JP3976731B2 - A new biochemical pesticide that uses a gene derived from a black wilt fungus WT # 3 (KCCM10283), a novel phytopathogenic fungus that affects pear trees - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a biopesticide using a plant pathogen, and more particularly, to a biopesticide having an improved resistance against plant pathogens and an improved plant growth effect, which is superior to that of HrpN, a plant-senstive protein isolated from Erwinia amylovora ATCC 15580, by using a gene isolated from WT#3(Erwinia pyrifoliae WT#3)[KCCM 10283] thus enabling to be used as a fertilizer as well a biopesticide.

Description

本発明は、韓国の江原道春川地方で単離された新規植物病原菌である枝黒枯病菌WT#3(Erwinia pyrifoliae WT#3)[KCCM 10283]由来の遺伝子を用いた新規生化学農薬に関する。本病原菌は、韓国に固有のものである。本新規生化学農薬は、韓国に存在しない火傷病菌(Erwinia amylovora ATCC15580)から分離された過敏感反応誘導タンパク質であるHrpNよりも、植物病害抵抗性、植物成長促進及び害虫忌避の向上などの効果に優れている。したがって、本新規生化学農薬は、病原菌および害虫によって引き起こされる植物病害を防ぐのに効果的な生化学農薬のみならず植物の成長を促進するのに有効な肥料として利用することができる。 The present invention relates to a novel biochemical pesticide using a gene derived from a phytopathogenic fungus WT # 3 ( Erwinia pyrifoliae WT # 3) [KCCM 10283], which is a novel plant pathogenic fungus isolated in the Chuncheon region of Gangwon-do, Korea. This pathogen is unique to Korea. This new biochemical pesticide is more sensitive to plant diseases, promotes plant growth and improves pest repellency than HrpN, a hypersensitive reaction-inducing protein isolated from a burn disease fungus ( Erwinia amylovora ATCC 15580 T ) that does not exist in Korea Is excellent. Therefore, this novel biochemical pesticide can be used not only as a biochemical pesticide effective for preventing plant diseases caused by pathogenic bacteria and pests but also as an effective fertilizer for promoting plant growth.

人類が当面している様々な問題のうち、食糧不足の現象は最も深刻な問題として台頭している。しかし、食糧の増大のために栽培した作物は、病原菌や害虫などの有害生物の発生によってその生産量が大きく減少し、非常に深刻な問題として指摘されている。現在、有害生物の蔓延を防除するための方法としては、殺菌剤と殺虫剤を直接散布して有害生物の拡散を阻止するか、または死滅させる化学的防除が最も広く利用されている。しかし、このような殺菌剤や殺虫剤の場合、有害生物を直接殺すので可視的な効果が早く現れ、利用方法が容易であるが、持続的にかつ過剰に使用すると、各種の有害生物において化学的農薬に対する耐性が誘導される。さらに、毒性が強く、最も効果が優れている農薬の場合、深刻な土壌汚染および水質汚染などの環境破壊によって社会的不安が生じている。したがって、有効な農薬活性を有しながら薬剤に対する何らかの耐性を誘導するおそれがなく、環境に優しい生化学農薬の開発が切実に求められている状態である。   Of the various problems facing humanity, the food shortage phenomenon has emerged as the most serious problem. However, crops cultivated to increase food production have been pointed out as a very serious problem because their production volume has been greatly reduced by the occurrence of pests such as pathogenic bacteria and pests. Currently, the most widely used method for controlling the spread of pests is chemical control that directly sprays bactericides and pesticides to prevent or kill pests. However, in the case of such fungicides and insecticides, the pests are directly killed, so the visible effect is fast and easy to use, but if used continuously and excessively, the chemicals in various pests Tolerance to chemical pesticides is induced. Furthermore, in the case of pesticides that are highly toxic and most effective, there is social anxiety due to environmental destruction such as serious soil and water pollution. Therefore, there is no risk of inducing any resistance to drugs while having effective agricultural chemical activity, and there is an urgent need for development of environmentally friendly biochemical agricultural chemicals.

生化学農薬を用いる最も一般的な目的は、有害生物に敵対する微生物自体を植物に直接撒布して、有害生物の防除効果を得ようとするものであるが、この方法は、その効能面において人類が所望する水準に達していない。したがって、近来は、敵対する微生物自体を撒布する代わりにそのような微生物が生産する物質を用いて植物の自己防衛システムを刺激するという方法によって有害生物を防除する方向に研究が進められている。すなわち、微生物由来の物質で植物体を処理して、植物体の自己免疫機能を活性化させることにより、有害生物の発生および拡散を防止しようとするものである。   The most common purpose of using biochemical pesticides is to distribute the microorganisms that are hostile to the pests directly on the plant to obtain a pest control effect. The level that humans want is not reached. Therefore, recently, research has been conducted in the direction of controlling pests by a method of stimulating a plant's self-defense system using substances produced by such microorganisms instead of distributing hostile microorganisms themselves. That is, the plant body is treated with a microorganism-derived substance to activate the autoimmune function of the plant body, thereby preventing the occurrence and spread of pests.

主に、植物表皮細胞のクチン質、ワックス層および気孔の模様などの構造的障壁による植物の防御システムによって、植物は病害に対して抵抗する。病原菌が植物細胞内に侵入した場合、植物によって分泌されるサポニンやレクチン等の様々な化学物質が、侵入した病原菌の拡散を阻止する。[Agrios, G. N. 1997. Plant Pathology.4th ed. Academic Press, New York; Dong, X. 1998. SA. JA, ethylene, and disease resistance in plants. Curr. Opin. Plant. Biol.1:316-323; Feys, B. J. & Parker, J. E. 2000. Interplay of signaling pathways in plant disease resistance. Trends Genet. 16:339-455]。   Plants are resistant to disease mainly by plant defense systems through structural barriers such as plant epidermal cell cuticles, wax layers and pore patterns. When a pathogen enters a plant cell, various chemical substances such as saponins and lectins secreted by the plant block the spread of the invading pathogen. [Agrios, GN 1997. Plant Pathology. 4th ed. Academic Press, New York; Dong, X. 1998. SA. JA, ethylene, and disease resistance in plants. Curr. Opin. Plant. Biol. 1: 316-323; Feys, BJ & Parker, JE 2000. Interplay of signaling pathways in plant disease resistance. Trends Genet. 16: 339-455].

さらに重要な植物の病害に対する抵抗は、過敏感反応(HR)と呼ばれ、病原菌の拡散を防ぐための迅速かつ局所的な壊死であり、いくつかの微生物由来物質により、多くの病原菌に対する植物の積極的な防御を伴って、自己防御システムを刺激する。[Richberg, M. H., Aviv, D. H. & Dangl, J. L. 1998. Dead cells do tell tales. Curr. Poin. PlantBiol. 1:480-485]。過敏感反応の誘導を伴う植物の病害に対する第一の抵抗方法は、病原菌に感染した部位の周辺の細胞に早期に知らせるシステムを植物が発動して、周辺の細胞が病原菌に対する抵抗性を増大させることができるようにするという方法であり、このような防御システムは、局部獲得抵抗性(local acquired resistance、LAR)と呼ばれている。   A more important resistance to plant disease is called hypersensitive reaction (HR), which is rapid and local necrosis to prevent the spread of pathogens, and some microbial-derived substances can cause plant resistance to many pathogens. Stimulate the self-defense system with active defense. [Richberg, M.H., Aviv, D.H. & Dangl, J.L. 1998. Dead cells do tell tales. Curr. Poin. PlantBiol. 1: 480-485]. The first method of resistance to plant diseases involving the induction of hypersensitive reactions is that the plant activates a system that quickly informs the cells around the site infected with the pathogen, and the surrounding cells increase resistance to the pathogen Such a defense system is called local acquired resistance (LAR).

反面、第二の方法は、植物の感染していない部分においても防御システムが活性化して植物全体においてさらに強い防御システムがニ次感染に対して作動するようになるものである。このような防御システムは、全身獲得抵抗性(systemic acquired resistance、SAR)と呼ばれ、このSARは数週間或いはそれ以上持続することがあり、しばしば関連しない他の種々の病原菌に対しても抵抗性を示すようになる[Hunt, M. D., Neuenschwander, U. H., Delaney, T. P., Weymann, K. B., Friedrich, L. B., Lawton, K. A., Steiner, H. Y. and Ryals, J. A. 1996. Recent advances in systemic acquired resistance research-a review. Gene 179:89-95]。   On the other hand, in the second method, the defense system is activated even in an uninfected part of the plant, and a stronger defense system is activated against the secondary infection in the whole plant. Such a defense system is called systemic acquired resistance (SAR), which can last for weeks or longer and is also resistant to various other pathogens that are often unrelated. [Hunt, MD, Neuenschwander, UH, Delaney, TP, Weymann, KB, Friedrich, LB, Lawton, KA, Steiner, HY and Ryals, JA 1996. Recent advances in systemic acquired resistance research-a review. Gene 179: 89-95].

さらに、全身誘導抵抗性(induced systemic resistance、ISR)や、害虫に対する傷反応(wound response)など、植物抵抗の他の形態も報告されている[Pieterse, C. M., van Wees, S. C., van Pelt, J. A., Knoester, M., Laan, R., Gerrits, H., Weisbeek, P. J. and van Loon, L. C. 1998. A novel signaling pathway controlling induced systemic resistance in Arabidopsis. Plant Cell 10:1571-1580; Ryan, C. A. and Pearce, G. 1998. SYSTEMIN: a polypeptide signal for plant defensive genes. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 14:1-17]。 In addition, other forms of plant resistance have been reported such as induced systemic resistance (ISR) and wound response to pests [Pieterse, CM, van Wees, SC, van Pelt, JA , Knoester, M., Laan, R., Gerrits, H., Weisbeek, PJ and van Loon, LC 1998. A novel signaling pathway controlling induced systemic resistance in Arabidopsis . Plant Cell 10: 1571-1580; Ryan, CA and Pearce , G. 1998. SYSTEMIN: a polypeptide signal for plant defensive genes. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 14: 1-17].

このような植物の病害に対する抵抗機構は、すべて植物生体防御システムを誘導する誘導因子によって引き起こされる[Kessmann, H., Staub, T., Hofmann, C., Maetzke, T., Herzog, J., Ward, E., Uknes, S. and Ryals, J. 1994. Induction of systemic acquired disease resistance in plants by chemicals. Annu. Rev. Phytopathol. 32:439-459]。典型的なSARの誘導因子には、植物によって生産されるフェノール系の情報伝達物質であるサリチル酸(SA)、病原菌から分離されたエリシチン及びハーピンなどがある[Ponchet, M., Panabieres, F., Milat, M. L., Mikes, V., Montillet, J. L., Suty, L., Triantaphylides, C., Tirilly, Y. and Blein, J. P. 1999. Are elicitins cryptograms in plant-oomycete communications. Cell Mol. Life Sci. 56:1020-1047]。   Such resistance mechanisms against plant diseases are all triggered by inducers that induce plant defense systems [Kessmann, H., Staub, T., Hofmann, C., Maetzke, T., Herzog, J., Ward, E., Uknes, S. and Ryals, J. 1994. Induction of systemic acquired disease resistance in plants by chemicals. Annu. Rev. Phytopathol. 32: 439-459]. Typical SAR inducers include salicylic acid (SA), a phenolic signal transmitter produced by plants, and erycithin and harpin isolated from pathogenic bacteria [Ponchet, M., Panabieres, F., Milat, ML, Mikes, V., Montillet, JL, Suty, L., Triantaphylides, C., Tirilly, Y. and Blein, JP 1999. Are elicitins cryptograms in plant-oomycete communications.Cell Mol. Life Sci. 56: 1020-1047].

ハーピンは、植物病原菌のhrp遺伝子集団(gene island)から生産される蛋白質の一般名であり、ハーピンの1種であるHrpNは、韓国に存在しない火傷病菌であるエルウィニア属アミロボーラ(Erwinia amylovora)の約40kbのhrp遺伝子集団に位置するhrpN遺伝子から生産されるタンパク質である。HrpNを、リンゴなどの寄主植物に接種すると、HrpNは、火傷病を引き起こす病原性因子として作用するが、非寄主植物に与えると植物内で異物として認識され、過敏感反応(HR)である抵抗性機構を作動する。   Harpin is the general name of a protein produced from the hrp gene population of a plant pathogenic fungus. HrpN, a kind of Harpin, is an abbreviation of Erwinia amylovora, a burn fungus that does not exist in Korea. It is a protein produced from the hrpN gene located in the 40 kb hrp gene population. When HrpN is inoculated into a host plant such as an apple, HrpN acts as a virulence factor that causes burn disease, but when given to a non-host plant, it is recognized as a foreign substance in the plant and is a resistance that is a hypersensitive reaction (HR). Act the sex mechanism.

HrpNタンパク質は、酸性で、かつ熱(100℃)に対して安定であり、44kDaの分子量[アクリルアミドゲル上で電気泳動した後、0.025%のCoomassie Blue R-250で染色し、Bio−Rad社のMolecular Weight Standard(Catalog# 161-0305, Bio-Rad Laboratories, 2000 Alfred Nobel Drive Hercules, CA 94547, USA)と比較するという方法で測定した分子量]を有し、グリシン含量は多いがシステインはないことが報告されている[Zhong-Min, W., Laby, R. J., Zumoff, C. H., Bauer, D. W., He, S. Y., Collmer, A. and Beer, S. V. 1992. Harpin, elicitor of the hypersensitive response produced by the plant pathogen Erwinia amylovora. Science 257:85-88;米国特許第6,001,959号;米国特許第5,850,015号;米国特許第6,172,184,B1号;米国特許第6,174,717B1号;米国特許第5,849,868号;米国特許第6,977,060号;米国特許第5,859,324号;米国特許第5,776,889号;韓国特許公開番号第1999−022577号;韓国特許公開番号第2000−075771号;韓国特許公開番号第2000−070495号;韓国特許公開番号第2000−057395号]。 The HrpN protein is acidic and stable to heat (100 ° C.) and has a molecular weight of 44 kDa [electrophoresed on an acrylamide gel, then stained with 0.025% Coomassie Blue R-250, Bio-Rad Molecular Weight Standard (Catalog # 161-0305, Bio-Rad Laboratories, 2000 Alfred Nobel Drive Hercules, CA 94547, USA)] with high glycine content but no cysteine [Zhong-Min, W., Laby, RJ, Zumoff, CH, Bauer, DW, He, SY, Collmer, A. and Beer, SV 1992. Harpin, elicitor of the hypersensitive response produced by the Plant pathogen Erwinia amylovora . Science 257: 85-88; US Pat. No. 6,001,959; US Pat. No. 5,850,015; US Pat. No. 6,172,184, B1; US Pat. No. 6,174 717B1; U.S. Pat. No. 5,849,868 U.S. Pat. No. 6,977,060; U.S. Pat. No. 5,859,324; U.S. Pat. No. 5,776,889; Korean Patent Publication No. 1999-022577; Korean Patent Publication No. 2000-075751; Korean Patent Publication No. 2000-070495; Korean Patent Publication No. 2000-057395].

これらの植物生体防御システムを誘導する物質は、現在各種の製剤の形態で市販されている。すなわち、サリチル酸(SA)が、SARの誘導物質であることが報告されてから、SAと類似する構造を有するINA(2,6−ジクロロイソニコチン酸、2,6-dichloroisonicotinic acid)とBTH(ベンゾチアジアゾール、benzothiadiazole)もSARを誘導するということが発見され、植物活性物質として登録された後、現在Actigard(商標)とBION(登録商標)という名前で、観葉植物、トマト、タバコの病気を防ぐために、米国やヨーロッパなどで販売されている。また、日本では、PBZ(プロベナゾール、probenazole)が、オリゼメート(Oryzemate;登録商標)という名前でイネいもち病と白葉枯病の防除薬剤として販売されている[Yoshioka, K., Nakashita, H., Klessig, D. F. and yamaguchi, I. 2001. Probenazole induces systemic acquired resistance in Arabidopsis with a novel type of action. Plant J. 25:149-157]。 Substances that induce these plant defense systems are currently commercially available in various pharmaceutical forms. That is, since it has been reported that salicylic acid (SA) is an inducer of SAR, INA (2,6-dichloroisonicotinic acid) and BTH (benzoic acid) having a structure similar to SA are reported. Thiadiazole (benzothiadiazole) was also found to induce SAR, and after being registered as a plant active substance, it is now under the names Actigard (trademark) and BION (trademark) to prevent diseases of foliage plants, tomatoes and tobacco It is sold in the US and Europe. In Japan, PBZ (probenazole) is sold under the name Oryzemate (registered trademark) as a rice blast and white leaf blight control agent [Yoshioka, K., Nakashita, H., Klessig , DF and yamaguchi, I. 2001. Probenazole induces systemic acquired resistance in Arabidopsis with a novel type of action. Plant J. 25: 149-157].

特に、バラ科の植物の火傷病を引き起こすグラム陰性細菌である火傷病菌(Erwinia amylovora)においてその存在が初めて明らかにされたハーピンは、化学物質ではなく、タンパク質であり、植物に直接噴霧したとき、様々な植物の病気、いくつかの害虫、ダニ及び線虫を防除するSAR誘導因子として作用し、光合成と栄養分吸収を促進して植物の栄養生長および生殖生長を増進させる植物生長促進(PGP; plant growth prompting)効果があると報告されている[Dong, H. S., Delaney, T. P., Bauer, D. W. and Beer, S. V. 1999. Harpin induces disease resistance in Arabidopsis through the systemic acquired resistance pathway mediated by salicylic acid and the NIM1 gene. Plant J. 20:207-215]。また、ハーピン(HrpN)タンパク質は毒性がほとんどなく、タンパク質であるため、使用後早く生物学的に分解されるので、環境を汚染するおそれがないことが特徴であり、高温処理(100℃)しても破壊されないため、製剤化が容易であることが報告されている[Zhong-Min, W., Laby, R. J., Zumoff, C. H., Bauer, D. W., He, S. Y., Collmer, A. and Beer, S. V. 1992. Harpin, elicitor of the hypersensitive response produced by the plant pathogen Erwinia amylovora. Science 257:85-88]。 In particular, Harpin, the first gram-negative bacterium in Erwinia amylovora , that causes burn disease in Rosaceae plants, is not a chemical but a protein, and when sprayed directly on plants, Acts as a SAR inducer to control various plant diseases, some pests, mites and nematodes, promotes photosynthesis and nutrient absorption and promotes plant vegetative and reproductive growth (PGP) growth prompting) (Dong, HS, Delaney, TP, Bauer, DW and Beer, SV 1999. Harpin induces disease resistance in Arabidopsis through the systemic acquired resistance pathway mediated by salicylic acid and the NIM1 gene. Plant J. 20: 207-215]. In addition, Harpin (HrpN) protein has almost no toxicity and is a protein, so it is biologically degraded early after use, and is characterized by no risk of contaminating the environment. However, it is reported that the preparation is easy because it is not destroyed [Zhong-Min, W., Laby, RJ, Zumoff, CH, Bauer, DW, He, SY, Collmer, A. and Beer, SV 1992. Harpin, elicitor of the hypersensitive response produced by the plant pathogen Erwinia amylovora . Science 257: 85-88].

