JPH02138977A - 新規なハリブリッド バシルス チューリンゲンシス遺伝子プラスミド及び形質転換されたシュードモナス フルオレスセンス - Google Patents

新規なハリブリッド バシルス チューリンゲンシス遺伝子プラスミド及び形質転換されたシュードモナス フルオレスセンス

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JPH02138977A
JPH02138977A JP1013021A JP1302189A JPH02138977A JP H02138977 A JPH02138977 A JP H02138977A JP 1013021 A JP1013021 A JP 1013021A JP 1302189 A JP1302189 A JP 1302189A JP H02138977 A JPH02138977 A JP H02138977A
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    • C07K14/32Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria from Bacillus (G)
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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】 〔産業上の利用分野〕 最も広く使用されている微生物殺虫剤は細菌であるハシ
ルス チューリンケンシス(Baci l lus t
、huringiensis)に由来するものである。
この細菌剤は広範囲の葉を食べる幼虫、マメコカネ(j
 a p a n ese beetle)及び蚊を抑
制するのに使用される。ハシルス チューリンゲンシス
は感受性の昆虫宿主によって摂取されると毒性である、
蛋白質性のバラ胞子又は結晶を製造する。例えはバシル
ス チューリンケンシスVar、クルスタキ(kurs
taki) HD−1(以下B 、 t 、 k 、 
It D −1と書くこともある)は多くの鱗翅類昆虫
の幼虫に毒性であるデルタトキシンと呼はれる結晶を製
造する。このB、t、結晶蛋白遺伝子を大腸菌中てクロ
ーニングし、そして表現することは刊行された文献に記
載されている(シュネッフ エッチ、イー、及びフィッ
トレー エッチ。
アール、 [+981]Proc、Natl、Acad
、Sci、U、S、A、78:2893−2897)。
米国特許4,448,885及び米国特許4,467゜
036は両方とも大腸菌中でB、t、結晶蛋白を表現す
ることを開示している。米国特許4,467.036中
に於てB、チューリンゲンシス var、クルスタキ 
HD−]がイリノイ州ペオリアの良く知られたNRRL
培養基寄託所から入手できることが開示されている。そ
の寄託番号はNRRL B−3792である。またB、
チューリンゲンシスvar、クルスタキ)10−73は
 NRRLから人手できる。その寄託番号はNRRL 
B−4488である。
〔課題を解決する手段〕
ここに開示され特許されているのは鱗翅類昆虫に毒性の
ある新規なハイブリッド毒素遺伝子である。この毒素遺
伝子はプラスミドベクターを経てシュードモナス フル
オレスセンス(Pseudomonasfluores
cedns)宿主に移されている。
特定的には本発明はB、チューリンゲンシスvar。
クルスタキHD−73毒素遺伝子の一部、B、チューリ
ンゲンシスvar、クルスタキ系統HD−1からの毒素
遺伝子の一部を含んでいる新規なハイアリットデルタエ
ンドトキシン遺伝子からなる。このハイブリット遺伝子
は、適当な運搬ベクターに挿入され、これが次にシュー
ドモナス フルオレスセンス宿主を形質転換するのに用
いられる。P、フルオレスセンス宿主は、鱗翅類昆虫に
対し、活性のある殺虫剤として使用することが出来る。
より詳しくは、本発明は鱗翅類昆虫に対し、活性を有す
る新規な蛋白質をコードしている新規なハイブリット毒
素遺伝子(DNA)に関するものである。表1は新規な
毒素をコードするDNAを開示している。表■は新規な
ハイブリッド毒素のアミノ酸配列を開示している。表■
は表I及び表■の複合体である。
〔課題を解決する手段〕
本発明の新規なハイブリット毒素遺伝子は、B。
チューリンゲンシスvar、クルスタキHD−73毒素
遺伝子の一部及びB、チューリンゲンシスvar、クル
スタキ系統HD−1毒素遺伝子の一部を含んでいる。
般にB、t、、に、HD−73遺伝子部分は、最初に(
1)既知の大腸菌ブラスミ)”pBR322、(2)既
知のプラスミドρRO1614からのシュードモナス中
で複製する能力、を有するDNAセグメント及び(3)
ハイブリッドTaCプロモーターを表わしているDNA
セグメントから由来するDNA断片と結合された。
生じるハイブリット遺伝子は、pM2.16−IIと呼
はれるプラスミド中に含まれる。このプラスミドはシュ
ードモナス フルオレスセンス微生物を形質転換するの
に使用され、MR436と命名される形質転換された系
統を与える。
本発明の毒素遺伝子は、広範囲の微生物宿主中に導入す
ることが出来る。毒素遺伝子の表現は直接又は間接に細
胞内生産を生じ、そして殺虫剤の保持を生しる。適当な
宿主、例えばシュードモナスで微生物は鱗翅類が増殖す
る鱗翅類昆虫のいる場所に適用出来、昆虫によって摂取
される。その結果望まれない昆虫が抑制される。別の方
法として毒素遺伝子を宿している微生物は細胞内で生産
される毒素の活性が持続される条件下で処理される。処
理された細胞を次に標的害虫の環境に適用することが出
来る。生しる生成物はB、t、毒素の毒性を保持する。
B、t、毒素遺伝子が、適当なベクターを介して微生物
宿主に導入され、そしてその宿主が生きている状態で環
境に適用されたときは、ある種の宿主微生物が使用され
るのが必須である。微生物宿主中月又はそれ以上の問題
となる作物のフィトスフェア(phytospHere
) (フィロプレイン(phylloplane)、フ
ィロスフェア(phyl 1osphere)、リゾス
フェア(rhizosphere)、及び/又はリソプ
レイン(rhizoplane))を占有することが知
られている微生物宿主が選択される。これらの微生物は
野性型の微生物と特定の環境(作物及び他の昆虫生息場
所)でうまく競争することが出来るように選択され、ポ
リペプチド殺虫剤を表現する遺伝子の安定した保持及び
表現を与え、そして望ましくは環境に於ける分解及び不
活性化から殺虫剤を保護することを改良する。
多種多用の重要な作物のフィロプレイン(植物の葉の表
面)及び/又はりラスフエア(植物の根のまわりの土壌
)に数多くの微生物が生息することが知られている。こ
れらの微生物には細菌、藻類、及び菌類が含まれる。特
に興味がもたれるのは、例えは細菌、例えはシュードモ
