JP3098353B2 - Production of foreign genes and their products in plant cells - Google Patents

Production of foreign genes and their products in plant cells

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JP3098353B2
JP3098353B2 JP05122189A JP12218993A JP3098353B2 JP 3098353 B2 JP3098353 B2 JP 3098353B2 JP 05122189 A JP05122189 A JP 05122189A JP 12218993 A JP12218993 A JP 12218993A JP 3098353 B2 JP3098353 B2 JP 3098353B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、遺伝子工学的手法によ
り、RNA植物ウイルス例えばブロムモザイクウイルス
(brome mosaic virus、以下BMVと
いう)のRNA複製酵素(RNA replicas
e)遺伝子を生産する植物細胞中で外来遺伝子及びその
産物を大量生産することによって、植物細胞中において
農業及び医薬分野に有用な物質を生産する方法、あるい
は有用形質を発現する形質転換植物体を作出することに
関する。また、本発明は、植物形質転換用ベクター、組
換え体RNA生産ベクター及び形質転換植物細胞に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an RNA replication enzyme (RNA replicate) of an RNA plant virus such as brom mosaic virus (hereinafter referred to as BMV) by a genetic engineering technique.
e) a method for producing a substance useful in the fields of agriculture and medicine in a plant cell by mass-producing a foreign gene and its product in a plant cell that produces the gene, or a transformed plant expressing a useful trait. About producing. The present invention also relates to a plant transformation vector, a recombinant RNA production vector, and a transformed plant cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】植物細胞に有用ポリペプチドを生産させ
る技術、あるいはそれによって植物に有用形質例えば植
物ウイルス耐性を提供する方法として、Tiプラスミド
形質転換系を用いて外来遺伝子を植物ゲノムに導入し発
現させる方法と植物ウイルスの増殖系を利用した方法が
開発されつつある。タバコモザイクウイルス(TMV)
の外被蛋白質遺伝子をTiプラスミド形質転換系を用い
て植物ゲノムに導入した場合、外被蛋白質の生産量は多
くても総植物蛋白質の0.01%であることが知られて
いる(Beachyら、(1990)Annu.Re
v.Phytopath.28:451−474)。こ
の方法では、外来遺伝子産物の生産量は転写量を調節す
るプロモーター活性に依存しており、より強力な転写活
性を賦与するプロモーターの探索が必要になる。一方、
TMVは宿主植物中に最大2g/生重葉kgのウイルス
粒子を生産するが、TMV外被蛋白質の遺伝子部分を目
的物質の外来遺伝子に置き換え宿主植物に接種するとい
う植物ウイルスの増殖系を利用した方法の場合、目的物
質の生産量は約1mg/生重葉kgであった(Taka
matsuら、(1987)EMBO J.6:307
−311)。TMVの問題点として、TMVは一種類の
1本鎖RNAに3種類の遺伝子がオーバーラップしてコ
ードされているため、外来遺伝子の置き換えによってT
MV複製の制御機構が影響を受けることによると考えら
れている。そのため、ウイルスゲノムが数種の一本鎖R
NAに分散している植物ウイルスを利用することも検討
されている。
2. Description of the Related Art As a technique for producing a useful polypeptide in a plant cell, or a method for providing a plant with a useful trait such as plant virus resistance, a foreign gene is introduced into a plant genome using a Ti plasmid transformation system and expressed. A method of causing the growth and a method using a plant virus multiplication system are being developed. Tobacco mosaic virus (TMV)
It has been known that the amount of coat protein produced is at most 0.01% of the total plant protein when the coat protein gene is introduced into a plant genome using a Ti plasmid transformation system (Beachy et al.). , (1990) Annu.Re.
v. Phytopath. 28: 451-474). In this method, the production amount of the foreign gene product depends on the promoter activity that regulates the transcription amount, and it is necessary to search for a promoter that imparts stronger transcription activity. on the other hand,
TMV produces virus particles of up to 2 g / kg of heavy fresh leaf in a host plant, but utilizes a plant virus propagation system in which the gene portion of the TMV coat protein is replaced with a foreign gene of a target substance and inoculated into the host plant. In the case of the method, the production amount of the target substance was about 1 mg / kg of fresh heavy leaves (Taka
Matsu, et al., (1987) EMBO J. 6: 307
-311). As a problem of TMV, TMV is encoded by three types of genes overlapping with one type of single-stranded RNA.
It is thought that the control mechanism of MV replication is affected. Therefore, the virus genome has several single-stranded R
Utilization of plant viruses dispersed in NA is also being studied.

【0003】その例として、ブロモウイルス群(bro
mo virus group)に属しイネ科に属する多
くの植物を宿主とするBMVがあげられる。BMVのゲ
ノムは3種の(+)の一本鎖RNAからなり、分子量の
大きいものから順にRNA1、2及び3と呼ばれてい
る。さらに、BMVにはサブゲノムRNAと呼ばれるR
NA4も存在する。これらのRNAは、直径約26nm
の球状粒子中にRNA1及び2はそれぞれ単独で、RN
A3と4は共に抱含されている(Laneら、(197
4)Adv.Virus Res.19:151−22
0)。BMVを用いる利点は、感染植物細胞内におけ
る増殖量が多いこと、ゲノムが分割されているという
特徴から、複製酵素のみが複製に必要であり、RNA3
の産物である3a蛋白質およびRNA4の産物である外
被蛋白質ともウイルス複製に関与しないことから、外被
蛋白質遺伝子への外来遺伝子の置き換えによってウイル
ス複製の制御機構が影響を受けにくいことである。
As an example, the bromovirus group (bro
MoMV group) and BMV hosting many plants belonging to the Poaceae family. The BMV genome is composed of three types of (+) single-stranded RNAs, and are referred to as RNAs 1, 2, and 3 in descending order of molecular weight. In addition, BMV contains a subgenomic RNA called R
NA4 also exists. These RNAs are approximately 26 nm in diameter.
RNA1 and RNA2 alone in the spherical particles of
A3 and A4 are both implicated (Lane et al., (197)
4) Adv. Virus Res. 19: 151-22
0). The advantage of using BMV is that only replication enzymes are required for replication because of the large amount of growth in infected plant cells and the fact that the genome is divided.
Neither the 3a protein, which is the product of E. coli, nor the coat protein, which is the product of RNA4, is involved in virus replication. Therefore, the replacement of the foreign gene with the coat protein gene is less likely to affect the viral replication control mechanism.

【0004】BMV全ゲノムの塩基配列は解明されてお
り(Ahlquistら、(1984)J.Mol.B
iol.172:369−383)、RNA1は全長3
234塩基で1a蛋白質(分子量109キロダルトン
(KD))をコードし、RNA2は全長2865塩基で
2a蛋白質(分子量94KD)をコードしており、1a
及び2a蛋白質はRNA複製酵素のサブユニットと考え
られている。(+)鎖のBMV RNAは植物細胞中
で、このRNA複製酵素によって、(+)鎖から(−)
鎖が合成され、次に合成された(−)鎖を鋳型として
(+)鎖が大量に合成されると考えられている。一方、
RNA3は全長2134塩基で3a蛋白質(分子量34
KD)及び外被蛋白質(分子量20KD)の二つの遺伝
子産物をコードしているが、RNA3から直接翻訳され
るのは5’側の3a蛋白質だけである。RNA4は全長
876塩基でRNA3の外被蛋白質遺伝子部分と同一の
配列を持ち外被蛋白質のmRNAとなり、RNA4は宿
主細胞中でRNA3から合成される(Ahlquist
ら、(1981)J.Mol.Biol.153:23
−38)。
[0004] The nucleotide sequence of the entire BMV genome has been elucidated (Ahlquist et al., (1984) J. Mol. B.
iol. 172: 369-383), and RNA1 has a total length of 3
234 bases encode the 1a protein (molecular weight 109 kilodalton (KD)), and RNA2 encodes 2865 bases in total length 2865 protein (molecular weight 94KD).
And 2a proteins are considered subunits of RNA replication enzymes. In plant cells, the (+)-strand BMV RNA is converted from the (+)-strand to (-)
It is believed that the strand is synthesized, and then the (+) strand is synthesized in large quantities using the synthesized (-) strand as a template. on the other hand,
RNA3 has a total length of 2134 bases and 3a protein (molecular weight: 34
It encodes two gene products, KD) and a coat protein (molecular weight 20 KD), but only the 5 '3a protein is directly translated from RNA3. RNA4 has a total length of 876 bases and has the same sequence as the coat protein gene portion of RNA3, and becomes mRNA of the coat protein. RNA4 is synthesized from RNA3 in host cells (Ahlquist).
(1981) J. Am. Mol. Biol. 153: 23
-38).

【0005】その機構は、RNA3(+)鎖から(−)
鎖が合成され、この(−)鎖の内部からRNA4(+)
鎖が合成されることによることが明らかになった(Mi
llerら、(1985) Nature 313:6
8−70)。Ahlquistらは、RNA3から外被
蛋白質遺伝子の大部分を取り除き、その部分にクロラム
フェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CAT)遺
伝子を導入した組換えRNA3をRNA1及び2ととも
にオオムギプロトプラストに感染させ、高レベルのCA
Tが発現することに成功したが、植物体レベルでのCA
T遺伝子の発現には利用できなかった(Ahlquis
tら、(1986)Science 231:1294
−1297)。上述のように、BMV、cucumbe
r mosaic virus(以下CMVと記す)、a
lfalfa mosaic virus(以下AMVと
記す)に代表されるウイルスゲノムが4本のRNA鎖に
分れているウイルスのベクター化の場合、BMVが最も
良く研究されているが、外被蛋白質遺伝子を外来遺伝子
と置換した組換え体RNA3とRNA1及び2を混合し
て植物プロトプラストに接種し、プロトプラスト内で外
来遺伝子を生産する方法は、プロトプラストへのRNA
感染効率が低いこと並びに組換えウイルスRNAが全身
感染できないこともあり、個々の細胞における発現量が
少ないという問題点が存在する。それとともに、遺伝的
に形質転換された植物を得ることには利用できない。
[0005] The mechanism is that the RNA3 (+) strand
A strand is synthesized, and RNA4 (+)
It was revealed that the chain was synthesized (Mi
Iller et al., (1985) Nature 313: 6.
8-70). Ahlquist et al. Removed bark protoplasts with RNA1 and 2 together with recombinant RNA3 in which most of the coat protein gene had been removed from RNA3 and chloramphenicol acetyltransferase (CAT) gene was introduced into that portion.
T was successfully expressed, but CA at the plant level
It was not available for T gene expression (Ahlquis
et al., (1986) Science 231: 1294.
-1297). As described above, BMV, cucube
r Mosaic virus (hereinafter referred to as CMV), a
In the case of vectorization of a virus whose viral genome represented by ifalfa Mosaic virus (hereinafter referred to as AMV) is divided into four RNA strands, BMV is best studied. A method for producing a foreign gene in a protoplast by inoculating a plant protoplast with a mixture of the recombinant RNA 3 and RNA 1 and 2 substituted with
There is a problem that the infection efficiency is low and the recombinant virus RNA cannot be systemically infected, and the expression level in individual cells is small. At the same time, it cannot be used to obtain genetically transformed plants.

【0006】さらに、ウイルスRNAをin vitr
o的に生産することは、コストという点で産業化におけ
る大きな欠点である。それらの問題点を克服するため
に、以下の方法が開発された(Moriら、(199
2)J.Gen.Virol.73:169−17
2)。それは、BMVを含めたRNA植物ウイルスのゲ
ノムRNAcDNA、並びにウイルスゲノムRNAcD
NAの外被蛋白質遺伝子を外来遺伝子と置換した組換え
体cDNAを構築し、植物細胞中でウイルスRNAとし
て発現できるように改造し、それらを例えばTiプラス
ミド等の植物細胞形質転換法あるいはエレクトロポレー
ション等のDNA直接導入法によって植物ゲノムに導入
する等の遺伝子工学技術を用いることにより、ウイルス
RNA複製酵素が全ての細胞で生産され外来遺伝子を含
む組換え体RNAが複製されることによって、外来遺伝
子のmRNAが大量に発現し、外来遺伝子およびその産
物を大量生産する方法である。この場合、ウイルスRN
Aが大量に増殖すると植物に対して病徴を引き起こし植
物の生育に悪影響を及ぼすため、外来遺伝子以外のウイ
ルスRNAの増殖は必ずしも必要でないと考えられるこ
とから、ウイルスRNA複製酵素遺伝子を含むゲノムR
NA、例えばBMVの場合RNA1及び2の増殖能を欠
如し翻訳能のみを残し、その結果、1a及び2a蛋白質
(BMV RNA複製酵素)のみが翻訳されるように、
ウイルスゲノムを改造する方法も同時に開発されている
(Moriら、(1992)、J.Gen.Viro
l.73:169−172)。
[0006] Furthermore, viral RNA is transferred in vitro.
Production in an o manner is a major drawback in industrialization in terms of cost. To overcome these problems, the following method was developed (Mori et al., (199)
2) J. Gen. Virol. 73: 169-17
2). It is composed of genomic RNA cDNA of RNA plant virus including BMV, and viral genomic RNAcD.
A recombinant cDNA in which the NA coat protein gene is replaced with a foreign gene is constructed and modified so that it can be expressed as viral RNA in plant cells. By using a genetic engineering technique such as introduction into a plant genome by a direct DNA introduction method such as that described above, viral RNA replication enzymes are produced in all cells and recombinant RNA containing the foreign gene is replicated. MRNA is expressed in large amounts, and foreign genes and their products are mass-produced. In this case, the virus RN
When A multiplies in large quantities, it causes a symptom on the plant and adversely affects the growth of the plant. Therefore, it is considered that the growth of viral RNA other than the foreign gene is not necessarily required.
In the case of NA, for example, BMV, RNA1 and 2 lack the ability to proliferate, leaving only translation ability, so that only the 1a and 2a proteins (BMV RNA replication enzymes) are translated.
Methods for remodeling the viral genome have also been developed (Mori et al., (1992), J. Gen. Viro).
l. 73: 169-172).

【0007】また、BMVを例に取った場合、融合蛋白
質ではない目的とする蛋白質を産生させるための外来遺
伝子との置き換え部位として、1a、2a、3aあるい
は外被蛋白質遺伝子部分が考えられる。BMVでは系統
によって20KDの本来の外被蛋白質(CP1)の他に
19KDの外被蛋白質(CP2)も産生されることが知
られており(Sacher及びAhlquist、(1
989)J.Virology 63:4545−45
52)、本発明者は、さらに優れた生産方法を提供すべ
くBMV遺伝子を研究した結果、本発明を完成した。
[0007] In the case of BMV as an example, 1a, 2a, 3a or a coat protein gene portion can be considered as a replacement site for a foreign gene for producing a target protein which is not a fusion protein. It is known that BMV also produces a 19 KD coat protein (CP2) in addition to the 20 KD original coat protein (CP1) depending on the strain (Sacher and Ahlquist, (1)
989) J. Virology 63: 4545-45
52), The present inventors have studied the BMV gene to provide a more excellent production method, and as a result, have completed the present invention.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】植物ウイルスのRNA
複製酵素遺伝子のcDNA、および外被蛋白質遺伝子と
外来遺伝子を置き換えた組換えウイルスゲノムRNAc
DNAとをそれぞれ別個に植物ゲノムに導入し、又は、
植物ウイルスのRNA複製酵素遺伝子のcDNAを植物
ゲノムに導入した植物細胞に組換え体ウイルスゲノムR
NAcDNAから合成したRNAを接種し、植物細胞に
おいて外来遺伝子を発現させる方法を用いて、外来遺伝
子及びその産物を大量に、しかも、効率的に生産する方
法が待ち望まれている。
SUMMARY OF THE INVENTION RNA of plant virus
Replication enzyme gene cDNA, and recombinant virus genomic RNAc in which coat protein gene and foreign gene are replaced
DNA and each separately introduced into the plant genome, or
The recombinant virus genome R is added to the plant cell in which the cDNA of the RNA replication gene of the plant virus is introduced into the plant genome.
There is a long-awaited need for a method of inoculating RNA synthesized from NAcDNA and expressing the foreign gene in plant cells in a large amount and efficiently producing the foreign gene and its product.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、RNA植物ウ
イルスのRNA複製酵素遺伝子を植物ゲノムに導入し、
植物細胞中で生産されたウイルスRNA複製酵素によっ
て所望の外来遺伝子のmRNAを大量に合成し、その遺
伝子産物であるポリペプチドを大量に生産する方法、あ
るいは植物の形質に影響を及ぼすポリペプチド若しくは
アンチセンスRNAを植物細胞において大量生産させ有
用形質を有する植物体を作出する方法を提供し、より詳
しくは、RNA植物ウイルスのRNA複製酵素遺伝子の
cDNA、及び外被蛋白質遺伝子のcDNAの本来の翻
訳開始コドン(5’末端から数えて1番目のATG)よ
り下流のATG以降を所望の外来遺伝子と置き換えた組
換え体ウイルスゲノムRNAcDNA(以下組換え体ウ
イルスゲノムRNAcDNAという)を植物ゲノムに導
入することによって、又は、植物ウイルスのRNA複製
酵素遺伝子のcDNAを植物ゲノムに導入した植物細胞
に、組換え体ウイルスゲノムRNAcDNAから合成し
たRNAを接種することによって、植物細胞において外
来遺伝子又はその産物を生産する方法を提供する。
Means for Solving the Problems The present invention introduces an RNA replication enzyme gene of an RNA plant virus into a plant genome,
A method of synthesizing a large amount of mRNA of a desired foreign gene by a viral RNA replication enzyme produced in a plant cell and producing a large amount of a polypeptide which is a gene product thereof, or a method of producing a polypeptide or an antigen which affects plant traits Provided is a method for producing a plant having a useful trait by mass-producing sense RNA in a plant cell, and more specifically, the original translation initiation of the cDNA of the RNA replication enzyme gene of the RNA plant virus and the cDNA of the coat protein gene. By introducing into the plant genome a recombinant virus genomic RNA cDNA (hereinafter, referred to as a recombinant virus genomic RNA cDNA) in which the ATG downstream of the codon (the first ATG counted from the 5 ′ end) is replaced with a desired foreign gene after the ATG. Or cDN of RNA replication enzyme gene of plant virus A method for producing a foreign gene or a product thereof in a plant cell by inoculating a plant cell having A introduced into the plant genome with RNA synthesized from a recombinant virus genomic RNA cDNA.

【0010】以下、本発明を詳細に説明する。本発明者
は、植物ウイルスゲノム中の考え得るほとんど全ての部
位に外来遺伝子を導入し、外来遺伝子産物の産生量を比
較した。その結果、驚くべきことに、外被蛋白質遺伝子
のcDNAの本来の翻訳開始コドン(5’末端から数え
て1番目のATG)より下流のATG以降を所望の外来
遺伝子と置き換えた場合、外来遺伝子産物の予想外の高
効率生産が行われることが明らかとなった。本発明はそ
の知見に基づくものである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. The present inventors introduced foreign genes into almost all conceivable sites in the plant virus genome, and compared the amounts of foreign gene products produced. As a result, surprisingly, when the ATG downstream of the original translation initiation codon (the first ATG counted from the 5 'end) of the cDNA of the coat protein gene is replaced with the desired foreign gene, the foreign gene product It was revealed that unexpected high efficiency production was performed. The present invention is based on that finding.

【0011】(1)RNA植物ウイルス 本発明において、利用されるRNA植物ウイルスは、好
ましくはウイルスゲノムが数本の(+)鎖RNAから構
成されるものである。更に好ましくは、BMV、CM
V、AMVである。これらのウイルスのRNA複製酵素
遺伝子を含むゲノムRNAcDNAは植物ゲノムに導入
される。外来遺伝子を組み込んだ外被蛋白質遺伝子を含
むゲノムRNAcDNAは、植物ゲノムに導入される
か、若しくはin vitroで合成されたRNAとし
て接種される。BMV、CMV、AMVの場合、ゲノム
は4種類のRNAに分れており(図1)、本発明におい
て最も扱いやすいウイルスである。これら以外のウイル
スでも、RNA複製酵素遺伝子と外被蛋白質遺伝子を、
それぞれを単独で発現できる状態で植物ゲノムに組み込
むことができれば、本発明が適用できる。
(1) RNA Plant Virus The RNA plant virus used in the present invention preferably has a virus genome composed of several (+)-strand RNAs. More preferably, BMV, CM
V, AMV. Genomic RNA cDNAs containing the RNA replication enzyme genes of these viruses are introduced into the plant genome. A genomic RNA cDNA containing a coat protein gene incorporating a foreign gene is introduced into a plant genome or inoculated as RNA synthesized in vitro . In the case of BMV, CMV, and AMV, the genome is divided into four types of RNA (FIG. 1) and is the virus that is most easily handled in the present invention. In other viruses, RNA replication enzyme gene and coat protein gene
The present invention is applicable as long as each of them can be independently incorporated into a plant genome.

【0012】BMV、CMV、AMVを例にとれば、本
発明において、植物ゲノムに導入されるべく改造される
部分は、RNA1、2及び3であり、改造されたRNA
3のうち所望の外来遺伝子によって置き換えられるのは
3’末端側の外被蛋白質遺伝子部分である。ウイルスゲ
ノムが導入される植物としては、タバコ、ダイズ、キュ
ウリ、ジャガイモ、イネ、コムギ、オオムギ、トウモロ
コシなどがあげられるが、これらに限られるわけではな
い。
Taking BMV, CMV, and AMV as examples, in the present invention, the portions to be remodeled to be introduced into the plant genome are RNAs 1, 2, and 3, and the remodeled RNAs
Of the three, the part that is replaced by the desired foreign gene is the part of the coat protein gene at the 3 'end. Plants into which the viral genome is introduced include, but are not limited to, tobacco, soybean, cucumber, potato, rice, wheat, barley, corn, and the like.

【0013】上記した植物ウイルスは、それぞれの宿主
となる植物が異なる。例えば、BMVはイネ科に属する
多くの植物を宿主とするが、タバコ植物へのウイルス粒
子又はウイルスRNAの接種では、BMVは植物体中で
増殖しないために、タバコはBMVの宿主と考えられて
いない。しかし、BMV粒子又はRNAをタバコプロト
プラストに接種すると、細胞中でウイルスRNAが複製
され外被蛋白質の生産がおこることが報告されている
(Maekawaら、(1985)Ann.Phyto
path.Soc.Japan 51:227−23
0)。このことは、ウイルス遺伝子を植物細胞中で発現
できれば、従来のウイルスと宿主の関係に捕らわれる必
要はないことを示唆している。従って、本発明によって
ウイルス遺伝子を植物ゲノムに導入する場合にも、従来
のウイルスと宿主の概念に捕らわれずに本発明を適用す
る植物を選ぶことができる。又、植物細胞とはプロトプ
ラストを含む概念である。
The above-mentioned plant viruses have different host plants. For example, BMV hosts many plants belonging to the Poaceae family, but inoculation of tobacco plants with viral particles or viral RNA does not allow BMV to grow in plants, so tobacco is considered a host for BMV. Absent. However, it has been reported that when BMV particles or RNA are inoculated into tobacco protoplasts, viral RNA is replicated in cells and production of coat protein occurs (Maekawa et al., (1985) Ann. Phyto.
path. Soc. Japan 51: 227-23
0). This suggests that if the viral gene can be expressed in plant cells, there is no need to be trapped in the conventional virus-host relationship. Therefore, even when a viral gene is introduced into a plant genome according to the present invention, a plant to which the present invention is applied can be selected without being bound by the conventional concept of virus and host. Plant cells are a concept including protoplasts.

【0014】(2)植物形質転換用ベクターの構築 ウイルスRNAは、RNA抽出法として公知の方法たと
えばグアニジン法、熱フェノール法、ラウリル硫酸ナト
リウム(SDS)フェノール法等を用いウイルス粒子か
ら抽出する。BMV、CMV、AMVの場合、ゲノムが
数種類のRNAからなるため、アガロースゲル電気泳動
でRNA1、2及び3として分画精製する。それぞれの
RNAの相補性DNA(cDNA)の構築は、常法の遺
伝子操作技術を利用して行なうことができる(Ahlq
uistら、(1984)J.Mol.Biol.17
2:369−383;Moriら、(1991)J.G
en.Virol.72:243−246)。
(2) Construction of Plant Transformation Vector Virus RNA is extracted from virus particles using a method known as an RNA extraction method, such as a guanidine method, a hot phenol method, or a sodium lauryl sulfate (SDS) phenol method. In the case of BMV, CMV, and AMV, the genome is composed of several types of RNA, and fractionated and purified as RNAs 1, 2, and 3 by agarose gel electrophoresis. Construction of a complementary DNA (cDNA) of each RNA can be carried out using a conventional gene manipulation technique (Ahlq
uist et al., (1984) J. Am. Mol. Biol. 17
2: 369-383; Mori et al., (1991) J. Am. G
en. Virol. 72: 243-246).

【0015】本発明において、RNA複製酵素遺伝子を
含むゲノムRNA、例えばBMV、CMV、AMVの場
合、RNA1及び2は、i)植物で機能するプロモータ
ー、ii)RNA1又は2のcDNA、iii)植物で
機能するターミネーターからなるDNA分子として、そ
れぞれ植物ゲノムに導入される。そのようなDNA分子
が導入された形質転換体植物細胞では、RNA1及び2
が転写され、1a及び2a蛋白質が生産される。RNA
3のcDNAの外被蛋白質遺伝子領域は所望の外来遺伝
子と組換えられ組換え体RNA3cDNAが構築された
後、i)植物で機能するプロモーター、ii)組換え体
RNA3cDNA、iii)植物で機能するターミネー
ターからなるDNA分子として、上述の1a及び2a蛋
白質が生産される植物のゲノムに導入される。あるい
は、転写ベクターによってin vitro的に生産さ
れた組換え体RNA3として、上述の1a及び2a蛋白
質が生産されている植物細胞に接種される。
In the present invention, in the case of genomic RNA containing an RNA replication gene, for example, BMV, CMV and AMV, RNA1 and RNA2 are: i) a promoter that functions in a plant, ii) cDNA of RNA1 or 2, iii) a plant. Each is introduced into a plant genome as a DNA molecule comprising a functional terminator. In transformed plant cells into which such a DNA molecule has been introduced, RNA1 and 2
Is transcribed to produce 1a and 2a proteins. RNA
After the envelope protein gene region of the cDNA of No. 3 is recombined with a desired foreign gene to construct a recombinant RNA3 cDNA, i) a promoter that functions in a plant, ii) a recombinant RNA3 cDNA, iii) a terminator that functions in a plant Are introduced into the genome of a plant in which the above-mentioned 1a and 2a proteins are produced. Alternatively, the recombinant RNA3 produced in vitro by the transcription vector is inoculated into plant cells producing the above-mentioned 1a and 2a proteins.

