JP3053609B2 - Genetic transformation of orchids - Google Patents

Genetic transformation of orchids

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JP3053609B2
JP3053609B2 JP10122558A JP12255898A JP3053609B2 JP 3053609 B2 JP3053609 B2 JP 3053609B2 JP 10122558 A JP10122558 A JP 10122558A JP 12255898 A JP12255898 A JP 12255898A JP 3053609 B2 JP3053609 B2 JP 3053609B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的な植物の遺
伝子操作に関し、特に、粒子媒介形質転換技術を用いて
ラン種を形質転換するための方法に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to genetic engineering of general plants, and more particularly, to a method for transforming orchid species using particle-mediated transformation techniques.

【0002】[0002]

【従来の技術】ラン種の遺伝的改良の実質的な関心が存
在する。ランは、全世界で商業的に栽培され、そして80
0より多くの属および25,000を超える種を有する、顕花
植物の最も大きなファミリーである。病気耐性およびス
トレス耐性、早咲きの誘導、ならびに改変した花色およ
び形態を有する品種の開発のためのランの遺伝的改変の
可能性は、商業的に重要である。ラン改良のための従来
の植物育種法は、とても長い生殖周期(数年)、遅い種
子成熟(数カ月)、および実生分析の困難の原因で主に
制限されてきた。従って、ランを用いた遺伝子操作技術
を利用する可能性は、魅力的な代替物であると思われ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION There is substantial interest in the genetic improvement of orchid species. Orchids are commercially grown worldwide, and 80
It is the largest family of flowering plants with more than 0 genera and more than 25,000 species. The potential for genetic and genetic modification of orchids for disease and stress tolerance, induction of early flowering, and development of varieties with altered flower color and morphology is of commercial importance. Conventional plant breeding methods for orchid improvement have been largely limited by very long reproductive cycles (years), slow seed maturation (months), and difficulty in seedling analysis. Thus, the possibility of utilizing genetic engineering techniques using orchids appears to be an attractive alternative.

【0003】遺伝子操作は、従来の育種では容易に利用
できない形質を付与する新規遺伝子を挿入するための手
段である。有性交配とは対照的に、遺伝子操作は、新規
遺伝子を付加することが可能であるが、一方、エリート
クローンの遺伝子型はインタクトに保持される。遺伝子
操作アプローチを成功させるために、所定の種のための
効率的な遺伝子移入系を有することは避けられない。植
物の形質転換のために2つの手段が存在する:主に、土
壌植物病原細菌であるAgrobacteriumを介する、DNAを細
胞に送達する生物学的ベクターの使用;および、主に粒
子ボンバードメントを介する、裸のDNAの植物細胞への
直接送達。
[0003] Genetic manipulation is a means for inserting new genes that confer traits that are not readily available in conventional breeding. In contrast to sexual crossing, genetic engineering can add new genes, while the genotype of the elite clone is retained intact. To have a successful genetic engineering approach, it is inevitable to have an efficient gene transfer system for a given species. There are two means for plant transformation: mainly through the soil plant pathogenic bacterium Agrobacterium, the use of biological vectors to deliver DNA to cells; and mainly through particle bombardment. Direct delivery of naked DNA to plant cells.

【0004】現在、最も広く使用される形質転換技術
は、それらの大きな内因性のTiプラスミド(腫瘍誘導)
またはRiプラスミド(根誘導)プラスミドからのDNAセ
グメントを感染された植物細胞に移入するための先天的
な能力を有する、土壌植物病原体Agrobacteriumの使用
に基づく。しかし、この技術の首尾よい適用は、Agroba
cteriumの宿主特異性範囲に依存する。種および遺伝子
型に非依存性の形質転換法の研究において、裸のDNAの
植物細胞への直接送達に基づくいくつかの技術が開発さ
れた。これらの方法として、エレクトロポレーション、
マイクロインジェクション、PEG媒介DNA取り込み、およ
びリポソーム媒介DNA取り込み、炭化ケイ素ホイスカー
(whisker)、および粒子ボンバードメントが挙げられ
る。粒子ボンバードメント技術は、バイオリスティック
(biolistic)またはマイクロプロジェクタイル(micropro
jectile)としても知られ、DNAの小さなキャリア粒子上
のコーティングに基づき、次いで、この粒子は植物細胞
へ物理的に加速される。この方法は、いくつかの利点を
有する。第1に、DNA侵入のために細胞壁の除去を必要
としない。第2に、DNAは、組織化細胞塊および分化し
ている細胞塊(例えば、分裂組織および不定芽)に導入
され得る。第3に、特殊な生物学的プラスミドの操作を
必要としない。最後に、DNA移入は、生物学的ベクター
の細胞膜への認識および結合に依存しない。
[0004] Currently, the most widely used transformation techniques are those large endogenous Ti plasmids (tumor induction).
Alternatively, it is based on the use of the soil plant pathogen Agrobacterium, which has an innate ability to transfer DNA segments from the Ri plasmid (root-derived) plasmid into infected plant cells. However, a successful application of this technology is
It depends on the host specificity range of the cterium. In the study of species and genotype independent transformation methods, several techniques have been developed based on the direct delivery of naked DNA to plant cells. These methods include electroporation,
Microinjection, PEG-mediated DNA uptake, and liposome-mediated DNA uptake, silicon carbide whiskers
(whisker), and particle bombardment. Particle bombardment technology is biolistic
(biolistic) or microprojectile (micropro
Also known as jectile), based on coating on small carrier particles of DNA, the particles are then physically accelerated into plant cells. This method has several advantages. First, removal of cell walls is not required for DNA entry. Second, DNA can be introduced into organized and differentiating cell masses such as meristems and adventitious buds. Third, no special biological plasmid manipulation is required. Finally, DNA transfer does not depend on the recognition and binding of biological vectors to cell membranes.

【0005】現在のランの増殖および育種は、種子およ
び茎頂分裂組織に由来するプロトコーム様体(protocorm
-like body)(PLB)の両方の培養に非常に依存する。貯蔵
器官であるプロトコームは、発芽している胚から形成さ
れ、そして頂端分裂組織および葉原基を有する。体細胞
性プロトコームとしても知られるPLBは、頂端分裂組織
および腋芽分裂組織のインビトロ培養に由来し、そして
機能的および構造的の両方で実生プロトコームに似てい
る。このような分裂組織は、粒子ボンバードメントおよ
びトランスジェニック植物の再生に適切である。これら
のボンバードメントされた細胞は、Agrobacterium形質
転換と類似の様式で形質転換され得ることが草本植物種
において証明されている(Kleinら、Proc. Natl. Acad.
Sci. USA., 88, 8502-8505頁, 1988)。ダイズの生殖系
列細胞は、この粒子媒介形質転換技術で形質転換されて
いる(McCabeら、Bio/Technology, 6, 923-926頁, 198
8)。米国特許第5,015,580号は、この技術を記載してい
る。米国特許第5,681,730号はまた、粒子ボンバードメ
ントの使用による、裸子植物種の樹木の体細胞性胚(so
matic embryo)および植物の遺伝子操作を記載してい
る。このアプローチの利点は、シュートが、介在する外
植片器官形成(explant-organogenesis)期を伴うことな
く、一次分裂組織および二次分裂組織から直接発育する
ことである。これは、植物ホルモンでの処理を最小に
し、従ってソマクローナル変異の機会を最小にする。
[0005] The current growth and breeding of orchids is based on protocorm-like bodies (protocorm
-like body) (PLB) very dependent on both cultures. The storage organ, the protocomb, is formed from germinating embryos and has apical meristem and leaf primordia. PLB, also known as somatic protocomb, is derived from in vitro culture of apical meristem and axillary bud meristem, and resembles both functionally and structurally seedling protocomb. Such meristems are suitable for particle bombardment and regeneration of transgenic plants. It has been demonstrated in herbaceous plant species that these bombarded cells can be transformed in a manner similar to Agrobacterium transformation (Klein et al., Proc. Natl. Acad.
Sci. USA., 88, 8502-8505, 1988). Soybean germline cells have been transformed with this particle-mediated transformation technique (McCabe et al., Bio / Technology, 6, 923-926, 198).
8). U.S. Pat. No. 5,015,580 describes this technique. U.S. Pat. No. 5,681,730 also discloses that somatic embryos of the gymnosperm species tree (so
matic embryo) and genetic engineering of plants. The advantage of this approach is that shoots develop directly from primary and secondary meristems without an intervening explant-organogenesis phase. This minimizes treatment with plant hormones, and thus minimizes the opportunity for somaclonal mutations.

【0006】粒子ボンバードメント介在形質転換法が、
ラン、特にCymbidium属のメンバーの形質転換にどのよ
うに適用され得るかについての情報は、ほとんど利用可
能でない。現在、ランの形質転換に関する2つだけの研
究論文がDendrobiumのメンバーについて利用可能である
が、より高い商業的価値を有するCymbidiumについては
全く利用できない。KuehnleおよびSugii, Plant Cell R
eports, 1992は、トランスジェニックDendrobiumを得る
ことを報告した。しかし、彼等は、スクリーニング可能
なマーカー遺伝子(例えば、GUS)の発現を示さなかっ
た。さらに、トランスジェニック植物がキメラであるか
否かがわかっていなかった。Chiaら、Plant Journal, 1
994は、粒子ボンバードメントを用いてDendrobiumラン
を形質転換した。彼等は、抗生物質選択の代わりに、導
入されたホタルルシフェラーゼ遺伝子の発現に依存する
別の選択法を開発した。この系において、光放出細胞塊
は、光子計数ビデオカメラ-光電子倍増管系および高性
能検出顕微鏡を用いて、スクリーニングされそして単離
される。全てのスクリーニングおよび単離プロセスは、
純粋なトランスジェニック細胞株が単離されるまで繰り
返される。次いで、単離された細胞株は、植物全体に再
生するために誘導される。高価な装置の必要性、トラン
スジェニック細胞の時間のかかるかつ顕微鏡的なスクリ
ーニング、およびランの特徴的な遅い再生増殖のため
に、この技術は、ラン改良のための遺伝的形質転換アプ
ローチの実用的な使用には非現実的であると思われる。
[0006] Particle bombardment-mediated transformation methods
Little information is available on how it can be applied to the transformation of orchids, especially members of the genus Cymbidium. Currently, only two research papers on orchid transformation are available for Dendrobium members, but not for Cymbidium, which has higher commercial value. Kuehnle and Sugii, Plant Cell R
eports, 1992 reported obtaining transgenic Dendrobium. However, they did not show expression of a screenable marker gene (eg, GUS). Furthermore, it was not known whether the transgenic plants were chimeric. Chia et al., Plant Journal, 1
994 transformed Dendrobium orchids using particle bombardment. Instead of antibiotic selection, they have developed another selection method that relies on the expression of the introduced firefly luciferase gene. In this system, the light-emitting cell mass is screened and isolated using a photon counting video camera-photomultiplier tube system and a sophisticated detection microscope. All screening and isolation processes are
Repeat until a pure transgenic cell line is isolated. The isolated cell line is then induced to regenerate into a whole plant. Due to the need for expensive equipment, time-consuming and microscopic screening of transgenic cells, and the characteristic slow regenerative growth of orchids, this technique makes practical use of genetic transformation approaches for orchid improvement. Seems unrealistic for proper use.