ナス、エルウィニア、セラチア、クレブシェラ、キサン
トモナス(Xanthomonas)、ストレプトマイ
セス(Streptomyces)、リゾビウム、ロド
シュードモナス、メチロフィラス、アグロバクテリウム
、アセトバクタ、ラクトバシルス(Lact、obac
i I 1us)、アルスロバクタ−(Arthrob
acter)、アゾトバクター(Azot。
bacter)、ロイコノストク(Leuconost
oc)、及びアルカリゲネス;菌類、特に酵母、例えば
サツカロマイセス(Saccharomyces)、ク
リプトコツカス(Cryptococcus)、クルイ
ヴエロマイセス(Kluyveromyces )、ス
ポロボロマイセス(Sporobolomyces)、
ロトトルう(Rhodotor+夏la)、及びオーレ
オバシディウム(Aureobas id ium)属
の微生物である。特に興味がもたれるのは、シュードモ
ナス シリンカニ(syringae)・シュードモナ
ス フルオレスセンス、セラチア マルセスセンス(m
arcescens)、アセトバクター クシリウム(
xyl ium)、アグロバクテリウム テウメファシ
ェンス(tumefaciens)、ロドシュードモナ
ス スフェロイデス(spheroides)、キサン
トモナス カンペストリス(campest、ris)
、リゾビウム メリトティ(mel 1oti)、アル
カリゲネスエントロファス(entrophus)、及
びアゾトハクタヴインランデイ−(vinlandi 
i)なとのフィトスフェア細菌種;ロドトルラルブラ(
rubra)、ロドトルラ グルティニス(gluti
nis)、ロドトルラ マリナ(marina)、ロド
トルラ アラランチイカ(a u rantiaca)
、クリプトコツカス アルビダス(Bll)idus)
、クリプトコツカス デイフルエンス(difflue
ns)、クリプトコツカス ローレンチイー(1aur
entt i)、サツカロミセス ロセイ(rose 
i )、サツカロミセスブレトリエンシス(pret、
oriensis)・サツカロミセス セレヴイシアエ
(cerevisiae)、スポロボロマイセス ロセ
ウス(roseus)、スポロボロマイセス オドラス
(odorus)、クルイヴエロマイセス ヴエロナエ
(veronae)、及びオーレオバシディウムボルラ
ンス(Po I Iu l ans)などのフィトスフ
ェア酵母種である。特に興味がもたれるのは、染色され
る微生物である。
毒素を表現するB、t、遺伝子を安定な保持及び遺伝子
の表現を可能とする条件下で微生物宿主に導入する多種
多様の方法が利用できる。毒素遺伝子の表現のための転
写及び翻訳制御シグナル、制御された下に於ける毒素遺
伝子、及びインテグレーションを生じさせる宿主生物の
配列と相同のDNA配列、及び/又はインテグレーショ
ン又は安定な保持を生しさせる宿主中で機能できる複製
系、を含むDNA構築物を与えることが出来る。
転写開始信号は、プロモーター及び転写開始出発位置を
含んでいる。ある場合には毒素の調節的表現を与えるこ
とが望ましく、その場合毒素の表現は環境中に放出され
たときのみにおきる。これは微生物の物理的又は化学的
な環境の変化によって誘発を行なうことの出来るオペレ
ーター、又はアクティベーター若しくはエンヘンサーに
対し結合している領域によって達成できる。例えば温度
感受性の制御領域を使用することが出来、ここでは生物
は毒素の表現なしに実験室中で生育されるが、環境に放
出されると表現が開始する。他の技術は実験室中に於い
て特定の毒性の表現を阻害、する栄養培地を使用し、こ
こでは環境に於ける栄養培地は毒素の表現を可能にする
。翻訳開始に対してはリポソーム結合位置及び開始コド
ンが存在するであろう。
種々のマニピユレーションをメツセンジャーの表現を強
めるために使用することが出来、特に活性プロモーター
を使用すること並ひにメッセンジャーRNAの安定性を
強める配列を用いることによって出来る。開始及び翻訳
停止領域は、ストップコドン、停止領域、及び任意付加
的にポリアデニル化信号を含むであろう。
翻訳方向に於いて、即ちコード又はセンス配列の5′か
ら3′への方向に於いて構築物は、もしあるならば転写
制御領域及び制御領域がプロモータの5′又は3′のい
ずれかであるプロモーター リポソーム結合位置、開始
コドン、開始コドンと同調したオーブン リーディング
 フレーム(開放読み枠)を有する構造遺伝子、ストッ
プコドン、もしあるならばポリアデニル化信号配列、及
びターミネータ−領域を含むであろう。二重鎖としての
この配列はそれ自身微生物宿主の形質転換に使用できる
が、通常はマーカーを含んでいる[INA配列とともに
含まれ、ここでは第二のDNA配列はDNAを宿主に導
入する間に於いて毒素表現構築物と一緒になる。
マーカーというのは修飾又は形質転換された宿主の選択
を与える構造遺伝子という意図である。
マーカーは通常、選択的な利点、例えば殺生物抵抗、例
えば抗生物質に対する抵抗性又は重金属に対する抵抗性
;無機栄養宿主に対し、原栄養を与えるための相補性な
どの選択的な利点を通常与える。好ましくは修飾された
宿主が選択されるのみならず、フィールドに於いて競争
的でもあり得るように相補性が用いられる。構築物の開
発には並びに宿主の修飾には、l又はそれ以上のマーカ
ーを使用できる。生物は更にフィールド中の他の野性型
の微生物に対して競争的な利点を与えることによって修
飾することが出来る。例えは、金属キレート剤を表現す
る遺伝子、例えはシデロフォア(siderophor
es)を毒素を表現する構造遺伝子と共に宿主に導入で
きる。この方法ではシデロフォアの強められた表現が毒
素生産宿主に対する競争的な利点を与え、従ってこれは
野性型の微生物と効果的に競争出来、そして環境のニラ
チエを安定に占有することが出来る。
機能的な複製系が存在しない場合は、構築物は又少なく
とも50塩基対(bp)、好ましくは少なくとも100
塩基対、そして通常は約1000塩基対を越えない宿主
の配列の相同の配列を含む。この方法によって合法的な
絹み替えの確立が強められ、従って遺伝子は宿主中に統
合され、安定に宿主によって保持される。望ましくは毒
素遺伝子は相補性を与える遺伝子並びに競争的な利点を
与える遺伝子に接近しているのが好ましい。従って毒素
遺伝子が失われた場合には生じる生物は、相補性の遺伝
子及び/又は競争的な利点を与える遺伝子を失う場合が
多く、従って無傷の構築物を保持している遺伝子と一緒
には環境中で競争するのに不安定である。
多数の翻訳制御領域が多様な微生物宿主から入手出来、
例えば細菌、バクテリオファージ、シアノバクテリア、
藻類、菌類などから人手できる。
種々の翻訳制御領域は、trp遺伝子、lac遺伝子、
gal遺伝子、ラムダ左及び右プロモーター、Tacプ
ロモーター、宿主中で機能的である場合には毒素遺伝子
と組み合わされている天然のプロモーターを含んでいる
。例えは、米国特許4,332,898.4,342.
