JPH01502475A - 農薬生産性内共生微生物およびその製法および使用法 - Google Patents
農薬生産性内共生微生物およびその製法および使用法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
104、前記農薬生産性細菌が抗菌剤を生産する能力を有している細菌である、
請求の範囲第100項記載の安定な融合ハイブリッド細菌。
105、前記抗菌剤を生産する能力を有している細菌がストレプトマイセス(鉦
匹匹■匹■)属の細菌である、請求の範囲第104項記載の安定な融合ハイブリ
ッド細菌。
106、前記農薬生産性細菌が抗ウィルス剤を生産する能力を有している細菌で
ある、請求の範囲第100項記載の安定な融合ハイブリッド細菌。
107、前記農薬生産性細菌が殺虫剤を生産する能力を有している細菌である、
請求の範囲第100項記載の安定な融合ハイブリフト細菌。
108、前記殺虫剤を生産する能力を有している細菌がバシラス(Bacill
us) iiまたはストレプトマイセス(呂ユ且■匹■)属の細菌である、請求
の範囲第107項記載の安定な融合ハイブリッド細菌。
109、前記農薬生産性細菌が線虫駆除剤を生産する能力を有している細菌であ
る、請求の範囲第100項記載の安定な融合ハイブリッド細菌。
110、前記線虫駆除剤を生産する能力を有している細菌がストレプトマイセス
(鉦匹u叩且旦)属の細菌である、請求の範囲第109項記載の安定な融合ハイ
プリント細菌。
111、前記細菌がダニ駆除剤を生産する能力を有している、請求の範囲第10
0項記載の安定な融合ハイブリッド細菌。
112、前記ダニ駆除剤を生産する能力を有している細菌がストレプトマイセス
(鉦匹匹」践競)属の細菌である、請求の範囲第111項記載の安定な融合ハイ
ブリッド細菌。
113、前記農薬生産性細菌が除草剤を生産する能力を有している細菌である、
請求の範囲第100項記載の安定な融合ハイブリッド細菌。
114、前記農薬生産性細菌が結合リン酸塩を可溶化する能力を有している細菌
である、請求の範囲第100項記載の安定な融合ハイブリッド細菌。
115、前記農薬生産性細菌が植物成長tJ4節物質を生産する能力を有してい
る細菌である、請求の範囲第106項記載の安定な融合ハイブリッド細菌。
116、前記農薬生産性細菌が芳香物質およびアンチフィーディング剤からなる
群より選ばれる化学物質を生産する能力を有している細菌である、請求の範囲第
100項記載の安定な融合ハイブリッド細菌。
117、請求の範囲第75項記載の製法によって製造された農薬生産性ハイブリ
ッド微生物。
118、請求の範囲第77項記載の製法によって製造された農薬生産性ハイブリ
ッド微生物。
119、請求の範囲第85項記載の製法によって製造された農薬生産性ハイブリ
ッド微生物。
120、請求の範囲第86項記載の製法によって製造された農薬生産性ハイプリ
ント微生物。
121、請求の範囲第87項記載の製法によって製造された農薬生産性ハイブリ
ッド微生物。
122、請求の範囲第88項記載の製法によって製造された農薬生産性ハイブリ
ッド微生物。
123、請求の範囲第89項記載の製法によって製造された農薬生産性ハイブリ
ッド微生物。
124、請求の範囲第90項記載の製法によって製造された農薬生産性ハイブリ
ッド微生物。
125、請求の範囲第91項記載の製法によって製造された農薬生産性ハイブリ
ッド微生物。
126、請求の範囲第92項記載の製法によって製造された農薬生産性ハイブリ
ッド微生物。
127、請求の範囲第93項記載の製法によって製造された農薬生産性ハイブリ
ッド微生物。
128、作物植物種子、該種子上に被覆された生物分解性の栄養素担体材料、お
よび農薬を生産することができかつ前記担体材料と関係して前記作物植物との非
病原性の内共生関係に入いることができる能力を有している安定なハイブリフト
微生物を含んでなる農業用種子製品。
129、農薬を生産することができかつ作物植物との非病原性の内共生関係に入
いることができる能力を有している安定なハイブリッド微生物によって感染され
た前記作物植物の種子を含んでなる農業用製品。
130、水と、農薬を生産することができかつ植物宿主との非病原性の内共生関
係に入いることができる能力を有している安定なハイブリッド微生物との混合物
を含んでなる農業用土壌水剤。
131、農薬を生産することができかつ植物宿主中への注射に適した園芸学的に
許容され得る担体により植物宿主との非病原性の内共生関係に入いることができ
る能力を有している安定なハイブリッド微生物を含んでなる農業用製品。
明 細 書
丑 ′ およびその制゛および 2
本願は、1983年4月13日出願の出願番号第484.560号の一部継続出
願である1983年9月20日出願の出願番号第534.071号の一部継続出
願である。
本発明は農薬生産性微生物、とりわけ農薬生産性細菌であって宿主植物との内共
生関係に入いることができそれによって植物の農薬的要件の一部または全部を提
供することができる細菌に関する。
1里■宣見
現代の営利的農業は、植物の能力を高めるため農薬の使用に依存しているところ
が大きい、最も明白には、化学肥料、とりわけ固定窒素肥料は作物生産性におい
て最も共通した限定栄養素でありそしてしばしば農家にとって最も高価な1回の
みの投入である。植物の害虫を殺し、病気を阻止し、または植物の生育環境を改
善するために他の農薬が多大な支出で広(使用されている。さらに他の農薬を栽
培植物(growingplants)または収穫作物(harvested
crops)に添加して、本来の性質を減少させもしくは高めまたは植物もしく
は作物の外観もしくは怒覚的魅力を変えもしくは改善することができる。農薬は
さらに、ホルモン等を含む天然または合成の植物成長調節物質を含んでいる。こ
れらの化学物質は農業分野において通常の技術を有している人によく知られてお
りそして本明細書中では一般に「農薬」という。
微生物、例えば、細菌、菌類および藻類は農薬の天然の供給源である0例えば、
マメ科植物、例えば、ダイズ、アルファルファおよびクローバ−は、リゾビウム
(」江赳旦践搬−属の細菌との共生関係を通して自らの窒素固定要件の一部を得
ている。リゾビラ・ム(Rhizobium)の特定の種はマメ科植物の根に感
染して、その細菌が酸素から保護されおよび炭水化物栄養素の提供を受ける結節
を形成する。この嫌気的プロセスにおいて、根粒菌は大気中の窒素を固定する。
この固定された窒素は植物による使用に対して利用可能である。
微生物は、人によって合成または製造されそして噴霧等によって野外(fiel
ds)、栽培植物または収穫作物上に通用される農薬の供給源にもなってきた。
殺菌性(antifungal)抗生物質、抗菌性(antibacteria
l)抗生物質および殺虫性抗生物質は、例えば、種々の細菌によって生産されて
きた。殺菌性抗生物質は、ストレプトマイセス・グリセオクロモゲネス(Str
e tow ces riseochromo enesによって生産されるプ
ラスチシジン5(blasticidin S) 、ストレプトマイセス・カス
ガニニス(Stre tow ces h朋v二n)によって生産されるカスガ
マイシン(Kaiugamycin)およびストレプトマイセス・カカオイ・変
種アソエンシス(釘…旺」匹匹cacaoi var。
asoens量S)によって生産されるポリオキシン(polyoxin)を含
んでいる。抗菌性抗生物質は、ストレプトマイセス・クリセウス(鉦匹且」匹且
7によって生産されるストレプトマイシンおよびストレプトマイセス・ビリジ
ファシェンス(釘匹且組匹■ 對1違■シ匹お狙搬−によって生産されるテトラ
サイクリンを含んでいる。殺虫性抗生物質はストレプトマイセス・アウレウス(
Stre tow ces aureus)株S−3466によって生産される
テトラナクチン(tetranactin)およびバシラス・チュリンギエンシ
ス(Bacillus thμm邦違1厄」−によって生産されるベーターエキ
ソトキシンおよびデルタ−エンドトキシンを含んでいる。参考までに特にここで
引用するアドバンシズ・イン・アグリカルチュラル・マイクロバイオロジーAd
vances in A ricultural Microbiolo )エ
ヌ、ニス。
ニス、ラオ(N、S、S、Rao) #x集(1982年)における、ケー、ア
イサワ(K、Aiza@a)、rマイクロバイアル・コントロール・オヴ・イン
セクト・ペスツ05icrobial Control of In5ectP
ests) Jおよびティー、ミサト(τ、Misato)およびケー・ヨネヤ
マ(K、Yoneyama)、「アグリカルチュラル・アンチバイオティクス(
Agricultural Antibiotics)Jを参照されたい。
同様に、微生物は除草剤用途に対する抗生物質の供給源になってきた0例えば、
ストレプトマイセス・クリセウス(Stre tos+ ces 7によって生
産されるシクロへキシミドおよびストレプトマイセス・サガノエンシス(鎚匹匹
虹粒聾LJ」l四旦すュV−によって生産されるバービシジン(herbici
din) AおよびBは除草剤活性を示す、参考までに特にここで引用する、ペ
スティサイド・ケミストリー(Pesticide並」江豆戸、ジェイ、ミャモ
ト(J、Miyamoto)およびピー・シー・カーネイ(P、C,Kearn
ey) tilA (1983年)におけるワイ、セキザワ(Y、Sekiza
wa)およびティー、タケマ・ン(丁、Takematsu)、「ハウ・トウ・
ディスカヴアー・二ニー・アンチバイオティクス・フォー・ハービサイダル・ユ
ース(How to DiscoverNew Antibiotics fo
r Herbicidal Use) Jを参照されたい。
さらに、微生物は植物成長調節物質、例えば、種々のビタミン、オーキシン、サ
イトカイニン、ジベレリン様物質および他の刺激または抑制物質を生産すること
が知られている。
ブラウン(Brown)は、以下で引用の「シード・アンド・ルート・バタテリ
ゼイション(Seed and Root Bacterization) J
に関する彼女の研究の中で、このような物質の生産がバシラス・メガテリウム■
」■dおよびバシラス・サブチリス(B、5ubtilis)を含むアゾトバク
タ−(Azotobacter) 、シュードモナス(Pseudomonas
)およびバシラス(Bacillus)の種に由来するとしている。
細菌は、多数の無を椎動物、例えば、植物病原性線虫に対して活性な剤を生産す
ることが見い出された。これらの剤の1つはストレプトマイセス・アヴエルミチ
リス套↓■且鰭ジ1朋−aversiitilis)が生産するアヴエルメクチ
ン(aver+++ectin)である、ストレプトマイセス・アベルミチリス
(S、aver+++1tilis)およびそれが生産する駆虫性の化合物は、
特にここで参考までに引用する米国特許第4.310.519号、第4,429
.042号および第4.469,682号に記載されている。
微生物は、ストレプトマイセス・ラベンジュラエ遷旦肚居−シエ張−1aven
dulae)から単離されたラウルシン(laurusin)およびストレプト
マイセス・ミハルエンシス(Stre tom ces凪har凹7から単離さ
れたミハラマイシン(miharamycin)を含む抗ウイルス性抗生物質を
生産することも見い出されている。参考までに特にここで引用する、アドバンシ
ズ・イン・アプライド・マイクロバイオロジー」戯肚■a閃Microbiol
o ) 、Vol、21 (1977年)のティー、ミサト(T、Misato
)、ケー、コ(K、Ko)およびアイ、ヤマグチ(1,Yamaguchi)
% rユース・オヴ・アンチバイオティクス・アンド・イン・アグリカルチ+−
(Use of Antibiotics and ln A ricultu
re) Jを参照されたい。
植物にとって他の方法では利用することができないリン酸塩を可溶し得る能力を
有している他のタイプの細菌が知られている。これらの細菌はバシラス(Bac
i ] 1us)属およびシュードモナス(Pseudo■onas)属に属す
る細菌を含んでいる。細菌を種子または植物に接種することによってこれらの細
菌の前記能力を利用しようとする試みは矛盾する結果をもたらした。
参考までに特にここで引用する、アドバンシズ・イン・アグリカルチュラル・マ
イクロバイオロジーCAdvan組しn」紅辷cultural Microb
iolo )、エフ。ニス、ニス、ラオ(N、S、S。
Rao)編(1982年)におけるエフ。ニス、ニス、ラオ、「ホスフェート・
ソルビリゼイシッン・パイ・フィル・マイクロオーガニズムス(Phospha
te 5olubilization by 5oil Micro−orga
nisms) Jを参照されたい。
農薬生産性微生物と主要作物種、例えば、小麦およびトウモロコシとの間に共生
的結合がほとんどないことが、科学文献に記載されている。このような微生物種
と種々の作物との間の共生関係の発達は、農薬の人工合成および通用よりも多く
の好都合を有していることができよう、このような結合の好都合は殺虫剤および
固定窒素肥料の領域においてとりわけ明白である。これに関しては、本発明の実
施を通して得ることができる好都合の例として以下で詳細に説明する。しかしな
がら、殺虫剤および固定窒素肥料の細菌による生産に関して本明細書中に含まれ
ている教示は、細菌または微生物によって生産される農薬、例えば、上述した農
薬に対して当業者によって推定することができるということを理解されたい。
本発明の特別な好都合は、所定の農薬が植物上に噴霧される場合にお1するよう
な表面上への適用よりむしろ、農薬が植物体の全体または部分内に導入されるこ
とにある0例えば、植物体上に噴霧されそして植物体内に浸透しない殺虫剤は、
植物体内に穴をあける虫に対しては効果がないかまたはごく限られた効力しかな
いことがある。しかしながら、殺虫剤は、本発明の内共生ハイプリント微生物と
して適用された場合に有効であることができる。
マメ科でない作物植物の固定窒素要件の小部分、例えば、10〜20%さえ提供
することができる主要作物種と窒素固定細菌との間の共生関係の発達は、窒素肥
料の生産のために現在消費されている化石燃料エネルギーに対して経済的に重要
な代用である光合成によって得られるエネルギーを生産し得るであろうと評価さ
れている。現在、マメ科でない実用作用植物に対する固定窒素の主要な供給源は
人工の製品、例えば、無水アンモニア、無機窒素塩および合成有機化合物である
。
米国における窒素肥料の現在の年間消費量は1.200万トンであると見積られ
ている。このような窒素肥料の大部分は、大気中の窒素をアンモニアに転換する
ためのエネルギー集中方法によって製造されている。
近年の窒素固定化研究の主たる方向は、植物体自体の遺伝学的変形による根粒菌
および他の窒素固定細菌由来の窒素固定遺伝子の単離、特徴づけ、形質転換およ
び植物体内での発現に向けられてきた。この技術は、これから先10〜15年ま
たはそれ以上であると見積られている窒素固定の遺伝学および生化学の完全な理
解を必要としている。参考までに特にここで引用する、アドバンシズ・イン・ア
グリカルチュラル・マイクロバイオロジー(Advances in A ri
cultural Microbio−m) 、エヌ、 ニス、 エフ!、、ラ
オ(N、S、S、Rao) kM (1982年)のジェイ、イー、ベリニガー
(J、E、Ber3niger) 、r ?イクロバイアル・ジェネテイクス・
アンド・バイオロジカル・ナイトロジェン・フィクセイション(Microbi
al Genetics andBiological Nitrogen F
ixation)1%およびジー・ピー・ロバーツ(G、P、Roberts)
等、「ジエネテイクス・アンド・レギュレーシヨン・オヴ・ナイトロジェン・フ
ィクセイション(Genetics and Regulation of N
itrogen Fixation)J 、アン。
レグ。マイクロパイオル、 (Ann、Rev、Microbiol、)、35
:207〜35頁(1981年)を参照されたい。
大気中の窒素を固定化する能力を有する、リゾビウム皿−ム1状犯り一以外の他
のタイプの細菌が知られている。その例として、好気的に窒素を固定するアゾト
バクタ−(Azotoba■肛り属、アゾモナス(Azomonas)属、デル
キシア」肛旺紅属およびペイジェリンキア]囮ユ虹崩」住娃属に属する細菌1.
およびリゾビウム(Rhizobiu+s)のように嫌気的に窒素を固定するク
レブシェラー儲1ゆ互口1υσ属に属する細菌を挙げることができる。
文献には、これらの細菌とマメ科でない植物との間の、リゾビウム(Rhizo
bium)−マメ科植物関係と同様の共生関係を開発することに失敗した試みの
報告があふれている。
1940年代の初めには、例えば、ソ連および他の場所において、窒素固定細菌
を土壌接種材料として用いてマメ科でない作物植物の固定窒素要件の一部または
全部を提供することができるという提寡がなされた。実際に、このような接種に
関連した作物収率増大の要求が広まった。しかしながら、初期の収率結果の臨界
分析は、陽性の有意な効果が試験の約1/3のみで生じたことを示した。アゾト
バクタ−(Azotobacter)の種を用いた接種を含む、微生物接種に関
連した収率増加は、主として、根圏微生物集団の変化、接種材料による病気の抑
制、植物成長促進物質の生産および土壌リン酸塩の鉱化作用(sinerali
zation)によるものであるということが後に確証された。マメ科でない植
物において窒素固定細菌との結合の共生関係を形成する能力は示されなかった。
参考までに特にここで引用する、エム、イー、ブラウン(M、E、Brown)
、rシード・アンド・ルート・バタテリゼイシッン(Seed and Ro
otBacterization) J−、アニュアル・レヴユー・オヴ・フィ
トパソロジー(Annual Review of Pb to atholo
) 、12 : 181〜197頁(1974年)を参照されたい。
マメ科でない植物の!織培養細胞と好気的窒素固定細菌、例えば、アゾトバクタ
−・ビネランジ(Azotobacter vinela−ndii)との間に
去U共生をつくり出すことができるという栽培植物との間の共生結合をつくり出
すことができる技術を提供しなかった。参考までに特にここで引用する、ビー、
ニス、カールソン(P、S、Carlson)等、「フォースト・アソシェーシ
ッン・ビトウィーン・バイヤー・プラント・アンド・バクチリアル・セルズ・イ
ンヴイトロ(Forced AssociationBetween H5gh
er Plant and Bacterial Ce1ls In Vitr
o)J、ネイチャ−(Nature)、Vol、252. N15482,39
3〜395頁(1974年)を参照されたい。
自らの窒素を固定することができる高等生物をつくるための別の努力は、例えば
、窒素固定能を有する下等型(lowerfor■)の生物の同様な強制的結合
によって高等生物中に新たなオルガネラをつくるという試みを含んでいた。既知
のオルガネラの理論上の生物学的発達に平行するこのような努力は、例えば、植
物細胞による窒素固定グロエカプサ種、仔カ狙9Σ徂匠藍色植物の取込みを誘導
するバーボーン(Burgoon)およびボテイノ(Bottino)の努力、
植物細胞中への窒素固定リゾビウム種(Rbizobiu園 ml細菌の取込み
を誘導するディヴイ−(Davey)およびクツキング(Cocking)の努
力、および外画根性N類による窒素固定アゾトバクタ−・ビネランジ(Azot
o−bacter vinelandii)細菌の取込みを誘導するギルス(G
iles)の努力を含んでいた。ニー、シー、バーボーン(A、C,Burgo
on)およびビー、ジェイ、ボテイノ(P、J、Bottino) 、ジャーナ
ル。
オウ・ヒアディティー且匹■虹of He胆虹旦)、νo1.67.223〜2
26頁(1972年):エム、アール、ディヴイ−(M、R,Davey)およ
びイー、シー、クツキング(E、C,Cocking) 、ネイチャー(Na
ture)、Vol、239.455〜456頁(1972年);およびケー。
エル、ギルス(l[、L、G11es) 、rザ・トランスファー・オヴ・ナイ
トロジェンーフィキシング・アビリティ−・トウ・ノンレギュミナス・ブラソフ
(The Transfer of Nitrogen−FixingAbil
ity to Nonleguminous Plants)J 、プラント・
セル・アンド・ティシュ−・カルチャー・プリンシプルズ・アンド・アプリケイ
シッンズ(Plant Ce1l and Ti5sue Cu1ture P
r1n−ci les and A 1ications)、ダブり二一、アー
ル、シャープ(W、R,5harp)等v8(1979年)を参照されたい、バ
ーボーンおよびボテイノの研究およびディヴイーおよびクツキングの研究のいず
れも、窒素固定高等生物を生じさせるのには成功しなかった。ギルスの仕事が成
功していたとしても(このことは決定的には確証されていない)、せいぜい、主
要作物植物と内共生的に生活するよりむしろ森林種の根の外側でしか生活するこ
とができない窒素を固定することができるオルガネジ様構造体を持ったN類を得
たであろうに過ぎない。
窒素固定細菌とマメ科でない植物との間に共生関係をつくろうという別の試みは
、土壌中で好気性の固定細菌、例えば、アゾトバクタ−・ビネランジ(Azot
obacter vinelandii)と共生することができる一部の植物変
種を特定しようという努力下での植物ハイブリッドのスクリーニングおよび選択
を含んでいた。しかしながら、この努力によって得られたのは、商業的に有用で
あるとは思われない根粒菌を接種したダイズ植物の活性の約0.5%に過ぎない
植物種の特定であった。参考までに特にここで引用する、ニス、ダブり二一、エ
ラ(S、%li。
Ela)等、「スクリーニング・アンド・セレクシッン・オヴ・メイズ・トウ・
エンハンス・アソシエイティヴ・バクチリアル・ナトトロジエン・フィクセイシ
ッン(Screening andSelection of Maize t
o Enhance As5ociative BacterialNitro
gen Fixation)J 、プラント・フィシオル、 (PlantL1
慢11工)フO: 1564〜1567頁(1982年)を参照されたい。
窒素固定細菌とマメ科でない植物との間に結合共生関係をつくろうとする多数の
失敗した試みによって遺伝学的操作および分析についての多゛数の技術が発達し
た。これらの試みはまた、窒素固定細菌、例えば、アゾトバクタ−(Azoto
bacter)の遺伝学的性質(makeup)を比較的広範囲にわたって特徴
付けした1例えば、窒素固定遺伝子を欠いているアゾトバクタ−・ビネランジ(
Azotobacter vinelandii)の変異株は、リゾビウム(R
hiz旦垣!リ一種からの遺伝学的材料を導入することによって窒素固定能を有
する細菌に形質転換できることが見い出された。ジー、ビー、ロバーツ(G、P
、Roberts) 、rジェネティクス・アンド・レギエレイシッン・オヴ・
ナイトロジェン。
フィクセイシッン(Genetics and Regulation of
NitrogenFixation) J 、アン、レグ。マイクロパイオル、
(Ann、Rev。
Microbiol、) 、j3: 207〜35頁(1981年)を参照され
たい。
さらに、細胞壁が除去された2種の異なる細胞を融合することによる程内の遺伝
子組換えのプロモーシランを含む、プロトプラスト融合の新技術は、基礎をなす
遺伝学の理解を必要としないで商業的目的に対して新規の株を製造するための潜
在的に魅力的な技術を提供するものとしてvl識された。しかしながら、プロト
プラスト融合がグラム陰性の窒素固定細菌の遺伝学的研究に対して使用できるか
どうかについてはまだ結論が得られていないということが科学文献において認め
られた。ジエイ、イー、ベリング+ −(J、E、Beringer)、「マイ
クロバイアル・ジェネティクス・アンド・バイオロジカル・ナイトロジェン・フ
ィクセイシッン(1’1icrobial Geneticsand Biol
ogical Nitrogen Fixation) J 、アドバンシズ・
イン・アグリカルチュラル・マイクロバイオロジー(Advancesin A
ricultural Micrbbiolo ) 、エフ。ニス、ニス、ラ
オ(N、 S、S、Rao)纒(1982年)13を参照されたい。
実際に、本発明前の、窒素固定細菌のプロトプラスト融合に関連した実験は、窒
素固定細菌の融合生成物と高等植物との間の非病原性の内共生関係が形成され得
るという証拠を示すことができなかった0例えば、参考までに特にここで引用す
る、アゾトバクタ−・クロオコッカム(Azotobacterchrooco
ccum)(Pen” +Nif” )およびアグロバクテリウム°ツメファシ
ェンス(A robacterium tumefaciens)(Pen’
、 Ti)の親株間のプロトプラスト融合を実施する試みが記載されている、デ
ュ・キアンーヨウ(Du Qian−you)およびファン・チェシーイン(F
an Cheng−ying) % rア・プレリミナリー・しボート・オン・
ディ・エスタブリッシェメント・オヴ・ナイトロジェン・フィクセイシッン・シ
ステム・イン・ザ・クラウン・ゴール・オヴ・トマト・プラント(A Prel
iminaryReport on the Establishment o
f Nitrogen Fixation Systemin the Cro
wn Ga1l of Tovaato Plant)J 、アクタ・ボンタニ
カ・シニカActa Bontanica 5inica) 、VOl、23.