したがって、2000年に、米国の新生ベンチャー会社であるエデン・バイオサイエンス(Eden Bioscience)社は、火傷病菌由来の植物過敏感反応誘導タンパク質であるHrpNタンパク質をメッセンジャー(Messenger;登録商標)という商標で商品化するのに成功し、ワタ、トマト、タバコ、トウガラシ、キュウリ、イチゴ及び小麦などの作物の病害防除を対象として米国で市販している。すなわち、HrpNタンパク質は、抗真菌剤、抗細菌剤、抗ウイルス剤、防虫剤及び植物生長促進剤などの生物農薬として認められている[米国特許第6,174,717 B1号;米国特許第5,849,868号;米国特許第6,977,060号;米国特許第5,859,324号;米国特許第5,776,889号;韓国特許公開番号第1999−022577号;韓国特許公開番号第2000−075771号;韓国特許公開番号第2000−070495号;韓国特許公開番号第2000−057395号]。
米国特許第6,001,959号 米国特許第5,850,015号 米国特許第6,172,184B1号 米国特許第6,174,717B1号 米国特許第5,849,868号 米国特許第6,977,060号 米国特許第5,859,324号 米国特許第5,776,889号 韓国特許公開番号第1999−022577号 韓国特許公開番号第2000−075771号 韓国特許公開番号第2000−070495号 韓国特許公開番号第2000−057395号 Agrios, G. N. 1997. Plant Pathology.4th ed. Academic Press, New York Dong, X. 1998. SA. JA, ethylene, and disease resistance in plants. Curr. Opin. Plant. Biol.1:316-323 Feys, B. J. & Parker, J. E. 2000. Interplay of signaling pathways in plant disease resistance. Trends Genet. 16:339-455 Richberg, M. H., Aviv, D. H. & Dangl, J. L. 1998. Dead cells do tell tales. Curr. Poin. PlantBiol. 1:480-485 Hunt, M. D., Neuenschwander, U. H., Delaney, T. P., Weymann, K. B., Friedrich, L. B., Lawton, K. A., Steiner, H. Y. and Ryals, J. A. 1996. Recent advances in systemic acquired resistance research-a review. Gene 179:89-95 [Pieterse, C. M., van Wees, S. C., van Pelt, J. A., Knoester, M., Laan, R., Gerrits, H., Weisbeek, P. J. and van Loon, L. C. 1998. A novel signaling pathway controlling induced systemic resistance in Arabidopsis. Plant Cell 10:1571-1580 Ryan, C. A. and Pearce, G. 1998. SYSTEMIN: a polypeptide signal for plant defensive genes. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 14:1-17 Kessmann, H., Staub, T., Hofmann, C., Maetzke, T., Herzog, J., Ward, E., Uknes, S. and Ryals, J. 1994. Induction of systemic acquired disease resistance in plants by chemicals. Annu. Rev. Phytopathol. 32:439-459 Ponchet, M., Panabieres, F., Milat, M. L., Mikes, V., Montillet, J. L., Suty, L., Triantaphylides, C., Tirilly, Y. and Blein, J. P. 1999. Are elicitins cryptograms in plant-oomycete communications. Cell Mol. Life Sci. 56:1020-1047 Zhong-Min, W., Laby, R. J., Zumoff, C. H., Bauer, D. W., He, S. Y., Collmer, A. and Beer, S. V. 1992. Harpin, elicitor of the hypersensitive response produced by the plant pathogen Erwinia amylovora. Science 257:85-88 Yoshioka, K., Nakashita, H., Klessig, D. F. and yamaguchi, I. 2001. Probenazole induces systemic acquired resistance in Arabidopsis with a novel type of action. Plant J. 25:149-157 Dong, H. S., Delaney, T. P., Bauer, D. W. and Beer, S. V. 1999. Harpin induces disease resistance in Arabidopsis through the systemic acquired resistance pathway mediated by salicylic acid and the NIM1 gene. Plant J. 20:207-215
Therefore, in 2000, Eden Bioscience, a new venture company in the US, commercialized HrpN protein, a plant hypersensitive reaction-inducing protein derived from a burn fungus, under the trademark Messenger (trademark). It is commercially available in the United States for controlling diseases of crops such as cotton, tomato, tobacco, pepper, cucumber, strawberry and wheat. That is, the HrpN protein is recognized as a biopesticide such as an antifungal agent, antibacterial agent, antiviral agent, insect repellent, and plant growth promoter [US Pat. No. 6,174,717 B1; US Pat. U.S. Pat. No. 6,977,060; U.S. Pat. No. 5,859,324; U.S. Pat. No. 5,776,889; Korean Patent Publication No. 1999-022577; No. 2000-075751; Korean Patent Publication No. 2000-070495; Korean Patent Publication No. 2000-057395].
US Pat. No. 6,001,959 US Pat. No. 5,850,015 US Pat. No. 6,172,184B1 US Pat. No. 6,174,717 B1 US Pat. No. 5,849,868 US Pat. No. 6,977,060 US Pat. No. 5,859,324 US Pat. No. 5,776,889 Korean Patent Publication No. 1999-022577 Korean Patent Publication No. 2000-075751 Korean Patent Publication No. 2000-070495 Korean Patent Publication No. 2000-057395 Agrios, GN 1997. Plant Pathology. 4th ed. Academic Press, New York Dong, X. 1998. SA. JA, ethylene, and disease resistance in plants. Curr. Opin. Plant. Biol. 1: 316-323 Feys, BJ & Parker, JE 2000. Interplay of signaling pathways in plant disease resistance.Trends Genet. 16: 339-455 Richberg, MH, Aviv, DH & Dangl, JL 1998. Dead cells do tell tales. Curr. Poin. PlantBiol. 1: 480-485 Hunt, MD, Neuenschwander, UH, Delaney, TP, Weymann, KB, Friedrich, LB, Lawton, KA, Steiner, HY and Ryals, JA 1996. Recent advances in systemic acquired resistance research-a review. Gene 179: 89-95 [Pieterse, CM, van Wees, SC, van Pelt, JA, Knoester, M., Laan, R., Gerrits, H., Weisbeek, PJ and van Loon, LC 1998. A novel signaling pathway controlling induced systemic resistance in Arabidopsis Plant Cell 10: 1571-1580 Ryan, CA and Pearce, G. 1998. SYSTEMIN: a polypeptide signal for plant defensive genes. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 14: 1-17 Kessmann, H., Staub, T., Hofmann, C., Maetzke, T., Herzog, J., Ward, E., Uknes, S. and Ryals, J. 1994. Induction of systemic acquired disease resistance in plants by chemicals. Annu. Rev. Phytopathol. 32: 439-459 Ponchet, M., Panabieres, F., Milat, ML, Mikes, V., Montillet, JL, Suty, L., Triantaphylides, C., Tirilly, Y. and Blein, JP 1999. Are elicitins cryptograms in plant-oomycete communications. Cell Mol. Life Sci. 56: 1020-1047 Zhong-Min, W., Laby, RJ, Zumoff, CH, Bauer, DW, He, SY, Collmer, A. and Beer, SV 1992. Harpin, elicitor of the hypersensitive response produced by the plant pathogen Erwinia amylovora. Science 257 : 85-88 Yoshioka, K., Nakashita, H., Klessig, DF and yamaguchi, I. 2001.Probenazole induces systemic acquired resistance in Arabidopsis with a novel type of action.Plant J. 25: 149-157 Dong, HS, Delaney, TP, Bauer, DW and Beer, SV 1999. Harpin induces disease resistance in Arabidopsis through the systemic acquired resistance pathway mediated by salicylic acid and the NIM1 gene.Plant J. 20: 207-215

そこで、本発明者らは、韓国の春川地方のリンゴ、ナシ栽培地において枝が枯れる症状を示す植物体の罹病組織から病原菌を分離、同定して研究した結果、ドイツの研究者によって最近報告された枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)と形態学的に異なる新規な枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3(KCCM 10283)を発見した。すなわち、枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3(KCCM 10283)は鞭毛を有していないが、ドイツの研究チームによって報告された枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)は周毛性の鞭毛を有しており、また枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3(KCCM 10283)は公知の火傷病菌(Erwinia amylovora)とも異なっていた。この新種の菌株から非宿主植物において植物過敏感反応を誘導する遺伝子およびタンパク質を単離して、火傷病菌(Erwinia amylovora)由来のHrpNより、病原菌及び害虫に対する植物病害抵抗性および植物生長促進効果に優れていることを明らかにすることによって本発明を完成するに至った。 Therefore, the present inventors have isolated and identified pathogenic bacteria from diseased tissues of plants showing the symptoms of branch dying in the apple and pear cultivation areas in the Chuncheon region of Korea, and recently reported by German researchers. was Edakuro blight (Erwinia pyrifoliae) and morphologically distinct novel Edakuro blight (Erwinia pyrifoliae) found WT # 3 (KCCM 10283). That is, Erwinia pyrifoliae WT # 3 (KCCM 10283) does not have flagella, but the German branch reported that Erwinia pyrifoliae has periflagellate flagellum. In addition, Erwinia pyrifoliae WT # 3 (KCCM 10283) was also different from the known burn fungus (Erwinia amylovora). From this new strain, genes and proteins that induce plant hypersensitive reactions in non-host plants have been isolated and are superior in plant disease resistance and plant growth-promoting effects to pathogens and pests than HrpN derived from Erwinia amylovora It was clarified that the present invention was completed.

したがって、本発明の目的は、新規枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3(KCCM10283)およびそれを用いた有効な生化学農薬、植物生長促進剤、種子処理剤、害虫忌避剤及び肥料などを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel Erwinia pyrifoliae WT # 3 (KCCM10283) and an effective biochemical pesticide, plant growth promoter, seed treatment agent, pest repellent and fertilizer using the same. It is to provide.

本発明の一実施態様では、植物細胞を該遺伝子と接触させたとき、又は該遺伝子で処理したときに、非宿主に過敏感反応を、又は植物において病原菌に対する抵抗を誘導する枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)に由来する非感染形態のタンパク質又はポリペプチドをコードする遺伝子(KCCM10282)を提供する。 In one embodiment of the present invention, when a plant cell is contacted with or treated with the gene, a black blight fungus that induces a hypersensitive reaction to a non-host or resistance to a pathogenic fungus in a plant ( A gene (KCCM10282) encoding a non-infectious form of a protein or polypeptide derived from Erwinia pyrifoliae ) is provided.

また、本発明の他の実施態様では、枝黒枯病菌WT#3(Erwinia pyrifoliae WT#3)[KCCM10283]由来の非感染形態のポリペプチドまたはタンパク質をコードする遺伝子を含む形質転換体を提供する。 Further, in another embodiment of the present invention, a transformant comprising a gene encoding a polypeptide or protein in a non-infectious form derived from E. coli WT # 3 ( Erwinia pyrifoliae WT # 3) [KCCM10283] is provided. .

さらに、本発明の他の実施態様では、前記ポリペプチドまたはタンパク質、および担体を含有する生化学農薬組成物を提供する。   Furthermore, in another embodiment of the present invention, a biochemical pesticide composition comprising the polypeptide or protein and a carrier is provided.

さらに、本発明の他の実施態様では、農薬、植物生長促進剤、種子処理剤、害虫忌避剤、肥料などに使用することができる前記組成物を提供する。   Furthermore, the other embodiment of this invention provides the said composition which can be used for an agrochemical, a plant growth promoter, a seed treatment agent, a pest repellent, a fertilizer, etc.

さらに、本発明の他の実施態様では、枝黒枯病菌WT#3(Erwinia pyrifoliae WT#3、KCCM 10283)の菌株および枝黒枯病菌WT#3(Erwinia pyrifoliae WT#3、KCCM 10283)由来の菌株の植物過敏感反応(HR)誘導遺伝子を含む形質転換体(KCCM 10282)から、過敏感反応または耐性を誘導するポリペプチドまたはタンパク質を分離し、精製して、過敏感反応または耐性を誘導する該ポリペプチドまたは該タンパク質を大量生産する方法を提供する。 Furthermore, in another embodiment of the present invention, a strain of black wilt fungus WT # 3 ( Erwinia pyrifoliae WT # 3, KCCM 10283) and a black wilt fungus WT # 3 ( Erwinia pyrifoliae WT # 3, KCCM 10283) are derived. A polypeptide or protein that induces a hypersensitive reaction or resistance is isolated from a transformant (KCCM 10282) containing a plant hypersensitive reaction (HR) inducing gene of the strain and purified to induce the hypersensitive reaction or resistance. Methods for mass production of the polypeptide or the protein are provided.

本発明における新規な枝黒枯病菌WT#3(Erwinia pyrifoliae WT#3、KCCM10283)を分離同定し、植物過敏感反応誘導遺伝子(KCCM10282)から翻訳された新しいタンパク質またはポリペプチドを精製して、このタンパク質を分析した結果、該タンパク質は、火傷病菌(Erwinia amylovora)ATCC15580由来のタンパク質(HrpN)よりも、植物病害抵抗性の誘導、植物生長促進、害虫忌避効果、光合成及び葉緑素の増加、並びに種子処理効果に優れ、低濃度で早く植物の過敏感反応を誘導するため、新規かつ優れた植物過敏感反応誘導性生化学農薬の開発に非常に適している。 A novel bacterial wilt fungus WT # 3 ( Erwinia pyrifoliae WT # 3, KCCM10283) in the present invention was isolated and identified, and a new protein or polypeptide translated from a plant hypersensitive reaction inducing gene (KCCM10282) was purified, As a result of analyzing the protein, it was found that the protein is more resistant to plant disease resistance, promotes plant growth, repels insects, increases photosynthesis and chlorophyll, and seeds than Erwinia amylovora ATCC 15580 T- derived protein (HrpN) It is highly suitable for the development of new and excellent plant hypersensitive reaction-inducing biochemical pesticides because of its excellent treatment effect and early induction of plant hypersensitive reactions at low concentrations.

したがって、本発明は、枝黒枯病菌WT#3(Erwinia pyrifoliae WT#3)またはそれに由来する植物過敏感反応誘導タンパク質(以下、「パイオニア(Pioneer)」と称する)を含有する新規かつ改良された生化学農薬および肥料などを開発するのに非常に有用である。 Accordingly, the present invention is a new and improved method comprising a black wilt fungus WT # 3 ( Erwinia pyrifoliae WT # 3) or a plant hypersensitive reaction-inducing protein derived therefrom (hereinafter referred to as “Pioneer”). It is very useful for developing biochemical pesticides and fertilizers.

以下、本発明をさらに詳細に説明する。本発明に係る新規枝黒枯病菌WT#3(Erwinia pyrifoliae WT#3)[KCCM 10283]を、韓国の江原道春川地方のリンゴ、ナシ栽培団地で枝が枯れる症状を示す罹病した幹から分離・同定した結果、火傷病菌であるErwinia amylovora及び枝黒枯病菌であるErwinia pyrifoliae(リンゴ・ナシ枝黒枯病;1999年にドイツの研究チームによって報告されたErwinia pyrifoliae)と同じErwinia属に属する新種と同定した。火傷病菌(Erwinia amylovora)とドイツの研究チームによって報告された枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)は周毛性の鞭毛を有している反面、新規枝黒枯病菌WT#3(Erwinia pyrifoliae WT#3)[KCCM 10283]は鞭毛を有しておらず、韓国にのみ存在する枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)と形態学的に大きな相違点がある。前記新規菌株を、枝黒枯病菌WT#3(Erwinia pyrifoliae WT#3)[KCCM 10283]と命名し、韓国微生物保存センターに2001年6月11日付で寄託し、受託番号KCCM 10283が付された。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The novel branch blight fungus WT # 3 ( Erwinia pyrifoliae WT # 3) [KCCM 10283] according to the present invention is isolated from a diseased trunk exhibiting the condition of branch dying in apple and pear cultivation estates in Gangwon-do, Korea. As a result of the identification, Erwinia amylovora which is a burn fungus and Erwinia pyrifoliae which is a black blight fungus (Apple pear blight; Erwinia pyrifoliae reported by a German research team in 1999) and a new species belonging to the same genus Erwinia Identified. Erwinia amylovora and a German research team reported by Erwinia pyrifoliae have periflagellate flagellum, but a new fungus WT # 3 ( Erwinia pyrifoliae WT # 3 ) [KCCM 10283] does not have flagella and has a great morphological difference from Erwinia pyrifoliae, which exists only in Korea. The new strain was named WB # 3 ( Erwinia pyrifoliae WT # 3) [KCCM 10283], deposited at the Korean Preservation Center on June 11, 2001, and assigned the accession number KCCM 10283. .