【0007】ランは、形質転換系のそれらの必要性にお
いて他の植物とは実質的に異なる。第1に、ラン細胞
は、増殖の速度が遅い。第2に、ラン細胞は、組織培養
操作が厄介である。第3に、未分化細胞からの植物再生
は、ランについては達成されていない。第4に、ラン細
胞は、抗生物質選択に対する感受性がほとんどない。ラ
ンは、一般的に使用されるアミノグリコシド(例えば、
カナマイシン)に耐性であることが知られている。トラ
ンスジェニック細胞を選択するために、500mg/lを超え
るカナマイシンがしばしば必要とされる(Chiaら、Plant
Journal, 1994)。第5に、組織培養中のラン細胞は、
多量のフェノール類(この酸化産物は細胞に対して毒性
である)を滲出する。最後に、分裂組織の多細胞構造の
ため、得られるトランスジェニック植物は、時々、形質
転換領域および非形質転換領域を有するキメラになり得
る。ボンバードメントされた分裂組織から均一に形質転
換された個体を得るための1つのアプローチは、処理さ
れた世代を自家受粉し、そして付加された形質を選択す
ることによるアプローチである。他方のアプローチは、
組織化の初期段階で分裂組織にDNAを挿入し、次いで、
抗生物質選択間に連続したメリステモイド発育を刺激す
ることである。ラン形質転換に対するこれらのアプロー
チの適用は、主に、組織培養中の長い発育時間および遅
い増殖によって制限される。従って、ラン、特にCymbid
ium属における遺伝子操作技術の実用的な使用に利用可
能なプロトコルは存在しない。
[0007] Orchids differ substantially from other plants in their need for transformation systems. First, orchid cells grow slowly. Second, orchid cells are cumbersome for tissue culture operations. Third, plant regeneration from undifferentiated cells has not been achieved for orchids. Fourth, orchid cells have little sensitivity to antibiotic selection. Orchids are commonly used aminoglycosides (eg,
Kanamycin). More than 500 mg / l kanamycin is often required to select for transgenic cells (Chia et al., Plant
Journal, 1994). Fifth, orchid cells in tissue culture
Exudes large amounts of phenols, the oxidation products of which are toxic to cells. Finally, due to the multicellular structure of the meristem, the resulting transgenic plants can sometimes become chimeric with transformed and untransformed regions. One approach to obtaining uniformly transformed individuals from bombarded meristems is by selfing the treated generation and selecting for added traits. The other approach is
Insert DNA into meristems at an early stage of organization, then
To stimulate continuous meristemoid development during antibiotic selection. The application of these approaches to orchid transformation is mainly limited by long development times and slow growth in tissue culture. Therefore, runs, especially Cymbid
No protocols are available for practical use of genetic engineering techniques in the genus ium.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、ラン、特にCymbidium属のメンバーを、粒子ボンバ
ードメントを用いて形質転換するための効率的な方法を
提供することである。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide an efficient method for transforming orchids, especially members of the genus Cymbidium, using particle bombardment.

【0009】本発明の別の目的は、発育中のプロトコー
ム様体を形質転換するために、粒子ボンバードメントの
前後で連続したメリステモイド発育を刺激する方法を提
供することである。
It is another object of the present invention to provide a method for stimulating meristemoid development that is continuous before and after particle bombardment to transform a developing protocorm-like body.

【0010】本発明の別の目的は、プロトコーム様体を
形質転換する方法を提供することであり、ここで組織
は、後に形態形成を受け得る。
[0010] Another object of the present invention is to provide a method for transforming protocomb-like bodies, wherein the tissue may subsequently undergo morphogenesis.

【0011】本発明の別の目的は、ラン改良が促進され
得るような、ランの遺伝子操作に対する広い適用を有す
る方法論を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a methodology that has broad application to genetic engineering of orchids, such that run improvement can be facilitated.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、発現カセット
を含むDNA構築物を用いてランを遺伝子操作する方法で
あって、ここで該構築物は、5'から3'方向で、転写開始
領域および該転写開始領域の下流に位置しかつその転写
調節下にあるペプチドコード領域を含み、以下の(a)
〜(e)工程を包含する方法を提供する: (a)液体培地中でランの一次プロトコーム様体(PL
B)を培養して二次PLBを誘導する工程; (b)一次PLBおよび二次PLBの両方を含むPLBを標的表
面上に配置する工程; (c)該PLBにおいて、該PLBの細胞よりはるかに小さい
マイクロプロジェクタイルを物理的に加速する工程であ
って、該マイクロプロジェクタイルは、少なくとも1つ
の目的の外来遺伝子および1つの選択マーカー遺伝子を
含む外来遺伝子構築物のコピーを有する、工程; (d)ボンバードメントされたPLBを、液体培地中でシ
ュートを形成し得る増殖性PLBを形成するように誘導す
る工程であって、該誘導する工程の間に、該選択マーカ
ー遺伝子が耐性を付与するための選択薬剤を含む培地中
でPLBを培養し、それによって全て形質転換されそして
目的の遺伝子を発現するPLBについて選択する工程を含
む、工程;および (e)該シュートを再生し、それによってクローン性ト
ランスジェニックラン植物を産生する工程。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a method of genetically engineering a run using a DNA construct comprising an expression cassette, wherein the construct comprises, in a 5 'to 3' direction, a transcription initiation region and It comprises a peptide coding region located downstream of the transcription initiation region and under its transcriptional control, and comprises the following (a)
(E) providing a primary protocomb-like body (PL) of the orchid in a liquid medium;
Culturing B) to induce a secondary PLB; (b) placing a PLB containing both the primary PLB and the secondary PLB on a target surface; (c) in the PLB much more than cells of the PLB Physically accelerating a small microprojectile, said microprojectile having a copy of a foreign gene construct comprising at least one foreign gene of interest and one selectable marker gene; (d) Inducing bombarded PLB to form proliferative PLB capable of forming shoots in a liquid medium, wherein during the inducing step the selectable marker gene confers resistance. Culturing the PLB in a medium containing the selection agent, thereby selecting for a PLB that is all transformed and expresses the gene of interest; and (e) Playing the door, thereby producing a clonal transgenic orchid plants step.

【0013】1つの実施態様においては、前記ラン組織
が、Acianthus属、Aerides属、Anoectochilus属、Ansel
lia属、Aplectrum属、Arethusa属、Calanthe属、Cattle
ya属、Coelogyne属、Corallorhiza属、Cymbidium属、Cy
pripedium属、Crytopodium属、Dendrobium属、Epidendr
um属、Goodyera属、Listera属、Macodes属、Oncidium
属、Phalaenopsis属、Pholidota属、Rhynchostylis属、
およびVanda属からなるクラスから選択される。
[0013] In one embodiment, the orchid tissue is of the genus Acianthus, Aerides, Anoectochilus, Ansel.
genus lia, genus Aplectrum, genus Arethusa, genus Calanthe, Cattle
Genus ya, Coelogyne, Corallorhiza, Cymbidium, Cy
genus pripedium, Crytopodium, Dendrobium, Epidendr
Genus um, genus Goodyera, genus Listera, genus Codes, Oncidium
Genus, Phalaenopsis, Pholidota, Rhynchostylis,
And a class consisting of the genus Vanda.

【0014】1つの実施態様においては、上記ランがCy
mbidium属のメンバーである。
In one embodiment, the run is Cy.
A member of the genus mbidium.

【0015】1つの実施態様においては、上記PLBが分
裂組織、および分裂組織に誘導し得かつ植物または小植
物へ再生し得る組織を含む。
[0015] In one embodiment, the PLB comprises meristems and tissues that can be induced into meristems and regenerated into plants or plantlets.

【0016】1つの実施態様においては、上記一次PLB
がランの頂端分裂組織由来の分裂組織、および二次PLB
に誘導し得かつ植物または小植物へ再生し得る組織を含
む。
In one embodiment, the primary PLB
Is a meristem from the apical meristem of the orchid, and secondary PLB
And tissues that can be regenerated into plants or plantlets.

【0017】1つの実施態様においては、上記二次PLB
がランの一次PLB由来の分裂組織および増殖性PLBに誘導
し得かつ植物または小植物に再生し得る組織を含む。
In one embodiment, the secondary PLB
Include meristem tissue from the primary PLB of the orchid and tissue that can be induced into proliferative PLB and regenerated into plants or plantlets.

【0018】1つの実施態様においては、上記増殖性PL
Bが、ランの一次PLBおよび二次PLBの両方を含むPLB外植
片由来の分裂組織、および植物または小植物に再生し得
る組織を含む。
In one embodiment, the proliferative PL is
B includes meristems from PLB explants, including both primary and secondary PLBs of orchids, and tissues that can regenerate into plants or plantlets.

【0019】1つの実施態様においては、上記外来遺伝
子構築物がプラスミドを含む。
In one embodiment, the foreign gene construct comprises a plasmid.

【0020】1つの実施態様においては、上記選択マー
カー遺伝子が抗生物質耐性形質の発現物をコードする。
In one embodiment, the selectable marker gene encodes an expression of an antibiotic resistance trait.