N16(1981年)。
窒素固定およびペニシリン耐性についてバイブリフトを選択し、次いでこのハイ
ブリッドをトマト植物の茎に接種した。
この接種はクラウンゴールまたは腫瘍を生じた。このクラウンゴールまたは腫瘍
は、アセチレン還元試験により好気的条件下でニトロゲナーゼ活性を有している
ことが見い出された。
この実験の融合生成物は宿主植物内に病原性応答を引き起こした。そしてこの融
合生成物は植物との内共生関係に入いり得ることは示されなかった。とりわけ、
腫瘍の近傍において生産される固定窒素が窒素供給源として植物によって利用さ
れるかどうかは確認され得なかった。結局、観察されたニトロゲナーゼ活性が病
原性ハイブリッドの結果であるのかまたは混合接種材料中に残留していたアゾト
バクタ−(Azotobacter)のペニシリン耐性変異株の結果であるのか
について結論を出すには至らなかった。さらに、今や、ハイブリッド中に腫瘍形
成性Tiプラスミドを内在的に包含させることによってリゾビウム(Rhizo
bium)−マメ科植物相互作用の小結節形成機構をまねようというデュ・キア
ンーヨウ(Du Qian−you)等の試みは、植物宿主との十分な内共生関
係に入いることができるハイブリッド細菌をつくるために必要な方向とは正反応
の方向に向けられていたことが見い出された。
窒素固定リゾビウム(Rhizobium)種の範囲を広げようとする他の失敗
した試みは、アグロバクテリウム・ツメファシェンス]上工堕cterium
tumefaciens)からのTiプラスミドを選ばれたりゾビウム(Rhi
zobius+)株に挿入することを含んでいる。参考のために特にここで引用
する、ピー、ジエイ、ジェイ、ホーイカス(P、J、J、Hooykass)等
、ジエイ、ジエン、マイクロパイ、(J、Gen、Microbi、) 、98
:477〜484頁(1977年)を参照されたい、これらの研究は、その植物
自体には天然に存在しない好気的条件でのみ窒素を固定する、マメ科でない双子
葉植物上にmmを形成することができるリゾビウム(Rhizobium)株を
もたらした。先行する段落で概説した評論もこの研究に適用する。
そのように行おうとする実質的な経済的動機にもかかわらず、従来技術では、マ
メ科でない植物宿主との内共生関係に入いることができる窒素固定ハイブリッド
細菌または植物宿主との内共生関係に入いることができる他の農薬生産性バイブ
リフト微生物のいかなるものをも製造することができなか植物宿主との内共生関
係に入いることができる農薬生産性バイブリフト微生物の製法であって、農薬生
産性微生物の遺伝学的材料および植物宿主を感染する植物感染性徴生物(本明細
中で以下「感染性微生物」ということがある)を結合してハイブリッド微生物を
形成する工程およびこれらのハイブリッド微生物から、農薬を生産することがで
き、植物宿主との内共生関係に入いることができかつ植物宿主に病気の発現を引
き起こすことがないハイブリッド微生物を選択する工程を含んでなる製法が見い
出された。
ハイブリッド微生物は、農薬生産性微生物の遺伝学的材料の一部または全部およ
び感染性微生物を結合することによって形成される。この遺伝学的材料は、種々
の技術、例えば、組換え体DNA、組換え体RNA、細胞融合、接合、プラスミ
ドトランスファー、形質転換、トランスフェクションおよび微量注射法を使用す
ることによって結合する。
本発明の方法から得られた微生物は、注射を含む種々の手段によって作物植物体
内に導入することができ、および該微生物を用いて農業種子を被覆し、農業種子
を感染し、土壌水剤(soil drench)を調製する等が可能である0本
発明のハイブリッド微生物は、作物植物との結合後、植物の農薬の要求の一部ま
たは全部を供給することができる0本発明に従ってハイブリッド細菌によって生
産され得る農薬は肥料、とりわけ、固定窒素肥料;抗菌剤(antibacte
rial agent)、抗ウィルス剤、殺菌剤(antifuBal age
nt)、殺虫剤、線虫駆除剤、ダニ駆除剤および除草剤を含む抗生物質;植物ホ
ルモンを含む植物成長調節物質等を含んでいる。
好ましい態様において、植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産
性ハイブリッド微生物の製法であって、(A)任意の好都合な順序で、
(1)植物宿主を特定する工程、
(2)該植物宿主を感染する感染性微生物を特定する工程、(3)宿主を感染す
る能力に加えて1種またはそれ以上の選択可能な特性を有する感染性微生物の変
異体を選択する工程、および
(4)1種またはそれ以上の選択可能な特性を有する農薬生産性微生物を選択す
る工程、
(B)前記感染性微生物と農薬生産性微生物との融合ハイブリッドを形成する工
程、
(C)先行して実施した工程または副工程の生成物から連続的におよび任意の好
都合な順序で、
(1)前記農薬生産性微生物の選択可能な特性の少なくとも1種および前記感染
性微生物の選択可能な特性の少なくとも1種の両方を有するハイブリッドを含ん
でなるサブグループ、
(2)前記感染性微生物が前記植物宿主における感染の初期相(initial
phase)の間に植物kIimと相互作用する仕方で植物組織と相互作用し
得る能力を示すハイブリッドを含んでなるサブグループ
(3)前記宿主への適用後、病気の発現を引き起こさないハイブリッドを含んで
なるサブグループ、および(4)先に選択されていない場合には前記農薬を生産
する能力を有しているハイブリッドを含んでなるサブグループ
を選択する工程、
(D)植物宿主の能力が該植物宿主への農薬または農薬生産性微生物の直接適用
によって改善され得るような条件下に前記植物宿主の能力を改善し得るハイブリ
ッド微生物を工退(C)(1)〜(C)(4)の最後に実施した工程の生成物か
ら選択することによって、植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生
産性ハイブリッド微生物を選択する工程
を含んでなる製法が見い出された。
とりわけ好ましい態様において、ハイブリッド微生物は、ゲノム染色に対して同
じ反応を示す感染性細菌のプロトプラストまたはスフ二ロプラスト融合によって
製造されたハイブリッド細菌である。所定のグラム陽性細菌、とりわけバシラス
(Baci 11us)属、ストレプトマイセス(Stre to@ces)属
およびタラビバクター(C1avibacter) 31のものが、好ましいハ
イブリッド細菌の形成にとりわけ有用である。
別の好ましい態様において、植物との内共生関係に入いることができる本発明の
農薬生産性ハイブリッド微生物は、(A)任意の好都合な順序で、
(1)植物宿主を特定する工程、および(2)植物宿主を感染する感染性微生物
を特定する工程、(B)前記感染性微生物中に移すことができそして該微生物中
で複製することができるベクターを調製する工程、(C)前記感染性微生物によ
る農薬の生産を指令することができる発現モジュールを調製する工程、(D)前
記ベクター中に発現モジュールを入れて、前記感染性微生物中に移すことができ
そして該微生物中で複製することができる発現ベクターを造成する工程、該発現
ベクターは前記感染性微生物による農薬の生産を指令することができる、
(E)前記発現ベクターを用いて感染性微生物を形質転換してハイブリッド微生
物を製造する工程、(F)ハイブリッド微生物を選択する工程、(G)選択され
たハイブリッド微生物から連続的におよび任意の好都合な順序で、
(1)前記感染性微生物が前記植物宿主中での感染の初期相の間に植物組織と相
互作用する仕方で植物組織と相互作用し得る能力を示すハイブリッド微生物を含
んでなるサブグループ、
(2)前記宿主への適用後、病気の発現を引き起こさないハイブリッド微生物を
含んでなるサブグループ、および(3)先に選択されていない場合には前記農薬
を生産する能力を有しているハイブリッド微生物を含んでなるサブグループ
を選択する工程、および
(H)前記植物宿主の能力が該植物宿主への農薬または農薬生産性微生物の直接
通用によって改善され得るような条件下に前記植物宿主の能力を改善することが
できるハイブリッド微生物を工程(G)(1)〜(G)(3)の最後に実施した
工程の生成物から選択することによって、植物宿主との内共生関係に入いること
ができる農薬生産性ハイブリッド微生物を選択する工程
を含んでなる製法によってつ(られる。
とりわけ好ましい態様において、植物宿主との内共生関係に入いることができる
農薬生産性ハイブリッド微生物は、(A)任意の好都合な順序で
(1)植物宿主を特定する工程、および(2)該植物宿主を感染する感染性微生
物を特定する工程、(B)&l込み配列を含んでおりかつ前記感染性微生物のゲ
ノム中に組込み可能である組込みベクターを調製する工程、(C)前記感染性微
生物による農薬の生産を指令することができる発現モジュールを調製する工程、
(D)前記組込みベクターの組込み配列内に前記発現モジュールを入れ、それに
よって前記感染性微生物のゲノム内に組込むことができおよび前記感染性微生物
による農薬の生産を指令することができる変形された組込みベクターを製造する
工程、
(E)前記変形された組込みベクターを用いて前記感染性微生物を形質転換して
ハイブリッド微生物を製造する工程、(F)前記ハイブリッド微生物を選択する
工程、(G)選択されたハイブリッド微生物から連続的におよび任意の好都合な
順序で
(1)前記感染性微生物が植物宿主内での感染の初期相の間に植物ME襟と相互
作用する仕方で植物組織と相互作用し得る能力を示すハイブリッド微生物を含ん
でなるサブグループ、
(2)宿主への適用後、病気の発現を引き起こさな0ノ\イブリフト微生物を含
んでなるサブグループ、および(3)先に選択されていない場合には、農薬を生
産する能力を有しているハイブリッド微生物を含んでなるサブグループ
を選択する工程、および
(H)前記植物宿主の能力が該植物宿主への農薬また番よ農薬生産性微生物の直
接適用によって改善され得るような条件下に植物宿主の能力を改善することがで
きるノ\イブ1ノンド微生物を工程(G)(1)〜(G)(3)の最後に実施し
た工程の生成物から選択することによって、植物宿主との内共生関係に入いるこ
とができる農薬生産性ハイブリフト微生物を選択する工程
を含んでなる製法によってつくられる。
これらの方法は、単子葉植物および双子葉植物の11ずれとも内共生関係に入い
ることができる農薬生産性微生物を製造することができる。双子葉植物に対して
は、アグロノくクチIJウム(A robacterius) MEの細菌が好
ましく、アグロノイクテ・IJウム・ツメファシェンス」■1h」μm堕 還μ
70) 株がとりわけ好ましい、エルウィニア(Erwinia)属の種、例え
ば、エルウィニア・カロトボーラ(Erwinia carotovora)も
用いることができ、シュードモナス(Pseudosonas)属の種、例えば
、シュードモナス・ソラナセアラム(Pseudossonassolanac
earu+s)およびシュードモナス・シリンガニ(Pseudo−mohas
uムユ憇) 、ザントモナス(Xanthosonas)属の種、例えば、サ
ントモ。ナス・カンペストリス(Xanthomonas ■肚虹1江1リー1
およびストレプトマイセス困旦肚旦肚組■ 属の種−例えば、ストレプトマイセ
ス・インホモエア(S、is omoeaも用いることができる。単子葉植物に
対しては、エルウィニア(Erwinia)属の種、例えば、エルウィニア・ス
テヮルチ(Eresinia stewartii)が好ましい感染性細菌であ
る。ザントモナス(Xanthosonas)属の種、例えば、ザントモナス・
カンペストリス(Xanthosonas 」肚且江n) 、アゾスビリラム旦
u肚江旦1um)属の種、例えば、アゾスピリラム・リポフィラム(Azos
1rillus li匹ferusn)およびアゾスビリラム・ブラシレンス(
Azos 1rillus brasilense) 、およびシュードモナス
μ’5eudo*onas−属の種、例えば、シュードモナス・シリンガニ(P
seudosonas u杜■匹)も有用であると考えられる。シェードモナス
・シリンガニ(Pseudo+*onas 鼓ム■憇)は、温帯性禾穀類および
イネを含む禾穀類に適用可能な融合生成物の形成のための感染性細菌としてとり
わけ有用であると考えられる。タラビバクター(C1avibacter)種、
例えば、タラビバクター、キシリ旦■旦亘亜種キシリ立■Uおよびタラビバクタ
ー、キシリ(C,x■U亜種シノドンティスμ7は、イネ科植物、例えば、トウ
モロコシおよびモロコシ等に対してとりわけ有用である。
好ましい農薬生産性微生物および化学物質および/または該微生物の代謝産物が
有用である適用を下記第1表に示し、そしてそこには固定窒素およびリン酸塩を
可溶化し得る化学物質を含む肥料、抗菌性化合物、殺菌性化合物、抗ウイルス性
化合物、殺虫剤、線虫駆除剤、ダニ駆除剤および除草剤を含む抗生物質、および
植物成長調節物質を生産する能力を有する生物が含まれている。さらに、芳香物
質(fragrance)およびアンチフィーディング(antifeedin
g)剤等を含む上記定義した他の農薬を生産する有用な生物を選択しまたは変形
することができる。
本発明の方法により、1種またはそれ以上の農薬を生産しかつ植物宿主との内共
生関係に入いることができる能力を育する新規で安定なハイブリッド微生物が得
られる0本発明の窒素固定ハイブリッド細菌が例えば低固定窒素条件下で生育す
るマメ科でない作物植物の収率を10〜180%の量まで向上感染性lII菌の
ハイブリッドと植物宿主との内共生関係の間に該ハイブリッドによって生産され
た固定窒素によるものと思われる。
本発明の追加の目的および好都合は、以下の記載において部分的に示され、そし
てその記載からある程度明らかとなるであろうし、または本発明の実施によつて
知ることができる。
この目的および好都合は、とりわけ請求の範囲において記載した手段および組合
わせによって理解されおよび達成され得る。
上述した方法によって製造された農薬生産性ハイブリッド微生物は自然のまたは
人為的な遺伝学的技術によってさらに変形して、植物宿主に対する農薬の供給源
としての該微生物の能力を向上させることができる。このような変形によって、
例えば、他の供給源からの適当量の農薬の存在下でさえ該農薬を排出し得る能力
を含む、農薬、例えば、固定窒素を排出し得る能力;低温に対するハイブリッド
の耐性の低下(すなわち、意図していない毎年毎年のハイブリッドの増殖を防止
するため);早ばつ、病気または他の生理的ストレスに抵抗するハイブリッドの
能力の増大;追加の農薬生産機能の導入:または植物宿主の外側では増殖できな
いようにするハイブリッドの変形を得ることができる。
上述した方法の工程は任意の好都合な順序で実施することができるが、農薬生産
能、および感染性微生物が宿主植物における感染の初期相の間植物組織と相互作
用する仕方で植物組織と相互作用する能力についての選択工程を、植物宿主中で
病気の徴候を示さないハイブリッドの選択に関する工程の前に2回またはそれ以
上実施することが望ましい。
感染性微生物に関連した選択可能な特性は、抗生物質耐性、特定の栄養素補充に
対する要求性(栄養要求性)および毒素に対する耐性等であることができる。農
薬生産性微生物に関連した選択可能な特性は、農薬を単独でまたは感染性微生物
に関して前述した特性の1種またはそれ以上と組合わせて生産し得る能力である
ことができる。上述した方法によってスクリーニングされる植物組織との相互作
用は、例えば、植物&1111!に結合する能力または植物の維管束系を通って
広がり得る能力等であることができる。感染の初期相に関連した相互作用が植物
細胞への結合である場合、植物宿主を通って最も容易に広がるハイブリッドを含
んでなる、上述した方法による一層のスクリーニングに対する微生物サブグルー
プの選択によって、最終から2番目の工程から得られた微生物サブグループをさ
らに限定するのが望ましい。
感染性微生物を適当に選択することによって、以下に列挙する植物宿主との内共
生関係に入いることができるハイブリッドを得ることができる:禾穀類、例えば
、小麦、ライ小麦、大麦、ライ麦、イネおよびオート麦;イネ科植物、例えば、
ブロームグラス(イネ科スズメノチャヒキ属植物)、イチゴツナギ、トールフィ
スキューグラス(イネ科つシノケグサ属植物)、ファインフィスキューグラス(
イネ科つシノケグサ属植物)、ライグラスおよびギツウギシバ;熱帯性イネ科植
物、例えば、サトウキビ、トウモロコシ、キビおよびモロコシ;ナス科植物、例
えば、ジャガイモ、トマト、タバコ、ナスおよびトウガラシ;アブラナ科植物、
例えば、カリフラワー、ブロッコリー、キャベツ、ケールおよびコールラビー;
他の野菜、例えば、ニンジンおよびパセリ;他の農業的栽培植物、例えば、サト
ウダイコン、ワタ、果樹、成果植物およびブドウ;および経済的に重要な木の種
類、例えば、マツ、トウヒ、モミおよびヤマナラシ0本発明の方法および得られ
た微生物を、例えば、マメ科植物の根のm瘤に共生しているリゾビウム(Rhi
zobios)の種によって提供される固定窒素に対する、補充として用いるこ
とにより、マメ科植物、例えば、ダイズ、アルファルファ、クローバ−、フィー
ルドビーンズ(field beans) 、ヤエナリ(sung beans
)、エントウおよび他の豆類の固定窒素要件または他の農薬要件の一部または全
部を満たすこともできる。
量!目i医
本明細書の一部を構成し本明細書中に含められる添付の図面は、本発明の詳細な
説明し、そして記載と共に本発明の詳細な説明するのに役立つものである。
第1図は、プラスミドpcG3000部分制限地図を示す図である。
第2図は、pcG300から誘導されたプラスミドpcG3060部分制限地図
を示す図である。
第3図は、プラスミドpCG6の部分制限地図を示す図である。
第4図は、ベクター■BTK65中のカナマイシン耐性遺伝子に融合した切断さ
れた(truncated)バシラス、チュリンギエンシス(B、tburin
1ensis)デルタエンドトキシン遺伝子を示す図である。
第5図は、カナマイシン耐性遺伝子に融合した切断されたバシラス、チュリンギ
エンシス(B、thurin iμ臣匡)デルタエンドトキシン遺伝子のpCG
6 Neo’中への挿入およびこれらの遺伝子を含有する発現モジュールのpc
G300中への挿入を示す図である。
しい の−
ここで本発明の好ましい態様について詳細に言及する。これは以下の例と共に本
