JPH02502253A - 綿の再生及び形質転換 - Google Patents

綿の再生及び形質転換

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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】 ium hirsutu■L、)種の綿の植物再生及び形質転換に向けられたも のである。
近年、異った分類学的群に属する植物からの各種起源の多くの組織がin vi tro組織培養において確立されている。そのような培養の生育及び分化を調節 する幾つかの因子も又決定されている。異った植物ホルモン群及び直接的或いは 間接的に作用する植物成長制御体の間の微妙な相互作用の確立は単独或いは相乗 的組合せである程度細胞、組織及び器官の間に存在するある種の相関関係への洞 察を与えてきた。しかしながら、この情報は決して完全ではない。
しばらくの間、植物細胞培養液は非分化増殖状態に無限に維持されうろことが知 られていた。しかしながら、最近になって組織、器官或いは全植物生物体の再分 化が実験的に誘発されうろことが見出された。スクーグ(S koog)等によ る°Chemical regulation or growthand o rgan rorwhation in plant tissues cul tured 1nvitro、−5ysp、  5oc−Exp、  Biol 、   1 1  :18   1 30+1958、(ここにおいて準用する )により、サイトキニン対オーキシンの相対比がタバコ髄組織における器官発生 の性質を決定することが示されている。カルス培養液からの再組織或いは再生は 、共に究極的にはin vitr。
の再発達に導(苗発生原基或いは胚の形成を含むものである。
器官発生対胚発生についての傾向は、尚関連する種及び化学的及び/又は物理的 性質のある種の引金因子に応じて異る。
1902年に、ハーバ−ラント(Ilaberiandt)、” K ultu rversuche  sit  1solierten  pHanzenz ellen、”Mat、 H−Kais、Akad、11g5.11ien 1 11 : 62 (ここにおいて準用する)は、植物細胞は全植物を産出する能 力を有すると仮定し、これが何時の日か細胞培養において示されるであろうこと を予言した。1965年に、ライナート(Reinert)”Untersuc hungen uber die morpbogenesean  Geve bekulturen*” Ber、  dt、  Bot、  Ges、   7 1  :  1 5 、及びスチ二ワー) (Steward)等“Gro wth and organizeddevelopment of cult c+red cells/ II %Organization 1ncult ures  grown  fros’  freely  5uspende d  cells、”  AtJ。
Bot、45 : 705−708、は独立に研究しながら1nvitroの体 細胞胚発生を確認した。これらの両文献はここに引用する。実験的に体細胞胚発 生を操作するに際し、細胞培地の二成分、オーキシン及び窒素源が決定的役割を 果たすものと思われる。
又、体細胞胚発生の過程は、二つの段階、先ず高濃度のオーキシンの存在下にお ける胚発生能力を有する細胞の誘発及び第二にオーキシンの不存在下或いは低濃 度における胚細胞集団の胚への発達として起こることが示された。
器官発生成いは胚発生の誘発はカルスにおける区別された構造パターンに導く。
幾つかの植物種の詳細な研究は、苗木、芽或いは胚の発達に導く発達経路につい である種の一般化を行うことを可能にした。
組織培養技術の器官発生成いは胚発生を介しての植物の再生への適用は、おそら (工業的応用への継代発生における基本的研究の中で最も重要な寄与を残すもの と思われる。
ビーズレ−(Beasley)は1971年に綿の胚珠の培21:906:90 7.1971、ここにおいて準用する〕。後にス−(Hsu)等〔“Ca1lu s 1nduction by (2−cbloretbyl) pbospb onic (CPA) acid in culturedcotton ov ules、”Physiol、 Plant 36 : 150 153.19 76、ここにおいて準用する〕は、培地へのCPA及ヒシヘレリン酸の添加によ る胚珠から得られたカルスの生育の刺激を観察している。その他の外植片例えば (a)葉〔デビス(Devis)等、”In viLro culture o f callustissues  and  cell  5uspensi ons  from  okra   (Hibiscusesculentu s)  and  cotton  (Gossypium  hirsutu s)  、”  In杉土印9 : 395−398.1974 (ここにおい て準用する)):(b)胚軸〔シェンク(5chenk)等、“Mediuma nd  technique  for  1nduction  and   growth  of  monocot−yledonous and di cotyledonous plant cell  cultures、”C an、 J、 Bat、  50 :199 204.1972(ここにiいて 準用する)〕:及び(c)子葉〔ラニ(Rani)等、Egtablisbse nt  of  Ti5sue  Cu1tures  or  Cotton 、”Plant Sci、Lett、  7 :  163  169.197 6、(ここにおいて準用する)〕からのカルス培養液がゴシビウム・ヒルスツム 及びG、アルボレウム(G 、 arboreus)に対して確立されている。
カブターマン(Iatterman)等(The 1nfluence of  astrong  reducing  agent  upon  1nit iation  of  callusfros  the  germina ting  seedlings  of  Gossy  ius  bar ba−dense、” Physiol、 Plant 40 : 98 10 1.1977(ここにおいて準用する)〕は、G、バーバデンス(G。
barbadense)の子葉からのコンパクトなカルスが根を形成し、一つの 場合において完全な植物の再生も又得られたことを観察した。スミス(Smit h)等〔“Def 1nedconditions  for  the  1 nitiation  and  growth  of  cottonca llus  in  vitro+Gossy  ium  arboreum 、−In  vitro  1 3: 329−334.1977 (ここにお いて準用する)〕は、G、アルボレウムの胚軸−由来の開始及び二次培養の条件 を決定した。引続きプライス(Price)等〔“Ca1lusculture s  or  six  5pecies  of  cotton  (Go ssypius  L、)on defined media、 ” Pl、   Sci、 Lett、  8:115−119.1977及び“Ti5sue  culture or Gossypiumspecies  and  i ts  potential  in  cotton  genetics   andcrop  improvement、”’  Beltwide   Cotton  Production  Re5−earch  Confe rence  Proc、   pp、5 1    5 5%   1 9  7 7.  ofthe )Iational Cotton Council 、 klemphis (各々ここに準用する)〕は5種のゴシビウムからのカ ルスの開始及び二次培養の条件を規定した。
多くの植物種の培養液を確立する際の共通の問題の一つは、培養培地中の外植片 の「褐色化」である。綿においては、このポリフェノール類の浸出はスクロース をグルコースで置換し、及び培養液を10日毎に新鮮な培地に移すことにより克 服された。グルコース補給培地上での3〜4回の継代後、褐色は完全に消滅し、 培養液をスクロース補給培地に戻すことができた。誘発に伴う困難があったもの の、二次培養時のカルスの褐色及び維持はある種のゴシピウム種については克服 され、カルス培養液から植物を再生する全ての試みは不首尾であるか幾つかの時 間のかかる工程を含むものであった。タビニドス及びハミルトン(Davido nis and Hamilton)  (“PlantRegenerati on from Ca1lus Ti5sue or Gossypium h irs−utua、@L、P1ant Sci、Lett、32 : 89 9 3.1983、(ここに準用する)〕は培養の開始後2年後に終に胚の形成され たことを報告している。
多くの生育物質例えば植物ホルモン及び合成成長制御化合物が植物再生をin  vitroでもたらすために細胞培養培地中に利用されてきたが、異った物質の 植物再生に及ぼす効果の一般化は到達されておらず、特定化は更に少ない。事実 、同一物質が異った植物種に適用された場合には成長を制御、向上させるか或い は全く効果がないかのいずれかである。従って、ある種の標準的操作とは別に、 任意の新しい種に対する植物再生のための作業処方に到達する困難な課題が必然 的に残り、又多くの大きさの順序により植物形質転換を達成するより困難な課題 が残る。
本発明は実生から切出されたセグメントからの綿植物の迅速な再生方法を提供す る。説明される方法は高度の繰返し可能性及び信頼性を与え、又それは綿植物の 遺伝子形質転換を可能にする。
l豆旦且1 綿植物の体細胞からの任意の形質転換を伴った再生方法が提供される。
種子が殺菌され、暗所で生育されて実生にされる。実生は外植片の一源であり、 通常胚軸及び子葉である。もう一つの源は発達する果実の未熟接合子胚である。
外植片を細分し、第一のカルス生育培地(グルコースを含有)中でカルスが外植 片からフェノール分泌と対抗し、外植片の細胞を刺激して分割及び増殖するよう にさせる培養培地上で発達させる時間培養する。カルスはフェノール分泌段階を 通過後、カルスを胚発生カルスに発達させる新鮮なカルス生育培地(スクロース を含有)に移される。胚を次いで二次培養により多い胚発生カルスを産出するか 或いはもう一つの生育培養(植物発芽培地)に移し、苗を発達させるのに十分な 期間培養し、それをもう一つの生育期間後に温室に移し、次いで畑に移し、それ から種子を栽培することのできる成熟植物に成長させる。
胚は又浮遊液中で培養することもできる。この操作においては生育期間後に約6 00ミクロンより大きいより好ましくは約800ミクロンより大きい胚発生塊を 含有する胚を単離し、植物産生に利用する。より小さいカルスは植物形成カルス に成長するようにカルス生育培地に再循環されるか或いは胚源として維持される 。
形質転換は外植片、カルス或いは浮遊液発達の段階で生ずる。形質転換は外植片 、カルス及び/又は胚発生カルスを綿に外来性の発現性遺伝子配列を含有するア グロバクテリウムベクターの作用に遺伝子が細胞内に転移するのに十分な時間曝 すことを含む。残存アグロバクテリウムを次いでアグロバクテリウムに対して毒 性の抗生物質を用いて死滅させる。この後形質転換された苗に発達するための形 質転換細胞及び/又は胚発生カルスの選択を行った。浮遊培養においては、形質 転換及び/又は選択は細胞及び胚発生には余りにも未熟なカルスからの胚発生カ ルスの分離前或いは後に行われうる。
独特の表現型形質の植物を得ることができ、通常植物細胞成長に抑制的な抗生物 質に対して耐性を有する新規綿植物、殺草剤、真菌病原体に対して増大した耐性 を有する綿植物及びより良好な収率及び改良された繊維品質を示す綿植物が提供 される。
図面の簡単な説明 第1図は、形質転換の確立領域を示す組織培養技術に第2図は、葉(14)及び 根(16)を含む各種発達段階における体細胞胚(12)を存する綿の胚発生カ ルス(lO)の写真図である。
第3図は、第2図に図示されるような胚発生カルス培養液を形成するために単離 された後期球状段階における体細胞綿胚の写真図である。
第4図は、第2図と同様に胚発芽培地上に発達する綿の胚及び若い苗(18)の 写真図である。
第5図は、綿の浮遊培養液からの胚発生細胞の小塊の写真図である。
第6図は、浮遊培養液からの球状段階の胚の写真図である。
第7図は、発生する葉(14)及び根(16)を示す浮遊培養液から得られる発 芽胚を図示する。
第8図は、胚発芽培地上に生育する綿の苗の発達を図示する。
第9図〜第15図は、綿の遺伝的形質転換を図示し、第9図はカナマイシン耐性 の遺伝子を含有する形質転換綿細胞からの細胞コロニー(20)の発達を示す。
第10図は、第9図の選択された抗生物質耐性細胞から抗生物質補給培地上に発 達する体細胞胚を示す。
第11図は、殺草剤グリホセートに耐性を付与する遺伝子を含有する形質転換さ れた体細胞胚の発芽胚を示す。
第12図は、第11図の胚から発達した綿の苗を示す。