【0021】1つの実施態様においては、上記外来遺伝
子構築物はまた、スクリーニング可能マーカー遺伝子を
含み、該スクリーニング可能マーカー遺伝子の発現はPL
Bにおいて検出され得、その結果、選択下で生存するPLB
の形質転換特性が確認され得る。
[0021] In one embodiment, the foreign gene construct also comprises a screenable marker gene, wherein the expression of the screenable marker gene is PL.
PLB that can be detected in B, so that it survives under selection
Can be confirmed.

【0022】1つの実施態様においては、上記マイクロ
プロジェクタイルが、約0.5μm〜約3μmの直径を有す
る金属粒子を含む。
[0022] In one embodiment, the microprojectile comprises metal particles having a diameter of about 0.5 µm to about 3 µm.

【0023】1つの実施態様においては、複数の上記マ
イクロプロジェクタイルが提供され、該マイクロプロジ
ェクタイルのそれぞれが、そこに固定された上記外来遺
伝子構築物を有し、そして該マイクロプロジェクタイル
のそれぞれが上記植物組織標的において推進される。
In one embodiment, a plurality of the microprojectiles are provided, each of which has the foreign gene construct immobilized thereon, and wherein each of the microprojectiles is Driven in plant tissue targets.

【0024】1つの実施態様においては、上記形質転換
された植物組織から発根させる工程をさらに包含する。
In one embodiment, the method further comprises a step of rooting from the transformed plant tissue.

【0025】本明細書中に開示される方法は、形質転換
されたラン細胞を含む形質転換されたラン植物を産生す
るために使用され得、形質転換されたラン細胞は、発現
カセットを含む異種DNA構築物を含み、この構築物は、
5'から3'方向で、転写開始領域および転写開始領域の下
流に位置しかつその転写調節下にあるペプチドをコード
する領域を含む。ランの遺伝子操作は、粒子媒介植物形
質転換技術の使用により達成され、ここで植物再生可能
なラン種の組織培養物は、小さなキャリア粒子に保持さ
れるDNAで形質転換される。本明細書中に記載される培
養技術は、ボンバードメントされる比較的多数の分裂組
織性細胞を生成すること、ボンバードメントされた分裂
組織の連続した発育を刺激すること、および続いて、安
定な形質転換の頻度を増大することに有用であることが
示された。ボンバードメントされた分裂組織は増殖さ
れ、そして導入された遺伝子によりコードされる遺伝子
産物の存在について選択される。次いで、シュート再生
が分裂組織から誘導され、そしてトランスジェニック実
生が生成される。本発明を実施するための好ましい植物
は、Cymbidium属のメンバーである。
[0025] The methods disclosed herein can be used to produce transformed orchid plants, including transformed orchid cells, wherein the transformed orchid cells contain a heterologous expression cassette containing an expression cassette. A DNA construct, the construct comprising:
It includes, in the 5 'to 3' direction, a transcription initiation region and a region encoding a peptide located downstream of and under the transcriptional control of the transcription initiation region. Genetic manipulation of orchids is accomplished through the use of particle-mediated plant transformation techniques, in which tissue cultures of plant regenerable orchid species are transformed with DNA retained on small carrier particles. The culture techniques described herein produce a relatively large number of meristem cells to be bombarded, stimulate the continuous development of bombarded meristems, and It has been shown to be useful in increasing the frequency of transformation. Bombarded meristems are expanded and selected for the presence of the gene product encoded by the introduced gene. Shoot regeneration is then induced from the meristem and transgenic seedlings are generated. Preferred plants for practicing the invention are members of the genus Cymbidium.

【0026】本発明の目的、利点、および特徴は、添付
の図面と組み合わせた場合に、以下の説明から明らかに
なる。
The objects, advantages and features of the present invention will become apparent from the following description when taken in conjunction with the accompanying drawings.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】本発明によって、植物組織の粒子
媒介性形質転換の一般的なアプローチが、組織培養中の
ランに首尾良く適用され得ることが見出された。このア
プローチは、トランスジェニックCymbidiumランの作製
を可能にした。本明細書で用いた技術は、他のランにも
同等に適用可能であるので、一般的に、病気耐性、開花
期の変更、花色および花の形態、ならびに他の鑑賞的品
質の操作に好都合な特徴を有するトランスジェニックラ
ン植物へとランを遺伝子操作することが今や可能とな
る。このプロセスは、すべてのランに、特にCymbidium
ランに適用可能であると考えられる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In accordance with the present invention, it has been found that the general approach of particle-mediated transformation of plant tissue can be successfully applied to orchids in tissue culture. This approach has enabled the generation of transgenic Cymbidium runs. Since the techniques used herein are equally applicable to other orchids, they are generally advantageous for manipulating disease resistance, altered flowering time, flower color and morphology, and other ornamental qualities. It is now possible to engineer orchids into transgenic orchid plants with unique characteristics. This process applies to all runs, especially Cymbidium
It is considered applicable to runs.

【0028】本明細書で用いられる用語「ラン」は、Sp
ermatophyta門のOrchidales目のメンバーをいう。本発
明の実施において使用され得る例示的なランは、Orchid
aceaeのメンバーであり、これは、例えば、Acianthus、
Aerides、Anoectochilus、Ansellia、Aplectrum、Areth
usa、Calanthe、Cattleya、Coelogyne、Corallorhiza、
Cymbidium、Cypripedium、Crytopodium、Dendrobium、E
pidendrum、Goodyera、Listera、Macodes、Oncidium、P
halaenopsis、Pholidota、Rhynchostylis、およびVanda
の属の種を包含する。本発明の実施に好ましいのは、Cy
mbidiumのメンバーである。
As used herein, the term “run” refers to Sp
An Orchidales member of the ermatophyta phylum. An exemplary run that can be used in the practice of the present invention is Orchid
members of the aceae, for example, Acianthus,
Aerides, Anoectochilus, Ansellia, Aplectrum, Areth
usa, Calanthe, Cattleya, Coelogyne, Corallorhiza,
Cymbidium, Cypripedium, Crytopodium, Dendrobium, E
pidendrum, Goodyera, Listera, Codes, Oncidium, P
halaenopsis, Pholidota, Rhynchostylis, and Vanda
Including species of the genus. Preferred for the practice of the present invention is Cy.
He is a member of mbidium.

【0029】本明細書に記載されるプロセスは、ラン植
物のゲノムへの外因性遺伝構築物の導入に関する。この
ような外因性遺伝構築物は、好ましくは、ヒトの操作を
通してランの細胞中に導入される、同種または異種によ
らない、他の生物由来のDNAである。外因性遺伝構築物
は、通常は、目的の転写産物またはタンパク質のランの
細胞中での産生をコードするコード配列を含む。DNA構
築物は、典型的には、タンパク質、すなわち、コード配
列によりコードされる転写産物の、ランの形質転換細胞
における発現を生じるのに有効な隣接調節配列を含む。
隣接調節配列の例は、植物細胞における転写を開始する
に充分なプロモーター、ならびに転写または翻訳の終結
のいずれかにより、遺伝子産物を終結させるのに充分な
ターミネーターおよび/またはポリアデニル化配列であ
る。プロモーターとコード配列との間に位置し、遺伝産
物の発現、特にタンパク質産物の発現の効率を補助する
翻訳エンハンサーを含むこともまた可能である。これら
の調節領域は、いずれも、形質転換されるべき組織の細
胞において、構成的様式または組織特異的様式のいずれ
かで作動可能であるべきである。DNA構築物は、必要に
応じて、クロマチン構成に関与する隣接DNA配列を含み
得る。このようなDNA配列の例は、マトリックス付着領
域(SpikerおよびThompson, Plant Physiol., 1996)、
形質転換ブースター配列(transformation booster seq
uence)(Meyerら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA, 1988)で
ある。形質転換ブースター配列の使用は、バイオリステ
ィック(biolistic)を用いる形質転換頻度の数倍の増
加をもたらす(BuisingおよびBenbow, Mol.Gen.Genet.,
1994)。隣接マトリックス付着領域の使用は、ポプラに
導入された遺伝子の発現を促進した(Hanら, Transgeni
c Research, 1997)。タンパク質以外の遺伝子産物もま
た、挿入された遺伝構築物中で発現され得ることもまた
想像される。例えば、挿入された構築物は、ランにおけ
る内因性遺伝子の発現を抑制するため、または病原性生
物による病気過程を阻害するためのいずれかに有効であ
る、アンチセンスRNA鎖を発現し得る。
[0029] The process described herein involves the introduction of an exogenous genetic construct into the genome of an orchid plant. Such an exogenous genetic construct is preferably DNA from another organism, whether homologous or heterologous, introduced into orchid cells through human manipulation. Exogenous genetic constructs usually include a coding sequence that encodes the production of a transcript or protein of interest in the orchid's cells. DNA constructs typically contain flanking regulatory sequences effective to effect expression of the protein, ie, the transcript encoded by the coding sequence, in transformed orchid cells.
Examples of flanking regulatory sequences are a promoter sufficient to initiate transcription in plant cells, and a terminator and / or polyadenylation sequence sufficient to terminate the gene product, either by termination of transcription or translation. It is also possible to include a translation enhancer located between the promoter and the coding sequence, which aids in the efficiency of expression of the gene product, especially of the protein product. Any of these regulatory regions should be able to operate in cells of the tissue to be transformed, either in a constitutive or tissue-specific manner. The DNA construct may optionally include flanking DNA sequences involved in chromatin organization. Examples of such DNA sequences include matrix attachment regions (Spiker and Thompson, Plant Physiol., 1996),
Transformation booster seq
uence) (Meyer et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1988). The use of transformation booster sequences results in a several-fold increase in the frequency of transformation using biolistics (Buising and Benbow, Mol. Gen. Genet.,
1994). Use of adjacent matrix attachment regions enhanced expression of genes introduced into poplar (Han et al., Transgeni
c Research, 1997). It is also envisioned that gene products other than proteins can also be expressed in the inserted genetic construct. For example, the inserted construct may express an antisense RNA strand that is effective either to suppress the expression of endogenous genes in orchids or to inhibit disease processes by pathogenic organisms.