発明の詳細な説明するのに役立つ。
前記のように、本発明は、植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生
産性ハイブリッド微生物の製法であって、農薬生産性微生物からの遺伝学的材料
および植物宿主を感染する感染性微生物を結合してハイブリッド微生物を形成す
る工程、およびこれらのハイブリッド微生物から、農薬を生産することができ、
植物宿主に病気の発現を引き起こすことがなく、かつ植物宿主との内共生関係に
入いることができるハイブリッド微生物を選択する工程を含んでなる製法に関す
る。好ましくは、この農薬生産性ハイブリッド微生物は、植物宿主の能力が該植
物宿主への農薬または農薬生産性微生物の直接通用によって向上され得るような
条件下に植物宿主の能力を向上させることができる。最も好ましくは、R薬生産
性微生物および感染性微生物は細菌である0本明細書中で用いる「直接通用」と
は、全身性適用または部分的全身性適用を含む、植物体全体または植物体の一部
への適用をいう。
本明細書中で用いる「微生物」とは細菌、菌類(酵母を含む)およびN類をいう
0本明細書中で用いる「細菌」とは、グラム陽性細菌、グラム陰性細菌および放
線菌等を含む、細菌、細菌様生物およびそれらの同等物を含んでいる0本発明に
従って用いられる微生物の分類学上の分類における唯一の限定は、それらの微生
物の遺伝学的材料の一部または全部が、本明細書中でより十分に記載されるよう
に両親の形質特性を発現する生存可能なハイブリッド生物を製造するために用い
ることができるということにある。
本明細書中で用いる「感染性微生物jとは、植物体内に入いって生活し通常に病
気の徴候を引き起こす微生物だけでなく植物体内に入いって共生的または片利共
生、的に生活する微生物もいう、実際に、本発明に従って用いられる感染性微生
物のあるものは、通常に一部の植物宿主において病原性反応を引き起こすが、す
べての植物宿主において通常にこのような反応を引き起こすわけではない。
能力は、多数の因子の任意の1種またはそれ以上を考慮することによって当業者
により測定および評価され得るものである。これらの因子として、1)環境的ス
トレス、例えば、準ばつ、高塩分、害虫および有害な化学物質に対する耐性、2
)収率の増加、3)成熟の促進、4)添加栄養素への低依存性、および5)注目
している植物生産の質の向上が挙げら成される。遺伝学的材料は、組換え体DN
A、組換え体RNA、細胞融合、接合およびプラスミドトランスファー、形質転
換、トランスフェクション、形質導入および微量注射法の技法によって結合され
る。これらの技法の一部は、参考までに特にここで引用する、マニアナス。エフ
、 (Maniatis、F、)、イー、エフ、フリフチ(E、F、Fr1ts
ch)およびジェイ、サムブルフク(J、Sa■brook) 、モレキュラー
・クローニング、ア・う(Cold Spring 1larbor Labo
ratory) 1982年)およびミラー。
ジェイ、エイチ、 (Miller、J、H,) 、エクスペリメンツ・イン・
モレキュラー・ジエネティクスEX erisents in Mo1ecul
arGenetics) (コールド・スプリング・ハーバ−・ラボラトリ−(
Cold Spring Barbor Laboratory) 1972年
〕に記載されている0本発明のハイブリッド微生物を形成することができる技法
の選択は、一般に、上記引用した科学文献および本明細書中に開示した教示に基
づき当業者の行ない得る範囲内にある。
好ましい態様において、植物宿主との内共生関係に入いることができる本発明の
農薬生産性微生物は、(A)任意の好都合な順序で、
(1)植物宿主を特定する工程、
(2)前記植物宿主を感染する感染性微生物を特定する工程、
(3)植物宿主を感染する能力に加えて1種またはそれ以上の選択可能な特性を
有する感染性微生物の変異体を選択する工程、および
(4)1種またはそれ以上の選択可能な特性を有する農薬生産性微生物を選択す
る工程、
(B)前記感染性微生物と農薬生産性微生物との融合ハイブリッドを形成する工
程、
(C)先行して実施した工程または副工程の生成物から連続的におよび任意の好
都合な順序で、
(1)前記農薬生産性微生物の選択可能な特性の少なくとも1種および前記感染
性微生物の選択可能な特性の少なくとも1種の両方を有するハイブリッドを含ん
でなるサブグループ、
(2)前記感染性微生物が前記植物宿主における感染の初期相の間に植物組織と
相互作用する仕方で植物組織と相互作用し得る能力を示すハイブリッドを含んで
なるサブグループ、
(3)前記宿主への適用後、病気の発現を引き起こさないハイブリッドを含んで
なるサブグループ、および(4)先に選択されていない場合には、農薬を生産す
る能力を有しているハイブリッドを含んでなるサブグループを選択する工程、お
よび
(D)植物宿主の能力が該植物宿主への前記農薬または農薬生産性微生物の直接
通用によって向上され得るような条件下に前記植物宿主の能力を向上させ得るハ
イプリント微生物を工程(C)(1)〜(C)(4)の最後に実施した工程の生
成物から選択することによって、植物宿主との内共生関係に入いることができる
農薬生産性ハイブリッド微生物を選択する工程
を含んでなる製法によって製造することができる。
上記工程で用いた「選択」とは、所望の微生物をその生存能力によってまたはそ
の独自の特性によって認知し得るような介在(intervention)また
は介在の組合わせをいう。
前記のように、方法の各工程は任意の好都合な順序で実施することができる。好
ましくは、これらの工程は、画定窒素生産性細菌の場合と同様に、問題としてい
る農薬を生産するハイブリッドの能力を含んで、工程(C)(1)においてスク
リーニングされた農薬生産性微生物の選択可能な特性について記載された順序で
実施する0問題としている農薬の生産能についてのスクリーニングを最初のスク
リーニング工程で行なわない場合には、このようなスクリーニング〔工程C(4
))を、工程(C)(2)および(C)(3)によって意図される植物宿主にお
けるスクリーニングと共に行なう前に実施するのが好ましい、記載した順序で実
施する場合には、感染性細菌に関連した選択可能な特性を構成する抗生物質耐性
マーカー等は引き続きのスクリーニング手順において残存している必要はない。
本発明の方法から得られる安定なハイブリッド微生物は、農薬を生産する能力お
よび植物宿主との内共生関係に入いることができる能力の両方を有していること
において従来の公知微生物とは区別される。ここでいう内共生関係とは、生物が
実際に植物宿主の全体または一部の中に存在しおよび広がり、病原性反応を引き
起こすことなく、植物宿主によって生産された炭水化物および他の材料から自ら
のエネルギー要件の一部または全部を引き出しおよび植物宿主によって使用され
得る農薬を提供して他の方法で利用可能なものを補充する関係のことである。
本発明の微生物が内共生関係を形成し得る植物宿主は実質的に全ての経済的に重
要な植物を含んでいることができる。
さらに、いかなる特定のハイブリッド微生物も特定の種の植物宿主に限定される
必要はない、その宿主範囲は、バイブリフト微生物を誘導する感染性微生物を含
む多くの因子に依存している。同時に、ハイブリッド微生物を誘導する感染性微
生物の遺伝学的材料によって制御される形質特性は、ハイブリッド生物中に特別
に入れられる他の特性と同様に、その宿主範囲に制限を加える。
本発明の方法は、農薬を生産する能力を有しかつ単子葉および双子葉の両方の植
物宿主との内共生関係に入いることができる安定なハイブリッド微生物を製造し
得ることが示された0本発明の生成物が内弁生性農薬生産性微生物として働くこ
とができる植物宿主のとりわけ重要な群は、温帯性床a類、例えば、小麦、ライ
小麦、大麦、ライ麦、イネおよびオート麦を含む禾穀類である0本発明に従って
つくられた内弁生性農薬生産性微生物は、経済的に重要である芝地および飼料用
のイネ科植物、例えば、ブロームグラス(イネ科スズメノチャヒキ属植物)、イ
チゴツナギ、トールフェスキューグラス(イネ科つシノケグサ属植物)およびギ
ツウギシバの要求、固定窒素を含む、農薬を補充するのにも有用であることがで
きる。同様に、本発明の生物は熱帯性イネ科植物、例えば、サトウキビ、トウモ
ロコシ、キビおよびモロコシの収率を上げる、証明済の能力を有している。ナス
科植物、例えば、ジャガイモ、トマト、タバコ、ナスおよびトウガラシは、本発
明の生物を適用することができる適当な植物宿主である。アブラナ科植物、例え
ば、カリフラワー、ブロッコリー、キャベツ、ケールおよびコールラビーも同様
である0種々の野菜、例えば、ニンジンおよびパセリ:他の農業的栽培植物、例
えば、サトウダイコン、ワタ、果樹、成果植物およびブドウ;および経済的に重
要な木の種、例えば、マツ、トウヒ、モミおよびヤマナラシも本発明の生物に対
する植物宿主として用いることができる。
たとえ、植物が農薬を生産する微生物との共生関係をもつことができるとしても
、例えば、根庸中で嫌気的に大気窒素を固定するりゾビウム(Rhizobiu
m)属の細菌と共生関係をもち得るマメ科植物の場合であっても、これらの植物
は、施肥または他の方法によって補充的農薬供給源を与えられた場合農薬(固定
窒素を含む)を生産することができかつこれらのマメ科植物との内共生関係に入
いることができる本発明に従うてつくられた微生物によって、補充的固定窒素を
含む補充的IINを提供し得るものと考えられる。
本発明において用いられる農薬生産性微生物は、農薬または注目している化学作
用を生ずるいかなる微生物であってもよい0本発明において用いることができる
農薬生産性微生物は抗生物質、殺菌剤、抗ウィルス剤、殺虫剤、線虫駆除剤、ダ
ニ駆除剤、除草剤、植物成長調節化合物、固定窒素以外の肥料物質、芳香物質、
感覚増大物質(sensory enhancingchemicals)およ
びアンチフィーディング剤等を生産することができる微生物である。このような
農薬生産性微生物の選択は、本明細書中の教示および説明を考慮して当業者の能
力の範囲内にある。
一態様において、農薬生産性微生物は好気的に大気窒素を固定することができる
細菌である。このような細菌はとりわけ、アゾトバクタ−(Azotobact
er)属、アゾモナス旦り匹n旦属、ペイジェリンキア(Bei’erinck
ia属およびデルキシア(Der■U属から選択することができる。好ましい群
の窒素固定細菌は、アゾトバクタ−(Azotobacter) 属から選ばれ
るもの、例えば、アゾトバクタ−・ビネランジ(Azotobactervin
elandii) 、アゾトバクタ−・パスパリ(Azotobacterd1
アゾトバクタ−・ベイジエリンキア(Azotobacter血且肛n■n)お
よびアゾトバクタ−・クロオコンカム旦鉦旦匝l肛並■匹匹匹畦である。アゾト
バクタ−・ビネランジ(Azotobacter vinelandii)がと
りわけ好ましい、なぜならば、その遺伝学的特質および窒素固定の調節は十分に
研究されているからでありそして他の細菌属からの遺伝学的材料を受容し発現す
る証明済の能力を有しているからである。
ジー、ピー、ロバーツ(G、P、Roberts)等、「ジェネティクス・アン
ド・レギュレーシヨン・オヴ・ナイトロジェン・フィクセイシッン(Genet
ics and Regulation of Nitrogen Fixat
ion)J、アン、レグ。マイクロパイオル、(Ann、Rev、Microb
iol、) 、35:207〜35 (1981年)を参照されたい、アゾトバ
クタ−(Azotobacter)および他の有意な好気性窒素固定細菌は一般
にグラム陰性細菌であるが、本発明の技法はグラム陽性細菌およびグラム陰性細
菌のいずれにも通用し得るものであることを理解されたい。
本発明に従って有用であると考えられる典型的な農薬生産性細菌およびそれらが
生産する農薬または化学的作用の表を第1表に示す。
第1表
群 属 種 仁1五五月
ノカルジア SP、 ミオマイシン(myOIIycin)を生仝匹虹但祉 産
する
ダニ駆除剤 ストレプトマイセス アウレウス テトラナクチン(tetran
actiω套勺!l笠3旦σ 漁肛凱註S−3466を生産するΣt、 ビアラ
ホス(bialapbos)を生産する
玉、 ア二シマイシン(anisymycin)を生産する
本発明に用いられる植物宿主を感染することができる感染性微生物は、考慮して
いる植物宿主を感染する広範囲の細菌種のいかなるものであってもよい。感染性
微生物は感染の初期相の間植物宿主との既知の相互作用方法を有しているのが好
ましい、5!染性徽生物は、潜在性病原体を含む病原体または内共生種のいずれ
であってもよい。病原体の場合、病原体がそれに関連した目で認められる病気の
発現を引き起こすのが好ましい、典型的な病原体はアグロバクテリウム旦肛並匹
−terium) aおよびエルウィニア(Erwinia) Hの種を含んで
いる。典型的な内共生種はアゾスピリラム(Azos irillum)、コリ
ネバクテリウムμ工l吐血屡μm聾)およびクラビバクター(C1avibac
ter)の種を含んでいる。アゾスビリラムーQμv叫二rillus)の種は
、病気の発現を引き起こすことなく、熱帯性イネ科植物、例えば、サトウキビ、
および温帯性イネ科植物、例えば、コムギの根の中で生活することが知られてい
る。コリネバクテリウム(Cor nebacteriuse)のある種はコム
ギおよびトウモロコシ中で生活している。タラビバクター(C1aviba一旦
肛)の種はトウモロコシ中で生活していることが見い出された。
最も好ましくは、感染性微生物は、本発明のハイブリッド微生物を内共生関係に
入れようとしている対象の植物以外の植物に対して該ハイブリッド微生物の拡散
の潜在能力を制限するために、問題としている特定の作物植物宿主に対して特異
的であるかまたはほぼ特異的である株である。多くの植物感染性微生物およびそ
れら微生物の植物宿主との相互作用方法は科学的文献に記載されている。これに
関しては、特にここに参考までに引用する、エム、ニス、マウント(M、S、M
ount)等、フィトバソジェニフク・プロカリオーツ(Ph to atho
enich亘口D!印」り1Vo1.1およびII (1982年)にその言
及がなされている。さらに、木部限定性(xylew−1i簡i ted)細菌
、例えば、ピアース病を引き起こす細菌およびC−4イネ科植物、例えば、ギテ
ウギシバに住む細菌が本発明の実施に有用である。このような細菌は、参考まで
にここに引用する、ウェルズ(Wel Is)等、フィトバソロジ−(Ph t
o atholo ) 71:1156〜1161 (1981年)およびラジ
x (Raju)等、アム、ジエイ、エノル、ヴイチク、(Am、J、Enol
、Vitic、) 31:17〜21 (1980年)に記載されている。
多くの病原性微生物は、特定の植物宿主に対する該微生物の選好性以外は本質的
に互いに未分化である株を形成することが知られている。このような宿主に特異
的な病原体株は、関係している植物宿主に対する病原変種(pathovar)
として知られている0本発明は、問題としている特定の宿主に対する病原変種を
用いた場合とりわけ有用であると考えられる。これらの病原変種として、アグロ
バクテリウム(A robacteriu−)属の病原変種、とりわけアグロバ
クテリウム・ツメファシェンス、(h」L[Sす:+acterius tum
efaciens): エルウィニア(Erwinia)属の病原変種、とりわ
けエルウィニア・ステワルチ(Erwiniastewartii)およびエル
ウィニア・カルトボラ(Erwinia car−tovora) :シュード
モナス(Pseudomonas)属の病原変種−とりわけシュードモナス・ソ
ラナセアラム(Pseudosonas solana−cearum)および
シュードモナス・シリンガニ(Pseudomonas肛ム…並); ザントモ
ナス(Xanthomonas)属の病原変種、とりわけザントモナス・カンペ
ストリス(Xanthosonas ■肚■−trrs):および同様の細菌を
挙げることができる。
とりわけ好ましい非病原性の共生体としては、アゾスピリラム、Qμ脛且辻上U
μへ属の種、とりわけアゾスピリラム・リポフェラム(ハ匹紅■旦憇 且匹ハ■
畦およびアゾスピリラム。
ブラシレンス(ハ匹紅杜u憇 brasilense) %アクレモニウム(A
creo+onius+)IIの種、とりわけアクレモニウム・チフィナム(A
cremonium 立勧江」)およびアクレモニウム・コエノフイアラム(A
cremonium 匹弘肚u紅■)、およびバランシア(Balansia)
MEの種を挙げることができる0本発明に従って使用するのに適当であると考え
られる感染性微生物は第■表に挙げたものを含んでいる。
第n!l 喝 ′
え乙ズ M 種
グラム陰性細菌 シェードモナス アガリシ会融旦虱)、アンドロボコニス仝聞
四匹セ鮭蛙、好気性桿菌および (Pseudoeonas) アベナエ会胆凹
畦、カリカハハイエμ虹&並卯藍畦、球菌(doddi) カリオフィリ套虹匹
凶匹旦) %シンコリ(eiehorii)、シンコリ(cissicola)
、グラジオリdzグルマエ血油!畦、マルギナリスh肛紅坦■蝮、シェードア
ルカリゲネス(eudo81caliゎ6)、亜種シトルリ玄nユ■u、ルプリ
リネアンス立曲rilinean校、ルフリスハルビカンス(rubrisuh
albicans)、ソラナセアラム(sola卯g囮!畦、シリンカニ会芝1
部甜α、トラアシ(tolaasii)、ビリシフラバ(viridiflav
a)ザントモナス アルビリネアンス(albilinwns) %アンペリナ
屋−α翻を−s) 肋畦、アクソノボディス血圧四四虹蛙、カンペストリス怠−
と経は症、フラカリアエ豆蝕駐d鱈り。
アグロバクテリウム リゾゲネス立■7、ルビ慮、ツメファシェμmゴ、」、知
1 ンス(tumfaciens)遭性嫌熾性桿菌 エルウィニア アミロボラ
会町に毀])、アナナス血凹凹症、カンセ套匡釦釦) ロゲナ漁使笠四駐始)、
カルネキエアナ怠但コ1鋤仙ρ、カロトボラ血虹配笠虹畦亜種アトロセプチカ血
紅竺印−u9)、カロトボラ(caroto四【υ11カロトボラ(carot
ovora)、クリサンセミμ担ヱ蝕I胎−σ、シプリペディ立花d匹東u、デ
ィソルヘンスμ力徂蛙3匹a1ハービコラ仝肛鼠臼蝕)、マロチボラ珈1脱史!