832及び4,356,270を参照。停止領域は二つ
の領域が両立可能で宿主中で機能的である限りに於いて
転写開始領域又は異なる転写開始領域と通常関連するこ
とが出来る。
安定なエピゾームの保持又は統合化が望まれる場合には
宿主中で機能する複製系を有しているプラスミドを用い
る。複製系はクロモソーム、宿主又は異なる宿主中に通
常存在するエピゾームエレメント又は宿主中で安定であ
るビールスからの複製系であり得る。pBR322、p
AcYc184、R5FIOIO51〕ROI614な
どの多数のプラスミドが人手可能である。
例えばオルソン等、(19B2) 、1 、8acte
r to l 、 +50 +6069、及びバグダサ
リアン等、(+981)Gene 16:237、及び
米国特許4,356,270.4,362,817、及
び4,371.625を参照。
B、t、遺伝子は開始領域及び調節制御の下にあるよう
に転写及び翻訳開始領域と転写及び翻訳停止領域の間に
導入できる。この構築物はプラスミド中に含められ、こ
のプラスミドは少なくとも一つの複製系を含んでいるが
、1以上のものを含むことが出来、この場合−つの複製
系はプラスミドの開発の間クローニングに用いられ、第
二の複製系は最終的な宿主中で機能するのtこ必要であ
る。更に、lそれ以上のマーカーが存在出来、これは前
に述べた。統合化が望まれるときにはプラスミドは宿主
ゲノムと相同の配列を含むのが望ましい。
形質転換体は慣用の方法に従って単離出来、通常は未修
飾の生物又は存在する場合には運搬する生物に対して所
望の生物が選択することが出来る選択技術を用いる。形
質転換体は、次に殺虫活性について試験される。
処理細胞が標的害虫の環境に適用されたときに細胞の毒
素活性を長引かせるように殺虫剤含有細胞が処理される
場合には、適当な宿主細胞は原核生物又は真核生物のい
ずれかを含むことが出来、通常は哺乳類などの高等生物
に毒性の物質を生産しない細胞に限定される。しかしな
がら高等生物に毒性の物質を生産する生物もその毒素が
不安定であるか、又は適用水準が哺乳類宿主への毒性の
可能性なずへて避は得るほど十分低い場合には使用する
ことが出来る。特に興味のある宿主としては原核細胞及
び低級真核細胞、例えば菌類である。
原核細胞の例は、ゲノム陰性菌及び陽性菌であり、エン
テロバクテリアセアエ、例えばエセリキア、エルウィニ
ア、シジエラ、サルモネラ、及びプロテウス;バシラセ
アエ;リソビセアエ、例えばリゾビウム:スビリラセア
エ、例えばフォトバクテリウム、ジモモナス、セラチア
、アエロモナス、ヴイブリオ、デサルフA・ヴオブリオ
、スビリリウム;ラクトバシラセアエ;シュートモナセ
アエ、例えばシュードモナス及びアセトバクター;アゾ
トハクテラセアエ及びニトロバクテラセアエが含まれる
。真核生物の中には菌類、例えば藻状菌及び子嚢菌があ
り、これここは酵母、例えばサツカロマイセス及びシゾ
サッ力ロマイセスが含まれ、担子菌酵母、例えばロドト
ルラ、オーレオバシディウム、スポロボロマイセスなど
がある。
生産の目的のための宿主細胞を選択するのに特に興味の
ある特徴にはR,t、i、遺伝子を宿主に導入する容易
さ、表現系の人手しやすさ、表現の効率、宿主中の殺虫
剤の安定性、及び補助的な遺伝的能力の存在が含まれる
。殺虫剤ミクロカプセルとしての使用のための興味ある
特徴には、殺虫剤の保護的な性質、例えば厚い細胞壁、
染色性、及び細胞内パッケージ又は封入体の形成、葉へ
の親和性、哺乳類に対する毒性が無いこと、害虫が摂取
する魅力、毒素の破壊なしに殺虫及び固定の容易さなど
が含まれる。他の考慮点には処方の容易さ及び取り扱い
の容易さ、経済性、強い安定性などが含まれる。
特に興味のある宿主生物には酵母、例えばロドトルラの
種、オーレオバシディウムの種、サツカロマイセスの種
、及びスポロボロマイセスの種;フィロプレイン生物、
例えはシュードモナスの種、エルウィニアの種及びフォ
トバクテリウムの種、又はエセリキア、ラクトバシルス
の種、バシルスの種などの他の生物が含まれる。特定生
物にはシュードモナス アエルキノサ、シュードモナス
 フルオレスセンス、サツカロマイセス セレヴイシア
エ、ハシルス チューリンケンシス、大腸菌、バシルス
 スブティリスなどが含まれる。
細胞は通常無傷(細胞壁が破壊されていない)であり、
場合によっては胞子も用いられるけれとも処理されると
きは胞子形であるよりも実質的に増殖形である。
微生物細胞の処理、例えばS、t、毒素遺伝子を含有す
る微生物の処理は、化学的又は物理的手段によるもので
あることが出来るか、又は化学的及び/又は物理的手段
の絹み合わせであり得、この技術が毒素の性質に悪影響
を与えず、また毒素を保護する細胞の能力を消失させな
い限り用いられ得る。化学剤の例は、ハロゲン化剤、特
に原子番号17〜80のハロゲンである。より詳しくは
、所望の結果を達成するために温和な条件下そして十分
な時間、ヨウ素を使用することが出来る。他の適当な技
術にはアルデヒド、例えばボルムアルデヒド及びグルタ
ルアルデヒドでの処理、抗感染剤、例えばセフイラン 
クロライド及びセチルピリジニウム クロライドての処
理、アルコール、例えばイソプロピルアルコール及びエ
タノールでの処理、種々の細胞固定剤、例えばボーイン
固定剤及びヘリ−固定剤での処理(ヒューメイソン、グ