第13図は、葉14及び根16の発達を有する鱗翅目の昆虫に耐性を付与するよ うに形質転換された発芽体細胞胚を示す。
第14図は、第13図の胚から発達された苗を示す。
第15図は、カナマイシンに対する耐性を示す形質転換された胚から発達された 品種5iokraの苗を示す。
第16図は、Btプロトキシン遺伝子の5′末端を含有するプラスミドmp19 /btの造築を示す。
第17図は、Btプロトキシンコード化配列の5′末端に融合されたCa1iV 遺伝子■プロモーターを含有するプラスミドである―p l 9 / bt c a/ delの造築を示す。
第18図は、CaMV転写停止シグナルに融合されたプロトキシンの3′フード 化領域を有するプラスミドであるp702/btの造築を示す。
第19図は、CaMVプロモーター及びターミネータ配列が隣接した完全なプロ トキシンコード化配列を含有するpBR322/btl 4の造築を示す。
第20図はpRl[252/Tn903/Bglffの造築を示す。
第21図はPCIB5の造築を示す。
第22図及び第23図はpcIB4の造築を示す。
第24図はpCIB2の造築を示す。
第25図は、T−DNA境界及び植物選択の遺伝子を含有する広宿主範囲のプラ スミドであるpcIBloの造築を示す。
第26図はpcIBI O/ 19 Sbtの造築を示す。
第27図はpcIB710の造築を示す。
第28図はpcIBl 0/ 710の造築を示す。
第29図はpcIB 10 / 35 Stbの造築を示す。
第30図はpcIB 10 / 355bt(l[pn T )の造築を示す。
第31図はpclB 10 / 355bt(Bcl I )の造築を示す。
第32図はpcIB 10/ 35Sbt (607)の造築を示す。
第33図は、ベクターDEI PEPI Oを図示する。
第34図は、パーティシリウム蔓延畑に植付けられた綿再生体から構成される畑 試験を示す。
第35図は、第33図に示された畑試験における再生SJ4植物の後代を示す。
パーティシリウム真菌に対して改良された耐性を有するツマクローナル変種は矢 印で示される。
艮生旌量朋 本発明は綿植物特にゴシピウム・ヒルスツム(Gogsy−pius  hir sutum)属の植物の畑における伝播のための体細胞からの組織培養による再 生に向けられたものである。
任意にこれらの細胞は外来遺伝子情報を含むように形質転換されてよい。
−本発明に従って有用な各種生育培地は下記の通りである。
種子発芽生育培地 修正ホワイトの原液の組成 (Phytomorphology 11 : 109−127.1961.こ こにおいて準用する)MgSOa・7111,0    3.6g  溶解し最 終容量を100OJICにする。ホワイトのANatSO*        2 . Ov   原液とラベルする。lOOMQ/Qの最終培地を使NaB*PO * ”H*0    1.65g   用。
Ca(No、)t−4B、0   2.6 f   溶解し最終容量を1000 3112にする。ホワイトのBKNo、        80On   原液と ラベルする。100M(1/Qの最終培地を使El         650η   用。
Natl!oo、−2H*0    2.5a   溶解し最終容量を1001 1Qにする。ホワイトのCCoC1t・6Hオ0    2.5η  原液とラ ベルする。1−0wI2/ffの最終培地を使Mn5O−4xO3000用。
Zn5O,・7B、0     5019CuSO4・5HtO2,50 h関、50η Fe EDTA             MSFe EDTAのlOMQ/Q を使用。
有機物            MS有機物10ffiQ/12を使用。
カルス生育/維持培地 ムラシゲ及びスクーグ(MS)原液の組成(Physiol、PIant 15 :473−497.1962、ここにおいて準用する)NH,NO,41,26 9溶解し最終容量を100011Qまテニする。40112/12KNO,47 ,509の最終培地を使用。
CaC1,−2H,011,ODv MgSO,・7H,09,259 KH,P帆       4.259 Kl          83gg   溶解し最終容量を1000112まで にする。MS−MinorHsBOs        620 xy   とラ ベルする。IDxυ9の最終培地を使用する。
MnSO44tO1690n ZnSO44H*0     8601mNa!1l1004・2BtO25n CuSO4’5L0     2.5゜coci、・6Ht0     2.5 gニコチンn      50 mg   溶解し最終容量を1oooi12ま でにする。MS−ピリドキシンBC150η  Organicとラベルする。
1011112のアリコート中でチアミンHCI      10 n   凍 結。1OWL/12の最終培地を使用する。
Fe EDTA        2.789  2.7890FeSO,−7B 、Oを約2QOi12のイオン交換水にFe50.4)1,0     3.7 39   溶解する。3.739のNa、+:DTA−2a、o(エチレンシア NatEDTA・2f1.Oミン四酢酸二水和物のニナトリウム塩)をもう一つ のビーカー内の200172のイオン交換水中に溶解する。Na EDTA溶液 を熱板上で約10分間加熱する。常時撹拌しなからFe5Oa溶液をNaJDT A溶液に添加する。溶液を室温まで冷却し、容量を10100Oにする。MS  EDTAとラベルする。瓶をホイルでカバーし、冷蔵庫に貯蔵する。10xQ/ pの最終培地を使用。
チアミンHC150mg   溶解し容量を5OOxQにする。MS−チアミン とラベルする。4.0mQ/(lの最終培地を使用。必要に応じて使用。
イノシトール     109   溶解し、最終容量を1000iQにする。
酩−グリシグリシン       0.2g   ン/イノシトールとラベルす る。10zQ/Qの最終培地を使用。
植物発芽培地 ビーズレ−及びティンの原液の組成 (AL J、 Bot、 60 : 130−139.1973、ここにおいて 準用する)KHtPO42,72g   溶解し容量を100i+Qにする。B &T−A原液とHsBOs        61.83mg   ラベルする。
10112/Qの最終培地を使用。
Na、MoO4−2H,02,42zyCaC1t・2B*0     4.4 1?   溶解し容量を100m17にする。B&T−B原液とKl           g、3q   ラベルする。10xQ/Qの最終培地を使用。
CoC1,・61[1*0     0.24g9MgSO+・7FbO4,9 3y   溶解し容量を10(l雇にする。旦灸エニ旦原旅とMnSO4・Ht O169,02t9   ラベルする。1011υ′Qの最終培地を使用。
Zn5O,・7H,086,2’1x9CuSO4・5HtO0,2519 KN0.       25.2759   溶解し容量を2001gにする。
B&T−D原液とラベルする。40zQ/Qの最終培地を使用。
ニコチン酸     4.92xy   溶解し最終容量を10(m2にする。
B&T−ピリドキシ7HC18,22t90rganicsとラベルする。10 xQ/(lの最終培地をチアミンHC113,49x9   使用。
Fe EDTA            l01e/12のMS Fe EDT Aを使用。
イノシトール         100t9/Qの最終培地。
NHJOs(15gM)          1200.619/(1(D最終 培地。
上記の溶液の任意のものを用い、下記操作を用いて1e培地を調整する。ベース として20011のイオン交換水を提供し、各種原液をli2について述べられ た量で添加する。例えば、最終培地において!oleの原液が用いられるべき場 合には、10ffiQの原液が2001の蒸留水に添加される。塩類の溶液中の 存在を確保するために原液は通常上記配合に示される順序に従って添加される。
十分に混合後、追加のイオン交換水を混合物に添加し、それを必要な5oozQ にし、混合物のPEIを約5.8〜6.0に調整する。最終容量を1000xQ にし、通常組織培養寒天或いはその等個物を約0.8重量%の濃度まで添加する 。
これは流動性を減少するために溶液に何等かの固体性を与えるためのものである 。混合物を次いで15〜21ポンド/平方インチにおいて約5〜20分間消毒し て汚染生物を殺し、適当にラベルして無菌培地として貯蔵する。
簡単に述べると、綿の種子を殺菌し、基礎寒天培地などの適当な種子発芽培地上 において暗所で実生を産生ずるのに十分な時間発芽させる。通常の生育期間は約 4週間まで、典型的には7〜14日間である。
外植片のセグメントを実生から切出す。外植片は胚軸或いは子葉から得られるも のが好ましい。或いは又、温室或いは畑に生育した綿植物の発達する果実から得 られる未熟胚を外植片として同様に用いることができる。試験セグメントは適当 な第一のカルス生育培地、好ましくはグルツースを含む完全ムラシゲ及びスクー グ(MS)栄養培地上で培養される。生育は約25〜約35℃の温度において約 16時間の光及び約8時間の闇の光/闇すイクルにおいて培養することにより行 われる。培養は、培地が栄養成分が消費されるに従って定期的間隔で交換され、 約3〜約4時間未分化カルスが形成されるまで継続される操作である。カルスを 第二カルス生育培地、好ましくは炭素源としてナフタレン酢酸(NAA)及びス クロースを補給されたMS培地に移し、3〜4力月間培養されて胚を産出する。
胚は次いで第二カルス生育培地中に維持され、胚供給を維持するか或いは好まし くはカゼイン加水分解物及びアンモニウム源を含有するビーズレ−及びナインの 培地などの植物発芽培地に移され、2〜3週間培養されて苗を産出する。
苗は高湿度条件下に土壌に移され、次いで温室内のより大きいポットに移植され 、最終的に成熟まで成長するために畑に移される。
ここに簡単に説明した方法を用いて首尾良く組織及び浮遊培養によりゴシピウム ・ヒルスッム種の綿における体細胞胚形成を誘発し、最終的にSJ2、SJ4、 SJ5、B1644、B1810、B2724、GC510及びC1を含むゴシ ビウム・ヒルスッムのアヵラ品種及び非アカラ(Acala) rピッカー」ジ オクラ(Siokra)及び「ストリッパー」種FC2017のカルス培養物か ら得られる胚軸及び子葉から成熟植物を得た。培養物は、新規形質或いは性質を 有する定常な植物に形質転換された。
より詳細には、この操作は先ず綿種子の殺菌を含む。
適当な殺菌は種子を95%エタノールに2〜3分間浸漬し、無菌水中で1回以上 濯ぎ、次いで種子を次亜塩素酸ナトリウムの15%溶液中に15〜20分間浸漬 し、及び無菌水で数回濯ぐことにより達成される。
殺菌種子を次いで種子発芽培地と称される第一の培地に移す。種子発芽培地は通 常の塩含量の一つである。適当な発芽培地はホワイトの培地或いは生強度MS培 地(半分の成分強度)を含む基礎寒天培地である。発芽は通常暗所内で約12〜 約14日間に亘って起こる。
胚軸及び/又は子葉が発芽した種子がら好ましく切出され、セグメントに細分或 いは切断され、生育物質を補給されたMS培地などの第一〇カルス生育培地上で 培養される。現在好ましい培地は、約0.4 m9/ Qのチアミン塩酸塩、約 309/12のグルコース、約219/(1(1)+7タレン酢酸、約119/ 12のキネチン、普通の生育制御剤及び約100m9/fのイノシトール及び寒 天を補給されたMS培地である。チアミン塩酸塩は通常0.1〜約0.5my/ (lの濃度範囲であり得、グルコースは約20〜約30y /(1、す−yyレ ン酢酸は約1〜約10a+9/ff、キネチンは約1〜約2xv/(1、及びイ ノシトールは約50〜約100g+9/ffの範囲でありうる。
培養液は約25〜約35℃、好ましくは約30℃の温度において約16時間の光 及び約8時間の闇の光/闇すイクルで維持される。約2000〜4000ルクス 、より好ましくは約3000〜4000ルクスの光強度を有するのが好ましい。
形成されたカルスは3〜4週間間隔で定期的に二次培養され、新鮮な第一のカル ス生育培地に移される。外植片の培養においては、培養培地の黒色化により証明 されるように、外植片からのフェノール化合物の分泌が生じうる。この場合には 、培地はより規則的に交換される。
黒色化は培養培地をlO日日間−交換することにより避けられた。通常3回〜5 回の培地交換後にフェノール分泌が消滅する。これが生ずる場合には、第一のカ ルス生育培地をスクロースを含有する或いは炭素源としてスクロースを補給され た新鮮なカルス生育培地で置換することができる。
3〜4週間の培養後、活発なカルスが外植片の切断表面上に発達する。これらの カルスを次いで好ましくは、約1〜約103119/12.好ましくは約1〜約 5tg/+2のNAAと組合わされたMS培地である新鮮な第二〇カルス生育維 持培地に移す。サイトキニンは0〜約197(1の濃度で用いられる。カルス生 育培地は種子発芽培地よりも10倍より多い塩を含有する高塩含量培地として特 徴付けられる。第−及び第二のカルス生育培地の本質的相違は炭素源である。フ ェノール分泌の間にはグルコースが用いられる。分泌が停止した時点ではスクロ ースが用いられる。カルス生育培地の残りは同一のままであるか又は変化させる ことができる。