す、ミレチアエ(milletiae) %ニグリフルエンスW−uens)
、ニミプレスラリスb江山工竺朋V山組)、グエステワルチ(stSMtii)
、トラケイフィラ(trachei−P!!LLL!1%ウレドボラ(ured
ovora)グラム陰性紺菌 アゾスピリラム リボフォラム7) 、ブラシレ
ンス(brasile−漁民扛江■和畦 ml
ダラム陽性[1コリネバクテリウム ベタエ(betae) 、ベチコ5 (b
eticola)、ファシアンス放mおよび (Corvnebacteriu
lI) (facians) %フランカムファシェンス(flacc+mfa
ciens)A
関連生物 イリシス旦且は症、インシディオサム豆旺民蝕赳畦、ミシガネンス会
由九江印!臣吐、ネブラスケンス会仲■−5kense) 、オオルチ(■rt
ii)、ボインセティアエ会!堕煕yj四)、セヘトニカム会コと金19男)タ
ラビバクター ゛ キシリ(xvli)(C1avihacter)
ストレプトマイセス イボモニア立四四4)、スカビエス(scabia)5に
蛇致町聾校
菌類 アクレモニウム チフィナムIm虫n凹り、コエノフィアラムμ笠蛇吐膓
−μ肛惣包籏畦 裁畦
農薬を生産することができかつ双子葉植物宿主との内共生関係に入いることがで
きる安定なハイブリッドの形成に対して、アグロバクテリウム・ツメファシェン
ス旦肛並acteri憇旦vhefa旦弘uの病原変種がとりわけ好ましい、ア
グロバクテリウム・ツメファシェンス■μ工■」μm■ ■μl赳違匪吐は、植
物細胞組織と結合することにおいて感染の初期相の間植物との十分に特定された
相互作用を有している。試験管内的に植物細胞組織に結合するアグロバクテリウ
ム・ツメファシェンス、Q11拍浅復「お1 お1旦す旦口旦V、の能力が証明
されそしてアグロバクテリウム・ツメファシェンス]■=■Cμm駐tumef
a■e531による生体内的腫瘍形成に匹敵する宿主範囲であることが示された
。特に参考までにここで引用する、ニー。
ジー、マチイセ(A、G、Matthysse)等、「プラント・セル・レンジ
・フォー・アタッチメント・オヴ・アグロバクテリウム・ツメファシェンス・ト
ウ・ティシェー・カルチャー・セルズ(Plant Ce1l Rang@fo
r Attacbsent of A robacteriumta*efac
iens to Ti5sue Cu1ture Ce1ls) J−マイジオ
ロジカル・プラント・パソロジ−(Ph 5iolo 1cal Plant
Patbo−n■) 、 fi:381〜3B?(1982年):!−−、ジー
、 ?ティー!!(A、G。
Mattbysse)等、rバインディング・オヴ・アグロバクテリウム・ツメ
ファシェンス・トウ・キ中ロフト・プロトプラスト(Binding of A
robacterium tasefaciens to CarrotPr
otoplast) J 、マイジオロジカル・プラント・パソロジーPb 5
iolo 1cal Plant bl曵bl吐20: 27〜33 (198
2年)を参照されたい。
アグロバクテリウム・ツメファシェンス(A robacteriumtuse
fa■弘uは、農薬を生産することができかつ以下に列挙する植物との内共生関
係に入いることができる安全なハイブリッドを形成するにおいて使用するのに好
ましい感染性微生物である:ナス科植物、例えば、ジャガイモ、トマト、タバコ
°、ナスおよびトウガラシ;アブラナ科植物、例えば、カリフラワー、ブロッコ
リー、キャベツ、ケールおよびコールラビー;野菜、例えば、ニンジンおよびパ
セリおよび他の農業的に栽培される植物、例えば、サトウダイコン、ワタ、果樹
、成果植物およびブドウ、双子葉植物との内共生関係に入いることができる農薬
生産性微生物を製造するために、本発明に従って使用するのに適した他の感染性
微生物としてエルウィニア・カロトボラ(Erwinia carotovol
a) 、シュードモナス・ソラナセアラムPseudomonas 5olan
acearu−) 、シュードモナス・シリンガニ(Pseudosonas
扛ム…鯨)およびザントモナス・カンペストリス(Xanthosonas 9
肚■江n)を挙げることができる。
感染性微生物、例えば、シェードモナス・シリンガニ(Pseudosonas
sB:■鯨)、およびザントモナス・カンペストリス0[anthomona
s 9肚■kn)は、農薬を生産することができかつ以下に列挙する植物との内
共生関係に入いることができる安定なハイブリッド微生物を形成する際にとりわ
け有用であると考えられる二阜子葉禾穀類作物、例えば、コムギ、オオムギ、ラ
イムギ、イネおよびオート麦、そしてさらにイネ科植物、例えば、ブロームグラ
ス(イネ科スズメノチャヒキ属植物)、イチゴツナギ、トールフォスキューグラ
ス(イネ科つシノケグサ属植物)およびギツウギシバ。
コリネバクテリウムμdμmus)種およびタラビバクター(C1avibac
ter)種はイネ科植物、コムギ、トウモロコシおよびモロコシのような単子葉
植物に対する感染性微生物として有用である。
エルウィニア・ステワルチ(Erteinia 7−およびタラビバクター・キ
シリ(C1avibacter n旦)亜種シノドンティス(c nodont
is)または亜種キシリ旦■uは、農薬を生産することができかつ単子葉植物、
例えば、熱帯性イネ科植物、例えば、サトウキビ、トウモロコシ、キビおよびモ
ロコシ、および小穀粒、例えば、イネと内共生関係に入いることができる安定な
ハイブリッド微生物を形成するにおいて有用な感染性微生物として特に好ましい
、シュードモナス・シリンガニ(PseudoIllonas ■亘■耗)およ
びザントモナス・カンペストリス(Xantho+nonas ca見凹コL1
)の株もこれらの通用に有用であると考えられる。
アゾスビリラムμμ臣吐亘」!畦の上記特定した株は、とりわけ熱帯性および温
帯性イネ科植物、例えば、サトウキビおよびコムギを含む単子葉植物において有
用であると考えられる。
バランシア(Balansia)属およびアクレモニウム(Acre+eoni
u+s)藁の種、とりわけアクレモニウム・チフィナム(Acremonius
立辻n憇)およびアクレモニウム・コエノフィアラム(Acre−monium
coeno hialum)は、イネ科植物および飼料(forage)、例
えば、トールフェスキュー、ファインフエスキューおよびライグラスに対する感
染性微生物として有用である。
ストレプトマイセスμ勺!u叩ハ旦註種は、需根作物および塊茎作物、例えば、
サツマイモ、ジャガイモ、サトウキビおよび他のビート、およびハツカダイコン
(radish)の感染性微生物として有用である。
本発明に従うて用いられる特定の植物感染性微生物および特定の農薬生産性微生
物の選択は、本明細書中に含まれている教示および本発明の開示から論理的に引
き出される推論を考慮すればルーチンの実験を行なうことにより当業者の能力の
範囲内にある0本発明の方法において農薬生産性微生物または感染性微生物とし
て有用であると考えられる微生物の特性は、ルーチン実験によってまたは標準的
大要、例えば、パージエイズ・マニュアル・オヴ・デターミネイティブ・バクテ
リオロジー(Ber e ’s Manual of Determinati
ve Bacteri−ユ皿註等を参照することにより決定することができる。
本発明における使用に対して、問題としている植物宿主を感染する能力に加えて
1種またはそれ以上の選択可能な特性を有する所望の感染性微生物の変異体を選
択するのが好ましい、特に、試験管内的に選択可能である特性を有する感染性微
生物の変異体を選択すべきである。かかる特性は抗生物質耐性、特定の栄養素補
充に対する要求性(栄養要求性)、毒素、例えば、重金属に対する耐性およびこ
れらの組合わせ等を含んでおり、このような特性は変異体感染性微生物からの遺
伝学的材料を含有するハイブリ、ド微生物を特定するための試験管内でのハイブ
リッド微生物の迅速なスクリーニングを可能とする0選択可能な特性が存在しな
い場合には、一方または両方の親を殺すがハイブリッドは生かすことができる物
理的手段を用いることができる。このような物理的手段は紫外線および加熱を含
んでいる。
抗生物質耐性は好ましい選択可能な特性であり、選択される感染性変異体微生物
は少な(とも2種の抗生物質に対する耐性を有していることがとりわけ好ましい
、二重の抗生物質耐性、または他の選択可能な特性の余剰は、ハイブリッドの最
初のスクリーニングが農薬生産性微生物および選択された感染性変異体微生物の
両方からの遺伝学的材料を有するもののみを特定し、そして農薬生産性微生物の
変異体抗生物質耐性株の生存または形成の機会を減することを保証する。このこ
とは融合ハイブリッドの場合にとりわけ有用でありそしてクローン化遺伝子を用
いる場合にはあまりまたは全く重要でない0例えば、固定窒素を生産することが
できおよび単子葉植物との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリ
ッドの形成においては、ストレプトマイシンおよびテトラサイクリンの両方に対
して耐性を有するエルウィニア・ステワルチ(Erwinia stewart
ii)の株が好ましい、固定窒素を生産することができかつ双子葉植物との内共
生関係に入いることができるハイブリッドの形成においては、ストレプトマイシ
ン耐性かつカナマイシン耐性であるアグロバクテリウム・ツメファシェンス(A
robacterium tu@efaciens)の株が好ましい、このよ
うな植物感染性微生物の変異体株は米国メリーランド州ロンクヴイル(Rock
ville)在のアメリカン・タイプ・カルチ+−−:7レクシツン(Amer
ican Type Cu1ture Co11ec−tion)のような微生
物保存機関から入手することができ、または当業者に周知の技法によって野生型
から発止させることがてきる。
農薬生産性微生物のハイブリッドを問題としている農薬を生産する能力について
最初にスクリーニングしない場合には、農薬生産性微生物は1種またはそれ以上
の追加の選択可能な特性、好ましくは試験管内的に選択可能な特性、例えば、感
染性微生物に関して上記した特性を有する変異体であることができる。従って、
例えば、注目している農薬が殺虫剤、線虫駆除剤等である場合には、農薬生産性
微生物は、選択可能な抗生物質耐性または感受性または特定の栄養素補充に対す
る選択可能な要求性を有する変異体であることができる。
明らかに、これらの特性は感染性微生物の選択可能な特性と同一であるべきでは
ない、なぜならば、最初のスクリーニングは他の方法では非ハイブリッド生物を
除去することができないであろうからである。最初のスクリーニング手順の生成
物において農薬生産能からこのような追加の選択可能な特性のハイブリッドが存
在する場合、次のスクリーニングにおいて農薬生産能を有する真のハイブリッド
生物による集団を十分に富ませることができる。
とりわけ好ましい態様において、本発明のへイブリフトは、従来の技術において
一般に用いられる技法のアウトラインに従って細菌のプロトプラストまたはスフ
ェロプラスト融合によって形成される。公知のプロトプラストおよびスフ二ロプ
ラスト融合技法は、参考までに特にここで引用するディー。
ニー、ホンプウッド(D、A、11opwood) 、rジェネティフク・スタ
ディーズ・ウィズ・バクテリアループロトプラスト(Gene−tic 5tu
dies%1lith Bacterial Protoplast)J 、ア
ン、レヴ。
マイクロパイオル、 (Ann、 Rev、 Microbiol、 、35:
237〜72(1981年)、およびアール、エル、ウニイス(R,L、Wei
ss)、ジェイ、バタテリオル、(J、Bacteriol、) 、12B :
668〜’70(1976年)に記載されている。このB様において、必要なこ
とではないが、使用される感染性細菌および農薬生産性細菌はダラム染色に対し
て同じ応答を示すのが好ましい。
一般に、融合手順は、農薬生産性細菌および感染性細菌の両方からの細胞壁の除
去、融合誘導培地、例えば、ポリエチレングリコール中での感染性細菌と農薬生
産性細菌との融合、および感染性細菌および農薬生産性細菌の両方からの遺伝学
的材料を含有する融合ハイブリッドの周囲の細胞壁の再生を含んでいる。融合お
よび細胞壁の再生は、発現可能な遺伝学的組換えの率が新たに形成されたハイブ
リッド中の遺伝学的材料の酵素分解の率に対して有利となるような低温において
実施する。
融合ハイブリッドの初期形成の後、細菌集団の遺伝学的構成は2〜3日間比較的
不安定であり、その間に多くの遺伝学的組換えが明白に起こる。この期間に、農
薬生産性細菌に関連した1種またはそれ以上の選択可能な特性を示すことができ
かつ感染性細菌に関連した1種またはそれ以上の選択可能な特性を示すことがで
きる安定な融合ハイブリッドを選択する。この工程の間に農薬生産特性について
も選択することがとりわけ好ましい0例えば、ストレプトマイシンおよびテトラ
サイクリン耐性であるエルウィニア・ステヮルチ(Ersviniastewa
rtii)の株から形成されたエルウィニア・ステヮルチ(Erwinia s
tewartii)とアゾトバクタ−・ビネランジ(Azoto−bacter
vinelandii)との融合生成物を、ストレプトマイシンおよびテトラ
サイクリンの両方を含有する窒素不合培地中で増殖させる。従って、アゾトバク
タ−・ビネランジ(Azoto−bacter vinelandii)からの
窒素固定に関連した遺伝学的材料およびエルウィニア・ステヮルチ(Eremi
nia stewartii)からのストレプトマイシンおよびテトラサイクリ
ン耐性に関連した遺伝学的材料の両方を含有する生物のみが2〜3日間のインキ
ュベーション期間で生き残る。
次いで、農薬生産性細菌に関連した選択可能な特性および感染性細菌に関連した
選択可能な特性の両方の特性を示す生き残った融合ハイブリッドは、感染性細菌
が植物宿主の感染の初期相の間植物組織と相互作用するような仕方で植物組織と
相互作用する能力についてスクリーニングすることができる。上記のように、ア
グロバクテリウム・ツメファシェンス(A robacterium tuFe
faciens)に関連した感染の初期相は植物組繊細胞への結合であり、上記
文献に記載されている従来の技法によっておよび下記の例に記載の技法によって
試験管内的に調べることができる。
他の感染性細菌、例えば、エルウィニア・ステヮルチ(Erwinia ste
wartii)は、植物の病気応答系によって検知および破壊されずに植物の維
管束系を通って広がることにより感染後最初に植物組織と相互作用する。この性
質は文献において、感染性微生物を植物の正常な防御反応から逃すことを可能と
する、該感染性微生物によって生産される細胞外多糖によるものであると考えら
れている。この方法で植物の維管束系を通って広がる融合ハイブリッドの能力は
、任意の常法によって調べることができる。1つの好ましいスクリーニングに、
植物を、植物体の縦軸に沿って配置された複数の横断面に解剖することができる
。各部分に含まれる細菌から細胞培養物を再生させることができる。初期感染の
部位から最も遠くに移動した細菌含有部分は、植物の維管束系を通って最もよく
分散することができる融合ハイブリッドを含んでおり、それによってこの能力を
有しているハイブリッドの選択が可能となる。
この植物組織との初期相互作用についてのスクリーニングを行なうための他の技
法は、本明細書中に含まれている技法を考慮すれば当業者が考え得るものである
ことが理解されよう、さらに、特定の感染性細菌と特定の植物宿主との間の初期
相互作用の他の機構は、本明細書中に含まれている技法および感染性細菌と植物
宿主との間の既知の相互作用に照らしてみて当業者に明白であろう方法によって
測定しスクリーニングすることができる。
植物の維管束系を遣って広がる能力は、植物細胞組織との初期相互作用が他の機
構、例えば、mi2!結合によるものである感染性細菌から形成された融合ハイ
ブリッドの場合でさえも望ましい性質である。従って、さらに、農薬を生産する
能力、および感染性細菌が感染の初期相の間植物宿主と相互作用する仕方で植物
細胞組織と相互作用する能力の両方を有することが見い出された融合ハイブリッ
ドをスクリーニングして、本発明に係る一層のスクリーニングのために、植物の
維管束系を通って迅速に分散することもできるハイプリントのサブグループを選
択することが好ましい。
さらに、本発明のこの態様の実施において、農薬を生産する能力、および感染性
細菌が感染の初期相の間植物細胞組織と相互作用する仕方で植物細胞組織と相互
作用する能力の両方を有することが見い出された融合ハイブリッドをこれらの能
力について2回またはそれ以上の回数でスクリーニングすることが好ましい、こ
のような繰り返しのスクリーニングは融合ハイブリッド株の安定性を確実にする
傾向を存し、そしてさらにこれら2つの面で最大の能力を有する扱いやすい数の
融合ハイブリッドの一層のスクリーニングに対する選択を可能にする。
上述のように、農薬生産性細菌の選択可能な特性および植物組織との相互作用能
の両方を示す安定な融合ハイブリッドは次に個々のコロニーとして増殖させるこ
とができ、窒素を固定する農薬生産性細菌の場合には、好ましくは窒素を含まな
い培地で増殖させることができる0次いで、得られた各培養物を適当な方法によ
って、例えば、注射によって問題としている植物宿主の実生に適用することがで
きる。適当なインキュベーション期間、例えば2〜3週間の後、宿主植物実生中
に目で認められるいかなる病気の発現をも引き起こさない融合ハイブリッドを一
層のスクリーニングに対して選ぶことができる、:&験が示すところによれば、
25〜30の最良の融合ハイブリッドのスクリーニングは通常、問題としている
宿主植物中に目で認められる病気の徴候、例えば、もとの感染性細菌に関連した
病気の徴候を示さない5〜7の融合ハイブリッドを与えるのに十分である。
好ましくは、植物の維管束系を通しての最大範囲の広がりないことが示され、お
よび窒素を固定する農薬生産性細菌の場合には窒素を含まない培地中で最も活発
な増殖を示す安定な融合ハイブリッドを一層のスクリーニングに対して選択する
。
本発明の一部の融合生成物は胞子を形成することも観察された0本発明に従って
形成された胞子を形成する内共生性細菌の選択は植物宿主への適用時に細菌の適
用および生存を容易にする。なぜならば、胞子は一般に増殖性細菌細胞よりスト
レスに対して耐性だからである。
別の好ましい態様において、植物宿主との内共生関係に入いることができる本発
明の農薬生産性微生物は、下記の工程:(A)任意の好都合な順序で
(1)植物宿主を特定する工程、および(2)前記植物宿主を感染する感染性微
生物を特定する工程〜
(B)前記感染性微生物中に移すことができかつ該微生物内で複製することがで
きるベクターを調製する工程、(C)前記感染性微生物による農薬の生産を指令
することができる発現モジエールを調製する工程、(D)前記ベクター中に発現
モジエールを入れて、前記感染性微生物中に移すことができかつ該微生物内で複
製することができる発現ベクターを造成する工程、該発現ベクターは前記感染性
微生物における農薬の生産を指令することができる、
(E)前記発現ベクターを用いて前記感染性微生物を形質転換してハイブリッド
微生物を製造する工程、(F)前記ハイブリッド微生物を選択する工程、(G)
前記選択されたハイブリッド微生物から連続的におよび任意の好都合な順序で、
(1)前記感染性微生物が植物宿主内での感染の初期相の間に植物組織と相互作
用する仕方で植物&l織と相互作用し得る能力を示すパイプリフト微生物を含ん
でなるサブグループ、
(2)前記宿主への適用後、病気の発現を引き起こさないハイブリッド微生物を
含んでなるサブグループ、および(3)先に選択されていない場合には、農薬を
生産する能力を有しているハイブリッド微生物を含んでなるサブグループ
を選択する工程、および
(H)前記植物宿主の能力が該植物宿主への農薬または農薬生産性微生物の直接
適用によって改善され得るような条件下に植物宿主の能力を改善し得るハイブリ
ッド微生物を工程(G)(1)〜(G)(3)の最後に実施した工程の生成物か
ら選択することによって、植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生
産性ハイブリッド微生物を選択する工程
を含んでなる製法によって形成する。
上記工程で用いた「選択」とは、所望の微生物をその生存能力によってまたはそ
の独自の性質によって認識し得るような介在または介在の組合わせをいう。
感染性微生物内に移すことができかつ該微生物内で複製することができるベクタ
ーは、本発明の教示から考慮して当業者によって製造可能である0本明細書中で
用いる「調製された(prepared) Jとは、所望の性質を有することが
知られている現存のベクターを得ることを含んでいる。
発現モジュールは当業者に公知の技法を用いて調製される。
本明細書中で用いる「発現モジュール」とは、細胞による生産物の生産、この場
合には感染性微生物による農薬の生産、を指令することができるDNA配列をい
う、この発現モジュールは転写および翻訳制御要素および農薬の生産に対する1
個または複数個の構造遺伝子を含んでいるポータプルDNA配列を含んでなる。
そして、この@御要素は感染性微生物中で作動可能である0発現モジュールは感
染性微生物中で選択可能な特性をコードするDNA配列を含んでいてもよい、こ
の配列は前記した転写および翻訳制御要素によって制御され得るか、または該配
列は感染性微生物中で作動可能であるそれ自体の転写制御要素を有していること
ができる0選択可能な特性は抗生物質耐性であることが好ましい。
本明細書中で用いる「ポータプルDNA配列」とは、合成的につ(られたヌクレ
オチド配列または天然に存在するDNA配列の制限フラグメントをいう、この配
列は前述した農薬生産性微生物から得られる。このような配列を得る方法は、本
発明の教示および公知の方法から当業者に明らかであろう。
このような方法の例は、参考までに特にここで引用する、マニアチス、ティー、
(Maniatis、T、)等、モレキュラー・クローニング、ア・ラボラト
リ−・マニュアル(1’1olecular C1oninAL互垣υl蝕工L
LL!L!互リー〔コールド・スプリング・八−バー・ラボラトリ−(cold
Spring Harbor Laboratory) 1982年〕に見い
出すことができる。
発現モジュールをつくる1つの好ましい方法は以下の通りである。農薬に対する
1個または複数個の構造遺伝子を含有するポータプルDNA配列を調製する0次
いで、このポータプル配列を、該ポータプルDNA配列に対する転写および翻訳
制御要素を含有するベクターにクローニングする。これらの制御要素は感染性微
生物内で作動可能である。ポータプルDNA配列および制御要素が当業者に公知
の技法によって正しく整列されるならば、発現モジュールはこのベクター中につ
くられる0発現モジュールは、感染性微生物にM!薬を生産するように指令する
ことができる0次いで、このモジュールを公知の技法によって回収する。
発現モジュールを製造する別の方法がある0例えば、ポータプルDNA配列をベ
クターにクローニングする前に制御配列の一部または全部をポータプルDNA配
列に結合させてもよい、この場合、ベクターは制御要素を含んでいる必要はない
。
転写および翻訳制御要素は、本明細書中で記載のように、最低1個のプロモータ
ー、最低1個のリポソーム結合部位、最低1個の翻訳開始コドンおよび最低1個
の翻訳終結コドンを含んでいる。これらの要素は、安定性を高める配列、および
ベクターDNAの適当な転写および引き続きの翻訳に対して必要なまたは好まし
い任意の他の配列を含んでいてもよい。
これらの要素は合成りNA、天然DNA配列の一部、または試験管内的突然変異
誘発の生成物を含んでいることができる。
導入(incorporation)のために選ばれる特定の制御要素は、しば
しば経験的に決定される基準によって選ばれる。すなわち、異なる配置の制御要
素、例えば、リポソーム結合部位およびそのフランク配列は、十分満足な配置が
明白となるまで直接に発現時の効果について試験される。このような経験的な決
定は当業者に公知の技法を含んでいる。
発現モジュールを調製した後、該発現モジュールを、感染性微生物中に移すこと
ができかつ該微生物内で複製することができるベクター中に入れて、発現ベクタ
ーをつくる。この発現ベクターは、感染性微生物中の複製内に移すことができお
よび該感染性微生物による農薬の生産を指令することができる。
本発明の教示から見て当業者に公知の技法によって、このベクターを感染性微生
物内に移してハイブリッド微生物をつくる。すべての感染性微生物がこのベクタ
ーによって形質転換されるとはかぎらない、従って、ハイブリッド微生物を選択
することが必要となる。このような選択技法は、本発明の教示に照らして当業者
に明白であろう、好ましい選択技法の1つは、感染性微生物中で選択可能な特性
をコードする、任意の必要な転写および翻訳制御要素をもったDNA配列を、か
かる配列がまだ発現モジュールに存在していない場合に、発現ベクター中に導入
することを含んでいる。
ハイブリッド微生物を選択した後、植物宿主との内共生関係に入いることができ
る農薬生産性ハイブリッド微生物であるものを選択することが必要である。これ
は、上記したように工程(G)(1)〜(G)(3)および(H)に従って実施
する。
とりわけ好ましいB様において、農薬生産性DNA配列を、感染性微生物のゲノ
ム中に組込み可能である組込みベクターにクローニングする。このような組込み
ベクターの使用は、プラスミド伝達によるクローン化DNA配列の他の微生物へ
の伝達を阻止する。
とりわけ、植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッ
ド微生物の本製法は、(A)任意の好都合な順序で、
(1)植物宿主を感染する感染性微生物を特定する工程、(2)植物宿主を感染
する感染性微生物を特定する工程、(B)組込み配列を含有しかつ前記感染性微
生物のゲノム中に組込み可能である組込みベクターを調製する工程、(C)前記
感染性微生物による農薬の生産を指令することができる発現モジュールをli製
する工程、(D)前記組込みベクターの組込み配列内に発現モジュールを入れ、
それによって前記感染性微生物のゲノム内に組込むことができおよび前記感染性
微生物による農薬の生産を指令することができる変形された組込みベクターを製
造する工程、
(E)前記変形された組込みベクターを用いて感染性微生物を形質転換してハイ
ブリッド微生物を製造する工程、(F)前記ハイプリント微生物を選択する工程
、(G)選択されたハイブリッド微生物から連続的におよび任意の好都合な順序
で、
(1)感染性微生物が植物宿主内での感染の初期相の間植物&!織と相互作用す
る仕方で植物組織と相互作用する能力を示すハイブリッド微生物を含んでなるサ
ブグループ、(2)植物宿主への適用後、病気の発現を引き起こさないハイブリ
ッド微生物を含んでなるサブグループ、および(3)先に選択されていない場合
には、農薬を生産する能力を有しているハイブリッド微生物を含んでなるサブグ
ループ
を選択する工程、および
(H)植物宿主の能力が該植物宿主への農薬または農薬生産性微生物の直接適用
によって改善され得るような条件下に植物宿主の能力を改善することができるバ
イブリフト微生物を工程(G)(1)〜(G)(3)の最後に実施した工程の生
成物から選択することによって、植物宿主との内共生関係に入いることができる
農薬生産性ハイブリッド微生物を選択する工程
を含んでなる。
上記工程で用いた「選択」とは、所望の微生物をその生存能力によってまたはそ
の独自の性質によって認識し得るような介在または介在の組合わせをいう。
組込みベクターは当業者に公知の技法によって調製することができる0組込みベ