【0016】i)植物で機能するプロモーター、ii)
植物ウイルスのRNA複製酵素遺伝子cDNA、例えば
RNA1、2又は組換え体ウイルスゲノムRNAのcD
NA、例えばRNA3のcDNA、iii)植物で機能
するターミネーターからなるDNA分子を植物ゲノムに
導入するために使用される形質転換用ベクターとして
は、例えば図2に示した第一型(pBICBRベクタ
ー)及び第二型(pBICBMRベクター)の2種類の
ベクターがある(Moriら、(1992)J.Ge
n.Virol.73:169−172)。2種類のベ
クターとも完全な1aあるいは2a翻訳領域を保持する
とともに、第一型ベクターは、ウイルスRNAの5’末
端及び3’末端の完全な非翻訳領域のcDNAを保持す
る。それに対して、第二型ベクターは、完全な5’末端
非翻訳領域のcDNAを持つが、3’末端非翻訳領域に
相当するヌクレチオド部分のcDNAに欠失を持つ。ウ
イルスRNAの5’末端非翻訳領域は、翻訳能及び
(−)鎖から(+)鎖の合成に必須であり、3’末端非
翻訳領域は、(+)鎖から(−)鎖の合成に必須であ
る。そのため、3’末端非翻訳領域の欠失は、(+)鎖
から(−)鎖の合成の欠失につながりウイルスRNAの
増殖能を失わせることになるが、翻訳能に影響を及ぼさ
ない。
I) a promoter that functions in plants, ii)
Plant virus RNA replication enzyme gene cDNA, eg, cD of RNA1, 2 or recombinant virus genomic RNA
Examples of transformation vectors used for introducing a DNA molecule consisting of a terminator that functions in plants, such as a cDNA of NA, such as RNA3, and iii) into a plant genome include, for example, the first type (pBICBR vector) shown in FIG. There are two types of vectors of the second type (pBICBMR vectors) (Mori et al., (1992) J. Ge.
n. Virol. 73: 169-172). Both types of vectors retain the complete 1a or 2a translation region, while the first type vector retains the complete untranslated region cDNA at the 5 'and 3' ends of the viral RNA. In contrast, the second type vector has a complete 5'-terminal untranslated region cDNA, but has a deletion in the nucleotide portion cDNA corresponding to the 3'-terminal untranslated region. The 5'-terminal untranslated region of the viral RNA is essential for translation ability and the synthesis of the (+) strand from the (-) strand, and the 3'-terminal untranslated region is required for the synthesis of the (-) strand from the (+) strand. Required. Therefore, deletion of the 3'-terminal untranslated region leads to loss of synthesis of the (+) strand to the (-) strand, resulting in loss of viral RNA growth ability, but does not affect translation ability.

【0017】第一型ベクターを用いて植物ゲノム内にウ
イルスRNAの完全長cDNAを導入した場合、導入細
胞では生産された転写物は野生型ウイルスRNAと同じ
ように増殖し、また翻訳も行なわれる。一方、第二型ベ
クターを用いて植物ゲノム内にウイルスRNAの3’末
端欠失cDNAを導入した場合、導入細胞では生産され
た転写物は増殖しないが翻訳は行なわれ翻訳産物のみが
生産される。ウイルスRNAが大量に増殖すると植物に
対して病徴を引き起こし植物の生育に悪影響を及ぼすと
考えられることから、このような問題点を解決するため
には第二型ベクターを使用すれば良い。
When the full-length cDNA of the viral RNA is introduced into the plant genome using the first type vector, the transcript produced in the introduced cells is propagated and translated in the same manner as the wild-type viral RNA. . On the other hand, when the 3'-terminal deletion cDNA of the viral RNA is introduced into the plant genome using the second type vector, the transcript produced does not grow in the introduced cells, but the translation is performed and only the translation product is produced. . Large amounts of viral RNA are thought to cause disease symptoms on plants and adversely affect plant growth. To solve such problems, the second type vector may be used.

【0018】植物で機能的なプロモーター及びターミネ
ターとしては、カリフラワーモザイクウイルス(cau
liflower mosaic virus、以下C
aMV)35Sプロモーター及びCaMVターミネータ
ー等で代表される植物細胞中で機能的なターミネター等
がある。5’末端に余分な7塩基の塩基配列を持つ変異
BMV RNA株は感染能力を持たないこと(Jand
aら、(1987)Virology 158:259
−262)が明らかになっているため、植物細胞に導入
したウイルスRNAの完全長cDNAの核内転写物に翻
訳能力を持たせるためには、cDNAの転写開始点をウ
イルスRNAの5’末端と正確に一致させる必要があ
る。CaMVの35Sプロモーターを用いた場合、Mo
riらの方法(Moriら、(1991)J.Gen.
Virol.72:243ー246)により転写開始点
のすぐ下流にウイルスRNAの完全長cDNAを導入す
る(図3)。
[0018] The promoter and terminator functional in plants include cauliflower mosaic virus (cau).
lifeflow Mosaic Virus, hereafter C
aMV) There is a terminator functional in plant cells represented by the 35S promoter and the CaMV terminator. Mutant BMV RNA strain having an extra 7 base sequence at the 5 'end does not have infectivity (Jand)
a, et al., (1987) Virology 158: 259.
-262), the transcriptional start point of the cDNA must be the 5 'end of the viral RNA in order to impart the translation ability to the nuclear transcript of the full-length cDNA of the viral RNA introduced into the plant cells. Must match exactly. When the CaMV 35S promoter was used, Mo
ri et al. (Mori et al., (1991) J. Gen.
Virol. 72: 243-246) to introduce the full-length cDNA of the viral RNA immediately downstream of the transcription start site (FIG. 3).

【0019】所望の外来遺伝子によって置き換え可能な
部分は、1a蛋白質、2a蛋白質、3a蛋白質および外
被蛋白質遺伝子の1番目の翻訳開始コドン、あるいは外
被蛋白質遺伝子の1番目以降にある翻訳開始コドン、例
えば2番目、3番目など、からの部分である。所望の外
来遺伝子をこれらの部位に導入するためには、置き換え
られる遺伝子の翻訳開始コドン(ATG)および外来遺
伝子の翻訳開始コドンにKunkelらの方法(Kun
kelら、(1987)Methods inEnzy
mology 154:367−382)によってNs
iI切断部位を導入しておき、NsiIで切断後T4D
NAポリメラーゼで一本鎖部分を取り除き平滑末端化し
た後結合することによって、翻訳の読み枠を変えること
なく(インフレームに)外来遺伝子の置き換えが行える
(図4)。
The portion that can be replaced by the desired foreign gene includes the first translation initiation codon of the 1a protein, the 2a protein, the 3a protein and the coat protein gene, or the translation initiation codon at the first and subsequent positions of the coat protein gene; For example, the second part, the third part, and the like. In order to introduce a desired foreign gene into these sites, the translation initiation codon (ATG) of the gene to be replaced and the translation initiation codon of the foreign gene can be replaced by the method of Kunkel et al.
kel et al., (1987) Methods in Enzy.
154: 367-382).
An iI cleavage site was introduced, and after cleavage with NsiI, T4D
By removing the single-stranded portion with NA polymerase and blunt-ending and then binding, the foreign gene can be replaced (in frame) without changing the translational reading frame (FIG. 4).

【0020】(3)植物形質転換用ベクターによる形質
転換体の作製 アグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agroba
cterium tumefaciens)を用いた植
物形質転換法しては、リーフディスク法(Horsch
ら、(1985)Science 227:1229−
1231)が最も一般的に利用される。Tiプラスミド
にはvir領域があり、この領域の働きによって、Ti
プラスミド中のT−DNA領域をA.tumefaci
ensの宿主細胞ゲノム中に導入できる(Nester
ら、(1984)Ann.Rev.Plant Phy
siol.35:387−413)。Tiプラスミドを
用いた遺伝子導入法としては、現在バイナリーベクター
法が広く用いられている。これは、TiプラスミドをT
−DNAの欠失しvir領域を持つTiプラスミドとT
−DNAを含むバイナリーベクターに分割して用いるも
のである。バイナリーベクターとはA.tumefac
iensでも大腸菌でも増殖できるベクターである。プ
ロモーター、ウイルスRNAのcDNA、ターミネータ
ーで構成されるDNAは、バイナリーベクター中のT−
DNA領域に組み込まれ、形質転換用ベクターが構築さ
れる。
(3) Preparation of Transformant with Plant Transformation Vector Agrobacterium tumefaciens (Agroba)
Plant transformation method using C. terium tumefaciens is a leaf disk method (Horsch).
Et al. (1985) Science 227: 1229-.
1231) is most commonly used. The Ti plasmid has a vir region.
The T-DNA region in the plasmid was tumefaci
ens into the host cell genome (Nester
Et al., (1984) Ann. Rev .. Plant Phys
siol. 35: 387-413). As a gene transfer method using a Ti plasmid, a binary vector method is currently widely used. This converts the Ti plasmid to T
Ti plasmid with DNA deleted vir region and T plasmid
-Used by dividing into binary vectors containing DNA. What is a binary vector? tumefac
It is a vector that can be propagated in both E. coli and E. coli. DNA composed of a promoter, cDNA of viral RNA, and terminator is T-
The vector is incorporated into the DNA region to construct a transformation vector.

【0021】このような形質転換用ベクターをT−DN
Aの欠失しvir領域を持つTiプラスミドを保持する
A.tumefaciens細胞中に導入し、該A.t
umefaciensを宿主植物に接種すれば、vir
領域の働きによって、該組み合わせの構成からなるDN
Aを含むT−DNA領域を宿主ゲノム中に導入しうる。
その他の公知の遺伝子導入法、すなわちプロトプラスト
へのエレクトロポーレーション(electropor
ation)法、リポゾーム融合、マイクロインジェク
ション、植物組織へのパーティクルガン(partic
le gun)あるいはそれらに準じた方法等によって
も、上記構成からなるDNAを植物細胞に導入できる。
Such a transformation vector is called T-DN.
A.A carrying the Ti plasmid with the vir region deleted of A. tumefaciens cells; t
Inoculation of host plants with umefaciens will result in vir
By the action of the area, the DN composed of the combination
A T-DNA region containing A can be introduced into the host genome.
Other known methods for gene transfer, ie, electroporation into protoplasts,
) method, liposome fusion, microinjection, particle gun to plant tissue
(Legun) or a method analogous thereto can also be used to introduce the DNA having the above structure into plant cells.

【0022】形質転換体の選抜には、カナマイシン、ハ
イグロマイシン、ホスホノトリシン等の薬剤を用いるこ
とが出来る。形質転換体は、適宜の培地で培養してカル
ス形成、カルス増殖、さらに必要に応じて不定胚分化ま
たは器官分化を行ない、ついで植物ホルモンを添加した
植物体再分化用培地で植物体に再生させることができ
る。双子葉植物に本発明を使用する場合には、対象の植
物は、マメ科(アルファルファ、ダイズ、クローバーな
ど)、セリ科(ニンジン、セロリなど)、アブラナ科
(キャベツ、ダイコン、ナタネなど)、ナス科(ジャガ
イモ、タバコ、トマトなど)がある。単子葉植物に使用
する場合には、A.tumefaciensを用いた手
法は利用できないが、プロトプラストへのエレクトロポ
ーレーション(electroporation)法、
リポゾーム融合、マイクロインジェクション、植物組織
へのパーティクルガン(particle gun)を
用い導入可能であり、対象の植物は、イネ科(イネ、コ
ムギ、オオムギ、トウモロコシなど)がある。
For selection of transformants, agents such as kanamycin, hygromycin, phosphonotricin and the like can be used. The transformant is cultured in an appropriate medium to perform callus formation, callus growth and, if necessary, somatic embryo differentiation or organ differentiation, and then regenerated into a plant in a plant regeneration medium supplemented with plant hormones. be able to. When the present invention is used for dicotyledonous plants, the target plants are legumes (alfalfa, soybean, clover, etc.), Apiaceae (carrot, celery, etc.), Brassicaceae (cabbage, radish, rapeseed, etc.), eggplant Family (potatoes, tobacco, tomatoes, etc.). When used for monocotyledonous plants, A.I. Although a technique using Tumefaciens cannot be used, electroporation to protoplasts,
It can be introduced using liposome fusion, microinjection, or particle gun into plant tissue, and the target plants include Gramineae (rice, wheat, barley, corn, etc.).

【0023】第一型あるいは第二型ベクターを用いてR
NA1及び2のcDNAがゲノムに導入された形質転換
細胞を得る方法としては、RNA1cDNAが導入さ
れた形質転換植物体とRNA2cDNAが導入された形
質転換植物体との間で交雑を行ない、1a及び2a蛋白
質を発現している植物体を選抜する。あるいは、別々
の選抜用薬剤耐性マーカーを備え付けたRNA1cDN
Aを組み込んだベクターとRNA2cDNAを組み込ん
だベクターとによって同一植物体を形質転換するか、
エレクトロポレーション法を用いて同一細胞にco−t
ransformationを行なう等の方法によって
作出できる。1a及び2a蛋白質の発現は、植物体から
得たプロトプラストにRNA3を接種しウエスタンブロ
ッティングによる外被蛋白質の存在により確認される。
さらに、RNA1及び2の両cDNAを植物ゲノム中に
ホモに持つ純系植物体を得るためには、1a及び2a蛋
白質を発現する形質転換植物体のやく培養(anthe
r culture)を行ない、花粉由来の半数体植物
の染色体を倍加することによって純系二倍体を得た後、
上記した方法によって1a及び2a蛋白質を発現する形
質転換植物体を選抜すれば良い。
Using the type 1 or type 2 vector,
As a method for obtaining a transformed cell in which the cDNAs of NA1 and 2 have been introduced into the genome, a cross between a transformed plant in which the RNA1 cDNA has been introduced and a transformed plant in which the RNA2 cDNA has been introduced is performed. A plant expressing the protein is selected. Alternatively, RNA1cDN provided with separate drug resistance markers for selection
Transforming the same plant with the vector incorporating A and the vector incorporating RNA2 cDNA,
Using the electroporation method, co-t
It can be created by a method such as performing transformation. Expression of the 1a and 2a proteins is confirmed by inoculation of RNA3 into protoplasts obtained from plants and the presence of coat proteins by Western blotting.
Furthermore, in order to obtain a pure plant having both cDNAs of RNA1 and 2 homologous in the plant genome, the transformed plant expressing the 1a and 2a proteins is rapidly cultured (anthe).
r culture) to obtain a pure diploid by doubling the chromosome of a pollen-derived haploid plant,
Transformed plants expressing the 1a and 2a proteins may be selected by the method described above.

【0024】(4)組換え体ウイルスゲノムRNA転写
ベクターの構築 本発明において、所望の生産すべきポリペプチドをコー
ドするDNAは、invitro的に転写産物を生産す
るための転写ベクターに組換えられた後、該組換え転写
ベクターにより、RNAとして生産しても良い。ウイル
スRNAをinvitro的に合成するには、DNA依
存RNAポリメラーゼを使用することができる。DNA
依存RNAポリメラーゼにはT7RNAポリメラーゼ、
SP6RNAポリメラーゼ及び大腸菌RNAポリメラー
ゼ等が市販されている。好ましくは、プロモーター領域
の塩基配列並びに転写開始点が正確に明らかになってお
り並びに高転写活性を有するT7RNAポリメラーゼ
(Dunnら、(1983)J.Mol.Viol.1
66:477−535)を用いることができる。ウイル
スRNAの5’末端の核酸の構造は、ウイルスRNAの
複製や翻訳等において非常に重要な機能を持っており、
5’末端に余分な塩基配列が付加されるとウイルスRN
Aの生物活性は激減することが報告されている(Jan
daら、(1987)Virology 158:25
9−262)。そのため、野生型と同一の5’末端の塩
基配列を持つウイルスRNAをin vitro的に合
成するには、cDNAの5’末端から正確に転写が開始
することが好ましい。BMVを例にとれば、BMVRN
A3の転写ベクターpBTF3が構築されている(Mo
riら、(1991)J.Gen.Virol.72:
243ー246)(図5)。
(4) Construction of Recombinant Virus Genomic RNA Transcription Vector In the present invention, the DNA encoding the desired polypeptide to be produced was recombined into a transcription vector for in vitro production of a transcript. Thereafter, RNA may be produced by the recombinant transcription vector. To synthesize viral RNA in vitro, a DNA-dependent RNA polymerase can be used. DNA
Dependent RNA polymerases include T7 RNA polymerase,
SP6 RNA polymerase and E. coli RNA polymerase are commercially available. Preferably, the nucleotide sequence of the promoter region and the transcription start site are precisely known, and T7 RNA polymerase having high transcription activity (Dunn et al., (1983) J. Mol. Viol. 1).
66: 477-535). The structure of the nucleic acid at the 5 'end of the viral RNA has a very important function in the replication and translation of the viral RNA,
When an extra nucleotide sequence is added to the 5 'end, viral RN
The biological activity of A has been reported to decrease dramatically (Jan
da et al., (1987) Virology 158: 25.
9-262). Therefore, in order to synthesize in vitro a viral RNA having the same base sequence at the 5 ′ end as the wild type, it is preferable that transcription be accurately started from the 5 ′ end of the cDNA. Taking BMV as an example, BMVRN
A3 transcription vector pBTF3 has been constructed (Mo
ri et al., (1991) J. Am. Gen. Virol. 72:
243-246) (FIG. 5).

【0025】組換え体BMVRNA3転写ベクターを構
築するための材料としてはpBTF3ベクターが利用さ
れる。pBTF3ベクターは、T7プロモーターとBM
VRNA3cDNA及び大腸菌のベクターであるpUC
ベクターの遺伝子とを含むベクターである。上記ベクタ
ーの外被蛋白質遺伝子部分内にある翻訳開始コドンにK
unkelらの方法によってNsiI切断部位を付与し
ておき、外被蛋白質遺伝子部分内にあるStuI制限酵
素切断部位にリンカー等を接合させることによってSa
cI制限酵素切断部位に置き換え、NsiI/SacI
断片を取り除き、外来遺伝子を含むNsiI/SacI
断片を組み込むことによって、読み枠を変えずに外来遺
伝子を導入することができる。転写産物の生産にあたっ
ては、組換えpBTF3ベクターをEcoRIで切断す
ることによってリニアーなDNAの形状にして鋳型とし
て用い、ATP、UTP、CTP、GTP、キャップア
ナログ(m7GpppG)、T7RNAポリメラーゼを
含むin vitro転写システムによって組換え体R
NA3を大量生産する。
A pBTF3 vector is used as a material for constructing a recombinant BMV RNA3 transcription vector. The pBTF3 vector contains the T7 promoter and BM
VRNA3 cDNA and pUC, a vector of Escherichia coli
And a vector gene. The translation initiation codon in the coat protein gene portion of the above vector has a K
A NsiI cleavage site was provided by the method of Unkel et al.
Replaced with cI restriction enzyme cleavage site, NsiI / SacI
Fragment is removed and NsiI / SacI containing foreign gene
By incorporating the fragment, a foreign gene can be introduced without changing the reading frame. In the production of a transcript, the recombinant pBTF3 vector is cut with EcoRI to form a linear DNA and used as a template. Recombinant R by system
Mass production of NA3.

【0026】(5)RNA複製酵素を生産する形質転換
体プロトプラストにおける外来遺伝子の発現 RNA複製酵素遺伝子、例えばRNA1及び2の両cD
NAを導入した形質転換細胞中では生物活性を持つRN
A複製酵素、例えば1a及び2a蛋白質が全ての細胞で
発現される(Moriら、(1992)J.Gen.V
irol.73:169−172)。つまり、このよう
な形質転換細胞中では、ウイルスゲノムを植物の転写及
び翻訳機構によって発現させることができる。又、まず
RNA複製酵素遺伝子、例えばRNA1及び2の両cD
NAを導入した形質転換植物ゲノムに、形質転換用ベク
ターを用いて組換え体ウイルスゲノムRNA、例えば組
換え体RNA3のcDNAを導入し、植物の転写機構に
よって組換え体RNA3を転写させ、植物細胞中に生産
されているRNA複製酵素、例えば1a及び2a蛋白質
によって組換え体ウイルスゲノムRNA、例えば組換え
体RNA3が複製されるとともにサブゲノムである組換
え体RNA4も大量に合成され、導入された外来遺伝子
及び産物が大量生産されることになる。若しくは、RN
A1及び2の両cDNAを導入した形質転換植物細胞に
組換え体RNA3を接種すれば、組換え体RNA3の複
製及びサブゲノムである組換え体RNA4も大量に合成
される。
(5) Expression of Foreign Gene in Protoplasts of Transformants Producing RNA Replication Enzyme RNA replication genes, for example, cD of both RNA1 and RNA2
RN with biological activity in transformed cells into which NA has been introduced
A replication enzymes, such as the 1a and 2a proteins, are expressed in all cells (Mori et al., (1992) J. Gen. V.
irol. 73: 169-172). That is, in such a transformed cell, the viral genome can be expressed by the transcription and translation machinery of the plant. First, the RNA replication enzyme gene, for example, both cD of RNA1 and RNA2
A recombinant virus genomic RNA, for example, cDNA of recombinant RNA3, is introduced into a transformed plant genome into which NA has been introduced using a transformation vector, and the recombinant RNA3 is transcribed by a plant transcription mechanism. Recombinant viral genomic RNA, eg, recombinant RNA3, is replicated by RNA replication enzymes produced therein, eg, 1a and 2a proteins, and recombinant RNA4 as a subgenome is also synthesized in large quantities and introduced foreign RNA. Genes and products will be mass-produced. Or RN
When recombinant RNA3 is inoculated into transformed plant cells into which both cDNAs of A1 and 2 have been introduced, the recombinant RNA3 is replicated and a large amount of recombinant RNA4, which is a subgenome, is also synthesized.

【0027】形質転換植物ゲノム中の組換え体ウイルス
ゲノムRNAcDNA、例えばRNA3のcDNAの確
認はサザンブロティングによって、組換え体RNA3の
複製及び組換え体RNA4の合成の確認はノーザンブロ
ティングによって、外来遺伝子産物の生産は、例えばヒ
ト由来γ−インターフェロン(以後IFNという)遺伝
子を導入した場合、抗IFN抗体によるウエスタンブロ
ッティングによって確認することができる。外来遺伝子
として、β−グルクロニダーゼ(以後GUSという)を
用いる場合には、一般的に用いられる蛍光分光法(Gu
s gene fusion system use
r’s manual)によって確認できる。
The recombinant virus genomic RNA cDNA in the genome of the transformed plant, for example, the cDNA of RNA3, can be confirmed by Southern blotting, and the replication of recombinant RNA3 and the synthesis of recombinant RNA4 can be confirmed by Northern blotting. Production of the gene product can be confirmed by Western blotting using an anti-IFN antibody, for example, when a human-derived γ-interferon (hereinafter referred to as IFN) gene has been introduced. When β-glucuronidase (hereinafter referred to as GUS) is used as a foreign gene, generally used fluorescence spectroscopy (Gu
s gene fusion system use
r's manual).

【0028】RNA1cDNA、RNA2cDNA、組
換え体RNA3cDNAをゲノムに導入した形質転換植
物細胞中で、例えば外来遺伝子をβーグルグロニダーゼ
とした場合、βーグルグロニダーゼが生産されることが
既に確認されている(米国特許出願第07/66316
4号)。そのため、外来遺伝子置換部位を決定するため
の遺伝子発現効率の比較は、RNA1cDNA、RNA
2cDNA及び外来遺伝子を置換した組換え体RNAc
DNAの3者を植物ゲノムに導入した植物体を用いて検
討するよりも、i)RNA1cDNA及びRNA2cD
NAをゲノムに導入した組換え体植物のプロトプラスト
に合成した組換え体RNAを接種するか、若しくはi
i)合成したRNA1、RNA2及び組換え体RNAを
植物プロトプラストに同時接種することによって、簡
便、正確かつ再現性高く行うことができる。なぜなら
ば、組換え体RNAcDNAを植物ゲノムに導入する場
合、ゲノム中における導入部位、導入数によって、細胞
中で転写される組換え体RNAの量に差異が認められる
からである。接種の方法としては、ポリカチオン法、ポ
リエチレングリコール法、エレクトロポーレーション法
等の公知の方法が用いられる。
It has already been confirmed that, for example, when a foreign gene is β-gluglonidase in a transformed plant cell in which RNA1 cDNA, RNA2 cDNA, or recombinant RNA3 cDNA has been introduced into the genome, β-gluglonidase is produced. (US patent application Ser. No. 07/66316).
No. 4). Therefore, comparison of gene expression efficiency for determining a foreign gene replacement site was performed using RNA1 cDNA, RNA1
2cDNA and recombinant RNAc with foreign gene substitution
I) RNA1 cDNA and RNA2cD
Inoculating the synthesized recombinant RNA into a protoplast of a recombinant plant in which NA has been introduced into the genome, or i.
i) Simultaneous inoculation of the synthesized RNA1, RNA2 and recombinant RNA into plant protoplasts can be performed simply, accurately and reproducibly. This is because, when a recombinant RNA cDNA is introduced into a plant genome, the amount of the recombinant RNA transcribed in a cell differs depending on the site of introduction and the number of introduction in the genome. As the inoculation method, a known method such as a polycation method, a polyethylene glycol method, or an electroporation method is used.