これらのカルスを通常約5〜7継代後或いはカルスの一部にアントシアニン色素 形成が明らかとなるまで新鮮なカルス生育培地に定期的間隔で移し、その後黄白 色胚発生カルスが発達する。
胚発生カルスを次いで選択的に二次培養し、規則的二次培養により維持する。胚 発生カルスは各種発達段階の体細胞胚を含有する。あるものは小苗への生育を可 能にする発達点に到達している。しかしながら、殆んどは更に発達を必要とする 。あるものは発芽まで進行しており、その他のものは将来の使用のための胚源と して維持される。
第2図を参照すると、異った大きさの体細胞胚12を有し、あるものが発生する 葉14及び根16を有するヱLl綿10のカルスを示すこの段階の発達が図示さ れている。第3図は、後期球状、段階で単離された体細胞胚を図示する。
第4図を参照すると、体細胞胚をここで胚発芽培地と称される通常アンモニア或 いはその等個物の形態での窒素に富んだ培地である第三の生育培地に移すことに より更に発達が達成される。適当な培地としては、好ましくは約SOOxg/Q までのカゼイン加水分解物を補給されたビーズレ−及びティンの培地が挙げられ る。
発芽は体細胞胚から起こり、2〜3週間以内に6枚までの葉及び良好な根系統の よく発達した苗18が通常形成される。
この段階において、苗を小さな塊で土壌に移し、高湿度条件下に標準的インキニ ベーター内で生育される。温度は通常的25〜30℃に維持される(第7図参照 )。
ある生育期間後、小植物を温室内のより大きいボア)に移植し、その後畑に移植 して成熟まで生育する。生育植物の全ては好ましくは温室内で生育させながら或 いは畑条件内で自己受粉するのが好ましく、種子を採集する。
種子を次いで発芽させ、4〜5週令の実生を後代列試験その他の標準的植物育成 操作のために畑に移す。上記操作を実施することにより約6〜約8カ月の期間中 に約35%の外植片から生育可能な綿植物が産出される。
胚発生綿細胞の浮遊培養液中における増殖生育胚発生カルスを植物に発達させる 代りに、カルスをより小さい細片に切断し、更に浮遊培養技術を用いて発達させ てもよい。
この操作においては、浮遊濃度は通常第二カルス生育培地(NAAを補給された MS培地)などの8MQのカルス生育培地に対して約750〜100OHのカル ス部数であり、浮遊状態で生育される。好ましい実施態様において、カルスの浮 遊液はT管内に挿入され、約16時間の光及び約8時間の闇の光方式下に約L5 rpmで回転するローラードラム上に置かれる。生育は約3〜4週間である。
約3〜4週間毎に、浮遊液を濾過して第5図の群に図示されるような胚発生カル スの大きい細胞塊を除去し、第6図に示されるように後期球状段階において単離 される。ろ液は3〜4週間の生育期間栄養培地に戻される。
この操作を約3〜4週間の間隔で大きい塊の栽培と共に何回も繰返し、その時点 で培地を全部或いは部分的に新鮮なカルス生育培地で補給する。好ましくは、4 容以上の新鮮な培地を約1容の残存浮遊液に対して添加する。
現在用いられるフィルターは、約600ミクロンより大きい、好ましくは800 ミクロンより大きいメッシュ径を有するのが好ましく、600ミクロン未満の粒 径を有する細胞集団は植物に発達しないのに対し、600ミクロンより大きい、 好ましくは800ミクロンよす大きい細胞集団は胚発生となり生育可能な植物に 発達することのできる十分な分化をを行ったことが観察された。
浮遊培養は又胚発生カルスを液体胚生育培地を約20zQのMS及び20mgI Q濃度のNAAの量で含有するDelong或いは三角フラスコなどのフラスコ に移すことによって開始することもできる。フラスコをジャイロ式シェーカー上 に置き、毎分約100〜110ストロークで振盪する。3〜4週間後に、浮遊液 は上記のような濾過に適したものになり、大細胞塊を植物発達のために取出す。
より典型的には、第3回或いは第4回二次培養後に、T管或いはDelong或 いは三角フラスコからの細胞浮遊液をNAA (ZOmg/N )を含有スル寒 天−固化MS培地或いはカゼイン加水分解物(50011g/I2)及び窒素源 を含有するビーズレ−及びナインの培地上にプレート培養する。3〜4週間以内 に発達する胚を有する胚発生カルスが目に見えるようになる。同様に、より大き い塊を上記培地上にプレート培養した場合には、発達する胚を有する胚発生塊を 生ずる。
再浮遊成長方法において、MS培地を用いて胚の促進及び/又は保持を行うのに 対し、迅速植物発達のためには発芽培地が用いられる。
実生外植片は必要に応じて形質転換することができる。
この操作においては、殺菌種子の子葉及び/又は胚軸セグメントを用いることが できる。子葉が好ましい。
セグメントを抗生物質、例えばカナマイシンに対する耐性などのコード(遺伝マ ーカー)を含有するアグロバクテリウムベクターを含む培地内にベクターが遺伝 子を外植片の細胞に転移するのに十分な時間置く。通常1分乃至24時間の範囲 の接触時間が用いられ、間欠的或いは静かな撹拌が伴なわれる。外植片を次いで 取出し、NAA (2zv/Q )を補給したMS培地などの寒天−固化カルス 生育培地上に置き、25〜35℃、好ましくは30℃で16=8時間の光:闇の 方式で15〜200時間インキニベートする。
インキュベーション後、外植片を好ましくは20011g/eの抗生物質セフォ タキシムを補給した同一培地に移す。セフォタキシムは、残存するアグロバクテ リウムの増殖及び植物組織の過剰成長を防止するために含ませられる。或いは又 外植片をNAA C2zg/(1)を補給したMS培地で濯ぎ、更に濯ぐ前に4 〜28時間インキユベートシ、次いでセフォタキシムを含有する同一培地をイン キュベートすることができる。新鮮な培地上での4〜5週間の培養の終りに、発 達カルス即ち主たるカルスを主たる外植片組織の残部から分離し、NAA(21 19/12)、セフォタキシム(200xy/(り及び硫酸カナマイシンなどの 抗生物質(501g/e)を含有するMS培地に移される。抗生物質(カナマイ シン)の存在下において成長するその能力により同定される形質転換された主た るカルスを選択し、胚を発達させ、発芽させ、及び植物を上記操作に従って得る 。
細胞浮遊液の形質転換を達成することも実施可能である。7〜14日間、通常7 〜lO日間の通常の二次培養生育細胞に引続いて、細胞を沈澱させて上澄液を除 去する。残存濃縮浮遊細胞を4000Xyで5分間遠心分離させ、過剰の培地を 廃棄する。濃縮浮遊培養液をアグロバクテリウムを含有する811Qの同一培地 に再浮遊させる。
浮遊液をrTJ管に移し、適当に撹拌してインキュベーションを行う。
細菌付着及びDNA転移を行わせるための約2〜24時間、好ましくは3〜5時 間のインキュベーション後、浮遊液を取出し沈澱させる。細菌を含む上澄液を廃 棄し、細胞を新鮮な培地で洗浄する。浮遊液は必要に応じて約5分間遠心分離し 、上澄液を除去してよい。いずれの場合にも、細胞を同一培地に再浮遊させ、r TJ管或いはフラスコに移して浮遊二次培養を再開する。この目的は細胞培養液 内に残される未付着アグロバクテリウムベクターの量を最少にすることである。
約15〜約200時間、典型的には15〜約72時間、好ましくは18〜20時 間後に、浮遊液を濾過して大きい塊を除去し、新鮮な液体培地で洗浄して沈殿さ せる。
浮遊液をセフォタキシム(200mg/e)を含有する新鮮な液体培地に再浮遊 させ、ベトリ皿内の固化培地上でプレート培養する。
或いは又、浮遊液をセフォタキシムを含有する新鮮な培地に再浮遊させ、更に4 〜28日間生育させてからペトリ皿内の固化培地上でプレート培養してもよい。
細胞濃度は1容の浮遊細胞プラス3容のセフォタキシムを有する培地である。l O〜300my/e好ましくは約20〜200119/12より好ましくは約4 0〜80zv/Q tvカナマイシンがネオマイシンホスホトランスフェラーゼ (NPT)遺伝子を発現する形質転換細胞の選択のために培地内に含ませられる 。選択濃度のカナマイシン中で増殖する細胞及び胚を更に上記の如くここに説明 する操作に従って全植物に発芽及び再生することのできる成熟体細胞胚に生育さ せる。
上記操作を用い、第9図を参照して形質転換の結果である各種細胞コロニーが示 される。抗生物質カナマイシンに対して耐性を示す綿細胞20が存在する。第1 O図婆参照すると、抗生物質MS培地上の体細胞胚に発達する形質転換カルスが 示されている。第11図はカナマイシン耐性を有するように確立され殺草剤グリ ホセートに耐性を有するように形質転換された形質転換体細胞胚を示す。第12 図は第11図の胚からの植物を示す。第13図はMS培地上に生育する鱗翅目昆 虫に耐性を有するように形質転換された細胞を示し、第14図においてはビーズ レ−及びティンの培地に移されたものを示し、第15図は第14図の苗のより成 熟した苗への更なる発達を示す。
綿害虫 に凰五ユ 葉外植片から出発する植物の 生 ゴッシビウム・ヒルスツム(Gossypium hirsutum)のアカラ (Acala)綿品種SJ2の種子を、95%アルコールと3分間接触させて殺 菌し、次いで無菌水で2回濯ぎ、次亜塩素酸ナトリウムの15%溶液に15分間 浸漬し、次いで無菌水で濯いだ。殺菌種子を暗所中で基礎寒天培地上で約14日 間発芽させて実生を産出した。この実生の子葉を2〜4zx″のセグメントに切 断し、それを無菌的に0.4m9/Qのチアミン−HCl、309/Qのグルコ ース、2.019/12 (7)す7りL/7酢酸(N A A) 、1 my /(1のキネチン、100iy/ffiのm−イノシトール、及び寒天(0,8 %)を補給されたムラシゲ及びスクーグ(M S )主及び従塩類よりなるカル ス誘発培地に移した。培養物を約2000〜4000ルクスの光強度を与える蛍 光光線(冷昼光)を有スるパーシバルインキコベーター内で16時間の光及び8 時間の闇の条件下で約30℃においてインキ1ベートした。
カルスは培養組織セグメント上に3〜4週間以内に形成され、白色乃至灰−緑色 であった。形成されたカルスを1ooi9/&のm−イノシトール、20y/Q のグルコース、219/Qのナフタレン酢酸(NAA)及び寒天よりなるカルス 生育培地上に3週間乃至4週間毎に二次培養した。組織外植片をカルス誘発培地 上に最初に置いた後4〜6カ月後に体細胞胚が形成された。カルス及び胚は3週 間乃至4週間毎に新鮮なカルス生育培地上に二次培養することによりカルス生育 培地上に維持した。
組織片上に形成された体細胞胚は新鮮なカルス生育培地或いはビーズレ−及びテ ィン(Beasley & Ting)の培地(胚発芽培地)のいずれかに外植 した。
体細胞胚から形成された体苗を1200ty/Qの硝酸アンモニウム及び有機窒 素源として500xy/Qのカゼイン加水分解物を含有するビーズレ−及びティ ンの培地上に移した。培地を凝固剤(Gelrite)により固化し、苗をマゼ ンタボックス内に入れた。
体細胞胚は約3カ月以内に苗に発達した。これらの苗は6枚乃至8枚の葉を根に 付け、約3〜8インチの長さであり、土壌に移し、高湿度下にインキニベーター 中で3乃至4週間、次いで温室に移した。硬化後、植物は又開放耕地にも移され た。
K胤■ユ 培地として、全培地成分が半分の濃度に減少された生強度MS培地を用いた他は 実施例1の操作を繰返した。
本質的に同一の結果が得られた。
実施例3 外植片が胚軸セグメントとされた他は実施例1及び2の操作を繰返した。本質的 に同一の結果が得られた。
実施例4 外植片が未熟接合子胚とされた他は実施例1及び2の操作を繰返した。本質的に 同一の結果が得られた。
丸嵐五五 アカラ綿品種SJ4、SJ5.5J2G−1,GC510、B1644、B27 24、B 1810.ピッカー品種5iokra及びストリッパー品種FC20 17を用いて実施例1及び2の操作を繰返した。全て首尾よく再生された。
大】U」旦 体細胞胚を形成することのできるカルスを得る程度まで実施例1の操作を繰返し た。約750〜1000ggの活発に生育する胚発生カルス片をT管内の0.4  友9/ (lチア ミ7HC1,209/(lグルコース、1. O0w9/ Q (Dイノシトール及びナフタレン酢酸(2%g/C)を補給したMS主及び 従塩類よりなる液体浮遊培養培地811Q単位中に浮遊させ、16:8光対闇方 式下において1.5rpmで回転するローラードラム上に置いた。ここでも又約 2000〜4500ルクスの光強度が蛍光光線(冷昼光)により与えられた。
4週間後に、浮遊液を840ミクロン径のナイロンメツシュを通して濾過して、 より大きい細胞塊を除去した。
840ミクロンより小さい両分を沈澱させ、約20〜2511の新鮮な浮遊培養 培地で1回洗浄した。この浮遊液をT−管(管当り2 RQ)に移し、各管を6 11Qの新鮮な浮遊培養培地で希釈した。これらの培養液を上記操作を10〜1 2日間隔で繰返すことにより維持した。即ち浮遊液を濾過し、840ミクロンよ り小さい細胞凝集物を含有する画分のみを新鮮な浮遊培養培地に移した。全ての 場合において、840ミクロンより大きい細胞塊を含有する塊はカルス生育培地 上に置かれて成熟体胚を得た。