クターは、ゲノムが組込み標的となっている生物由来の天然のDNA配列と相同
であるDNA配列を有していなければならない、この配列は組込み配列として知
られている。とりわけ好ましい態様において、組込みベクターはpcG300で
あり、このベクターは、米国メリーランド州20852 、ロフクヴイル、パー
クローンドライヴ(ParklawnDrive) 12301在のアメリカン
・カルチャー・コレクシラン(American Cu1ture Co11e
ction)に寄託され寄託番号第53329号が与えられている。
発現モジュールは前述したようにまたは当業者に公知の他の技法によって調製す
ることができる。なお、選択可能な特性は発現モジュール中に存在している必要
はない、この特性は組込みベクター内のどこかに存在していることができるが、
本発明内において好ましくは、発現モジュールはl)感染性微生物中で作動可能
であるプロモーターを含有するベクターを調製する工程、
2)感染性微生物中で作動可能である、プロモーター以外の転写および翻訳制御
要素を含有しおよび農薬の生産に対する1個または複数個の構造遺伝子を含有す
るポータプルDNA配列をベクター内に入れて、感染性微生物内で作動可能であ
る発現モジュールを含有する発現ベクターを製造する工程、および
3)該発現ベクターから発現モジュールを回収する工程によって調製するのが好
ましい。
前記のように、制御要素、およびポータプルD N A配列は、作動性発現モジ
ュールをつくるために、当業者に公知の技法によって正しく位置づけされること
が必要である。
前段落の第1工程によって調製されたベクターはしばしばプロモーターベクター
と呼ばれる。このようなプロモーターベクターは、発現モジュールの製造に対し
て感染性微生物からプロモーターを動かすのに有用である。とりわけ好ましいプ
ロモーターベクターはプラスミドpCG6であり、このプラスミドは米国メリー
ランド州20852 、ロフクヴイル、パークローンドライヴ12301在のア
メリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(American Type
Cu1ture Co11ection)に寄託されそして寄託番号第5332
8号が与えられている。
前記のように、本明細書中の教示に照らして当業者に明らかである、本発明の実
施において有用である発現モジュールの別の製法がある。さらに、転写および翻
訳制御要素はい(つかの方法によって得ることができる。それらは、ポータプル
DNA配列中の1個または複数個の構造遺伝子と関連付けられていてもよく、ま
たは合成的にまたは座位特異的変異誘発によってつくることもできる。
所望の発現モジュールを製造する場合、該発現モジュールを取り出しそして組込
みベクター中に、好ましくは組込み配列内にクローニングする。この目的は、二
重交差事象を介して発現モジュール、組込みベクターのその部分だけを感染性微
生物のゲノム中にフランキングすることにある0発現モジュールが組込み配列の
外側にクローニングされた事象において、組込みベクター全体を組込むことがで
きる。いずれの事象においても、変形された組込みベクターは、感染性微生物に
よる農薬の生産を指令することができる。
次いで、変形された組込みベクターを用いて感染性微生物を形質転換しハイプリ
ント微生物を製造する。感染性微生物の一部だけが形質転換されるので、このよ
うなハイブリッド微生物を選択することが必要である。多くのこのような選択技
法が当業者に知られている。好ましい選択技法は、ハイブリッド微生物中のマー
カーまたは特性、例えば、抗生物質耐性について選択することである。
前記ハイブリッド微生物を選択した後、前記のように連続的に、工程(G)(1
)〜(G)(3)において特定されたハイブリッド微生物のサブグループを選択
する0次いで、植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブ
リッド微生物を、本明細書中で記載のように植物宿主の能力が該植物宿主への農
薬または農薬生産性微生物の直接適用によって改善され得るような条件下に植物
宿主の能力を改善することができるハイブリッド微生物を選択することによって
選ぶ。
組換え体DNA技法の使用を含む本発明の態様に対して、ハイブリッド微生物が
内共生関係をつくることができる植物宿主、感染性微生物8、および1個または
複数個の農薬生産性遺伝子の供給源である微生物は、前記のものすべてを含んで
いる。しかしながら、1個または複数個の農薬生産性遺伝子の微生物供給源およ
び感染性微生物は細菌であることが好ましい、最も好ましくは、感染性細菌はコ
リネバクテリウム(Cor nebacteriu*)@またはタラビバクタ−
(C1avibacter属の種である。クラとバクテリア・キング (C1a
vibacterian旦)亜種シノドンティス(■nodontis)および
タラビバクター・キング(C1avibacter 亜)亜種キング (肚旦)
が特に好ましい、感染性微生物がタラビバクター(C1avibacter)属
の種である場合、植物宿主はイネ科の植物であることが好ましい、この場合、特
に好ましい宿主はギョウギシバ、サトウキビ、モロコシおよびトウモロコシを含
んでいる。
好ましい農薬はバシラス・チュリンギエンシス(Bacillusthurin
■7のデルタ−エンドトキシンである0種々のバシラス・チュリンギエンシス(
Bacillus thuri■1ensis)デルタ−エンドトキシン遺伝子
は、例えば、参考までに特にここで引用する、クリエル、ニー、(Klier、
A、)等、ディ・エンボ・ジャーナル(The EMBOJournal)
、? = 791〜799(1982年)およびシュネフ、エイチ、イー、 (
Schneph、 B、E、)、ブロク、ナトル、アカド、サイ、ニーニスニー
(Proc、 Natl。
Acad、 Scf、υSA) 、5 : 2893〜2897 (1981年
)に記載されている。デルタ・エンドトキシンに対する遺伝子の好ましい供給糎
は、米国メリーランド州20,852 、ロックヴイル、パークローンドライヴ
12301在のアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(Americ
an Type Cu1ture Co11ection)に寄託番号第533
26号で寄託されているM13ベクター■BTK65である。
このベクターは、殺虫活性およびカナマイシン耐性の両方が発現されるような仕
方でカナマイシン耐性遺伝子に融合された切断(truncated)バシラス
・チュリンギエンシス(B、tbu−杜■且匹n)デルタエンドトキシン遺伝子
を含んでいる。
ハイブリッド微生物の最初のスクリーニングにおいて実施されなかった場合は、
ハイブリッド微生物はおそかれはやかれ注目している農薬を生産する能力につい
て直接にスクリーニングされなければならない、好ましくは、このスクリーニン
グは工程の最も早い実施時点で行なわれなければならず、工程の任意の特定の段
階において生存しているハイブリッド微生物の数、および混合接種材料から農薬
生産性ハイブリッドを特定するために注目の農薬の生産についてのスクリーニン
グに対して用いられる技法の力によって決定される。
本発明に従って使用される特定の農薬生産特性についてのスクリーニングは、本
発明の開示から論理的に引き出される通常の推論を実施することにより、当業者
の行ない得る範囲内にあることが理解されよう、農薬生産能についてのスクリー
ニングにおいてを用であると考えられる技法は標準的な大要を参照して決定する
ことができる。
−aに、これらのスクリーニング手順は4つのカテゴリーの中のいずれかに人い
る。それらは次の(1)〜(4)である、すなわち、(1)生存スクリーニング
;生産される農薬がハイブリッドの生存に必須のものでありかつ増殖培地によっ
て提供されない場合、(2)生産される農薬の存在についての分析化学的スクリ
ーニング、(3)生産される農薬または化学物質に関連した生物学的活性の発現
についての生物学的スクリーニング、および(4)特定の農薬を生産する生物ま
たは生物の群が問題としている化学物質に特異的である抗体との相互作用によっ
て特定されるイムノアッセイスクリーニング。特定のスクリーニング技法または
技法の組合わせの適合性は問題としている農薬によって決められる。従って、生
存スクリーニングは、窒素が不足した培地上での生存によって自らの固定窒素を
生産することができるハイブリッド微生物を特定することにおいてとりわけ有用
である。生物学的スクリーニングは、抗菌剤または殺菌剤を生産することができ
るハイブリッド微生物を特定する場合にとりわけ有用である。この種類のとりわ
け好ましいスクリーニング技法は、ハイブリッド微生物によって生産された抗生
物質に感受性の生物の培養物をハイブリッドの混合培養物上に重層しそして一層
のスクリーニングのために感受性生物が増殖できない領域から抗生物質を生産す
るハイブリッドまたはハイブリッドの群を特定して取り出すことを含んでいる。
イムノアッセイ技法は、注目している農薬が高分子、例えば、ポリペプチドであ
る場合にとりわけ適当である。いずれの場合においても、問題としている農薬の
既知の作用に対する生物学的スクリーニングは、ハイブリッド微生物の個々の培
養物を用いて、該培養物の数を、農薬生産性微生物に関連した他の選択可能な特
性に対して予備的なスクリーニングを行なうことによって扱いやすいレベル、例
えば、10”〜103の培養物までしぼった後に行なうことができる。従って、
殺虫性化合物を生産するハイブリッドは、例えば、感受性の昆虫がハイブリッド
の培養物上で生存できないことによって特定することはできない、このようなス
クリーニングは多数のコロニーのスクリーニングを必要としおよび結果がわかる
まで長時間(期間)を必要とする不都合を有しているが、それにもかかわらず、
注目しているM薬を生産する能力をもったハイブリッドを特定することができる
。
スクリーニング法を適当に変えることによって、リゾビウム(Rhizobiu
m)において行なわれるように、または極少量の酸素の存在において微好気性細
菌によって行なわれるように、嫌気的に窒素を固定することができるハイブリッ
ドを本発明に従って調製することができる。特に、窒素固定能についてのスクリ
ーニングの間は、窒素を含まない増殖培地において酸素を最小にするかまたは除
去しなければならない。
このような嫌気性の窒素固定ハイブリッドを植物宿主との内共生関係に入れよう
とする場合、ハイブリッドは、作物植物中に通常には見い出されない、酸素を含
まないまたは低酸素量の環境を植物宿主につくらせる遺伝学的材料、例えば、リ
ゾビウム(Rhizobium)の種の中に含まれている遺伝学的材料も含んで
いなければならない、この理由のため、好気性窒素固定細菌の使用が好ましい。
ハイブリッド微生物の最終グループの中のどれが植物宿主との内共生関係に入い
ることができそれによってハイブリッドによって生産された農薬が他の方法で獲
得可能な農薬に対する補充として植物に利用され得るかを決定するために、通常
、予備的な収量増加についてのスクリーニング等を行なうことが必要である。細
胞融合によって製造された窒素固定ハイブリッド細菌に対しては、例えば、農薬
、例えば、固定窒素が不足した環境中で宿主植物を栽培し、そして適当な期間、
例えば、6週間の栽培後の範型を、前述した方法によって選ばれた安定な融合ハ
イブリッド細菌に例えば注射によって感染された同じ環境の同じ植物の範型と比
較することによってこのようなスクリーニングを達成する。窒素を固定する農薬
生産性細菌の場合、経験が示すところによれば、5〜7の最良の融合ハイブリッ
ドを試験することにより、安定な融合ハイブリッドの好気的に大気中の窒素を固
定する能力および宿主植物との内共生関係に入いる能力によるものと考えられる
、窒素不足土壌で生育する宿主植物における統計的に有意な収量増加を生じ、さ
せ得る3〜4の安定な融合ハイブリッドが特定される。
本発明に従って形成される内弁生性農薬生産性微生物は、自然または人工の遺伝
学的技法によってさらに変形して、植物宿主に対する農薬の供給源としてのその
能力を向上させることができる。とりわけ、微生物は低温に対するその耐性を減
少させるように変形することができ、それによって意図しない毎年に及ぶハイブ
リッド微生物の増殖を阻止することができる。同様に、本発明に従って形成され
た内弁生性ハイブリッド微生物は、阜ばつ、病気または他の生理学的ストレスに
対するその安定性を高めるように変形することができる。
これに関して、ストレス条件下でのハイブリッドの安定性、および病原状態への
自然のまたは強制的な復帰の可能性を最小にする能力が商業的微生物製品におい
て望ましい、さらに、ハイブリッド微生物は農薬を排出するように変形すること
ができる。理想的には、本発明に従って形成された微生物は、例えば、問題とし
ている植物宿主によって特異的にまたはほぼ特異的に生産される栄養上の補充を
要求する変異体を選択することによって、植物宿主体外では増殖できないように
変形しなければならない0株、例えば、アゾトバクタ−(紅■7の株に対する遺
伝学的操作および変異体選択の技法は当業者に熟知されており、本発明に従って
形成された安定なハイブリッドの上記したおよび同様の遺伝学的操作を行なうの
に適当であると考えられる。
本発明に従って形成された、農薬を生産する能力および植物宿主との内共生関係
に入いる能力を有する安定なハイブリッド微生物を用いて多くの方法で農薬を調
製することができる0例えば、本発明に従って形成されたハイブリッドは実生中
に注射することができ、または該ハイブリッドを用いて、種子上に被覆される生
分解性栄養素担体材料とバイブリフトとを結合させることによって問題としてい
る植物宿主の被覆種子を形成することができる。同様に、本発明に従って形成さ
れたハイブリッドを用いて、宿主植物の種子に微生物を直接に適用することによ
って、感染された種子製品を形成することができる。また、噴霧等による栽培宿
主植物の葉、茎および根および周囲の土壌への適用に対して、本発明に従って形
成された微生物を水および他の適当な水剤(drench)成分と混合すること
により農業用土壌水剤を調製することができる。
特定の問題または環境に対する本発明の教示の通用は本明細書に含まれている教
示に照らして当業者が行ない得る範囲内にあることが理解されよう。本発明の範
囲内にある方法の例示およびそれによって得られる微生物生成物は以下の例によ
り明らかとなる。
■−よ
−の 、′・に ることがで かっトウモロコシ ルチ(Ervinia St
ewartii)か゛の ムハイブリッド1坐星製
好気的に窒素を固定し得ることが知られている種アゾトバクタ−・ビネランジ(
Azotobacter vinelandii)の細菌約101個を選んだ、
ストレプトマイシンおよびテトラサイクリンの両方に耐性であることが知られて
いるエルウィニア・ステワルチ(Erwinia 5teseartii)変異
体の株の細菌約10”個も選んだ、これら2つのタイプの細菌の融合ハイブリッ
ドを、上記で引用したウニイス(Weiss)の方法の変法によって形成した。
中間対数相(mid−1og pbase)にある増殖中の細菌を、1ミリモル
濃度のEDTAを含みpH7を有しそして12%のスクロースが添加された培地
中で100マイクログラム/ミリリツトル濃度のリソ゛チームおよび5マイクロ
グラム/ミリリンドル濃度のDNA−アーゼを用いて処理した。10分後、初め
の細菌のプロトプラストおよびスフ二ロプラストが形成された。
次いで、温度を0℃まで下げそしてプロトプラスト形成溶液を洗い流した。得ら
れたプロトプラストを0℃の12%スクロース溶液中に入れた0次いで、この溶
液に約6,000の分子量のポリエチレングリコール40%を補充して、10〜
15分間にねたうてプロトプラストおよびスフ二ロプラスト融合を誘導した。こ
の融合細菌を遠心分離によって回転させて落としそして12%スクロースを加え
た完全増殖培地中に0℃で4時間再懸濁した。次いで、温度を30℃まで上げそ
してこの温度に2時間保ち、その後このハイブリッド融合生成物を、追加のスク
ロースを含まない完全増殖培地に2時間移した。
このハイブリッド融合生成物を、カールソン(Carlson) 等、「フォー
スト・アソシエイション・ビトゥウィーン・バイヤー・プラント・アンド・バク
チリアル・セルズ・イン・ヴイトロ(Forced As5ociation
Between Higher Plant andBacterial Ce
1ls in vitro) J 、ネイチ+ −(Nature)、Vol、
22 、 Na5482.393〜395頁(1974年)に記載ノパーク(B
urke)の窒素不合培地器こ移しそこで増殖させた。この培地は窒素を含んで
おらずそして添加された100マイクログラム/ミリメートル濃度のストレプト
マイシンおよび50マイクログラム/ミリリットル濃度のテトラサイクリンを含
んでいた。好気的に大気中の窒素を固定する能力および最初に導入されたエルウ
ィニア・ステワルチ(Erwinia stewartii)株に関連したスト
レプトマイシンおよびテトラサイクリン耐性の両方を示す融合生成物のみが約3
日間の増殖期間後この培地上に生存していた。
この培養物からの混合融合ハイブリッドの試料を用いて、高さ約3〜4フイート
(0,9〜1.2m)のトウモロコシ実生の茎組織の第1節と第2節との間に注
射することによってこの実生を感染させた。4日後、このトウモロコシ植物体を
横断面に解剖して植物体の前方(頂部)に移動した細菌を回収した。なぜならば
、エルウィニア・ステワルチ(Erwiniastew肛旦Uは、植物の病気応
答系によって認識および破壊されることなく植物の維管束系を通って広がること
によって感染の初期相の間植物組織と相互作用するからである。トウモロコシ植
物の維管束系を通って広がる最大の能力を有する融合ハイブリッドは一般に第5
節と第6節の間に見出された。
トウモロコシ植物体の第5節と第6節との間に見い出された融合ハイブリッド細
菌を、前掲のカールソン(Carlson)等によって記載のパーク(Burk
e)の窒素不合培地で3日間培養した。3日後、この窒素不合培地からの混合接
種材料を再度用いて、高さ約3〜4フイート(0,9〜1.2m)のトウモロコ
シ実生の茎組織の第1節と第2節との間に注射することによってこの実生を感染
させた。約3日後、植物を前述のように横断面に解剖して植物体の前方まで移動
した細菌を回収した。再度、広がる最大の能力を有する融合ハイブリッドが第5
節と第6節との間に見出された。
次いで、トウモロコシ植物体のこの部分から回収した融合ハイブリッド細菌を、
パーク(Burke)の窒素不含培地上で独立したコロニーとして増殖させた。
25の最も活発なコロニーを選択し、その各々を用いて注射によって25のトウ
モロコシ植物体を感染させた。3週間後、感染したトウモロコシ植物体において
いかなる病気の徴候も目で認められなかったコロニーを選択した。これらのコロ
ニーの中から、窒素不含培地上での最も活発な増殖、植物体を通しての最大域の
広がりおよび病気の徴候の最小の発現を示した7つのコロニーを、予備的な収量
試験に対して選択しそして融合体#1〜#7とした。
予備的な収量試験において、10cmのパーライト上に150の洗浄滅菌砂を含
む平地(30esa x 46a+1)に均一な間隔で24個のトウモロコシの
種子を播種した。この平地を温室内に(約22〜27℃で)保ちそして1日に2
回脱イオン水で水やりをした。10日目に出発して(種子窒素を使い尽くすよう
に)、実生に1週間に3回栄養溶液を与えた。1ffiの溶液は、その唯一の窒
素源として6マイクロモル濃度の硝酸イオンを含んでいる変形ロングアシュトン
(Long Ashton)ミックスであった。このロングアシュトンミックス
は6ミリモル濃度およびOミリモルQの硝酸イオンを含むようにさらに変形して
それぞれ以下の比較試験AおよびCに用いた。実験を6週間実施し、その時点で
植物体の地上部を収穫し乾燥した。惑染植物を含めるために、細菌株を10日目
に(施肥開始と同時に)注射によって導入した。各分析は3連(各処理について
24植物体の平地3つ)で実施した。データは統計的分析に付した。7種の異な
る細菌融合体を上述のようにエルウィニア・ステワルチ(Erwinia st
ewartii)およびアゾトバクタ−・ビネランジ(Azotobacter
vinelandii)との間の複数のスクリーニングによって選択しく融合
体#1〜#7)、これらをこの実験に用いた。各平地当りの実際の範型収量デー
タ(3つの平地の平均)は以下の通りである。
A、なし 6ミリモル 116..8 −B、なしく対照値) 6ミリモル 3
4.8 −C0なし なし 19.2 −
融合体#1 6ミリモル 44.8 29融合体#2 6ミリモル 39.6
14融合体#3 6ミリモル 72.4 108融合体#4 6ミリモル 33
.2 −5融合体#5 6ミリモル 54.8 57融合体#6 6ミリモル
25.2 −28融合体#7 6ミリモル 56.8 63融合体番号1,3.
5および7についての結果は統計的に有意であった。
接種を行なわなかった比較試験Aはロングアシュトン栄養溶液中最適量の硝酸塩
を含んでおり、十分に窒素が与えられた土壌で生育したトウモロコシの場合に予
期される結果を示している。硝酸塩を添加しなかった比較試験Cは、トウモロコ
シの種子に含まれていた残留硝酸塩にのみ基づいて予想され得る収量を示してい
る。約6マイクロモルの量の窒素を含をする対照値を示す比較試験Bは、不十分
な窒素が与えられた土壌において予想される成長を示している。融合生成物番号
6に関する範型の減少は、たとえいずれの植物体にも目で認められる病気の徴候
が示されなかったとしても、明らかに目で認められない病原性作用によるもので
ある。融合生成物番号4の結果は統計学的に有意ではない、融合生成物1,3゜
5および7の結果は次のことを示している。すなわち、本発明の方法は、好気的
に大気中の窒素を固定することができかつトウモロコシとの内共生関係に入いる
ことができる少なくとも4種の安定な融合ハイプリント生成物を製造することが
できた。そしてそれによって本発明の融合生成物と共に窒素ストレス条件下で生
育するトウモロコシは、本発明に従って形成された細菌を用いなかった対照より
29%〜108%多い収量を生み出した。
■−1
の −−に −る゛ 4 ゛9サトウ ゛イコンとの 丑 、に いることがで
る、アシドバク、ユニよJミ乞Zジニ堕胚違1匹上王」暉徂ハμ■U−江よで
コ宸−−ペクーiウム・ラメ7 シエンス(A robacterium tu
mefaciensか°の融合ハイブリッド の°制
アゾトバクター・ビネランジ(Azotobacter vinelandii
)種の細菌約10”個を選んだ、ストレプトマイシンおよびカナマイシンの両方
に耐性であるアグロバクテリウム・ツメファシェンス(A robacteri
um tuwefaciens)変異体の株の細菌約101個を選んだ0例1と
同様にして、これらの細菌の間でプロトプラスト融合を行なった。融合したプロ
トプラストを、100マイクログラム/ミリリンドル濃度のストレプトマイシン
および50マイクログラム/ミリリンドル濃度のカナマイシンが補充された例1
に記載したと同様のパーク(Burke)の窒素不含培地に移した。3日後、好
気的に大気中の窒素を固定することができかつストレプトマイシンおよびカナマ
イシン耐性に関連した病原性細菌からの遺伝学的材料を有していることができる
安定な融合ハイブリッドのみが生存していた。
この培養物からの混合接種材料を、参考までに特にここで引用するニー、ジー、
マチイセ(A、G、Matthysse)等によるマイジオロジカル・プラント
・パソロジ−CPh 5iolo 1cal形11」獲す遼ヨ四は)、皿、27
〜33および21.381〜387 (1982年)に記載の方法によってニン
ジン組繊細胞の悲濁培養物中に導入した。約3時間後、感染の初期相の間アグロ
バクテリウム・ツメファシェンス]左l堕弓μm四 ■μ江鱈力1吐と植物組繊
細胞との初期相互作用と同様な方法でニンジン細胞に結合することができる融合
ハイブリッドおよびニンジン細胞を、滅菌蒸留水で3回洗浄することによって結
合していない細菌から分離した。付着性のハイブリッド細菌を有するニンジン細
胞を隼離しそして再度洗浄した。得られた懸濁液を遠心分離によって回転で落と
し、細胞壁および付着性ハイブリッド細菌からなる得られたベレットをパーク(
Burke)の窒素不含培地上に3日装置いた。
上述のような細胞結合法を繰り返しそしてこのようにして選択した融合ハイブリ
ッドを独立した個々のコロニーとして窒素不含培地上で増殖させた。増殖の3日
後、25の最も活発なコロニーを選択した。
各コロニーを用いて、このコロニーにつけておいたビンを植物体と根との間の胚
軸の領域に挿入することによって、高さ8〜10インチ(200〜25(bm)
のサトウダイコン実生25個体を感染した。3週間後にサトウダイコン実生に痩
瘤または腫瘍を形成しなかったハイプリントコロニーを一層のスクリーニングに
対して選択した。
3週間後に目で認められるいかなる病気の徴候をも示さなかった各感染サトウダ
イコンの根を多数の横断面に解剖した。
ハイブリッド細菌が広がった植物体の根の下方への距離を記録した。25の安定
な融合ハイブリッドの中から5つを、窒素不合培地上での増殖の活発性、植物体
への注射に関連した病気の目で認められる徴候の不存在、および植物組織を通っ
て広がり得る能力に基づいて、予備的な収量試験に対して選択した。融合体#1
〜社合体#5と名付けたこれらの5つの融合ハイブリッドを以下のように予備的
収量試験に付した。
103のパーライト上に15cmの洗浄滅菌砂を含む平地(3001X 46c
m)に24の発芽したサトウダイコン種子を均一な間隔で植えた。平地は温室内
に(約22〜27℃に)保ち、1日に2回脱イオン水で水やりした。10日目に
出発して(種子窒素を使い尽くすように)、実生に1週間に3回栄養溶液を与え
た。Hの溶液を適用しそして排水した。ロングアシュトンミックスはさらに、6
ミリモルおよびOミリモルの濃度の硝酸イオンを含むように変形して、それぞれ
下記の比較試験AおよびCに用いた。
実験を6週間行なった。その時点で、植物体を収穫し95℃で1週間乾燥した0
次いで、範型データを集めた。感染植物を含む平地に対して、10日目に(施肥
開始と同時に)注射によって細菌株を導入した。各分析を3連(各処理について
24の植物体の平地3つ)で行ない、そして各データを統計学的分析に付した。
5種の異なる細菌融合体を上述のようにアグロバクテリウム・ツメファシェンス
(A robacteriu+++tumefaciens)およびアゾトバク
タ−・ビネランジ(Azoto−bacter vinelandii)の間の
複数のスクリーニングによって選択しこの実験に用いた。各平地当りの実際の範
型収量データ(3つの平地の平均)は以下の通りである。
A、なし 6ミリモル 44.7 −
B、なしく対照値) 6ミリモル 8.8−C8なし なし 5.2−
融合体#1 6ミリモル 8.0 −9融合体#2 6ミリモル 12.4 4
1融合体#3 6ミリモル 6.9 −22融合体#4 6ミリモル 24.6
180融合体#5 6ミリモル 14.9 69融合体番号2.3.4および
5に関する結果は統計的に有意である。
接種を行なわなかった比較試験A、BおよびCは、前記例1の非接種比較試験A
、BおよびCと同じ意味を有している。
融合生成物#3は、たとえいずれの植物体においても目で認められる病気の徴候
が見られなかったとしても、目で認められない病原性作用を生じたものと思われ
る。この予備的収量データにより次のことが確められた。すなわち、本発明の方
法は、好気的に大気中の窒素を固定することができかつす「ウダイコンとの内共
生関係に入いることができる最低3種の安定なハイブリッド細菌(融合体#2.