レッチエンエル0、アニマルティッシュ テクニック、
ダブリュー、エッチ、フリーマン アンド カンパニー
、1967) 、又は細胞が宿主動物に投与されるとき
細胞中で製造される毒素の活性を保持し、長期化する物
理的(熱)及び化学的薬剤の糾み合わせが含まれる。物
理的手段の例は、短波長照射、例えばγ照射及びX線照
射、凍結、紫外線照射、凍結乾燥などである。
細胞は一般に強められた構造的安定性を有し、このこと
は環境条件に対する抵抗を強める。殺虫剤がプロフオー
ム(p+・oform)である場合には、標的害虫病原
体によるプロフオームから殺虫剤の成熟形態への過程を
阻1ヒしないように不活性方法は選ばれるへきである。
例えはホルムアルデヒドは蛋白質を架橋させ、ポリペプ
チド殺虫剤のプロフオームの処理を阻害し得る。不活性
化又は殺菌方法は毒素の生物利用可能性又は生物活性の
少なくとも実質的な部分を保持する。
B、t、殺虫遺伝子を含有する細胞宿主は、DNA構築
物が選択的な利点を与え、実質的に全て、又は全ての細
胞がB、t、遺伝子を保持するように選択培地を与える
任意の慣用の栄養培地中で生育され得る。これらの細胞
は次に慣用の方法にしたがって収穫される。別の方法と
して細胞は収穫前に処理できる。
B、t、細胞は種々の方法で処方できる。これらは水和
粉末、顆粒又は散剤として使用出来、種々の不活性物質
、例えは無機物質(フィロシリケート、炭酸塩、硫酸塩
、燐酸塩など)又は植物性物質(粉末化したトウモロコ
シの穂軸、籾殻、くるみの殻など)と混合することによ
って使用することが出来る。処方物は展開粘着助剤、安
定化剤、他の殺虫添加物、又は表面活性剤を含み得る。
液体処方剤は水を基盤としたもの又は非水性のものであ
り得、フオーム、ゲル、!Lf:濁液、乳化可能な濃縮
物などとして使用できる。成分はレオロジー剤、表面活
性剤、乳化剤、分散剤、又は重合体を含有できる。
殺虫剤濃度は特定の処方剤の性質、特にそれが濃縮物で
あるか又は直接使用されるかに依存して広く変化し得る
。殺虫剤は少なくとも1重量%て存在し、100重量%
であってもよい。乾燥処方剤は殺虫剤の約1〜95重量
%を有し得るが、一方液体処方剤は一般に液相中の約1
〜95重量%固体である。処方剤は一般に約102〜約
10’細胞/mgを有する。これらの処方剤はヘクター
当たり約50mg(液体又は乾燥物)〜Ikg又はそれ
以上投与される。
処方剤は鱗翅類害虫の環境、例えは植物、土壌又は水に
対してスプレー、ダスト、ふりかけ、などにより適用す
ることが出来る。
以下は本発明の実施のため最良の態様を含む手順を例示
する実施例である。これらの実施例は限定するものと解
釈されるべきでない。全てのパーセントは他に記載され
ていない限り重量であり、全ての溶媒混合物は容量割合
である。
〔実施例〕
実施例】−新規なハリブリット毒素遺伝子の構築及びシ
ュードモナス フルオレスセンスへの形質転換 出発ATG(即ち、出発メチオニン)ないしHindm
位置までの全ての毒素をコードしたDNAを含んでいる
バシルス チューリンゲンシスvar、クルスダキHD
−73遺伝子の部分を、Tac−プロモートされたプラ
スミドpKK223−3(ファルマシア)中に挿入した
これはpKK223−3中のリポソーム結合位置から少
し下流のこの遺伝子のブラント融合を作ることによって
なされた。これによってプラスミドpKK2が形成され
た。次に、B 、 t 、のベルリナー(Berlin
er)系統からの毒素遺伝子の31部分(DNA 5:
305−314[+986])をSac IからPst
Iへの断片としてpKK2/5acI+Pst、I中に
クローン化し、このようにして新しいpKK73BB−
9と命名される新しいプラスミド中に組み替え毒素遺伝
子を作った。この遺伝子は5acI位置を越えた全ての
配列(3’から)に対しヘルリナ−(Berl 1ne
r)起源のものであった(DNA 5:305−314
.1986)。
次に、pKK73BB−9をN5iTて開裂し、毒素D
NAの内部部分を開放し、細菌アルカリフオルファター
ゼで処理し、ゲル精製し、N5il末端と部分的HD7
3−様の毒素遺伝子断片をサブクローン化するのに使用
した。生しるプラスミドはpKKI−73と呼ばれる。
)lD73−様の断片は、B、t、毒素に一般的に見ら
れる二つのN5iI位置の間の全てのDNA配列を表わ
している。次に、pKKI−73をTt、hllllで
開裂し、クレノー(Klenoν)断片プラスdNTP
で処理してプラント末端とし、BamHlに対しリンカ
−にし、BamHlで消化し、連結し、形質転換し、ス
クリーニングし、部分的なテトラサイクリン遺伝子が欠
失したプラスミドを見出した( pKK223−3に由
来)。これによってプラスミドpi、+23−1が生し
た。プラスミドpl、123−1をPvu Iで開裂し
、手短にBa131で処理し、クレノーでプラント末端
にし、同様にプラント末端化したテトラサイクリン抵抗
性のpBR322からの遺伝子をクローン化するのに使
用したく地図部分はEcoRl −Ava I )。テ
トラサイクリン抵抗性のコロニーのスクリーニングによ
って所望のプラスミドp+、]30−6を生成した。こ
のプラスミドをBamHlでの部分的な消化によって線
形化し、ゲル精製し、pRO+614からの複製のBa
mH1末端シュードモナス起源を受は入れるのに使用し