【0029】BMVは1a、2a、3a及び外被蛋白質
を生産する。また、系統によって20KDの本来の外皮
蛋白質(CP1)の他19KDの外皮蛋白質(CP2)
も生産することが知られている。(Sacher an
d Ahlquist、(1989)J.Virol.
63:4545−4552)。本発明者は、BMV,A
TCC66系統を用いて1a蛋白質、2a蛋白質、3a
蛋白質および外被蛋白質遺伝子の1番目の翻訳開始コド
ンからの部分、あるいは外被蛋白質遺伝子の1番目以降
の翻訳開始コドンからの部分を、外来遺伝子、例えばI
FN若しくはGUSと置き換え、外来遺伝子置換部位と
外来遺伝子産物生産量の関係を検討した結果、驚くべき
ことにCP2を外来遺伝子と置き換えたときに飛躍的に
外来遺伝子の生産量が高まることを見い出した。この理
由として、本発明者は理論に拘束されるものではない
が、上記の外被蛋白質遺伝子cDNAの5’末端非翻訳
領域から、外被蛋白質構造遺伝子中の2番目の翻訳開始
コドンまでのヌクレオチド部分の配列が重要であると考
る。
BMV produces 1a, 2a, 3a and coat proteins. Further, depending on the strain, a 19 KD hull protein (CP2) in addition to a 20 KD original hull protein (CP1)
It is also known to produce. (Sacher an
d Ahlquist, (1989) J. Am. Virol.
63: 4545-4552). The present inventor has proposed that BMV, A
Using the TCC66 strain, 1a protein, 2a protein, 3a
A portion from the first translation initiation codon of the protein and the coat protein gene, or a portion from the first and subsequent translation start codons of the coat protein gene is converted to a foreign gene such as I
As a result of replacing F2 or GUS and examining the relationship between the foreign gene replacement site and the amount of the foreign gene product, it was surprisingly found that the replacement of CP2 with the foreign gene dramatically increased the amount of the foreign gene produced. . For this reason, the present inventor is not bound by theory, but is not limited to the nucleotides from the 5'-terminal untranslated region of the above-mentioned coat protein gene cDNA to the second translation initiation codon in the coat protein structural gene. I think the sequence of the parts is important.

【0030】この配列は、5’GTATTTAATGT
CGACTTCAGGAACTGGTAAGATG(配
列番号:1)であることが判明した。すなわち、BMV
ATCC66外被蛋白質遺伝子cDNAの5’末端非
翻訳領域に相当するヌクレオチド部分から1番目の翻訳
開始コドン周辺のヌクレオチド配列が翻訳に不適切であ
り、かつ、2番目の翻訳開始コドン付近のヌクレオチド
配列が翻訳に適した構造であり、2番目の翻訳開始コド
ンから翻訳が行なわれることが、ATCC66のCP2
からの翻訳能を高めている可能性がある。また、本発明
はATCC66のCP2を外来遺伝子と置き換えること
によって、外被蛋白質との融合蛋白質ではない目的とす
る外来遺伝子産物が大量に生産されるという優れた効果
を有する画期的な発明である。
This sequence is 5'GTATTTAATGT
CGACTTCAGGAACTGGTAAGATG (SEQ ID NO: 1). That is, BMV
The nucleotide sequence around the first translation initiation codon from the nucleotide portion corresponding to the 5 'end untranslated region of the ATCC66 coat protein gene cDNA is inappropriate for translation, and the nucleotide sequence around the second translation initiation codon is It is a structure suitable for translation, and the fact that translation is performed from the second translation initiation codon is based on the CP2 of ATCC66.
There is a possibility that the ability to translate from is improved. Further, the present invention is an epoch-making invention having an excellent effect that by exchanging CP2 of ATCC66 with a foreign gene, a target foreign gene product which is not a fusion protein with a coat protein is produced in large quantities. .

【0031】このことから、本発明によれば、他の植物
RNAウイルスであっても、外被蛋白質遺伝子cDNA
の5’末端非翻訳領域に相当するヌクレオチド部分に、
Kunkelらの方法(Kunkelら、(1987)
Methods in Enzymology 15
4:367−382)による部位特異的突然変異等によ
って欠失若しくは置換などの遺伝子操作を行ない、1番
目の翻訳開始コドン周辺のヌクレオチド配列を翻訳に不
適切にし、かつ、2番目の翻訳開始コドン周辺のヌクレ
オチド配列を翻訳に適した構造にし、2番目の翻訳開始
コドンから翻訳が行なわれるように改変するような遺伝
子操作を行うことによって、飛躍的に目的とする遺伝子
産物の生産を高めることができることができる。また、
人為的に本来の翻訳開始点より下流にATG部位を作出
し、人為的に作出したATG部位から翻訳を開始させる
ことも可能である。
From this, according to the present invention, even if other plant RNA viruses are used, the coat protein gene cDNA
At the nucleotide portion corresponding to the 5'-terminal untranslated region of
The method of Kunkel et al. (Kunkel et al., (1987)
Methods in Enzymology 15
4: 367-382) to perform a genetic manipulation such as deletion or substitution by site-directed mutation or the like to render the nucleotide sequence around the first translation initiation codon inappropriate for translation and to cause the second translation initiation codon By performing a genetic manipulation to make the surrounding nucleotide sequence suitable for translation and modifying it so that translation is performed from the second translation initiation codon, it is possible to dramatically increase the production of the target gene product. Can do it. Also,
It is also possible to artificially create an ATG site downstream of the original translation start point and start translation from the artificially created ATG site.

【0032】組換え体RNAは、ウイルスが植物体全身
に転移するときに必要な外被蛋白質(Allison
ら、(1990)Proc.Natl.Acad.Sc
i.USA 87:1820−1824)遺伝子部分を
取り除いているため、接種法では植物体全体で外来遺伝
子を発現させることは不可能である。本発明では、RN
A複製酵素遺伝子のcDNAを植物ゲノムに導入した組
換え植物に、組換え体RNAcDNAをさらに導入し組
換え植物体で外来遺伝子を発現させる方法もとっている
ため、植物体全体で外来遺伝子を発現させることが可能
になる。
[0032] Recombinant RNA is a coat protein (Allison) required when the virus is transferred throughout the plant.
Et al., (1990) Proc. Natl. Acad. Sc
i. USA 87: 1820-1824) Since the gene portion is removed, it is impossible to express the foreign gene in the whole plant by the inoculation method. In the present invention, RN
A method has been adopted in which a recombinant RNA cDNA is further introduced into a recombinant plant in which the cDNA of the A-replicating enzyme gene has been introduced into the plant genome, and the foreign gene is expressed in the recombinant plant. It becomes possible to do.

【0033】本発明の方法は、RNA植物ウイルスのゲ
ノムにコードされたウイルスRNA複製酵素を植物ゲノ
ムに導入し、植物の転写翻訳機構によってRNA複製酵
素を生産させ、植物細胞中において所望の遺伝子のmR
NAを大量に合成し、さらに翻訳能を高め、遺伝子産物
の効率的な生産を可能とするので、産業上の利用価値は
極めて大きいものである。本発明の方法では、外来遺伝
子はウイルスゲノムRNAの外被蛋白質遺伝子と置き換
えられてから植物形質転換用ベクターに組み込まれ植物
ゲノムに導入され、植物細胞中で組換え体RNAとして
転写させるか、又は、組換え体転写ベクターに組み込ま
れin vitro的に合成された組換え体RNAとし
て植物に接種されるため、in vitro的にすべて
のウイルスゲノムRNAを合成して植物に接種するより
も、極めて効率的な利用法になる。また、BMV AT
CC66のように、5’末端非翻訳領域から外被蛋白質
遺伝子内の2番目の翻訳開始コドンまでのヌクレオチド
配列をKunkelらの方法(Kunkelら、(19
87)Methods in Enzymology
154:367−382)による部位特異的突然変異等
によって欠失若しくは置換などの改変を行い、外来遺伝
子と置き換えられる部分を外被蛋白質遺伝子の2番目の
翻訳開始コドン以降にすると、外被蛋白質との融合蛋白
質ではなく目的とする外来遺伝子産物が飛躍的に生産さ
れることから、さらなる産業上の利用価値が高まってい
る。
According to the method of the present invention, a viral RNA replication enzyme encoded by the genome of an RNA plant virus is introduced into a plant genome, the RNA replication enzyme is produced by a plant transcription / translation mechanism, and the desired gene is expressed in plant cells. mR
Since NA is synthesized in a large amount, the translation ability is further enhanced, and the gene product can be efficiently produced, the industrial use value is extremely large. In the method of the present invention, the foreign gene is replaced with a coat protein gene of viral genomic RNA, then incorporated into a plant transformation vector, introduced into the plant genome, and transcribed as recombinant RNA in plant cells, or Since the plant is inoculated as a recombinant RNA synthesized in vitro by being incorporated into a recombinant transcription vector, it is extremely efficient compared to in vitro synthesizing all the viral genomic RNA and inoculating the plant. Usage. Also, BMV AT
As in CC66, the nucleotide sequence from the 5'-terminal untranslated region to the second translation initiation codon in the coat protein gene was determined by the method of Kunkel et al. (Kunkel et al., (19)
87) Methods in Enzymology
154: 367-382), by making a modification such as deletion or substitution by site-directed mutation, etc., and replacing the part to be replaced with the foreign gene by the second translation initiation codon of the coat protein gene, Since a target foreign gene product is produced dramatically instead of a fusion protein of the above, further industrial use value is increasing.

【0034】組換え体ウイルスゲノムRNA、例えば組
換え体RNA3に導入される遺伝子としては、種々のも
のが考えられる。たとえば、農業上有用な蛋白質、機能
性蛋白質、医薬となる蛋白質例えばインターフェロン
等、の遺伝子が導入可能である。この場合、細菌を用い
た方法では活性のある蛋白質が得られないもの、例えば
糖鎖構造の付与が蛋白質の活性に重要なものが導入可能
である。さらには、動物細胞あるいは細菌では細胞が死
滅してしまう毒性のある蛋白質がもし植物細胞にたいし
て毒性がなければ、本方法は極めて有効な手段となりう
る。又、作物育種に利用する場合には、従来の植物ゲノ
ムに数コピーの外来遺伝子を組み込む方法より、外来遺
伝子のmRNA生産量が多いため、より高い形質の発現
が獲得できる。例えば、外来遺伝子がウイルスの外被蛋
白質遺伝子であればウイルス抵抗性植物の育種につなが
り、ササゲトリプシンインヒビター遺伝子であればスペ
クトラムの広い害虫抵抗性植物の育種につながる。さら
に、内在性RNAに相補的なアンチセンスRNAを組込
み、植物細胞中でアンチセンスRNAを大量に合成すれ
ば、内在性RNAの翻訳を抑制することができ、植物遺
伝子の発現を調節することが可能である。
Various genes can be considered as the gene to be introduced into the recombinant virus genomic RNA, for example, the recombinant RNA3. For example, genes such as agriculturally useful proteins, functional proteins, and pharmaceutical proteins such as interferons can be introduced. In this case, it is possible to introduce those in which an active protein cannot be obtained by a method using bacteria, for example, those in which the provision of a sugar chain structure is important for the activity of the protein. Furthermore, this method can be an extremely effective means if a toxic protein that kills cells in animal cells or bacteria is not toxic to plant cells. Further, when used for crop breeding, higher trait expression can be obtained since the amount of foreign gene mRNA produced is larger than in the conventional method of incorporating several copies of a foreign gene into a plant genome. For example, if the foreign gene is a viral coat protein gene, it leads to breeding of a virus-resistant plant, and if the cowpea trypsin inhibitor gene, it leads to breeding of a broad-spectrum insect-resistant plant. Furthermore, by incorporating antisense RNA complementary to endogenous RNA and synthesizing a large amount of antisense RNA in plant cells, translation of endogenous RNA can be suppressed, and expression of plant genes can be regulated. It is possible.

【0035】[0035]

【実施例】以下に実施例を示して本発明をさらに具体的
に説明するが本発明はこれらに限定されるべきものでは
ない。 実施例1.BMVRNA転写ベクター及び植物形質転換
用ベクターの構築 A.BMV RNA1、2及び3のcDNAの作製 BMVはATCC66系統を用いた。ウイルス増殖には
オオムギ(Hordeum vulagare L.品
種:五畝四石)を用い、公知の分画遠心分離法(Oku
noら、(1978)J.Gen.Viol.38:4
09−418))によってウイルス粒子を純化し、純化
BMVを用いてベントナイト及びSDS存在下でフェノ
ール抽出を3ー4回繰り返し、エチルエーテル処理、エ
タノール沈澱を行ないRNAを得た。
The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, which should not be construed as limiting the invention. Embodiment 1 FIG. Construction of BMV RNA Transcription Vector and Plant Transformation Vector Preparation of cDNA for BMV RNA 1, 2, and 3 BMV used ATCC66 strain. Barley (Hordeum vulgare L. cultivar: Goune four stones) was used for virus propagation, and a known fractional centrifugation method (Oku
No. et al., (1978) J. Mol. Gen. Viol. 38: 4
09-418)), the phenol extraction was repeated 3-4 times in the presence of bentonite and SDS using purified BMV, and ethyl ether treatment and ethanol precipitation were performed to obtain RNA.

【0036】得られたRNAの溶液を、標準的な低融点
アガロース電気泳動を用いた分離法(Sambrook
ら、(1989)Molecular Cloning
2nd、CSH Laboratory)により、R
NA1、2及び3をそれぞれ得た。得られた各RNAか
ら、公知の方法(Ahlquistら、(1984)
J.Mol.Biol.172:369−383)によ
ってRNA1、2および3の完全長cDNAを調製しp
UCベクターにクローニングしたものがそれぞれpBB
1、2及び3である。pBB1、2及び3は、完全長c
DNAのBMV RNA5’末端に相当する部位にSn
aBI部位を持ち3’末端のすぐ下流にEcoRI部位
を持っている。
The obtained RNA solution was subjected to a separation method using standard low melting point agarose electrophoresis (Sambrook).
Et al., (1989) Molecular Cloning.
2nd, CSH Laboratory), R
NA1, 2, and 3 were obtained, respectively. From each of the obtained RNAs, a known method (Ahlquist et al., (1984))
J. Mol. Biol. 172: 369-383) to prepare full-length cDNAs of RNAs 1, 2 and 3.
Those cloned into the UC vector are pBB
1, 2, and 3. pBB1, 2 and 3 are full-length c
SnMV is added to the site corresponding to the BMV RNA 5 'end of DNA.
It has an aBI site and an EcoRI site immediately downstream of the 3 'end.

【0037】B.BMV RNA転写ベクターの構築と
感染性RNAのin vitro合成 B−1 BMV RNA転写ベクター(pBTF1、2
及び3)の構築 BMV RNAをin vitro的に合成するには、
DNA依存RNAポリメラーゼが不可欠である。DNA
依存RNAポリメラーゼにはT7RNAポリメラーゼ、
SP6RNAポリメラーゼ及び大腸菌RNAポリメラー
ゼ等が市販されているが、本実験では、プロモーター領
域の塩基配列並びに転写開始点が正確に明らかになって
おり並びに高転写活性を有することから、T7RNAポ
リメラーゼ(Dunnら、(1983)J.Mol.B
iol.166:477−535)を用いたin vi
tro BMV RNA合成系を確立した。ウイルスR
NAの5’末端の核酸の構造は、ウイルスRNAの複製
や翻訳等において非常に重要な機能を持っており、5’
末端に余分な塩基配列が付加されるとウイルスRNAの
生物活性は激減することが報告されている(Janda
ら、(1987)Virology 158:259−
262)。そのため、野生型と同一の5’末端の塩基配
列を持つウイルスRNAをin vitro的に合成す
るには、cDNAの5’末端から正確に転写が開始され
ねばならない。従って、転写開始点を平滑末端化し、B
MV RNAの完全長cDNAを導入するために、T7
プロモーターの転写開始点に制限酵素認識部位を導入す
ることを試みた。
B. Construction of BMV RNA transcription vector and in vitro synthesis of infectious RNA B-1 BMV RNA transcription vector (pBTF1, 2
And 3) Construction In order to synthesize BMV RNA in vitro,
DNA-dependent RNA polymerase is essential. DNA
Dependent RNA polymerases include T7 RNA polymerase,
Although SP6 RNA polymerase and Escherichia coli RNA polymerase and the like are commercially available, in this experiment, since the nucleotide sequence of the promoter region and the transcription start site were precisely clarified and had high transcription activity, T7 RNA polymerase (Dunn et al., (1983) J. Mol.
iol. 166: 477-535)
A tro BMV RNA synthesis system was established. Virus R
The structure of the nucleic acid at the 5 'end of NA has a very important function in the replication and translation of viral RNA, etc.
It has been reported that the biological activity of viral RNA is drastically reduced when an extra nucleotide sequence is added to the terminal (Janda).
Et al., (1987) Virology 158: 259-.
262). Therefore, in order to synthesize in vitro a viral RNA having the same base sequence at the 5 ′ end as that of the wild type, transcription must be accurately started from the 5 ′ end of the cDNA. Therefore, the transcription start point was blunt-ended and B
To introduce the full length cDNA of MV RNA, T7
We attempted to introduce a restriction enzyme recognition site into the transcription start site of the promoter.

【0038】B−1−1 T7プロモーターの合成 DNA合成装置(Applied Biosystem
s社モデル381A)を用いて、2種の31塩基からな
るオリゴヌクレチオド5’pd(CTAGATGCAT
ATAGTGAGTCGTATTAATTTA)(配列
番号:2)及び5’pd(AGCTTAAATTAAT
ACGACTCACTATATGCAT)(配列番号:
3)を合成した。合成終了後、常法に従って高速液体ク
ロマトグラフィーによって精製し、回収したオリゴヌク
レチオド溶液に1/200容量の2N HClを加え中
和した後、NENSORB20(Du Pont社製)
に添加して脱塩を行なった。
B-1-1 Synthesis of T7 promoter DNA synthesizer (Applied Biosystem)
Oligonucleotide 5 'pd (CTAGATGCAT) consisting of two 31 bases using s company model 381A)
ATAGTGAGTCGGTATTAATTTA) (SEQ ID NO: 2) and 5'pd (AGCTTAAAATTAAT)
ACCGACTCACTATATGCAT) (SEQ ID NO:
3) was synthesized. After completion of the synthesis, the solution was purified by high performance liquid chromatography according to a conventional method, and the collected oligonucleotide solution was neutralized by adding 1/200 volume of 2N HCl, and then NENSORB20 (manufactured by Du Pont)
For desalting.

【0039】まず、2mlのメタノール(高速液体クロ
マトグラフィー用、ナカライテスク社製)、2mlのA
液(0.1M トリス−HCl、10mM Triet
hylamine(TEA)、1mM Na2−EDT
A)、pH7.7)によってカラムの平衡化を行なっ
た。次にサンプルに1.4μg/mlの割り合いでTE
Aを加えたものをカラムに添加し吸着させた。6ー9m
lのA液及び3mlのイオン交換水でカラムを洗浄した
後、400μlの50%エタノール(特級、ナカライテ
スク社製)により、オリゴヌクレチオドを溶出した。溶
出したオリゴヌクレチオド溶液をエバポレーターによっ
て減圧乾固後イオン交換水に溶解し、1μg/mlのオ
リゴヌクレチオド溶液を調製した。これらの合成オリゴ
ヌクレチオドの5’及び3’末端をリン酸化した。すな
わち、1μlのオリゴヌクレチオド(1μg/ml)、
20μlの10mM ATP、20μlの10Xキナー
ゼ溶液(500mM トリス−HCl、pH7.5、1
00mM MgCl2、100mM ジチオスレイトール
(DTT))、4μlのT4ポリヌクレオチドキナーゼ
(4unit/μl、宝酒造社製)及び155μlのイ
オン交換水を含む反応液を37℃、1時間反応させ、オ
リゴヌクレチオドのリン酸化を行なった。反応後、65
℃、10分間の熱処理によって酵素の不活化を行なっ
た。
First, 2 ml of methanol (for high performance liquid chromatography, manufactured by Nacalai Tesque) and 2 ml of A
Solution (0.1 M Tris-HCl, 10 mM Triet
hyamine (TEA), 1 mM Na 2 -EDT
A), pH 7.7), the column was equilibrated. Next, TE was added to the sample at a rate of 1.4 μg / ml.
What added A was added to the column, and it was made to adsorb | suck. 6-9m
After washing the column with 1 L of solution A and 3 ml of ion-exchanged water, oligonucleotides were eluted with 400 μl of 50% ethanol (special grade, manufactured by Nacalai Tesque). The eluted oligonucleotide solution was dried under reduced pressure by an evaporator and then dissolved in ion-exchanged water to prepare a 1 μg / ml oligonucleotide solution. The 5 'and 3' ends of these synthetic oligonucleotides were phosphorylated. That is, 1 μl of oligonucleotide (1 μg / ml),
20 μl of 10 mM ATP, 20 μl of 10 × kinase solution (500 mM Tris-HCl, pH 7.5, 1
A reaction solution containing 00 mM MgCl 2 , 100 mM dithiothreitol (DTT), 4 μl of T4 polynucleotide kinase (4 units / μl, manufactured by Takara Shuzo) and 155 μl of ion-exchanged water was allowed to react at 37 ° C. for 1 hour. Was phosphorylated. After the reaction, 65
The enzyme was inactivated by heat treatment at 10 ° C. for 10 minutes.

【0040】反応液にフェノール処理2回、フェノール
/クロロホルム処理1回、クロロホルム処理1回及びエ
チルエーテル処理3回を行ない、その後減圧下に30ー
40分間置き、反応液中に混在するエチルエーテルを完
全に除去した。この反応液をNENSORB20カラム
に添加し、上述と同様の方法によってリン酸化オリゴヌ
クレチオドの精製を行なった後、減圧乾固し50ng/
mlとなるように蒸留水に溶解し、以後の操作に供試し
た。これらの合成オリゴヌクレチオドをアニーリングし
てT7プロモーターを合成した。このプロモーター配列
はT7プロモーターのコンセンサス配列の他に5’末端
にHindIII部位、3’末端にXbaI部位を突出
して持ち、さらに、転写開始点から(+4)の位置にN
siI部位を持つ。
The reaction solution was subjected to phenol treatment twice, phenol / chloroform treatment once, chloroform treatment once and ethyl ether treatment three times, and then placed under reduced pressure for 30 to 40 minutes to remove ethyl ether mixed in the reaction solution. Removed completely. The reaction solution was added to a NENSORB20 column, and the phosphorylated oligonucleotide was purified by the same method as described above.
The solution was dissolved in distilled water so as to obtain a ml, and subjected to subsequent operations. These synthetic oligonucleotides were annealed to synthesize a T7 promoter. This promoter sequence has a HindIII site at the 5 ′ end and an XbaI site at the 3 ′ end in addition to the consensus sequence of the T7 promoter.
Has an siI site.

【0041】B−1−2 転写ベクターpUCTへの
BMV RNAの完全長cDNAの導入(図5) 合成T7プロモーターをpUC19のHindIII/
XbaI部位に導入し転写ベクターpUCTを構築し
た。pUCTにNsiIおよびT4DNAポリメラーゼ
処理を行ない、T7プロモーターの(+1)位までの塩
基を除去し(−1)位の塩基対で平滑末端を形成させる
ことができる。pBB1、pBB2、pBB3それぞれ
のBMV RNA全長cDNAを含むSnaBI/Ec
oRI断片と,NsiI及びT4ポリメラーゼ処理後E
coRI処理を行なったpUCTの大断片とライゲーシ
ョンし、BMV RNA1、2および3の転写ベクター
pBTF1、2及び3をそれぞれ構築した。
B-1-2 Introduction of BMV RNA full-length cDNA into transcription vector pUCT (FIG. 5) Synthetic T7 promoter was ligated with HindIII / pUC19.
The vector was introduced into the XbaI site to construct a transcription vector pUCT. pUCT is treated with NsiI and T4 DNA polymerase to remove bases up to the (+1) position of the T7 promoter and form a blunt end at the (-1) base pair. SnaBI / Ec containing full-length BMV RNA cDNA of each of pBB1, pBB2 and pBB3
oRI fragment and E after NsiI and T4 polymerase treatment
Ligation was performed with the large fragment of pUCT that had been subjected to the coRI treatment to construct transcription vectors pBTF1, 2, and 3 of BMV RNA1, 2, and 3, respectively.

【0042】B−2 感染性RNAのin vitr
o合成(図5) T7プロモーターの転写写開始点のすぐ下流にRNA
1、2及び3のそれぞれの完全長cDNAが導入され、
さらに、完全長cDNAのすぐ下流にEcoRI部位が
存在する転写ベクターpBTF1、2及び3のそれぞれ
のDNAを塩化セシウム遠心分離法(Sambrook
ら、(1989)Molecular Cloning
2nd、CSH Laboratory)によって精製
した。それぞれの精製DNA3μgをEcoRIで切断
後、フェノール/クロロホルム処理を行ない、20μg
のtRNAをキャリアとして用いエタノール沈澱した。
B-2 In Vitro of Infectious RNA
oSynthesis (Fig. 5) RNA immediately downstream of the transcription start point of T7 promoter
Each full-length cDNA of 1, 2, and 3 is introduced,
Furthermore, the DNA of each of the transcription vectors pBTF1, 2, and 3 having an EcoRI site immediately downstream of the full-length cDNA was subjected to cesium chloride centrifugation (Sambrook).
Et al., (1989) Molecular Cloning.
(2nd, CSH Laboratory). After cutting 3 μg of each purified DNA with EcoRI, it was treated with phenol / chloroform to give 20 μg.
Was precipitated using ethanol as a carrier.