4および5)を製造することができ、それによって窒素ストレス条件下で生育し
たサトウダイコンは接種を受けなかったサトウダイコンについて得られた収量よ
り41〜180%多い収量を生Bた。
上[
最適の窒素施肥に関連した濃度、6ミリモル濃度で硝酸塩の形の窒素を受容する
サトウダイコンに融合生成物を適用したという点を除いては例2を繰り返した。
接種を受けなかった比較試験Aによって達成された場合より有意な収量増加は接
種を受けたサトウダイコンにおいて観察されなかった。これらの結果は、例2に
おける融合生成物に関連した収量増加が、植物宿主によって使用される、融合生
成物との間の内共生関係によるものであったことを確認している0例2に報告さ
れた収量増加が融合生成物によって提供された成長調節物質またはホルモンの結
果であったとすれば、同様の増加が例3において観察されたはずである。
宿主との内共生関係の一層の証拠は、感染植物からの(維持された抗生物質耐性
マーカーの発現による)細菌の形再単離Cform reisolation)
およびダラム染色を用いて光学顕微鏡によって提供される。さらに、ハイブリッ
ド細菌は植物体の全体にわたって見い出すことができる。その所在は感染部位に
限定されない、植物組織中のハイブリッド細菌の数は、低濃度の硝酸塩条件下で
生育したトウモロコシ植物体においてIg(範型)当り約105であった。
五−玉
サツマイモにおいて るための$−”’7.t−る融合ハイブリッドの制′告
ストレプトマイシート ニス、イボモニア(7は、モーニンググローリー(熱帯
アメリカ原産ヒルガオ科イボメア属)およびサツマイモ〔イボ舌エア・バタタ(
n匹匹Lbatata) )を含むイボモニア(L僚μ徂り一種の病原体である
。
この生物は、後者の線維根および肉質根(fleshly root)の両方に
侵入するものであり、そして適当な農薬生産性細菌と融合し得る候補の内部寄生
性植物である。このような相手はニス、アヴエルミチリス(S、avervit
ilis)であり、この細菌は、種々の昆虫病原体、例えば、線虫、ダニおよび
昆虫に対して有効であるアヴエルメクチン(avermectin)と呼ばれる
化合物の系列を生産する。キャンベル、ダブり二一、シー。
(Campbell、W、C,)等、サイエンス(Science)221 :
823〜828(1983年)、プロトプラスト融合の技法を用いて、サツマ
イモ組織と結合しかつアヴエルメクチンを生産することができる、ニス、イボモ
ニア(7とニス、アヴエルミチリス(S、avermitilis)とのハイプ
リントを製造した。
米国メリーランド州20852 、ロフクヴイル(Rockville)、パー
クローンドライヴ12301在のアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクショ
ンに寄託番号第53319号で寄託されているニス、アヴエルミチリス(S、a
vermitilis)株S A −5(nic)の胞子(10”)および米国
メリーランド州20852 、ロンクツィル、バークローンドライヴ12301
在のアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクションに寄託番号第55320号
で寄託されているニス、イボモニア(7野生型5I−1をそれぞれ30M1のY
SGIおよびYSG2ブロス(14%スクロースおよび0.2%グリシンを有す
る変形YSGI)に接種した。 YSGIは、参考までに特にここで引用するチ
ャーター、グー。エフ。
(Charter+に、F、)等の方法、タル、ドブ、マイクロ、バイオ。
イムツル(Cut、To 、Micro、Bio、Ims+uno1.) 96
: 69〜95 (1982年)に従って調製した0両方の培養物を30°に
おいて勢いよく通気しながら(240rp+s) 24時間インキュベーション
した。プロトプラストを両方の株から調製し、そして参考までに特にここで引用
するホープウッド、ディー、ニー、 (Hopw−ood、D、A−)等、モル
、ジエン、ジエネフト、 (Mo1.Gen、Genet、)162 : 30
7〜317 (1978年)に記載のようにプロトプラスト緩衝培地(buff
er wed) P中に懸濁した。5l−1プロトプラストに2541−の紫外
線〔モデル(Model)UVGL−58ミネラライトランプ01ineral
ight Lamp) 、U V P社(UVP Inc、) 、カリフォルニ
ア州サンガブリエル(San Gabriel)在〕を照射源から81の距離で
2分間照射して1%の細胞生存を与えた。
UV照射を受けた5l−1プロトプラスト(10″T)を10′の5A−510
ドブラストと混合し、4℃において5分間6000rp−の遠心分離〔ソーヴア
ル(Sorva ] 1) SS −340−ター〕を行なうことによってこれ
を沈殿させた。沈殿したプロトプラストを0.1−のwed P中に穏やかに再
懸濁し、そしてl1ledP中40%(wt/Vol) PEG 8000 [
シグマ(SigII+a)) 0.9 tlを添加し穏やかに混合した。25℃
で3分間インキュベージクンを行なった後、PEG処理したプロトプラストをw
ed Pで10倍に稀釈し、遠心分離しそして前述のように+1ledP2−中
に懸濁した。融合プロトプラストの試料(0,1d)を30℃においてプロトプ
ラスト再生プレート(RM16:酵母抽出物0.2%、カザミノ酸(casam
ino acids) 0.01%、スクロース15%、グルコース1%、オー
トミール0.3%、L−プロリン0.1%、’AgC1t −2Hz0 1%、
NazS840.025%、寒天2%、微量元素〔前記引用のホープウッド、デ
ィー、工+、(Hopewood+D、A、)) 0.2%)上に置いた。オー
トクレーブを行なった後、次の滅菌溶液を添加した: CaCj220+++M
;KHzPOi 5 mM、MES (2−(N−モルホリノ)エタンスルホン
は〕、緩衝液(pH6,5) 、25mM、再生したコロニーを、最小寒天HM
Mプレート〔ホープウッド・ディー、ニー。
(Hopwood D、A、) %バクチリアル・レヴ、(Bacterial
Rev、)、31:373〜403 (1967年)〕上でセルロースアセテ
ート膜フィルター〔孔径0.45μ、直径82m、マイクロ・フィルトレージョ
ン・システム(Micro Filtration System)、日本〕に
よってレプリカ培養して原栄養株をスクリーニングした。この後者を引き続いて
YDCプレート(酵母抽出物0.4%、麦芽エキス1%、デキストロース0.4
%、マルトース0.4%、寒天1.5%)上にパッチング(patch) した
、オートクレーブに付した後、MgSO4(10nM)およびCaCit z
6.25mMを添加した。
細胞が胞子を形成するまでこのプレートを7日間インキュベーションし、5l−
1コロニーの形態を有しかつYDCプレート上でメラニンを生産できないものを
、新たに卵からかえったブラインシュリンプを用いた毒性試験によってアヴエル
メクチン活性に対してさらにスクリーニングした。コロニーの1m”片を96ウ
エlしのマイクロタイターディツシュ(nunc)のウェルに入れ、0.01m
1のメタノールを添加した。ブラインシュリンプ(0,1−当り約10)を添加
し、そして麻痺の時間を記録し対照と比較した0株5A−5は22℃において1
5分間内に完全な麻痺を引き起こした。
10’の再生したコロニーの中で、270はSlコロニーの形態を示した。後者
の10%はアヴエルメクチン活性(1時間以内の麻痺)を示した。そしてこれら
の陽性のクローンの中の6つをさらにサツマイモ1片上に接種して植物組織中で
の結合能および増殖能についてアッセイを行なった。モーヤー、ジェイ、ダブリ
ュー、(Moyer*J、W、)等、フイトパソロジ−(ハム並紅胚旦■’)
、74: 494〜497(1984年)、これら6つともすべてサツマイモ薄
片上で増殖した。植物Mi織から回収したこれらの中の2つはアヴエルメクチン
活性を保持しえ DNA いた バイブI ゛イゼーシッン
細菌種タラビバクター・キンリ(C1avibacter x21旦)亜種シノ
ドンティス(n肚鼓1n)(Cxc)および亜種キンリ (粒旦)(CXX)は
それぞれギョウギシバおよびサトウキビの維管束居住体(inhabi tor
)である、参考までに特にここでデイヴイス。
エム、ジェイ、 (Davis、M、J、)等、インド、ジエイ、シスト。
バタテリオル、 (Tnt、J、S st、Bacteriol、) 、34
: 107〜117(1984年)を引用する。これらの細菌は、他の商業的に
有用な作物、例えば、モロコシ中で増殖することができる。参考までに特にここ
でリアオ、シー、エイチ、 (Liao、C,H,)等、フィトパソロジ−(P
h to atholo ) 、71 : 1303〜1306(1981年)
を引用する。CxcおよびCxxは野外(field)およびせ味種トウモロコ
シ(スウィートコーン)においても病原性の作用なしに増殖し得ることが見い出
された。以下の例は、どのようにして生物Cxcを、野外およびスウィートコー
ンの害虫である鱗翅目の昆虫、例えば、オオバコガの幼虫〔ヘリオザス・ズイー
(肋旦d)およびアワツメイガ〔ピララスタ・ヌビラリア(h組旺頃nubil
alia) ) ニ対して活性である殺虫性タンパク質、バシラス・チュリンギ
エンシス変種りルスタキ(Bacillus’ thurin 1enesis
var。
1(urstaki) HD−73のデルタエンドトキシンを生産するように変
形し得るかを示している。
入みベタ −の81
農薬に対する遺伝子は好ましくは、プラスミド伝達によるクローン化遺伝子の他
の生物への伝達を防ぐようにCxcに対する組込みベクター上に保持されている
0組込みベクターは、そのゲノムが組込み標的となっている生物からのDNAの
天然配列中にまたは該配列の隣近に挿入される外来遺伝子配列を有している。サ
ウンダ−、シー、ダブり二一、 (Saun−der、CJ、)等、ジェイ、バ
タテリオル、 (J、Bacteriol、) 157:718〜?26(19
84年)を参照されたい0組込みベクターは通常に許容宿主、例えば、イー、コ
リ (E、Co11)またはビー、サブチリス(B、5ubttlis)中で増
殖させる。
外来農薬遺伝子配列の操作はイー、コリ (E、Co11)またはビー、サブチ
リス(B、5ubtilis)中で、これらの宿主に対する複製ベクターを用い
て行なう、所望の遺伝子配置が製造されたら、その配置を取り出してCxcクロ
ーン化DNAセグメントに隣接したまたは該セグメント内のCxc組込みベクタ
ーにクローニングし、そしてこの組込みベクターを許容宿主中で増殖させる。次
いで、精製した組込みベクターを用いて所望のCxc宿主を形質転換し、外来遺
伝子配置中に保持されているマーカー、例えば、薬剤耐性について選択する。
ベクターはCxcにおける増殖のための複製起点を保持していないので、ベクタ
ーはCxc中で存続するためにCxc染色体と組換えしなければならない0組換
えは、組込みベクター上のCxc相同配列によって容易となる。次いで、安定な
耐薬剤性の形質転換体を、農薬遺伝子生産物、例えば、ビー。
チュリンゲネシス(B、thurin enμ+is)エンドトキシンの生産に
ついてスクリーニングする。
廷換久生旦Σ人珪
以下の方法で使用する制限酵素、T3DNAリガーゼおよび子ウシ腸アルカリホ
スファターゼを、ニューイングランド・バイオラプス(New England
BioLabs)、ベセスダ・リサーチ・ラボラトリーズ(Bethesda
Re5earch Laboratories)またはベーリンガー・マンハ
イム(Boehringer Mannheiw+)がら購入した0反応条件は
製造業者の推奨に従った。
TBIA D旦Ω員呈
タラビバクター・キンリ (Cavibacter x li)亜種シノドンテ
ィス(す1式旦■S) (TBIA、米国メリーランド州20852 、ロンク
ヴイル、バークローンドライヴ12301在のアメリカン・タイプ・カルチャー
・コレクシシンに寄託番号第33973号で寄託されている〕の31培養液を8
8培地〔デイヴイス、エム、ジェイ、(Davis、?1.J、)等、サイエン
ス(を1M匹搬−210=1365〜1367 (1980年)〕中で好気的に
28℃において中間指数段階まで増殖させ、その時点でグルコースおよびグリシ
ンをそれぞれ2%および0.1%の最終濃度まで添加した。17時間の増殖後、
細胞を遠心分離し、溶解緩衝液[50mPlグルコース、25+sM Tris
−HCf (pH8,0) 、mM EDTA )を用いて洗浄しそして同緩衝
液zwAl中に再悲濁した。次いで、塩酸グアニジンおよびザルコシル(sar
kosyl)をそれぞれ7Mおよび4%の最終濃度まで、およびTris−CI
!(pH8,0)を20s+Mまで、およびEDTAを20w+Mまで添加する
ことによって細胞を溶解した。参考までに特にここで、サング、エム、ティー、
(Sung。
阿0丁、)等、ジェネテインク・エンジニアリング・イン・ザ・グランド・サイ
エンシス(む朋復旦上吐江朋旦」」工」■Plant 5ciences) 、
エヌ、ジェイ、パラブーロス(N、J。
Parapoulos)(m) 、39〜62頁〔ブレガー・サイエンティフィ
フク・プレス(Praeger 5cientific Press) 198
1年〕を引用する。最終容量は20afであった。50℃で一夜間のインキュベ
ーションの後、この溶解懸濁液に4−の蒸留水を添加し、この混合物を5S34
ベフクマン(Beckman)ローターで20℃において10分間12.00O
rpmで回転した。この操作は上澄に残存する核酸から細胞壁および膜片を分離
するために行なつた。
上澄液をエチジウムプロミド(最終濃度600R/@lに等しい)と混合し、こ
れを、2段塩化セシウム勾配に付してペックマンS−270−ターにより20℃
において2600Orpmで24時間遠心分離した。上段は最終密度1.55に
対して4.42M C5Cj!、10mM Tris−Cj (pH8,0)お
よび16M EDTAからなり、下段は最終密度1.7に対して5.7 M C
sC1および0.02M Tris−Cf(pH8,0)からなっていた、DN
Aバンドを抽出し標準的技法によって精製した。参考までに特にここで、マニア
チス。
ティー、(Maniatis、T)等、モレキュラー・クローニング。
ア・ラボラトリ−・マニュアル(Molecular C1onin A La
b−orator Manual) (コールド・スプリング・ハーバ−・ラボ
ラトリ−(Cold Spring Harbor Laboratory)1
982年〕を引用する。
丁BIA フラグメント
TBIA染色体DNAを制限酵素5au3A1を用いて部分消化し、約1kb〜
25kbの範囲にあるDNAフラグメントを得た(0.7%アガロースゲル電気
泳動によって示された)。約10kbのDNAフラグメントを、TBIA DN
Aの部分5au3A1消化物をスクロース勾配によって遠心分離することにより
単離した。エム、アール、イーエル−ゲラエリ−CM、R,E1−Gewely
)およびアール、ビー、ヘリング(R,B、Helling)、アナル、バイオ
ケム、(Anal、Biochem、) 102: 423〜428(1980
年)。
TBIA DNAヱ立久j7上■久旦二三ヱ五クローニングベクターpUc19
にニューイングランド・バイオラプス(New England Biola
bs)1985〜B6力タログ90〜91頁〕を制限酵素Ba5Hrを用いて消
化し、付着端を有する線状プラスミドをつくった。自己再連結を防ぐために、子
ウシ腸アルカリホスファターゼで末端を処理した。上記引用のマニアチス、ティ
+、 (?1aniatis、丁、)等0次いで約10kbの5au3A1消化
TBIAフラグメント (上記方法により単離)をT4− DN^リガーゼを用
いてpυC19の特有のBamH1部位に連結した。正確な環状造成物を得るた
めに用いたベクター(pUc19)および挿入物(Sau3A1消化TBIAフ
ラグメント)の濃度はそれぞれ連結混合物1マイクロリアトル当り0.0044
gおよび0.0156gであった。ドゥガイクジク、ニー、 (Dugaicz
yk、A、)等、ジェイ1モル、パイオル、 (J、Mo1.Biol、) 9
6 : 171(1975年):ヘルツマン。
ディー、エム、 01elfman、D、M、)等、フォーカス(Focus)
Vol。
6、嵐1 〔ベセスダ・リサーチ・ラボラトリーズ(BethesdaRese
arch Laboratories)1984年〕、連結は、連結混合物1マ
イクロリットル当り0.05単位のT4 DNAリガーゼを用いて14℃で48
時間行なった9次いで、この連結混合物を、塩化カルシウム法を用いて、コンピ
テントイー、コリ (E、Co11)Jl’1109 m胞〔米国メリーランド
州20852 、ロンクヴイル、パークローンドライヴ12301在のアメリカ
ン・タイプ・カルチャー・コレクションに寄託番号第53323号で寄託されて
いる〕中に形質転換した。上記引用したマニアチス、ティー。
(Maniatis、T、)等、挿入物を有する形質転換体を、Xga lの存
在においてアンピシリン耐性の白色コロニーとして同定した。
ヴイエイラ、ジェイ、 (Vieira、J、)およびメフシング、ジエイ。
(Messing、J、)、ジーン(Gene) 、ヴイエイラ、ジェイ。
(Vieira、J、)およびメンシング、ジェイ、 (?1essiB、J、
)、ジノ − のスフ1−ニング
陽性の形質転換体(アンピシリン耐性白色コロニー)を、挿入部の中央または近
くに独自の制限部位を含んでいる大きなTBIA DNA挿入部(10kbに等
しいかまたはそれより大きい)についてスクリーニングした。形質転換体を、ア
ルカリ溶解プラスミドDNA微量調製法(mini−prep method)
[上記引用のマニアチス、ティー、 (Maniatis、T、)等〕によっ
て溶解し制限酵素消化に付した。このスクリーニングから得られた好ましいプラ
スミドはpcG300 [米国メリーランド州20852、ロックヴイル、バー
クローン・ドライヴ12301在のアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクシ
ョンに寄託番号第53329号で寄託されている〕であった、このpcG300
は、挿入部の中央付近に1個のEcoR1部位をもった1 3 kb TBIA
DNA挿入物を含んでいる(第1図)。
カ マイシン ゛ −のクローニング
pcG300のTBIA挿入物のEcoR1部位が臨界TBIA遺伝子中に位置
していないことを調べるために、カナマイシン耐性カセット〔ファーマシア(P
hara+acia) 1984カタログ、モレキュラー・バイオロジカルズ、
ケミカルズ・アンド・エキンプメント・フォー・モレキュラー・バイオロジー(
Mole■lar Biol■二cals Chemicals and E
ui l1ent for Mo1ecular Biolo )74頁〕をこ
の部位にクローニングしそしてこのDNAをTBIA中に形質転換し、カナマイ
シン耐性組込み体について選択した0組換え体プラスミドpcG300を制限酵
素EcoRIを用いて部分消化し、そしてTn903からのカナマイシン耐性遺
伝子を含有するEcoRI DNAフラグメントと(T4 DNAリガーゼを用
いて)連結した。ドウガイクジク、ニー、 (Dugaiczyk、A、)等、
ジェイ8モル、パイオル、 (J、Mo1.Biol、) 96 : 1701
975年):ファーマシア(Pharmacia) 1984カタログ、モレキ
ュラー・バイオロジカルズ、ケミカルズ・アンド・エキフプメント・フォー・モ
レキュラー・バイオロジー(ル江ぢ画1L影A江幻工j1ヨchemicals
and E ui went for Mo1ecular Biolo 7
4頁。
連結混合物を14℃で72時間インキュベーションした0次いで、この連結混合
物をコンピテントイー、コリ (E、Co11)株5K2267 [米国メリー
ランド州20852 、ロンクヴイル、バークローン・ドライヴ12301 、
アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクションに寄託番号第53324号で寄
託されている〕に形質転換した。この形質転換体を、カナマイシン硫酸塩(50
J4/d)を含有するプレート上で選択した。カナマイシン耐性形質転換体を好
ましい造成物としてスクリーニングした(カナマイシン遺伝子はpCG3QQの
TBIA DNA挿入部中に見い出されるEcoR1部位にクローニングされて
いる)0次いで、この新たなプラスミドpcG306 (第2図)を用いてTB
IA細胞を形質転換して、カナマイシン耐性について選択した。安定な形質転換
体の発見は、EcoR1部位を、TBIAの増殖に影響を及ぼすことなく農薬遺
伝子の組込みに使用し得ることを示して外来遺伝子がTBIA中で発現されるこ
とを保証するために、外来遺伝子配列への融合に対してTBIAからの調節配列
をクロ一二ソグすることが好ましい。
TBIA染色体DNAの部分制限消化からの5au3A1フラグメント(上記参
照)を、pPL603から誘導されたバシラス(Bacillus)プロモータ
ークローニングプラスミドpPL703 [米国メリーラン1(20852、ロ
ックヴイル、バークローンドライヴ12301、アメリカン・タイプ・カルチャ
ー・コレクションに寄託番号第53327号で寄託されている〕のBa−〇1部
位にクローニングした〔マニアチス、ティー* (1’1aniatis、T、
)等、上記で引用〕。
ウィリアムス、ディー、(ドilliams D、)等、ジェイ、バタテリオル
、(J、Bacteriol、) 146 :1162〜1165 (1981
年)、このプラスミド(第3図)は、プロモーターが欠如している場合には発現
されないクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CAT)に対する
構造遺伝子を含んでいる0組換え体プラスミドをコンビチンドパシラス・サブチ
リス(Bacillus 5ubtilis)62037 (recE) (米
国メリーランド州20852 、ロソクヴイル、バークローンドライヴ1230
1 、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクションに寄託番号第53325
号で寄託されている)に形質転換した。クロラムフェニコール耐性コロニーを選
択することによって、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼの発現
をプロモートする制限フラグメントが特定された。そのクロラムフェニコールア
セチルトランスフェラーゼ活性を測定した。シャウ。
ダブリュー、ヴイー、(Shaw W、V、)、メソッズ・イン・エンザイモル
、(Methods in Enz sol、)43: 737〜755 (ア
カデミツク・プレス(Academic Press)1975年〕、この形質
転換体は、0.4〜2キロベースの範囲にあるTBIA DNA挿入部および4
9〜1021026n/ain /■タンパク質の範囲にあるクロラムフェニコ
ールアセチルトランスフェラーゼ活性を有する組換え体プラスミドを含んでいた
。プラスミドpCG6 (第3図)〔米国メリーランド州20852 、ロンク
ヴイル、バークローンドライヴ12301在のアメリカン・タイプ・カルチャー
・コレクションに寄託番号第53328号で寄託されている〕はクロラムフェニ
コールアセチルトランスフェラーゼに対する最高のプロモーター活性を有してお
り、そして所望の農薬タンパク質、例えば、バシラス・チュリンギエンシス(B
acillus thurin■並旦旦殺虫性エンドトキシンのTBIA中での
発現に対する調節シグナルの好ましい供給源である。
Cxcプロモー −か゛のビー、チェ1ンギエンシス(B。
thurin 1ensis) −”ル −エンドトキシンのM13ヘクター+
++BT165 (米国メIJ−−27ド州2o852、ロンクヴイル、バーク
ローンドライヴ12301在のアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション
に蚕託番号第53326号で寄託されている〕は、カナマイシン耐性遺伝子に融
合された、切断された(truncated)ビー、チュリンギュンシス(B、
thu−riユ1ensis)デルタ−エンドトキシン遺伝子を含んでおり、
これらの殺虫活性およびカナマイシンは両方とも発現されるようになっている。
この融合配列は、シャインーダルガルノ(リポソーム結合部位)配列に対して5
−プライムのBglIr部位およびカナマイシン耐性遺伝子に対して3−プライ
ムのHind n部位によって結合されている(第4図)、この融合ハイブリフ
ト配列は(pCG6の場合と同様に)Cxcプロモーターに3−プライムに連結
してCxc制御下で両方の活性の発現をもたらすことができる。この手順は以下
の通りである。
ファージdTK65複製型分子(RF)DNAを標準的方法によってATCCm
53326から調製する。バーンズ、ダブユリ−、エム。
(Burnes、W、M、)等、メソンズ・イン・エンザイモロジー(Meth
ods in Enz 5olo )、101 : 98〜122 (アカデミ
ツク・プレス(Academic Press) 1983年〕、精製したDN