【0030】ランにおける使用のための目的の遺伝子
は、広範な種々の表現型特性および非表現型特性を包含
する。表現型特性の中では、病気に対する耐性、開花期
の変更、植物の色および形態の制御、植物の香気の操
作、生長の調節などを提供する酵素がある。遺伝子は、
原核生物または真核生物(細菌、真菌、酵母、ウイル
ス、植物、および哺乳動物)から得られ得るか、または
全体もしくはその一部が合成され得る。
Genes of interest for use in orchids encompass a wide variety of phenotypic and non-phenotypic traits. Among the phenotypic characteristics are enzymes that provide resistance to disease, altered flowering time, control of plant color and morphology, manipulation of plant aroma, regulation of growth, and the like. The gene is
It can be obtained from prokaryotes or eukaryotes (bacteria, fungi, yeast, viruses, plants, and mammals), or can be wholly or partially synthetic.

【0031】1つ以上のカセットが含まれ得、ここで、
このカセットは、独立した遺伝子の発現のためにタンデ
ムに用いられ得る。この遺伝子は、互いに独立して産物
を発現し得るか、または同時に調節され得る。ここで、
この産物は、独立して、または共同して作用し得る。複
数のカセットが用いられる場合、これらは同じプラスミ
ド上にあり得るか、または異なるプラスミド上にあり得
る。カセットが異なるプラスミド上にある場合、これら
のプラスミドは同じマイクロプロジェクタイルによって
運ばれ得るか、またはこれらは異なるマイクロプロジェ
クタイル上で運ばれ得、そしてこれらのマイクロプロジ
ェクタイルは、一緒に混合され、そして組織標的に推進
される。
[0031] One or more cassettes may be included, where:
This cassette can be used in tandem for independent gene expression. The genes may express the products independently of each other or may be regulated simultaneously. here,
The products can act independently or together. If multiple cassettes are used, they can be on the same plasmid or on different plasmids. If the cassettes are on different plasmids, these plasmids can be carried by the same microprojectile, or they can be carried on different microprojectiles, and these microprojectiles are mixed together and Driven by organizational targets.

【0032】転写開始領域、開始コドン、遺伝子のコー
ド配列、翻訳停止コドン、それに続く転写終結領域を含
む発現カセットが構築され得る。この方向は、転写の方
向で5'-3'である。カセットは、通常、約10キロベース
(kb)未満の長さであり、頻繁に約6kb未満の長さであ
り、通常は少なくとも約1kbの長さである。発現カセッ
トは、少なくとも1つの複製系もまた有するDNA構築物
中に提供され得る。便宜上、Escherichia coli中で機能
的な複製系を有するのが普通である。この様式で、各操
作後の各段階で、得られる構築物は、クローン化され
得、配列決定され得、そして操作の正確さが決定され得
る。さらに、またはE.coli複製系の代わりに、広範な宿
主域の複製系(例えば、P-1不和合性プラスミドの複製
系)が用いられ得る。複製系に加えて、頻繁に、1つ以
上の宿主において有用であり得る少なくとも1つのマー
カー、または個々の宿主のための異なるマーカーが存在
する。つまり、1つのマーカーは、原核生物宿主におけ
る選択のために用いられ得るが、一方、別のマーカーは
真核生物宿主、特にラン宿主における選択のために用い
られ得る。マーカーは、殺生物剤(例えば、抗生物質、
トキシン、重金属など)に対する保護であり得るか;栄
養要求性宿主に原栄養性を与えることにより相補性を提
供し得るか;または植物内での新規化合物の産生を通し
て可視的な表現型を提供し得る。用いられ得る例示的な
遺伝子は、ネオマイシンホスホトランスフェラーゼ(NP
TII)、ハイグロマイシンホスホトランスフェラーゼ(H
PT)、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラー
ゼ(CAT)、ニトリラーゼ、およびゲンタマイシン耐性
遺伝子を包含する。植物宿主選択については、適切なマ
ーカーの非制限的な例は、インジゴ産生を提供するβ-
グルクロニダーゼ、可視的な光の産生を提供するルシフ
ェラーゼ、カナマイシン耐性またはG418耐性を提供する
NPTII、ハイグロマイシン耐性を提供するHPT、およびグ
リホサート耐性を提供する、変異したaroA遺伝子であ
る。種々の構築物、発現カセット、マーカーなどを含む
種々のフラグメントは、適切な複製系の制限酵素切断お
よび利用可能な部位への特定の構築物またはフラグメン
トの挿入により連続的に導入され得る。連結およびクロ
ーニングの後、DNA構築物は、さらなる操作のために単
離され得る。これらの技術のすべては、文献において充
分に例示されており、そして具体的な例示がSambrook
ら, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold S
pring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, N.Y.,
1987に見出される。
An expression cassette can be constructed that includes a transcription initiation region, start codon, gene coding sequence, translation stop codon, followed by a transcription termination region. This direction is 5'-3 'in the direction of transfer. Cassettes are usually less than about 10 kilobases (kb) in length, frequently less than about 6 kb, and usually at least about 1 kb in length. The expression cassette can be provided in a DNA construct that also has at least one replication system. For convenience, it is common to have a functional replication system in Escherichia coli. In this manner, at each stage after each operation, the resulting construct can be cloned, sequenced, and the accuracy of the operation determined. In addition, or in place of the E. coli replication system, a broad host range replication system, such as a P-1 incompatible plasmid replication system, can be used. In addition to the replication system, there is often at least one marker that may be useful in one or more hosts, or different markers for individual hosts. That is, one marker may be used for selection in a prokaryotic host, while another marker may be used for selection in a eukaryotic host, especially an orchid host. Markers include biocides (eg, antibiotics,
Toxins, heavy metals, etc.); provide complementation by conferring auxotrophic hosts on prototrophy; or provide a visible phenotype through the production of novel compounds in plants. obtain. An exemplary gene that can be used is neomycin phosphotransferase (NP
TII), hygromycin phosphotransferase (H
PT), chloramphenicol acetyltransferase (CAT), nitrilase, and the gentamicin resistance gene. For plant host selection, a non-limiting example of a suitable marker is a β-protein that provides indigo production.
Glucuronidase, luciferase that provides visible light production, provides kanamycin resistance or G418 resistance
NPTII, HPT providing hygromycin resistance, and mutated aroA gene providing glyphosate resistance. Various fragments, including various constructs, expression cassettes, markers, etc., can be introduced sequentially by restriction enzyme cleavage of the appropriate replication system and insertion of the particular construct or fragment into an available site. After ligation and cloning, the DNA construct can be isolated for further manipulation. All of these techniques are fully exemplified in the literature, and specific examples are given in Sambrook.
Et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold S
pring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY,
Found in 1987.

【0033】植物細胞へのこのようなキャリア粒子の導
入のための機器または装置のいくつかが、当業者に公知
である。任意のバリスティック(ballistic)細胞形質
転換装置が、本発明の実施に用いられ得る。例示的な装
置は、Bio-Rad Laboratories, 2000 Alfred Nobel Driv
e, Hercules, CA 94547(電話番号510-741-1000)から
現在入手可能な、Biolistics粒子加速装置(モデルBiol
istic PDS-1000/He)として知られる機器である。この
装置は、ボンバードメントチャンバー(これは、調節可
能な高さのストッピングプレートにより2つの別々の区
画に分けられている)を備える。加速チューブは、ボン
バードメントチャンバーの上端に取り付けられている。
マクロプロジェクタイルは、加圧ヘリウムの調節可能な
放出により、加速チューブを下ってストッピングプレー
トで推進される。ストッピングプレートは、そこに形成
された穿孔(bore hole)を有する。この穿孔は、マク
ロプロジェクタイルよりも直径が小さい。マクロプロジ
ェクタイルはマイクロプロジェクタイルを運び、そして
マクロプロジェクタイルは、ねらいを定められ、そして
穿孔で発射される。ストッピングプレートがマクロプロ
ジェクタイルを止める場合、マイクロプロジェクタイル
は穿孔を通して推進される。標的組織は、ボンバードメ
ントチャンバー中に配置され、その結果、穿孔を通して
推進されたマイクロプロジェクタイルが、標的組織にお
ける細胞の細胞壁を貫通し、そして標的組織の細胞中に
運ばれたDNA構築物を沈積させる。マイクロプロジェク
タイルを形成し得る例示的な材料は、金属、ガラス、シ
リカ、氷、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボ
ネート、および炭素化合物(例えば、グラファイト、ダ
イアモンド)を包含する。金属粒子が現在好ましい。適
切な金属の非制限的な例は、タングステン、金、および
イリジウムを包含する。ボンバードメントチャンバー
は、空気抵抗(atmospheric drag)がマイクロプロジェ
クタイルを過度に減速させるのを防ぐために、使用前に
部分的に排気される。チャンバーは、標的組織がそのボ
ンバードメントの間に乾燥しないように、部分的に排気
されるだけである。約400〜800ミリメートル水銀の間の
真空が適切である。後にシュートを再生し得る任意の標
的組織が、本発明の実施に用いられ得る。選択された特
定の組織は、形質転換される特定の種に利用可能で、そ
して最も適切な、クローン繁殖系に依存して変化する。
例示的な組織標的は、胚、カルス組織、茎、存在する分
裂組織(例えば、頂端分裂組織および根の分裂組織)、
ならびに誘導された分裂組織(例えば、プロトコーム様
体(protocorm-like body))を包含する。分裂組織か
らなるクラスから選択された組織(存在する組織および
誘導された組織の両方)ならびに分裂組織への誘導が可
能な組織が好ましい。プロトコーム様体がより好まし
い。標的組織は、マイクロプロジェクタイルが、形質転
換されるべき1つ以上の細胞に入るように、ボンバード
メントに向けて置かれる。本発明を実施するために好ま
しいクローン繁殖方法は、下記の方法である。この方法
は、以下のいくつかの工程を包含する。1)切り出した頂
端分裂組織を、固体PLB誘導培地上で、この組織上でプ
ロトコーム様体の形成を誘導するに充分な時間処理する
工程。2)処理された標的組織を、液体PLB増殖培地に移
して分裂組織の連続した発育を刺激する工程。3)プロト
コーム様体(PLB)を、シュート再生培地で、シュート
の形成を誘導するに充分な時間処理する工程。4)処理さ
れたシュートを、外因性増殖因子を含まない栄養培地に
根が発生するまで移す工程。この方法は、土壌に移され
そして生育されて成体植物を形成し得る、栄養繁殖体
(propagule)の産生をもたらす。
Some of the instruments or devices for introducing such carrier particles into plant cells are known to those skilled in the art. Any ballistic cell transformation device can be used in the practice of the present invention. An exemplary device is Bio-Rad Laboratories, 2000 Alfred Nobel Driv
e, Hercules, CA 94547 (phone number 510-741-1000), currently available from the Biolistics Particle Accelerator (model Biol
istic PDS-1000 / He). The device comprises a bombardment chamber, which is separated into two separate compartments by an adjustable height stopping plate. The acceleration tube is attached to the upper end of the bombardment chamber.
The macroprojectile is propelled by a stopping plate with an adjustable release of pressurized helium down an acceleration tube. The stopping plate has a bore hole formed therein. This perforation is smaller in diameter than the macroprojectile. Macroprojectiles carry microprojectiles, and macroprojectiles are aimed at and fired at perforations. When the stopping plate stops the macroprojectile, the microprojectile is propelled through the perforations. The target tissue is placed in a bombardment chamber such that the microprojectiles propelled through the perforation penetrate the cell walls of cells in the target tissue and deposit DNA constructs carried into the cells of the target tissue . Exemplary materials that can form a microprojectile include metals, glass, silica, ice, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, and carbon compounds (eg, graphite, diamond). Metal particles are presently preferred. Non-limiting examples of suitable metals include tungsten, gold, and iridium. The bombardment chamber is partially evacuated before use to prevent atmospheric drag from excessively slowing down the microprojectile. The chamber is only partially evacuated so that the target tissue does not dry out during its bombardment. A vacuum between about 400-800 millimeters of mercury is suitable. Any target tissue that can later regenerate the shoot can be used in the practice of the present invention. The particular tissue selected will vary, depending on the clonal propagation system available and most appropriate for the particular species to be transformed.
Exemplary tissue targets are embryos, callus tissue, stems, existing meristems (eg, apical meristem and root meristem),
As well as induced meristems (eg, protocorm-like bodies). Preference is given to tissues selected from the class consisting of meristems (both existing and derived) and tissues capable of being induced into meristems. Protocomb-like bodies are more preferred. The target tissue is placed against the bombardment so that the microprojectile enters one or more cells to be transformed. A preferred clone propagation method for practicing the present invention is the following method. The method includes several steps: 1) A step of treating the excised apical meristem on a solid PLB induction medium for a time sufficient to induce the formation of a protocorm-like body on the tissue. 2) transferring the treated target tissue to a liquid PLB growth medium to stimulate continuous growth of meristems. 3) a step of treating the protocomb-like body (PLB) with a shoot regeneration medium for a time sufficient to induce shoot formation. 4) transferring the treated shoots to a nutrient medium that does not contain exogenous growth factors until roots develop. This method results in the production of vegetative propagules that can be transferred to soil and grown to form adult plants.