特に、枝黒枯病菌WT#3(Erwinia pyrifoliae WT#3)から、非宿主植物において過敏感反応を誘導するタンパク質(エリシター; インデューサー)をコードする遺伝子を分離し、米国コーネル大学によって発見され、エデン・バイオサイエンス社(Eden Bioscience co.)によって市販されているHrpNタンパク質をコードするhrpN遺伝子と比較し、分析した結果、HrpNをコードするhrpN遺伝子と類似度が低い新たな種類の遺伝子であることが分かった。特に、枝黒枯病菌WT#3(Erwinia pyrifoliae WT#3)由来の非宿主植物において過敏感反応を誘導するタンパク質をコードする遺伝子には、いくつかの核酸配列断片が挿入されており、該核酸配列断片は、火傷病菌(E. amylovora)由来のhrpN遺伝子に存在しないものであった。より詳細には、上記断片は、222〜230bp、249〜263bp、348〜371bpおよび397〜411bpの位置に挿入されていた。したがって、この遺伝子から産生されるポリペプチドまたはタンパク質は、HrpNペプチドのアミノ酸配列及び分子量と異なるアミノ酸配列及び分子量を有している。 In particular, a gene encoding a protein (elicitor; inducer) that induces a hypersensitive reaction in a non-host plant was isolated from a branch blight fungus WT # 3 ( Erwinia pyrifoliae WT # 3). Compared with the hrpN gene encoding the HrpN protein marketed by Eden Bioscience co., The analysis results in a new kind of gene having a low similarity to the hrpN gene encoding HrpN. I understood. In particular, several nucleic acid sequence fragments have been inserted into a gene encoding a protein that induces a hypersensitive reaction in a non-host plant derived from the shoot blight fungus WT # 3 ( Erwinia pyrifoliae WT # 3). The sequence fragment was not present in the hrpN gene from E. amylovora . More specifically, the fragment was inserted at positions 222-230 bp, 249-263 bp, 348-371 bp and 397-411 bp. Therefore, the polypeptide or protein produced from this gene has an amino acid sequence and molecular weight different from the amino acid sequence and molecular weight of the HrpN peptide.

なお、前記菌株(Erwinia pyrifoliae WT#3)由来の遺伝子を含む高発現ベクターであるpKEP3を構築し、これを大腸菌に形質転換した。この形質転換体を、韓国微生物保存センターに2001年6月11日付で寄託し、受託番号KCCM10282が付された。 In addition, pKEP3 which is a high expression vector containing the gene derived from the said strain ( Erwinia pyrifoliae WT # 3) was constructed, and this was transformed into Escherichia coli. This transformant was deposited with the Korean Preservation Center on June 11, 2001 and assigned the deposit number KCCM10282.

前記発現ベクターを含有する形質転換体を大量培養することによって、従来のE. amylovosa由来のHrpNよりも、植物病害抵抗性、植物生長促進及び害虫忌避の向上などの効果に優れた植物過敏感反応及び病害抵抗性を誘導するポリペプチドまたはタンパク質を大量に生産できる。 Plant hypersensitive reaction superior in effects such as resistance to plant diseases, promotion of plant growth and improvement of pest repellent than conventional HrpN derived from E. amylovosa by culturing a transformant containing the expression vector in large quantities And polypeptides or proteins that induce disease resistance can be produced in large quantities.

植物過敏感反応又は植物病害抵抗性を誘導するポリペプチドまたはタンパク質の生物活性効果を検定した結果、キュウリうどん粉病、トウガラシ炭疽病、トウガラシ疫病、マクワウリ(oriental melon)べと病、ピーマン疫病、イネいもち病におけるその有効性が、火傷病菌由来の植物過敏感反応タンパク質(HrpN)よりも向上したことが明らかとなった。さらに、キュウリ、トウガラシ、ピーマン及びイチゴの収穫量増大実験においても、本タンパク質は、HrpNタンパク質よりもそれらの収穫量を増大させた。また、新規枝黒枯病菌WT#3(Erwinia pyrifoliae WT#3)由来の非宿主植物において植物過敏感反応を誘導するポリペプチドまたはタンパク質は、キュウリ、トウガラシの光合成および葉緑素の含量を増加させることにも優れていることが証明された。したがって、枝黒枯病菌WT#3(Erwinia pyrifoliae WT#3)由来の前記ポリペプチドまたは前記タンパク質は、農薬、植物生長促進剤および肥料として使用可能である。 As a result of assaying the biological activity effect of the polypeptide or protein that induces plant hypersensitivity reaction or plant disease resistance, cucumber powdery mildew, red pepper anthracnose, red pepper plague, oriental melon downy mildew, pepper plague, rice blast It was revealed that its effectiveness in diseases was improved over plant hypersensitive reaction protein (HrpN) derived from burn fungus. Furthermore, in the yield increase experiment of cucumber, pepper, pepper and strawberry, this protein increased their yield over HrpN protein. In addition, a polypeptide or protein that induces a plant hypersensitive reaction in a non-host plant derived from a novel black wilt fungus WT # 3 ( Erwinia pyrifoliae WT # 3) increases the photosynthesis and chlorophyll content of cucumber and pepper. Also proved to be excellent. Therefore, the polypeptide or the protein derived from the branch blight fungus WT # 3 ( Erwinia pyrifoliae WT # 3) can be used as an agrochemical, a plant growth promoter and a fertilizer.

さらに、本発明の枝黒枯病菌WT#3(Erwinia pyrifoliae WT#3)由来の植物過敏感反応誘導ポリペプチドまたはタンパク質は、例えばアブラムシなどに対する害虫忌避効果にも優れており、通常の茎葉処理による方法で害虫忌避剤として使用することができ、さらに、本発明のタンパク質又はポリペプチドで浸漬処理したイネの種子は育苗期に急成長したことから、本発明のタンパク質又はポリペプチドは、種子処理剤としても通常の種子浸漬方法で植物に使用することができる。 Furthermore, the plant hypersensitive reaction-inducing polypeptide or protein derived from the branch blight fungus WT # 3 ( Erwinia pyrifoliae WT # 3) of the present invention has an excellent pest repellent effect on aphids, for example, and is obtained by ordinary foliage treatment. In addition, since the rice seed soaked with the protein or polypeptide of the present invention has grown rapidly during the seedling raising period, the protein or polypeptide of the present invention can be used as a seed treating agent. Or it can be used for plants by the usual seed soaking method.

以下、本発明を下記実施例および試験例によってさらに詳細に説明する。ただし、これらは本発明を例示するためのものであり、本発明の範囲を制限しない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples and test examples. However, these are for illustrating the present invention and do not limit the scope of the present invention.

(新規な菌株の分離および同定)
1)Schaadの指針書およびBergey’s Manualに準じた生理学・生化学実験
韓国の江原道春川近郊の栽培地に由来するナシにおいて枝が枯れる症状を示す罹病組織から病原菌を分離し、同定するために、Schaadの指針書[Schaad, N. W. 1988. Initial identification of common genera. In: Laboratory Guide for Identification of a plant Pathogenic Bacteria, ed. by N. W. Schaad. American Phytopathological Society., Minnesot. pp. 44-59]およびBergey's Manual[Lelliott, R. A. and Dickey, R. S. 1984. Genus Erwinia. In: Bergey’s Manual of Systemic Bacteriology. vol. 1, pp. 469-476, Williams and Willkins Co., Baltimore/London]を参考にして、本病原菌を含むErwinia属の種々の生理・生化学実験を行った結果を下記表1に示す。
(Separation and identification of new strains)
1) Physiological and biochemical experiments according to Schaad's guideline and Bergey's Manual To isolate and identify pathogens from diseased tissues that show signs of branch dying in pears from the cultivated area near Chuncheon, Gangwon-do, Korea. Schaad's guidebook [Schaad, NW 1988. Initial identification of common genera. In: Laboratory Guide for Identification of a plant Pathogenic Bacteria , ed. By NW Schaad. American Phytopathological Society., Minnesot. Pp. 44-59] and Bergey's Manual [Lelliott, RA and Dickey, RS 1984. Genus Erwinia . In: Bergey's Manual of Systemic Bacteriology. Vol. 1, pp. 469-476, Williams and Willkins Co., Baltimore / London] The results of various physiological and biochemical experiments of the genus Erwinia are shown in Table 1 below.

Figure 0003976731
Figure 0003976731

前記分離菌株は、ゼラチン液化、3%寒天における運動性およびペクテート(pectate)分解などの生理学実験においては全般的に枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)の代表菌種であるEP16とよく一致した。これに対し、炭素源の利用度を調べるための生化学的要求度実験では、特にトレハロースとL−アラビノースにおいて異なる結果が得られた。すなわち、このことから、本発明における分離菌株の生理学的・生化学的特性は、枝黒枯病原菌(Erwinia pyrifoliae)の代表菌種であるEP16及び火傷病菌(Erwinia amylovora)ATCC15580のものと異なることが分かる。 The isolates are gelatin liquefaction, in good agreement with EP16 T is representative species of general branch black blight (Erwinia pyrifoliae) in physiology experiments such as motility and pectate (pectate) degradation in 3% agar. On the other hand, in the biochemical requirement experiment for examining the availability of the carbon source, different results were obtained particularly in trehalose and L-arabinose. That is, from this, the physiological and biochemical characteristics of the isolated strain in the present invention are different from those of EP16 T and Erwinia amylovora ATCC 15580 T , which are representative species of Erwinia pyrifoliae. I understand that.

2)分離菌WT#3株の形態学的特性
枝黒枯病原菌WT#3(E. pyrifoliae)の形態学的特性を、透過電子顕微鏡(transmitted electro microscope、TEM)を用いて観察した結果、該枝黒枯病原菌WT#3(E. pyrifoliae)の形態学的特性は、ナシの木において懐死性の疾患を引き起こすと最近報告された枝黒枯病菌EP16(Erwinia pyrifoliae EP16T)株とリンゴおよびナシに火傷病を引き起こす火傷病菌ATCC15580Erwinia amylovora ATCC15580T)と異なっていることを確認した[図1]。
2) Morphological characteristics of isolate WT # 3 strain As a result of observing the morphological characteristics of E. pyrifoliae phytopathogenic fungus WT # 3 ( E. pyrifoliae ) using a transmitted electron microscope (TEM), The morphological characteristics of black wilt pathogen WT # 3 ( E. pyrifoliae ) are due to the recently reported black wilt fungus EP16 T (Erwinia pyrifoliae EP16 T ) strain and apple that cause necrotic disease in pear trees It was also confirmed that it was different from the burn disease fungus ATCC 15580 T ( Erwinia amylovora ATCC 15580 T ) that causes burn disease in pears [Fig. 1].

すなわち、枝黒枯病原菌(Erwinia pyrifoliae)EP16と火傷病菌(Erwinia amylovora)ATCC15580が属するErwinia属は、一般的に鞭毛の数が多い周毛性の鞭毛を形成している桿菌であるのに対し、新規枝黒枯病原菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3は、鞭毛を有しておらず、形態も若干の楕円形を示す桿菌であった。 That is, the branch black Blight pathogen (Erwinia pyrifoliae) EP16 T burns mildew (Erwinia amylovora) Erwinia genus ATCC15580 T belongs, though is generally bacillus number of flagella forms more peritrichous flagella On the other hand, the novel Erwinia pyrifoliae WT # 3 was a gonococcus having no flagella and a slight oval shape.

3)種々の温度における分離菌WT#3株の成長
枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3株の生理学的特性及び生化学的特性を調べるために、種々の温度における成長曲線を描き、Bioscreen Cを用いて濁度を測定した。 12℃〜39℃の範囲内の温度について3℃間隔で測定し、枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3と火傷病菌(Erwinia amylovora)ATCC15580の種々の温度における倍加時間と比成長速度を計算した[図2]。
3) Growth of isolate WT # 3 strains at various temperatures Erwinia pyrifoliae WT # 3 strains In order to investigate the physiological and biochemical characteristics, draw growth curves at various temperatures, Turbidity was measured using C. Measure doubling time and specific growth rate at various temperatures of Erwinia pyrifoliae WT # 3 and Erwinia amylovora ATCC 15580 T at temperatures ranging from 12 ° C to 39 ° C at 3 ° C intervals. Calculated [Figure 2].

その結果、枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3は、27〜30℃において、火傷病菌(Erwinia amylovora)よりも比成長速度が高くて倍加時間が短く、最適温度は27℃であった。20℃以下の低温でも、枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3は、火傷病菌(Erwinia amylovora)ATCC15580よりも遥かに早く成長した。このことから、枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3は、冬季に他の地域に比べて比較的寒い地方であり、かつ火傷病菌(Erwinia amylovora)ATCC15580の環境条件と異なる環境条件を有する春川近郊によく適応しているので、耐寒性を有していることが示唆される。 As a result, Erwinia pyrifoliae WT # 3 had a higher specific growth rate and a shorter doubling time than 27 ° C. and an optimum temperature of 27 ° C., compared with the burn disease fungus ( Erwinia amylovora ). Even at low temperatures below 20 ° C., Erwinia pyrifoliae WT # 3 grew much faster than Erwinia amylovora ATCC 15580 T. Therefore, Erwinia pyrifoliae WT # 3 is a relatively cold region compared to other regions in winter and has environmental conditions different from those of Erwinia amylovora ATCC 15580 T. Since it is well adapted to the area near Chuncheon, it is suggested that it has cold resistance.

4)種々のpH値における分離菌WT#3株の成長
枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3株の生理学的特性及び生化学的特性のうち、成長に対するpHの効果を調べるために、種々のpH値における成長について、Bioscreen Cを用いて濁度を測定した。pH5.5〜pH9.5の範囲内において0.5間隔で、温度を28℃で一定にして測定し、枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3と火傷病菌(Erwinia amylovora)ATCC15580の種々のpHにおける倍加時間と比成長速度を計算した[図3]。
4) Among the physiological and biochemical properties of various growth branch black blight (Erwinia pyrifoliae isolates WT # 3 share for the pH value) WT # 3 strains, in order to examine the effect of pH on growth, various Turbidity was measured using Bioscreen C for growth at pH values of. Measured at 0.5 intervals within the range of pH 5.5 to pH 9.5 at a constant temperature of 28 ° C., various types of Erwinia pyrifoliae WT # 3 and burner fungus ( Erwinia amylovora ) ATCC 15580 T The doubling time and specific growth rate at pH were calculated [Figure 3].

その結果、枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3の最適pH範囲はpH7.0〜pH8.0であり、アルカリ条件であるpH7.5以上において急速な成長が見られ、火傷病菌(Erwinia amylovora)ATCC15580とは異なっていた。 As a result, the optimum pH range of Erwinia pyrifoliae WT # 3 is pH 7.0 to pH 8.0, and rapid growth is observed at alkaline conditions of pH 7.5 or higher, and Erwinia amylovora ) It was different from ATCC 15580 T.

5)バイオログシステム(Biolog System)を用いた分離菌WT#3株の特性
96個の種々の炭素源および窒素源の利用をモニターするように設計されたバイオログシステム[BIOLOG, Hayward, CA 94545, USA]を用いて、分離菌WT#3株の生化学的特性を詳細に調べた。
5) Characteristics of isolate WT # 3 strain using Biolog System Biolog system designed to monitor the use of 96 different carbon and nitrogen sources [BIOLOG, Hayward, CA 94545 , USA], the biochemical characteristics of the isolated WT strain # 3 were examined in detail.

まず、TSA(triptic soy agar)培地にて28℃で24時間培養した後、菌体を、0.4%塩化ナトリウム、0.03%プルロニック(Pluronic)F−68及び0.01%ジェランガム(Gellan Gum)を含む溶液に濁度が63%になるように懸濁した後、96個の種々の炭素源および窒素源が入っているウェルに載せた。   First, after culturing at 28 ° C. for 24 hours in a TSA (triptic soy agar) medium, the cells were treated with 0.4% sodium chloride, 0.03% Pluronic F-68 and 0.01% gellan gum (Gellan). Gum) was suspended in a solution containing 63% turbidity and then placed in a well containing 96 different carbon and nitrogen sources.

その後、分離菌WT#3株を、さらに35〜37℃の恒温培養器で24時間培養し、炭素源および窒素源を利用して紫色に変化したものを、リーダーを用いて記録し、その値を数理分類学的に区分した。   Thereafter, the isolate WT # 3 strain was further cultured for 24 hours in a constant temperature incubator at 35 to 37 ° C., and the color changed to purple using a carbon source and a nitrogen source was recorded using a reader. Were divided into mathematical taxonomics.

図4から分かるように、火傷病菌(Erwinia amylovora)であるATCC15580、LMG2068、LMG1877、LMG1946およびea246(米国)株は、同一のグループであることが示された。これに対して、前記分離菌WT#3株は、枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae、EP4、EP8、EP16T)と同一のグループであった。すなわち、分離菌WT#3株は、火傷病菌であるErwinia amylovoraと異なる種であることが分かった。 As can be seen from FIG. 4, the burn strains ( Erwinia amylovora ) ATCC 15580, LMG2068, LMG1877, LMG1946 and ea246 (USA) strains were shown to be in the same group. On the other hand, the isolate WT # 3 strain was in the same group as the black rot fungus ( Erwinia pyrifoliae , EP4, EP8, EP16 T ). That is, the isolated WT strain # 3 was found to be a different species from Erwinia amylovora , a burn disease fungus.

6)分離菌WT#3株の16S rRNA遺伝子の分析
前記分離菌株の系統分類学的位置を調べるために、生命現象において必須であり、その核酸配列が比較的よく保存され、かつ系統学的に分析するのが容易な16S rRNA遺伝子の核酸配列を分析した。16S rRNA遺伝子を、配列番号1のfD1プライマーと配列番号2のrP2プライマーを用いてPCR法で増幅して得た。その後、pGEM−Tベクターにクローニングしてその核酸配列を分析した。
6) Analysis of 16S rRNA gene of isolate WT # 3 strain In order to examine the phylogenetic position of the isolate, it is essential in life phenomena, its nucleic acid sequence is relatively well preserved, and phylogenetically The nucleic acid sequence of the 16S rRNA gene, which is easy to analyze, was analyzed. The 16S rRNA gene was obtained by amplification by PCR using the fD1 primer of SEQ ID NO: 1 and the rP2 primer of SEQ ID NO: 2. Then, it cloned into pGEM-T vector and analyzed the nucleic acid sequence.