Aを、制限酵素Bg1mおよびHindI[[を用いて連続的に切断して2.6
4kbフラグメントを遊離させる。これを上記引用したマニアチス。
ティー、 (Maniatis、T、)等において記載のように分離用アガロー
ス電気泳動によって単離精製する0次いで、この精製したフラグメントを、上記
引用したマニアナス。ティー。
(Maniatis、T、)等において記載のようにDNAポリメラーゼのフレ
ノウフラグメントを用いて処理することによってプラントにする。
デルタエンドトキシン−カナマイシン耐性の融合遺伝子の翻訳を最適にするため
に、pCGC6のプロモーターセグメントをエキソヌクレアーゼBad−31を
用いて処理し、遺伝子融合のシャインーダルガルノ配列に対する融合のための多
数の3−プライム末端を生じさせる。ロバーツ、ティー、エム。
(Roberts、丁1M、)等、ブロク、ナトル、アカド、サイ、ニーニスニ
ー(Proc、Natl、Acad、Sci、USA) 、76: 760〜7
64(1979年):ディーンズ、アール、 (Deans、R,)等、レコン
ビナントDNAテクニクス(Recombinant DNA Techni
ues) 、2 : 2〜6(ザ・ユニバージティー・オヴ・ミラガフ1981
年)、融合ハイブリッドによって生じたカナマイシン耐性を選択するために、p
CG6にすでに存在しているネオマイシン(カナマイシン)耐性要素を失活させ
ることが必要である。これは、ネオマイシン耐性遺伝子内で切断するBglII
エンドヌクレアーゼを用いてpCG6を切断することによってなされる0次いで
、DNAポリメラーゼのフレノウフラグメントを用いて8gln末端をフィルイ
ンし、プラントされたベクターをT4リガーゼで再び環状にする。上記引用した
、マニアナス。ティー、 (ManiatisT、)等、連結したDNAを前述
のようにビー、サブチリス(B、 5ubtil is)株62037に形質転
換し、クロラムフェニコール耐性を選びそしてカナマイシン怒受性についてスク
リーニングすると、フレームシフトがネオマイシン耐性要素を失活させたことが
示される。このプラスミドはpCG6 Neo”と呼ばれる。5alIによるp
CG6Neo”の消化後、DNAを上述〔上記引用したディーンズ、アール、
(Deans、R,))のようにBa1−31に付しく第5図)欠失の系列(f
amily)を生じさせる。
そのパターンをゲル電気泳動によってモニターする0次いで、異種プラスミドフ
ラグメント集団を上記のようにプラントされたBa1II HindI[lフラ
グメントと連結する。連結したDNAをビー、サブチリス(B、5ubti1i
s)62037(recE)に形質転換し、カナマイシン耐性について選択する
。遺伝子融合物中でのカナマイシン耐性の発現は5−プライムデルタ−エンドト
キシン遺伝子の転写および翻訳に依存しているので、好ましい配置のプロモータ
ーおよびデルタ−エンドトキシン遺伝子融合体のみがカナマイシン耐性を生じさ
せる。カナマイシン耐性形質転換体を標準的組換え体DNA技法〔マニアチス。
ティー、 (Maniatis、T、)等、上記引用〕によってスクリーニング
して制限地図を確実にする。デルタ−エンドトキシン活性の発現は、タバコホー
ンウオーム(スズメガ科のガの一種)〔カロリナ・バイオロジカルズ(Caro
l inaBiologicals) )の新たにかえった幼虫を、その幼虫の
標準的食餌中に含ませたコロニーの試料に付すことによってモニターする0作用
レベルの幼虫毒性を生産することが見い出されたカナマイシン耐性形質転換体を
増殖させ、そのプラスミドDNAを抽出する。
このプラスミドDNAを、プロモーター−遺伝子融合領域(第5図参照)を切断
するSea IおよびHind II制限エンドヌクレアーゼによって切断しそ
して前述のように末端をプラントにする0次いで、このフラグメントを、標準的
方法〔マニアナス。ティ+、(1’1aniatis、T、)等、上記引用〕に
よって、プラントされたEcoR1部位で組込みベクターpcG300にクロー
ニングする。連結DNAを前述のようにイー、コリ (E、coli)SK26
7に形質転換し、カナマイシン耐性について選択する。
後者の手順から得られた形質転換体を前述のように殺虫活性および予想される制
限地図についてスクリーニングする0次いで、正確な制限地図および殺虫活性を
与える形質転換体を、プラスミドDNA調製および引き続きのTBIAの形質転
換に対して増殖させる。
丁BTAプロトブーストのU
TBIAプロトプラストを以下の方法によって調製する。
1)凍結グリセロールストックからのTBIAを38培地に接種し:
2)中間指数段階まで30℃において培養物に通気し;3)この培養物に2%グ
ルコースおよび0.1%グリシンを添加し、そして夜通しで(約178時間)通
気を続け:4)10−のS聞C緩衝液(ソルビトール0.5M−20mMマレイ
ン酸塩−20mM Mgl!z 2011MCaCff1z(pH7,0) (
ヨシハマ・エム、 (Yosbihama M、)等、ジェイ、バタテリオル。
(J、Bacteriol、) 162: 591〜597(19’85年)〕
)中にとった20−の培養物を無菌管中で4℃において5分間8000rp−で
回転させて落とし、そして2.5■/−のりゾチームを含有するS聞C緩衝液2
が中に懸濁し;
5)30℃で2〜3時間インキュベージランし、そして顕微鏡下でプロトプラス
トの形成についてチェックし、そして6)5@lのS財C緩衝液と一緒にした後
、4℃において6000rpm+で10分間遠心分離することにより細胞を集め
、そして1−のS聞C緩衝液中に懸濁する。
TBIAプロトブーストのノ −
S8培地中で増殖しているTBIAの20−指数的培養物を2%グルコースおよ
び0.1%グリシンを用いて夜通しで(約17時間)前処理し、プロトプラスト
を上述したように調製する。プロトプラスト化された細胞の試料(0,3af)
を試験管中に入れ、TBTAプロモーターおよびビー、チュリンギエンシス(B
、thurin 1ensis)デルタエンドトキシン融合遺伝子を有するイン
テグレイティヴプラスミドDNA[0,5Mソルビトール10i1!(p117
.0)中InのDNA)を添加する0次いで、S聞C@衝液中25%PEGの0
.7dを添加した後穏やかに混合する。25℃で5分間インキュベーションした
後、この混合物をSM?ICを用いて10倍に稀釈し、上記のように遠心分離し
、SSCブロス(0,5Mソルビトールを有するS8ブロス(pH7,0))1
−中に懸濁し、そして30℃において2時間振盪しながらインキュベーションす
る。
形質転換したプロトプラス)(0,1d)を非選択性再生プレート(S S C
)の上部のセルロースアセテート膜フィルター上に置き、2〜3日間30℃でイ
ンキュベーションしてカナマイシン耐性を発現させる0次いで、このフィルター
を選択性再生プレート(SSC+カナマイシン(50R/d))に移して30℃
においてさらにインキュベーションを行ないカナマイシン耐性形質転換体を選択
する。
トウモロコシ でのバイブリフトTBIAの± :。
カナマイシン耐性形質転換体(上記)を50n/−カナマイシンを加えたS8培
地中で増殖させ、そしてこの培養物の一部を上述のように生体内で幼虫殺虫活性
について試験する。
次いで、幼虫殺虫性単離体をトウモロコシ実生(FR632、イリノイス・ファ
ンデーション・シーズ(Illinois FoundationSeecls
) )に接種する。接種は、試験すべきコロニーにつけておいた先のとがった無
菌メスを用いて2〜3週齢の実生に孔をあけることによって行なう、植物のライ
フサイクルの間定期的に、木部汁液試料を取り出し、そして生体内的に幼虫殺虫
性であるカナマイシン耐性ハイブリッドについて試験する。
本明細書中で述べたように、病気の徴候なしにトウモロコシ−のコロニー形成(
colonization)を通常に示しおよびIIN〔ビー、チュリンギエン
シス(B、thurin 1ensis)エンドトキシン〕を発現する単離体を
生体°内での能力の試験について選択する。後者の試験は、オオタバコガまたは
アワツメイガの新たにかえった幼虫を用いて、接種を受けたトウモロコシ植物を
試験することによって実施した。
本発明の方法および生成物は主として窒素を固定することができるかまたはアヴ
エルメクチンを生産することができる細菌のハイブリッドに関して記載してきた
が、スクリーニング法を適当に変更することにより、他の農薬、例えば、殺虫剤
、除草剤、殺菌剤、抗菌剤、抗ウィルス剤、植物成長調節物質および可溶化リン
酸塩を生産し得るハイブリッドを本発明に従って調製することができることが理
解されよう、さらに、前記の例はハイブリッド中に1種類の農薬の生産に対する
遺伝子を含めることを説明しているが、2種類またはそれ以上の適合性のある生
成物の生産に対する遺伝子を、本発明に従って見い出されるハイブリッド中に含
めることができることが理解されよう、従って、本発明に従って形成されたバイ
ブリフトと他の農薬生産性生物との融合、1種類以上の農薬を生産することが知
られている微生物との初期融合、または1種類以上の農薬生産性微生物を用いて
行なわれる初期融合によってこのような複数種の農薬生産性生物を得ることがで
きる。同様に、農薬の生産に対する2種またはそれ以上の遺伝子を、組換え体D
NA法を用いて感染性微生物にクローニングすることができる0例えば、バシラ
ス・チュリンギエンシス変種りルスタキ(Bacillus thurin 1
ensis var。
1(urstaki)およびバシラス・チュリンギエンシス変種テネプリオニス
(h虱11us thurin 1ensis var、 tenebrion
is)のデルタ−エンドトキシンに対する遺伝子を感染性微生物にクローニング
することができる。さらに、適用可能な植物宿主の範囲を、2種またはそれ以上
の感染性微生物の遺伝学的材料を結合することによって広げることができる。
本発明の方法および生成物に種々の変形および変化を施し得ることは当業者に明
白であろう、従って、本発明は、請求の範囲の内容およびその等個物の範囲内に
入いるものであることを条件として本発明の変形および変化を含むものであるこ
とを意図している。
r)
むう
辱54 * tar^プロモーター
国際調査報告
PCT/US 86102494 −
IL FIELDS 5EARC)IED KEYWO肛S C0NTINUE
Dk□1k−1ゝmp−↑/IE II/n−!。2″″R″l A“ゝ12↑
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Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生 物の製法であって、農薬生産性微生物からの遺伝学的材料および前記植物宿主を 感染する感染性微生物を結合してハイブリッド微生物を形成する工程および前記 ハイブリッド微生物から、前記農薬を生産することができ、前記植物宿主に病気 の発現を引き起こすことなく、かつ前記植物宿主と内共生間係に入いることがで きるハイブリッド微生物を選択する工程を含んでなる製法。 2.前記農薬生産性ハイブリッド微生物が、前記植物宿主の能力が該植物宿主へ の前記農薬または前記農薬生産性微生物の直接適用によって改善され得るような 条件下に、前記植物宿主の能力を改善することができる、請求の範囲第1項記載 の製法。 3.植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生 物の製法であって、下記の工程:(A)任意の好都合な順序で、 (1)前記植物宿主を特定する工程、 (2)前記植物宿主を感染する感染性微生物を特定する工程、 (3)前記宿主を感染する能力に加えて1種またはそれ以上の選択可能な特性を 有する前記感染性微生物の変異体を選択する工程、および (4)1種またはそれ以上の選択可能な特性を有する農薬生産性微生物を選択す る工程、 (B)前記感染性微生物および前記農薬生産性微生物の融合ハイブリッドを形成 する工程、 (C)先行して実施した工程または副工程の生成物から連続的におよび任意の好 都合な順序で、 (1)前記農薬生産性微生物の選択可能な特性の少なくとも1種および前記感染 性微生物の選択可能な特性の少なくとも1種の両方を有するハイブリッドを含ん でなるサブグループ、 (2)前記感染性微生物が前記植物宿主における感染の初期相の間植物組織と相 互作用する仕方で植物組織と相互作用し得る能力を示すハイブリッドを含んでな るサブグループ、 (3)前記宿主への適用後、病気の発現を引き起こさないハイブリッドを含んで なるサブグループ、および(4)先に選択されていない場合には前記農薬を生産 する能力を有しているハイブリッドを含んでなるサブグループ を選択する工程、および (D)植物宿主の能力が該植物宿主への前記農薬または前記農薬生産性微生物の 直接適用によって改善され得るような条件下に前記植物宿主の能力を改善し得る ハイブリッド微生物を工程(C)(1)〜(C)(4)の最後に実施した工程か ら選択することによって、植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生 産性ハイブリッド微生物を選択する工程 を含んでなる製法。 4.前記工程(C)(1)において選択される農薬生産性微生物の選択可能な特 性が前記農薬を生産する能力である、請求の範囲第3項記載の植物宿主との内共 生関係に入いることができる農薬生産性細菌物の製法。 5.前記工程(C)(1)において選択される農薬生産性微生物の選択可能な特 性が前記農薬を生産する能力に加えて1種またはそれ以上の選択可能な特性であ る、請求の範囲第3項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬 生産性ハイブリッド微生物の製法。 6.前記感染性微生物および前記農薬生産性微生物が細菌である、請求の範囲第 3項記載の製法。 7.前記農薬生産性微生物および前記感染性微生物が細菌でありそしてこれらの 細菌がグラム染色に対して同じ応答を有している、請求の範囲第3項記載の植物 宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法 。 8.自然または人工の遺伝学的技法を用いて前記内共生性農薬生産性ハイブリッ ド微生物をさらに変形して前記植物宿主に対する前記農薬の供給源としての該微 生物の能力を改善する工程を含んでいる、請求の範囲第3項記載の植物宿主との 内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 9.前記ハイブリッド微生物を、前記農薬を生産する能力について、および前記 感染性微生物が前記植物宿主における感染の初期相の間2倍またはそれ以上植物 組織と相互作用するように植物組織と相互作用する能力についてスクリーニング する、請求の範囲第3項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農 薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 10.前記工程(C)の生成物を工程(D)の前に、この方法に従った一層のス クリーニングに対して前記植物宿主の全体にわたって最も容易に広がるハイブリ ッド微生物を選択することによりさらに限定する、請求の範囲第3項記載の植物 宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法 。 11.前記感染性微生物の1種またはそれ以上の選択可能な特性が、抗生物質耐 性、栄養素補充に対する性質、毒素に対する耐性、またはそれらの組合わせから なる群より選ばれる、請求の範囲第3項記載の植物宿主との内共生関係に入いる ことができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 12.前記農薬生産性微生物の1種またはそれ以上の選択可能な特性が、抗生物 質耐性、栄養素補充に対する要求性、前記農薬の生産能、毒素に対する耐性、ま たはそれらの組合わせからなる群より選ばれる、請求の範囲第3項記載の植物宿 主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 13.前記感染性微生物が前記植物宿主における感染の初期相の間に植物組織と 相互作用する仕方で植物組織と相互作用する前記能力が、植物細胞に結合し得る 能力である、請求の範囲第3項記載の植物宿主との内共生関係に入いることがで きる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 14.前記感染性微生物が前記植物宿主における感染の初期相の間に植物組織と 相互作用する仕方で植物組織と相互作用する前記能力が、前記植物宿主の維管束 系を通って広がり得る能力である、請求の範囲第3項記載の植物宿主との内共生 関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 15.前記感染性微生物が前記植物宿主における感染の初期相の間に植物組織と 相互作用する仕方で植物組織と相互作用する前記能力が、病気の症状を引き起こ すことなく植物の根で生活し得る能力である、請求の範囲第3項記載の植物宿主 との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 16.前記工程(C)の生産物を工程(D)の前に、この方法に従った一層のス クリーニングに対して前記植物宿主の全体にわたって最も容易に広がるハイブリ ッド微生物を選択することによってさらに限定する、請求の範囲第13項記載の 植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の 製法。 17.前記植物宿主が単子葉植物である、請求の範囲第3項記載の植物宿主との 内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 18.前記植物宿主が双子葉植物である、請求の範囲第3項記載の植物宿主との 内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 19.前記植物宿主が小麦、ライ小麦、大麦、ライ麦、オート麦からなる群より 選ばれる温帯性禾穀類植物である、請求の範囲第17項記載の植物宿主との内共 生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 20.前記植物宿主がプロームグラス(イネ科スズメノチャヒキ属植物)、イチ ゴツナギ、トールフェスキューグラス(イネ科ウシノケグサ属植物)およびギョ ウギシバからなる群より選ばれるイネ科植物である、請求の範囲第17項記載の 植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の 製法。 21.前記植物宿主がサトウキビ、トウモロコシ、キビまたはモロコシからなる 群より選ばれる熱帯性イネ科植物である、請求の範囲第17項記載の植物宿主と の内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 22.前記植物宿主がイネである、請求の範囲第17項記載の植物宿主との内共 生間係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 23.前記植物宿主がジャガイモ、トマト、タバコ、ナスまたはトウがラシから なる群より選ばれるナス科植物である、請求の範囲第18項記載の植物宿主との 内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 24.前記植物宿主がカリフラワー、ブロッコリー、キャベツ、ケールまたはコ ールラビーからなろ群より選ばれるアブラナ科植物である、請求の範囲第18項 記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微 生物の製法。 25.前記植物宿主がニンジンまたはパセリからなる群より選ばれる野菜である 、請求の範囲第18項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬 生産性ハイブリッド微生物の製法。 26.前記植物宿主がサトウダイコン、ワタ、果樹、液果植物またはブドウから なる群より選ばれる農業的栽培植物である、請求の範囲第18項記載の植物宿主 との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 27.前記植物宿主がマツ、トウヒ、モミまたはヤマナラシからなる群より選ば れる木の種である、請求の範囲第18項の植物宿主との内共生関係に入いること ができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 28.前記植物宿主がダイズ、アルファルファ、クローバー、フィールドビーン ズ、ヤエナリ、エンドウおよび他の豆類からなる群より選ばれるマメ科植物であ る、請求の範囲第3項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬 生産性ハイブリッド微生物の製法。 29.前記農薬生産性微生物が窒素固定細菌である、請求の範囲第3項記載の植 物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製 法。 30.前記窒素固定細菌がアゾトバクター(Azotobacter)、アゾモ ナス(Azomonas)、ベイジェリンキア(Beijerinckia)ま たはドレキシア(Drexia)からなる群より選ばれる属に属している、請求 の範囲第29項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性 ハイブリッド微生物の製法。 31.前記農薬生産性微生物が殺菌剤を生産する能力を有している細菌である、 請求の範囲第3項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産 性ハイブリッド微生物の製法。 32.前記殺菌剤を生産する能力を有する細菌がシュードモナス(Pseudo monas)、ストレプトマイセス(Streptomvces)ストレプトベ ルチシリウム(Streptoverticillium)、バシラス(Bac illus)またはノルカルジア(Norcardia)からなる群より選ばれ る属に属している、請求の範囲第31項記載の植物宿主との内共生関係に入いる ことができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 33.前記農薬生産性微生物が抗菌剤を生産する能力を有している細菌である、 請求の範囲第3項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産 性ハイブリッド微生物の製法。 34.前記抗菌剤を生産する能力を有している細菌がアグロバクテリウム(Ag robacterium)ノカルジア(Nocardia)、ストレプトマイセ ス(Streptomyces)またはバシラス(Bac−illus)からな る群より選ばれる属に属している、請求の範囲第33項記載の植物宿主との内共 生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 35.前記農薬生産性微生物が抗ウイルス剤を生産する能力を有している細菌で ある、請求の範囲第3項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農 薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 36.前記抗ウイルス剤を生産する能力を有している細菌がストレプトマイセス (Streptomyces)属に属している、請求の範囲第35項記載の植物 宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法 。 37.前記農薬生産性微生物が殺虫剤を生産する能力を有している細菌である、 請求の範囲第3項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産 性ハイブリッド微生物の製法。 38.前記殺虫剤を生産する能力を有している細菌がバシラス(Bacillu s)、クロストリジウム(Clostridium)またはストレプトマイセス (Streptomyces)からなる群より選ばれる属に属している、請求の 範囲第37項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハ イブリッド微生物の製法。 39.前記殺虫剤を生産する能力を有している細菌がバシラス・チュリンギエン シス(Bacillus thuringiensis)の株である、請求の範 囲第38項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイ ブリッド微生物の製法。 40.前記農薬生産性微生物が線虫駆除剤を生産する能力を有している細菌であ る、請求の範囲第3項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬 生産性ハイブリッド微生物の製法。 41.