た。最終的な結果はプラスミドpM2.16−Ifとな
った。
プラスミF’ pM2.16−11を標準の形質転換手
順を用いてシュードモナス フルオレスセンスを形質転
換するのに使用した。
上で議論したHD?3−様のNsi T断片を次の様に
構築した。Hindm−末端化部分的HD?3遺伝子の
3′末端にハシルス チューリンゲンシスvar、クル
スタキ■0−1からクローン化されたH Ind m〜
Nde Iヘルリナー様毒素配列を加えた。
上記のクローニング手順は、他に記載されていない限り
標準の手順を使用した。
プラスミドの製造及び宿主生物の形質転換に用いた種々
の方法は、この技術で良く知られている。
これらの手順は全てマニアティス、ティー8、フリッシ
ュ、イー、エフ0、及びサンプルツク、ジエイ−(19
82) Mo1ecular Cloning:実験室
手順。
コールド スプリングハーバ−ラボラトり一ニューヨー
クに記載されている。従ってDNAを微生物細胞から抽
出し、制限酵素消化を実施し、DNA断片を電気泳動に
かけ、テーリングしてプラスミド及び挿入DNAをアニ
ーリングさせ、DNAを連結させ、細胞を形質転換し、
プラスミドDNAを製造し、蛋白質を電気泳動にかけ、
そしてDNAの配列を決定することは遺伝子工学技術分
野の当業者の成し得ることである。
本明細書に開示された制限酵素は、ベセスダリサーチ 
ラボラトリーズ、ミツトランド州、ゲイサースバーグ、
又はニューイングランド バイオラブ、マサチューセッ
ツ州、ベベリーから購入することが出来る。酵素は供給
者によって与えられた説明に従って使用した。
B、t、毒素遺伝子を含有しているプラスミドpM2゜
16−11は、標準の良く知られた手順を用いることに
よって形質転換された宿主微生物から除去できる。例え
ば、P、フルオレスセンス(pM2.16−11)を透
明化した溶菌物密度勾配平衡手順にかけるなどしてpM
2.16−11を回収する。
P、フルオレスセンス(pM2.1611)のサブカル
チャーは1988年1月15日にアメリカ合衆国616
04イリノイ州、ペオリア、ノース ユニバーシティ 
ストリ−1−1815のリージョナル リサーチ セン
ターアグリカルチュラル リサーチ サービスパテント
 カルチャー コレクション(NRRL)の永久寄託さ
れている。この培養基には寄託所から寄託番号NRRL
 B−18292が与えられている。この寄託物は開示
している特許の付与に基づいて公衆に入手可能となる。
この寄託物はまた、この出願の対応物又はその子孫出願
が出願されている国に於いて外国特許法に要求されるに
従って人手可能である。しかしながら寄託物が入手可能
であることは、行政行為によって与えられた特許権を損
って本発明を実施する実施権を構成するものではない。
更にこの培養基寄託は微生物の寄託に対するブタペスト
条約の条項に従って一般に保存されて入手可能とされる
。Illち培養基はこれを生きた状態で汚染されないよ
うに保つのに必要な全ての注意を払って寄託物の試料を
提供する要求の最も細菌のものから少なくとも5年間の
期間、そしてどんな場合にも培養基を開示して発行され
る任意の特許の権利行使可能な寿命の間、又は寄託の後
少なくとも30年間の期間保存される。寄託者は寄託物
の状態のために寄託所が試料を要求されたときに提供す
ることが出来ないことがあった場合に寄託物を取替える
義務を認めるものである。この培養基寄託の一般への入
手可能性の全ての制限は、寄託物を開示している特許が
付与されると永久に除かれる。
実施例2−毒素遺伝子を植物に挿入すること本明細書に
開示されている新規な殺虫毒素のコードしている新規な
遺伝子は、アクロバクタートウメファシェンスからのT
1プラスミドを用いて植物細胞に挿入することが出来る
。植物細胞を次に植物中に再生させる(ザンブルスキー
 ピー0、ジョーズ、エッチ8、ゲンテロ、シー9、リ
ーマン、ジエイ9、パンモンターグ、エム、及びシェル
、ジェイ、 [1983] Ce1l 32:l033
−1043) 、この点に関する特に有用なベクターは
pEN04にである(クリ−、エッチ、ジェイ0、ヤノ
フスキー、エム、エフ、及びネスター、イー、ダブリュ
ー、[1985] Bio/Technology 3
:637−642) 、このプラスミドは、植物細胞及
び細菌中の両方で複製出来、パラセンジャー遺伝子に対
する複数のクローニング位置を有している。毒素遺伝子
は、例えばpEND4にのBamHIの位置に挿入出来
、大腸菌中で増殖され、適当な植物細胞に形質転換され
る。
本発明の新規なハイブリッド遺伝子は、オートゲラファ
ー カリフォルニカ(Autographa cat 
1fornica)核ポリへトロシス ウィルス(Ac
NPV)などのバキュロウィルスにクローン化出来る。
plJc8なとの市販のクローニングベクター中にクロ
ーン化されたAcNPVゲノムを含有しているプラスミ
ドを構築できる。AcNPVケノムはポリへドリン遺伝
子のコーディング領域が除去され、そしてパラセンジャ
ー遺伝子に対する独特のクローニング位置がポリヘトリ
ン プロモーターのすく後に位置されているように修飾
される。そのようなベクターの例はペノック等(ペノッ
ク、ジー、デイ−0、シュエマ−カー、シー、及びミラ
ー、エル、ケイ、[1984] Mo1. Ce11.