【0043】得られた沈澱に16.8μlの蒸留水、1
0μlの5X転写緩衝液(200mM,トリス−HCl
(pH7.5)、30mM MgCl2、10mM S
permidine、50mM NaCl)、5μlの
100mM,DTT、1.8μlのDNase/RNa
seフリー牛血清アルブミン(2.8mg/ml)、
2.5μlのRNasin(40unit/ml)、
2.5μlの10mM ATP、2.5μlの10mM
UTP、2.5μlの10mM CTP、0.4μl
の10mM GTPおよび5μlの5mMキャップアナ
ログ(m7GpppG)を加え、軽く混ぜた後、1μl
のT7ポリメラーゼを加え、37℃で反応させた。1時
間後、さらに2μlの10mM GTPおよび1μlの
T7ポリメラーゼを加え、37℃、1時間反応させた。
その後、1.3μlのDNase(1unit/ml)
を加え、37℃、1時間反応させ、鋳型DNAを分解し
た。この反応液をフェノール/クロロホルム及びクロロ
ホルムでそれぞれ1回ずつ処理し、20μgのtRNA
をキャリアとしてエタノール沈澱した後、10μlの蒸
留水に懸濁した。
16.8 μl of distilled water, 1
0 μl of 5 × transfer buffer (200 mM, Tris-HCl
(PH 7.5), 30 mM MgCl2, 10 mM S
permidine, 50 mM NaCl), 5 μl of 100 mM, DTT, 1.8 μl of DNase / RNa
se-free bovine serum albumin (2.8 mg / ml),
2.5 μl of RNasin (40 unit / ml),
2.5 μl 10 mM ATP, 2.5 μl 10 mM
UTP, 2.5 μl of 10 mM CTP, 0.4 μl
Of 10 mM GTP and 5 μl of 5 mM cap analog (m7GpppG), mix gently, and add 1 μl
Was added and reacted at 37 ° C. One hour later, 2 µl of 10 mM GTP and 1 µl of T7 polymerase were further added, and reacted at 37 ° C for 1 hour.
Then, 1.3 μl of DNase (1 unit / ml)
Was added thereto and reacted at 37 ° C. for 1 hour to decompose the template DNA. This reaction solution was treated with phenol / chloroform and chloroform once each, and 20 μg of tRNA was treated.
Was precipitated with ethanol as a carrier, and suspended in 10 μl of distilled water.

【0044】上述の方法でin vitro合成したB
MV RNA1、2および3cDNAのそれぞれの転写
物を混合し、それに等量の2X接種緩衝液(100m
M,トリス−リン酸(pH8.0)、500mM Na
Cl、10mM EDTA、1%(W/V)ベントナイ
ト)を加え接種液とした。全身感染宿主であるオオムギ
葉の上に軽くカーボランダム(600メッシュ)を振り
かけ、5ー10μlの接種液滴を塗沫接種した。接種
後、すぐに葉上のカーボランダムを水道水で洗い流し
た。約2週間、25℃のグロースチャンバー(8,00
0LUX)で育成したところ、全身感染病徴を発現した
ため、転写ベクターpBTF1、2及び3の転写物は感
染性のあることが確認された。
B synthesized in vitro by the method described above
The transcripts of each of the MV RNA 1, 2 and 3 cDNAs were mixed, and an equal volume of 2 × inoculation buffer (100 m
M, Tris-phosphate (pH 8.0), 500 mM Na
Cl, 10 mM EDTA, 1% (W / V) bentonite) was added to obtain an inoculum. Carborundum (600 mesh) was lightly sprinkled on barley leaves as a systemically infected host, and 5 to 10 μl of inoculated droplets were spread and inoculated. Immediately after inoculation, the carborundum on the leaves was washed away with tap water. Approximately 2 weeks at 25 ° C. in a growth chamber (8,000
0LUX), the transcripts of the transcription vectors pBTF1, 2 and 3 were confirmed to be infectious because they developed systemic infection symptoms.

【0045】C.植物形質転換用ベクターの構築 C−1 CaMV 35Sプロモーターの転写開始点へ
の制限酵素認識部位の導入 植物細胞内に存在するDNA依存RNAポリメラーゼに
よって認識されるプロモーター及びターミネーターの間
にBMV RNAの完全長cDNAを導入することを試
みた。プロモーターとしては、転写量が多く、転写開始
点及びプロモーター領域の塩基配列が明らかにされてい
ることを考慮して、CaMVの35Sプロモーターを用
いた。また、5’末端に余分な7塩基の塩基配列を持つ
変異BMVRNA株は感染能力を持たないこと(Jan
daら、(1987)Virology 158:25
9−262)が明らかになっているため、植物細胞に導
入したBMV RNAの完全長cDNAの核内転写物に
増殖能力を持たせるためには、cDNAの転写開始点を
BMV RNAの5’末端と正確に一致させる必要があ
る。そこで、転写開始点のすぐ下流にBMV RNAの
完全長cDNAを導入するために、CaMVの35Sプ
ロモーターの転写開始点に部位特異的突然変異導入法に
よって制限酵素の認識部位を導入した。
C. Construction of Plant Transformation Vector Introduction of Restriction Enzyme Recognition Site into Transcription Start Site of C-1 CaMV 35S Promoter Full length of BMV RNA between promoter and terminator recognized by DNA-dependent RNA polymerase present in plant cells An attempt was made to introduce cDNA. As the promoter, a CaMV 35S promoter was used in consideration of the fact that the transcription amount was large and the transcription start point and the nucleotide sequence of the promoter region were clarified. In addition, the mutant BMV RNA strain having an extra 7 base sequence at the 5 ′ end does not have infectivity (Jan.
da et al., (1987) Virology 158: 25.
9-262), in order to make the nuclear transcript of the full-length cDNA of BMV RNA introduced into plant cells have a growth ability, the transcription start site of the cDNA must be 5′-terminal of BMV RNA. Need to match exactly. Therefore, in order to introduce the full length cDNA of BMV RNA immediately downstream of the transcription start site, a recognition site for a restriction enzyme was introduced into the transcription start site of the 35S promoter of CaMV by site-directed mutagenesis.

【0046】C−2 部位特異的突然変異導入法(図
3) 京都大学農学部植物病理学研究室保存のCaMV CM
1841株の35Sプロモーター領域(7016−74
34)をpUC18由来のポリリンカー配列及びCaM
V CM1841株の35Sターミネーター領域(74
36−7606)の直前に持つpCAM35を用いた。
35Sプロモーター領域の一本鎖DNAを調製するため
に、pCAM35のPstI/EcoRI断片をpUC
118のPstI/EcoRI部位に導入し、pCAM
35EPを構築した。pCAM35EPで大腸菌MV1
184株を形質転換し、ヘルパーファージM13K07
を利用して一本鎖DNAを調製した。
C-2 Site-directed mutagenesis (FIG. 3) CaMV CM stored in Plant Pathology Laboratory, Faculty of Agriculture, Kyoto University
The 35S promoter region of the 1841 strain (7016-74)
34) is a polylinker sequence derived from pUC18 and CaM
V CM1841 strain 35S terminator region (74
36-7606) was used immediately before pCAM35.
To prepare single-stranded DNA of the 35S promoter region, the PstI / EcoRI fragment of pCAM35 was
118 at the PstI / EcoRI site and pCAM
35 EP was constructed. E. coli MV1 with pCAM35EP
184 strain was transformed and helper phage M13K07 was used.
Was used to prepare single-stranded DNA.

【0047】転写開始点にStuI部位を導入するため
に、調製した一本鎖DNAの転写開始点に3個所のミス
マッチを除いては相補的な25塩基のオリゴヌクレチオ
ド5’pd(GTAGGCCTCTCCAAATGAA
ATGAAC)(配列番号:4)をB−1−1に述べた
方法で合成及び調製した。1μlの一本鎖DNA(20
μg/μl)、1μlの合成オリゴヌクレチオド(2μ
g/μl)、20μlの10Xアニーリング緩衝液(2
00mM,トリス−HCl(pH7.5)、100mM
MgCl2、500mM NaCl、10mM DT
T)、178μlの蒸留水を1.5ml用エッペンチュ
ーブに入れ、62℃、15分間処理を行なった後、7分
間室温で徐冷し、一本鎖DNAに合成オリゴヌクレチオ
ドをアニールさせた。徐冷後、40μlのKlenow
緩衝液(100mM,トリス−HCl(pH7.5),
50mM MgCl2,50mM DTT)、20μl
のdNTP溶液(dATP、dCTP、dGTP、dT
TPそれぞれ2mM)、10μlのKlenow Fr
agment(4unit/ml)及び130μlの蒸
留水を加え、22℃、5時間の酵素反応を行ない、合成
オリゴヌクレチオドをプライマーとして相補的なDNA
鎖を合成した。
In order to introduce a StuI site into the transcription start site, a complementary 25-base oligonucleotide 5 ′ pd (GTAGGCCTCTCCAAATGAAA) except for three mismatches was added to the transcription start site of the prepared single-stranded DNA.
ATGAAC) (SEQ ID NO: 4) was synthesized and prepared by the method described in B-1-1. 1 μl of single-stranded DNA (20
μg / μl), 1 μl of synthetic oligonucleotide (2 μl
g / μl), 20 μl of 10 × annealing buffer (2
00 mM, Tris-HCl (pH 7.5), 100 mM
MgCl 2 , 500 mM NaCl, 10 mM DT
T) 178 μl of distilled water was placed in a 1.5 ml Eppendorf tube, treated at 62 ° C. for 15 minutes, then cooled slowly at room temperature for 7 minutes, and the single-stranded DNA was annealed with the synthetic oligonucleotide. . After slow cooling, 40 μl of Klenow
Buffer (100 mM, Tris-HCl (pH 7.5),
50 mM MgCl 2 , 50 mM DTT), 20 μl
DNTP solution (dATP, dCTP, dGTP, dT
TP 2 mM each), 10 μl of Klenow Fr
agarment (4 units / ml) and 130 μl of distilled water, perform an enzyme reaction at 22 ° C. for 5 hours, and use complementary oligonucleotides as primers for complementary DNA.
The chain was synthesized.

【0048】反応後、フェノール処理及びフェノール/
クロロホルム処理、エチルエーテル処理後、エタノール
沈澱を行ない、二本鎖DNAの沈澱を得た。この二本鎖
DNAをPvuIIにより切断した後、フェノール/ク
ロロホルム処理、エタノール沈澱を行ない、得られた沈
澱に1.5μlのローディング緩衝液(0.89M ト
リス−ホウ酸、2mM EDTA、0.2%(W/
V))ブロムフェノールブルー、0.2%(W/V)キ
シレンシアノール)及び432μlのホルムアルデヒド
を混合し、95℃、5分間の熱処理後、氷中で急冷し
た。
After the reaction, phenol treatment and phenol /
After chloroform treatment and ethyl ether treatment, ethanol precipitation was performed to obtain a double-stranded DNA precipitate. This double-stranded DNA was digested with PvuII, treated with phenol / chloroform, and precipitated with ethanol. 1.5 μl of a loading buffer (0.89 M tris-borate, 2 mM EDTA, 0.2% (W /
V)) Bromophenol blue, 0.2% (W / V) xylene cyanol) and 432 μl of formaldehyde were mixed, heat-treated at 95 ° C. for 5 minutes, and quenched in ice.

【0049】このサンプルを3.5%ポリアクリルアミ
ド7M尿素ゲル(15cmX15cm、厚さ2mm、ス
ロット幅1cm)にロードし、200V、2時間電気泳
動し、プライマーによって合成された一本鎖DNAを分
離した。エチジウムブロミド(0.5μg/ml)でゲ
ルを染色した後、約30mlのイオン交換水で3回洗浄
し、余分なエチジウムブロミドと尿素の除去を行なっ
た。UV照射下で目的とするバンドを切出し、1mlの
シリンジ(テルモ)を通してゲルを細片化した。細片化
したゲルを7mlの溶出緩衝液(500mM 酢酸アン
モニウム、10mM酢酸マグネシウム、1mM EDT
A、0.1%SDS)に入れ、37℃で一夜放置した。
5000Xg、30分間遠心分離した後、上澄にフェノ
ール処理2回、フェノール/クロロホルム処理1回、ク
ロロホルム処理1回およびエチルエーテル処理3回を行
なった。この液を2−ブタノールで4倍に濃縮した後、
2倍量のエタノール及び10μlのtRNA(2mg/
ml)を加え、エタノール沈澱によって一本鎖DNAの
沈澱を得、30μlの蒸留水に溶解した。
This sample was loaded on a 3.5% polyacrylamide 7M urea gel (15 cm × 15 cm, thickness 2 mm, slot width 1 cm), electrophoresed at 200 V for 2 hours, and single-stranded DNA synthesized by the primer was separated. . After staining the gel with ethidium bromide (0.5 μg / ml), the gel was washed three times with about 30 ml of ion-exchanged water to remove excess ethidium bromide and urea. The target band was excised under UV irradiation, and the gel was fragmented through a 1 ml syringe (TERMO). The fragmented gel was mixed with 7 ml of elution buffer (500 mM ammonium acetate, 10 mM magnesium acetate, 1 mM EDT).
A, 0.1% SDS) and left overnight at 37 ° C.
After centrifugation at 5000 × g for 30 minutes, the supernatant was subjected to phenol treatment twice, phenol / chloroform treatment once, chloroform treatment once and ethyl ether treatment three times. After concentrating this solution 4-fold with 2-butanol,
Two volumes of ethanol and 10 μl of tRNA (2 mg /
ml), and a precipitate of single-stranded DNA was obtained by ethanol precipitation, and dissolved in 30 μl of distilled water.

【0050】5μlの回収した一本鎖DNA(0.2μ
g/μl)、1.5μlのM13リバースプライマー
(50ng/μl、M13プライマーRV、宝酒造
社)、1μlのアニーリング緩衝液(100mM トリ
ス−HCl(pH7.5)、100mM MgCl2
500mM NaCl)、1.5μlのTE緩衝液(1
0mMトリス−HCl(pH8.0)、1mM EDT
A)及び1μlのKlenowFragment(4u
nit/μl)を混合して二本鎖DNA断片を合成し、
転写開始点にStuI部位を導入した。合成した35S
プロモーター領域の断片をEcoRIで切断したものを
pUC18のEcoRI/SmaI部位に導入し、改変
した35Sプロモーター領域を含むpCaP35を構築
した。pCaP35をStuIで切断することによって
転写開始点を平滑末端にすることができ、BMV RN
Aの完全長cDNAを転写開始点のすぐ下流に導入する
ことができる。
5 μl of the recovered single-stranded DNA (0.2 μl
g / μl), 1.5 μl of M13 reverse primer (50 ng / μl, M13 primer RV, Takara Shuzo), 1 μl of annealing buffer (100 mM Tris-HCl (pH 7.5), 100 mM MgCl 2 ,
500 mM NaCl), 1.5 μl of TE buffer (1
0 mM Tris-HCl (pH 8.0), 1 mM EDT
A) and 1 μl of KlenowFragment (4u
nit / μl) to synthesize a double-stranded DNA fragment,
A StuI site was introduced at the start of transcription. Synthesized 35S
A fragment of the promoter region cut with EcoRI was introduced into the EcoRI / SmaI site of pUC18 to construct pCaP35 containing the modified 35S promoter region. By cutting pCaP35 with StuI, the transcription start site can be made blunt-end, and BMV RN
A full-length cDNA of A can be introduced just downstream of the transcription start site.

【0051】C−3 植物形質転換用ベクター(pB
ICBRシリーズ)の構築(図6) 植物ゲノム内にBMV RNAの完全長cDNAを導入
し、導入細胞で合成された転写産物が野生型ウイルスR
NAと同様な翻訳及び増殖能を持つ形質転換植物作出の
ためのベクターを構築した。植物形質転換用のアグロバ
クテリウム・バイナリーベクターpBIN19(Bev
anら、(1984)Nucl.Acids Res.
12:8711−8721)のEcoRI/HindI
II部位にCaMVの35Sプロモーター、pUC18
由来のポリリンカー部位およびCaMVターミネーター
を導入したプラスミドがpBIC35である。pBIC
35をEcoRIで切断後T4DNAポリメラーゼ処理
によって平滑末端化し、SalIリンカーを付加し、そ
の後SalIで切断しセルフライゲーションを行ない、
35Sプロモーターを欠失したpBICT(−E)を構
築した。次に、SmaIで切断したpBICT(−E)
をさらにEcoRIリンカーを付加した後にセルフライ
ゲーションを行ない、SmaI部位をEcoRI部位に
改変したpBICTEを構築した。
C-3 Plant Transformation Vector (pB
Construction of ICBR series) (Fig. 6) The full-length cDNA of BMV RNA was introduced into the plant genome, and the transcript synthesized in the introduced cells was converted to wild-type virus R
A vector for producing a transformed plant having the same translation and growth ability as NA was constructed. Agrobacterium binary vector pBIN19 for plant transformation (Bev
et al., (1984) Nucl. Acids Res.
12: 8711-8721) of EcoRI / HindI.
In the II site, the CaMV 35S promoter, pUC18
The plasmid into which the derived polylinker site and CaMV terminator have been introduced is pBIC35. pBIC
35 was digested with EcoRI, blunt-ended by T4 DNA polymerase treatment, a SalI linker was added, and then digested with SalI and self-ligated.
PBICT (-E) lacking the 35S promoter was constructed. Next, pBICT (-E) cut with SmaI
Was further subjected to self-ligation after addition of an EcoRI linker to construct pBICTE in which the SmaI site was changed to an EcoRI site.

【0052】一方、CaMVの35Sプロモーターの転
写開始点に部位特異的突然変異導入法によってStuI
部位を導入した改変型35Sプロモーターを含むpCa
p35をEcoRI切断後、T4DNAポリメラーゼ処
理によって両端を平滑末端化し、その両端にSalIリ
ンカーを付加し、SalIおよびBamHIによって切
断することによって、改変35Sプロモーターを含むD
NA断片を得た。この断片をpBICTEのSalI/
BamHI部位に導入しpBICP35を構築した。次
に、BMV RNA1、2および3の完全長cDNA断
片を含むpBB1、pBB2及びpBB3のSnaBI
/EcoRI断片をそれぞれpBICP35のStuI
/EcoRI部位に導入し、植物形質転換用ベクターp
BICBR1、2及び3をそれぞれ構築した(図6)。
On the other hand, StuI was introduced into the transcription start site of the 35S promoter of CaMV by site-directed mutagenesis.
PCa containing a modified 35S promoter into which a site has been introduced
After p35 was cut with EcoRI, both ends were blunt-ended by treatment with T4 DNA polymerase, SalI linkers were added to both ends, and cut with SalI and BamHI to obtain D35 containing the modified 35S promoter.
An NA fragment was obtained. This fragment was ligated with SalI /
It was introduced into the BamHI site to construct pBICP35. Next, the SnaBI of pBB1, pBB2 and pBB3 containing the full-length cDNA fragments of BMV RNA1, 2 and 3
/ EcoRI fragments were converted to StuI of pBICP35, respectively.
/ EcoRI site, introduced into plant transformation vector p
BICBRs 1, 2 and 3 were constructed, respectively (FIG. 6).

【0053】C−4 植物形質転換用ベクター(pB
ICBMRシリーズ)の構築(第7図そのないし図9) 植物ゲノム内にBMV RNAの3’末端欠失cDNA
を導入し、導入細胞で合成された転写産物が翻訳能は持
つが野生型ウイルスRNAのような増殖能は持たない形
質転換体作出のためのベクターを構築した。BMV R
NA1の完全長cDNAを含むpBB1をXhoI切断
後T4DNAポリメラーゼ処理を行ない、両端を平滑末
端化した後EcoRIリンカーを付加し、さらにEco
RI切断した後セルフライゲーションを行なった。その
結果、RNA1 cDNAの3’末端非翻訳領域のXh
oIから下流の約200塩基の欠失を持つpBB1(−
3)を得た。pBB1(−3)のRNA1 cDNAを
含むSnaBI/EcoRI断片をpBICP35のS
tuI/EcoRI部位に導入し、植物形質転換用ベク
ターpBICBMR1を構築した(第7図)。
C-4 Plant Transformation Vector (pB
(ICBMR series) (Fig. 7 and Fig. 9) BMV RNA 3'-terminal deleted cDNA in plant genome
Was introduced to construct a vector for producing a transformant in which a transcript synthesized by the transfected cell has translation ability but does not have proliferation ability like wild-type virus RNA. BMV R
After pBB1 containing the full-length cDNA of NA1 was digested with XhoI, it was treated with T4 DNA polymerase, both ends were blunt-ended, and an EcoRI linker was added.
After the RI cutting, self-ligation was performed. As a result, Xh of the 3 'untranslated region of the RNA1 cDNA was
pBB1 (-) with a deletion of about 200 bases downstream from oI
3) was obtained. The SnaBI / EcoRI fragment containing the pBB1 (-3) RNA1 cDNA was
The vector was introduced into the tuI / EcoRI site to construct a plant transformation vector pBICBMR1 (FIG. 7).

【0054】BMV RNA2の完全長cDNAを含む
pBB2をPstIおよびHindIII切断後、cD
NA断片をpUC18のPstI/HindIII部位
に導入し、RNA2の3’末端の非翻訳領域を欠失した
cDNAを含むpBB2(−H)を得た。pBB2(−
H)をHindIII切断後T4DNAポリメラーゼ処
理を行ない、両端を平滑末端化した後EcoRIリンカ
ーを付加し、さらにEcoRI切断した後セルフライゲ
ーションを行なった。その結果、RNA2の3’末端の
非翻訳領域のHindIIIから下流約200塩基の欠
失を持つpBB2(−3)を得た。pBB2(−3)の
RNA2 cDNAを含むSnaBI/EcoRI断片
をpBICP35のStuI/EcoRI部位に導入
し、植物形質転換用ベクターpBICBMR2を構築し
た(図8)。
After pBB2 containing the full-length cDNA of BMV RNA2 was digested with PstI and HindIII,
The NA fragment was introduced into the PstI / HindIII site of pUC18 to obtain pBB2 (-H) containing cDNA in which the untranslated region at the 3 ′ end of RNA2 was deleted. pBB2 (-
H) was digested with HindIII, treated with T4 DNA polymerase, both ends were blunt-ended, an EcoRI linker was added, and EcoRI was cut, followed by self ligation. As a result, pBB2 (-3) having a deletion of about 200 bases downstream from HindIII in the untranslated region at the 3 'end of RNA2 was obtained. A SnaBI / EcoRI fragment containing the pBB2 (-3) RNA2 cDNA was introduced into the StuI / EcoRI site of pBICP35 to construct a plant transformation vector pBICBMR2 (FIG. 8).

【0055】BMV RNA3の完全長cDNAを含む
pBB3をPstIおよびHindIII切断後、cD
NA断片をpUC18のPstI/HindIII部位
に導入し、RNA3の3’末端の非翻訳領域を欠失した
cDNAを含むpBB3(−H)を得た。pBB3(−
H)をHindIII切断後T4DNAポリメラーゼ処
理を行ない、両端を平滑末端化した後EcoRIリンカ
ーを付加し、さらにEcoRI切断した後セルフライゲ
ーションを行なった。その結果、RNA3の3’末端の
非翻訳領域のHindIIIから下流約200塩基の欠
失を持つpBB3(−3)を得た。pBB3(−3)の
RNA3 cDNAを含むSnaBI/EcoRI断片
をpBICP35のStuI/EcoRI部位に導入
し、植物形質転換用ベクターpBICBMR3を構築し
た(図9)。
After cutting pBB3 containing the full-length cDNA of BMV RNA3 with PstI and HindIII,
The NA fragment was introduced into the PstI / HindIII site of pUC18 to obtain pBB3 (-H) containing cDNA in which the untranslated region at the 3 ′ end of RNA3 was deleted. pBB3 (-
H) was digested with HindIII, treated with T4 DNA polymerase, both ends were blunt-ended, an EcoRI linker was added, and EcoRI was cut, followed by self ligation. As a result, pBB3 (-3) having a deletion of about 200 bases downstream from HindIII in the untranslated region at the 3 'end of RNA3 was obtained. The SnaBI / EcoRI fragment containing the pBB3 (-3) RNA3 cDNA was introduced into the StuI / EcoRI site of pBICP35 to construct a plant transformation vector pBICBMR3 (FIG. 9).

【0056】実施例2.形質転換植物細胞内における導
入されたBMV各ゲノムの発現 A.A.tumefaciensへの植物形質転換用ベ
クターの導入 1枚のNB寒天培地(0.8% Nutrient B
roth、1.5% Bacto Agar)上に大腸
菌DH5α株(pBICBRもしくはpBICBMRベ
クターを保持する)、大腸菌HB101株(ヘルパープ
ラスミドpRK2013を保持する)及びA.tume
faciensLBA4404株(T−DNA領域を欠
失したTiプラスミドを保持する)をそれぞれ接種し、
30℃、2日間培養した。培養後、殺菌した白金耳で3
種の細菌を混合し、さらに30℃、2日間培養した。5
0μg/mlのカナマイシンを含有するAB寒天培地
(表1)上に混合培養した細菌を画線し、30℃、2日
間培養し、シングルコロニーを得た。このコロニーが形
質転換用ベクターを保持するA.tumefacien
sLBA4404株である。
Embodiment 2 FIG. Expression of each introduced BMV genome in transformed plant cells A. Introduction of Plant Transformation Vector into Tumefaciens One NB agar medium (0.8% Nutrient B)
E. coli DH5α strain (containing the pBICBR or pBICBMR vector), E. coli HB101 strain (containing the helper plasmid pRK2013), and A. roth, 1.5% Bacto Agar). tume
faciens LBA4404 strain (containing the Ti plasmid lacking the T-DNA region),
The cells were cultured at 30 ° C. for 2 days. After culturing, 3
The seed bacteria were mixed and further cultured at 30 ° C. for 2 days. 5
Bacteria mixed and cultured on an AB agar medium (Table 1) containing 0 μg / ml kanamycin were streaked and cultured at 30 ° C. for 2 days to obtain a single colony. This colony contains A. tumefacien
sLBA4404 strain.