前記線虫駆除剤を生産する能力を有している細菌がバシラス(Baci1 1us)属またはストレプトマイセス(Strepto−myces)属に属し ている、請求の範囲第40項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができ る農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 42.前記農薬生産性微生物がダニ駆除剤を生産する能力を有している細菌であ る、請求の範囲第3項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬 生産性ハイブリッド微生物の製法。 43.前記ダニ駆除剤を生産する能力を有している細菌がストレプトマイセス( Streptomyces)属に属している、請求の範囲第42項記載の植物宿 主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 44.前記農薬生産性細菌物が除草剤を生産する能力を有している細菌である、 請求の範囲第3項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産 性ハイブリッド微生物の製法。 45.前記除草剤を生産する能力を有している細菌がシュードモナス(Pseu domonas)またはストレプトマイセス(Strep−tomyces)か らなる群より選ばれる属に属している、請求の範囲第44項記載の植物宿主との 内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 46.前記農薬生産性細菌が結合リン酸塩を可溶化する能力を有している細菌で ある、請求の範囲第3項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農 薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 47.前記結合リン酵塩を可溶化する能力を有している細菌がバシラス(Bac illus)またはシユードモナス(Pseudomonas)から選ばれる属 に属している、請求の範囲第46項記載の植物宿主との内共生関係に入いること ができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 48.前記農薬生産性微生物が植物成長調節物質を生産する能力を有している細 菌である、請求の範囲第3項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができ る農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 49.前記植物成長調節物質を生産する能力を有している細菌がアゾトバクター (Azotobacter)、アグロバクテリウム(Agrobacteriu m)、シュードモナス(Pseudomonas)またはバシラス(Bacil lus)からなる群より選ばれる属に属している、請求の範囲第48項記載の植 物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製 法。 50.前記農薬生産性微生物が芳香物質およびアンチフィーディング剤からなる 群より選ばれる化学物質を生産する能力を有している細菌である、請求の範囲第 3項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッ ド微生物の製法。 51.前記農薬生産性微生物が菌類である、請求の範囲第3項記載の植物宿主と の内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 52.前記農薬生産性微生物が藻類である、請求の範囲第3項記載の植物宿主と の内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 53.前記感染性微生物がシュードモナス(Pseudomonas)、エルウ ィニア(Erwinia)、ザントモナス(Xanthomonas)またはア グロバクテリウム(Agrobacterium)からなる群より選ばれる属に 属している細菌である、請求の範囲第3項記載の植物宿主との内共生関係に入い ることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 54.前記感染性微生物が植物宿主に対する病原変種であるシユードモナス・シ リンガエ(Pseudomonas syringae)の株である、請求の範 囲第53項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイ ブリッド微生物の製法。 55.前記感染性微生物が植物宿主に対する病原変種であるザントモナス・カン ペストリス(Xanthomonas campestris)の株である、請 求の範囲第53項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産 性ハイブリッド微生物の製法。 56.前記感染性微生物が前記植物宿主に対する病原変種であるアグロバクテリ ウム・ツメファシエンス(Agrobacteriumtumefaciens )の株である、請求の範囲第53項記載の植物宿主との内共生関係に入いること ができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 57.前記感染性微生物が前記植物宿主に対する病原変種であるエルウィニア・ カロトボーラ(Erwinia carotovora)の株である、請求の範 囲第53項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイ ブリッド微生物の製法。 58.前記感染性微生物が植物宿主に対する病原変種であるエルウィニア・ステ ワルチ(Erwinia stewartii)の株である、請求の範囲第53 項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド 微生物の製法。 59.前記感染性微生物が前記植物宿主の病原変種であるシュードモナス・ソラ ナセラム(Psoudomonas solanacerum)の株である、請 求の範囲第53項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産 性ハイブリッド微生物の製法。 60.前記感染性微生物がアゾスピリラム(Azospirillum)、クラ ビバクター(Clavibacter)、コリネバクテリウム(Cor−yne bacterium)またはストレプトマイセス(Streptomyces) からなる群より選ばれる属に属している、請求の範囲第3項記載の植物宿主との 内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 61.前記感染性微生物がアゾスピリラム・リピフェラム(Azospiril lum lipiferum)の株である、請求の範囲第60項記載の植物宿主 との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 62.前記感染性微生物がアゾスピリラム・ブラシレンズ(Azospiril lum brasilense)の株である、請求の範囲第60項記載の植物宿 主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 63.前記感染性微生物がクラビバクテリア・キソリ(Cla−vibacte ria xyli)の株である、請求の範囲第60項記載の製法。 64.前記感染性微生物が木部限定性細菌である、請求の範囲第3項記載の植物 宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法 。 65.前記感染性微生物がピアース病細菌の株である木部限定性細菌である、請 求の範囲第64項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産 性ハイブリッド微生物の製法。 66.前記感染性微生物が菌類である、請求の範囲第3項記載の植物宿主との内 共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 67.前記菌類がアクレモニウム(Acremonium)およびバランシア( Balansia)からなる群より選ばれる属に属する菌類である、請求の範囲 第66項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブ リッド微生物の製法。 68.前記感染性微生物が藻類である、請求の範囲第3項記載の植物宿主との内 共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 69.前記工程(C)(1)〜(C)(4)を記載した順序で実施する、請求の 範囲第3項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイ ブリッド微生物の製法。 70.前記工程(C)(1)〜(C)(3)を記載した順序で実施しおよび工程 (C)(4)を省略する、請求の範囲第3項記載の植物宿主との内共生関係に入 いることができる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 71.前記農薬生産性微生物がアゾトバクター・ビネランジ(Azotobac ter vinelandii)の株でありそして前記感染性微生物が前記植物 宿主に対する病原変種であるシュードモナス・シリンガエ(Pseudomon as syringae)またはザントモナス・カンペストリス(Xantho monas campestris)からなる群より選ばれる株である、請求の 範囲第19項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハ イブリッド微生物の製法。 72.前記農薬生産性微生物がエルウィニア・ステワルチ(Erwinia s tewartii)、ザントモナス・カンペストリス(Xanthomonas campestris)、アゾスピリラム・リピフェラム(Azospiri llum lipiferum)、アゾスピリラム・ブラシレンズ(Azosp irillum brasilense)またはシユードモナス・シリンガエ( Pseudomonas syringae)からなる群より選ばれる細菌の株 である、請求の範囲第17項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができ る農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 73.前記農薬生産性微生物がアゾトバクター・ビネランジ(Azotobac ter vinelandii)の株でありそして前記感染性微生物がアグロバ クテリウム・ツメファシエンス(Agrobacte−rium tumifa ciens)、エルウィニア・カロトボーラ(Erwiniacarotovo ra)、ザントモナス・カンペストリス(Xanthomonascampes tris)、シユードモナス・シリンガエ(Pseudomonassyrin gae)またはシュードモナス・ソラナセアラム(Pseud−omonas solanacearum)からなる群より選ばれる細菌の株である、請求の範 囲第18項記載の植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイ ブリッド微生物の製法。 74.前記単子葉植物がトウモロコシであり、前記農薬生産性微生物がバシラス ・チュリンギエンシス(Bacillus th−ringiensis)の株 でありそして前記感染性微生物がクラビバクター(Clavibacter)属 の株である、請求の範囲第17項記載の植物宿主との内共生関係に入いることが できる農薬生産性ハイブリッド微生物の製法。 75.植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド徴 生物の製法であって、下記の工程:(A)任意の好都合な順序で (1)前記植物宿主を特定する工程、および(2)前記植物宿主を感染する感染 性微生物を特定する工程、 (B)前記感染性微生物内に移すことができそして該微生物内で複製することが できるベクターを調製する工程、(C)前記感染性微生物による農薬の生産を指 令することができる発現モジュールを調製する工程、(D)前記ベクター中に前 記発現モジュールを入れて、前記感染性微生物内に移すことができそして該微生 物内で複製することができる発現ベクターを造成する工程、前記発現ベクターは 前記感染性微生物による前記農薬の生産を指令することができる、 (E)前記発現ベクターを用いて前記感染性微生物を形質転換しハイブリッド微 生物を製造する工程、(F)前記ハイブリッド微生物を選択する工程、(G)前 記ハイブリッド微生物から連続的におよび任意の好都合な順序で、 (1)前記感染性微生物が前記植物宿主内での感染の初期相の間に植物組織と相 互作用する仕方で植物組織と相互作用し得る能力を示すハイブリッド微生物を含 んでなるサブグループ、 (2)前記宿主への適用後、病気の発現を引き起こさないハイブリッド微生物を 含んでなるサブグループ、および(3)先に選択されていない場合には前記農薬 を生産する能力を有しているハイブリッド微生物を含んでなるサブグループ を選択またはスクリーニングする工程、および(H)前記植物宿主の能力が該植 物宿主への前記農薬または前記農薬生産性微生物の直接適用によって改善され得 るような条件下に前記植物宿主の能力を改善し得るハイブリッド微生物を工程( G)(1)〜(G)(3)の最後に実施した工程の生成物から選択することによ って、植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微 生物を選択する工程 を含んでなる製法。 76.前記発現モジュールを調製するための工程が、前記農薬に対する1個また は複数個の構造遺伝子を含有するポータブルDNA配列を調製する工程、前記ポ ータブルDNA配列に対する転写および翻訳制御要素であって前記感染性微生物 に前記農薬の生産を指令することができる該制御要素を含有するベクター中に、 前記ポータブルDNA配列をクローニングする工程、および前記発現モジュール を回収する工程 を含んでなる、請求の範囲第75項記載の製法。 77.植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッド微 生物の製法であって、下記の工程:(A)任意の好都合な順序で (1)前記植物宿主を特定する工程、および(2)前記植物宿主を感染する感染 性微生物を特定する工程、 (B)組込み配列を含有しかつ前記感染性微生物のゲノム中に組込み可能である 組込みベクターを調製する工程、(C)前記感染性微生物による農薬の生産を指 令することができる発現モジュールを調製する工程、(D)前記組込みベクター の前記組込み配列内に前記発現モジュールを入れ、それによって前記感染性微生 物のゲノム内に組込むことができかつ前記感染性微生物による前記農薬の生産を 指令することができる変形された組込みベクターを製造する工程、 (E)前記変形された組込みベクターを用いて前記感染性微生物を形質転換して ハイブリッド微生物を製造する工程、(F)前記ハイブリッド微生物を選択する 工程、(G)前記ハイブリッド微生物から連続的におよび任意の好都合な順序で 、 (1)前記感染性微生物が前記植物宿主内での感染の初期相の間に植物組織と相 互作用する仕方で植物組織と相互作用し得る能力を示すハイブリッド微生物を含 んでなるサブグループ、 (2)前記宿主への適用後、病気の発現を引き起こさないハイブリッド微生物を 含んでなるサブグループ、および(3)先に選択されていない場合には前記農薬 を生産する能力を有しているハイブリッド微生物を含んでなるサブグループ を選択またはスクリーニングする工程、(H)前記植物宿主の能力が該植物宿主 への前記農薬または前記農薬生産性微生物の直接適用によって改善され得るよう な条件下に前記植物宿主の能力を改善することができるハイブリッド微生物を工 程(G)(1)〜(G)(3)の最後に実施した工程の生成物から選択すること によって、植物宿主との内共生関係に入いることができる農薬生産性ハイブリッ ド微生物を選択する工程 を含んでなる製法。 78.前記発現モジュールが前記農薬の生産に対する1個または複数個の構造遺 伝子を含有するポータブルDNA配列および転写および翻訳制御要素を含んでな り、前記制御要素が前記感染性微生物内で作動可能である、請求の範囲第77項 記載の製法。 79.前記発現モジュールが前記感染性微生物内で選択可能な特性をコードする DNA配列である、請求の範囲第78項記載の製法。 80.前記発現モジュールの調製工程が、前記感染性微生物内で作動可能なプロ モーターを含んでいるベクターを調製する工程 前記農薬の生産に対する1個または複数個の構造遺伝子を含みかつ前記感染性微 生物内で作動可能である、プロモーター以外の転写および翻訳制御要素を含んで いるポータブルDNA配列を前記ベクター内に入れて発現モジュールを含有する 発現ベクターを製造する工程、前記発現モジュールはポータブルDNA配列およ び前記制御要素を含んでおりかつ前記感染性微生物内で作動可能である、および 前記発現ベクターから前記発現モジュールを回収する工程を含んでなる、請求の 範囲第77項記載の製法。 81.前記感染性微生物内で選択可能な特性をコードするDNA配列を前記ベク ター内に入れる一層の工程を含み、その際、前記発現モジュールがさらに前記選 択可能な特性をコードする前記DNA配列を含んでいる、請求の範囲第80項記 載の製法。 82.前記感染性微生物内で選択可能な特性をコードする前記DNA配列が前記 発現モジュール内にある、請求の範囲第81項記載の製法。 83.前記感染性微生物が細菌である、請求の範囲第77項記載の製法。 84.前記細菌がコリネバクテリウム(Corynebacterium)属の 種である、請求の範囲第83項記載の製法。 85.前記細菌がクラビバクター(Clavibacter)属の種である、請 求の範囲第83項記載の製法。 86.前記植物宿主がイネ科の植物である、請求の範囲第85項記載の製法。 87.前記植物宿主がギョウギシバ、サトウキビまたはモロコシである、請求の 範囲第86項記載の製法。 88.前記植物宿主がトウモロコシである、請求の範囲第85項記載の製法。 89.前記細菌がクラビバクター・キシリ(Clavibacterxyli) 亜種シノドンティス(cynodontis)でありそして前記植物宿主がトウ モロコシである、請求の範囲第83項記載の製法。 90.前記細菌がクラビバクター・キシリ(Clavibacterxyli) 亜種キシリ(xyli)でありそして前記植物宿主がトウモロコシである、請求 の範囲第83項記載の製法。 91.前記農薬がバシラス・チュリンギエンシス(Bacillusthuri ngiensis)のデルタ・エンドトキシンである、請求の範囲第77項記載 の製法。 92.前記組込みベクターがpG300である、請求の範囲第77項記載の製法 。 93.プロモーターを含む前記ベクターがpCG6である、請求の範囲第80項 記載の製法。 94.請求の範囲第1項記載の方法によって製造された農薬生産性ハイブリッド 微生物。 95.請求の範囲第3項記載の方法によって製造された農薬生産性ハイブリッド 微生物。 96.農薬を生産し得る能力および植物宿主との非病原性の内共生関係に入いる ことができる能力を有している安定なハイブリッド微生物。 97.前記ハイブリッド微生物が前記植物宿主を感染することができる感染性微 生物および農薬生産性微生物からの遺伝学的材料を含んでいる、請求の範囲第9 6項記載の安定なハイブリッド微生物。 98.前記農薬生産性微生物が細菌でありそして前記感染性微生物が細菌である 、請求の範囲第97項記載の安定なハイブリッド微生物。 99.前記農薬生産性微生物が菌類でありそして前記感染性微生物が菌類である 、請求の範囲第97項記載の安定なハイブリッド微生物。 100.前記ハイブリッド微生物が農薬生産性細菌と前記植物宿主を感染するこ とができる感染性細菌とのプロトプラストまたはスフェロプラスト融合によって 製造された融合ハイブリッド細菌である、請求の範囲第96項記載の安定なハイ ブリッド微生物。 101.前記感染性細菌がアグロバクテリウム(Agrobacterium) 、エルウィニア(Erwinia)、シユードモナス(Pseudomonas )、ザントモナス(Xanthomonas)またはアゾスピリラム(Azos p−irillum)からなる群より選ばれる属の細菌である、請求の範囲第1 04項記載の安定な融合ハイブリッド細菌。 102.前記農薬生産性細菌が窒素固定細菌である、請求の範囲第100項記載 の安定な融合ハイブリッド細菌。 103.前記窒素固定細菌がアゾトバクター(Azotobacter)属の細 菌である、請求の範囲第102項記載の安定な融合ハイブリッド細菌。 104.前記農薬生産性細菌が抗菌剤を生産する能力を有している細菌である、 請求の範囲第100項記載の安定な融合ハイブリッド細菌。 105.前記抗菌剤を生産する能力を有している細菌がストレプトマイセス(S treptomyces)属の細菌である、請求の範囲第104項記載の安定な 融合ハイブリッド細菌。 106.前記農薬生産性細菌が抗ウイルス剤を生産する能力を有している細菌で ある、請求の範囲第100項記載の安定な融合ハイブリッド細菌。 107.前記農薬生産性細菌が殺虫剤を生産する能力を有している細菌である、 請求の範囲第100項記載の安定な融合ハイブリッド細菌。 108.前記殺虫剤を生産する能力を有している細菌がバシラス(Bacill us)属またはストレプトマイセス(Streptomyces)属の細菌であ る、請求の範囲第107項記載の安定な融合ハイブリッド細菌。 109.前記農薬生産性細菌が線虫駆除剤を生産する能力を有している細菌であ る、請求の範囲第100項記載の安定な融合ハイブリッド細菌。 110.前記線虫駆除剤を生産する能力を有している細菌がストレプトマイセス (Streptomyces)属の細菌である、請求の範囲第109項記載の安 定な融合ハイブリッド細菌。 111.前記細菌がダニ駆除剤を生産する能力を有している、請求の範囲第10 0項記載の安定な融合ハイブリッド細菌。 112.前記ダニ駆除剤を生産する能力を有している細菌がストレプトマイセス (Streptomyces)属の細菌である、請求の範囲第111項記載の安 定な融合ハイブリッド細菌。 113.前記農薬生産性細菌が除草剤を生産する能力を有している細菌である、 請求の範囲第100項記載の安定な融合ハイブリッド細菌。 114.前記農薬生産性細菌が結合リン酸塩を可溶化する能力を有している細菌 である、請求の範囲第100項記載の安定な融合ハイブリッド細菌。 115.前記農薬生産性細菌が植物成長調節物質を生産する能力を有している細 菌である、請求の範囲第106項記載の安定な融合ハイブリッド細菌。 116.前記農薬生産性細菌が芳香物質およびアンチフィーディング剤からなる 群より選ばれる化学物質を生産する能力を有している細菌である、請求の範囲第 100項記載の安定な融合ハイブリッド細菌。 117.請求の範囲第75項記載の製法によって製造された農薬生産性ハイブリ ッド微生物。 118.請求の範囲第77項記載の製法によって製造された農薬生産性ハイブリ ッド微生物。 119.請求の範囲第85項記載の製法によって製造された農薬生産性ハイブリ ッド微生物。 120.請求の範囲第86項記載の製法によって製造された農薬生産性ハイブリ ッド微生物。 121.請求の範囲第87項記載の製法によって製造された農薬生産性ハイブリ ッド微生物。 122.請求の範囲第88項記載の製法によって製造された農薬生産性ハイブリ ッド微生物。 123.請求の範囲第89項記載の製法によって製造された農薬生産性ハイブリ ッド微生物。 124.請求の範囲第90項記載の製法によって製造された農薬生産性ハイブリ ッド微生物。 125.請求の範囲第91項記載の製法によって製造された農薬生産性ハイブリ ッド微生物。 126.請求の範囲第92項記載の製法によって製造された農薬生産性ハイブリ ッド微生物。 127.請求の範囲第93項記載の製法によって製造された農薬生産性ハイブリ ッド微生物。 128.作物植物種子、該種子上に被覆された生物分解性の栄養素担体材料、お よび農薬を生産することができかつ前記担体材料と関係して前記作物植物との非 病原性の内共生関係に入いることができる能力を有している安定なハイブリッド 微生物を含んでなる農業用種子製品。 129.農薬を生産することができかつ作物植物との非病原性の内共生関係に入 いることができる能力を有している安定なハイブリッド微生物によって感染され た前記作物植物の種子を含んでなる農業用製品。 130.水と、農薬を生産することができかつ植物宿主との非病原性の内共生関 係に入いることができる能力を有している安定なハイブリッド微生物との混合物 を含んでなる農業用土壌水剤。 131.農薬を生産することができかつ植物宿主中への注射に適した園芸学的に 許容され得る担体により植物宿主との非病原性の内共生関係に入いることができ る能力を有している安定なハイブリッド微生物を含んでなる農業用製品。
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