 Biol、 4:399−406)によって記載され
たpGP−86874及びスミス等(スミス、ジーイー
0、サマーズ、エム、デイ−8及びフレーザ、エム、ジ
エイ、 [+983] Mo1. Ce11. Biol、 3:2+56−2
165)により記載されたpAc380である。本発明
の新規な蛋白毒素に対し、コードしている遺伝子はコー
ディング領域から上流及び下流の両方の適当な領域に於
いてBamHIリンカ−で修飾することが出来、AcN
PVベクターの一つのパラセンジャー位置に挿入される
前に記載したように新規なり、t、毒素遺伝子をコード
しているヌクレオチド配列は、表1に示されている。推
測されたアミノ酸配列が表Hに示されている。
蛋白質のアミノ酸配列はDNAのヌクレオチド配列によ
り決定されることがこの技術でよく知られている。遺伝
子コードの冗長性のために、即ち1以上のコードしてい
るヌクレオチド トリプレット(コドン)が蛋白質を作
るアミノ酸のほとんどに使用できるので異なるヌクレオ
チド配列が一つの特定のアミノ酸に対し、コードし得る
。従って遺伝子コードは次の様に述べることが出来る。
フェニルアラニン(Phe) ロイシン(Leu) イソロイシン(lle) メチオニン(Net、) バリン(Val) セリン(Ser) プロリン(Pro) スレオニン(Thr) アラニン(Ala) チロシン(Tyr) 末端信号 ヒスチジン(His) グルタミン(Gln) アスパラギン(Asn) リジン(Lys) アスパラギン酸(Asp) グルタミン酸(Glu) システィン(Cys) TK TY TM TG TL R5 CL CL CL AK AJ AK CA、I AK AA、I GAに GA、I GK トリプトファン(Trp)  TGG アルキニン(Arg)    リGZ グリシン(Gly)     GGL キー:各々の3文字のデオキシヌクレオチド トリプレ
ットがmRNAのトリヌクレオチドであって、左に5′
−末端を右に3′=末端を有しているものに対応する。
ここに与えられる全てのDNA配列は、その配列がmR
NA配列に対応する鎖のものであり、ウラシルがチミン
に置き換えられている。デオキシヌクレオチド配列を形
成しているプリン又はピリミジンに対して次の文字で表
わされる。
A=アデニン G=ニブアニ ン=シトシン T=チミン X=YがA又はGのときT叉はC X=YがC叉はTであるならばC Y=XがCならばA、G、C又はT Y=XがTならはA又はG W=ZがA又はGならはC又はA W=ZがC又はTならばC Z=WがCならばA、G、C又はT Z=WがAならはA又はG QR=SがA、G、C又はTならばTCl又はQR=S
がT又はCならばAG J=A又はG K=T叉はC L=A、T、C又はG M=A、C又はT 上記はB、t、毒素の新規なアミノ酸配列が蛋白質の同
しアミノ酸配列をコードしている均等なヌクレオチド配
列によって製造できることをボしている。従って本発明
はそのような均等なヌクレオチド配列も含む。更に同し
構造のそして同し機能の蛋白質は変化が蛋白質の二次構
造を変えないならば、アミノ酸配列を変更することによ
って作ることが出来ることが示されている(カイザー、
イティー、及びケズディー、エフ、シエイ、 [198
4]5cience 223:249−255) o従
って、本発明は蛋白質の二次構造を変化しない本明細書
に記載されてるアミノ酸配列の突然変異体も又はもしも
構造が変更されているならば生物活性が成る程度保持さ
れている突然変異体を含む。
表■ 10         20          :I
OI  ATGGA丁AACA  ATCCGAACA
T  CAATGAATI61  C1TAGAAGT
AT  TAGGTGGAGA  AAGAATAG。
121  TCIECTAACIEC^^TTTCTT
TT  GA6TGAATIEII  eTTGATA
T^^ TATGGGGAAT  TTTTGGTCI
241  +EAACAGTTAA TTAACCAA
AG AAT^GAAG;:310       32
0        :E:!04ElI  TATri
TTCAAG  CTGCAAATTT  ACATT
TATI541  AGGTGIEGGAT  TTG
ATGCCGCGACTATCAA丁 AGTCGTT
^T^ ATGATTTAACTAGGCTTA丁Tb
10        621)         66
01  GIECAACTATA  CAGATTAT
GCTr3T^CGCT+661  CCGIEATT
CTA  [EAGATTGGGT  AAGGT八T
A+へ21  TTAGATATCIE  TTGCT
CTGTT  CCCGAATTAT  GATAGT
AGAA  GATA丁CCAAT  TCGAACA
GT丁910        920        
9EO901AACAGT^丁AA  CCATCTA
TACC1GATGCTC+961  ATAATGG
CTT  CTCCTGTAGG  GTTTTCGG
+1021  ATGGGAAATG  CAGCTC
CACA  AC^ACGT^′3A  CCAGGA
丁TTA  CTGGTGGGIEA  CTTAGT
TAGA表■ Met  Asp  Asn  ASn  Pro  
ASn  rle  Asn2′5 Val Glu Val Leu Gly GLy G
lu ArgSer  Leu  Thr  Gin 
 Phe  Leu  Leu  SerVal As
p  lie Ile Trp Gly Ile Ph
eGlu Gin Leu  Ile ASn  Gi
n Arg  I12Q5 GLu Gly LeuSer Asn Leu Ty
r GinPro Thr Asn Pro Ala 
Leu Arg GluLeu  Thr  Thr 
 ^la  Ile Pro  Leu  PheTy
r  Val  Gin  Alcs、Ala  As
n  Leu  H1sB5 ^r9Trp Gly Phe Asp Ala Al
a Thr131y Asn Tyr Thr Asp
  Tyr Ala Va1Pro ASP Ser 
Arg^Sp Trp Val Arg Tyr Ac
1n Gin Phe Arg Arg Glu Le
u Thr Leu Thr Va1L!?u  As
p  Ile  Val  Ala  Leu  Ph
e  Pro  Asn  Tyr  Asp  Se
r  Arg  ^l’9  丁yr  Pro  I
le  ^r−9Thr  Va1Ser Gin L
eu Thr^r9Glu l1eTyr Thr−^
sn Pro Val Leu Glu^sn Phe
^sp Gly set’ Phe4〇 − 表■(続き) Arg Gly Ser Ala Aehn  S2r  Ile  Thrlle  M
et  ^la  SerMet  Gly Asn 
八1a Thr  Leu  Ser  5erSer  Va
l  L=u Asp Tyr Arg Lys 5er Pro Pro Arg Gln 5er  A;n  Ser  5erGlu F’h
e  Ac1n  AsnPhe Leu  Phe 
 Asn Leu  Asn  Ser  5erPro Ser
  Thr  EierGin Gly Ile Gl
u 11e Tyr ThL+ Asp Pro Val  Gly Phe Ala  F’ro  Gin  GinThr  L
eu  丁yr  Ar63日3 +31y Thr Glu Fhe Gly Thr Val Asp Gly Phe Ser His νal  Ser  r11? 11e11!! Il