前記分析した16s rRNAの核酸配列に基づいて、メガプログラム(mega program)[Kumar, S., Tamura, K. and Nei, M. 1993. MEGA: molecular evolutionary genetics analysis, version 1.0. The Pennsylvania State University, University Park.]を用いて作成した系統樹を図5に示す。   Based on the 16s rRNA nucleic acid sequence analyzed, the mega program [Kumar, S., Tamura, K. and Nei, M. 1993. MEGA: molecular evolutionary genetics analysis, version 1.0. The Pennsylvania State University, FIG. 5 shows a phylogenetic tree created using University Park.].

類似度からみると、分離菌WT#3株は、枝黒枯病菌(E. pyrifoliae Ep16T)と火傷病菌(Erwinia amylovora ATCC 15580T)に類似しており、枝黒枯病菌(E. pyrifoliae Ep16T)と98.9%の配列同一性を、火傷病菌(Erwinia amylovora ATCC 15580T)とは97.5%の配列同一性を有しており、火傷病菌よりも枝黒枯病菌(E. pyrifoliae Ep16)に類似していた。各菌株間の16S rRNA遺伝子の類似度を下記表2に示す。 From the viewpoint of similarity, the isolated WT strain # 3 is similar to E. pyrifoliae Ep16 T and burn fungus ( Erwinia amylovora ATCC 15580 T ), and E. pyrifoliae Ep16 T ) with 98.9% sequence identity and with burn disease ( Erwinia amylovora ATCC 15580 T ) with 97.5% sequence identity and with E. pyrifoliae more than burn disease. Ep16). Table 2 below shows the similarity of the 16S rRNA gene between each strain.

Figure 0003976731
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また、16s rRNA遺伝子を分析した結果、分離菌WT#3株は、枝黒枯病菌であるE. pyrifoliaeと同じグループに属するが、火傷病菌であるE. amylovoraおよび数年前に韓国のリンゴ・ナシに感染することが報告されたリンゴ褐斑病菌(Enterobacter pyrinus)のグループと異なるグループに属することが明らかとなった。 As a result of analyzing the 16s rRNA gene, the isolated WT strain # 3 belongs to the same group as E. pyrifoliae , which is a black blight fungus. However, E. amylovora , a burn fungus, and a Korean apple, It was revealed that it belongs to a group different from the group of Enterobacter pyrinus that was reported to infect pears.

7)分離菌WT#3株の16S−23Sの遺伝子間転写スペーサー(Intergenic Transcribed Spacer、ITS)領域の分析
韓国の枝黒枯病菌および韓国外の火傷病菌のITSを分析するために、16S−23SのITS領域を、配列番号3のR16−1Fプライマーと配列番号4のR23−1Rプライマーを用いて、PCR法で増幅して得た。その後、pGEM−Tベクターにクローニングした後、16S−23SのITS領域の核酸配列を分析した。その結果、16S−23SのITS領域は、二つのグループに分けられた。すなわち、火傷病菌(E. amylovora)は、大きさが約1215、970及び720bpの3種類のバンドパターンを有し、一方で韓国内の病原菌である枝黒枯病菌(E. pyrifoliae)は、970及び720bpの2種類のバンドパターンのみが現れた。
7) Analysis of 16S-23S intergenic transcription spacer (Intergenic Transcribed Spacer, ITS) region of isolate WT # 3 strain In order to analyze ITS of Korean black blight fungus and burn disease fungus outside Korea, 16S-23S The ITS region was amplified by PCR using the R16-1F primer of SEQ ID NO: 3 and the R23-1R primer of SEQ ID NO: 4. Subsequently, after cloning into the pGEM-T vector, the nucleic acid sequence of the ITS region of 16S-23S was analyzed. As a result, the ITS region of 16S-23S was divided into two groups. That is, burn fungus ( E. amylovora ) has three types of band patterns of about 1215, 970 and 720 bp, while E. pyrifoliae , a pathogen in Korea, is 970. Only two band patterns of 720 bp and 720 bp appeared.

これまでのところ、この二つのグループのすべての菌株では、970bpのバンドパターンは大きさが約70bpのtRNAAla領域を有しており、720bpのバンドパターンはtRNAGlu領域を有していることが示された。 So far, in all strains of these two groups, the 970 bp band pattern has a tRNA Ala region of about 70 bp in size and the 720 bp band pattern has a tRNA Glu region. Indicated.

図6は、火傷病菌E. amylovora ATCC15580と分離菌Erwinia pyrifoliae WT#3株の16S−23S ITS領域の核酸配列を分析して作成した系統樹を示す。 FIG. 6 shows a phylogenetic tree prepared by analyzing nucleic acid sequences of the 16S-23S ITS region of the burn fungus E. amylovora ATCC 15580 T and the isolated bacterium Erwinia pyrifoliae WT # 3 strain.

ITS領域のうち、70bpのtRNAAla領域をコードする970bpのバンドの核酸配列を分析して系統樹を作成した結果、分離菌WT#3株は、火傷病菌(Erwinia amylovora)のグループとは異なり、火傷病菌と47.4%の類似度を示した。しかしながら、ドイツの研究者らによって命名された枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)のtRNAAla領域はジェンバンク(GenBank)に登録されていないので、比較できなかった。 As a result of analyzing the nucleic acid sequence of the 970 bp band encoding the 70 bp tRNA Ala region in the ITS region and creating a phylogenetic tree, the isolate WT # 3 strain was different from the group of the burn fungus ( Erwinia amylovora ), It showed 47.4% similarity with the burn fungus. However, the tRNA Ala region of Erwinia pyrifoliae , named by German researchers, was not registered in GenBank and could not be compared.

tRNAGlu領域をコードする720bpのバンドの核酸配列を分析した結果、分離菌Erwinia pyrifoliae WT#3株は、ドイツの研究者らが発表した枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)のものと85.2〜92.7%の配列同一性を示し、同じグループであることが示唆された[図7]。 As a result of analyzing the nucleic acid sequence of a 720 bp band encoding the tRNA Glu region, the isolated bacterium Erwinia pyrifoliae WT # 3 strain was found to be from that of Erwinia pyrifoliae announced by German researchers and 85.2. It showed 92.7% sequence identity, suggesting the same group [Figure 7].

8)プラスミドプロファイルによる枝黒枯病原菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3の分析
韓国の枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)および韓国外の火傷病菌(Erwinia amylovora)のプラスミドを分離し、その様相を分析した結果、韓国の枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)および韓国外の火傷病菌(Erwinia amylovora)は以下の2種類のグループに分けられた[図8]。
グループI - 火傷病菌E. amylovora (ATCC15580, LMG1877, 10296)(1個のプラスミド> 29 kb)
グループII - 枝黒枯病菌E. pyrifoliae (Ep1, Ep16, WT#3) ( 1個のプラスミド> 29 kb, 5 kbの大きさのプラスミドが1個, 大きさが2-4 kbである3個のプラスミド)
8) Analysis of Erwinia pyrifoliae WT # 3 by plasmid profile Results of isolation of plasmids of Erwinia pyrifoliae and Erwinia amylovora outside Korea and analysis of their appearance The Korean branch blight fungus ( Erwinia pyrifoliae ) and the Korean burn disease fungus ( Erwinia amylovora ) were divided into the following two groups [Fig. 8].
Group I-burn fungus E. amylovora (ATCC15580, LMG1877, 10296) (1 plasmid> 29 kb)
Group II- E. pyrifoliae (Ep1, Ep16, WT # 3) (1 plasmid> 29 kb, 1 sized plasmid, 3 sized 2-4 kb) Plasmid)

すなわち、火傷病菌(Erwinia amylovor)のグループには29kbよりも大きいプラスミドが1個存在するのみであるが、分離菌WT#3株を含むナシの木の枝黒枯病菌(E. pyrifoliae)のグループには5個のプラスミドが存在することが示された。 In other words, there is only one plasmid larger than 29 kb in the group of burn fungus ( Erwinia amylovor ), but the group of pear tree blight fungus ( E. pyrifoliae ) containing isolate WT # 3 strain Was shown to have 5 plasmids.

9)DNA−DNAハイブリダイゼーションによるDNAの関連性の分析
韓国の枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)と韓国外の火傷病菌(Erwinia amylovora)との間の全ゲノムの関連性を調べた。その方法としては、純粋に分離した全DNAを、100μlのTE緩衝液に溶かして1ng/μlの濃度に定量し、10N NaOHを添加した後、80℃で10分間煮沸してDNAを変性させた。変性したDNAを、HyBond-N+ナイロン膜にslot-blot装置を用いてアプライした。その後、DIG−ハイプライム(Dig-High Prime)システム[Roche Molecular Biochemicals, Sandhofer Strasse 116, Germany]を用いて、プローブとして用いる天然DNAを標識して、ナイロン膜に固定したDNAとともに49℃で3時間プレハイブリダイゼーションを行い、その後、同じ温度で16時間ハイブリダイズした。反応が終了した膜は、DIG蛍光検出キット(DIG Luminescent Detection Kit)[Roche Molecular Biochemicals, Sandhofer Strasse 116, Germany]を用いて発色させ、その反応を検定した。
9) Analysis of DNA relevance by DNA-DNA hybridization The whole genome relevance between Erwinia pyrifoliae in Korea and burn fungus outside of Korea ( Erwinia amylovora ) was examined. As the method, purely separated total DNA was dissolved in 100 μl of TE buffer, quantified to a concentration of 1 ng / μl, 10N NaOH was added, and then boiled at 80 ° C. for 10 minutes to denature the DNA. . The denatured DNA was applied to HyBond-N + nylon membrane using a slot-blot apparatus. Then, using a DIG-High Prime system [Roche Molecular Biochemicals, Sandhofer Strasse 116, Germany], natural DNA used as a probe is labeled, and the DNA immobilized on the nylon membrane is used for 3 hours at 49 ° C. Prehybridization was performed and then hybridized at the same temperature for 16 hours. The membrane after the reaction was developed with a DIG fluorescence detection kit (DIG Luminescent Detection Kit) [Roche Molecular Biochemicals, Sandhofer Strasse 116, Germany], and the reaction was assayed.

その結果、グループIには韓国外の火傷病菌(E. amylovora ATCC15580T, LMG1877, LMG1946, LMG2068)が属し、グループIIには韓国の枝黒枯病菌(E. pyrifoliae Ep16T, WT#3)が属していた。すなわち、韓国外の火傷病菌(Erwinia amylovora)がグループIに属し、韓国の枝黒枯病原菌(Erwinia pyrifoliae)はグループIIに属していた。このことは、WT#3株を含む韓国の枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)と韓国外の火傷病菌(Erwinia amylovora)は別個のものであり、枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)は韓国の土着菌であることを明らかに示している。関連菌株の類似度を表3に示す。 As a result, non-Korea burn fungus ( E. amylovora ATCC15580 T , LMG1877, LMG1946, LMG2068) belongs to Group I, and Korean branch blight fungus ( E. pyrifoliae Ep16 T , WT # 3) belongs to Group II. Belonged. That is, a burn disease fungus ( Erwinia amylovora ) outside of Korea belonged to Group I, and a Korean branch blight fungus ( Erwinia pyrifoliae ) belonged to Group II. This is because Korean wilt ( Erwinia pyrifoliae ), including WT # 3 strain, is different from Erwinia amylovora , and Korean wilt ( Erwinia pyrifoliae ) is a Korean indigenous fungus. It clearly shows that. Table 3 shows the similarity of related strains.

Figure 0003976731
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以上の分離菌WT#3株の生化学的、生理的及び遺伝的特性を総合すると、分離菌WT#3株は、Schaaの指針書およびBergey’s manualに準じた生理的特性、生化学的特性、温度およびpH値に関連した特性、バイオログシステム(Biolog system)、16S rRNA遺伝子、16S−23S ITS、プラスミドプロファイル、並びにDNA−DNAハイブリダイゼーションによる関連性の実験の結果、1999年に韓国にのみ存在すると報告された枝黒枯病菌(E. pyrifoliae)と同じグループであることが示されたが、枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3とEp16との間にはいくつかの異なる特性があった。特に、分離菌株WT#3は形態学的に鞭毛を有しておらず、この鞭毛を有していないことはErwinia属で初めて報告されたことなので、ドイツの研究者らによって報告された枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)及び火傷病菌(Erwinia amylovora)と異なることは明らかである。そこで、前記分離菌WT#3株を枝黒枯病菌WT#3(Erwinia pyrifoliae WT#3)と命名した。これを韓国微生物保存センターに2001年6月11日付で寄託し、受託番号KCCM 10283が付された。 Summarizing the biochemical, physiological and genetic characteristics of the above isolate WT # 3 strain, the isolate WT # 3 strain has the physiological characteristics, biochemical characteristics according to the guidelines of Schaa and Bergey's manual, As a result of experiments related to temperature and pH values, Biolog system, 16S rRNA gene, 16S-23S ITS, plasmid profile, and association by DNA-DNA hybridization, only present in Korea in 1999 It was shown to be in the same group as E. pyrifoliae reported, but there are several different characteristics between Erwinia pyrifoliae WT # 3 and Ep16 T. there were. In particular, isolate WT # 3 does not have morphological flagella, and since it was first reported in the genus Erwinia that this flagellum was not present, Edakuro reported by German researchers. It is clear that it is different from blight fungus ( Erwinia pyrifoliae ) and burn fungus ( Erwinia amylovora ). Therefore, the isolate WT # 3 strain was named branch wilt fungus WT # 3 ( Erwinia pyrifoliae WT # 3). This was deposited with the Korean Preservation Center on June 11, 2001, and was given the accession number KCCM 10283.

なお、前記枝黒枯病菌WT#3(Erwinia pyrifoliae WT#3)由来の遺伝子を含む高発現ベクターであるpKEP3を構築し、これを大腸菌に形質転換し、この形質転換体を、韓国微生物保存センターに2001年6月11日付で寄託し、受託番号KCCM10282が付された。 In addition, pKEP3, which is a high expression vector containing a gene derived from the above-mentioned branch blight fungus WT # 3 ( Erwinia pyrifoliae WT # 3), was constructed, transformed into Escherichia coli, and this transformant was used as the Korea Microbial Preservation Center. On June 11, 2001, and was given the deposit number KCCM10282.

(枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3由来の植物過敏感反応を誘発する特異的なタンパク質の特性と該タンパク質をコードする遺伝子)
1)枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3由来の植物過敏感反応誘導遺伝子の分析
植物過敏感反応を誘導する特異的なタンパク質をコードする遺伝子を分析するために、枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3の全DNAを、Sau3AI酵素で部分的に消化されるように37℃でインキュベートした。その後、前記DNA 1μlを、1時間ごとに電気泳動してDNAの分解の程度を調べた結果、最も適切な消化時間は約6時間であることが明らかとなった。このように処理した全DNAを挿入DNAとして準備し、14℃で12時間培養して、pLAFR3クローニングベクターのBamHIポリリンカー部位にDNAリガーゼを用いて連結した。挿入DNAとベクターで連結した完全なプラスミドDNAを、塩化カルシウムによる形質転換方法によって大腸菌(E. coli HB101)に形質転換した。その後、大腸菌(E. coli)株を、テトラサイクリン(30mg/ml)を含むLuria寒天培地上で、37℃で24時間培養して、形成した2,000個のコロニーを選別して、ゲノムDNAライブラリーを作成した。
(Characteristics of a specific protein that induces a plant hypersensitive reaction derived from Erwinia pyrifoliae WT # 3 and a gene encoding the protein)
1) branch black blight (Erwinia pyrifoliae) WT # 3 to analyze the genes encoding specific proteins that induce analyzed plant hypersensitive response of plants hypersensitive reaction induction gene from branch black oryzae (Erwinia pyrifoliae ) WT # 3 total DNA was incubated at 37 ° C. so that it was partially digested with the Sau3AI enzyme. Thereafter, 1 μl of the DNA was electrophoresed every hour to examine the degree of degradation of the DNA. As a result, it was found that the most suitable digestion time was about 6 hours. The total DNA thus treated was prepared as insert DNA, cultured at 14 ° C. for 12 hours, and ligated to the BamHI polylinker site of the pLAFR3 cloning vector using DNA ligase. The complete plasmid DNA ligated with the inserted DNA and the vector was transformed into E. coli HB101 by the transformation method with calcium chloride. Thereafter, the E. coli strain was cultured on Luria agar medium containing tetracycline (30 mg / ml) at 37 ° C. for 24 hours, and 2,000 colonies formed were selected, and genomic DNA live was selected. Created a rally.

2000個の選別された枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3のゲノムDNAライブラリーのクローンから、植物過敏感反応を誘導する特異的なタンパク質をコードするクローンを選別するために、各クローンから全タンパク質を以下の手順で抽出した。LB培地で12時間培養した培養液を遠心分離して、得られたペレットに5mM MES緩衝液と0.1mM PMSF溶液を入れて懸濁した後、超音波処理して溶解し、100℃で10分間煮沸した。その後、遠心分離して得られた上澄液のみを回収し、各々の葉が15cm以上の直径を有する4葉以上の本葉に成長したタバコ(Nicotiana tabacum L. Samsun)の葉の裏面の主脈に注射器を用いて注入した。注射してから24時間後にタバコの葉に現れた懐死を過敏感反応(HR)とみなし、次にHRを示すゲノムDNAライブラリークローンを選別した[図9]。 From each of the 2000 selected Erwinia pyrifoliae WT # 3 genomic DNA library clones, a clone encoding a specific protein that induces a plant hypersensitive reaction was selected from each clone. Total protein was extracted by the following procedure. The culture broth cultured for 12 hours in LB medium was centrifuged, and 5 mM MES buffer solution and 0.1 mM PMSF solution were suspended in the resulting pellet, and then sonicated to dissolve, and the pellet was dissolved at 100 ° C. for 10 hours. Boiled for a minute. Thereafter, only the supernatant obtained by centrifugation is collected, and the main vein on the back side of the leaf of tobacco ( Nicotiana tabacum L. Samsun) grown on four or more true leaves each having a diameter of 15 cm or more. Were injected using a syringe. Necrosis that appeared in tobacco leaves 24 hours after the injection was regarded as a hypersensitive reaction (HR), and then a genomic DNA library clone showing HR was selected [FIG. 9].