【0034】直前に記載した組織培養系は、発育窓(de
velopmental window)を提供する。その間に、ボンバー
ドメントされる組織中のより多数の細胞は、これらが外
来DNAの組込みまたは発現をより受け入れやすい、それ
らの細胞周期の特定の相にある。従って、ボンバードメ
ントされる組織におけるこの相の細胞の比率が高いほ
ど、ボンバードメントされる組織において安定な発現を
得る可能性が高くなる。組織は、好ましくは、少なくと
も、標的組織上の第1および第2の表皮下細胞層の周縁
分裂から表面の分裂組織の形成を誘導するに充分な時
間、組織を液体PLB増殖培地において処理した後に、DNA
構築物でボンバードメントされる。また、組織は、好ま
しくは、DNA構築物でボンバードメントしてから、シュ
ートの産生のためにシュート再生培地に移される。
The tissue culture system described immediately above has a growth window (de
velopmental window). Meanwhile, the greater number of cells in the tissue to be bombarded are in certain phases of their cell cycle, where they are more amenable to integration or expression of foreign DNA. Thus, the higher the proportion of cells in this phase in the bombarded tissue, the greater the likelihood of obtaining stable expression in the bombarded tissue. The tissue is preferably after treating the tissue in liquid PLB growth medium for at least a time sufficient to induce the formation of superficial meristems from the peripheral division of the first and second subepidermal cell layers on the target tissue. , DNA
Bombarded with construction. Also, the tissue is preferably bombarded with a DNA construct and then transferred to a shoot regeneration medium for shoot production.

【0035】細胞中に送達された小さなキャリア粒子に
コートされたDNAは、処理された細胞のいずれかの部分
のゲノムDNAに組み込まれる。その後、適切な選択また
はスクリーニングを用いて、全組織または生物が、一般
に、形質転換された細胞から再生される。トランスジェ
ニック植物を得るために植物組織の粒子媒介性形質転換
の一般的プロセスを適用する際には、形質転換細胞およ
び非形質転換細胞の両方からなるキメラ組織からのトラ
ンスジェニック植物の再生は避けることが重要である。
一般に、分化した組織(例えば、分裂組織)中に遺伝子
をボンバードメントすることにより、非キメラトランス
ジェニック植物を得ることが可能である。これは、その
後、米国特許第5,015,580号に記載のように、小植物へ
と直接再生され得る。本発明は、粒子ボンバードメント
の前に液体培地中でプロトコーム様体を培養することに
より、分裂組織の連続した発育を刺激すること、および
増殖している分裂組織を粒子ボンバードメントに供する
ことを意図する。本発明においては、安定に形質転換さ
れたラン植物は、ボンバードメントした分裂組織を、液
体培地および固体培地の組合せにおいて培養することに
よっても得られ得ることもまた見出される。
The DNA coated on the small carrier particles delivered into the cells is incorporated into the genomic DNA of any part of the treated cells. Thereafter, with appropriate selection or screening, the entire tissue or organism is generally regenerated from the transformed cells. When applying the general process of particle-mediated transformation of plant tissue to obtain transgenic plants, avoid regeneration of transgenic plants from chimeric tissues consisting of both transformed and non-transformed cells is important.
Generally, it is possible to obtain non-chimeric transgenic plants by bombarding the gene into differentiated tissue (eg, meristem). It can then be regenerated directly into plantlets, as described in US Pat. No. 5,015,580. The present invention contemplates stimulating continuous development of meristems by culturing the protocorm-like body in a liquid medium prior to particle bombardment, and subjecting proliferating meristems to particle bombardment. I do. In the present invention, it is also found that stably transformed orchid plants can also be obtained by culturing bombarded meristems in a combination of liquid and solid media.

【0036】優性選択マーカーの使用は、形質転換スト
ラテジーの必須の部分である。トランスジェニック細胞
の効率的な選択のための重要な要素は、選択マーカーの
タイプ、それらの発現レベル、ならびに形質転換後の選
択の時期および強度である(総説については、Angenon
ら, Angenonら, Plant Molecular Biology Manual C1:1
-13, Kluwer Academic Publishers, Boston, Gelvinお
よびSchilperoort編, 1994を参照のこと)。利用可能な
マーカーは、抗生物質耐性、代謝拮抗剤耐性、および除
草剤耐性をコードする遺伝子、ならびに毒性レベルのア
ミノ酸またはアナログへの耐性を与える遺伝子を包含す
る。ネオマイシンホスホトランスフェラーゼII(NPTI
I)は、植物形質転換に最も広範に用いられる選択マー
カーである。リン酸化を通して、これは、アミノグリコ
シド抗生物質(例えば、カナマイシン、ネオマイシン、
ジェネティシン(G418)、およびパロモシン(paromoci
n))を不活性化する。選択マーカーへの植物細胞の感
受性は、遺伝型;外植体の生理学的条件、大きさおよび
タイプ;ならびに組織培養条件に依存する。従って、非
形質転換細胞の増殖を完全に阻害し得る選択薬剤の最小
レベルが、それぞれの形質転換系および再生系について
決定されるべきである。カナマイシンは、一般に、50〜
200mg/lの濃度で使用される。選択薬剤が非形質転換細
胞の増殖を効果的に抑制する一方で、隣接する形質転換
細胞に対する死んでいく細胞の毒性を最小化するべきで
あるので、選択は、ボンバードメントされた細胞の多産
性増殖を確実にするに充分な期間だけスキップされ得
る。
The use of a dominant selectable marker is an integral part of the transformation strategy. Important factors for efficient selection of transgenic cells are the types of selectable markers, their expression levels, and the time and intensity of selection after transformation (for a review, see Angenon
Et al., Angenon et al., Plant Molecular Biology Manual C1: 1
-13, Kluwer Academic Publishers, Boston, Gelvin and Schilperoort eds., 1994). Available markers include genes encoding antibiotic resistance, antimetabolites resistance, and herbicide resistance, as well as genes that confer resistance to toxic levels of amino acids or analogs. Neomycin phosphotransferase II (NPTI
I) is the most widely used selectable marker for plant transformation. Through phosphorylation, this can be achieved with aminoglycoside antibiotics (eg, kanamycin, neomycin,
Geneticin (G418) and Paromocin (paromoci)
n)) inactivate. The sensitivity of plant cells to a selectable marker depends on the genotype; the physiological conditions, size and type of explants; and tissue culture conditions. Therefore, the minimum level of selection agent that can completely inhibit the growth of non-transformed cells should be determined for each transformation and regeneration system. Kanamycin is generally 50-
Used at a concentration of 200 mg / l. Selection should minimize the production of bombarded cells because the selection agent should effectively suppress the growth of non-transformed cells while minimizing the toxicity of dying cells to neighboring transformed cells. It can be skipped for a period sufficient to ensure sexual growth.