カルス生育培地上に形成された体細胞胚を取出し、胚発芽培地に移し、実施例1 の方法を用いて発芽させ、苗及び次いで畑生育植物に発達させた。
K凰■ユ 浮遊培養液を750〜1000y9の胚発生カルスを219/(INAAを含有 する15〜20ffi12のMS液体培地を含むDelongフラスコに移すこ とにより形成した以外は、実施例6の操作を繰返した。この培養液含有フラスコ をジャイロ式シェーカーに置き、100〜110ストローク/分で振盪した。3 週間後に浮遊液を84040ミフロンナイロンメブシニして濾過し、実施例4と 同様にして植物生育用の大細胞塊を除去した。840ミクロン未満の浮遊物を沈 澱させ、MS液体培地中で一度洗浄し、2〜5峠のMS液体培地に再浮遊させた 。浮遊液を1〜211の浮遊液及び151aの新鮮なMS液体培地を含有するD elongフラスコ内の新鮮な培地に移すことにより二次培養した。培養液をこ の操作を7〜10日間間隔で繰返すことにより維持した。各二次培養においては 、840ミクロン未満の浮遊物のみを二次培養し、大きい塊(840ミクロン以 上)を植物生育のために用いた。
K産11 実施例6及び7の浮遊生育操作を用いる3回或いは4回の二次培養後、1.5〜 2. OxQのT管及びDelongフラスコからの細胞浮遊液を各場合におい て219/12NAAを含有する寒天−凝固MS培地及び500xy/+2のカ ゼイン加水分解物を含有するビーズレ−及びティン培地上にプレート培養した。
3〜4週間以内に発達する胚を有する胚発生カルスが目に見えるようになった。
再び、840ミクロン以上の細胞塊をカルス生育培地上でプレート培養し、発達 する胚を有する胚発生塊を生じ、それは究極的に植物に成長した。
綴±m豫 アゲロバクチリアLBA4434による腫瘍状−表現型を形成する形 転換 アヵラ綿浮遊培養液をT管内で培地(21f#!NAAを含有するMS培地)を 7日乃至10日毎に成度えながら3〜4ケ月間二次培養した。その後、いずれの 培地交換後においても細胞を沈澱させ、形質転換のために栽培することができる 。上澄液をピペッティングにより除去し、細胞をアグロバクテリウム(Agro bacterium)菌株LBA4434で形質転換した。アグロバクテリウA 91株LBA4434は(floekema+A、et al、、Nature  303:179〜180.1983、ここにおいて準用する〕に説明されてお り、Tiプラスミド−由来二元植物形質転換系を含む。そのような二元系におい ては、一つのプラスミドはTf−プラスミドのT−DNAを含有し、第二のプラ スミド4tTi−プラスミドの山−領域を含む。
これらの二つのプラスミドが共働して植物形質転換を行う。菌株LBA4434 においては、T−DNAプラスミドpAL1050はpTiAch5のTL、オ クトビアTi−プラスミドを含み、菌株LBA4434中のvir−プラスミド pAL4404はpTiAch5の完全な毒性領域を含む[0oss+G、et  al、、Plasmid 7 : 15〜29.1982、ここにおいて準用 する]。菌株LBA4434はオランダ、ライデン大学生化学部のRobert  5chilperoort博士から利用可能である。
形質転換アグロバクテリウム菌株をグリセロール原液から取り、少量の一昼夜培 養液に接種し、それから次の日50RQ培養液を接種した。アゲロバクチリアを NaOHでpH7,2に調整した水中e当り5gの牛肉エキス、19の酵素エキ ス、5gのペプトン、5gのスクロースを含有するYEB培地上で生育させた。
消毒後、11の211 MgC1tを添加し、その後その他の菌株を殺すために 必要な抗生物質を添加した。5011Qの一晩培養液の600n−における吸光 度を読取り、培養液を遠心分離し、形成されたペレットを植物細胞生育培地(M S培地プラス2xv/QのNAA)に0.5の600 amにおける最終吸光度 まで再浮遊させた。
811QのこのアグロバクテリウムLBA4434の細菌浮遊液を上澄液の除去 後浮遊植物細胞を含有する各T−管に添加した。植物及び細菌細胞を含むT−管 を撹拌して細胞を再浮遊させ、ローラードラムに3時間戻してアゲロバクチリア を植物細胞に付着させた。これらの細胞を次いで沈澱させ、残存上澄液を除去し た。新鮮な生育培地のアリコートをT管に添加し、浮遊液を残存する任意のアゲ ロバクチリアの存在下においてローラードラム上で18〜20時間インキコベー トさせた。この時間後、細胞を再び沈澱させ、上澄液を除去し、細胞をセフォタ キシム(200ag/iC)を含有する生育培地溶液で2回洗浄した。洗浄後各 T管からの細胞をセフォタキシム(全ての場合において200μ9/ xff) 含有する1011gの生育培地に再浮遊させ、浮遊液の1112のアリコートを ベトリ皿上でプレート培養させた。
感染細胞は植物ホルモンを添加されなかった生育培地上で成長し、組織がT−D NAにおける野性種の植物ホルモン遺伝子を受取ったことを確立した。これらの 細胞は腫瘍を発達させ、更に培養物の形質転換を示した。
実施例9で得られた浮遊培養液をT−DNA含有二元ベクターpcIB10 [ Rothstein、 S、J、et  al、Gene53 :153−16 1.1987、ここにおいて準用する]並びにpAL4404 vir−プラス ミドを含有するアゲロバクチリアを用いて形質転換した。pcI810のT−D NAは酵素ネオマイシンホスホトランスフェラーゼをコード化するTn5からの コード化領域であるツバリンシンターゼからのプロモーター及びツバリンシンタ ーゼからのターミネータ−より構成されるキメラ遺伝子を含有する。
pcIBloを含有するアゲロバクチリアはカナマイシン(50upl i&) を含有するYEB培地上で生育させた。
形質転換は細胞及びアゲロバクチリアを生ずる1 11Qのアリフートをカナマ イシン(50μ9/xff)或いはG418(25μ9/ xff)のいずれか を含有する選択培地上に直ちにプレート培養した以外は、実施例10と同様にし て達成された。形質転換植物組織におけるnos/ neo/ nosキメラ遺 伝子の発現はこの組織の両抗生物質の存在下における選択を可能にする。2〜4 週間以内に形質転換組織の存在が選択プレート上で明らかとなりた。未感染組織 並びに追加されたコントロール組織は生育の徴候を示さず、褐色に変って死滅し た。形質転換組織はカナマイシン及びG418の両者の存在下において極めて良 好に成長した。
この時点で、良好に生育していた組織片を新鮮な選択培地に二次培養した。これ らの組織片上に形成された体細胞胚を新鮮な非選択性生育培地に外植した。胚が 分化及び発芽を開始した時点において、即ちそれらが根の形成を開始し2或いは 3枚の葉を有した時点において、それらを実施例1で説明した生育培地を含有す るマゼンタボックスに移した。苗が6〜8枚の枚を有するまで生育させ、その時 点でそれを寒天培地から取出した。
苗を今度ポット内の土壌に入れ、湿度を維持するためにビーカーで覆い、パーシ バルインキ−ベーターに4〜8週間入れた。この時点で植物をビーカーから取出 し、温室に移した。植物は温室で成長し開花し、結実した。
実Wa4汁」」2 用いられた形質転換アゲロバクチリアがT−DNAベクターDEI  PEP  l O並びにpAL4404すlプラスミドを含有した以外は、実施例10の操 作に従った。第33図に示されるDEI  PEP 10は更に植物ゲノム内で 一体化するだめにBa5alで分割されたA、ツメファンエンス(ムTusef aciens) (菌株C−58)からの二つのT−DNAPstl切断右境界 配列、パラセンジャーメイズホスホエノールビルベートカルボキシラーゼ遺伝子 (ペブカーゼ遺伝子)、及び植物内で発現可能で抗生物質カナマイシン及びG4 18に耐性を与えるキメラ遺伝子(NOS/ NPT/ TI>を利用するもの である。このキメラ遺伝子はTn5からのネオマイシンホスホトランスフェラー ゼ■コード化領域であるツバリンシンセターゼプロモーター、及ヒ単純ヘルペス ウィルスチミジンキナーゼ遺伝子からのターミネーターを利用する。形質転換後 、胚発生カルス及び胚をカナマイシン(50zy/ff )上の選択により得た 。この濃度(50jI97Q)におけるカナマイシン上でプレート培養された対 照(非−形質転換カルス)からは耐性カルスは得られなかった。
友1貫↓1 綿浮遊培養液細胞のグリフォゼート耐性表現型への形(豫 用いられた形質転換アゲロバクチリアがT−DNAベクターpPklG85 /  587 [Pillatti、J、et al、、Mo1.Gen。
Genet、206:192 199.1987、ここにおいて準用する]並び にpAL4404 virプラスミドを含有した以外は実施例10の操作に従っ た。このプラスミドpPMG85 / 587は植物内で発現が可能な3個のキ メラ遺伝子を保有する。二つの遺伝子は抗生物質カナマイシン及び0418に耐 性を与えるネオマイシンホスホトランスフェラーゼ(NPT)をコード化する。
S 、typhimurius)の変異体紅」遺伝子からのコード化配列を含有 する第3番目のキメラ遺伝子は殺草剤グリホゼー) [Co5ai、 etal 、、5cience 221 : 370 371.1983、ここにおいて準 用する]に耐性を与える。pPMG85 / 587を含有するアゲロバクチリ アはカナマイシン(100uy/ ff112)を含有する培地上で生育した。
形質転換は浮遊液を28日間生育させ、その時点で111Qのアリコートを選択 抗生物質を含有する培地上でプレート培養した以外は、実施例10と同様にして 達成した。形質転換植物組織内のNPTキメラ遺伝子の発現がこの組織の両抗生 物質上での選択を可能にした。この場合に、選択抗生物質はカナマイシンであっ た(50μy/ ml’)。
2〜4週間以内に形質転換組織が選択プレート上に明らかになった。植物組織、 個々の胚及びカルスを次いで殺草剤グリホゼート11Mを含有する生育培地上に 置いたところ、形質転換組織は良好な成長を続けた。カルス及び胚の両者のタン パク質の抽出及び分析はグリホゼート耐性遺伝子の産成物の存在を確認した。
K嵐■ユ1 綿浮遊培養細胞のハイグロマイシン耐性非−腫瘍状表現(1然星1五1 形質転換アゲロバクチリアとしてT−DNA二元べ153−161.1987] 並びに四ゴブラスミドを含有するものを用いた以外は、実施例1Oの形質転換に 従った。pcIB715のT−DNAはカリフラワーモザイクウィルス(CaM V) 35 S転写体[0dell  et al、、Nature313:8 10−812.1985、ここにおいて準用する]からのプロモーター及びター ミネータ−及びハイグロマイシンBホスホトランスフェラーセ[critz、L 、及びJ 、Davies、Gene25 : 179−188、ここにおいて 準用する]のコード化領域より構成されるキメラ遺伝子を含有する。pcIB7 15を含有するアゲロバクチリアを、カナマイシン(50ay/ xQ)を含有 するYEB上で生育させた。
形質転換はllCのアリコートを選択抗生物質として50μ9/ m(lハイグ ロマイシンを含有する培地上で直ちにプレート培養した以外は再び実施例10と 同様にして達成した。形質転換植物組織におけるキメラハイグロマイシン遺伝子 の発現はハイグロマイシンを含有する培地上でのこの組織の選択を可能にする。
形質転換組織は選択生育培地上で実施例8と同様にして生育され、形質転換が起 ったことを確立した。
実!N 14ユ 鱗翅目の昆虫に対する耐性を付与する綿浮遊培養細胞の41転遺 以下に示す変更をした以外は実施例10の操作に従った。異った形質転換アゲロ バクチリアを用いた。又、植物組織を形質転換物質の選択のために抗生物質上で 選択した後にそれを更にここに規定するBT遺伝子の発現のために選択した。
用いられたアゲロバクチリアはその中に次のキメラニチルス・ツリンギエンシス (Bacillus thuringiensis)内毒素遺伝子(“BT遺伝 子”)を挿入したT−DNAベクターpcIB10 [Rothstein e t ml、、Gene53 二153−161 (198)、ここにおいて準用 する]を含有した。
このアグロバクテリウムベクターを調製するために、CaMV遺伝子遺伝子上プ ロモーターロトキシンコード化配列を融合した。ファージベクターg+pl 9  [Yanish −Perron  at  al+ 19851の誘導体を 先ず造築した。工程を第16図及び第17図に示す。先ず、155個のヌクレオ チド5′乃至プロトキシンコード化領域及び隣接の1346個のコード化配列の ヌクレオチドを含有するDNA断片を5p19に挿入する。ファージ5p19d s  rr(二本鎖複製形態)DNAを制限エンドヌクレアーゼ5acI及びS ea Iで消化し、約7.2− kbpベクター断片を低ゲル化温度アガロース による電気泳動後に標準的操作により精製した。プロトキシン遺伝子を含む約1 0 kbp(+ 。