選別したクローンpCEP33から、植物過敏感反応を誘導する遺伝子を含む8.5kbのDNA断片をpUC19ベクターにクローニングした後、制限酵素を用いて物理地図を作成した[図10]。   An 8.5 kb DNA fragment containing a gene that induces a plant hypersensitive reaction was cloned from the selected clone pCEP33 into a pUC19 vector, and then a physical map was prepared using restriction enzymes [FIG. 10].

図11は、選別した遺伝子の核酸配列を分析して、本発明に係る枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3(KCCM10283)由来の植物過敏感反応誘導タンパク質をコードする遺伝子を火傷病菌ATCC15580由来の過敏感反応誘導遺伝子(hrpN)と比較したものである。 FIG. 11 shows an analysis of a nucleic acid sequence of a selected gene, and a gene encoding a plant hypersensitive reaction-inducing protein derived from Erwinia pyrifoliae WT # 3 (KCCM10283) according to the present invention is identified as a burn disease fungus ATCC 15580 T. It is compared with the hypersensitive reaction-inducing gene (hrpN) derived from the origin.

本発明に係る枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3から、植物過敏感反応誘導タンパク質をコードする1287bpの遺伝子が得られた。そこで、前記1287bpの遺伝子を「WT#3由来の植物過敏感反応誘導遺伝子」と命名し、火傷病菌(E. amylovora ATCC15580T)のhrpN遺伝子(1212bp)との類似度を調査した。 From the Erwinia pyrifoliae WT # 3 according to the present invention, a 1287 bp gene encoding a plant hypersensitive reaction-inducing protein was obtained. Therefore, the 1287 bp gene was named “WT hypersensitive reaction-derived gene derived from WT # 3”, and the degree of similarity with the hrpN gene (1212 bp) of the burn fungus ( E. amylovora ATCC15580 T ) was investigated.

その結果、5個の新規な核酸配列断片が、前記WT#3の植物過敏感反応誘導遺伝子の222〜230bp(TTTAACGGG)、249〜263bp(TGGCGGCGGTCTGCT)、327〜333bp(TCTGGGT)、348〜371bp(CGGCATTGGCGGCGGCATTGGTGG)及び397〜411bp(ACCGTGGGGACCTCT)の位置に挿入されており、その結果、該遺伝子の分子量が増加していることが示された。一方、前記WT#3由来の植物過敏感反応誘導遺伝子は、火傷病菌(Erwinia amylovora)のhrpN遺伝子との相同性が83.2%であり、該hrpN遺伝子との配列類似度は低くかった。したがって、枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3の植物過敏感反応誘導タンパク質をコードする遺伝子は、従来の火傷病菌(Erwinia amylovora)のhrpN遺伝子と異なる核酸配列を有するだけでなく、数個の新しい核酸配列断片が挿入されていることによって、火傷病菌(Erwinia amylovora)のhrpN遺伝子からは発見できない新しい遺伝子構造を有していることが示された。枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3の植物過敏感反応誘導タンパク質をコードする遺伝子の核酸配列を配列番号5に示す。 As a result, five novel nucleic acid sequence fragments were obtained from the WT # 3 plant hypersensitivity reaction-inducing gene 222-230 bp (TTTAACGGGG), 249-263 bp (TGGGCGGGTCTGCT), 327-333 bp (TCTGGGGT), 348-371 bp ( CGGCATTGGCGGCGGGATTGGGTGG) and 397 to 411 bp (ACCGTGGGGACCCTCT) were inserted, and as a result, the molecular weight of the gene was shown to increase. On the other hand, the plant hypersensitive reaction-inducing gene derived from WT # 3 had 83.2% homology with the hrpN gene of Erwinia amylovora , and the sequence similarity with the hrpN gene was low. Therefore, the gene encoding the plant hypersensitive reaction-inducing protein of Erwinia pyrifoliae WT # 3 has not only a nucleic acid sequence different from the hrpN gene of the conventional burn fungus ( Erwinia amylovora ), but also several By inserting a new nucleic acid sequence fragment, it was shown that it had a new gene structure that could not be found from the hrpN gene of Erwinia amylovora . The nucleic acid sequence of the gene encoding the plant hypersensitive reaction inducing protein of Erwinia pyrifoliae WT # 3 is shown in SEQ ID NO: 5.

2)枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3由来の植物過敏感反応誘導タンパク質の発現ベクターの構築
前記選別された枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3の植物過敏感反応誘導タンパク質をコードする遺伝子から植物過敏感反応タンパク質を大量に抽出し、精製するために、前記選別された遺伝子を含む発現ベクターpKEP3を次のように構築した。
2) Construction of an expression vector for a plant hypersensitive reaction-inducing protein derived from Erwinia pyrifoliae WT # 3 Encodes the plant hypersensitive reaction-inducing protein of the selected Erwinia pyrifoliae WT # 3 In order to extract and purify a large amount of plant hypersensitive reaction protein from the gene to be purified, an expression vector pKEP3 containing the selected gene was constructed as follows.

発現ベクターpKEP3を構築するために、大腸菌(E.coli)組換えタンパク質発現システム(Novagen, Inc. Madison, WI53711 USA)を用いた。本システムは、pBR322プラスミドに由来し、pBR322プラスミドにおける外来遺伝子挿入部位の前にあるlacリプレッサーにT7プロモータとオペレータを結合させる。この構造によって、宿主の大腸菌のゲノムで作られるT7 RNAポリメラーゼによる外来挿入遺伝子の大量発現が容易となる。特に、基質として用いられるIPTGを培養から3時間後に添加すると、lacI遺伝子から生産されるlacリプレッサーとこのIPTGが結合して、T7 RNAポリメラーゼの発現を抑制できなくなるため、多量のタンパク質が合成されるようになる。また、連結していないもの又は大腸菌内に形質転換されていないものと区別するために、pKEP3にはアンピシリン耐性遺伝子が含まれている。これにより、完全な形質転換体を選別するとき、選別マーカーとして培地にアンピシリンを添加して使用できる。 To construct the expression vector pKEP3, an E. coli recombinant protein expression system (Novagen, Inc. Madison, WI53711 USA) was used. The system is derived from the pBR322 plasmid and connects the T7 promoter and operator to a lac repressor in front of the foreign gene insertion site in the pBR322 plasmid. This structure facilitates large-scale expression of foreign inserted genes by T7 RNA polymerase produced in the host E. coli genome. In particular, when IPTG used as a substrate is added 3 hours after culture, the lac repressor produced from the lacI gene binds to this IPTG and the expression of T7 RNA polymerase cannot be suppressed, so that a large amount of protein is synthesized. Become so. In addition, pKEP3 contains an ampicillin resistance gene in order to distinguish it from those that are not linked or those that are not transformed into E. coli. Thereby, when a complete transformant is selected, ampicillin can be added to the medium as a selection marker.

枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3由来の植物過敏感反応誘導タンパク質をコードする遺伝子と上記大腸菌組換えタンパク質システムのプラスミドを、制限酵素であるNdeIとBamHIの存在下において37℃で12時間消化して、同一の形態のDNA5’末端と3’末端を生成した。その後、14℃で16時間、DNAリガーゼを用いてそれらを制限部位に連結させ、塩化カルシウムによる形質転換によって大腸菌内に形質転換した。 A gene encoding a plant hypersensitive reaction-inducing protein derived from Erwinia pyrifoliae WT # 3 and the plasmid of the above-mentioned Escherichia coli recombinant protein system were incubated at 37 ° C. for 12 hours in the presence of the restriction enzymes NdeI and BamHI. Digestion produced identical forms of DNA 5 ′ and 3 ′ ends. They were then ligated to restriction sites using DNA ligase at 14 ° C. for 16 hours and transformed into E. coli by transformation with calcium chloride.

前記pKEP3は、(1)アンピシリン耐性遺伝子を選別マーカーとして用いることができる、(2)Hisタグを有しており、精製が容易である、(3)強力なT7 lacプロモーターを有しており、連結された挿入DNAから多量のタンパク質を生産できるといった多くの利点を有する。   The pKEP3 (1) can use an ampicillin resistance gene as a selection marker, (2) has a His tag and is easily purified, (3) has a strong T7 lac promoter, It has many advantages, such as the ability to produce large amounts of protein from ligated insert DNA.

前記発現ベクターpKEP3を導入して形質転換した大腸菌の形質転換体を、韓国微生物保存センターに2001年6月11日付で寄託し、受託番号KCCM10282が付された。   A transformant of Escherichia coli transformed by introducing the expression vector pKEP3 was deposited with the Korean Preservation Center on June 11, 2001, and assigned the accession number KCCM10282.

一方、火傷病菌E. amylovora ATCC15580のhrpN遺伝子を、同一の大腸菌組換えタンパク質発現システム(Novagen, Inc. Madison, WI53711 USA)を用いてクローニングし、枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3由来の新規な植物過敏感反応誘導遺伝子を含むpKEP3の生物活性試験の対照群として本研究に用いた。 On the other hand, the hrpN gene of the burn fungus E. amylovora ATCC 15580 T was cloned using the same E. coli recombinant protein expression system (Novagen, Inc. Madison, WI53711 USA) and derived from Erwinia pyrifoliae WT # 3. Were used as a control group for the biological activity test of pKEP3 containing a novel plant hypersensitive reaction-inducing gene.

3)植物過敏感反応誘導タンパク質の発現
大腸菌の形質転換体(pKEP3;KCCM 10282)からタンパク質を大量生産するために、選別マーカーとしてアンピシリン(50μg/ml)、及び大腸菌自体のゲノムから作られる他のタンパク質の合成を阻害するためにクロラムフェニコール(33μg/ml)を添加したLB液体培地に細菌体を接種して、37℃で12時間二次培養した後、本発明の細菌形質転換体(KCC10282)を、同じ培地を用いて30℃で7時間本培養した。培養から約3時間後に形質転換体(KCC10282)のOD値が0.6になったとき、0.4mMのIPTGを添加し、30℃に温度を下げて4時間培養した。総計して7時間の本培養を行った後、混合物の遠心分離(6,000rpm,15分)を行って、上澄液を捨て、ペレットのみを、5mM MES緩衝液と0.1mM PMSFを含む溶液によく懸濁した。形質転換体(KCCM 10282)の懸濁液を、該懸濁液が透明になるまで超音波処理して溶解させ、100℃で10分間煮沸した。その後、混合物を、15,000rpmで10分間遠心分離して上澄液を捨てた。タンパク質阻害カクテル(protein inhibitory cocktail)を1/1,000の比率で添加した後、0.45μmのフィルタで濾過し、抽出されたタンパク質の量を定量した。
3) Expression of plant hypersensitive reaction-inducing protein For mass production of proteins from E. coli transformants (pKEP3; KCCM 10282), ampicillin (50 μg / ml) as a selection marker and other proteins made from the genome of E. coli itself Bacterial cells were inoculated into an LB liquid medium supplemented with chloramphenicol (33 μg / ml) to inhibit protein synthesis, subcultured at 37 ° C. for 12 hours, and then the bacterial transformant of the present invention ( KCC10282) was cultured for 7 hours at 30 ° C. using the same medium. When the OD value of the transformant (KCC10282) reached 0.6 after about 3 hours from the culture, 0.4 mM IPTG was added, and the temperature was lowered to 30 ° C. and cultured for 4 hours. After a total of 7 hours of main culture, the mixture was centrifuged (6,000 rpm, 15 minutes), the supernatant was discarded, and only the pellet contained 5 mM MES buffer and 0.1 mM PMSF. Suspended well in solution. The suspension of transformant (KCCM 10282) was dissolved by sonication until the suspension became clear and boiled at 100 ° C. for 10 minutes. Thereafter, the mixture was centrifuged at 15,000 rpm for 10 minutes and the supernatant was discarded. A protein inhibitory cocktail was added at a ratio of 1/1000, then filtered through a 0.45 μm filter, and the amount of extracted protein was quantified.

枝黒枯病菌(E. pyrifoliae WT#3;KCCM 10283)由来の植物過敏感反応誘導タンパク質をコードする遺伝子を含むpKEP3プラスミドを含有する形質転換体(KCCM 10282)から上記の工程を通じて生産された植物過敏感反応誘導タンパク質をパイオニア(Pioneer)と命名した。 A plant produced through the above-mentioned process from a transformant (KCCM 10282) containing a pKEP3 plasmid containing a gene encoding a plant hypersensitive reaction-inducing protein derived from E. pyrifoliae WT # 3; KCCM 10283 The hypersensitive reaction-inducing protein was named Pioneer.

一方、本発明において、火傷病菌(E. amylovora)ATCC15580TのhrpN遺伝子を、pKEP3で用いたのと同じ大腸菌組換えタンパク質発現システム(Novagen, Inc. Madison, WI53711 USA)でクローニングし、パイオニアの生物活性試験の対照タンパク質として、発現したHrpNタンパク質を同一の条件で実験に用いた。 On the other hand, in the present invention, the hrpN gene of E. amylovora ATCC15580 T was cloned using the same E. coli recombinant protein expression system (Novagen, Inc. Madison, WI53711 USA) used in pKEP3, and the organism of Pioneer As a control protein for the activity test, the expressed HrpN protein was used in the experiment under the same conditions.

その結果、図12から分かるように、発現ベクターであるpKEP3にクローニングした火傷病菌(E. amylovora ATCC15580T)と本発明に係る枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3の植物過敏感反応誘導タンパク質をコードする遺伝子の両方とも、組換えタンパク質発現システムによる発現に成功し、多量の植物過敏感反応誘導タンパク質が合成されることを確認できた。 As a result, as shown in FIG. 12, a plant hypersensitive reaction-inducing protein of E. amylovora ATCC15580 T and Erwinia pyrifoliae WT # 3 according to the present invention cloned into the expression vector pKEP3. Both of the genes coding for were successfully expressed by the recombinant protein expression system, and it was confirmed that a large amount of plant hypersensitive reaction-inducing protein was synthesized.

4)枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3の植物過敏感反応誘導タンパク質(パイオニア、Pioneer)の類似度の分析
精製した植物過敏感反応誘導タンパク質(パイオニア、Pioneer)のアミノ酸配列を分析して、火傷病菌(E. amylovora ATCC15580T)の植物過敏感反応誘導タンパク質と比較して、その類似度を調査した[図13]。
4) Analysis of similarity of plant hypersensitive reaction-inducing protein (Pioneer, Pioneer) of Erwinia pyrifoliae WT # 3 Analysis of amino acid sequence of purified plant hypersensitive reaction-inducing protein (Pioneer, Pioneer) Compared with the plant hypersensitive reaction-inducing protein of the burn fungus ( E. amylovora ATCC15580 T ), the similarity was investigated [FIG. 13].

その結果、N末端から76〜79(Thr−Gly−Leu−Leu)、88〜92(Leu−Gly−Gly−Gly−Ser)、102〜113(Gly−Leu−Gly−Gly−Leu−Gly−Gly−Asp−Leu−Gly−Ser−Thr)、および131〜137(Gly−Ala−Thr−Val−Gly−Thr−Ser)の位置にパイオニアの新規タンパク質ドメインが作られたことが明らかになった。また、HrpNタンパク質のアミノ酸配列との相同性は85.9%であり、アミノ酸配列の同一性は低く、分子量においても、パイオニアの分子量は41.1kDである反面、HrpNタンパク質の分子量は39.7kDであり、差があった[これはアクリルアミドゲル上で分子量標準(molecular weight standard)と比較したものではなく、遺伝子の塩基配列からWinstarプログラムを用いて推論したアミノ酸の分子量をそれぞれ示したものである]。   As a result, 76 to 79 (Thr-Gly-Leu-Leu), 88 to 92 (Leu-Gly-Gly-Gly-Ser), 102 to 113 (Gly-Leu-Gly-Gly-Leu-Gly-) from the N-terminus. Gly-Asp-Leu-Gly-Ser-Thr) and 131-137 (Gly-Ala-Thr-Val-Gly-Thr-Ser) were found to have a new protein domain of Pioneer. . In addition, the homology with the amino acid sequence of the HrpN protein is 85.9%, the identity of the amino acid sequence is low, and the molecular weight of the pioneer is 41.1 kD, while the molecular weight of the HrpN protein is 39.7 kD. [This is not a comparison with a molecular weight standard on an acrylamide gel, but shows the molecular weight of each amino acid inferred from the base sequence of the gene using the Winstar program.] ].

したがって、本タンパク質(パイオニア、Pioneer)は、新たな核酸配列断片の挿入によって新たな形態のタンパク質ドメインが形成されており、このような変化によって、パイオニアはHrpNタンパク質よりも優れた生物活性を示すことが考えられる。   Therefore, this protein (Pioneer, Pioneer) has a new form of protein domain formed by the insertion of a new nucleic acid sequence fragment, and these changes indicate that Pioneer exhibits better biological activity than HrpN protein. Can be considered.

5)植物過敏感反応誘導タンパク質の過敏感反応(HR)
現在まで、植物過敏感反応誘導タンパク質は、寄主植物においては病原性要因となり、非寄主植物においてはHRを誘導する物質であることが知られている。すなわち、過敏感反応が誘導されるということは、寄主植物において病原性を有していることを示すと間接的に解釈できる。そこで、枝黒枯病菌(E. pyrifoliae)WT#3由来の植物過敏感反応誘導タンパク質(パイオニア、Pioneer)、火傷病菌(E. amylovora)ATCC15580由来の植物過敏感反応誘導タンパク質(HrpN)、および対照群としてタンパク質溶解緩衝液であるMES緩衝液を、非寄主植物であるタバコの葉脈に注射器を用いて接種した[図14]。
5) Plant hypersensitivity reaction-inducing protein hypersensitivity reaction (HR)
To date, plant hypersensitive reaction-inducing proteins are known to be pathogenic factors in host plants and to induce HR in non-host plants. That is, the induction of a hypersensitive reaction can be indirectly interpreted as indicating that the host plant has pathogenicity. Therefore, a plant hypersensitive reaction-inducing protein (Pioneer) derived from E. pyrifoliae WT # 3, a plant hypersensitive reaction-inducing protein (HrpN) derived from E. amylovora ATCC 15580 T , and As a control group, MES buffer, which is a protein lysis buffer, was inoculated into the veins of tobacco, which is a non-host plant, using a syringe [FIG. 14].