【0037】対照的に、スクリーニング可能なマーカー
遺伝子は、検出し易く、それゆえ、トランスジェニック
組織についてスクリーニングし易い産物をコードする遺
伝子である。1つの有用なスクリーニング可能なマーカ
ーは、GUS(つまり、β-グルクロニダーゼ遺伝子)であ
る。これは、便利な比色アッセイ系が存在するものが使
用される。GUS遺伝子を含有するイントロンの使用は、
イントロンを有する遺伝子が真核生物(すなわち、植
物)細胞においてのみ発現され、いずれの混入する微生
物でも発現されないので、一般に、好ましい。GUS発現
は、粒子媒介性形質転換後の一過性の遺伝子発現および
選択的再生後の実質的にすべての植物組織からの安定な
遺伝子発現の両方について観察され得る。GUSアッセイ
系を用いる一過性の遺伝子発現のレベルは、安定な形質
転換を得る効力と一般的な相関を有するが、この相関は
強い相関ではない。一旦、植物または小植物が形質転換
されたことが示されたら、次いで、植物の細胞は、組織
培養、その後の小植物の増殖に繰り返し使用され得る。
従って、改変された植物は、細胞および組織培養の使用
により繰り返し再生され得る。いくつかの例では、繁殖
は、種子から維持され得るが、導入された遺伝子の喪失
についてのモニタリングが賢明である。
[0037] In contrast, a screenable marker gene is a gene that encodes a product that is easy to detect and therefore easy to screen for transgenic tissue. One useful screenable marker is GUS (ie, the β-glucuronidase gene). This is where a convenient colorimetric assay system exists. The use of introns containing the GUS gene
Genes with introns are generally preferred because they are expressed only in eukaryotic (ie, plant) cells and not in any contaminating microorganisms. GUS expression can be observed for both transient gene expression after particle-mediated transformation and stable gene expression from virtually all plant tissues after selective regeneration. The level of transient gene expression using the GUS assay system has a general correlation with the efficacy of obtaining stable transformation, but this correlation is not a strong correlation. Once the plant or plantlet has been shown to have been transformed, the plant cells can then be used repeatedly in tissue culture, followed by propagation of the plantlet.
Thus, the modified plants can be regenerated repeatedly through the use of cell and tissue culture. In some cases, reproduction can be maintained from the seed, but monitoring for loss of the introduced gene is prudent.

【0038】以下の実施例は、例示のために提供される
のであって、限定のためではない。具体的な実施例にお
いて使用される鍵となる用語の説明は以下の通りであ
る:分裂組織−新しい細胞を生じる、未分化の植物組
織;プロトコーム−胚に由来する、頂端分裂組織および
葉原基を有する、小さな貯蔵器官;プロトコーム様体
(PLB)−栄養組織に由来し、実生プロトコームに似た
組織構造;1次PLB−頂点分裂組織の先端を無菌的に培
養することにより誘導されるPLB;2次PLB−培養中に1
次PLBの表面上に形成されるPLB;増殖性PLB−1次PLBお
よび2次PLBの両方を含むPLB外植体の表面上で増殖する
PLB。
The following examples are provided by way of illustration, not by way of limitation. A description of the key terms used in specific examples is as follows: meristem-undifferentiated plant tissue that gives rise to new cells; protocomb-derived from embryo, apical meristem and leaf primordia. Protocomb-like body (PLB)-tissue structure derived from vegetative tissue and resembling a seedling protocomb; primary PLB-PLB induced by aseptically culturing the tip of apical meristem; 2 Next PLB-1 during culture
PLB formed on the surface of the next PLB; proliferating PLB-growing on the surface of PLB explants containing both primary and secondary PLBs
PLB.

【0039】[0039]

【実施例】実施例1 ボンバードメントのためのCymbidium PLBの調製 Cymbidium ランの分裂組織の先端を、無菌条件において
単離し、そしてPaekら、Proc. NIOC, Nagoya, Japan (1
997)によって記載されたように誘導して一次PLBを形成
した。次いで、12月齢より若い一次PLBを、5%スクロ
ース、2mg/l、α-ナフタレン酢酸、0.1%木炭(charco
al)、および0.7%Bacto-agar(pH5.4)を補充したKnud
son Orchid培地(Duchefa Biochmie BV, Izaak Enchede
weg 40,2031 CS Haarlem,The Netherlands)上で維持し
た。ボンバードメント前に、PLBを緩徐な旋回振盪(50
〜100rpm)した液体培地中で7〜10日間培養し、次い
で、標的表面として供される60mmペトリ皿において、5
%スクロースおよび0.7%寒天を補充したKnudson Orchi
d培地上の直径1〜2cmの円形領域中に置いた。コント
ロール(非ボンバードメント組織)を同様にプレートし
た。全ての植物材料のインキュベーションは、冷白色蛍
光光(cool white fluorescent light)を使用して、25
〜45μE/m2・sec下の16時間明期で、25±2℃であった。 実施例2 ボンバードメント前のPLB増殖に対する液体培養の効果
の決定 3%スクロースを有し、そして植物ホルモンを有しな
い、MurashigeおよびSkoog(MS),15 Physiologia Plan
tarum 31(1962)培地での;振盪液体培養、静置液体培
養、および固体培養;を使用する3つの異なる培養技術
を用いて、一次PLBを誘導し、ボンバードメント前に二
次PLBを形成した。固体培養については、40個のPLBを、
0.7%寒天を補充した25ml MS培地を含む125-mmペトリ皿
にプレートした。液体培養については、振盪する(50〜
100rpm)か、または振盪しないで50mlのMS液体培地を含
む250-mlの三角フラスコ(Earlymeyer-flask)におい
て、40個のPLBを培養した。コントロール(非ボンバー
ドメント組織)を同様にプレートした。培養されたPLB
を、二次PLBの産生について評価した。図1は、この手
順から得られたデータを示す。y軸は増殖率(1PLB当た
りで増殖したPLBの平均数)を示し、そしてx軸は、ボ
ンバードメント(または「シューティング」)前の培養
日数を示す。緩徐に振盪した液体培養が、PLBの最も高
い増殖を生じた。 実施例3 遺伝子構築 本実施例において使用した植物遺伝子発現ベクターは、
図2に示された、そしてHanら、Transgenic Research,
1997によるpKH200であった。このベクターは、細菌宿主
において有用な1つの抗生物質耐性マーカー(カナマイ
シン耐性)に加えて、植物細胞において発現可能な2つ
の異なる遺伝子についての別々の植物発現カセットを含
む。植物遺伝子発現カセットの1つは、抗生物質カナマ
イシンに対して耐性を与える遺伝子NPTIIを含む。カナ
マイシンは、幾つかの植物種において選択マーカーとし
て有用であることが証明されている。NPT-II発現カセッ
トは、コード配列に隣接するノパリンシンターゼプロモ
ーターおよびオクトピンシンターゼポリアデニル化配列
を含む。二番目の発現カセットは、β−グルクロニダー
ゼ酵素、すなわちGUSをコードする。これは、その発現
が簡便な組織化学的アッセイによって検出され得るの
で、スクリーニング可能なマーカーとして役立つ。GUS
遺伝子は、カリフラワーモザイクウイルス35sプロモー
ター(CaMV35s)に対して3'側に、そしてノパリンシン
ターゼポリアデニル化領域に対して5'側に存在する。2
つの発現カセットは、タバコゲノムクローン由来のマト
リックス付着領域(MAR)フラグメント(Hallら、Proc.
Natl. Acad. Sci. USA, 1991)に隣接している。 実施例4 マイクロプロジェクタイルボンバードメントのパラメー
ター 実際の粒子加速プロセスのために使用されるパラメータ
ーは、製造者によって提供されるマニュアルにおいて記
載されるように構成したModel Biolistic PDS-1000/He
(Bio-Rad Laboratories、2000 Alfred Nobel Drive、H
ercules、CA 94547)の使用に基づいていた。ストッピ
ングプレート、ラプチャーディスク(rupture disk)お
よびマイクロプロジェクタイルもBio-Rad Laboratories
によって供給された。プラスミドDNAを、本質的にKlein
ら、327 Nature 70(1987)に記載されたように、マイ
クロプロジェクタイル存在下で沈殿させた。マイクロプ
ロジェクタイルを、約0.6mmの直径を有する金粒子から
調製した。各ボンバードメントは、6mlの総スラリー容
量におけるプラスミドDNAの0.42mgと結合した粒子の約5
00μgを送達した。マイクロプロジェクタイルボンバー
ドメントのために使用されたDNA調製物は、スーパーコ
イル状分子、開環状分子、および直鎖状分子の混合物を
含有した。ボンバードメントチャンバーを、28インチ水
銀の圧力で排出した。全てのボンバードメントを、スト
ッピングプレートから処理される組織の表面までが約60
mmの射程(range)で、1,100〜1,550psiの範囲の加圧ヘ
リウムで実施した。 実施例5 ボンバードメント後の組織培養 ボンバードメント後の組織培養は2つの相(増殖性PLB
誘導および選択的培養)に分けられる:1)増殖性PLB
誘導−ボンバードメント後10〜45日間、3%スクロース
を有し、そして増殖性PLBの発育を促進する植物ホルモ
ンを有しない、2分の1濃度(one-half strength)のM
urashigeおよびSkoog, Physiologia Plantarum、1962
培地を使用する2つの(液体対固体)培養技術を用い
た。固体培養については、0.7%寒天を補充した25ml MS
培地を含む125-mmペトリ皿に40個のボンバードメントさ
れたPLBをプレートした。液体培養については、振盪(5
0〜100rpm)するか、または振盪しないで50mlのMS液体
培養液を含む250-mlの三角フラスコにおいて40個のボン
バードメントされたPLBを培養した。培養されたPLBを、
増殖性PLBの産生について評価した。表1はこの実験の
結果を示す。緩徐に振盪した液体培養は、PLBの継続的
な発育を刺激することにおいて、固体培養よりも優れて
いた。液体培養の間は、カナマイシン選択を全く使用し
なかった。培養技術を増殖PLBの産生について評価し
た。2)選択培養−表面上に多数の増殖性PLBを有する4
0個の二次PLBを、0.7%寒天および100〜200mg/lのカナ
マイシンを補充した25mlのMS培地を含む125-mmペトリ皿
に移した。新鮮な培地に週1回継代することによって培
養物を維持した。増殖室の環境条件は、実施例1におい
て使用された条件と同一であった。 実施例6 GUS活性についてのボンバードメントされた組織のアッ
セイ PLBのサブセットを、β−グルクロニダーゼ(GUS)活性
の度数を決定するために様々な時間にサンプリングし
た。PLBを、2.0mM 5-ブロモ-4-クロロ-3-インドイル-β
-D-グルクロン酸(X-gluc)、0.1M NaPO4緩衝液、pH7.
0、0.01M Na2EDTA、pH7.0、0.5mM K4Fe(CN)6・3H2O、pH
7.0、および0.5mM K3Fe(CN)6ならびに0.1% Triton X-1
00を含む基質溶液中で、18時間、37℃でインキュベート
した。PLB上のGUSフォーカスに、解剖立体顕微鏡下で得
点を付けた。
EXAMPLES Example 1 Preparation of Cymbidium PLB for Bombardment The meristem tips of Cymbidium orchids were isolated under sterile conditions, and Paek et al., Proc. NIOC, Nagoya, Japan (1
997) to form primary PLB. Next, primary PLB younger than 12 months was replaced with 5% sucrose, 2 mg / l, α-naphthaleneacetic acid, 0.1% charcoal (charco
al), and Knud supplemented with 0.7% Bacto-agar (pH 5.4)
son Orchid medium (Duchefa Biochmie BV, Izaak Enchede
weg 40,2031 CS Haarlem, The Netherlands). Before bombardment, gently shake PLB (50
100100 rpm) in liquid medium for 7-10 days, and then in a 60 mm Petri dish serving as the target surface, 5
Knudson Orchi supplemented with 100% sucrose and 0.7% agar
d Placed in a 1-2 cm diameter circular area on the medium. Controls (non-bombardment tissue) were plated as well. All plant material incubations were performed using cool white fluorescent light.
It was 25 ± 2 ° C. in the 16-hour light period under 〜45 μE / m 2 · sec. Example 2 Determination of the effect of liquid culture on PLB growth before bombardment Murashige and Skoog (MS), 15 Physiologia Plan with 3% sucrose and no phytohormones
Primary PLBs were derived and formed secondary PLBs prior to bombardment using three different culture techniques using tarum 31 (1962) medium; shaking liquid culture, static liquid culture, and solid culture. . For solid culture, 40 PLBs
Plated in 125-mm Petri dishes containing 25 ml MS medium supplemented with 0.7% agar. For liquid culture, shake (50-
Forty PLBs were cultured in a 250-ml Erlenmeyer flask (Earlymeyer-flask) containing 50 ml of MS liquid medium without shaking. Controls (non-bombardment tissue) were plated as well. Cultured PLB
Were evaluated for secondary PLB production. FIG. 1 shows the data obtained from this procedure. The y-axis shows the growth rate (average number of PLBs grown per PLB) and the x-axis shows the number of days in culture before bombardment (or "shooting"). Slowly shaking liquid cultures resulted in the highest growth of PLB. Example 3 Gene construction The plant gene expression vector used in this example was
Shown in FIG. 2 and in Han et al., Transgenic Research,
PKH200 according to 1997. This vector contains, in addition to one antibiotic resistance marker (kanamycin resistance) useful in bacterial hosts, separate plant expression cassettes for two different genes that can be expressed in plant cells. One of the plant gene expression cassettes contains the gene NPTII, which confers resistance to the antibiotic kanamycin. Kanamycin has been shown to be useful as a selectable marker in several plant species. The NPT-II expression cassette contains a nopaline synthase promoter and octopine synthase polyadenylation sequence flanking the coding sequence. The second expression cassette encodes the β-glucuronidase enzyme, GUS. It serves as a screenable marker since its expression can be detected by a simple histochemical assay. GUS
The gene is 3 'to the cauliflower mosaic virus 35s promoter (CaMV35s) and 5' to the nopaline synthase polyadenylation region. 2
One expression cassette contains a matrix attachment region (MAR) fragment from a tobacco genomic clone (Hall et al., Proc.
Natl. Acad. Sci. USA, 1991). Example 4 Microprojectile Bombardment Parameters The parameters used for the actual particle acceleration process were model Biolistic PDS-1000 / He configured as described in the manual provided by the manufacturer.
(Bio-Rad Laboratories, 2000 Alfred Nobel Drive, H
ercules, CA 94547). Bio-Rad Laboratories also includes stopping plates, rupture disks and microprojectiles
Powered by Plasmid DNA is essentially converted to Klein
Precipitated in the presence of microprojectiles as described in 327 Nature 70 (1987). Microprojectiles were prepared from gold particles having a diameter of about 0.6 mm. Each bombardment contains approximately 5 to 5 particles of bound 0.42 mg of plasmid DNA in a total slurry volume of 6 ml.
00 μg was delivered. The DNA preparation used for microprojectile bombardment contained a mixture of supercoiled, open circular, and linear molecules. The bombardment chamber was evacuated at a pressure of 28 inches of mercury. Remove all bombardments from the stopping plate to the surface of the tissue to be treated
Performed with pressurized helium in the range of 1,100 to 1,550 psi, with a range of mm. Example 5 Tissue Culture After Bombardment Tissue culture after bombardment consists of two phases (proliferative PLB
Induction and selective culture): 1) proliferative PLB
Induction-One-half strength M with 3% sucrose and no phytohormone to promote growth of proliferative PLB for 10-45 days after bombardment
urashige and Skoog, Physiologia Plantarum, 1962
Two (liquid vs. solid) culture techniques using media were used. For solid culture, 25 ml MS supplemented with 0.7% agar
Forty bombarded PLBs were plated in 125-mm Petri dishes containing medium. For liquid culture, shake (5
(0-100 rpm) or forty bombarded PLBs were cultured without shaking in a 250-ml Erlenmeyer flask containing 50 ml of MS liquid culture. Cultured PLB
The production of proliferative PLB was evaluated. Table 1 shows the results of this experiment. Slowly shaken liquid cultures were superior to solid cultures in stimulating the continued development of PLB. No kanamycin selection was used during the liquid culture. The culture technique was evaluated for the production of proliferating PLB. 2) Selective culture-with multiple proliferating PLBs on the surface 4
Zero secondary PLBs were transferred to 125-mm Petri dishes containing 25 ml MS medium supplemented with 0.7% agar and 100-200 mg / l kanamycin. Cultures were maintained by passage weekly into fresh medium. The environmental conditions in the growth chamber were the same as those used in Example 1. Example 6 Bombarded Tissue Assay for GUS Activity A subset of PLB was sampled at various times to determine the frequency of β-glucuronidase (GUS) activity. PLB was converted to 2.0 mM 5-bromo-4-chloro-3-indoyl-β
-D- glucuronic acid (X-gluc), 0.1M NaPO 4 buffer, pH 7.
0,0.01M Na 2 EDTA, pH7.0,0.5mM K 4 Fe (CN) 6 · 3H 2 O, pH
7.0 and 0.5 mM K 3 Fe (CN) 6 and 0.1% Triton X-1
Incubate for 18 hours at 37 ° C. in a substrate solution containing 00. The GUS focus on PLB was scored under a dissecting stereo microscope.