【0057】B.タバコへのA.tumefacien
sの接種及び形質転換体の選抜 接種用タバコ(Nicotiana tabacum
cv.Petit Habana SR1)としては、
殺菌処理した種子由来の無菌植物を供試した。1.5m
l用エッペンチューブに約100μlのタバコ種子を入
れ、1mlの70%エタノールでタバコ種子を洗浄し
た。次に、1.5mlの20%アンチホルミンを加え4
分間おきに1秒間の攪はんを行ないながら、室温に20
分間放置し、種子殺菌を行なった。殺菌後、殺菌水で3
ー4回種子を洗浄し、LS1培地(表2)を入れたプラ
スチックシャーレ(西部社、径90mm、深さ20m
m)に播種し、26℃、8,000luxで育成した。
約1cmに生長した幼植物をLS8培地(表2)の入っ
たバイオポット(日本医化器械株式会社)に移植し、体
長約10cmに生長したものをA.tumefacie
ns接種に用いた。形質転換用ベクターを保持するA.
tumefaciensを50μg/mlのカナマイシ
ン含有AB液体培地で30℃、2日間振とう培養(12
0回転/分)した。
B. A. Tobacco tumefacien
inoculation and selection of transformants Tobacco for inoculation (Nicotiana tabacum)
cv. Petit Habana SR1)
A sterilized plant derived from a seed subjected to a sterilization treatment was used. 1.5m
About 100 μl of tobacco seeds were placed in a 1-liter Eppendorf tube, and the tobacco seeds were washed with 1 ml of 70% ethanol. Next, 1.5 ml of 20% antiformin was added and 4
While stirring for 1 second every minute, bring to room temperature for 20 minutes.
The mixture was allowed to stand for 5 minutes and sterilized with seeds. After sterilization, 3 with sterile water
Wash the seeds four times, and put in a plastic Petri dish (Seibusha, diameter 90 mm, depth 20 m) containing LS1 medium (Table 2)
m), and grown at 8,000 lux at 26 ° C.
The seedlings that grew to about 1 cm were transplanted into a biopot (Nippon Medical Chemical Co., Ltd.) containing LS8 medium (Table 2). tumefacie
ns inoculation. A. holding a transformation vector
Tumefaciens was shake-cultured in an AB liquid medium containing 50 μg / ml kanamycin at 30 ° C. for 2 days (12
0 revolutions / minute).

【0058】これ以後の操作はすべて無菌的に行なっ
た。無菌培養したタバコの葉を1cmX1cmに切り抜
き、上述のA.tumefaciens培養液に1分間
浸漬した。あらかじめ殺菌しておいたペータータオルの
上にこの葉片を置き、過剰の細菌液を除き、LS1培地
(表2)上に葉片の裏面を上にして置いた。26℃、4
8時間から72時間培養後、A.tumefacien
sを完全に除去するために、500μg/mlのカルベ
ニシリンを含有するLS1液体培地に移し、26℃、7
00luxで2日間培養した。培養後あらかじめ殺菌し
ておいたペータータオルの上にこの葉片を置き、MS1
液体培地を除き、150μg/mlのカナマイシン及び
100μg/mlのカルベニシリンを含有するLS4培
地(表2)に移し、26℃、 8,000luxで約2
ー3週間培養した。
All subsequent operations were performed aseptically. Aseptically cultured tobacco leaves were cut out to 1 cm × 1 cm. The cells were immersed in a Tumefaciens culture solution for 1 minute. The leaf pieces were placed on a previously sterilized peter towel to remove excess bacterial fluid and placed on LS1 medium (Table 2) with the leaf pieces facing up. 26 ° C, 4
After culturing for 8 to 72 hours, tumefacien
Transfer to LS1 broth containing 500 μg / ml carbenicillin at 26 ° C., 7
The cells were cultured in 00lux for 2 days. After culturing, place the leaf pieces on a previously sterilized Peter towel,
The liquid medium was removed and transferred to an LS4 medium (Table 2) containing 150 μg / ml kanamycin and 100 μg / ml carbenicillin, and incubated at 8,000 lux at 26 ° C. for about 2 hours.
Cultured for 3 weeks.

【0059】発芽した5ー10mmのシュートを殺菌し
たメスでカルスから切り取り、100μg/mlのカナ
マイシン及び150μg/mlのカルベニシリン含有M
SR培地(525μg/mlのナフタレン酢酸と100
μg/mlの6−ベンジルアデニンを含み、寒天の代わ
りにGelangumを用いたLSプレート培地)に移
した。2週間後、全身約5cmに育成した幼植物を直径
12cmの植木鉢に鉢上げし、透明なプラスチックボッ
クスで植物を覆い、数日間馴化させた後、グロースチャ
ンバー内で育成した。
The sprouted 5-10 mm shoots were cut from the calli with a sterilized scalpel, and the M containing 100 μg / ml kanamycin and 150 μg / ml carbenicillin.
SR medium (525 μg / ml naphthalene acetic acid and 100
(LS plate medium containing 6 g / ml of 6-benzyladenine and using Gelangum instead of agar). Two weeks later, the seedlings grown to a total body size of about 5 cm were raised in a flowerpot having a diameter of 12 cm, covered with a transparent plastic box, acclimated for several days, and then grown in a growth chamber.

【0060】形質転換用ベクターpBICBR1、pB
ICBR2およびpBICBR3によるカナマイシン耐
性形質転換タバコをそれぞれBR1、BR2及びBR
3、また、形質転換用ベクターpBICBMR1、pB
ICBMR2及びpBICBMR3によるカナマイシン
耐性形質転換タバコをそれぞれBMR1、BMR2及び
BMR3と名付けた。
Transformation vectors pBICBR1, pB
Kanamycin resistant transgenic tobacco with ICBR2 and pBICBR3 were designated BR1, BR2 and BR, respectively.
3. Also, the transformation vectors pBICBMR1, pB
Kanamycin resistant transgenic tobacco plants with ICBMR2 and pBICBMR3 were named BMR1, BMR2 and BMR3, respectively.

【0061】C.タバコに導入したBMV各遺伝子産物
の発現分析 カナマイシン耐性を示した形質転換植物の中で導入され
たBMVの各遺伝子が発現しているかどうかを調べる方
法として、導入された1a遺伝子の発現の分析は、形質
転換タバコから調製したプロトプラストにRNA2およ
び3の混合物を接種することによって、また、2a遺伝
子の発現の分析はRNA1および3の混合物を接種する
ことによって行なった。RNA1、2及び3は、実施例
1Bの項で述べた方法によってpBTF1、2及び3か
らin vitro的に合成した。 $ ウイルスRNA複製酵素である1a及び2a蛋白質が発
現している細胞中では、接種したRNA3から外被蛋白
質のmRNAであるRNA4が転写され、細胞内にBM
Vの外被蛋白質が蓄積するものと考えられる。外被蛋白
質はRNA3から直接翻訳されることはなく、BMVの
RNA複製酵素によって(−)鎖RNA3から転写され
たRNA4をとおして翻訳されると考えられており(M
illerら、(1985)Nature 313:6
8−70)、外被蛋白質の発現を検出することによっ
て、間接的にRNA複製酵素あるいは同酵素のサブユニ
ットである1a及び2a蛋白質の発現の検出を行なうこ
とができる。そこで、抗BMV抗体を用いたウエスタン
ブロット法によって外被蛋白質の発現の分析を行なっ
た。
C. Expression analysis of each of BMV gene products introduced into tobacco As a method for examining whether or not each of the introduced BMV genes is expressed in a transformed plant showing kanamycin resistance, analysis of the expression of the introduced 1a gene is performed by the following method. The protoplasts prepared from transgenic tobacco were inoculated with a mixture of RNA2 and 3, and the expression of the 2a gene was analyzed by inoculating a mixture of RNA1 and 3. RNAs 1, 2, and 3 were synthesized in vitro from pBTFs 1, 2, and 3 by the method described in Example 1B.中 で In cells expressing the viral RNA replication enzymes 1a and 2a proteins, RNA4 that is the mRNA of the coat protein is transcribed from the inoculated RNA3, and BM is introduced into the cells.
It is thought that V coat protein accumulates. It is believed that the coat protein is not translated directly from RNA3, but rather is translated by RNA replication enzyme of BMV through RNA4 transcribed from (-) strand RNA3 (M
iller et al., (1985) Nature 313: 6.
8-70) By detecting the expression of the coat protein, it is possible to indirectly detect the expression of the RNA replication enzyme or 1a and 2a proteins which are subunits of the enzyme. Therefore, the expression of the coat protein was analyzed by Western blotting using an anti-BMV antibody.

【0062】C−1 プロトプラストの調製 プロトプラストの調製には、葉長15ー20cmのタバ
コ第4ー5葉を用いた。切り取ったタバコ葉の裏表皮を
剥離し、100mlコルベンに入れた1%セルラーゼオ
ノズカR−10(近畿ヤクルト)、0.05%マセロザ
イム(近畿ヤクルト)を含む0.5Mマンニトール液
(KOHでpH5.6ー5.8に調製したもの)に浸
し、15分毎にコルベンを軽く振り混ぜ、26℃で2時
間処理した。得られたプロトプラスト懸濁液に含まれる
未分解組織を、4ー6層のガーゼで濾別し、50ml用
ガラス遠沈管に移し、100Xg、2分間の遠心分離に
よってプロトプラストを集め、さらに、0.5Mのマン
ニトール液による遠心洗浄を2回繰り返した。
C-1 Preparation of Protoplasts For the preparation of protoplasts, fourth to fifth tobacco leaves having a leaf length of 15 to 20 cm were used. Peel off the back epidermis of the cut tobacco leaf, and add 0.5% mannitol solution (pH 5.0 with KOH) containing 1% cellulase Onozuka R-10 (Kinki Yakult) and 0.05% macerozyme (Kinki Yakult) in 100 ml Kolben. 6-5.8), and the mixture was shaken gently every 15 minutes and treated at 26 ° C. for 2 hours. The undegraded tissue contained in the obtained protoplast suspension was separated by filtration with 4-6 layers of gauze, transferred to a 50 ml glass centrifuge tube, and centrifuged at 100 × g for 2 minutes to collect protoplasts. The centrifugal washing with 5M mannitol solution was repeated twice.

【0063】C−2 タバコプロトプラストへのBMV
RNAの接種 0.5Mマンニトールに懸濁したプロトプラストを4ー
6本の10ml容ポリプロピレン製培養チューブ(日水
製薬#06480)に移し、100Xg、2分間の遠心
分離でプロトプラストを集め、上清を除去した。プロト
プラストに2−10μgのBMV RNAと10μgの
tRNAを含むT液(0.5Mマンニトール、40mM
CaCl2)を0.7ml加えよく混和した後、直ち
にPEG溶液(40% PEG4000、0.5Mマン
ニトール、40mM CaCl2)を0.7ml加え、
上下逆さまにしてゆるやかに混ぜ、氷上で30分間低速
振とうした。
C-2 BMV to tobacco protoplasts
Inoculation of RNA The protoplasts suspended in 0.5 M mannitol were transferred to 4-6 10 ml polypropylene culture tubes (Nissui Pharmaceutical # 06480), and the protoplasts were collected by centrifugation at 100 × g for 2 minutes, and the supernatant was removed. did. T solution containing 2-10 μg of BMV RNA and 10 μg of tRNA in protoplasts (0.5 M mannitol, 40 mM
After adding 0.7 ml of CaCl 2 ) and mixing well, immediately add 0.7 ml of a PEG solution (40% PEG 4000, 0.5 M mannitol, 40 mM CaCl 2 ),
Mix gently upside down and shake slowly on ice for 30 minutes.

【0064】その後、約8mlのT液を加え上下逆さま
にしてゆるやかに混ぜ、氷上に30分間静置した。10
0Xg、2分間の遠心分離でプロトプラストを集めた
後、PEGや未吸着のRNAを除去するためHigh−
pH, High−Ca2+緩衝液(0.7Mマンニトー
ル、50mM,CaCl2、50mMグリシン、pH8.
5)による遠心洗浄を3回繰り返した。プロトプラスト
を3mlの0.7i培地(0.2mM KH2PO4、
1mM KNO3、1mM MgSO4・7H2O、10
mM CaCl2 ・2H2O、0.1μM KI、0.
01μM CuSO4 ・5H2 O、0.7Mマンニト
ール、 2500unit/mlマイコスタチン、20
0μg/mlクロラムフェニコール、pH6.5)に懸
濁し、26℃、48時間培養した。
Thereafter, about 8 ml of the T solution was added, and the mixture was turned upside down, gently mixed, and allowed to stand on ice for 30 minutes. 10
After collecting the protoplasts by centrifugation at 0Xg for 2 minutes, High-
pH, High-Ca 2+ buffer (0.7 M mannitol, 50 mM, CaCl 2 , 50 mM glycine, pH 8.
Centrifugal washing according to 5) was repeated three times. Protoplasts were added to 3 ml of 0.7i medium (0.2 mM KH2PO4,
1mM KNO3,1mM MgSO 4 · 7H 2 O , 10
mM CaCl 2 .2H 2 O, 0.1 μM KI, 0.1 mM
01 μM CuSO 4 .5H 2 O, 0.7 M mannitol, 2500 unit / ml mycostatin, 20
0 μg / ml chloramphenicol, pH 6.5) and cultured at 26 ° C. for 48 hours.

【0065】C−3 抗体の調製とウエスタンブロッ
ト分析 抗BMV血清を硫酸アンモニウム法によって精製し、γ
−グロブリン画分を得た。タバコプロトプラストからア
セトンパウダーを調製し、これに上述の精製抗BMV抗
体と反応させ、非特異的に植物成分と結合する抗体を除
去した。BMVR NAを接種したプロトプラストから
抽出した蛋白質をSDS−ポリアクリルアミドゲル電気
泳動した後、分離された蛋白質をTowbinらの方法
(Towbinら、(1979)Pro.Natl.A
cad.Sci.USA 76:4350−4354)
によって電気的にメンブレン(Immobilon−
P、ミリポア社製)に転写した。転写後、一次抗体に精
製抗BMV抗体を1/400に希釈したもの、二次抗体
にアルカリホスファターゼでラベルした抗ウサギIgG
−ヤギIgGを用い、NBT−BCIPを基質とした発
色反応によってBMV外被蛋白質の検出を行なった。
Preparation of C-3 Antibody and Western Blot Analysis Anti-BMV serum was purified by the ammonium sulfate method, and γ
-A globulin fraction was obtained. Acetone powder was prepared from tobacco protoplasts and reacted with the purified anti-BMV antibody described above to remove antibodies that nonspecifically bind to plant components. After the protein extracted from the protoplasts inoculated with BMVRNA was subjected to SDS-polyacrylamide gel electrophoresis, the separated protein was subjected to the method of Towbin et al. (Towbin et al., (1979) Pro. Natl. A.
cad. Sci. ScL USA 76: 4350-4354).
Electrically by the membrane (Imbilon-
P, manufactured by Millipore). After transcription, a purified anti-BMV antibody diluted 1/400 as a primary antibody, and an anti-rabbit IgG labeled with alkaline phosphatase as a secondary antibody
-Using goat IgG, BMV coat protein was detected by a color reaction using NBT-BCIP as a substrate.

【0066】C−4 BR1および2植物細胞におけ
る導入した遺伝子産物の分析 BR1植物から調製したプロトプラストに試験管内で合
成したRNA2+3、また、ポジティブコントロールと
してRNA1+2+3を接種した。接種48時間後に、
形質転換植物内で合成された外被蛋白質の相対的評価を
ウエスタンブロット分析により行なった。ポジティブコ
ントロールにおける外被蛋白質遺伝子の発現量の平均値
を100%とした場合、次のように検出された。
C-4 Analysis of the Transduced Gene Products in BR1 and 2 Plant Cells Protoplasts prepared from BR1 plants were inoculated with RNA2 + 3 synthesized in vitro and RNA1 + 2 + 3 as a positive control. 48 hours after inoculation,
Relative evaluation of coat proteins synthesized in the transformed plants was performed by Western blot analysis. Assuming that the average value of the expression level of the coat protein gene in the positive control was 100%, the detection was as follows.

【0067】 ──────────────────────────────────── 外被蛋白質発現の平均値 ──────────────────────────────────── BR1植物 RNA1+2+3接種区 100 BR1植物 Mock(偽)接種区 0 BR1植物 RNA1+3接種区 0 BR1植物 RNA2+3接種区 110 ────────────────────────────────────平均 Average value of coat protein expression──── 1 BR1 plant RNA1 + 2 + 3 inoculation 100 BR1 plant Mock (pseudo) inoculation 0 BR1 plant RNA1 + 3 Inoculation zone 0 BR1 plant RNA2 + 3 inoculation zone 110 ────────────────────────────────────

【0068】RNA2+3接種区でRNA1+2+3接
種区と同程度の外被蛋白質が検出された。RNA1を接
種せずにRNA2とRNA3のみを接種した場合にも、
RNA1+2+3を接種した場合と同程度の外被蛋白質
がプロトプラスト内で合成されたことから、BR1植物
ではすべての細胞で完全な1a蛋白質が発現されている
と考えられた。BR2植物から調製したプロトプラスト
にRNA1+3を接種した場合にも、外被蛋白質が次の
ように検出された。
In the RNA 2 + 3 inoculated group, the same degree of coat protein was detected as in the RNA 1 + 2 + 3 inoculated group. Even when only RNA2 and RNA3 are inoculated without inoculating RNA1,
Since the same level of coat protein was synthesized in protoplasts as when RNA1 + 2 + 3 was inoculated, it was considered that the complete 1a protein was expressed in all cells in the BR1 plant. When protoplasts prepared from BR2 plants were inoculated with RNA1 + 3, coat proteins were detected as follows.

【0069】 ──────────────────────────────────── 外被蛋白質発現の平均値 ──────────────────────────────────── BR2植物 RNA1+2+3接種区 100 BR2植物 Mock接種区 0 BR2植物 RNA2+3接種区 0 BR2植物 RNA1+3接種区 98 ────────────────────────────────────平均 Average value of coat protein expression──── ──────────────────────────────── BR2 plant RNA1 + 2 + 3 inoculation zone 100 BR2 plant Mock inoculation zone 0 BR2 plant RNA2 + 3 inoculation zone 0 BR2 plant RNA1 + 3 inoculation area 98 ────────────────────────────────────

【0070】RNA2を接種せずにRNA1+3のみを
接種した場合にも、RNA1+2+3を接種した場合と
同程度の外被蛋白質がプロトプラスト内で合成されたこ
とから、BR2植物ではすべての細胞で完全な2a蛋白
質が発現されていると考えられた。
When RNA1 + 3 alone was inoculated without RNA2, the same amount of coat protein was synthesized in protoplasts as when RNA1 + 2 + 3 was inoculated. It was considered that the protein was expressed.

【0071】C−5 BMR1及び2植物細胞における
導入した遺伝子産物の分析 BMR1及び2から調製したプロトプラストにin v
itroで合成したRNAを接種した。接種48時間後
にプロトプラスト内の外被蛋白質をウエスタンブロット
法で検出した。
C-5 Analysis of Transduced Gene Products in BMR1 and 2 Plant Cells Protoplasts prepared from BMR1 and 2
RNA synthesized in vitro was inoculated. Forty-eight hours after inoculation, coat proteins in protoplasts were detected by Western blotting.

【0072】 ──────────────────────────────────── 外被蛋白質発現の平均値 ──────────────────────────────────── BMR1植物 RNA1+2+3接種区 100 BMR1植物 Mock接種区 0 BMR1植物 RNA2+3接種区 105 BMR1植物 RNA1+3接種区 0 BMR2植物 RNA1+2+3接種区 100 BMR2植物 Mock接種区 0 BMR2植物 RNA2+3接種区 0 BMR2植物 RNA1+3接種区 90 ────────────────────────────────────平均 Average value of coat protein expression────接種 BMR1 plant RNA1 + 2 + 3 inoculation 100 BMR1 plant Mock inoculation 0 BMR1 plant RNA2 + 3 inoculation 105 BMR1 plant RNA1 + 3 inoculation zone 0 BMR2 plant RNA1 + 2 + 3 inoculation zone 100 BMR2 plant Mock inoculation zone 0 BMR2 plant RNA2 + 3 inoculation zone 0 BMR2 plant RNA1 + 3 inoculation zone 90 ──────────────────── ────────────────

【0073】その結果、3’末端の非翻訳領域にのみ欠
失をもつpBICBMRベクターを用いてRNA1のc
DNAを導入したBMR1から調製したプロトプラスト
にRNA2+3を接種した場合にも、RNA1+2+3
を接種した場合と同程度の外被蛋白質が検出され、ま
た、BMR2にRNA1+3を接種した場合にも外被蛋
白質が検出された。BMR1もしくはBMR2では、植
物ゲノム中に導入されたRNA1もしくはRNA2のc
DNAの転写物は複製能力を持たないため、ウイルスの
複製に必要な全ての1a蛋白質もしくは2a蛋白質を植
物ゲノムからの転写および翻訳に依存されることができ
たことを示している。また、ウイルスの各遺伝子をウイ
ルスの複雑な制御機構から独立させ、植物の転写、翻訳
機構に依存することができたことが明らかになった。
As a result, using the pBICBMR vector having a deletion only in the 3′-terminal untranslated region, the c
When protoplasts prepared from BMR1 into which DNA was introduced were inoculated with RNA2 + 3, RNA1 + 2 + 3
The same degree of coat protein was detected as in the case of inoculation with E. coli, and the coat protein was also detected when BMR2 was inoculated with RNA1 + 3. In BMR1 or BMR2, c of RNA1 or RNA2 introduced into the plant genome
Since the transcript of DNA has no replication ability, it indicates that all 1a or 2a proteins required for virus replication could be relied on for transcription and translation from the plant genome. In addition, it became clear that each gene of the virus could be independent of the complex regulatory mechanism of the virus and could depend on the transcription and translation mechanisms of the plant.

【0074】C−6 BMV RNA複製酵素を産生
するタバコ植物の作出 BR1植物とBR2植物、BMR1植物とBMR2植
物、それぞれの交雑を行なった。交雑法は、開花中の花
粉親BR1植物のやくをピンセットで取り、除雄した母
本R2植物の雌しべに受粉させ、その約4週間後に種子
を収穫した。BMR1植物とBMR2植物の交雑も同様
の方法で行なった。採取した種子をカナマイシン含有
(50μg/ml)LS1培地上で発芽させ、カナマイ
シン耐性のタバコを選抜した。RNA1及びRNA2の
両cDNAをゲノムに導入された植物体は1a及び2a
蛋白質を生産するため、そのプロトプラストへのRNA
3接種によって外被蛋白質を生産できる。そこで、〔実
施例2〕C−4及び5と同様の方法によって、カナマイ
シン耐性タバコ植物中から外被蛋白質を生産したタバコ
植物体を選抜した。上述した方法によって得た、BR1
植物とBR2植物のF1植物をBR(1+2)植物、B
MR1植物とBMR2植物のF1植物をBMR(1+
2)植物と名付けた。これらはRNA1及びRNA2の
両cDNAをゲノムに導入された植物体であり、1a及
び2a蛋白質を生産している。
Production of Tobacco Plant Producing C-6 BMV RNA Replication Enzyme BR1 and BR2 plants, and BMR1 and BMR2 plants were crossed. In the crossing method, the pollen parental BR1 plant during flowering was picked up with forceps and pollinated on the pistil of the emasculated mother R2 plant, and the seeds were harvested about 4 weeks later. Crossing of BMR1 and BMR2 plants was performed in the same manner. The collected seeds were germinated on a kanamycin-containing (50 μg / ml) LS1 medium, and kanamycin-resistant tobacco was selected. Plants in which both RNA1 and RNA2 cDNAs were introduced into the genome were 1a and 2a
RNA to its protoplasts to produce proteins
The coat protein can be produced by three inoculations. [Example 2] Tobacco plants producing the coat protein were selected from kanamycin-resistant tobacco plants in the same manner as in C-4 and C-5. BR1 obtained by the method described above
The F1 plant of the plant and the BR2 plant is a BR (1 + 2) plant, B
F1 plant of MR1 plant and BMR2 plant was replaced with BMR (1+
2) It was named plant. These are plants in which both the RNA1 and RNA2 cDNAs have been introduced into the genome, and produce 1a and 2a proteins.

【0075】次に、BR(1+2)植物及びBMR(1
+2)植物の純系二倍体を得るために、Imamura
らの方法(Imamuraら、(1982) Plan
t Cell Physiol.23:713−71
6)により、やく培養(anther cultur
e)を行ない、得られた半数体幼植物の第2葉が出た時
に、幼芽の先端に0.2%コルヒチン水溶液を処理し
た。倍加植物とみられる植物体を選び、〔実施例2〕C
−4及び5と同様な方法によって外被蛋白質を生産する
個体を選抜し、純系二倍体とした。BR(1+2)植物
及びBMR(1+2)植物から得た純系二倍体をそれぞ
れBRP(1+2)植物及びBMRP(1+2)植物と
名付けた。
Next, the BR (1 + 2) plant and the BMR (1
+2) To obtain a pure diploid of the plant, Imamura
(Imamura et al., (1982) Plan
t Cell Physiol. 23: 713-71
6), the culture (another culture)
e) was performed, and when the second leaf of the obtained haploid seedling emerged, the tip of the germ was treated with a 0.2% colchicine aqueous solution. A plant which appears to be a doubled plant was selected and [Example 2] C
Individuals producing the coat protein were selected in the same manner as in -4 and 5 to obtain pure diploids. Pure diploids obtained from BR (1 + 2) and BMR (1 + 2) plants were named BRP (1 + 2) plant and BMRP (1 + 2) plant, respectively.

【0076】実施例3.IFNの産生 RNA植物ウイルスとしてBMV ATCC66系統
を、所望の外来遺伝子として、ヒト由来γ−インターフ
ェロン(IFN)遺伝子を用いた。IFN遺伝子の特徴
として、動物由来の遺伝子である、翻訳後に糖鎖が付加
され、さらに、N端及びC端がプロセシング(切断)さ
れるといったことが挙げられる。IFN遺伝子は約50
0bpで、約170アミノ酸の蛋白質をコードし、この
遺伝子を動物細胞中で発現させると、糖鎖付加及び両端
のプロセシングによって3種の成分が検出される(Gr
ayら、(1982)Nature 295:503−
505)。
Embodiment 3 FIG. Production of IFN BMV ATCC66 strain was used as an RNA plant virus, and human-derived γ-interferon (IFN) gene was used as a desired foreign gene. The characteristics of the IFN gene include a gene derived from an animal, in which a sugar chain is added after translation, and the N- and C-terminals are processed (cut). IFN gene is about 50
At 0 bp, it encodes a protein of about 170 amino acids, and when this gene is expressed in animal cells, three types of components are detected by glycosylation and processing of both ends (Gr
ay et al., (1982) Nature 295: 503-
505).

