene comprising the following steps:
a) providing two Agrobacterium strains, a virE2 donor strain containing a gene encoding a functional virE2 protein and a virE2 mutant strain not capable of producing a functional virE2 protein;
b) introducing T-DNA containing the desired gene into the virE2 donor strain,
c) introducing T-DNA containing a selectable marker gene into the virE2 mutant strain,
d) contacting plant cells with both strains; and
e) selecting plant cells or regenerated plants using the phenotype provided by the selectable marker gene product, and optionally,
f) crossing or selfing the selected plant to produce offspring, and optionally,
g) discarding offspring that contain the selectable marker gene and retaining offspring that contain the desired gene but lack the selectable marker gene.
請求項1に記載の方法であって、前記virE2 ドナー株は、各々が機能的な virE2 タンパク質をコード化している少なくとも二つのvirE2 遺伝子を含む方法。   2. The method of claim 1, wherein the virE2 donor strain comprises at least two virE2 genes, each encoding a functional virE2 protein. 請求項1または2に記載の方法であって、前記virE2変異体株は前記virE2 遺伝子に挿入を含む及び/又は前記virE2 遺伝子の部分または全てが削除および/または置換される方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the virE2 mutant strain contains an insertion in the virE2 gene and / or a part or all of the virE2 gene is deleted and / or replaced. 請求項3に記載の方法であって、前記virE2変異体株はアクセッション番号 CBS 121809として寄託された株,又はその派生体である方法。   4. The method according to claim 3, wherein the virE2 mutant strain is a strain deposited under accession number CBS 121809, or a derivative thereof. 請求項2に記載の方法であって、一つのvirE2 遺伝子がTi-プラスミドに存在し、一つのvirE2 遺伝子がヘルパープラスミドに存在する方法。   3. The method according to claim 2, wherein one virE2 gene is present in the Ti-plasmid and one virE2 gene is present in the helper plasmid. 先行する請求項の何れか一項に記載の方法であって、前記T-DNAsはDNAベクターまたはプラスミドに導入され、前記T-DNAsは少なくともライトボーダー配列を含む方法。   The method according to any one of the preceding claims, wherein the T-DNAs are introduced into a DNA vector or plasmid, and the T-DNAs comprises at least a light border sequence. 先行する請求項の何れか一項に記載の方法であって、前記virE2変異体株と前記virE2 ドナー株との比率が1 : 1, 1 : 2, 1 : 3, 1 : 4, 1 : 5又はそれ以上である方法。   The method according to any one of the preceding claims, wherein the ratio of the virE2 mutant strain to the virE2 donor strain is 1: 1, 1: 2, 1: 3, 1: 4, 1: 5. Or more. 先行する請求項の何れか一項に記載の方法であって、前記同時形質転換効率が少なくとも 60%, 好ましくは少なくとも 80%, 90%または100%である方法。   A method according to any one of the preceding claims, wherein the cotransformation efficiency is at least 60%, preferably at least 80%, 90% or 100%. 前記virE2 遺伝子にDNA挿入を含んでおり、機能的な virE2 タンパク質を作出できないアグロバクテリウム株。   An Agrobacterium strain that contains a DNA insertion in the virE2 gene and cannot produce a functional virE2 protein. アクセッション番号 CBS 121809として寄託された株,又はその派生体である、請求項8に記載の株。   The strain according to claim 8, which is a strain deposited under accession number CBS 121809, or a derivative thereof. 機能的な virE2 タンパク質を産生する能力がなく、選択可能なマーカー 遺伝子を含んでいるT-DNAを含んでいるアグロバクテリウム株と共に、機能的な virE2 タンパク質をコード化している遺伝子および所望の遺伝子を含んでいるT-DNAを含んでいるアグロバクテリウム株の、植物細胞と前記二つのT-DNAsとの同時形質転換のための使用。   Agrobacterium strains that contain T-DNA that does not have the ability to produce a functional virE2 protein and contains a selectable marker gene, together with the gene encoding the functional virE2 protein and the desired gene Use of an Agrobacterium strain containing T-DNA containing for co-transformation of plant cells and said two T-DNAs. 請求項10に記載の使用であって、内因性のvirE2 遺伝子が前記virE2 遺伝子の全てまたは部分の挿入, 削除および/または置換を含んでいる使用。   11. Use according to claim 10, wherein the endogenous virE2 gene comprises insertions, deletions and / or substitutions of all or part of the virE2 gene. 第一および第二のアグロバクテリウム株を含んでいる同時形質転換キットであって、前記第一の株は前記Ti-プラスミドのvirE2 遺伝子における挿入, 削除および/または置換が原因で機能的な virE2 タンパク質を産生する能力がなく、前記第二の株は機能的な virE2 タンパク質をコード化している遺伝子を含んでいるキット。   A co-transformation kit comprising a first and a second Agrobacterium strain, said first strain being functional virE2 due to insertion, deletion and / or substitution in the virE2 gene of said Ti-plasmid A kit that has no ability to produce a protein and wherein the second strain contains a gene encoding a functional virE2 protein. 請求項12に記載のキットであって、前記第二の株は、機能的な virE2 タンパク質をコード化している少なくとも二つのvirE2 遺伝子を含むキット。   13. The kit according to claim 12, wherein the second strain comprises at least two virE2 genes encoding a functional virE2 protein.
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