ベース対)のバチルス・ツリンギエンシスDNAを含有するプラスミドpKU2 5/4を、スイス国、バーゼル、CIBA−Geigy社のJ 、 Nuees ch博士から得た。プラスミドpKU25/4に存在するプロトキシン遺伝子の ヌクレオチド配列を下記式1に示す。プラスミドpKU  25/4DNAをエ ンドヌクレアーゼHpa I及びSac lで消化L、一般式lのヌクレオチド 2〜1505を含有するtsoabp断片を精製した。この断片は約155bp のバクテリアプロモーター配列及び1346bpのプロトキシンコード化配列の 出発部分を含有する。各断片の約1100nを次いで混合し、T4DNAリガー ゼを添加し、15℃で一晩インキニベートした。得られた混合物をE、フリ(E 。
Co11)菌株HBIOI中に形質転換し、指示体細菌E。
コリJMIOIと混合し、プレート培養した。1個の71−ジ(mp19/ b t)を更に下記造築のために用いた。
次いで、CiMV遺伝子遺伝子上プロモーターするDNAの断片及び遺伝子■の ためのコード化配列のいくつかをmp19/bt中に挿入した。ファージ−p1 9/bt  di  rrDNA@BamHIで消化し、DNAポリメラーゼの 大断片で処理し、プラント末端を創出し、エンドヌクレアーゼPst Iで再切 断した。より大きいベクター断片を上記の如(電気泳動により精製した。プラス ミドpABD lは[Pagzkowski et al、、 EMBOJ、  3.2717−2722(1984)、ここにおいて準用する]に説明されてい る。プラスミドpABDIDNAをPstl及びB ind IIIで消化する 。CaMV遺伝子遺伝子上プロモーター75bpの遺伝子■コード化配列を含有 する約465bp長の断片を精製した。これらの二つの断片を連結し、上記の如 くプレート培養した。得られた組換えファージの一つ5Ip19 / btca は遺伝子■コード化配列の一部であるCaMV遺伝子遺伝子上プロモーター配列 トキシンコード化配列の上流の約155bpのバチルス・ツリンギエンシスDN A及び約1346bpのプロトキシンコード化領域を含有した。これらのCaM Vプロモーター配列を正確にプロトキシンコード化配列に融合するために、介在 DNAをmP 19 / btcaDNAのオリゴヌクレオチド−指示突然変異 誘発を用いて削除した。配列(5’ )TTCGGATTGTTATCCATG GTTGGAGGTCTGA(3)を有するDNAオリゴヌクレオチドは、Ap PliedBiosystess  DNAシンセサイザーを用いて通常の操作 により合成した。このオリゴヌクレオチドはCaMAプロモーター[(■ohn %Current Topics%Microbiology andImsu nology、96.193 235(1982)、ここにおいて準用する)中 のヌクレオチド5762〜5778]の3′末端におけるファージmP19/b tcaDNA及びプロトキシンコード化配列の開始部(上記一般式Iのヌクレオ チド156〜172)における配列と相補的である。
突然変異誘発の一般的操作は[Zoller and Sm1th、1leth 。
Enzys−、100,468−500(1983)、ここにおいて準用する] に記載されているものである。約5μ2の一本鎖ファージap19/btca   DNAを40uQの容量で0.319のホスホリル化オリゴヌクレオチドと混 合した。混合物を65℃に5分間加熱し、50℃に冷却し、ゆっくり4℃まで冷 却した。次いで緩衝液ヌクレオチドトリホスフェ−)、ATP、 T、DNAリ ガーゼ及びDIIAポリメラーゼの大断片を添加し、15℃において[Zoll er及びSm1th Meth、Enzym、、上00.468−500 (1 983) 、ここにおいて準用する]に説明されるように一晩インキニベートし た。アガロースゲル電気泳動後、円形二本鎖DNAを精製し、E、コリ菌株JM I Ol中にトランスフェクシヨンした。得られたプラークを32P−標識化オ リゴヌクレオチドとハイブリダイズする配列についてスクリーニングし、ファー ジをD N A 制限エンドヌクレアーゼ分析により分析した。得られたファー ジクローンの中にはCaMV遺伝子遺伝子上プロモータートキシンコード化配列 間の不所望の配列を正確に欠失したものがあった。このファージをmp19/b tca/ delと称する(第17図参照)。
次に、プロトキシン遺伝子の3′コード化領域がCaMV程を第18図に示す。
先ず、プラスミドpABDI D N AをエンドヌクレアーゼBamHI及び Ba1I[で消化し、CaMV転写ターミネータ−配列を含有する0、5kbp 断片を単離した。次にプラスミドpUC19[Yanisch −Perron  et al、 。
Gene3J、103−119 (1985) 、ここにおいて準用する]をB amHIで消化し、0.5kbp断片を混合しT、DNAリガーゼとインキ5ベ ートした。このDNAのE、コリ菌株HBIOI中への形質転換後、プラスミド p702と称される生じたクローンの一つが得られ、それは第18図に示される 構造を有する。次にプラスミドI)702DNAをエンドヌクレアーゼSac  !及びSea 1で切断し、より大きい約3.2kbp断片をゲル電気泳動によ り単離した。プラスミドPK[I25/4DNAをエンドヌクレアーゼAhaI II及びSac Iで消化し、プロトキシンコード化配列(nt1504〜37 73)を含有する2、3− kbl)断片(一般式lのヌクレオチド1502〜 3773)をゲル電気泳動後に石屋した。これらの二つのDNA断片を混合し、 T、DNAリガーゼとインキュベートし、E、コリ菌株HBIOI中に形質転換 した。得られたプラスミドはp702/btであった(第18図)。
最後に1フア一ジmpl 9 / btca/ del da rf D N  A及ヒフラスミドp702/btの部分を連結してCaMVプロモーター及びタ ーミネータ−配列の隣接した完全プロトキシンコード化配列を含有するプラスミ ドを創出した(第18図参照)。ファージmp 19/btca/del  D NAをエンドヌクレアーゼSac I及びSph Iで消化し、約1.75kb pの断片をアガロースゲル電気泳動に従って精製した。
同様に、プラスミドp702/bt  DNAをエンドヌクレアーゼSac I 及びSal Iで消化し、約2.5 kbpの断片を単離した。最後に、プラス ミドpBR322D N A [Bolivaret al−、Gene、 2 .95−113 (1977) 、ここにおいて準用する]を5ail及びSp h Iで消化し、より大きい4.2kbp断片を単離した。全ての三つのDNA 断片を混合し、T、DNAリガーゼとインキュベートし、E、コリ菌株HBIO I中に形質転換した。得られたプラスミドPBR322/bt14はバチルス・ ツリンギエンシス結晶タンパク質コード化配列に融合したCaMV遺伝子遺伝子 上プロモーター訳開始シグナル及びそれに続いてCaMV転写停止シグナルを含 有するPBR322の誘導体である(第19図に示される)。
ベクターpcIB10は、このキメラ遺伝子のアグロバクテリウムツメファシェ ンスを介する植物へのトランスファーに有用なTi−プラスミド−由来ベクター である。
このベクターはミズリー州、セントルイス、ワシントン大学のL Barnes 博士から得られる広宿主範囲プラスミドpRI 252から得られる。このベク ターは又Tn903からのアグロバクテリウムにおけるカナマイシン耐性に対す る遺伝子及びTiプラスミドpTiT37からの左及び右T−DNA境界配列も 含有する。境界配列の間には、プラスミドpUc18からのポリリンカー領域及 び植物内のカナマイシン耐性を付与するキメラ遺伝子がある。
先ず、プラスミドpRK252を修飾してテトラサイクリン耐性を付与する遺伝 子をトランスポランTn903からカナマイシンに対する耐性を付与するものと 置換し[Oka et al−、J、Mo1.Biol、 147.217−2 26(1981)、ここにおいて準用する]、又pRK252における独特なE coR1部位をBa1I[部位で置換することにより修飾した(これらの修飾の 概要について第20図参照)。プラスミドpRK252を先ずエンドヌクレアー ゼSal !及びSea Iで消化し、次いでDNAポリメラーゼIの大断片で 処理してプラント末端を創出し、大ベクター断片をアガロースゲル電気泳動で精 製した。次に、プラスミドp368をエンドヌクレアーゼBa5HIで消化し、 DNAポリメラーゼの大断片で処理し、約toso−bt断片をアガロースゲル 電気泳動後に単離した。この断片は抗生物質カナマイシンに耐性を付与するトラ ンスポランTn903からの遺伝子を含有する[Oka et al、。
J、Mo1.Biol、、 147.217−226 (1981) 、ここに おいて準用する]、両断片を次いでDNAポリメラーゼの大断片で処理してプラ ント末端を創出した。両断片を混合し、T、DNAリガーゼと15℃で一晩イン キコベートした。E、コリ菌株HB 101中への形質転換及びカナマイシン耐 性コロニーの選択後、プラスミドpRI252/T n 903を得た(第19 図参照)。
プラスミドpR1:252/T n 903をそのEcoR1部位で消化後、E 、コリDNAポリメラーゼの大断片で処理してプラント末端を創出した會。この 断片を合成りil II制限部位リンカ−に添加し、T、DNAリガーゼと一晩 インキニベートした。得られたDNAを過剰のBa1Ir制限エンドヌクレアー ゼで消化し、より大きいベクター断片をアガロースゲル電気泳動により精製した 。得られた断片を再びT、DNAリガーゼとインキュベートしてその新たに添加 されたBa1II付着端を介して再円形化した。E。
コリ菌株HBIOI中に形質転換後プラスミドpRK252/T n 903. /Ba1mが得られた(第20図参照)。
T + プ5X ミFT−DNA境界、プラスミFp[IC19のポリリンカー 領域及び植物におけるカナマイシン耐性の選択遠祖子を含有するプラスミドpB R322の誘導体を造築した(第21図参照)。プラスミドpBR325/ E c。
29はツバリンTiプラスミドpTiT37からの1.5−kbp  EcoR I断片を含有する。この断片はT−DNA左境界配列を含有する[ Yadav  et al、、ProcJatl、Acad−Sci。
USA、 79.6322−6326(1982) 、ここにおいて準用する] 。この断片のEcoRI末端をHindI[[末端で置換するためにプラスミド pBR325/Eco29 DNAをEcoR1で消化し、次いでヌクレアーゼ S1でインキュベートし、次いでDNAポリメラーゼの大断片とインキュベーシ 1ンを行い、プラント末端を創出し、次いで合成HindI[[リンカ−と混合 し、T4DNAリガーゼとインキュベートした。得られたDNAをエンドヌクレ アーゼC1aT及び過剰のHindl[Iで消化し、得られたT−DNA左境界 を含有する1、1−kbp断片をゲル電気泳動により精製した。次いで、プラス ミドpUc19のポリリンカー領域をプラスミドDNAのエンドヌクレアーゼE coRi及び旧ndn[による消化により単離し、より小さい断片(約53 b p)をアガロースゲル電気泳動により単離した。次に、プラスミドpBR322 をエンドヌクレアーゼEcoRI及びC1a Iで消化し、その他の二つの単離 断片と混合し、T4DNAリガーゼとインキニベー)L、E、コリ菌株HBIO I中に形質転換した。得られたプラスミドPCl35はプラスミドpBR322 の誘導体中にポリリンカー及びT−DNA左境界を含有する(第21図参照)。
植物中でのカナマイシン耐性の発現のための遺伝子を含有するプラスミドを造築 した(第22図及び第23図参照)。プラスミド旧n6は英国、ケンブリッジ、 PlantBreeding  In5tituteのM、Bevin博士から 得られた。このプラスミドはBevanによる[1Iuc1. Ac1ds、  Re5− + 12s8711−8721 (1984) 、ここにおいて準用 する]の文献に説明されている。プラスミドB1n6DNAをEcoRI及びH indI[[で消化し、キメラネオマイシンホスホトランスフェラーゼ(NPT )遺伝子を含有する約1.5kbpの大きさの断片を単離し、アガロースゲル電 気泳動により精製した。この断片を次いでエンドヌクレアーゼEeoRI及びH indl[[で切断されたプラスミドpt+cisDNAと混合した。T4DN Aリガーゼとのインキュベーション後、得られたDNAをE、コリ菌株HBIO I中に形質転換した。得られたプラスミドをptlcl 8 / ne。
と称する。このプラスミドDNAはネオマイシンホスホトランスフェラーゼ遺伝 子とツバリンジンダーゼのターミネータ−配列との間に不所望のBa腸H1認識 配列を含有する[Bevan、 Nucl、Ac ids、 Res、 、上2 .8711−8721 (1984)(ここにおいて準用する)参照]。
この認識配列を除去するためにプラスミドpUc 18 / ne。
をエンドヌクレアーゼBamHIで消化後、DNA;t?リメラーゼの大断片で 処理してプラント末端を創出した。断片を次いでT4DNAリガーゼとインキュ ベートして断片を再円形化し、E、コリ菌株HBIOI中に形質転換した。得ら れたプラスミドpUC18/ neo (Baa)はBamHI認識部位を失っ ていた。