図14に示すように、枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3の植物過敏感反応誘導タンパク質であるパイオニア(Pioneer)では、タバコの葉の表を観察した結果、10μg/mlの用量でHRが明確に観察された反面、火傷病菌(E. amylovora)ATCC15580由来の植物過敏感反応誘導タンパク質であるHrpNでは、20μg/mlの用量でHR反応が明確に観察された。同じ葉の裏では、パイオニアの場合、5μg/mlの用量でHR反応が明確に観察され、HrpNタンパク質では、10μg/mlの用量でHRが明確に観察された。すなわち、パイオニアは、HrpNタンパク質よりも低濃度かつ短時間でHR反応を誘導することが示された。 As shown in FIG. 14, in Pioneer, which is a plant hypersensitive reaction-inducing protein of Erwinia pyrifoliae WT # 3, the leaf table of tobacco was observed, and as a result, HR was administered at a dose of 10 μg / ml. On the other hand, HrpN, a plant hypersensitive reaction-inducing protein derived from E. amylovora ATCC 15580 T, clearly observed HR reaction at a dose of 20 μg / ml. On the back of the same leaf, in the case of pioneer, the HR response was clearly observed at a dose of 5 μg / ml, and in the HrpN protein, HR was clearly observed at a dose of 10 μg / ml. That is, it was shown that pioneer induces the HR reaction at a lower concentration and in a shorter time than HrpN protein.

下記の表4から分かるように、パイオニア(Pioneer)を5μg/mlの用量で接種した場合は接種してから24時間後に、10μg/mlの用量で摂取した場合は接種してから14時間後にHRが明確に観察されたが、HrpNは、5μg/mlの用量では接種してから48時間後に、10μg/mlの用量では接種してから18時間後にHRを明確に誘導した。すなわち、このことは、5μg/mlの濃度では、パイオニアはHrpNタンパク質よりも24時間も早くHRを示し、一方10μg/mlの濃度では4時間早くHRを示したことを明示している。   As can be seen from Table 4 below, pioneer (Pioneer) was inoculated at a dose of 5 μg / ml, 24 hours after inoculation, and at a dose of 10 μg / ml, 14 hours after inoculation. However, HrpN clearly induced HR 48 hours after inoculation at a dose of 5 μg / ml and 18 hours after inoculation at a dose of 10 μg / ml. That is, this clearly shows that at a concentration of 5 μg / ml, pioneer showed HR 24 hours earlier than HrpN protein, whereas at a concentration of 10 μg / ml, it showed HR 4 hours earlier.

本実験を3回繰り返して行った結果から、パイオニア(Pioneer)は、HrpNタンパク質よりも早く、低い濃度で植物の免疫システムを誘導することが示唆された。   The result of repeating this experiment three times suggests that Pioneer induces the plant immune system at a lower and faster concentration than the HrpN protein.

Figure 0003976731
Figure 0003976731

6)枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3由来の植物過敏感反応誘導タンパク質(パイオニア、Pioneer)のナシに対する病原性検定
精製したパイオニア(Pioneer)を、500μg/mlの濃度で未熟なナシの果実表面に直径0.5mm、深さ10mmの孔をあけて接種した。
6) Pathogenicity test against pear of a plant hypersensitive reaction-inducing protein (Pioneer, Pioneer) derived from Erwinia pyrifoliae WT # 3 Purified pioneer at a concentration of 500 μg / ml The fruit surface was inoculated with a hole having a diameter of 0.5 mm and a depth of 10 mm.

図15から分かるように、緩衝液のみで処理した対照群の表面と比べて、処理から4日経過後に、未熟な果実の表面が黒く変化する病徴を観察することができた。したがって、さらなる調査が必要であるが、パイオニア(Pioneer)は、寄主植物に対して強力な病原性を有している可能性があることが立証された。   As can be seen from FIG. 15, it was possible to observe a symptom in which the surface of the immature fruit changed to black after 4 days from the treatment as compared with the surface of the control group treated with the buffer alone. Thus, although further investigation is needed, it was established that Pioneer may have a strong pathogenicity against host plants.

以上のパイオニアの特性とそれをコードする遺伝子の特性をまとめると、以下の通りである。
(1)枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3の植物過敏感反応誘導タンパク質であるパイオニア(Pioneer)をコードする遺伝子では、パイオニア(Pioneer)遺伝子のいくつかの部位にいくつかの新規な核酸配列断片が挿入されているのに対して、hrpN遺伝子からはこれらを発見できず、hrpN遺伝子の大きさは1,212bpである反面、パイオニア(Pioneer)の遺伝子の大きさは1,287bpであり大きかった。
(2)タンパク質の構造において、種々の部分において新たな形態のペプチド・ドメインが形成されることによりパイオニア(Pioneer)の分子量が増加し、HrpNタンパク質が39.7kDである反面、41.1kDであった。[これはアクリルアミドゲル上で分子量標準(molecular weight standard)と比較したものではなく、遺伝子の核酸配列からWinstarプログラムを用いて各々のアミノ酸の分子量を推論したものである]。
(3)特に、タバコの葉で観察されたHRにおいて、本タンパク質(パイオニア、Pioneer)は、HrpNタンパク質よりも早く、低い濃度で植物の免疫システムを誘導することが示された。したがって、枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3由来の植物過敏感反応誘導タンパク質であるパイオニア(Pioneer)は、火傷病菌(Erwinia. amylovora )由来のタンパク質であるHrpNよりも優れた植物過敏感反応を誘導する、より良い生化学農薬の開発に適していると考えられる。
The characteristics of the above pioneers and the characteristics of the gene encoding them are summarized as follows.
(1) The gene encoding Pioneer, a plant hypersensitive reaction-inducing protein of Erwinia pyrifoliae WT # 3, has several novel nucleic acids at several sites in the Pioneer gene. Although the sequence fragment is inserted, these cannot be found from the hrpN gene, and the size of the hrpN gene is 1,212 bp, while the size of the pioneer gene is 1,287 bp. It was big.
(2) In the structure of the protein, the molecular weight of Pioneer is increased by the formation of new forms of peptide domains in various parts, while the HrpN protein is 39.7 kD, whereas it is 41.1 kD. It was. [This is not a comparison with a molecular weight standard on an acrylamide gel, but an inference of the molecular weight of each amino acid from the nucleic acid sequence of the gene using the Winstar program].
(3) Particularly in HR observed in tobacco leaves, this protein (Pioneer, Pioneer) was shown to induce the plant immune system at a lower concentration faster than the HrpN protein. Therefore, Pioneer, a plant hypersensitive reaction-inducing protein derived from Erwinia pyrifoliae WT # 3, is superior to HrpN, a protein derived from a burn fungus ( Erwinia. Amylovora) . It is considered suitable for the development of better biochemical pesticides.

(枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3由来の植物過敏感反応誘導タンパク質(パイオニア、Pioneer)を用いた生物活性研究)
1)キュウリうどん粉病(Sphaerotheca fuliginea)に対する防除効果の検定
キュウリうどん粉病に対する枝黒枯病菌(Erwinia pyrifoliae)WT#3由来の植物過敏感反応誘導タンパク質(パイオニア、Pioneer)の防除効果を検定するために、該植物過敏感反応誘導タンパク質をコードする遺伝子をpKEP3ベクターにクローニングして、該タンパク質を精製した。
(Bioactivity study using a plant hypersensitive reaction-inducing protein (Pioneer, Pioneer) derived from Erwinia pyrifoliae WT # 3)
1) Examination of the control effect against cucumber powdery mildew (Sphaerotheca fuliginea) To test the control effect of a plant hypersensitive reaction-inducing protein (pioneer, Pioneer) derived from Erwinia pyrifoliae WT # 3 against cucumber powdery mildew The gene encoding the plant hypersensitive reaction-inducing protein was cloned into the pKEP3 vector, and the protein was purified.

キュウリは、農家で通常行われている方法である雨を遮る(rain-protecting)方法によって栽培し、試験物質は、乱塊法(randomized complete block design, RCB)に準じて3回繰り返し塗布した。EDEN Bioscience社が推薦する濃度に従って、20μg/mlの濃度の過敏感反応誘導タンパク質であるパイオニア(Pioneer)を用いて、キュウリの茎葉処理を行った。   Cucumber was cultivated by the rain-protecting method, which is a common practice in farms, and the test substance was applied three times according to the randomized complete block design (RCB). According to the concentration recommended by EDEN Bioscience, cucumber foliage treatment was performed using Pioneer, a hypersensitive reaction-inducing protein with a concentration of 20 μg / ml.

対照群として、EDEN Bioscience社の製剤であるメッセンジャー(Messenger;登録商標)を、同じ濃度で使用した。また、既に韓国においてキュウリうどん粉病に対する薬剤として登録されているフェナリモル (Fenarimol、化学農薬)を用いて、使用指針に準じて茎と葉を処理した。   As a control group, the EDEN Bioscience formulation Messenger (Messenger®) was used at the same concentration. In addition, stems and leaves were treated with Fenarimol (chemical agrochemical), which has already been registered as a drug for cucumber powdery mildew in Korea, according to the usage guidelines.

処理方法は次の通りである;
(1)3回処理群−キュウリうどん粉病(Sphaerotheca fuliginea)の発病初期の段階から10日間隔で、パイオニア(Pioneer)、EDEN Bioscience社の製剤であるメッセンジャー(Messenger、登録商標)及び化学農薬であるフェナリモル(Fenarimol)を各々キュウリの茎と葉に3回スプレーした。
(2)4回処理群−定植してから7日目、21日目、35日目及び49日目に、パイオニア(Pioneer)、EDEN Bioscience社の製剤であるメッセンジャー(Messenger;登録商標)及び化学農薬であるフェナリモル(Fenarimol)を各々キュウリの茎と葉に3回スプレーした。
The processing method is as follows;
(1) Three treatment groups-Pioneer, Messenger (registered trademark), and chemical pesticide at 10-day intervals from the early stage of Sphaerotheca fuliginea Fenarimol was sprayed three times on each cucumber stem and leaf.
(2) 4 times treatment group-on the 7th, 21st, 35th, and 49th day after planting, Pioneer, Messenger (registered trademark) and chemicals of EDEN Bioscience The pesticide Fenarimol was sprayed three times on the stems and leaves of each cucumber.

前記のように処理したキュウリの、上は8葉から下は3葉までに自然発生したキュウリうどん粉病(Sphaerotheca fuliginea)の発病指数を、発病無しを0、1〜5%を1、5.1〜20%を2、20.1〜40%を3、40%以上を4とする判定基準に基づいて、最後に薬剤処理してから7日後にそれらの発病度を測定した。 For the cucumbers treated as described above, the disease index of Sphaerotheca fuliginea naturally occurring from 8 leaves to 3 leaves, 0 to 1%, 1 to 5.1% without illness. Based on the criteria of -20% as 2, 20.1-40% as 3, and 40% or higher as 4, their severity was measured 7 days after the last drug treatment.

Figure 0003976731
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前記表5に示すように、パイオニア(Pioneer)は、3回処理群と4回処理群のいずれにおいても、EDEN Bioscience社の製剤であるメッセンジャー(Messenger(登録商標))よりも防除効果がそれぞれ122.6%及び187.0%増加したので、優れた農薬としての使用が期待される。   As shown in Table 5, the pioneer has a control effect of 122 in each of the three-time treatment group and the four-time treatment group, compared to the messenger (Messenger (registered trademark)) of EDEN Bioscience. .6% and 187.0% increase, so use as an excellent pesticide is expected.

2)キュウリの収穫量増大の検定
パイオニア(Pioneer)処理によるキュウリの収穫量増大を確認するために、定植する7日前から14日間隔で、20μg/mlの濃度のパイオニア(Pioneer)を用いてキュウリの茎と葉を5回処理した。また、対照群として、同じ濃度の火傷病菌(Erwinia amylovora ATCC15580T)に由来するタンパク質(HrpN)でキュウリの茎と葉を処理した。
2) Test of increase in cucumber yield In order to confirm the increase in cucumber yield due to pioneer treatment, cucumber was used at a concentration of 20 μg / ml at intervals of 14 days from 7 days before planting. The stems and leaves were treated 5 times. Further, as a control group, cucumber stems and leaves were treated with a protein (HrpN) derived from the same concentration of a burn disease fungus ( Erwinia amylovora ATCC15580 T ).

本実験用のキュウリを、定植後8日目、10日目、12日目、14日目、16日目、18日目、21日目、23日目、25日目及び30日目に収穫して調査した。収穫されたキュウリの長さが20cm以上であるキュウリを商品化できると判断し、結果を商品果率として以下に表記した。   Harvest cucumbers for this experiment on the 8th, 10th, 12th, 14th, 16th, 18th, 21st, 23rd, 25th and 30th days after planting And investigated. It was judged that cucumbers with a harvested cucumber length of 20 cm or more could be commercialized, and the results were expressed as product yields below.

Figure 0003976731
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その結果、パイオニア(Pioneer)では、商品果率が、無処理のものに比べて8.1%、HrpNタンパク質で処理したものに比べて4.6%増加した。したがって、前記組成物(パイオニア、Pioneer)は、植物生長促進剤および肥料としてHrpNよりもさらに有効に使用できる。   As a result, in Pioneer, the product yield increased by 8.1% compared to the untreated product and by 4.6% compared to that treated with the HrpN protein. Therefore, the composition (Pioneer, Pioneer) can be used more effectively than HrpN as a plant growth promoter and fertilizer.

3)キュウリの光合成量および葉緑素含量の増大の検定
パイオニア(Pioneer)で処理した場合のキュウリの生理反応の変化、すなわち、光合成量および葉緑素含量の増大を確認するために、キュウリの茎と葉を、定植する7日前から14日間隔で、20μg/mlの濃度のパイオニア(Pioneer)を用いて5回処理した。また、対照群として、HrpNタンパク質も上記と同じ濃度でキュウリの茎と葉に与えた。
3) Assay for increased cucumber photosynthesis and chlorophyll content To confirm changes in cucumber physiological responses when treated with Pioneer, ie, increased photosynthesis and chlorophyll content, cucumber stems and leaves were examined. Then, treatment was performed 5 times using Pioneer at a concentration of 20 μg / ml at intervals of 14 days from 7 days before planting. As a control group, HrpN protein was also given to cucumber stems and leaves at the same concentration as above.

本実験用のキュウリは、定植後34日目、42日目及び56日目に収穫し、携帯用光合成測定器(LCA-4 system, ADC BioScientific Ltd., UNK;光源:1,500マイクロ・モル)と葉緑素測定器(Chlorophyll meter SPAD-502, Minolta, Japan)を用いて調査した。   Cucumbers for this experiment were harvested on the 34th, 42nd and 56th days after planting, and were used with a portable photosynthesis measuring device (LCA-4 system, ADC BioScientific Ltd., UNK; light source: 1,500 micromol). A chlorophyll meter (Chlorophyll meter SPAD-502, Minolta, Japan) was used for the investigation.

Figure 0003976731
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上記の表から分かるように、キュウリをパイオニア(Pioneer)で処理した場合、無処理のものと比べて、光合成量は16.2%、葉緑素含量は5.4%増加し、HrpNタンパク質よりも、光合成量は9.8%、葉緑素含量は2.0%高かった。したがって、パイオニア(Pioneer)は、HrpNタンパク質よりも植物生長促進剤および肥料剤として遥かに有用である可能性がある。   As can be seen from the above table, when cucumber was treated with Pioneer, the amount of photosynthesis increased by 16.2%, the chlorophyll content increased by 5.4% compared to the untreated one, and compared with the HrpN protein, The amount of photosynthesis was 9.8%, and the chlorophyll content was 2.0% higher. Therefore, Pioneer may be much more useful as a plant growth promoter and fertilizer than HrpN protein.

4)トウガラシ疫病(Phytophthora capsici)に対する防除効果の検定
トウガラシ疫病に対するパイオニア(Pioneer)の防除効果を検定するために、植物過敏感反応誘導タンパク質をコードする遺伝子をpKEP3ベクターにクローニングして、該タンパク質を精製した。
4) Assay of control effect against Phytophthora capsici To test the control effect of Pioneer against Pepper plague, the gene encoding a plant hypersensitive reaction-inducing protein was cloned into a pKEP3 vector, Purified.

トウガラシを、農家で通常行われている方法である露地栽培法(open field culture method)に従って栽培した。トウガラシの茎と葉を、40、20、10μg/mlの濃度のパイオニア(Pioneer)で処理した。また、対照群として、HrpNタンパク質も上記と同一の濃度でトウガラシの茎と葉に与えて比較した。   Capsicum was cultivated according to the open field culture method, which is a common practice in farms. Pepper stems and leaves were treated with Pioneer at concentrations of 40, 20, and 10 μg / ml. In addition, as a control group, HrpN protein was also given to the pepper stem and leaf at the same concentration as described above for comparison.

処理方法は、次の通りである。
(1)定植後8日目および12日目に、各濃度のパイオニア(Pioneer)とHrpNタンパク質でトウガラシの茎と葉を処理した。前記のように処理したトウガラシに、2×10細胞/mlのトウガラシ疫病菌(Phytophthora capsici)を接種した後、処理から63日後に発病度を測定した。
The processing method is as follows.
(1) On the 8th and 12th days after planting, stalks and leaves of pepper were treated with Pioneer and HrpN protein at various concentrations. The capsicum treated as described above was inoculated with Phytophthora capsici at 2 × 10 6 cells / ml, and the disease severity was measured 63 days after the treatment.

Figure 0003976731
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前記表8から分かるように、パイオニア(Pioneer)(10μg/ml濃度)は、HrpNタンパク質(40μg/ml濃度)よりも高い防除値を示した。   As can be seen from Table 8 above, Pioneer (10 μg / ml concentration) showed a higher control value than HrpN protein (40 μg / ml concentration).

したがって、パイオニア(Pioneer)は、HrpNタンパク質よりも低濃度で優れた防除効果を示す農薬としてさらに有効に使用することができる。   Therefore, Pioneer can be more effectively used as an agrochemical that exhibits an excellent control effect at a lower concentration than HrpN protein.