e  Ala  5er4日5 Gly Ser Val  Ile Gly Asn Asn  111e コ25 Thr Arg Tyr Arg 290                295   
             30QAr9!Eer  
Ile Arg Eier Pro HiSLeu M
et Asp  rla Leu:!10      
         315             
  32+)Ala )−1is〜・g Gly Ty
r Tyr Tyr T+″p Eier Gly H
is Gin:530               
 :l:55               340S
er Gly Pro Glu Phe Thr Ph
e Pro L2LI Tyr Gly Tir35i
Q                355     
          360^rg  lie  Va
l  Ala  Gin  Leu  Gly  Gi
n  Gly  Val  Tyr  Arg:570
                 :575    
            391)八rc4  Pro
  Phe  Asn  Ile  Gly  Ile
  Asn  Asn  Gin  Gln  Leu
390                 :59?;
                 400Ala T
yr Gly Thr S=r  Eer  ^Sn 
Lsa Pro Swr  ^1aνる1表■ (続き 5コ5i                560As
n  Thr νal  Pro Ala Thr  
^la ThrAsn Gln Leu Gly Le
u Lys Thr AsnGlu Arg Asn 
Leu Leu Gin Asp Eier Asn 
Phe LysAsp Ile Asn Ar3 Gl
n Pro Glu Arg GlyTrp Gly 
Gly Ser Thr Gly l12Thr Il
e Gin Gly Gly^sp^sPνal Ph
e Lys Glu^sn Tyr7二5    、 
          730            
  735              740Val
 Thr Leu Ser r31y Thr Phe
 Asp Glu Cys Tyr Pro Thr 
Tyr Leu Tyr I:iin Lys l12
AspGlu Ser LySLE5U Lys^la
 Phe Thr Arg Tyr Gln Leu 
Arg Gly Tyr  112 GIU ASP 
Ser G1n765               
 770                775  
              7日0ASp Leu 
Glu 1.1e Tyr Leu Ile Arg 
Tyr Asn Ala Lys His Glu T
hr Val Asn Val Pro Gly795
                   Elooll
e Gly Lys Cys Gly Glu F’r
o^sn表■(続き) Arg CySAla Lys Cys Ala Asn  Glu Asp Leu Gl)/ Asn Lys Ar43 Ala Val Tyr Lys Leu  Gin  Ala ^rg Glu Ala r31u  Leu  Glu Asn Gl)/ Asp Glu  Gln  Asn Glu Val  Arg Tyr Gly Glu Ser  ASn Cys Pro His L2u Glu TrpHls  )
−1is  Eier  Hls  His日45 Leu Gly Val  Trp  Va1日65 Leu  Glu  Phe  Leu  GluB 
日5 Glu Lyci Lys Trp ArgGlu A
la LysGlu SerAsp  Thr Asn
  Ile AlaTyr Leu Pro IElu
 Leurily Arg  l1ePheThrF’
he Asn ASn Gly LeuAsn His
 Ar3 Ser Va1o25 Val  C>’S F’+’OG1yArgGly 
Cys Val  Thr  IleVal  Glu
  Glu  Glu  Valll0 Asn Pro Asp Leu F’he Ser L9LI Asp 11e Phe L)/S Ile Glu Lys Pro Leu Asp Lys A+−93LL+ Val  ASP Ala Leu Met  Ile  His  AlaSer  Va
l  Ile Pr。
Ala  Phe  Ser  LeuSer CyS
Trp  Asn L9LI  Val  Val  Pr。
Gly Tyr  Ile Leu His Glu  11e  Glu Tyr  Pro Asn Asn 815                  日20A
sp Cys Ser” 07% Arg Asp G
ly r31u11e Asp Val Gly Cy
−Thr Asp Leu日55          
       860Lys Thr Gin Asp
 +31y His Ala Arg875     
            日日0Val  Gly G
lu Ala Leu Ala Arg Va1日95
                 900Lys L
eu Glu Trp Glu Thr Asn  l
1ePhe Val  Asn Ser Gin Ty
r ASp G1nAla Asp Lys Arg 
Val His Ser  l1e955i     
              960Ala  Val
  Asn  Ala  Ala  Ile  Phe
  Glu975                 
’980Tyr Asp Ala Ar9ASn Va
l  11e LysVal LysGly HisV
al Asp Val C11uGlu Trp Gl
u Ala Glu Val  Eier G1n0A
r Val Thr Ala Tyr Lys Glu
 GlyASn ASn Tly Asp IElu 
LEIIJ Lys F’heTty Val Tly
 CySASn ASp Tyr Thr表■ (続き) Ar9Asn Arg Gly Tyr Asp Gl
y Ala1115               1
12O52r Ala Tyr Glu Glu 5/
9; Ala TyrAsp  Ser  Val  
1E1u Leu Leu Leu MetMet  
Asp Asn ASn Pro Asn  Ile 
Asn 1E1u Cye;  工11i’ Pr。
ATG  GAT  AACAAT  CCG  AA
CATCAAT  GAA  TGC^TT  CCT
TCG  CTA  ACr3 CAA  TTT 0
1丁 TTG  AGT  GAA  TTT  GT
T  C口CCTT  ACA  ACC’ GCT 
 ATT  CCT  CTT  TTT  riCA
  GTT  CAA  AAT表■ (続き) 二日5 3二5 :545 Ser Val Leu Alp Gly Thr G
lu PheTCT GTT CTT  GACGGG
  ACA GAA TTT表■ (続き) 50〔1 Ser  Ile  Phe  Ser  Asn  
Thr  Val  F’ro  Ala  Thr 
 ^la  ThrTCCATT  TTT  7口口
 AAT  ACA  GTA  CCA  GCT 