T−DNA右境界配列を次いでキメラNPT遺伝子の次に添加した(第24図参 照)。プラスミドpBR325/Bind23はプラスミドpTiT 37の3  、4− kbp HindI[I断片を含有する。この断片は右T−DNA境 界配列を含有する[Bevan et al、+Nuc1.Ac1ds Res 、+上↓、369〜385、ここにおいて準用する]。プラスミドpBR325 /11ind23DNAをエンドヌクレアーゼSac II及びBindlで切 断し、右境界を含有する1、0kbp断片を単離し、   ゛アガロースゲル電 気泳動に従って精製した。プラスミドpUc18/ neo (Bag) D  N AをエンドヌクレアーゼSac II及びBindl[Iで消化し、4.0 kbpベクタ一断片をアガロースゲル電気泳動により単離した。これらの二つの 断片を混合し、T4DNAリガーゼとインキュベートし、E。
コリ菌株HBIOI中に形質転換した。得られたプラスミドpcIB4 (第2 3図に示す)は、プラスミドpUc18の誘導体中にT−DNA右境界及びカナ マイシン耐性のための植物−選択性マーカーを含有する。
次に、T−DNA左及び右境界の両者を植物選択性カナマイシン耐性遺伝子及び 境界間のpUC18のポリリンカーと共に含有するプラスミドを造築した(第2 8図参照)。プラスミドpcIB4 D N AをエンドヌクレアーゼHind lI[で消化後、DNAポリメラーゼの大断片で処理してプラント末端を創出し た後、エンドヌクレアーゼEcoRIで消化した。キメラカナマイシン耐性遺伝 子及びT−DNAの右境界を含有するl 6−k b p断片をアガロースゲル 電気泳動により単離した。プラスミドpcIB5 D N Aをエンドヌクレア ーゼAat IIで消化し、T4DNAポリメラーゼで処理してプラント末端を 創出し、次いでエンドヌクレアーゼEcoRIで切断した。より大きいベクター 断片をアガロースゲル電気泳動により精製し、pcIB4断片と混合し、T4D NAリガーゼとインキュベートし、E、コリ菌株HBIOI中にインキュベート した。得られたプラスミドpcI82 (第24図に示す)は二つのT−DNA 境界間に目的配列を含有するプラスミドpBR322の誘導体である。
以下の工程はベクターpci810の造築を完結し、第25図に示される。プラ スミドpcIB2 D N Aをエンドヌ成リンカ−を上記の如(添加する。過 剰のBa1llエンドヌクレアーゼで消化後、約Z6−kbp断片をアガロース ゲル電気泳動に従って単離した。上記プラスミドpRE252/Tn903/B a1I[(第20図参照)をエンドヌクレアーゼBa1lIで消化し、次いでホ スファターゼで消化して再円形化を防止した。これらの二つのDNA断片を混合 し、T4DNAリガーゼとインキュベートし、E。
フリ菌株HBIOI中に形質転換した。得られたプラスミドが完成ベクターpc IB10である。
キメラプロトキシン遺伝子のベクターpcI810中への挿入は、第26図に示 される工程によって行われる。プラスミドpBR322/bt 17 DNAを エンドヌクレアーゼPvul及びSal Iで消化し、次いで部分的にエンドヌ クレアーゼBamHIで消化した。キメラ遺伝子を含有する約4.2−kbpの 大きさのBamHI −Sat I断片をアガロースゲル電気泳動に従って単離 し、エンドヌクレアーゼBagH1及び5ailで消化されたプラスミドpcI B10DNAと混合した。T4DNAリガーゼとのインキュベーション及びE、 コリ菌株HBIOI中の形質転換後第26図に示されたプラスミドはプラスミド ベクターpcI810中にキメラプロトキシン遺伝子を含有した。
プラスミドpcIB/ 19 SbtをE、コリHBIOIからアグロバクテリ ウムに転移するために、中間体E、コリ宿主菌株517−1を用いた。この、コ ロラド州ボールダーのAgrigenetics Re5earch Corp 、から得られる菌株はプラスミドpci810を接合を介してアグロバクテリウ ムに直接転移して裸プラスミドDNAの直接アグロバクテリウム中への形質転換 させる必要性を回避する可動化機能を含有する[菌株517−1に対する文献は 、5ison et al、、Mo1ecular Genetics of  the Bacteria−Plant Interaction” %A、P uhler編、Springer Verlag。
ベルリン、98〜106頁、1983、(ここにおいて準用する)である〕。先 ず、プラスミドpcIB 10 / 19SbtDNAを塩化カルシウム処理5 17−1細胞中に導入する。次いで形質転換517−1細胞の培養、液及びアグ ロバクテリウムツメファシェンス菌株L B A 4404[Ooms et  al−、Gener14 33−50 (1981)、ここにおいて準用する) ]を混合し、N寒天(Dirco)プレート上で室温において一晩交配した。得 られた細菌の1白銀耳をAB最小培地上にストリークし[Chi Itonet  al、、  Proc、 Natl、Acad、Sci、USA、 7ヱ、7 347−7351 (1974)、ここにおいて準用するコ、50μv/’x( lのカナマイシンと共にプレート培養し、28℃でインキュベートした。コロニ ーを同一培地上に再ストリークし、次いでNB寒天プレート上に再ストリークし た。
遅い成長コロニーをつつき出し、AB最小培地上にカナマイシンと共にストリー クし、単一コロニーを単離した。
この操作はpcIB 10 / 19 Sbtプラスミドを含有するアゲロバク チリアを選択するものである。
バチルス・ツリンギエンシスプロトキシンキメラ遺伝子f) CaMV 35  Sプロモーターによる造築は、第27図に示されたように造築されたCaMV3 5 SプロモーターカセットプラスミドpcIB710の造築により達成された 。このプラスミドはCaMVプロモーター及び35SRNA転写体に対する転写 停止配列を含有した[ Covey、 S、 N、、 Loso−nossof f、 G、 P、 * 及びBull、R,、Nucleic Ac1ds R e5earchVo1.9.6735−6747 (1981)、ここにおいて 準用する] 、 CaMVD N Aの1149−bp Ba1I[制限断片[ Hohn et al、、Current Topics in Microb iology andtoG(1982)、ここにおいて準用する]をプラスミ ドpLV111 (サンディエゴのカリフォルニア大学のS。
Bowel l博士から得られたもの;或いはこの断片は直接CaMV  D  N Aから単離することができる)から前記の如く調製アガロースゲル電気泳動 により単離し、BamHI−切断プラスミドpUc19DNAと混合し、T4D NAリガーゼで処理し、E、コリ中に形質転換した。得られたプラスミド中のB aaHI制限部位はBglll付着端のBagH1付着端への連結により破壊さ れた。pUc19/35Sと称される得られたプラスミドを次いでオリゴヌクレ オチド−指示in  vitro突然変異誘発において用いてHohn文献にお けるCaMVヌクレオチド7483の直後にBamHI認識配列GGATCCを 挿入した。得られたプラスミドpct8710はBas+HI制限部位により分 離されたCaMV35 Sプロモーター領域及び転写停止領域を含有する。この Bam81部位に挿入されたDNA配列はCaMV転写制御配列により植物内で 発現される。pcIB710は転写の開始点及びBag)(1部位の間に如何な るATG翻訳開始フドンも含有しない。
CaMV35 Sプロモーター/ターミネータ−カモ、トのpcIB10中への 挿入は第28図に概略図示される工程により行われた。プラスミドpclB10 及びpcIB710DNAsをEeoR1及び5ailで消化し、混合し、連結 した。得られたpCIB 10/710は植物形質転換ベクターpclB10に 挿入されたCaMV35 Sプロモーター/ターミネータ−カセットを有する。
CaMV35 S配列は、pcIB10のT−DNA境界の間にあり、従って植 物形質転換における植物ゲノム中に挿入される。
バチルス・ツリンギエンシスプロトキシン遺伝子のpcIB10/710中への 挿入は第29図に概略図示される工程により行われた。プロトキシン遺伝子源と しては、プラスミドpcIB 10/ 19SbtをBamHI及び)Ico  Iで消化し、プロトキシン遺伝子を含有する3、6−kb断片を調製ゲル電気泳 動により単離した。この断片を次いで配列5’−CATGGCCGGATCCG GC−3’を有する合成Nco I −Ba5H1アダプターと混合し、次いで Ba5)(1で消化した。この工程はプロトキシン断片の両末端にBamHI付 着端を創・出す。この断片を次いでBa識H1−切断pcIB10/ 710中 に挿入した。第29図に示される得られたプラスミドpcIB10/35sbt はCaMV35 Sプロモーターと転写停止配列の間にプロトキシン遺伝子を含 有する。
プラスミドpcIB10/35Sbtのアグロバクテリウムツメファシェンス菌 株LBA4404中への転移は前記の通りであった。
約725個のアミノ酸を含有する欠失バチルスツリンギエンシスプロトキシンの 造築及びこの欠失遺伝子をCaMV35 Sプロモーターと共に含有するキメラ 遺i子の造築は、一般式1に示された配列における位置2325においrKpn l制御’l!エンドヌクレアーゼにおいて切断することによって、遺伝子のC0 0)l−末端部分を除去して行われた。プラスミドpclB 10/ 35Sb t (第29図)をBa5HI及びKpn Iで消化し、欠失プロトキシン遺伝 子を含有する約2.2−kbPのBamHI /Kpm I断片を調製アガロー スゲル電気泳動により単離した。3′末端におけるKpn 1部位をBamH1 部位に転換するために、断片をKpn1/Ba*HIアダプターオリゴヌクレオ チドと混合し、連結した。この断片を次いでBa■HI−切断pcIBlO/7 10と混合した(茅28図)。
約645個のアミノ酸を含有する欠失プロトキシン遺伝子を一般式1に示された 配列における2090位におけるBcl I制限エンドヌクレアーゼ部位におい て切断して遺伝子のC00H−末端部分を除去することにより作成した。プラス ミドpcIB 10 / 355bt(第29図)をBa5H1/BclIで消 化し、欠失プロトキシン遺伝子を含有する約1.9− kbpのBamHI /  Bc II断片を調製アガロースゲル電気泳動により単離した。Be1lはB a■H1と適合性の付着端を創出するので、この断片をBamHI−切断pcI 810/710(第28図)に連結する前に更に操作が必要とされない。第31 図に示された構造pcIB 10/ 35Sbt(Bcl I )を有する得ら れたプラスミドはカナマイシン上で選択された。
pcIBl 0/35Sbt(Kpnl)と命名され、第30図に示される得ら れた形質転換体は約725のアミノ酸の欠失プロトキシン遺伝子を含有する。こ れらの形質転換体はカナマイシン上で選択される。
欠失プロトキシン遺伝子はB&■H1切断部位(GGATCC)を導入すること により作られた。これはpcIBl 0 / 35sbtからのプロトキシン配 列を含有するBamHI断片を−p18中にクローニングし、及び上記標準オリ ゴヌクレオ妾ド突然変異誘発を用いることによりなされる。突然変異誘発後、二 本鎖複製形態DNAをM13クローンから調製し、それを次いでBa5HIで消 化する。欠失プロトキシン遺伝子を含有する約1.9− kbp断片をBamH I−切断pcIB10/710中に挿入する。第32図に示される構造pcIB  10/ 35Sbt (607)を有する得られたプラスミドをカナマイシン 上で選択する。
pcIB 10/Sbt (607)が用いられた。形質転換は選択性抗生物質 を含有する培地上で1 IQのアリコートを直ちにプレート培養した以外は、実 施例7と同様にして達成された。この選択培地はカナマイシン(50uv/xQ )或いは0418(25μ9/峠)を含有した。両形質転換植物組織中における NRTキメラ遺伝子の発現がいずれの抗生物質上でのこの組織の選択を可能にす る。
2〜4週間以内に形質転換組織が選択プレート上に明らかとなった。植物物質は カナマイシン或いはG418上で選択した。植物組織(個々の胚或いはカルス) を次いで緩衝液で抽出し、BT遺伝子生成物の発現についてELrSAアフセイ により測定した。抽出の条件は次の通りである:l10Oxの組織当り、50  sM NaCO5(pH9,5)、0.05%Triton、 0.05%Tw een、  100 nM NaCff、  10mM EDTA% 1 mM ロイペプチン、及びl 6M PMSFを含有する0、1xe(’)抽出緩衝液 中でホモジナイズする。ロイペプチン及びPMSFは使用直前に100×原液か ら添加する。組織をモーター駆動乳棒で磨砕した。抽出後、2MTrispH7 を添加してpHを8.0〜8.5に調整し、次いでベックマンマ不りロヒニージ 12中で12000rp@で遠心分離しく4℃で10分間)、上澄液を酵素結合 免疫吸着剤アッセイ(rELIsAJ )のために保存した。