5)トウガラシ炭疽病(Colletotrichum orbiculare)に対する防除効果の検定
トウガラシ炭疽病(Colletotrichum orbiculare)に対するパイオニア(Pioneer)の防除効果を検定するために、植物過敏感反応誘導タンパク質をコードする遺伝子をpKEP3ベクターにクローニングして、該タンパク質を精製した。
5) Testing the control effect against pepper anthracnose ( Colletotrichum orbiculare ) To test the control effect of pioneer against pepper anthracnose ( Coletotrichum orbiculare ), the gene encoding a plant hypersensitive reaction-inducing protein was cloned into the pKEP3 vector. The protein was then purified.

トウガラシを、農家で通常行われている方法である露地栽培法(open field culture method)に従って栽培した。トウガラシの茎と葉を、処理する7日前から定植後14日目までの間に10μg/mlの濃度のパイオニア(Pioneer)で5回処理した。また、対照群として、HrpNタンパク質も上記と同一の濃度でトウガラシの茎と葉に与えて比較した。   Capsicum was cultivated according to the open field culture method, which is a common practice in farms. Pepper stems and leaves were treated 5 times with Pioneer at a concentration of 10 μg / ml between 7 days before treatment and 14 days after planting. In addition, as a control group, HrpN protein was also given to the pepper stem and leaf at the same concentration as described above for comparison.

処理方法は次の通りである。
(1)定植してから8日目及び12日目に各濃度のパイオニアとHrpNタンパク質でトウガラシの茎と葉を処理した。定植してから20日目、27日目、34日目及び40日目に、前記のように処理し、定植したトウガラシの実を罹病果と健全果で表して罹病果率で示した。
The processing method is as follows.
(1) On the 8th and 12th day after planting, the stems and leaves of pepper were treated with pioneer and HrpN protein at each concentration. On the 20th, 27th, 34th, and 40th day after planting, the seeds of capsicum treated and planted as described above were expressed as diseased fruit and healthy fruit and expressed as diseased fruit rate.

Figure 0003976731
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表9から分かるように、パイオニア(Pioneer)は、HrpNタンパク質に比べて14.3%高いトウガラシ炭疽病(Colletotrichum orbiculare)に対する防除値を示した。したがって、パイオニア(Pioneer)は、HrpNタンパク質よりも農薬としてさらに有効に使用できる。 As can be seen from Table 9, Pioneer showed a control value for Colletotrichum orbiculare that was 14.3% higher than the HrpN protein. Therefore, Pioneer can be used more effectively as an agrochemical than HrpN protein.

6)トウガラシの収穫量増大の検定
パイオニア(Pioneer)処理によるトウガラシの収穫量の増大を確認するために、パイオニア(Pioneer)を、10μg/mlの濃度で定植後8日目及び12日目にトウガラシの茎と葉に5回噴霧した。また、対照群として、HrpNタンパク質も同じ濃度で茎と葉に接種して比較した。
6) Examination of increase in yield of capsicum To confirm the increase in yield of capsicum by pioneer (Pioneer) treatment, pioneer (Pioneer) was cultivated on the 8th and 12th day after planting at a concentration of 10 μg / ml. The stems and leaves were sprayed 5 times. As a control group, HrpN protein was also inoculated into stems and leaves at the same concentration for comparison.

処理方法は次の通りである。
(1)浸漬+噴霧方法:パイオニア(Pioneer)とHrpNタンパク質を、MES緩衝液を用いて10μg/mlの濃度に希釈し、それぞれにトウガラシを28℃で24時間浸漬した後、床土が入っている植木鉢に播種し、46日間生育して露地に定植した。その後8日目及び12日目に、パイオニア(Pioneer)及びHrpNタンパク質をそれぞれトウガラシの茎と葉に噴霧した。本実験用のトウガラシを、定植後18日目、25日目、32日目、39日目及び46日目に収穫して調査した。
The processing method is as follows.
(1) Soaking + spraying method: Pioneer and HrpN protein were diluted to a concentration of 10 μg / ml using MES buffer, and each was soaked with pepper at 28 ° C. for 24 hours. The seedlings were sown in plant pots, grown for 46 days and planted in the open ground. On days 8 and 12, pioneer and HrpN proteins were sprayed onto pepper stems and leaves, respectively. The peppers for this experiment were harvested and examined on the 18th, 25th, 32nd, 39th and 46th days after planting.

Figure 0003976731
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表10から分かるように、パイオニア(Pioneer)では、収穫量がHrpNタンパク質よりも22.7%多いことが示された。したがって、パイオニア(Pioneer)は、HrpNタンパク質よりも植物生長促進剤および肥料としてさらに有用である。   As can be seen from Table 10, in Pioneer, the yield was 22.7% higher than the HrpN protein. Therefore, Pioneer is more useful as a plant growth promoter and fertilizer than HrpN protein.

7)トウガラシの光合成量および葉緑素含量の増大の検定
パイオニアで処理した場合のトウガラシの生理反応の変化、すなわち、光合成量および葉緑素含量の増大を確認するために、20μg/mlの濃度のパイオニア(Pioneer)でトウガラシの茎と葉を定植7日前から14日間隔で5回処理した。また、対照群として、HrpNタンパク質も上記と同一の濃度でトウガラシの茎と葉に与えた。
7) Assay for increase in photosynthesis and chlorophyll content of red pepper In order to confirm changes in the physiological response of red pepper when treated with pioneer, that is, increase in photosynthesis and chlorophyll content, Pioneer (Pioneer at a concentration of 20 μg / ml) ), The stems and leaves of pepper were treated 5 times at 14-day intervals from 7 days before planting. As a control group, HrpN protein was also given to the pepper stems and leaves at the same concentration as above.

本実験用のトウガラシを、定植後34日目、42日目および56日目に収穫し、携帯用光合成測定器(LCA-4 system, ADC BioScientific Ltd., UNK;光源:1,500マイクロ・モル)と葉緑素測定器(Chlorophyll meter SPAD-502, Minolta, Japan)を用いて測定した。   The capsicum for this experiment was harvested on the 34th, 42nd and 56th day after planting, and was used with a portable photosynthesis measuring device (LCA-4 system, ADC BioScientific Ltd., UNK; light source: 1,500 micromol). Measurement was performed using a chlorophyll meter (Chlorophyll meter SPAD-502, Minolta, Japan).

Figure 0003976731
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前記表から、トウガラシをパイオニア(Pioneer)で処理した後、光合成量および葉緑素の含量を測定した結果、無処理のものに比べて光合成量は16.0%、葉緑素の含量は6.7%増加し、HrpNタンパク質よりも光合成量は7.5%、葉緑素の含量は4.9%増加したことが認められた。したがって、パイオニア(Pioneer)は、HrpNタンパク質よりも植物生長促進剤および肥料としてさらに有用である。   From the above table, after processing capsicum with pioneer, the amount of photosynthesis and the content of chlorophyll were measured. As a result, the amount of photosynthesis increased by 16.0% and the content of chlorophyll increased by 6.7% compared to the untreated one. It was confirmed that the amount of photosynthesis was increased by 7.5% and the content of chlorophyll was increased by 4.9% compared to the HrpN protein. Therefore, Pioneer is more useful as a plant growth promoter and fertilizer than HrpN protein.

8)マクワウリ(oriental melon)べと病(Pseudoperonospora cubensis)に対する防除効果の検定
マクワウリ(oriental melon)べと病(Pseudoperonospora cubensis)に対するパイオニア(Pioneer)の防除効果を検定するために、植物過敏感反応誘導タンパク質をコードする遺伝子をpKEP3ベクターにクローニングして、該タンパク質を精製した。
8) Examination of control effect against oriental melon downy mildew ( Pseudoperonospora cubensis ) In order to test the control effect of pioneer against oriental melon downy mildew ( Pseudoperonospora cubensis ), induction of plant hypersensitive reaction The gene encoding the protein was cloned into the pKEP3 vector and the protein was purified.

マクワウリ(oriental melon)の茎と葉を、40μg/mlの濃度のパイオニア(Pioneer)で5回処理した。また、対照群として、同一の濃度のHrpNタンパク質をマクワウリ(oriental melon)の茎と葉に与えて比較した。   Stem and leaves of oriental melon were treated 5 times with Pioneer at a concentration of 40 μg / ml. As a control group, the same concentration of HrpN protein was given to stems and leaves of oriental melon for comparison.

処理方法は次の通りである;
(1)浸漬+噴霧方法:パイオニア(Pioneer)とHrpNタンパク質をMES緩衝液で10μg/mlの濃度に希釈して、マクワウリ(oriental melon)の種子をそれぞれに28℃で24時間浸漬した後、これを植木鉢に播種し、17日目及び28日目に、マクワウリ(oriental melon)の茎と葉をパイオニア(Pioneer)とHrpNタンパク質で処理した。
(2)噴霧方法:播種後17日目及び28日目に、マクワウリ(oriental melon)の茎と葉をパイオニア(Pioneer)とHrpNタンパク質で処理した。
The processing method is as follows;
(1) Soaking + spraying method: Pioneer and HrpN protein are diluted with MES buffer to a concentration of 10 μg / ml, and seeds of oriental melon are soaked at 28 ° C. for 24 hours, respectively. Was planted in flowerpots, and on day 17 and day 28, stems and leaves of oriental melon were treated with Pioneer and HrpN protein.
(2) Spraying method: On the 17th and 28th days after sowing, the stems and leaves of oriental melon were treated with Pioneer and HrpN protein.

前記のように処理したマクワウリ(oriental melon)に自然発生したマクワウリ(oriental melon)べと病の発病度を処理してから55日後に測定した。   The degree of onset of naturally occurring melon downy mildew (oriental melon) downy mildew was measured 55 days after treatment.

Figure 0003976731
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前記表12から分かるように、HrpNタンパク質に比べて、パイオニア(Pioneer)の噴霧群においては96.0%、浸漬+噴霧群においては44.6%防除効果が増大した。したがって、パイオニア(Pioneer)は、HrpNタンパク質と比べて農薬としてさらに有用である。   As can be seen from Table 12, the control effect of the Pioneer spray group was 96.0%, and the immersion + spray group was 44.6% higher than the HrpN protein. Therefore, Pioneer is more useful as an agrochemical compared to HrpN protein.

9)ピーマン疫病(Phytophthora capsici)に対する防除効果の検定
ピーマン疫病に対するパイオニア(Pioneer)の防除効果を検定するために、植物過敏感反応誘導タンパク質をコードする遺伝子をpKEP3ベクターにクローニングして、該タンパク質を精製した。
9) Assay of control effect against Phytophthora capsici In order to test the control effect of Pioneer against pepper disease, the gene encoding a plant hypersensitive reaction-inducing protein was cloned into a pKEP3 vector, Purified.

ピーマン疫病に対する防除効果の検定用のピーマンは、直径25cmのポットに定植してガラス温室で栽培した。ピーマンの茎と葉を、ナス科作物に対して適正濃度であるとEDEN Biosciences社が推薦する20μg/mlの濃度のパイオニア(Pioneer)で処理した。また、対照群として、同一の濃度のHrpNタンパク質をピーマンの茎と葉に与えて比較した。   Peppers for testing the effect of controlling the pepper pepper were planted in pots with a diameter of 25 cm and cultivated in a glass greenhouse. Bell pepper stems and leaves were treated with Pioneer at a concentration of 20 μg / ml recommended by EDEN Biosciences for the proper concentration for solanaceous crops. As a control group, the same concentration of HrpN protein was given to the stems and leaves of peppers for comparison.

処理方法は次の通りである;
(1)定植してから8日後に、パイオニア(Pioneer)とHrpNタンパク質でピーマンの茎と葉を処理した。前記のように処理したピーマンに、2×10細胞/mlのピーマン疫病菌(Phytophthora capsici)を接種した後、処理から45日後に発病度を測定した。
The processing method is as follows;
(1) Eight days after planting, the stems and leaves of peppers were treated with Pioneer and HrpN protein. After the bell pepper treated as described above was inoculated with 2 × 10 6 cells / ml of Phytophthora capsici , the disease severity was measured 45 days after the treatment.

Figure 0003976731
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表13から分かるように、パイオニア(Pioneer)は、HrpNタンパク質に比べて防除効果が87.1%優れていた。したがって、パイオニア(Pioneer)は、HrpNタンパク質に比べて農薬としてさらに有用である。   As can be seen from Table 13, Pioneer was 87.1% more effective in controlling than HrpN protein. Therefore, Pioneer is more useful as an agrochemical compared to HrpN protein.

10)ピーマンの収穫量増大の検定
パイオニア(Pioneer)で処理したピーマンの収穫量の増大を確認するために、40μg/mlの濃度のパイオニア(Pioneer)でピーマンの茎と葉を定植から8日後に処理した。また、対照群として、HrpNタンパク質を同一の濃度で茎葉処理した。
10) Test for increasing the yield of sweet pepper To confirm the increase of the yield of sweet pepper treated with Pioneer, Pioneer at a concentration of 40 μg / ml was used to establish the stems and leaves of the sweet pepper 8 days after planting. Processed. Further, as a control group, the HrpN protein was treated with foliage at the same concentration.

ピーマンを直径25cmのポットに定植し、ガラス温室で栽培した。前記のように処理したピーマンを定植してから41日目及び45日目に調査した。   Bell peppers were planted in pots with a diameter of 25 cm and cultivated in a glass greenhouse. The sweet peppers treated as described above were planted and examined on the 41st and 45th days.

Figure 0003976731
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パイオニア(Pioneer)は、HrpNタンパク質に比べて、収穫量の増大効果が21.6%優れていた。したがって、パイオニア(Pioneer)は、HrpNタンパク質に比べて植物生長促進剤および肥料剤としてさらに有用である。   Pioneer was 21.6% more effective in increasing yield compared to HrpN protein. Accordingly, Pioneer is more useful as a plant growth promoter and fertilizer than HrpN protein.

11)イチゴの収穫量増大の検定
パイオニア(Pioneer)で処理したイチゴの収穫量の増大を確認するために、ビニルハウスで栽培したイチゴの茎と葉を、20μg/mlの濃度のパイオニア(Pioneer)で処理した。また、対照群として、HrpNタンパク質を同一の濃度で茎と葉に与えた。
11) Test for increasing the yield of strawberries To confirm the increase in the yield of strawberries treated with Pioneer, the stems and leaves of strawberries grown in a vinyl house were used in a Pioneer concentration of 20 μg / ml. Was processed. As a control group, HrpN protein was given to stems and leaves at the same concentration.

前記のように処理したイチゴの収穫量の増大を調べるために、定植してから30日目、33日目、38日目、41日目、48日目及び55日目にイチゴを収穫して、総重量値(g)で表した。   In order to examine the increase in the yield of strawberries treated as described above, the strawberries were harvested on the 30th, 33rd, 38th, 41st, 48th and 55th days after planting. The total weight value (g).

Figure 0003976731
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表15から分かるように、パイオニア(Pioneer)は、HrpNタンパク質に比べてイチゴの収穫量の増大効果が13.8%優れていた。したがって、パイオニア(Pioneer)は、HrpNタンパク質よりも植物生長促進剤および肥料剤として有用である。   As can be seen from Table 15, Pioneer was 13.8% more effective in increasing the yield of strawberries than the HrpN protein. Therefore, Pioneer is more useful as a plant growth promoter and fertilizer than HrpN protein.

12)イネいもち病菌(Magnaporthe grisea)に対する防除効果の検定
イネいもち病菌(Magnaporthe grisea)に対するパイオニア(Pioneer)の防除効果を検定するために、植物過敏感反応誘導タンパク質をコードする遺伝子をpKEP3ベクターにクローニングして、該タンパク質を精製した。
12) Examination of control effect against rice blast fungus ( Magnaporthe grisea ) To test the control effect of Pioneer against rice blast fungus ( Magnaporthe grisea ), a gene encoding a plant hypersensitive reaction inducing protein was cloned into pKEP3 vector. The protein was then purified.

イネを、農家で通常行われている方法である露地栽培(open field culture)法に従って栽培した。パイオニア(Pioneer)を、MES緩衝液を用いて10μg/mlの濃度に希釈して、28℃で24時間浸漬した。イネの種子を苗床に播種し、16日間生育し、試験圃場に定植した。その後、45日目及び52日目に、パイオニア(Pioneer)をイネの茎と葉に噴霧した。また、対照群として、HrpNタンパク質を、上記と同一の濃度及び同一の方法で稲の茎と葉に与えて比較した。   Rice was cultivated according to the open field culture method, which is a common practice in farmers. Pioneer was diluted with MES buffer to a concentration of 10 μg / ml and soaked at 28 ° C. for 24 hours. Rice seeds were sown on a nursery, grown for 16 days, and planted in a test field. Thereafter, on days 45 and 52, Pioneer was sprayed on the stems and leaves of rice. Further, as a control group, HrpN protein was given to rice stalks and leaves at the same concentration and in the same manner as described above for comparison.

前記のように処理したイネに自然発生したイネいもち病の発病度を処理から85日後に測定した。   The incidence of rice blast that naturally occurred in the rice treated as described above was measured 85 days after the treatment.

Figure 0003976731
Figure 0003976731

表16から分かるように、パイオニア(Pioneer)(10μg/mlの濃度)は、HrpNタンパク質(20μg/mlの濃度)よりも高い防除値を示した。したがって、パイオニア(Pioneer)は、HrpNタンパク質よりも低い濃度でも優れた農薬としてさらに有効に使用できる。   As can be seen from Table 16, Pioneer (10 μg / ml concentration) showed a higher control value than the HrpN protein (20 μg / ml concentration). Therefore, Pioneer can be used more effectively as an excellent pesticide even at a lower concentration than HrpN protein.

13)アブラムシに対する忌避効果の検定
アブラムシに対するパイオニア(Pioneer)の忌避効果を検定するために、植物過敏感反応誘導タンパク質をコードする遺伝子をpKEP3ベクターにクローニングして、該タンパク質を精製した。
13) Assay of repellent effect on aphids To test the repellent effect of Pioneer on aphids, a gene encoding a plant hypersensitive reaction-inducing protein was cloned into a pKEP3 vector and the protein was purified.