【0077】A.BMVーIFNキメラRNA転写ベク
ターの構築(図10−図15) BMV−IFNキメラRNA転写ベクターの構築には、
BMV RNA1、2及び3の完全長cDNAがT7プ
ロモーターの下流に挿入されたプラスミドpBTF1、
2及び3(図5)をそれぞれ用いた。1a、2a及び2
種の外被蛋白質遺伝子(CP1及び2)をそれぞれコー
ドするウイルス遺伝子をIFN遺伝子と置換するため
に、BMVcDNA及びIFN遺伝子の開始コドンの位
置にNsiI部位をKunkelらの方法(Kunke
lら、(1987)Methodsin Enzymo
logy 154:367−382)によって導入した
(図4)。
A. Construction of BMV-IFN chimeric RNA transcription vector (FIGS. 10 to 15) For construction of BMV-IFN chimeric RNA transcription vector,
Plasmid pBTF1, in which the full-length cDNAs of BMV RNA1, 2, and 3 were inserted downstream of the T7 promoter,
2 and 3 (FIG. 5) were used, respectively. 1a, 2a and 2
To replace the viral genes respectively encoding the coat protein genes (CP1 and 2) of the species with the IFN gene, an NsiI site was added at the start codon of the BMV cDNA and IFN gene according to the method of Kunkel et al.
I, et al., (1987) Methods in Enzymo.
(log 154: 367-382) (FIG. 4).

【0078】該方法による部位特異的突然変異を行うた
めに以下のオリゴヌクレオチドを〔実施例1〕B−1−
1の方法に従って合成した。pBTF1における1a蛋
白質遺伝子には5’pd(GTTTTTCACCAAC
AAAATGCATAGTTCTATCGATTTG
C)(配列番号:5)、pBTF2における2a蛋白質
遺伝子には5’pd(CACCAAGATGCATTC
GAAAACC)(配列番号:6)、pBTF3におけ
る3a蛋白質遺伝子には5’pd(GTTCCCGAT
GCATAACATAGTTT)(配列番号:7)、p
BTF3におけるCP1遺伝子には5’pd(GTAT
TTAATGCATACTTCAGGAAC)(配列番
号:8)、pBTF3におけるCP2遺伝子には5’p
d(TGGTAAGATGCACGCGCGCAGC)
(配列番号:9)、pMKC(第一製薬から譲渡され
た)におけるIFN遺伝子には5’pd(TCTCTC
GGAATGCATGCATGAAATATAC)(配
列番号:10)を各々用いた。
The following oligonucleotides were used to perform site-directed mutagenesis by the method [Example 1] B-1-
Synthesized according to the method of Example 1. The 1a protein gene in pBTF1 contains 5′pd (GTTTTTCACCAAC
AAAAATGCATAGTTCTATCGATTTG
C) (SEQ ID NO: 5), 5 'pd (ACCAAGATGCATTTC
GAAAACC) (SEQ ID NO: 6) and 5 'pd (GTTCCCGAT)
GCATAACATAGTTT) (SEQ ID NO: 7), p
The CP1 gene in BTF3 contains 5′pd (GTAT
TTAATGCACTACTTCAGGAAC) (SEQ ID NO: 8), the CP2 gene in pBTF3 contains 5'p
d (TGGTAAGATGCACGCGCGCAGC)
(SEQ ID NO: 9), the IFN gene in pMKC (assigned from Daiichi Pharmaceutical Co., Ltd.) has 5 'pd (TCTCTC
GGAATGCATGCATGAAATATAC) (SEQ ID NO: 10) was used.

【0079】これらを用い、pBTF1a、pBTF2
a、pBTF3a、pBTFpCP1、pBTFpCP
2およびpUCpIFN(Nsi)をそれぞれ構築し
た。さらに、pUCpIFN(Nsi)の終始コドンの
すぐ下流にオリゴヌクレオチド5’pd(CCCAGT
AATGGAGCTCCTGCCTGC)(配列番号:
11)を用いてSacI部位を導入し、pUCIFN
(Nsi)を構築した。
Using these, pBTF1a, pBTF2
a, pBTF3a, pBTFpCP1, pBTFpCP
2 and pUCpIFN (Nsi) were constructed respectively. In addition, the oligonucleotide 5′pd (CCCAGT) immediately downstream of the stop codon of pUCpIFN (Nsi)
AATGGAGCTCCTGCCTGC) (SEQ ID NO:
11) to introduce a SacI site and use pUCIFN
(Nsi) was constructed.

【0080】pBTF3aをClaI及びStuIで切
断後T4DNAポリメラーゼ処理によって平滑末端化を
行い、SacIリンカーを付加し、さらに、SacI切
断後セルフライゲーションを行った。この結果得られた
プラスミドpBTF3a1は、サブゲノムRNAプロモ
ーターを消失し、ClaI部位がSacI部位に置換さ
れている。pBTF3aをSacI及びStuIで切断
後T4DNAポリメラーゼ処理によっては平滑末端化を
行い、セルフライゲーションした。この結果得られたプ
ラスミドpBTF3a2はNsiI部位を消失してい
る。pBTF3a2をClaIで切断後T4DNAポリ
メラーゼによって平滑末端化し、SacIリンカーを付
加した。さらに、SacI切断後、セルフライゲーショ
ンした。この結果得られたプラスミドpBTF3a3で
はClaI部位がSacI部位に置換されている。
After pBTF3a was digested with ClaI and StuI, blunt ends were performed by treatment with T4 DNA polymerase, a SacI linker was added, and further, after SacI digestion, self-ligation was performed. The resulting plasmid pBTF3a1 has lost the subgenomic RNA promoter and the ClaI site has been replaced by a SacI site. After pBTF3a was digested with SacI and StuI, blunt ends were performed by T4 DNA polymerase treatment, and self ligation was performed. The resulting plasmid pBTF3a2 has lost the NsiI site. After pBTF3a2 was digested with ClaI, it was blunt-ended with T4 DNA polymerase, and a SacI linker was added. Furthermore, after SacI digestion, self ligation was performed. In the resulting plasmid pBTF3a3, the ClaI site has been replaced by a SacI site.

【0081】pBTFpCP1およびpBTFpCP2
をStuIで切断後、SacIリンカーを付加した。さ
らに、SacI切断後セルフライゲーションした。この
結果得られたプラスミドpBTFCP1及びpBTFC
P2ではStuI部位がSacI部位に置換されてい
る。pBTF2a、pBTF3a1、pBTF3a3、
pBTFCP1及びpBTFCP2をNsiI及びSa
cIで切断することによって得られた大断片(プラスミ
ドを含む断片)と、pUCIFN(Nsi)をNsiI
及びSacIで切断することによって得られたIFN遺
伝子断片をライゲーションし、pBTF2apIFN、
pBTF3a1pIFN、pBTF3a3pIFN、p
BTFCP1pIFN及びpBTFCP2pIFNを構
築した。
PBTFpCP1 and pBTFpCP2
Was cut with StuI, and a SacI linker was added. Furthermore, self-ligation was performed after cutting SacI. The resulting plasmids pBTFCP1 and pBTFC
In P2, the StuI site has been replaced by a SacI site. pBTF2a, pBTF3a1, pBTF3a3,
pBTFCP1 and pBTFCP2 were converted to NsiI and Sa
The large fragment (fragment containing the plasmid) obtained by digestion with cI and pUCIFN (Nsi) were
And the IFN gene fragment obtained by cutting with SacI was ligated, and pBTF2apIFN,
pBTF3a1pIFN, pBTF3a3pIFN, p
BTFCP1pIFN and pBTFCP2pIFN were constructed.

【0082】pBTF1aをNruI(平滑末端切断)
及びNsiIで切断した。得られた大断片と、pUCI
FN(Nsi)をSacI切断後T4DNAポリメラー
ゼ処理によって平滑末端化後NsiI切断によって得ら
れたIFN遺伝子断片をライゲーションし、pBTF1
apIFNを構築した。pBTF1apIFN、pBT
F2apIFN、pBTF3a1pIFN、pBTF3
a3pIFN、pBTFCP1pIFN及びpBTFC
P2pIFNをNsiI切断後T4DNAポリメラーゼ
処理によって平滑末端化し、セルフライゲーションする
ことによって、pBTF1aIFN、pBTF2aIF
N、pBTF3a1IFN、pBTF3a3IFN、p
BTFCP1IFN及びpBTFCP2IFNを構築し
た。pBTF3a3IFNをBglII及びEcoRI
で切断することによって得られた大断片と、pBTF3
をBglII及びEcoRIで切断することによって得
られた小断片をライゲーションし、pBTF3a4IF
Nを構築した。pBTF3a4をBssHI切断後、T
4DNAポリメラーゼ処理によって平滑末端化し、セル
フライゲーションを行った。その結果得られたプラスミ
ドpBTF3a5IFNではBMVの外被蛋白質遺伝子
にフレームシフトが導入されている。
PBTF1a was converted to NruI (blunt end cut).
And NsiI. The obtained large fragment and pUCI
FN (Nsi) is digested with SacI, blunt-ended with T4 DNA polymerase treatment, and then ligated with the IFN gene fragment obtained by NsiI digestion.
apIFN was constructed. pBTF1apIFN, pBT
F2apIFN, pBTF3a1pIFN, pBTF3
a3pIFN, pBTFCP1pIFN and pBTFC
P2pIFN was digested with NsiI, blunt-ended by T4 DNA polymerase treatment, and self-ligated to obtain pBTF1aIFN, pBTF2aIF.
N, pBTF3a1IFN, pBTF3a3IFN, p
BTFCP1IFN and pBTFCP2IFN were constructed. pBTF3a3IFN was replaced with BglII and EcoRI.
Large fragment obtained by cleavage with pBTF3
Was ligated with BglII and EcoRI to obtain a small fragment, which was ligated into pBTF3a4IF.
N was constructed. After cutting pBTF3a4 with BssHI, T
After blunting by 4 DNA polymerase treatment, self-ligation was performed. In the resulting plasmid pBTF3a5IFN, a frameshift has been introduced into the BMV coat protein gene.

【0083】B.感染性BMVRNAのIn vitr
o合成及びタバコプロトプラストへの接種 BMVRNA1、2、及び3のそれぞれ完全長cDNA
転写用のプラスミドpBTF1、2及び3、あるいはB
MV−IFNキメラRNA転写用プラスミドpBTF1
aIFN、pBTF2aIFN、pBTF3a1IF
N、pBTF3a4INF、pBTF3a5INF、p
BTFCP1IFN及びpBTFCP2IFNから、
〔実施例1〕B−2の方法に従って、感染性BMVRN
AのIn vitro合成を行った。その結果、BMV
RNA1、2、3及び7種のBMV−IFNキメラRN
Aが得られた。得られたBMV−IFNキメラRNAを
それぞれ、F1aIFN、F2aIFN、F3a1IF
N、FNF3a3IFN、F3a4IFN、F3a5I
FN、FCP1IFN及びFCP2IFN(第図16)
と名付けた。
B. In vitro of infectious BMV RNA
o Synthesis and inoculation into tobacco protoplasts Full-length cDNAs of BMV RNA 1, 2, and 3 respectively
Plasmid pBTF1,2 and 3 for transcription or B
Plasmid pBTF1 for transcription of MV-IFN chimeric RNA
aIFN, pBTF2aIFN, pBTF3a1IF
N, pBTF3a4INF, pBTF3a5INF, p
From BTFCP1IFN and pBTFCP2IFN,
[Example 1] Infectious BMVRN according to the method of B-2
In vitro synthesis of A was performed. As a result, BMV
RNA1, 2, 3 and 7 BMV-IFN chimeric RNs
A was obtained. The obtained BMV-IFN chimeric RNA was used for F1aIFN, F2aIFN, and F3a1IF, respectively.
N, FNF3a3IFN, F3a4IFN, F3a5I
FN, FCP1IFN and FCP2IFN (FIG. 16)
I named it.

【0084】各BMV−IFNキメラRNA及び対照の
野性型BMVRNA3をそれぞれRNA1、2と混合し
て、〔実施例2〕Cの方法に従って、タバコプロトプラ
ストに接種した。
Each BMV-IFN chimeric RNA and the control wild-type BMV RNA 3 were mixed with RNAs 1 and 2, respectively, and inoculated into tobacco protoplasts according to the method of Example 2C.

【0085】C.BMV−IFNキメラRNAの複製 各BMV−IFNキメラRNA及び対照の野性型BMV
RNA3をそれぞれRNA1、2と混合してタバコプロ
トプラストに接種した。接種48時間後に、タバコプロ
トプラストから全RNAを調製し、全BMVRNAに共
通の3’末端配列部分をプローブとしてノーザンブロッ
ティングを行い、各実験区におけるキメラRNAの複製
及びサブゲノムRNAの合成の相対的評価をノーザンブ
ロッティングにより行なった。ポジティブコントロール
である野性株BMVRNA3におけるキメラRNAの複
製及びサブゲノムRNAの合成を100%とした場合、
次のように検出された。
C. Replication of BMV-IFN chimeric RNA Each BMV-IFN chimeric RNA and control wild-type BMV
RNA3 was mixed with RNA1 and 2, respectively, and inoculated into tobacco protoplasts. 48 hours after inoculation, total RNA was prepared from tobacco protoplasts, and Northern blotting was performed using the 3 ′ terminal sequence portion common to all BMV RNA as a probe, and relative evaluation of chimeric RNA replication and subgenomic RNA synthesis in each experimental section was performed. Performed by Northern blotting. Assuming that the replication of the chimeric RNA and the synthesis of the subgenomic RNA in the wild type BMVRNA3, which is a positive control, is 100%,
The following were detected:

【0086】 ──────────────────────────────────── キメラRNAの複製 サブゲノムRNAの合成 ──────────────────────────────────── F1aIFN 1 − F2aIFN 1 − F3a1IFN 1 − F3a4IFN 60 60 F3a5IFN 80 80 FCP1IFN 40 20 FCP2IFN 40 20 RNA3 100 100 ────────────────────────────────────<< Replication of Chimeric RNA Synthesis of Subgenomic RNA >> ───────────────────────────────── F1aIFN1-F2aIFN1-F3a1IFN1-F3a4IFN 60 60 F3a5IFN 80 80 FCP1IFN 40 20 FCP2 IFN 40 20 RNA3 100 100 ────────────────────────────────────

【0087】その結果、F3a4IFN、F3a5IF
N、FCP1IFN及びFCP2IFNのみが複製し、
かつ、サブゲノムRNAも合成された。FCP1IFN
あるいはFCP2IFNから合成されたサブゲノムRN
Aは、野性株のRNA3から合成されたRNA4の20
%に相当した。一方、F3a4IFNあるいはF3a5
IFNから転写されたRNAの量は、野性株のRNA3
から転写されたRNA4の量と大きな差異はなかった。
また、プロトプラスト中における全RNA量を定量し、
FCP2IFNから合成されたサブゲノムRNAの量と
比較したところ、FCP2IFNから合成されたRNA
の量は全RNA中のおよそ1%であった。
As a result, F3a4IFN, F3a5IF
N, only FCP1IFN and FCP2IFN replicate,
In addition, subgenomic RNA was also synthesized. FCP1IFN
Alternatively, subgenomic RN synthesized from FCP2IFN
A: 20 of RNA4 synthesized from wild-type RNA3
%. On the other hand, F3a4IFN or F3a5
The amount of RNA transcribed from IFN is based on RNA3
There was no significant difference from the amount of RNA4 transcribed from E. coli.
In addition, the amount of total RNA in protoplasts was quantified,
When compared with the amount of subgenomic RNA synthesized from FCP2IFN, RNA synthesized from FCP2IFN
Was approximately 1% of the total RNA.

【0088】D.BMV−IFNキメラRNAを接種し
たプロトプラストにおけるIFN産生量分析 上述の各BMV−IFNキメラRNA及び対照の野性型
BMVRNA3をそれぞれRNA1、2と混合してタバ
コプロトプラストに接種した。接種48時間後に、タバ
コプロトプラストから全蛋白質を抽出し、各実験区にお
けるIFN産生量を抗IFN抗体を用いたウエスタンブ
ロティング分析により測定した。最も高いIFN産生量
を示したFCP2IFNを用いた実験区におけるIFN
産生量の平均値を100%とした場合、次のように検出
された。
D. Analysis of IFN production in protoplasts inoculated with BMV-IFN chimeric RNA Each of the above-described BMV-IFN chimeric RNAs and control wild-type BMV RNA3 were mixed with RNAs 1 and 2, respectively, and inoculated into tobacco protoplasts. 48 hours after inoculation, total proteins were extracted from tobacco protoplasts, and the amount of IFN produced in each experimental section was measured by Western blotting analysis using an anti-IFN antibody. IFN in the experimental group using FCP2IFN showing the highest IFN production
Assuming that the average value of the production amount was 100%, detection was performed as follows.

【0089】 ──────────────────────────────────── IFN産生量 ──────────────────────────────────── F1aIFN 0 F2aIFN 0 F3a1IFN 0 F3a4IFN 15 F3a5IFN 15 FCP1IFN 15 FCP2IFN 100 ────────────────────────────────────<< IFN Production Amount >> F1aIFN 0 F2aIFN 0 F3a1IFN 0 F3a4IFN 15 F3a5IFN 15 FCP1IFN 15 FCP2IFN 100 ────────────────────────────

【0090】その結果、F3a4IFN、F3a5IF
N、FCP1IFN及びFCP2IFNを用いた実験区
でのみ、糖鎖付加及び両端のプロセシングによるものと
思われるIFNの3成分が産生された。これらのうち
で、FCP2IFNを用いた区で最も高レベルのIFN
の産生が認められ、この実験区におけるIFN産生量を
100として他の実験区におけるIFN産生の相対量を
算出した。F3a4IFN、F3a5IFN及びFCP
1IFNを用いた区では、FCP2IFNのおよそ15
%のIFNが産生された。
As a result, F3a4IFN, F3a5IF
Only in the experimental section using N, FCP1IFN and FCP2IFN, three components of IFN were produced, which are thought to be due to glycosylation and processing of both ends. Among them, the highest level of IFN in the section using FCP2IFN
Was produced, and the relative amount of IFN production in other experimental groups was calculated with the amount of IFN production in this experimental group taken as 100. F3a4IFN, F3a5IFN and FCP
In the section using 1 IFN, about 15 FCP2 IFN
% IFN was produced.

【0091】一方、FCP1IFNを用いた区では抗I
FN抗体を用いた蛍光免疫染色法によっておよそ10%
のプロトプラストでIFNが産生されていることが明ら
かとなった。市販のIFN(JCR社)を用いた対照区
との比較からIFNの絶対量を測定したところFCP2
IFNが感染した細胞あたり、およそ50pgであり、
これは細胞内の全蛋白質のおよそ5%に相当した。すな
わち、IFNの産生量は外被蛋白質に匹敵するレベルで
あった。以上の結果から、CP遺伝子の2番目の翻訳開
始コドン以降をIFN遺伝子と置換した場合、1番目の
翻訳開始コドン以降を置換するという通常の方法を用い
た場合に比べて6倍以上の蛋白質産生能があるというこ
とが分かった。
On the other hand, in the group using FCP1IFN, anti-I
Approximately 10% by fluorescent immunostaining using FN antibody
It was revealed that IFN was produced in the protoplasts. The absolute amount of IFN was measured by comparison with a control using commercially available IFN (JCR).
About 50 pg per cell infected with IFN;
This represented approximately 5% of the total protein in the cells. That is, IFN production was at a level comparable to that of the coat protein. From the above results, when the second translation initiation codon and subsequent portions of the CP gene were replaced with the IFN gene, protein production was 6 times or more as compared with the case where the normal method of replacing the first translation initiation codon and after was used. I found that it was capable.

【0092】E.CP2遺伝子をIFN遺伝子と置換し
たBMVーIFNキメラRNA4及び野性型RNA4転
写ベクターの構築及びin vitro RNA転写
(図17) 上述のように、IFNのin vivoにおける翻訳産
物は翻訳後の修飾によって3種類認められるため、FC
P2IFNにおいて、1番目の翻訳開始コドンあるいは
2番目すなわちIFNの翻訳開始コドンのいずれから翻
訳が開始されているかが明らかではなかった。そこで、
翻訳後の修飾の影響を排除するために、in vitr
oタンパク質翻訳系を用いることを試みた。また、BM
V RNA3には外被蛋白質翻訳能はなく、外被蛋白質
は感染細胞内でRNA3から合成されたRNA4から翻
訳される。したがって、RNA4中のCP2遺伝子をI
FN遺伝子と置換し、in vitro蛋白質翻訳系に
おいてIFN翻訳能を持つBMV−IFNキメラRNA
4を調製することを試みた。
E. Construction of BMV-IFN chimeric RNA4 and wild-type RNA4 transcription vector in which CP2 gene was replaced with IFN gene and in vitro RNA transcription (FIG. 17) As described above, three types of in vivo translation products of IFN were obtained by post-translational modification. FC
In P2IFN, it was not clear whether the translation started from the first translation initiation codon or the second translation initiation codon of IFN. Therefore,
In order to eliminate the effects of post-translational modifications, in vitro
o An attempt was made to use a protein translation system. Also, BM
V RNA3 does not have the coat protein translation ability, and the coat protein is translated from RNA4 synthesized from RNA3 in infected cells. Therefore, the CP2 gene in RNA4
BMV-IFN chimeric RNA that replaces the FN gene and has IFN translation ability in an in vitro protein translation system
4 was attempted to be prepared.

【0093】プラスミドpBB3はBMV完全長cDN
A3を持ち、そのcDNAはSnaBI−EcoRI断
片としてプラスミドから切り出される。プラスミドpU
CT7はT7プロモーター配列及びNsiI部位を保持
している。オリゴヌクレオチド5’pd(GTATTT
AATG)(配列番号:12)及び5’pd(TCGA
CATTAAATAC)(配列番号:13)をアニーリ
ング後、得られた断片をpBB3のSnaBIーEco
RI部位に導入し、pBB4を構築した。
Plasmid pBB3 is a BMV full-length cDN
It has A3 and its cDNA is excised from the plasmid as a SnaBI-EcoRI fragment. Plasmid pU
CT7 carries the T7 promoter sequence and an NsiI site. Oligonucleotide 5'pd (GTATTT
AATG) (SEQ ID NO: 12) and 5′pd (TCGA
(CATTAAATAC) (SEQ ID NO: 13), and the obtained fragment was cloned into SBBl-Eco of pBB3.
It was introduced at the RI site to construct pBB4.

【0094】pBB4はBMVcDNA4の5’末端と
一致する部位にSnaBI切断部位を持つ。pUCT7
をNsiI切断後T4DNAポリメラーゼ処理によって
平滑末端化し、EcoRI切断を行った。さらに、得ら
れたDNAをpBB4のSnaBIーEcoRI断片
(BMVcDNA4インサート)とライゲーションし、
pBTF4を構築した。pBTF4をSalI及びEc
oRIで切断して得られた大断片を、pBTFCP2I
FNをSalI及びEcoRIで切断して得られた小断
片とライゲーションし、pBTFsCP2IFNを構築
した。これらのプラスミドから、〔実施例1〕B−2の
方法に従ってin vitroでRNAを転写し、野性
型BMVRNA4及びCP2をIFN遺伝子と置換した
BMV−IFNキメラRNA4であるFsCP2IFN
を得た。
PBB4 has a SnaBI cleavage site at a site corresponding to the 5 'end of BMV cDNA4. pUCT7
Was digested with NsiI, blunt-ended by T4 DNA polymerase treatment, and digested with EcoRI. Further, the obtained DNA was ligated with a SnaBI-EcoRI fragment (BMV cDNA4 insert) of pBB4,
pBTF4 was constructed. pBTF4 was replaced with SalI and Ec
The large fragment obtained by cutting with oRI was ligated with pBTFCP2I
FN was ligated with a small fragment obtained by digesting with SalI and EcoRI to construct pBTFsCP2IFN. FsCP2IFN, a BMV-IFN chimeric RNA4 in which RNA was transcribed from these plasmids in vitro according to the method of B-2 and wild-type BMV RNA4 and CP2 were replaced with the IFN gene.
I got

【0095】F.CP2をIFN遺伝子と置換したBM
V−IFNキメラRNA4からinvitroで翻訳さ
れた蛋白質の解析 野性型BMVRNA4及びFsCP2IFNを小麦胚芽
抽出物in vitro蛋白質翻訳系(アマシャム社)
に加え、in vitroで蛋白質を翻訳し、SDSポ
リアクリルアミドゲル電気泳動後、フルオログラフィー
によって翻訳産物を比較、分析した。その結果、2番目
のATGから翻訳されたIFNの量は、1番目のATG
から翻訳されたIFNの量のおよそ50倍であることが
分かった。一方、野性型RNA4からはほぼ同量のCP
1及びCP2が翻訳された。以上の結果から、CP2を
外来遺伝子と置換した場合、2番目の翻訳開始コドン即
ち外来遺伝子の翻訳開始コドンから蛋白質の翻訳が始ま
り、外被蛋白質との融合ではなく、真の外来遺伝子産物
が高効率で翻訳されることが分かった。
F. BM with CP2 replaced by IFN gene
Analysis of protein translated from V-IFN chimeric RNA4 in vitro Wild-type BMVRNA4 and FsCP2IFN were converted to wheat germ extract in vitro protein translation system (Amersham)
In addition, the protein was translated in vitro, and after SDS polyacrylamide gel electrophoresis, the translation products were compared and analyzed by fluorography. As a result, the amount of IFN translated from the second ATG was
Was found to be approximately 50 times the amount of IFN translated from. On the other hand, almost the same amount of CP
1 and CP2 were translated. From the above results, when CP2 was replaced with a foreign gene, protein translation started from the second translation initiation codon, that is, the translation initiation codon of the foreign gene, and the true foreign gene product was not a fusion with the coat protein but a high level. The translation was found to be efficient.