ELISA技術は一般的道具として[M、F、C1ark et  al。
Methods in Enzymologyl 18 : 742−766  (1986)、ここにおいて準用する]により説明されている。
Bt毒素用のELISAは標準操作を用いて開発され、トランスジェニック植物 物質をBt配列の発現について分析するために用いられた。この操作のために、 ELISAブ製ウサギ抗つBt抗血清(5C)l)をホウ酸−緩衝化塩水(下記 参照)中の3μ9/ xQの濃度でプレートに添加する。これを4℃で一晩イン キニベートさせた。抗血清が勾配精製Bt結晶によるウサギの免疫化に応答して 産生され[Ang、 B、J、& 1lickerson、 K、1. ; A ppl、Environ。
Microhio136 : 625 626 (1978) 、ここにおいて 準用する]、ドデシル硫酸ナトリウムで可溶化し、ELISA洗浄緩衝液(下記 参照)で洗浄した。それを次いで室温で1時間ブロッキング緩衝液(下記参照) で処理し、ELISA洗浄緩衝液で洗浄した。植物抽出液を50μ9のタンパク 質を与える量で添加した(これは典型的には約5μQの抽出液である)。タンパ ク質としての葉抽出緩衝液は、カリフォルニア州、リッチセント、Bio  R ad社から得られる市販のキットを用いてBradford法により求める[B radford、 M、、Anal、Bioches、 72 : 248(1 976)、ここにおいて準用する]。葉抽出液の稀釈が必要な場合には、ELI SA稀釈液(下記参照)を用いる。これを4℃で一晩インキユベートさせる。E LISA洗浄緩衝液で洗浄後、50μρアフィニティ精製ヤギ抗−Bt抗血清を ELISA稀釈液中の3μ9/ xQタンパク質の濃度で添加する。これを37 ℃で1時間インキニベートさせ、次いでELISA洗浄緩衝液で洗浄する。アル カリホスファターゼに結合した50μQのウサギ抗−ヤギ抗体[ミズリー州、セ ントルイス、Sigma Chemicals社から市販のもの]を、ELIS A稀釈液中に1:500に稀釈し、37℃で1時間インキュベートさせ、次いで ELIS^洗浄緩衝液で洗浄する。50μQの基質[ELISA基質緩衝液(下 記参照)中0.619/ x(lのp−ニトロフェニルホスフェート]を添加し 、室温で30分間インキニベートする。反応は50u(lの3MNaOHを添加 することにより停止する。修正ELISA読取機[カリフォルニア州、スタンフ ォード、Hewlet Packard社]における405nmでの吸光度を読 取る。
pcIBl 0 / 35 SBt (Bet I )で形質転換した植物組織 は、このELISA操作を用いて分析した際に陽性反応を示し、Bt遺伝子の発 現を示した。
EPBS (ELISAリン酸緩衝塩水)10uM Naホスフェート: Na JPOa     4.689/ 4QNaHtPO4・■to  o、 97 69/ 4(1140mM  NaCl            NaC132 ,79/ 4Qp■は約7.4であるべきである。
ホウ酸緩衝塩水 100mMホウ酸 25■M Naボレート 75mM NaC1 plを必要に応じてEICI或いはNaOHで8.4〜8.5に調整する。
1% BSA 0.02%Naアジド ELISA洗浄緩衝液 10mM Tris−HCI pH8,00,05%Tween 20 0.02%Naアジド 0.05% Tween  20 1% BSA 0.02%Naアジド 匹土込蒸】コL乱旅 5001Q中 481gジェタノールアミン 24、519 MgC1t HCIでpH9,8に調整。
ELISA基質 25x(1M質tl衝液中1519のp−ニトロフェニルホスフェート。
パイオアフセイに対しては、これらのアゲロバクチリアによる形質転換から得ら れた抗生物質耐性細胞培養液からの細胞浮遊液を開始した。浮遊液をG418( 25wy/(1”)で補給した培地中で生育させ、7〜lO日間間隔で新鮮な抗 生物質含有培地中に二次培養した。次いでこれらの培養液の試料を培養アッセイ に用いて鱗翅目昆虫に対する毒性を試験した。201i2のこれらの培養液のア リコートを沈澱させ(細胞容積=3〜4MQ)、抗生物質に欠ける培地中に再浮 遊させた。浮遊液を次いでこの培地中において追加の2日間生育させて細胞から 残存抗生物質を欠乏させた。3/4オンス部分のカップの底に湿潤11hatm an  2.3cxf紙の2枚の円盤を置いた。0.2cx深さの形質転換浮遊 培養細胞の層を濾紙円盤上に置いた。
幼虫を各部分のカップ中に入れた。対照例は非形質転換浮遊培養細胞で、飼育し た幼虫により構成された。円盤は必要に応じて2日間間隔で更新された。マンデ ニカ幼虫は通常より多くの植物物質を必要とする。形質転換細胞で飼育された幼 虫の成長速度及び死亡率を、未形質転換細胞で飼育された幼虫の成長速度と対比 して5日後に評点したところ、形質転換細胞におけるBt遺伝子産生物の毒性が 明らかに認められた。
K嵐五ユ1 チーズクロスのシート上に置かれたへりオティス・ビレセンスの卵は、ノースカ ロライナ州レイリーのノースカロライナ州立大学のTabacco In5ec t Control Labora−toryから得られた。チーズクロスシー トをカバーされた大ガラスビーカーに移し、湿潤紙タオルで湿度を維持して29 ℃でインキュベートした。卵は3日以内に岬化した。畔化後なるべく早く、幼虫 (カップ当り1匹の幼虫)をカバーされた374オンスのプラスチックカップに 移した。各カップは綿の葉の円盤を含有する。幼虫は細い荒毛塗料ブラシを用い て移した。
1c11直径の葉の円盤は綿植物の葉から切抜きカップ内の円形湿潤濾紙上に幼 虫と共に置いた。各植物について若い及び古い両方の葉である少なくとも6〜l O枚の葉の円盤について試験した。葉の円盤は2日間間隔或いは必要に応じて取 り変えて幼虫を飼育した。形質転換された植物の葉上で飼育される幼虫の成長速 度[全レプリカ昆虫の大きさ或いは合−重ffi]及び死亡率を未形質転換綿の 葉で飼育される幼虫のそれらと比較した。
pclB10/35SB5(Bell)で形質転換された綿の円盤で飼育される 幼虫は、対照例と比較して成長速度の減少及び死亡率の増大を示す。
ある数の我々の再生植物(5〜lO%)は、再生過程の結果として遺伝的に継承 可能な表現型変化を獲得したように見えることが観察された。この変化はツマク ローナル変化として知られている。以下の実施例は我々の再生操作の結果として のツマクローナル変化が如何にして用いられて商業的に有用な新しい形質を綿の 品種中に導入したかを例示するものである。
友良五ユ玉 菌病源体に耐性の綿再生体 実施例1の操作に従い、品種SJ5及びSJ4の得られた再生綿植物を硬化し、 土壌中に入れた。これらの植物は自己受粉させ、F1世代を表わす種子を集めた 。
−ティシリウム蔓延畑に植付けて、後代列分析を行った。
品種SJ4及びSJ5の種子を畑に代照例として植付けた。パーティシリウム真 菌に対して親品種より耐性のあるツマクローナル変種は総合的植物の活力、収量 及び病気に伴う葉の徴候の不存在を評価することにより葎がの後代列(5%)中 に確認された。第33図は、パーティシリウム蔓延畑内に植付けられた再生体の 後代列を示す。
第34図は品種SJ4のパーティシリウム耐性ツマクローナル変種を示す。この 真菌病原体に対する耐性の改良は、遺伝的に安定であることが判明し、引続く世 代に継代された。
友胤亘エユ された成長性癖を有する綿再生体 病気蔓延土壌中に植付ける代りにF1世代を綿育成苗床に植付けた以外は、実施 例13の操作に従った。F1再生後代の総合的成長性癖を対照側品種のそれと対 比した。成長性癖においてより均一であり、且つ親品種より丈の短いツマクロー ナル変種が確認された。我々の試みにおいてPhy 6と同定された一つのSJ 5再生体は親品種より丈が20%短かった。この種の成長性癖は狭い列(30イ ンチ列間隔)の栽培条件下において生育される綿においては望ましいものである 。これらの形質は遺伝的に安定であり、引続く世代に継代された。
F1後代の再生体を綿育成苗床内に植付は結実させた以外は、実施例13の操作 に従った。ボールが成熟した時点で、綿を収穫し、長さ、均一性、引張強度、弾 性及びミクロネールを含む幾つかの繊維品質形質の分析に付した。これらの形質 の1以上において親品種に対して有意に改良されたツマクローナル変種が確認さ れた。F2後代(Flの細胞受粉)からの代表的データを下記表1に含ませる。
星印を付けた値は統計学的に有意であり、引続く世代において真に生育すること が判明したSJ5再生体における改良を表わす。
SJ5   1.13   48.7   2t7   6.8  4.273 SP16  1.27°  51.2   24.6   8.0”   4. 10”3SP20  1.28”   53.1”   23.1   7.6 ”   4.13”5SPIQ       1.11       53.2 ”       25.7豪       6.2      4.555SP 17  1.1g    51.7   26.7’    7.1  4.4 3゛及良匠↓遣 改良した収量を有する綿再生体 品種SJ4のF1後代の再生体を非再生対照例と共に複製収率試験において植付 けた以外は、実施例13の操作に従った。より均一な成長性癖及びより活力のあ る成長性癖を示した一つの変種は、同一試験における親品種よりも4%多い綿を 生産した。データを下記表2に示す。
SJ4対照例     28.0        3049Phy 4      29.1      3169    4%01この差は95%信頼水準で有 意であった。
収率の4%増大は、100万ニーカーを越す綿が毎年栽培されているカリフtル ニアにおいて平均釣線生産者に対してニーカー当り殆んど20ドルの収益を表わ す。
実施例20 殺草剤(カナマイシン)に耐性の綿再生体綿み種B1644の浮遊培養液を実施 例5の方法に従って発達させた。浮遊培養液を、実施例6と同様であるが、しか し殺草剤(抗生物質)カナマイシン(25119/Q)を補給した寒天培地上に プレート培養した。殆んどの細胞が死滅したが、僅か(工〜5%)は耐性であり 生残った。これらを選択的に増大濃度のカナマイシンにより最終濃度が50xy /Nに到達するまで補給された寒天−固化培地上で二次培養した。胚をこのカル スから次いで発達させ耐性胚をカナマイシン耐性植物に発芽させた。
一般式1 %式% CTCAATATGA TAGATTACAA GCGGATACCA ACA TCGCGAT CATTCATGCG GCAGATAA`C 2g90     2900     2910     2920      2930     2940GCGT丁CATAG  CATTCGAGAA   GCTTATCTGCCTGAGCTGTCTGTGATTCCG  GGT GTCA`TG CGGCTATTTT TGAAGAATTA GAAGGGCGTA TTT TCACTGCATTCTCCCTA TATGATGCG` GAAATGTCAT TAAAAATGGT GATTTTAATA ATG GCTTATCCTGCTGGAACGTGAAAGGGCATGTAGATG T AGAAGAACAA AACAACCACCGTTCGGTCCT TG TTGTTCCG GAATGGGAAf 3130     3140      B150     3160      3170     3180CAGAAGTGTCACAA(iAAGTT   CGTGTCTGTCCGGGTCGTGG  CTATATCCTT  C GTGTC`CAG CGTACAAGGA GGGATATGGA GAAGGTTGCG TAA CCATTCA TGAGATCGAG AACAATAC`G ACGAACTGAA GTTTAGCAACTGTGTAGAAG AGGA AGTATA TCCAAACAACACGGTAACGT3310      3320     3330     334G      3350      3360GTAATGATTA  TACTGCGAC丁 CAAGAAGA AT  ATGAGGG丁GCGTACACTTCT  CGTAATbGAG 3370     33g0     3390     3400      3410     3420GATGTGACGG  AGCCTATGAA   AGCAATTC丁T  CTGTACCAGCTGATTATGCA  T CAGCbTATG AAGAAAAAGCATATACAGAT GGACGAAGAG ACAA TCCTTG TGAATCTAACAGAGGATATG3490      3500     351G      3520     3530      3540GGGATTACACACCACTACCA GCTGGCTATG  TGACAAAAGA ATTAGAGTACTTCCCAGAAACCGA TAAGGT ATCGATTGAG ATCGGAGAAA CGGAAGG AACATTCAACGTG GACAGCGTGf 3610     362G      3630     3640      3650     