【0040】図3は、一過性GUS発現についてのアッセ
イにおけるボンバードメントされたPLBの反復アッセイ
において達成された結果を図表形式で示す。組織に対し
て破壊的であるこのアッセイを、形質転換の24、48、72
時間後に行った。 実施例7 形質転換されたPLBの選択および分析 一過性活性から相対的に希な安定な組み込み事象をスク
リーニングするために、カナマイシン選択を使用した。
実施例5において記載されたように10〜45日間、液体培
地中で培養されたPLBを、形質転換されたPLBを選択する
ために同じ培地(しかし0.7%Bacto agarおよび100〜20
0mg/lのカナマイシンを補充した)に移した。カナマイ
シン上の培養物を、軽減されたカナマイシン毒性による
エスケープ(escape)の数を最小限にするために新鮮な
培地に週1回継代した。形質転換されたPLBをカナマイ
シン培地上で増殖する能力によって最初に同定した。引
き続いて、安定な組み込みおよび発現を、それぞれ、PC
R解析およびGUS発現アッセイによって確認した。実際に
数百のPLBが連続的なPLB繁殖から産生された。100個を
超えるこのようなPLBがカナマイシン選択で生存した。2
0を超える小植物をカナマイシン抵抗性PLBより得た。無
作為に選択した3つの芽生えをGUSアッセイのために犠
牲にし、そして3つすべてが、全体に青くなった。これ
はクローン性の発現を示している。図3は、ボンバード
メントされたPLBからのGUS発現を示す。本質的に、導入
された外来遺伝子の長期でかつ安定な発現が達成され
た。これらの小植物は、発根したランに容易に栽培され
ると予想される。他の植物での過去の経験に基づくと、
挿入された遺伝子は、一般的に、次の世代に正常に分離
し、そしてメンデル遺伝の正常な法則を介して遺伝する
に違いない。一般に、プロセスは、ラン植物全体を生じ
得る、形質転換されたPLBを再現性良く産生し得る。
FIG. 3 graphically illustrates the results achieved in a repeated assay of bombarded PLB in an assay for transient GUS expression. This assay, which is destructive to tissues, is used for 24, 48, 72
Went after hours. Example 7 Selection and Analysis of Transformed PLB Kanamycin selection was used to screen for stable integration events that were relatively rare from transient activity.
PLB cultured in liquid medium for 10-45 days as described in Example 5 was replaced with the same medium (but 0.7% Bacto agar and 100-20%) to select for transformed PLB.
(Supplemented with 0 mg / l kanamycin). Cultures on kanamycin were passaged weekly to fresh medium to minimize the number of escapes due to reduced kanamycin toxicity. Transformed PLB was first identified by its ability to grow on kanamycin medium. Subsequently, stable integration and expression were performed, respectively, on PC
Confirmed by R analysis and GUS expression assay. In fact, hundreds of PLBs were produced from continuous PLB breeding. More than 100 such PLBs survived the kanamycin selection. Two
More than 0 plantlets were obtained from kanamycin resistant PLB. Three randomly selected seedlings were sacrificed for the GUS assay, and all three turned blue overall. This indicates clonal expression. FIG. 3 shows GUS expression from bombarded PLB. In essence, long-term and stable expression of the introduced foreign gene has been achieved. These plantlets are expected to be easily grown on rooted orchids. Based on past experience with other plants,
The inserted gene must generally segregate normally to the next generation and be inherited through the normal rules of Mendelian inheritance. In general, the process can reproducibly produce transformed PLB, which can give rise to whole orchid plants.