アブラムシに対する忌避効果を検定するために、アブラムシの宿主作物としてはキュウリを選択し、農家で通常行われている方法である雨を遮る(rain-protecting)方法によって栽培し、キュウリの茎と葉を、20μg/mlの濃度のパイオニア(Pioneer)で処理した。また、対照群として、同一の濃度及び同一の方法でHrpNタンパク質をキュウリの茎と葉に与えて、比較した。キュウリの丈が1mのとき、キュウリの茎と葉を、パイオニア(Pioneer)とHrpNで、10日間隔で3回処理した。   In order to test the repellent effect against aphids, cucumbers were selected as the aphid host crops, cultivated by the rain-protecting method normally used by farmers, and the cucumber stems and leaves were And pioneer at a concentration of 20 μg / ml. In addition, as a control group, HrpN protein was given to cucumber stems and leaves at the same concentration and in the same manner for comparison. When the height of the cucumber was 1 m, the cucumber stems and leaves were treated with Pioneer and HrpN three times at 10 day intervals.

前記のように処理したキュウリに自然発生したアブラムシの個体数を処理してから7日後に計数した。   The number of aphids naturally occurring in the cucumber treated as described above was counted 7 days after the treatment.

Figure 0003976731
Figure 0003976731

表17から分かるように、パイオニア(Pioneer)は、HrpNに比べて、低い濃度で優れたアブラムシ忌避効果を有し、アブラムシ忌避効果が29.4%増大した。したがって、パイオニア(Pioneer)は、HrpNよりもアブラムシに対する害虫忌避剤としてさらに有用である。   As can be seen from Table 17, pioneer has an excellent aphid repellent effect at a lower concentration compared to HrpN, and the aphid repellent effect increased by 29.4%. Pioneer is therefore more useful as a pest repellent against aphids than HrpN.

14)イネの育苗期における伸長増大効果の検定
パイオニア(Pioneer)で処理したイネの育苗期における伸長増大効果を検定するために、植物過敏感反応誘導タンパク質をコードする遺伝子をpKEP3ベクターにクローニングして、該タンパク質を精製した。
14) Examination of the effect of increasing elongation at the seedling stage of rice In order to test the effect of increasing the elongation at the seedling stage of rice treated with Pioneer, a gene encoding a plant hypersensitive reaction-inducing protein was cloned into a pKEP3 vector. The protein was purified.

パイオニア(Pioneer)を、40、20及び10μg/mlの濃度にMES緩衝液で希釈して、イネの茎と葉を28℃で24時間浸漬した後、苗床に播種して、16日間生育し、試験圃場に定植した。また、対照群として、HrpNタンパク質を、同一の濃度及び同一の方法でイネの茎と葉に与えて比較した。   Pioneer was diluted with MES buffer to a concentration of 40, 20 and 10 μg / ml, rice stems and leaves were soaked at 28 ° C. for 24 hours, seeded on a nursery, and grown for 16 days. Planted in a test field. As a control group, HrpN protein was given to rice stems and leaves at the same concentration and in the same manner for comparison.

その結果、パイオニア(Pioneer)で処理したイネの苗において、無処理のものに比べて約3〜4cm、HrpNタンパク質処理群に比べて1cm丈が伸長したことを確認できた。また、濃度が高いほど丈の伸長がよく、その結果、40μg/mlの濃度のパイオニア(Pioneer)において、イネ育苗期の伸長が最も良好であった。したがって、パイオニア(Pioneer)は、種子に直接処理して生長促進をもたらす種子処理剤としてHrpNよりもさらに有効に使用できる。
As a result, in rice seedlings treated with Pioneer, it was confirmed that the length was about 3 to 4 cm longer than that of the untreated rice seedlings, and 1 cm longer than the HrpN protein treated group. Further, the higher the concentration, the better the elongation of the length. As a result, in Pioneer having a concentration of 40 μg / ml, the elongation at the rice seedling stage was the best. Therefore, Pioneer can be used more effectively than HrpN as a seed treatment agent that directly treats seeds to bring about growth promotion.

図1は、本発明に係る枝黒枯病菌WT#3(E. pyrifoliae WT#3)[KCCM 10283]と韓国の枝黒枯病原菌(E. pyrifoliae Ep16)および火傷病菌ATCC 15580E. amylovora ATCC 15580)の透過型電子顕微鏡(Transmitted Electro Microscope、TEM)の写真である。FIG. 1 is a graph showing E. pyrifoliae WT # 3 ( E. pyrifoliae WT # 3) [KCCM 10283], a Korean black rot pathogen ( E. pyrifoliae Ep16 T ), and a burn disease fungus ATCC 15580 T ( E. amylovora ATCC 15580 T ) is a photograph of a transmission electron microscope (TEM). 図2は、枝黒枯病菌WT#3(E. pyrifoliae WT#3)と火傷病菌ATCC 15580E. amylovora ATCC 15580)の温度に応じた成長曲線を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing growth curves according to the temperature of branch black blight fungus WT # 3 ( E. pyrifoliae WT # 3) and burn fungus ATCC 15580 T ( E. amylovora ATCC 15580 T ). 図3は、枝黒枯病菌WT#3(E. pyrifoliae WT#3)と火傷病菌ATCC 15580E. amylovora ATCC 15580)のpHに応じた成長曲線を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing growth curves according to the pH of branch black blight fungus WT # 3 ( E. pyrifoliae WT # 3) and burn fungus ATCC 15580 T ( E. amylovora ATCC 15580 T ). 図4は、バイオログシステム(Biolog system)を用いた本発明に係る枝黒枯病菌WT#3(E. pyrifoliae WT#3)の数値解析の結果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the results of numerical analysis of E. pyrifoliae WT # 3 according to the present invention using the Biolog system. 図5は、本発明に係る枝黒枯病菌WT#3(E. pyrifoliae WT#3、 KCCM 10283)の16S rRNA遺伝子による系統学的分析の結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the results of a phylogenetic analysis of 16S rRNA gene of black wilt fungus WT # 3 ( E. pyrifoliae WT # 3, KCCM 10283) according to the present invention. 図6は、本発明に係る枝黒枯病菌WT#3(E. pyrifoliae WT#3、 KCCM 10283)のITS領域のうち、tRNAAlaをコードする領域を系統学的に分析した結果を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the results of a phylogenetic analysis of a tRNA Ala- encoding region in the ITS region of the branch blight fungus WT # 3 ( E. pyrifoliae WT # 3, KCCM 10283) according to the present invention. is there. 図7は、本発明に係る枝黒枯病菌WT#3(E. pyrifoliae WT#3、 KCCM 10283)のITS領域のうち、tRNAGluをコードする領域を系統学的に分析した結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the results of a phylogenetic analysis of a region encoding tRNA Glu in the ITS region of E. pyrifoliae WT # 3, KCCM 10283) according to the present invention. is there. 図8は、5個のプラスミドを有する枝黒枯病菌(E. pyrifoliae WT#3、Ep1,Ep16)と、1個のプラスミドを有する火傷病菌(E. amylovora、 ATCC15580T、LMG1877、LMG1946)のプラスミドのプロファイルを分析した結果を示す図である[レーン1: 1kb ラダー, 2: E. pyrifoliae Ep1, 3: E. pyrifoliae Ep16T, 4: E. pyrifoliae WT#3, 5: E. amylovora ATCC15580T, 6: E. amylovora LMG1877, 7: E. amylovora LMG1946]。FIG. 8 shows plasmids of E. pyrifoliae WT # 3, Ep1, Ep16 having 5 plasmids and a burn fungus having one plasmid ( E. amylovora, ATCC 15580 T , LMG1877, LMG1946). is a diagram showing the results of analysis of the profile [lane 1: 1 kb ladder, 2: E. pyrifoliae Ep1, 3 : E. pyrifoliae Ep16 T, 4: E. pyrifoliae WT # 3, 5: E. amylovora ATCC15580 T, 6: E. amylovora LMG1877, 7: E. amylovora LMG1946]. 図9は、枝黒枯病菌WT#3(E. pyrifoliae WT#3 KCCM10283)から構築したゲノムライブラリーのクローンをタバコの葉に接種してから24時間後に現れる過敏感反応(HR)を示す図である[B:MES緩衝液、C:火傷病菌(E. amylovora)ATCC15580由来の植物過敏感反応誘導タンパク質(HrpN)、1:クローン1由来の植物過敏感反応誘導タンパク質、2:クローン2由来の植物過敏感反応誘導タンパク質、3:pCEP33由来の植物過敏感反応誘導タンパク質、4:クローン4由来の植物過敏感反応誘導タンパク質、及びNC:pLAFR3ベクター由来のタンパク質]。FIG. 9 shows a hypersensitive reaction (HR) appearing 24 hours after inoculating a tobacco leaf with a genomic library clone constructed from E. pyrifoliae WT # 3 KCCM10283. [B: MES buffer, C: plant hypersensitive reaction-inducing protein (HrpN) derived from E. amylovora ATCC 15580 T , 1: plant hypersensitive reaction-inducing protein derived from clone 1, 2: clone 2 derived Plant hypersensitive reaction-inducing protein of 3: plant hypersensitive reaction-inducing protein derived from pCEP33, 4: plant hypersensitive reaction-inducing protein derived from clone 4, and NC: protein derived from pLAFR3 vector]. 図10は、枝黒枯病菌WT#3(E. pyrifoliae WT#3)由来の過敏感反応(HR)が現れるゲノムライブラリーのクローン(pCEP33)に由来する植物過敏感反応誘導遺伝子をコードする領域の物理地図を示す図である。FIG. 10 shows a region encoding a plant hypersensitive reaction-inducing gene derived from a clone (pCEP33) of a genomic library in which a hypersensitive reaction (HR) derived from E. pyrifoliae WT # 3 appears. It is a figure which shows no physical map. 図11は、本発明に係る枝黒枯病菌WT#3(E. pyrifoliae WT#3、 KCCM10283)由来の植物過敏感反応誘導タンパク質をコードする遺伝子(KCCM10282)を、火傷病菌(E. amylovora)ATCC15580由来の過敏感反応誘導遺伝子(hrpN)と比較した図である[A:枝黒枯病菌(E. pyrifoliae)WT#3由来の植物過敏感反応誘導遺伝子、B:火傷病菌(E. amylovora)ATCC15580由来の植物過敏感反応誘導遺伝子(hrpN)]。FIG. 11 shows a gene (KCCM10282) encoding a plant hypersensitive reaction-inducing protein derived from E. pyrifoliae WT # 3 ( E. pyrifoliae WT # 3, KCCM10283) according to the present invention, E. amylovora ATCC15580. It is the figure compared with the hypersensitive reaction induction gene (hrpN) derived from T [A: Plant hypersensitive reaction induction gene derived from E. pyrifoliae WT # 3, B: burn disease fungus ( E. amylovora ) ATCC 15580 T- derived plant hypersensitive reaction-inducing gene (hrpN)]. 図12は、プラスミドベクターであるpKEP3にクローニングした枝黒枯病菌(E. pyrifoliae)WT#3由来の植物過敏感反応誘導遺伝子から発現した植物過敏感反応誘導タンパク質(パイオニア(Pioneer))を示す図である[M:タンパク質サイズマーカー, 1: パイオニア(Pioneer)-41.1kD, 2: HrpN-39.7kD, 3: pET15bベクター]。FIG. 12 is a diagram showing a plant hypersensitive reaction-inducing protein (Pioneer) expressed from a plant hypersensitive reaction-inducing gene derived from E. pyrifoliae WT # 3 cloned into the plasmid vector pKEP3. [M: protein size marker, 1: Pioneer-41.1kD, 2: HrpN-39.7kD, 3: pET15b vector]. 図13は、本発明に係る枝黒枯病菌(E. pyrifoliae)WT#3(KCCM10283)由来の植物過敏感反応誘導タンパク質であるパイオニア(Pioneer)のアミノ酸配列と、火傷病菌(E. amylovora)ATCC15580由来の植物過敏感反応誘導タンパク質(HrpN)のアミノ酸配列を比較した図である[A:パイオニア(Pioneer), B:HrpN]。FIG. 13 shows the amino acid sequence of Pioneer, a plant hypersensitive reaction-inducing protein derived from E. pyrifoliae WT # 3 (KCCM10283) according to the present invention, and E. amylovora ATCC 15580. It is the figure which compared the amino acid sequence of the plant hypersensitive reaction induction protein (HrpN) derived from T [A: Pioneer (Pioneer, B: HrpN)]. 図14は、種々の濃度の枝黒枯病菌(E. pyrifoliae)WT#3(KCCM10283)由来の植物過敏感反応誘導タンパク質であるパイオニア(Pioneer)と、対照群である火傷病菌(E. amylovora)ATCC15580由来の植物過敏感反応誘導タンパク質(HrpN)で処理したタバコの葉の植物過敏感反応を示す図である。FIG. 14 shows Pioneer, a plant hypersensitive reaction-inducing protein derived from various concentrations of E. pyrifoliae WT # 3 (KCCM10283), and a control group, E. amylovora . it is a diagram illustrating a processing plant hypersensitive response leaf tobacco ATCC15580 T from plant hypersensitive reaction inducing protein (hrpN). 図15は、対照である緩衝液と本発明に係る枝黒枯病菌(E. pyrifoliae)WT#3由来の植物過敏感反応誘導タンパク質であるパイオニア(Pioneer)を接種してから4日後の未熟なナシ果実の表面の病徴を示す写真である。FIG. 15 shows that immaturity 4 days after inoculating the control buffer and Pioneer, a plant hypersensitive reaction-inducing protein derived from E. pyrifoliae WT # 3 according to the present invention. It is a photograph which shows the symptom of the surface of a pear fruit.

Claims (17)

植物病害防除および植物生長促進に有効なErwinia属の病原菌である、枝黒枯病菌WT#3(Erwinia pyrifoliae WT#3, KCCM 10283)。  Erwinia pyrifoliae WT # 3, KCCM 10283), which is a pathogen of the genus Erwinia that is effective in controlling plant diseases and promoting plant growth. 配列番号5の核酸配列を含むことを特徴とする、遺伝子。  A gene comprising the nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 5. 配列番号6で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド又はタンパク質をコードする遺伝子。 A gene encoding a polypeptide or protein consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6. 前記核酸配列は、枝黒枯病菌WT#3(Erwinia pyrifoliae WT#3, KCCM 10283)に由来することを特徴とする、請求項2記載の遺伝子。  The gene according to claim 2, characterized in that the nucleic acid sequence is derived from a black wilt fungus WT # 3 (Erwinia pyrifoliae WT # 3, KCCM 10283). 請求項2記載の遺伝子を含有することを特徴とする、組換え発現ベクター。  A recombinant expression vector comprising the gene according to claim 2. 請求項記載の組み換えベクターを含有することを特徴とする、形質転換体。A transformant comprising the recombinant vector according to claim 5 . 前記形質転換体は、バクテリアであることを特徴とする、請求項6記載の形質転換体。The transformant according to claim 6, wherein the transformant is a bacterium . 配列番号6のアミノ酸配列を含み、ナシ以外の植物細胞と接触させる場合、ナシ以外の植物において病原菌に対する過敏感反応または耐性を誘導することを特徴とする、非感染性形態のポリペプチドまたはタンパク質。It comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6, when contacting the plant cells other than None, characterized in that it induces a hypersensitive reaction or resistance to pathogens in plants other than None, non-infectious form of a polypeptide or protein. 前記アミノ酸配列は、前記枝黒枯病菌WT#3(Erwinia pyrifoliae WT#3, KCCM 10283)に由来することを特徴とする、請求項8記載のポリペプチドまたはタンパク質。  The polypeptide or protein according to claim 8, characterized in that the amino acid sequence is derived from the black wilt fungus WT # 3 (Erwinia pyrifoliae WT # 3, KCCM 10283). 前記ポリペプチドまたはタンパク質は組換え体であることを特徴とする、請求項記載のポリペプチドまたはタンパク質。The polypeptide or protein according to claim 8 , wherein the polypeptide or protein is recombinant. 請求項8または請求項9記載のポリペプチドもしくはタンパク質と担体を含有することを特徴とする、生化学農薬組成物。  A biochemical pesticide composition comprising the polypeptide or protein according to claim 8 or 9 and a carrier. 請求項8または請求項9記載のポリペプチドもしくはタンパク質と担体を用いる、農薬。  An agrochemical using the polypeptide or protein according to claim 8 or 9, and a carrier. 請求項8または請求項9記載のポリペプチドもしくはタンパク質と担体を用いる、植物生長促進剤。  A plant growth promoter using the polypeptide or protein according to claim 8 or 9, and a carrier. 請求項8または請求項9記載のポリペプチドもしくはタンパク質と担体を用いる、種子処理剤。  A seed treatment agent using the polypeptide or protein according to claim 8 or 9, and a carrier. 請求項8または請求項9記載のポリペプチドもしくはタンパク質と担体を用いる、害虫忌避剤。  A pest repellent using the polypeptide or protein according to claim 8 or 9, and a carrier. 請求項8または請求項9記載のポリペプチドもしくはタンパク質と担体を用いる、肥料。  A fertilizer using the polypeptide or protein according to claim 8 or 9 and a carrier. 枝黒枯病菌WT#3(Erwinia pyrifoliae WT#3、KCCM 10283)の培養物、および枝黒枯病菌WT#3(Erwinia pyrifoliae WT#3、KCCM 10283)由来の菌株の植物過敏感反応誘導遺伝子を含む形質転換体(KCCM 10282)から、過敏感反応又は耐性を誘導するポリペプチドまたはタンパク質を分離、精製して、前記ポリペプチドまたはタンパク質を大量生産する方法。Branch black oryzae WT # 3 (Erwinia pyrifoliae WT # 3, KCCM 10283) cultures, and Edakuro oryzae WT # 3 a (Erwinia pyrifoliae WT # 3, KCCM 10283) from strains plant hypersensitive response induced genes A method for mass-producing the polypeptide or protein by separating and purifying a polypeptide or protein that induces a hypersensitive reaction or resistance from a transformant (KCCM 10282).
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