【0096】G.BMVRNA複製酵素発現植物細胞中
におけるBMV−IFNキメラRNAの複製 〔実施例2〕C−6で作出したBMRP(1+2)植
物、即ち、3’末端非翻訳領域を欠失したBMVRNA
1及び2が細胞内で転写されるため、BMVRNA複製
酵素である1a及び2a蛋白質は細胞内で産生されてい
るが、BMVRNA1及び2は複製されない植物、から
プロトプラストを調製した。得られたプロトプラスト
に、各BMV−IFNキメラRNA及び対照の野性型B
MVRNA3をそれぞれRNA1、2と混合して接種し
た後、全RNAを調製し、全BMVRNAに共通の3’
末端配列部分をプローブとしてノーザンブロッティング
を行い、各実験区におけるキメラRNAの複製及びサブ
ゲノムRNAの合成を野性株BMVRNA3と比較し
た。
G. Example 2 Replication of BMV-IFN Chimeric RNA in Plant Cells Expressing BMVRNA Replication Enzyme
Since 1 and 2 were transcribed in cells, protoplasts were prepared from plants in which BMV RNA replication enzymes 1a and 2a proteins were produced in cells but BMV RNA 1 and 2 were not replicated. Each BMV-IFN chimeric RNA and control wild type B were added to the obtained protoplasts.
After inoculating MVRNA3 with each of RNA1 and RNA2, total RNA was prepared and 3 ′ common to all BMVRNA was prepared.
Northern blotting was performed using the terminal sequence as a probe, and the replication of the chimeric RNA and the synthesis of subgenomic RNA in each experimental section were compared with those of the wild-type strain BMVRNA3.

【0097】 ──────────────────────────────────── キメラRNAの複製 サブゲノムRNAの合成 ──────────────────────────────────── F1aIFN 1 − F2aIFN 1 − F3a1IFN 1 − F3a4IFN 20 80 F3a5IFN 10 40 FCP1IFN 50 20 FCP2IFN 50 20 RNA3 100 100 ────────────────────────────────────<< Replication of Chimeric RNA Synthesis of Subgenomic RNA >> F F1aIFN 1 -F2aIFN 1 -F3a1IFN 1 -F3a4IFN 20 80 F3a5IFN 10 40 FCP1IFN 50 20 FCP2 IFN 50 20 RNA3 100 100 ────────────────────────────────────

【0098】その結果、F1aIFN、F2aIFN及
びF3a1IFNはほとんど複製しなかったが、F3a
4IFN、F3a5IFN、FCP1IFN及びFCP
2IFNは野性株RNA3を用いた場合には劣るもの比
較的高い効率で複製し、その結果は、〔実施例3〕Cと
ほぼ同様であった。。したがって、〔実施例3〕A−F
までで得られた結果全ては、形質転換植物を用いた場合
でも有効であることが分かった。
As a result, F1aIFN, F2aIFN and F3a1IFN hardly replicated,
4IFN, F3a5IFN, FCP1IFN and FCP
2IFN replicated with relatively high efficiency, which was inferior to that when using wild-type RNA3, and the results were almost the same as in [Example 3] C. . Therefore, [Example 3] AF
All the results obtained up to this point were found to be effective even when a transformed plant was used.

【0099】実施例4 GUSの産生 RNA植物ウイルスとしてBMV ATCC66系統
を、所望の外来遺伝子として、β−グルクロニダーゼ遺
伝子(GUS)を用いた。GUS遺伝子は、酵素活性測
定の容易さ及び感度の高さからレポーター遺伝子として
頻繁に用いられるものである。また、遺伝子の大きさ
は、BMVの外被蛋白質遺伝子のおよそ3倍である。
Example 4 Production of GUS The BMV ATCC66 strain was used as an RNA plant virus, and the β-glucuronidase gene (GUS) was used as a desired foreign gene. The GUS gene is frequently used as a reporter gene because of the ease and sensitivity of enzyme activity measurement. The size of the gene is about three times that of the BMV coat protein gene.

【0100】A.BMV−GUSキメラRNA転写ベク
ターの構築、in vitro RNA転写及びタバコ
プロトプラストへの接種 BMV−IFNキメラRNA転写ベクターの構築の場合
と同様の方法によって、1a、2a、3a、CP1及び
CP2遺伝子をGUS遺伝子と置換した。プラスミドp
BI101(クロンテックラボラトリー社)中のGUS
遺伝子における開始及び終始コドンに、NsiI及びS
acI部位をそれぞれオリゴヌクレオチド5’pd(G
TGGTCAGTCATGCATGTTACGTA)
(配列番号:14)及び5’pd(AATGAATCA
AGAGCTCTCCTGGCG)(配列番号:15)
を用いて導入し、pUCGUS(Nsi)を構築した。
A. Construction of BMV-GUS chimeric RNA transcription vector, in vitro RNA transcription and inoculation into tobacco protoplasts By the same method as in the construction of the BMV-IFN chimeric RNA transcription vector, the 1a, 2a, 3a, CP1 and CP2 genes were replaced with the GUS gene. Was replaced with Plasmid p
GUS in BI101 (Clontech Laboratory)
The start and stop codons in the gene include NsiI and S
The acI site was ligated to each oligonucleotide 5 ′ pd (G
TGGTCAGTCATGCATGTTTCGTA)
(SEQ ID NO: 14) and 5′pd (AATGAATCA
AGAGCTCTCCTGGGCG) (SEQ ID NO: 15)
To construct pUCGUS (Nsi).

【0101】転写ベクターpBTF1aGUS、pBT
F2aGUS、pBTF3a1GUS、pBTF3a4
GUS、pBTF3a5GUS、pBTFCP1IFN
及びpBTFCP2IFNを、pUCIFN(Nsi)
の代わりにpUCGUS(Nsi)を用いて、〔実施例
3〕Aで述べたBMV−IFNキメラRNA転写ベクタ
ーの構築の場合と同様な方法によって構築した。
Transcription vector pBTF1aGUS, pBT
F2aGUS, pBTF3a1GUS, pBTF3a4
GUS, pBTF3a5GUS, pBTFCP1IFN
And pBTFCP2IFN to pUCIFN (Nsi)
Using pUCGUS (Nsi) in place of the above, it was constructed in the same manner as in the construction of the BMV-IFN chimeric RNA transcription vector described in [Example 3] A.

【0102】得られたプラスミドから、〔実施例1〕B
−2の方法に従ってin vitroでRNAを転写
し、得られた7種のRNAをそれぞれF1aGUS、F
2aGUS、F3a1GUS、F3a4GUS、F3a
5GUS、FCP1GUS及びFCP2GUSと名付け
た(図16)。各BMV−GUSキメラRNA及び対照
の野性型BMVRNA3をそれぞれRNA1+2と混合
し、〔実施例2〕Cの方法に従ってタバコプロトプラス
トに接種した。
From the obtained plasmid, [Example 1] B
RNA was transcribed in vitro according to the method of Example-2, and the obtained seven kinds of RNAs were used for F1aGUS and F1aGUS, respectively.
2aGUS, F3a1GUS, F3a4GUS, F3a
They were named 5GUS, FCP1GUS and FCP2GUS (FIG. 16). Each BMV-GUS chimeric RNA and control wild-type BMV RNA3 were mixed with RNA1 + 2, respectively, and inoculated to tobacco protoplasts according to the method of [Example 2] C.

【0103】B.BMV−GUSキメラRNAの複製 各BMV−GUSキメラRNAをそれぞれRNA1、2
と混合して接種したタバコプロトプラストから全RNA
を調製し、全BMVRNAに共通の3’末端配列部分を
プローブとしてノーザンブロッティングを行い、各実験
区におけるキメラRNAの複製及びサブゲノムRNAの
合成を比較した。しかし、これらキメラRNAの複製は
野性型BMVRNAの複製に比べて、非常に低レベルで
あり、野性型RNAとの比較は不可能であった。 そこ
で、GUS遺伝子に特異的なプローブを用いてノーザン
ブロッティングを行った。最も高いキメラRNAの複製
およびサブゲノムRNAの合成を示したFCP2GUS
を用いた実験区における該RNAの平均値をそれぞれ1
00%とした場合、以下のように検出された。 ──────────────────────────────────── キメラRNAの複製 サブゲノムRNAの合成 ──────────────────────────────────── F1aGUS 0 − F2aGUS 0 − F3a1GUS 0 − F3a4GUS 100 − F3a5GUS 50 − FCP1GUS 100 100 FCP2GUS 100 100 ────────────────────────────────────
B. Replication of BMV-GUS chimeric RNA Each BMV-GUS chimeric RNA was transferred to RNA1, 2
RNA from tobacco protoplasts inoculated with
Was prepared, and Northern blotting was performed using the 3 ′ terminal sequence portion common to all BMV RNAs as a probe to compare the replication of chimeric RNA and the synthesis of subgenomic RNA in each experimental section. However, the replication of these chimeric RNAs was much lower than that of wild-type BMV RNA, and comparison with wild-type RNA was impossible. Therefore, Northern blotting was performed using a probe specific to the GUS gene. FCP2GUS showing highest chimeric RNA replication and subgenomic RNA synthesis
The average value of the RNA in the experimental plot using
When it was set to 00%, it was detected as follows.複製 Replication of chimeric RNA Synthesis of subgenomic RNA ────── F F1aGUS0-F2aGUS0-F3a1GUS0-F3a4GUS100-F3a5GUS50-FCP1GUS100 100 FCP2GUS100 100 ────────────────────────────────────

【0104】その結果、F3a4GUS、F3a5GU
S、FCP1GUS及びFCP2GUSのみが複製し、
かつ、FCP1GUS及びFCP2GUSではサブゲノ
ムRNAも検出された。
As a result, F3a4GUS, F3a5GU
Only S, FCP1GUS and FCP2GUS duplicate,
In addition, subgenomic RNA was also detected in FCP1GUS and FCP2GUS.

【0105】C.BMV−GUSキメラRNAを接種し
たプロトプラストにおけるGUS産生量及びGUS活性
の分析 上述の各BMV−GUSキメラRNAをそれぞれRNA
1、2と混合してタバコプロトプラストに接種した。接
種48時間後に、タバコプロトプラストから全蛋白質を
抽出し、抗GUS抗体を用いたウエスタンブロティング
によって、各実験区におけるGUS産生量を比較した。
また、以下の方法を用いて、GUS活性を測定した。ま
ず、Jeffersonらの方法(Jefferson
ら、(1987)EMBO J.6:3901−390
7)に従って、プロトプラスト抽出物を調製した。GU
S活性レベルは、基質である4ーメチルウンベリフェリ
ルグルクロニドの4ーメチルウンベリフェロンへの酵素
的変換を、長波長紫外線によって標品のGUSの活性と
比較して行った。最も高いGUS産生量及びGUS活性
を示したFCP2IFNを用いた実験区におけるGUS
産生量及びGUS活性の平均値を100%とした場合、
以下のように検出された。
C. Analysis of GUS production and GUS activity in protoplasts inoculated with BMV-GUS chimeric RNA
Tobacco protoplasts were inoculated by mixing with No. 1 and No. 2. 48 hours after inoculation, total proteins were extracted from tobacco protoplasts, and the amount of GUS production in each experimental group was compared by Western blotting using an anti-GUS antibody.
GUS activity was measured using the following method. First, the method of Jefferson et al. (Jefferson
(1987) EMBO J. et al. 6: 3901-390
According to 7), a protoplast extract was prepared. GU
The S activity level was determined by comparing the enzymatic conversion of the substrate 4-methylumbelliferyl glucuronide to 4-methylumbelliferone with long-wave ultraviolet light compared to the activity of the standard GUS. GUS in the experimental plot using FCP2IFN showing the highest GUS production and GUS activity
When the average value of the production amount and GUS activity is 100%,
It was detected as follows.

【0106】 ──────────────────────────────────── GUS産生量 GUS活性 ──────────────────────────────────── F1aGUS 0 3 F2aGUS 0 3 F3a1GUS 0 3 F3a4GUS 20 30 F3a5GUS 10 15 FCP1GUS 0 3 FCP2GUS 100 100 ────────────────────────────────────G GUS production amount GUS activity ────── F F1aGUS 0 3 F2aGUS 0 3 F3a1GUS 03 F3a4GUS 20 30 F3a5GUS 10 15 FCP1GUS 0 3 FCP2GUS 100 100 ────────────────────────────────────

【0107】ウエスタンブロティングの結果、F3a4
GUS、F3a5GUS及びFCP2GUSを用いた実
験区でのみ、GUSが産生され、これらのうちで、FC
P2GUSを用いた区で最も高レベルのGUSの産生が
認められた。しかし、FCP1GUSを用いた区では、
ウエスタンブロティングによっては、GUSは認められ
なかった。そこで、各実験区におけるGUS活性を測定
した結果、FCP2GUSを用いた区ではFCP1GU
Sを用いた区に比較して、同レベルのサブゲノムRNA
合成量であるにもかかわらず(〔実施例4〕B)、およ
そ30倍のGUSが産生されていることが明らかとなっ
た。
As a result of Western blotting, F3a4
GUS was produced only in the experimental plots using GUS, F3a5GUS and FCP2GUS.
The highest level of GUS production was observed in the section using P2GUS. However, in the ward using FCP1GUS,
GUS was not detected by Western blotting. Therefore, as a result of measuring the GUS activity in each experimental section, the section using FCP2GUS showed FCP1GU.
Subgenomic RNA at the same level as compared to the section using S
Despite the amount of synthesis ([Example 4] B), it was revealed that about 30-fold GUS was produced.

【0108】以上の結果から、GUSのような分子量の
比較的大きな蛋白質を産生する場合には、IFNの場合
以上に、CP1遺伝子ではなくCP2遺伝子との置換に
よる蛋白質産生能の向上が認められた。
From the above results, when a protein having a relatively large molecular weight such as GUS was produced, the protein production ability was improved by substitution with the CP2 gene instead of the CP1 gene, compared with IFN. .

【0109】実施例5 BMVの全ゲノムRNAを発現
する植物の作出 A.BMVRNA3を発現する植物の作出 [実施例2]A.の方法に従ってpBICBR3(図
6)をA.tumfaciensに導入し、[実施例
2]B.の方法に従って、タバコへのA.tumefa
ciens(pBICBR3)の接種及び形質転換体の
選抜を行った。植物ゲノム中に組み込まれたRNA3の
発現の確認は、[実施例2]Cで述べた形質転換植物か
ら得られたプロトプラストへのRNA1+2の接種及び
抗BMV抗体を用いたウエスタンブロット法によって行
った。 ウエスタンブロット法によってRNA3の発現
を確認した植物においては、植物ゲノムから転写された
RNA3からBMVRNA複製酵素によってサブゲノム
RNA4が合成され、このサブゲノムRNA4から外皮
タンパク質が翻訳されている。RNA3の発現を確認し
た植物から[実施例2]C−6のやく培養法によってR
NA3を発現する純系二倍体を選抜し、BRP3植物と
名付けた。
Example 5 Production of Plant Expressing Total Genomic RNA of BMV Production of Plant Expressing BMVRNA3 [Example 2] PBICBR3 (FIG. 6) according to the method of A. Tumfaciens, [Example 2] According to the method of A. tumefa
Ciens (pBICBR3) was inoculated and transformants were selected. Expression of RNA3 integrated into the plant genome was confirmed by inoculation of RNA1 + 2 into protoplasts obtained from the transformed plant described in [Example 2] C and Western blotting using an anti-BMV antibody. In plants in which the expression of RNA3 has been confirmed by Western blotting, subgenomic RNA4 is synthesized from RNA3 transcribed from the plant genome by BMV RNA replication enzyme, and the coat protein is translated from this subgenomic RNA4. [Example 2] From a plant in which the expression of RNA3 was confirmed,
A pure diploid expressing NA3 was selected and named BRP3 plant.

【0110】B.BMVRNA複製酵素を発現するタバ
コ植物のゲノムへのBMVRNA3cDNAの導入 [実施例2]C−6で作出したBRP(1+2)植物及
びBMRP(1+2)植物のゲノムへBMVRNA3c
DNAを導入するため、BRP(1+2)植物とBRP
3植物、BMRP(1+2)植物とBRP3植物のそれ
ぞれの交雑を行った。得られたF1植物をそれぞれBR
P(1+2+3)植物、BMRP(1+2+3)植物と
名付けた。両植物を育成し、[実施例2]C−3の抗B
MV抗体を用いたウエスタンブロット法によって外皮蛋
白質遺伝子の発現量を比較した。BRP(1+2+3)
植物における外皮蛋白質の発現量の平均値を100%と
した場合、次のように検出された。
B. Example 2 Introduction of BMVRNA3 cDNA into Genome of Tobacco Plant Expressing BMVRNA Replication Enzyme Example 2
BRP (1 + 2) plant and BRP to introduce DNA
Crossing of three plants, a BMRP (1 + 2) plant and a BRP3 plant, was performed. Each of the obtained F1 plants was BR
P (1 + 2 + 3) plants and BMRP (1 + 2 + 3) plants were named. [Example 2] Anti-B of C-3
The expression level of the coat protein gene was compared by Western blotting using an MV antibody. BRP (1 + 2 + 3)
Assuming that the average value of the expression level of the coat protein in the plant was 100%, the detection was as follows.

【0111】 ──────────────────────────────────── 外皮蛋白質の平均値 ──────────────────────────────────── BRP(1+2)植物 0 BRP(1+2+3)植物 100 BMRP(1+2)植物 0 BMRP(1+2+3)植物 130 ────────────────────────────────────平均 Average value of coat protein────── B BRP (1 + 2) plant 0 BRP (1 + 2 + 3) plant 100 BMRP (1 + 2) plant 0 BMRP ( 1 + 2 + 3) Plant 130────────────────────────────────────

【0112】したがって、BRP(1+2+3)植物及
びBMRP(1+2+3)植物においては、外部からB
MVRNAを導入する必要がなく、植物ゲノムから転写
されたウイルスRNAによってRNA複製酵素の生産、
複製酵素によるサブゲノムRNAの合成、外皮蛋白質の
生産というウイルスの増殖サイクルが進行することがわ
かった。
Therefore, in BRP (1 + 2 + 3) plants and BMRP (1 + 2 + 3) plants, B
There is no need to introduce MVRNA, and the production of RNA replication enzyme by viral RNA transcribed from the plant genome,
It was found that the replication cycle of the virus, which is the synthesis of subgenomic RNA by replication enzymes and the production of coat proteins, proceeds.

【0113】実施例6 BMVRNA複製酵素を発現す
るタバコ植物のゲノムに導入されたIFN遺伝子の発現 A.BMV−IFNキメラRNA3cDNAを導入した
植物形質転換用ベクターpBICIFNの構築(図1
8) CP2遺伝子をIFN遺伝子と置換したBMV−IFN
キメラRNA3cDNAを植物ゲノムに導入するための
ベクターpBICIFNを構築した。pBTFCP2I
FN(図15)からIFN遺伝子を含有するXbaI/
EcoRI断片を切り出し、形質転換ベクターpBIC
BR3(図6)のRNA3cDNAにおけるXbaI部
位とEcoRI部位の間を除去した部分に挿入し、pB
ICIFNを構築した。
Example 6 Expression of IFN Gene Introduced into Genome of Tobacco Plant Expressing BMV RNA Replication Enzyme Construction of Plant Transformation Vector pBICIFN Introducing BMV-IFN Chimeric RNA3 cDNA (FIG. 1)
8) BMV-IFN in which CP2 gene is replaced with IFN gene
A vector pBICIFN for introducing the chimeric RNA3 cDNA into the plant genome was constructed. pBTFCP2I
XbaI / FN (FIG. 15) containing the IFN gene
The EcoRI fragment was cut out and transformed with the transformation vector pBIC.
Inserted into the portion of the RNA3 cDNA of BR3 (FIG. 6) where the site between the XbaI site and the EcoRI site was removed,
ICIFN was constructed.

【0114】B.BMV−IFNキメラRNA3を発現
する植物の作出 [実施例2]A.の方法に従ってpBICIFNをA.
tumfaciensに導入し、[実施例2]B.の方
法に従って、タバコへのA.tumefaciensの
接種及び形質転換体の選抜を行った。植物ゲノム中に組
み込まれたBMV−IFNキメラRNA3の発現の確認
は、[実施例2]C.で述べた形質転換植物から得られ
たプロトプラストへのRNA1+2の接種及び抗IFN
抗体を用いたウエスタンブロット法によって行った。
ウエスタンブロット法によってキメラRNA3の発現を
確認した植物においては、植物ゲノムから転写されたキ
メラRNA3からBMVRNA複製酵素によってキメラ
サブゲノムRNA4が合成され、このキメラサブゲノム
RNA4からIFNが翻訳されている。ウエスタンブロ
ット法によってBMV−IFNきめらRNA3の発現を
確認した植物から[実施例2]C−6のやく培養法によ
ってBMV−IFNキメラRNA3を発現する純系二倍
体を選抜し、BRP3IFN植物と名付けた。
B. Production of Plant Expressing BMV-IFN Chimeric RNA 3 [Example 2] According to the method of p.
Tumfaciens, [Example 2] According to the method of A. Tumefaciens was inoculated and a transformant was selected. Confirmation of the expression of the BMV-IFN chimeric RNA3 integrated into the plant genome was confirmed in [Example 2] C.I. Inoculation of RNA1 + 2 into protoplasts obtained from the transformed plants described in
This was performed by Western blotting using an antibody.
In a plant in which the expression of chimeric RNA3 was confirmed by Western blotting, chimeric subgenomic RNA4 was synthesized by BMVRNA replicase from chimeric RNA3 transcribed from the plant genome, and IFN was translated from this chimeric subgenomic RNA4. [Example 2] A pure diploid expressing the BMV-IFN chimeric RNA3 was selected from the plants in which the expression of BMV-IFN grain RNA 3 was confirmed by Western blotting by the rapid culturing method of C-6, and named BRP3IFN plant. Was.

【0115】C.BMVRNA複製酵素を発現するタバ
コ植物のゲノムへのBMV−IFNキメラRNA3cD
NAの導入 [実施例2]C−6で作出したBRP(1+2)植物及
びBMRP(1+2)植物のゲノムへBMV−IFNキ
メラRNA3cDNAを導入するため、BRP(1+
2)植物とBRP3IFN植物、BMRP(1+2)植
物とBRP3IFN植物のそれぞれの交雑を行った。得
られたF1植物をそれぞれBRP(1+2+3IFN)
植物、BMRP(1+2+3IFN)植物と名付けた。
両植物を育成し、 [実施例2]C−3の抗IFN抗体を
用いたウエスタンブロット法によってIFNの発現量を
比較した。BRP(1+2+3IFN)植物におけるI
FNの発現量の平均値を100%とした場合、次のよう
に検出された。
C. BMV-IFN chimeric RNA3cD to tobacco plant genome expressing BMV RNA replication enzyme
Introduction of NA [Example 2] In order to introduce BMV-IFN chimeric RNA3 cDNA into the genome of BRP (1 + 2) plant and BMRP (1 + 2) plant created in C-6, BRP (1+
2) Crossing was performed between the plant and the BRP3IFN plant, and between the BMRP (1 + 2) plant and the BRP3IFN plant. Each of the obtained F1 plants was subjected to BRP (1 + 2 + 3IFN).
The plant was named BMRP (1 + 2 + 3IFN) plant.
Both plants were grown and [Example 2] The expression levels of IFN were compared by Western blotting using an anti-IFN antibody of C-3. I in BRP (1 + 2 + 3IFN) plants
When the average value of the expression level of FN was set to 100%, detection was performed as follows.

【0116】 ──────────────────────────────────── IFNの平均値 ──────────────────────────────────── BRP(1+2)植物 0 BRP(1+2+3IFN)植物 100 BMRP(1+2)植物 0 BMRP(1+2+3IFN)植物 130 ────────────────────────────────────{Average IFN Value} ───────────────────────────── BRP (1 + 2) plant 0 BRP (1 + 2 + 3IFN) plant 100 BMRP (1 + 2) plant 0 BMRP (1 + 2 + 3IFN) ) Plant 130────────────────────────────────────

【0117】BRP(1+2+3IFN)植物及びBM
RP(1+2+3IFN)植物のIFNの発現がキメラ
RNA3からサブゲノムとして合成されるキメラRNA
4から翻訳されたものであることを確認するために、B
RP(1+2+3IFN)植物及びBMRP(1+2+
3IFN)植物を用いてノーザンブロット分析を行っ
た。それぞれのタバコ葉から純化した全RNA(20マ
イクロg)をアガロース電気泳動によって分離し、ナイ
ロン膜に転写し、IFN遺伝子を含有するpUCIFN
(NsiI)のNsiI/SacI断片をプローブとし
て調べた。その結果、キメラRNA3とキメラRNA4
に相当するバンドが反応した。BRP(1+2+3IF
N)植物におけるキメラRNA3の複製量及びキメラR
NA4の合成量を100%とした場合、次のように検出
された。
BRP (1 + 2 + 3IFN) plants and BM
RP (1 + 2 + 3IFN) Chimeric RNA in which IFN expression of plant is synthesized as a subgenome from chimeric RNA3
To confirm that it was translated from 4,
RP (1 + 2 + 3IFN) plants and BMRP (1 + 2 +
3IFN) plants were used for Northern blot analysis. Purified total RNA (20 μg) from each tobacco leaf was separated by agarose electrophoresis, transferred to a nylon membrane, and pUCIFN containing the IFN gene.
The NsiI / SacI fragment of (NsiI) was examined as a probe. As a result, chimeric RNA3 and chimeric RNA4
A band corresponding to. BRP (1 + 2 + 3IF
N) Chimeric RNA3 replication amount and chimeric R in plants
When the amount of synthesis of NA4 was 100%, detection was performed as follows.