【0041】[0041]

【表1】 1液体培養:40個のボンバードメントしたPLBを、0.7%
寒天、3%スクロースを補充し、そして増殖性PLB発育
を促進する植物ホルモンを有しない、2分の1濃度のMu
rashigeおよびSkoog(MS)、15 Physiologia Plantarum
31 1962培地の25mlを含む125-mmペトリ皿にプレートし
た。液体培養については、40個のボンバードメントした
PLBを、振盪する(50〜100rpm)か、または振盪しない
で50mlのMS液体培養液を含む250-mlの三角フラスコにお
いて培養した。2培養したPLBを増殖性PLBの産生につい
て評価した。増殖率を、最初の(intial)PLB数によっ
て除された、産生されたPLBの総数として表す。データ
を3つの独立した実験から収集した。
[Table 1] 1 liquid culture: 40 bombarded PLBs, 0.7%
Agar, supplemented with 3% sucrose, and without phytohormone to promote proliferative PLB development, half concentration of Mu
rashige and Skoog (MS), 15 Physiologia Plantarum
31 Plated in 125-mm Petri dishes containing 25 ml of 1962 medium. For liquid culture, 40 bombardments
PLB was cultured in 250-ml Erlenmeyer flasks containing 50 ml MS liquid culture with shaking (50-100 rpm) or without shaking. Two cultured PLBs were evaluated for production of proliferative PLB. Growth rate is expressed as the total number of PLBs produced, divided by the number of initial PLBs. Data was collected from three independent experiments.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明は、ラン、特にCymbidium属のメ
ンバーを、粒子ボンバードメントを用いて形質転換する
ための効率的な方法を提供することができる。
The present invention can provide an efficient method for transforming orchids, particularly members of the genus Cymbidium, using particle bombardment.

【0043】本発明の方法を用いて、ボンバードメント
の前後で、分裂組織の発生が刺激されるが、一方、酸化
フェノール類の毒性効果が低減され、首尾良い形質転換
がもたらされる。ボンバードメントされたPLBは増殖さ
れ、そして導入された遺伝子によりコードされる遺伝子
産物の存在について選択される。次いで、ショート再生
は、PLBから誘導され、そしてトランスジェニック実生
が産生される。
The method of the present invention is used to stimulate meristem development before and after bombardment, while reducing the toxic effects of oxidized phenols and resulting in successful transformation. The bombarded PLB is propagated and selected for the presence of the gene product encoded by the introduced gene. Short regeneration is then derived from PLB and transgenic seedlings are produced.

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

【図1】粒子ボンバードメント前のPLB増殖に対する3
つの異なる培養技術の効果を示す図である。固体:PLB
を、寒天凝固培地上で培養した;液体:定常液体培養;
LSL:低速度振盪(50〜100rpm)を有する液体培養。増殖
率は、培養期間の間のPLBの数の増加率として示され
る。
FIG. 1. 3 against PLB expansion before particle bombardment.
FIG. 3 shows the effect of two different culture techniques. Solid: PLB
Was cultured on agar coagulation medium; liquid: steady-state liquid culture;
LSL: liquid culture with low speed shaking (50-100 rpm). Growth rate is expressed as the rate of increase in the number of PLBs during the culture period.

【図2】プラスミドpKH200のT-DNA領域の模式図であ
る。GUS-INT遺伝子およびNPTII遺伝子の相対的な位置
は、タバコマトリックス領域(MAR)に隣接され、T-DNAの
レフトボーダー(LB)およびライトボーダー(RB)につい
て示される。T-DNA領域は一定の比例に縮小して描かれ
た。
FIG. 2 is a schematic diagram of the T-DNA region of plasmid pKH200. The relative positions of the GUS-INT and NPTII genes are indicated for the left border (LB) and right border (RB) of T-DNA, flanked by the tobacco matrix region (MAR). The T-DNA region has been drawn to scale.

【図3】ボンバードメント後のPLB増殖に対する2つの
培養法の効果を示すチャートである。増殖率は、生成さ
れたPLBの総数/最初のPLBの数として示される。平均増
殖率は、3つの別々の実験から計算される。
FIG. 3 is a chart showing the effect of two culture methods on PLB proliferation after bombardment. Proliferation rate is shown as total number of PLBs generated / number of initial PLBs. The average growth rate is calculated from three separate experiments.

【図4】形質転換されたPLBからの積極的な選択および
再生後の、3つのトランスジェニックラン株におけるマ
ーカー(GUS)遺伝子の長期的なかつ安定な発現を示すチ
ャートである。
FIG. 4 is a chart showing long-term and stable expression of the marker (GUS) gene in three transgenic orchid strains after active selection and regeneration from transformed PLB.

【図5】2つのトランスジェニックラン株からの、導入
された選択マーカー(NPTII)遺伝子のPCR増幅フラグメ
ントを示す。レーン1:750bpサイズマーカー;レーン
2:プラスミドpKH200 DNA;レーン3:非形質転換ラン
植物;レーン4および5:それぞれ、トランスジェニッ
ク株KTO9および12。
FIG. 5 shows PCR amplified fragments of the introduced selectable marker (NPTII) gene from two transgenic run strains. Lane 1: 750 bp size marker; Lane 2: plasmid pKH200 DNA; Lane 3: untransformed orchid plant; Lanes 4 and 5: transgenic strains KTO9 and 12, respectively.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI (C12N 15/09 C12R 1:91) (56)参考文献 特開 平7−255300(JP,A) Plant Science,102 〔1〕p.81−89(1994) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A01H 1/00 A01H 5/00 BIOSIS(DIALOG) JICSTファイル(JOIS)────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI (C12N 15/09 C12R 1:91) (56) References JP-A-7-255300 (JP, A) Plant Science, 102 [1 P. 81-89 (1994) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) A01H 1/00 A01H 5/00 BIOSIS (DIALOG) JICST file (JOIS)

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 発現カセットを含むDNA構築物を用い
てランを遺伝子操作する方法であって、ここで該構築物
は、5’から3’方向で、転写開始領域および該転写開
始領域の下流に位置しかつその転写調節下にあるペプチ
ドコード領域を含み、以下の工程: (a)液体培地中でランの一次プロトコーム様体(PL
B)を培養して二次PLBを誘導する工程; (b)一次PLBおよび二次PLBの両方を含むPLB
を標的表面上に配置する工程; (c)該PLBにおいて、目的の少なくとも1つの外来
遺伝子および少なくとも1つの選択マーカー遺伝子を含
む該DNA構築物のコピーを含むマイクロプロジェクタ
イルを物理的に加速する工程; (d)(c)からの該PLBを液体培地中で培養し、増
殖性PLBを形成する工程; (e)該増殖性PLBを、少なくとも1つの選択薬剤を
含む液体培地中で、シュートを形成するように誘導し
て、該少なくとも1つの選択マーカー遺伝子が、選択
薬剤の存在下で、該増殖性PLBに、耐性を付与する
か、原栄養性を付与するか、または可視的な表現型を付
与し、シュートを有する選択可能PLBを形成する工程
であって、該選択可能PLBは形質転換された植物組織
である、工程 (f)該シュートを有する選択可能PLBを培養する工
程; および(g)該選択可能PLBのシュートをクローン性トラン
スジェニックラン植物に再生する工程、 を包含する、方法であって、 ここで、該ランは、Cymbidium属のメンバーで
ある、方法
1. A method for genetically engineering a run using a DNA construct comprising an expression cassette, wherein the construct is located in a 5 ′ to 3 ′ direction at a transcription initiation region and downstream of the transcription initiation region. And containing the peptide coding region under its transcriptional control, comprising the following steps: (a) The primary protocomb-like body of the orchid (PL)
Culturing B) to induce secondary PLB; (b) PLB comprising both primary and secondary PLB
Disposing at least one foreign object of interest in said PLB.
Gene and at least one selectable marker gene.
Microprojector containing a copy of the DNA construct
Yl enough physically accelerating Engineering; the PLB from (d) (c) cultured in a liquid medium, increasing
(E) combining the proliferative PLB with at least one selective agent.
Induced to form shoots in liquid medium containing
Te, one selectable marker gene wherein the at least, the selection
Confer resistance to the proliferative PLB in the presence of a drug
Confer a prototrophy or a visible phenotype
Forming a selectable PLB having a shoot
Wherein said selectable PLB is a transformed plant tissue
In it, the process; (f) Engineering culturing the selectable PLB having the chute
And (g) transferring the shoots of the selectable PLB to a clonal plasmid.
A step of reproducing the scan transgenic orchid plants including, a method, wherein the orchid is a member of Cymbidium genus methods.
【請求項2】 前記PLBが分裂組織、および分裂組織
に誘導し得かつ植物または小植物へ再生し得る組織を含
む、請求項1に記載の方法。
2. The method of claim 1, wherein said PLB comprises meristem tissue and tissue capable of inducing meristem tissue and regenerating into plants or plantlets.
【請求項3】 前記一次PLBがランの頂端分裂組織由
来の分裂組織、および二次PLBに誘導し得かつ植物ま
たは小植物へ再生し得る組織を含む、請求項1に記載の
方法。
3. The method of claim 1, wherein the primary PLB comprises meristems from apical meristems of orchids and tissues that can be induced into secondary PLBs and regenerated into plants or plantlets.
【請求項4】 前記二次PLBがランの一次PLB由来
の分裂組織、および増殖性PLBに誘導し得かつ植物ま
たは小植物再生し得る組織を含む、請求項1に記載の
方法。
Wherein including said secondary PLB is meristem primary PLB from the run, and able to induce a proliferative PLB and tissue may be regenerated into a plant or plantlet The method of claim 1.
【請求項5】 前記増殖性PLBが、ランの一次PLB
および二次PLBの両方を含むPLB外植片由来の分裂
組織、および植物または小植物再生し得る組織を含
む、請求項1に記載の方法。
5. The primary PLB of a run, wherein the proliferative PLB is a primary PLB of a run.
And meristems from PLB explant containing both secondary PLB, and a tissue capable of regeneration into a plant or plantlet The method of claim 1.
【請求項6】 前記DNA構築物がプラスミドを含む、
請求項1に記載の方法。
6. The DNA construct comprises a plasmid.
The method of claim 1.
【請求項7】 前記選択マーカー遺伝子が抗生物質耐性
形質の発現物をコードする、請求項1に記載の方法。
7. The method of claim 1, wherein said selectable marker gene encodes an expression of an antibiotic resistance trait.
【請求項8】 前記マイクロプロジェクタイルが、約
0.5μm〜約3μmの直径を有する金属粒子を含む、
請求項1に記載の方法。
Wherein said microprojectiles comprises metal particles having a diameter of about 0.5μm~ about 3 [mu] m,
The method of claim 1.
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