 A口A  GCT  ^CG5i70       
          575            
     580^sp PhelEly TyrF’
he GILI Ser Ala Asn Ala F
’he ThrGAT  TTT  GGT  TA丁
 TTT  GAA  AGT  GCCAAT  G
CT  TTT  ACA表■ (続き) 60(〕 70(+ 7二〇 795                 BOOll
e Gly LySC75Gly Glu Pro ^
5nATCGGA  AAG  TGT  GGA  
r3AG  CCG  AAT表■ (続き) 8日5

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、表IIに示されるアミノ酸配列を有するバシルスチュ
    ーリンゲンシス(Bacillus thuringi
    ensis=B.t.)毒素をコードしたDNA。 2、表 I に示されたヌクレオチド配列を有する特許請
    求の範囲第1項に記載のDNA。 3、上記配列がストップコドンで停止している表 I に
    示されたヌクレオチド配列を有する特許請求の範囲第1
    項に記載のDNA。 4、表IIに示されるアミノ酸配列を有する鱗翅類の昆虫
    に対して活性のある毒素、及び蛋白質の二次構造を変化
    させない、又は蛋白質の二次構造が変化していたとして
    も生物活性がある程度保持されているその突然変異体。 5、表IIに示されたアミノ酸配列に対しコードするヌク
    レオチド配列の全て又は一部を有するDNAを含んでい
    る組み替えDNA運搬ベクター。 6、原核宿主又は真核宿主中に移され、そして複製され
    る特許請求の範囲第5項に記載のDNA運搬ベクター。 7、表IIに示されるアミノ酸配列を有するB.t.毒素
    を表現するように形質転換された細菌宿主。 8、表IIに示されるアミノ酸配列を有するB.t.毒素
    をコードするB.t.毒素遺伝子を含有するプラスミド
    ベクターで形質転換された特許請求の範囲第7項に記載
    のシュードモナスフルオレスセンス(Pseudomo
    as fluorescens)。 9、特許請求の範囲第8項に記載のシュードモナスフル
    オレスセンスであるNRRLB−18292の同定特性
    を有するシュードモナスフルオレスセンス(pM2、1
    6−11)。 10、シュードモナス(Pseudomonas)、ア
    ゾトバクター(Azotobacter)、エルウィニ
    ア(Erwinia)、セラチア(Serratia)
    、クレブシェラ(Klebsiella)、リゾビウム
    (Rhizobium)、ロドシュードモナス(Rho
    dopseudomonas)、メチロフィリウス(M
    ethylophilius)、アグロバクテリウム(
    Agrobacterium)、アセトバクター(Ac
    etobacter)又はアルカリゲネス(Alcal
    igenes)の種である特許請求の範囲第7項に記載
    の微生物。 11、上記微生物が色素を有し、そしてフィロプレイン
    (Phylloplane:葉の表面)に付着している
    特許請求の範囲第10項に記載の微生物。 12、特許請求の範囲第10項に記載の微生物を鱗翅類
    昆虫又はその昆虫の環境に投与することからなる鱗翅類
    昆虫を抑制する方法。 13、上記投与がリゾスフェア(根のまわり)になされ
    る特許請求の範囲第12項に記載の方法。 14、上記投与がフィロプレイン(葉の表面)になされ
    る特許請求の範囲第13項に記載の方法。 15、投与が水の中になされる特許請求の範囲第12項
    に記載の方法。 16、標的害虫の環境に適用されたときに長い殺虫活性
    を有する実質的に無傷の処理された細胞を含んでいる殺
    虫剤を含み、上記殺虫剤が鱗翅類昆虫に毒性を有するポ
    リペプチドであり、細胞内部のものであって、表IIに示
    されるアミノ酸配列を有するB.t.毒素を表現する能
    力のある形質転換された微生物の表現の結果生じるもの
    である殺虫剤組成物。 17、上記処理された細胞が、環境中で殺虫活性を長期
    化させるために化学的又は物理的な手段で処理されてい
    る特許請求の範囲第16項に記載の殺虫組成物。 18、上記細胞が、原子核細胞又は低級真核細胞である
    特許請求の範囲第17項に記載の殺虫組成物。 19、上記原核細胞がエンテロバクテリアセアエ(En
    terobacteriaceae)、バシラセアエ(
    Bacillaceae)、リゾビセアエ(Rhizo
    biaceae)、スピリラセアエ(Spirilla
    ceae)、ラクトバシラセアエ(Lactobaci
    llaceae)、シユードモナダセアエ(Pseud
    omonadaceae)、アゾトバクテラセアエ(A
    zotobacteraceae)及びニトロバクテラ
    セアエ(Nitrobacteraceae)からなる
    群から選ばれる特許請求の範囲第18項に記載の殺虫組
    成物。 20、上記低級真核細胞が双状菌類、子嚢菌類、及び担
    子菌類からなる群から選ばれる特許請求の範囲第18項
    に記載の殺虫組成物。 21、上記細胞が色素を有した細菌、酵母、又は菌類(
    フンガス)である特許請求の範囲第16項に記載の殺虫
    組成物。 22、表IIに示されるアミノ酸配列を有するポリペプチ
    ド毒素に対しコードする鱗翅類昆虫に毒性を有するバシ
    ルスチューリンゲンシス毒素遺伝子の表現の結果である
    細胞内の毒素を含有する処理された実質的に無傷の単細
    胞微生物細胞であって、この細胞が標的昆虫の環境に適
    用されたときに長期化された殺虫活性をもたらす条件下
    に処理されている細胞。 23、細胞が環境中に於て殺虫活性を長期化させるため
    に化学的又は物理的手段で処理されている特許請求の範
    囲第22項に記載の細胞。 24、上記微生物がシュードモナスであり、上記毒素が
    表IIに示されるアミノ酸配列を有するB.t.毒素であ
    る特許請求の範囲第22項に記載の細胞。 25、上記細胞がヨウ素で処理されたものである特許請
    求の範囲第24項に記載のシュードモナス細胞。 26、シュードモナスフルオレスセンス(Pseudo
    monas fluorescedns)である特許請
    求の範囲第22項に記載の細胞。 27、シュードモナスフルオレスセンス(Pseudo
    monas fluorescedns)(pM2、1
    6−11)である特許請求の範囲第26項に記載の細胞
    。 28、pKK2、pKK73BB−9、pKK1−73
    、p1、123−1、p1、130−6及びpM2、1
    6−11からなる群から選ばれるプラスミド。 29、特許請求の範囲第28項に記載のpM2、16−
    11であるプラスミド。
JP1013021A 1988-01-22 1989-01-20 新規なハリブリッド バシルス チューリンゲンシス遺伝子プラスミド及び形質転換されたシュードモナス フルオレスセンス Expired - Lifetime JPH0829100B2 (ja)

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