【0118】 ──────────────────────────────────── キメラRNA3 キメラRNA4 の複製 の合成 ──────────────────────────────────── BRP(1+2)植物 0 0 BRP(1+2+3IFN)植物 100 100 BMRP(1+2)植物 0 0 BMRP(1+2+3IFN)植物 120 130 ────────────────────────────────────<< Synthesis of Chimeric RNA3 Replication of Chimeric RNA4 >> ───────────────────────────────── BRP (1 + 2) plant 0 0 BRP (1 + 2 + 3 IFN) plant 100 100 BMRP (1 + 2) ) Plant 00 BMRP (1 + 2 + 3IFN) plant 120 130 ────────────────────────────────────

【0119】したがって、BRP(1+2+3IFN)
植物及びBMRP(1+2+3IFN)植物において
は、外部からBMVRNA及び外来遺伝子を含むキメラ
BMVRNAを導入する必要がなく、植物ゲノムから転
写されたウイルスRNAによってRNA複製酵素の生
産、複製酵素によるキメラRNA4の合成及び外来遺伝
子の発現が行われることがわかった。
Therefore, BRP (1 + 2 + 3IFN)
In plants and BMRP (1 + 2 + 3IFN) plants, there is no need to introduce BMVRNA and a chimeric BMVRNA containing a foreign gene from the outside. It was found that the expression of the foreign gene was performed.

【0120】 AB培地(表1) ──────────────────────────────────── 溶液1 K2HPO4 12g NaH2PO4 4g 溶液2 NH4Cl 4g MgSO4・7H2O 1.2g KCl 0.6g CaCl2 0.6g FeSO4・7H2O 10mg 溶液3 Glucose 20g ────────────────────────────────────AB medium (Table 1) 溶液 Solution 1 K 2 HPO 4 12g NaH 2 PO 4 4g solution 2 NH 4 Cl 4g MgSO 4 · 7H 2 O 1.2g KCl 0.6g CaCl 2 0.6g FeSO 4 · 7H 2 O 10mg solution 3 Glucose 20g ──────── ────────────────────────────

【0121】 LS培地 (表2) LS培地の作製法(200ml当たり) ──────────────────────────────────── ストック1 K2HPO4 12g NaH2PO4 4g ストック2 NH4Cl 4g MgSO4・7H2O 1.2g KCl 0.6g ストック3 CaCl2 ・2H2O 8.8g ストック4 Na2−EDTA 0.666g ストック5 H2BO3 0.124g MnSO4・4H2O 0.172g ZnSO4・4H2O 0.446g KI 0.017g Na2MoO4・2H2O 0.005g ストック5’ CuSO4・5H2O 0.05g CoCl2・6H2O 0.005g ストック6 チアミン−塩酸 0.008g Myo−イノシトール 2.0g ストック7 ナフタレン酢酸(NAA) 0.042g ストック8 6−ベンジルアデニナ(BAP) 0.004g ストック9 6−ベンジルアデニナ(BAP) 0.1g ストック10 Myo−イノシトール 2.0g グリシン 0.04g プリドキシン−塩酸 0.01g ニコチニックアシッド 0.01g チアミン−塩酸 0.02g ────────────────────────────────────LS medium (Table 2) Preparation method of LS medium (per 200 ml) ──── Stock 1 K 2 HPO 4 12 g NaH 2 PO 4 4 g Stock 2 NH 4 Cl 4 g MgSO 4 .7H 2 O 1.2 g KCl 0.6 g Stock 3 CaCl 2 .2H 2 O 8.8 g Stock 4 Na 2 -EDTA 0.666 g stock 5 H 2 BO 3 0.124g MnSO 4 · 4H 2 O 0.172g ZnSO 4 · 4H 2 O 0.446g KI 0.017g Na 2 MoO 4 · 2H 2 O 0.005g stock 5 ' CuSO 4 .5H 2 O 0.05 g CoCl 2 .6H 2 O 0.005 g Stock 6 Thiamine-HCl 0.008 g Myo-inositol 2.0 g Stock 7 Naphthalene acetic acid (NAA) 0.042 g Stock 8 6-benzyladenylina (BAP) 0.004 g Stock 9 6-benzyladenylina (BAP) 0.1 g Stock 10 Myo-inositol 2.0 g Glycine 0.04 g Pridoxin-hydrochloride 0.01 g Nicotinic Acid 0.01g Thiamine-hydrochloric acid 0.02g ────────────────────────────────────

【0122】BAPはまず0.1N HCl 30ml
に溶解(湯煎)し、その後水を加えて、200mlとす
る。 LS培地の作製法(1リットル) 1. 2mlのストック5’を200mlの新しいスト
ック5に加え、以後これを使用する。 2. ストック1,2,3,4,5,6を各10mlず
つ入れる。 3. 下表にしたがってホルモンストックを加える。 4. シュクローズ 30gを加え、イオン交換水で1
mlとする。 5. NaOH或いは、KOHでpHを5.8〜6.2
に調整する。 6. 0.8〜1%の寒天を加え、培養用ポットでオー
トクレーブする。 7. 50〜60℃にした後、ポットを軽く振り混ぜ、
室温に放置し、固化させる。
BAP was first 30 ml of 0.1N HCl
(Water bath) and then add water to make 200 ml. Preparation of LS medium (1 liter) Add 2 ml of stock 5 'to 200 ml of new stock 5 and use it hereafter. 2. Stocks 1,2,3,4,5,6 are added 10ml each. 3. Add hormone stock according to the table below. 4. Add 30g of shrink and add 1 with ion-exchanged water.
ml. 5. The pH is adjusted to 5.8 to 6.2 with NaOH or KOH.
Adjust to 6. Add 0.8-1% agar and autoclave in a culture pot. 7. After heating to 50-60 ° C, shake the pot lightly.
Leave at room temperature to solidify.

【0123】抗生物質を添加する場合は、50〜60℃
にした後、フィルター滅菌した抗生物質を添加する。
When an antibiotic is added, the temperature should be 50-60 ° C.
After that, filter-sterilized antibiotics are added.

【0124】 ホルモン濃度(タバコの場合) (1ml当り) ──────────────────────────────────── ストック7 ストック8 ストック9 ────────────────────────── カルス用(LS1) 10ml 10ml − 発芽用 (LS4) 0.5ml − 10ml 発振用 (LS7) 2.5ml 5ml − 幼植物用(LS8) − − − ────────────────────────────────────Hormone concentration (in the case of tobacco) (per 1 ml) ──────────────────────────────────── Stock 7 Stock 8 Stock 9 用 For callus (LS1) 10ml 10ml-For germination (LS4) 0.5ml-10ml For oscillation (LS7) 2.5ml 5ml-For young plants (LS8)---─────────────────────────────── ─────

【配列表】[Sequence list]

配列番号:1 配列の長さ:34 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:ゲノムRNAのcDNA 配列 GTATTTAATG TCGACTTCAG GAACTGGTAA GATG 配列番号:2 配列の長さ:31 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列 CTAGATGCAT ATAGTGAGTC GTATTAATTT A 配列番号:3 配列の長さ:31 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列 AGCTTAAATT AATACGACTC ACTATATGCA T 配列番号:4 配列の長さ:25 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列 GTAGGCCTCT CCAAATGAAA TGAAC 配列番号:5 配列の長さ:38 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列 GTTTTTCACC AACAAAATGC ATAGTTCTAT CGATTTGC 配列番号:6 配列の長さ:22 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列 CACCAAGATG CATTCGAAAA CC 配列番号:7 配列の長さ:23 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列 GTTCCCGATG CATAACATAG TTT 配列番号:8 配列の長さ:24 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列 GTATTTAATG CATACTTCAG GAAC 配列番号:9 配列の長さ:22 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列 TGGTAAGATG CACGCGCGCA GC 配列番号:10 配列の長さ:28 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列 TCTCTCGGAA TGCATGCATG AAATATAC 配列番号:11 配列の長さ:24 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列 CCCAGTAATG GAGCTCCTGC CTGC 配列番号:12 配列の長さ:10 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列 GTATTTAATG 配列番号:13 配列の長さ:14 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列 TCGACATTAA ATAC 配列番号:14 配列の長さ:24 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列 GTGGTCAGTC ATGCATGTTA CGTA 配列番号:15 配列の長さ:24 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列 AATGAATCAA GAGCTCTCCT GGCG SEQ ID NO: 1 Sequence length: 34 Sequence type: Nucleic acid Number of strands: Single strand Topology: Linear Sequence type: Genomic RNA cDNA sequence GTATTTAATG TCGACTTCAG GAACTGGTAA GATG Sequence type: nucleic acid Number of strands: single-stranded Topology: linear Sequence type: other nucleic acid synthetic oligonucleotide sequence CTAGATGCAT ATAGTGAGTC GTATTAATTT A SEQ ID NO: 3 Sequence length: 31 Sequence type: nucleic acid : Single strand Topology: Linear Sequence type: Other nucleic acid Synthetic oligonucleotide sequence AGCTTAAATT AATACGACTC ACTATATGCA T SEQ ID NO: 4 Sequence length: 25 Sequence type: Nucleic acid Number of strands: Single strand Topology: Linear Type Sequence type: Other nucleic acid Synthetic oligonucleotide sequence GTAGGCCTCT CCAAATGAAA TGAAC SEQ ID NO: 5 Sequence length: 38 Sequence type: Nucleic acid Number of strands: Single strand Topology: Linear Type: Other nucleic acid Synthetic oligonucleotide sequence GTTTTTCACC AACAAAATGC ATAGTTCTAT CGATTTGC SEQ ID NO: 6 Sequence length: 22 Sequence type: Nucleic acid Number of strands: Single strand Topology: Linear Sequence type: Other nucleic acid Synthetic oligonucleotide Sequence CACCAAGATG CATTCGAAAA CC SEQ ID NO: 7 Sequence length: 23 Sequence type: Nucleic acid Number of strands: Single strand Topology: Linear Sequence type: Other nucleic acid Synthetic oligonucleotide sequence GTTCCCGATG CATAACATAG TTT SEQ ID NO: 8 Sequence Length: 24 Sequence type: Nucleic acid Number of strands: Single stranded Topology: Linear Sequence type: Other nucleic acid Synthetic oligonucleotide sequence GTATTTAATG CATACTTCAG GAAC SEQ ID NO: 9 Sequence length: 22 Sequence type: Number of nucleic acid strands: single strand Topology: linear Sequence type: other nucleic acid synthetic oligonucleotide sequence TGGTAAGATG CACGCGCGCA GC SEQ ID NO: 10 Sequence length: 28 Sequence type: Nucleic acid Number of strands: Single strand Topology: Linear Sequence type: Other nucleic acid Synthetic oligonucleotide sequence TCTCTCGGAA TGCATGCATG AAATATAC SEQ ID NO: 11 Sequence length: 24 Sequence type: Nucleic acid strand number : Single strand Topology: Linear Sequence type: Other nucleic acid Synthetic oligonucleotide sequence CCCAGTAATG GAGCTCCTGC CTGC SEQ ID NO: 12 Sequence length: 10 Sequence type: Nucleic acid Number of strands: Single strand Topology: Linear Sequence type: Other nucleic acid Synthetic oligonucleotide sequence GTATTTAATG SEQ ID NO: 13 Sequence length: 14 Sequence type: Nucleic acid Number of strands: Single stranded Topology: Linear Sequence type: Other nucleic acid Synthetic oligonucleotide sequence TCGACATTAA ATAC SEQ ID NO: 14 Sequence length: 24 Sequence type: Nucleic acid Number of strands: Single strand Topology: Linear Sequence type: Other nucleic acid Synthetic oligonucleotide sequence GTGGTCAGTC ATGCATGTTA CGTA SEQ ID NO: 15 Sequence length: 24 Sequence type: Nucleic acid Number of strands: Single stranded Topology: Linear Sequence type: Other nucleic acid Synthetic oligonucleotide sequence AATGAATCAA GAGCTCTCCT GGCG

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

【図1】 BMVの遺伝子発現様式を示す。FIG. 1 shows the gene expression mode of BMV.

【図2】 BMV各遺伝子のタバコ形質転換用ベクタ
ー。
FIG. 2 is a vector for transforming BMV genes into tobacco.

【図3】 部位特異的突然変異導入法によるCaMV3
5Sプロモーターの転写開始点への制限酵素部位(St
u1)の導入。
FIG. 3. CaMV3 by site-directed mutagenesis
Restriction enzyme site (St) to the transcription start site of 5S promoter
Introduction of u1).

【図4】 BMV遺伝子を外来遺伝子と置換するための
方法を示す。
FIG. 4 shows a method for replacing a BMV gene with a foreign gene.

【図5】 BMV RNAの完全長cDNAの転写ベク
ター(pUCT)への導入と、T7 RNAポリメラー
ゼを用いたインビトロBMV RNA合成。
FIG. 5: Introduction of full-length BMV RNA cDNA into a transcription vector (pUCT) and in vitro BMV RNA synthesis using T7 RNA polymerase.

【図6】 BMV RNAの完全長cDNAを導入した
形質転換用ベクターpBICBR1−3の構築。
FIG. 6 shows construction of a transformation vector pBICBR1-3 into which full-length BMV RNA cDNA has been introduced.

【図7】 BMV RNAの3’末端の非翻訳領域に相
当するヌクレオチド部分に欠失を持つBMV RNAの
cDNAを導入した植物形質転換用ベクターpBICB
MR1の構築。
FIG. 7 is a plant transformation vector pBICB into which BMV RNA cDNA having a deletion in a nucleotide portion corresponding to the untranslated region at the 3 ′ end of BMV RNA has been introduced.
Construction of MR1.

【図8】 BMV RNAの3’末端の非翻訳領域に相
当するヌクレオチド部分に欠失を持つBMV RNAの
cDNAを導入した植物形質転換用ベクターpBICB
MR2の構築。
FIG. 8 is a plant transformation vector pBICB into which BMV RNA cDNA having a deletion in a nucleotide portion corresponding to the untranslated region at the 3 ′ end of BMV RNA has been introduced.
Construction of MR2.

【図9】 BMV RNAの3’末端の非翻訳領域に相
当するヌクレオチド部分に欠失を持つBMV RNAの
cDNAを導入した植物形質転換用ベクターpBICB
MR3の構築。
FIG. 9 is a plant transformation vector pBICB into which BMV RNA cDNA having a deletion in a nucleotide portion corresponding to the untranslated region at the 3 ′ end of BMV RNA has been introduced.
Construction of MR3.

【図10】 pBTF1aIFNの構築を示す。FIG. 10 shows the construction of pBTF1aIFN.

【図11】 pBTF2aIFNの構築を示す。FIG. 11 shows the construction of pBTF2aIFN.

【図12】 pBTF3aIFNの構築を示す。FIG. 12 shows the construction of pBTF3aIFN.

【図13】 pBTF3a4IFN及びpBTF3a5
IFNの構築を示す。
FIG. 13. pBTF3a4IFN and pBTF3a5
4 shows the construction of IFN.

【図14】 pBTFCP1IFNの構築を示す。FIG. 14 shows the construction of pBTFCP1IFN.

【図15】 pBTFCP2IFNの構築を示す。FIG. 15 shows the construction of pBTFCP2IFN.

【図16】 BMV−IFNキメラRNA及びBMV−
GUSキメラRNAの模式図を示す。
FIG. 16: BMV-IFN chimeric RNA and BMV-
The schematic diagram of GUS chimeric RNA is shown.

【図17】 pBTFsCP2IFNの構築を示す。FIG. 17 shows the construction of pBTFsCP2IFN.

【図18】 BMV−IFNキメラRNA3を導入した
植物形質転換用ベクターpBICIFNの構築。
FIG. 18 shows the construction of a plant transformation vector pBICIFN into which BMV-IFN chimeric RNA3 has been introduced.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12P 21/00 A01H 5/00 C12N 5/00 C12N 15/00 BIOSIS(DIALOG) WPI(DIALOG)──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C12P 21/00 A01H 5/00 C12N 5/00 C12N 15/00 BIOSIS (DIALOG) WPI (DIALOG)

Claims (24)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 brome mosaic virus
(BMV)のRNA複製酵素遺伝子のcDNA、及び
MVの外被蛋白質遺伝子のcDNAの本来の翻訳開始コ
ドン(5'末端から数えて1番目のATG)より下流の
ATG以降を所望の外来遺伝子と置き換えた組換え体ウ
イルスゲノムRNAcDNA(以下、組換え体ウイルス
ゲノムRNAcDNAという)を植物ゲノムに導入する
ことによって、植物細胞において外来遺伝子又はその産
物を生産する方法。
1. Bloom Mosaic Virus
CDNA of RNA replication enzyme gene of (BMV), and B
A recombinant virus genomic RNA cDNA (hereinafter, recombinant) in which the ATG downstream of the original translation initiation codon (the first ATG counted from the 5 'end) of the cDNA of the MV coat protein gene is replaced with a desired foreign gene. A somatic virus genomic RNA cDNA) into a plant genome to produce a foreign gene or a product thereof in a plant cell.
【請求項2】 brome mosaic virus
(BMV)のRNA複製酵素遺伝子のcDNAを植物ゲ
ノムに導入した植物細胞に、BMVの外被蛋白質遺伝子
のcDNAの本来の翻訳開始コドン(5'末端から数え
て1番目のATG)より下流のATG以降を所望の外来
遺伝子と置き換えた組換え体ウイルスゲノムRNAcD
NAから合成したRNAを接種することによって、植物
細胞において外来遺伝子又はその産物を生産する方法。
2. Brome Mosaic Virus
(AMV downstream of the original translation initiation codon of the cDNA of the BMV coat protein gene (the first ATG counted from the 5 'end)) Recombinant virus genomic RNAcD with the following replaced with the desired foreign gene
A method for producing a foreign gene or a product thereof in a plant cell by inoculating RNA synthesized from NA.
【請求項3】 上記の外被蛋白質遺伝子のcDNAの2
番目のATG以降を所望の外来遺伝子と置き換えること
を特徴とする請求項1又は請求項2記載の方法。
3. The cDNA of the coat protein gene described above.
3. The method according to claim 1, wherein the second and subsequent ATGs are replaced with a desired foreign gene.
【請求項4】 上記のRNA複製酵素遺伝子cDNA及
び外被蛋白質遺伝子を含むウイルスゲノムRNAcDN
Aが、完全長若しくはウイルスRNAの3'末端非翻訳
領域に相当するヌクレオチド部分に欠失を持つcDNA
である請求項1、2又は3記載の方法。
4. A virus genome RNAcDN containing the above-mentioned RNA replication enzyme gene cDNA and coat protein gene.
A is a cDNA having a deletion at the nucleotide portion corresponding to the full-length or 3'-terminal untranslated region of the viral RNA
The method according to claim 1, 2 or 3, wherein
【請求項5】 上記のRNA複製酵素遺伝子と外被蛋白
質遺伝子が異なる一本鎖(+)RNAに存在する請求項
1、2又は3記載の方法。
5. The method according to claim 1, wherein the RNA replication enzyme gene and the coat protein gene are present on different single-stranded (+) RNAs.
【請求項6】 上記の外被蛋白質遺伝子cDNAの5'
末端非翻訳領域に相当するヌクレオチド部分に、欠失若
しくは置換などの遺伝子操作を行なうことによって、1
番目の翻訳開始コドン周辺のヌクレオチド配列を翻訳に
不適切にし、かつ、2番目のATG周辺のヌクレオチド
配列を翻訳に適した構造にし、2番目のATGから翻訳
が行なわれるように改変した組換え体ウイルスゲノムR
NAcDNAを用いる請求項1、2又は3記載の方法。
6. The 5 ′ of the above-mentioned coat protein gene cDNA.
By performing genetic manipulation such as deletion or substitution on the nucleotide portion corresponding to the terminal untranslated region, 1
A recombinant wherein the nucleotide sequence around the second translation initiation codon is inappropriate for translation, and the nucleotide sequence around the second ATG has a structure suitable for translation, and is modified so that translation is performed from the second ATG. Virus genome R
The method according to claim 1, 2 or 3, wherein NA cDNA is used.
【請求項7】 該2番目のATGが人為的に作出された
ものである請求項6記載の方法。
7. The method of claim 6, wherein said second ATG is artificially created.
【請求項8】 上記の外被蛋白質遺伝子cDNAの5'
末端非翻訳領域から、外被蛋白質構造遺伝子中の2番目
のATGまでのヌクレオチド部分の配列が、5'GTATTTA
ATGTCGA CTTCAGGAACTGGTAAGATG(配列番号:1)である
請求項6記載の方法。
8. The 5 ′ of the above-mentioned coat protein gene cDNA.
The sequence of the nucleotide portion from the terminal untranslated region to the second ATG in the coat protein structural gene is 5'GTATTTA
The method according to claim 6, which is ATGTCGA CTTCAGGAACTGGTAAGATG (SEQ ID NO: 1).
【請求項9】 上記のRNA複製酵素遺伝子cDNA及
び外被蛋白質遺伝子を含むウイルスゲノムRNAcDN
Aが、完全長若しくはウイルスRNAの3'末端非翻訳
領域に相当するヌクレオチド部分に欠失を持つcDNA
である請求項6ないし8のいずれか1項に記載の方法。
9. A virus genome RNAcDN containing the above RNA replication gene cDNA and coat protein gene.
A is a cDNA having a deletion at the nucleotide portion corresponding to the full-length or 3'-terminal untranslated region of the viral RNA
The method according to any one of claims 6 to 8, wherein
【請求項10】 上記のRNA複製酵素遺伝子と外被蛋
白質遺伝子が異なる一本鎖(+)RNAに存在する請求
項6ないし8のいずれか1項に記載の方法。
10. The method according to claim 6, wherein the RNA replication enzyme gene and the coat protein gene are present on different single-stranded (+) RNAs.
【請求項11】 植物細胞で機能するプロモーター、
MVの外被蛋白質遺伝子のcDNAの本来の翻訳開始コ
ドン(5'末端から数えて1番目のATG)より下流の
ATG以降を所望の外来遺伝子と置き換えた組換え体ウ
イルスゲノムRNAcDNAであって、前記プロモータ
ーの下流に位置する組換え体ウイルスゲノムRNAcD
NA及び該組換え体ウイルスゲノムRNAcDNAのさ
らに下流に位置する植物で機能するターミネーターを含
有するDNA分子。
11. A promoter functioning in a plant cell, B
A recombinant virus genomic RNA cDNA in which the ATG downstream of the original translation initiation codon (the first ATG counted from the 5 'end) of the cDNA of the MV coat protein gene is replaced with a desired foreign gene , Promoter
Virus genomic RNAcD located downstream of
NA and the recombinant viral genomic RNA cDNA
And a DNA molecule containing a terminator that functions in a plant located downstream .
【請求項12】 上記cDNAが完全長若しくはウイル
スRNAの3'末端非翻訳領域に相当するヌクレオチド
部分に欠矢を持つcDNAである請求項11記載のDN
A分子。
12. The DN according to claim 11, wherein the cDNA is a full-length cDNA or a cDNA having a missing arrow in a nucleotide portion corresponding to a 3 ′ untranslated region of a viral RNA.
A molecule.
【請求項13】 請求項1又は2に記載の方法に使用す
るための、請求項11又は12記載のDNA分子を持つ
形質転換用ベクター。
13. A transformation vector having the DNA molecule according to claim 11 for use in the method according to claim 1 or 2.
【請求項14】 請求項11記載のDNA分子を植物ゲ
ノム中に含有する形質転換植物細胞。
14. A transformed plant cell comprising the DNA molecule according to claim 11 in a plant genome.
【請求項15】 請求項14記載の細胞を再分化させて
得たイネ、トウモロコシ及び双子葉植物体。
15. Rice, maize and dicotyledonous plants obtained by redifferentiating the cell according to claim 14.
【請求項16】 請求項14記載の細胞を再分化させて
得た双子葉植物体。
16. A dicotyledonous plant obtained by redifferentiating the cell according to claim 14.
【請求項17】 植物細胞で機能するプロモーター、完
全長若しくはウイルスRNAの3'末端非翻訳領域に相
当するヌクレオチド部分に欠失を持つ植物ウイルスのB
MVのRNA複製酵素遺伝子cDNAであって、前記プ
ロモーターの下流に位置するBMVのRNA複製酵素遺
伝子cDNA及び前記BMVのRNA複製酵素遺伝子c
DNAのさらに下流に位置する植物で機能するターミネ
ーターを含有するDNA分子並びに請求項12記載のD
NA分子を植物ゲノム中に含有する形質転換植物細胞。
17. A plant virus B having a deletion in a promoter functioning in a plant cell, a full length or a nucleotide portion corresponding to a 3 ′ terminal untranslated region of viral RNA.
MV RNA replication enzyme gene cDNA ,
RNA replication enzyme of BMV located downstream of the promoter
Gene cDNA and RNA replication enzyme gene c of BMV
Further D of DNA molecules and claim 12, wherein comprises a terminator that functions in plants located downstream of the DNA
A transformed plant cell containing an NA molecule in the plant genome.
【請求項18】 請求項16記載の細胞を再分化させて
得たイネ、トウモロコシ及び双子葉植物体。
18. A rice, maize and dicotyledonous plant obtained by redifferentiating the cell according to claim 16.
【請求項19】 請求項16記載の細胞を再分化させて
得た双子葉植物体。
19. A dicotyledonous plant obtained by redifferentiating the cell according to claim 16.
【請求項20】 上記のウイルスがBMVである請求項
11記載のDNA分子。
20. The DNA molecule according to claim 11, wherein said virus is BMV.
【請求項21】 請求項18記載のDNA分子を植物ゲ
ノム中に含有する形質転換植物細胞。
21. A transformed plant cell comprising the DNA molecule according to claim 18 in a plant genome.
【請求項22】 請求項19記載の細胞を再分化させて
得たイネ、トウモロコシ及び双子葉植物体。
22. Rice, corn and dicotyledonous plants obtained by redifferentiating the cell according to claim 19.
【請求項23】 請求項19記載の細胞を再分化させて
得た双子葉植物体。
23. A dicot plant obtained by redifferentiating the cell according to claim 19.
【請求項24】 上記の所望の外来遺伝子がインターフ
ェロンである請求項6ないし8のいずれか1項記載の方
法。
24. The method according to claim 6, wherein the desired foreign gene is interferon.
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