3660AATTACTTCT  TATGGAGGAA   TAATATATGCTTTATAATGT  AAGGTGTGCA   AA丁^A`GAAT 3670     36g0     3690     3700      3710     3720GATTACTGACTTGTATTGACAll ;ATAAATAA GGAAATTTTT ATATGAATAA AAAA CGGGbA 3730      :(7403750376037703780TCACT CTTAA AAGAATGATG TCCGTTTTTT GTATGATT TA ACGAGTGATA TTTAAATGsT TTTTTTGCGA  AGGCTT丁ACT  TAACGGGGTA   CCGCCACATG  CCCATCAACT  TAAfAATTTG 3g50     3860     3870     3880      311190     3900CACTACCCCCAAGTGTCAAA  AAACGTTATT CTTTCTAAAA AGCTAGATAG AAA GGATGAb ATTTTTTATG AATCTTTCAA TTCAAGATGA ATT ACAACTA TTTTCTGAAG AGCTGTATbG 4030     4040     4050     4060      4G70     4080^CGAAAGTTT TCAGGAAATG A ATTAGCTACCATATGTATCTGGGGCAGTCAACGTAC AGCCCAGAAGGACTCAATAAACG CTTTGATAAA A AAGCGGTTG AATTTTTGAA ATATATTTTs TCTGCATTAT GCAAAAGTAA ACTTTGTAAA ACA TCAGCCA TTTCAAGTGCAGCACTCACf TATTTTCAACGAATCCGTAT TTTAGATGCG ACGA TTTTCCTTGTACCGAG ACATTTAGCAJて・丞 5殴−i7 θう・だ c!−19 」汐、〃 3う、2/ 麹、々 澱、24 .yクジ。j 諏、26 LVIII J役、J ル・29 ↓ BomHI 硫、31 ↓BornHI+BclI      ↓B0、H工↓   1.9−にbp  BomHI/Bcl工↓   3j Kbp Born HI↓mp113中へ クローン化 手続ネ甫正書(方式) %式% 事件の表示  PC’I’/US8810411、発明の名称  綿の再生及び 形質転換 性 所 東京都中央区日本橋3丁目13番11号補正命令通知の日付  平成2 年4月3日補正の対象 特許法第184条の5第1項の規定による書面の

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.下記工程よりなることを特徴とする綿植物の体細胞からの再生方法: a)綿外植片を与える工程; b)その外植片を第一のカルス生育培地中において未分化カルスが外植片から発 達するのに十分な時間培養する工程; c)そのカルスを第二のカルス生育培地に移す工程;d)そのカルスを第二のカ ルス生育培地において胚発生カルスを発達させるのに十分な時間培養する工程; e)胚発生カルスを植物発芽培地中に移す工程;及び f)胚発生カルスを植物発芽培地上で胚発生カルスから苗を発達させるのに十分 な時間培養する工程。 2綿の実生が a)第一の殺菌溶液中で種子を殺菌し;b)種子を無菌水中で濯ぎ; c)種子を第二の殺菌溶液中で殺菌し;f)種子からの第二の殺菌媒体を無菌水 と共に再使用し; g)種子を種子発芽培地中に移し;及びh)種子を種子発芽培地中において暗所 で実生を産生するのに十分な時間生育し;及び i)外植片を実生から切出す、 ことにより発達される請求項1に記載の方法。 3.第一の殺菌溶液が約95容量%のエタノールを含有する水溶液であり、及び 第二の殺菌溶液が約15重量%の次亜塩素酸ナトリウムを含有する水溶液である 請求項2に記載の方法。 4.外植片が胚軸、子葉及びその混合物、及び未熟接合子胚よりなる群から選ば れる請求項1に記載の方法。 5.外植片が胚軸、子葉及びその混合物よりなる群がら選ばれる請求項2に記載 の方法。 6.外植片が胚軸、子葉及びその混合物よりなる群がら選ばれる請求項3に記載 の方法。 7.種子発芽培地が基礎寒天培地であり、及び外植片除去前の生育が約4週間ま でである請求項2に記載の方法。 8.胚発生カルスが外植片から約25乃至約35℃の温度における約16時間の 光及び約8時間の闇の明−暗サイクルにおける生育により発達させられる請求項 1に記載の方法。 9.光の時間の間の光強度が約2000乃至約4000ルクスである請求項8に 記載の方法。 10.光の時間の間の光強度が約3000乃至約4000ルクスである請求項8 に記載の方法。 11.カルスがフェノール分泌時にグルコースを含有する第一のカルス生育培地 中で生育され、培地が少なくとも10日毎に変えられる請求項1に記載の方法。 12.外植片が約3乃至約4週間で新鮮な第一のカルス生育培地に移される請求 項11に記載の方法。 13.第一のカルス生育培地がグルコースを含んでなるムラシゲ及びスクーグ( Murashige and Skoog)培地である請求項1に記載の方法。 14.第二のカルス生育培地がスクロース及び約1乃至約10mg/lのナフタ レン酢酸を含んでなるムラシゲ及びスクーグ培地である請求項1に記載の方法。 15.第二のカルス生育培地がスクロース及び約1乃至約10mg/lのナフタ レン酢酸を含んでなるムラシゲ及びスクーグ培地である請求項13に記載の方法 。 16.培地中の植物発芽が窒素源に富んだビーズレー及びティン(Beasle y and Ting)の培地である請求項1に記載の方法。 17.培地中における植物発芽の工程が窒素源に富んだビーズレー及びティンの 培地である請求項15に記載の方法。 18.更に苗を、苗が最終成熟のために温室或いは畑への移植を可能にする迄成 熟するのに十分な時間高湿度の条件下において土壌に移植する工程を含む請求項 1に記載の方法。 19.下記工程を含んでなることを特徴とする綿植物の体細胞からの再生方法: a)綿実生及び未熟胚から胚軸、子葉及びその混合物よりなる群から選ばれた綿 外植片を与える工程;b)その外植片をチアミン塩酸塩、ナフタレン酢酸、及び キネチン及びイノシトールを補給された完全或いは半−強度のムラシゲ及びスク ーグ生育培地である第一のカルス生育培地において、約25乃至約35℃の温度 において、約2000乃至約4000ルクスの光強度での約16時間の光及び約 8時間の闇の日光サイクル下において、未分化カルスが外植片から形成するのに 十分な時間培養する工程; c)カルスを第一のカルス生育培地からスクロース及び約1乃至約10mg/l のナフタレン酢酸を含んでなる完全或いは半−強度のムラシゲ及びスクーグ生育 培地である第二のカルス生育培地に移し、及びカルスを約25乃至約35℃の温 度において約2000乃至約4000ルクスの光強度での約16時間の光及び約 8時間の闇の日光サイクル下において黄色乃至白色胚発生カルスが形成されるの に十分な時間培養する工程;d)更に胚発生カルスを二次培養させて体細胞胚を 含有するカルスまで発達させる工程; e)体細胞胚を窒素源に富んだ胚発芽培地に移し、及び胚を土壌に移植するのに 十分発達した苗まで生育させる工程。 20.第一のカルス生育培地が約0.4mg/lのチアミン塩酸塩、約30g/ lのスクロース、約2mg/lのナフタレン酢酸、約1mg/lのキネチン及び 約100mg/lのイノシトールを含有するムラシゲ及びスクーグ生育培地であ る請求項19に記載の方法。 21.第二のカルス生育培地が約1乃至約5mg/lのナフタレン酢酸及び約0 乃至約1mg/lのサイトキニンを含有する請求項19に記載の方法。 22.第二のカルス生育培地が約1乃至約5mg/lのナフタレン酢酸及び約0 乃至約1mg/lのサイトキニンを含有する請求項20に記載の方法。 23.胚発芽培地が約500mg/lまでのカゼイン加水分解物及び約1200 mg/lまでの硝酸アンモニウムを含有するビーズレー及びティンの培地である 請求項19に記載の方法。 24.胚発芽培地をアンモニウム源を含有する請求項24に記載の方法。 25.胚発芽培地が約500mg/lまでのカゼイン加水分解物及び約1200 mg/lまでの硝酸アンモニウムを含有するビーズレー及びティンの培地である 請求項22に記載の方法。 26.カルスからのフェノール分泌期間に際して第一のカルス生育培地がフェノ ール分泌が停止するまで約10日以内に取変えられ、その後スクロースがカルス 生育培地に含まれる請求項19に記載の方法。 27.カルスからのフェノール分泌期間に際して第一のカルス生育培地がフェノ ール分泌が停止するまで約10日以内に取変えられ、その後スクロースがカルス 生育培地に含まれる請求項25に記載の方法。 28.下記工程を含んでなることを特徴とする綿植物の体細胞からの再生方法: a)少なくとも1個の綿の種子を95容量%のエタノールを含有する溶液中にお いて約2乃至3分間殺菌する工程; b)種子を無菌水中で濯ぐ工程; c)種子を約15重量%の次亜塩素酸ナトリウムを含有する次亜塩素酸ナトリウ ム溶液中に約15乃至約20分間浸漬する工程; d)種子を無菌水中で濯ぐ工程; e)種子をホワイツ(Whites)の修正基礎寒天培地或いは半強度ムラシゲ 及びスクーグ培地において暗環境において約14日間まで発芽させて実生を産生 する工程;f)実生からの胚軸、子葉或いはその混合物からセグメントを切出す 工程; g)切出されたセグメントを約0.4mg/lのチアミン塩酸塩、約30g/l のグルコース、約2mg/lのナフタレン酢酸、約1mg/lのキネチン及び約 100mg/lのイノシトールで補給されたムラシゲースクーグ培地上で30℃ の環境内において16時間の光及び約8時間の闇の光の時間の間約3000乃至 4000ルクスの光強度である明暗サイクル下において約3〜4週間の期間培養 してカルスを発生する工程; h)カルスをスクロース及び約mg/lのナフタレン酢酸及び約1mg/lのサ イトキニンを含んでなるムラシゲ及びスクーグ培地に移す工程; i)カルスを約3乃至4ケ月間培養して胚を発生する工程; j)胚を約500mg/lのカゼイン加水分解物及び窒素源を含んでなるビーズ レー及びティンの培地に移し、及び胚を約2乃至約3週間培養して苗を産生させ る工程;及び k)苗を土壌に移植して苗を植物からの高温度内においてインキュベートする工 程。 29.下記工程を含む請求項28に記載の方法:a)植物を種子を産生するよう に自己受粉する工程;及び b)種子を発芽させて実生を産生する工程。 30.下記工程を含んでなることを特徴とする綿植物の体細胞からの再生方法: a)綿植物をカルス生育培地上で組織培養により胚発生カルスを発達させるのに 十分な時間培養する工程;b)胚発生カルスを第二カルス生育培地中に細別及び 浮遊させ及び該カルスを生育させて少なくとも600ミクロンの大きさの胚発生 塊を形成する工程;c)600ミクロンより大きい大きさの胚発生塊をろ別する 工程; d)600ミクロンより大きい径の胚発生塊を植物発芽培地において、塊から苗 を発達させるのに十分な時間生育させる工程。 31.600ミクロン未満の大きさの塊を新鮮な第二のカルス生育培地に再浮遊 させて更に胚発生塊を生育させる請求項30に記載の方法。 32.外植片が a)第一殺菌溶液中で種子を殺菌し; b)種子を無菌水で濯ぎ; c)種子を第二殺菌溶液中で殺菌し; d)種子を第二殺菌培地を無菌水で濯ぎ;e)殺菌種子を種子発芽培地に移し; 及びf)種子を種子発芽培地内で暗所において綿実生を形成するのに十分な時間 培養し;及び g)外植片を綿実生から切出す、 ことにより得られる請求項30に記載の方法。 33.外植片が a)第一殺菌溶液中で種子を殺菌し; b)種子を無菌水で濯ぎ; c)種子を第二殺菌溶液中で殺菌し; d)種子を第二殺菌溶液中で殺菌し; e)殺菌種子を種子発芽培地に移し;及びf)種子を種子発芽培地内で暗所にお いて綿実生を形成するのに十分な時間培養し;及び g)外植片を綿実生から切出す、 ことにより得られる請求項31に記載の方法。 34.第一殺菌溶液が約95容量%のエタノールを含有する水溶液であり、及び 第二殺菌溶液が約15重量%の塩素酸タトリウムを含有する水溶液である請求項 33に記載の方法。 35.外植片が少なくとも一部の胚軸、子葉及びその混合物から選ばれる実生部 分を含む請求項34に記載の方法。 36.種子発芽培地が基礎寒天培地であり及び外植片除去前の生育が約14日間 までの期間である請求項35に記載の方法。 37.約800ミクロンより大きい塊が植物生育のための浮遊液から除去される 請求項30に記載の方法。 38.生育開始時の浮遊培養液が8mlの第二胚発育培地当り750乃至約10 00mgのカルス部分を含有する請求項30に記載の方法。 39.生育開始時の浮遊培養液が8mlの第二胚発育培地当り750乃至約10 00mgのカルス部分を含有する請求項31に記載の方法。 40.胚発生カルスが約25乃至約35℃の温度において、約16時間の光及び 約8時間の闇の明−暗サイクルにおいて浮遊液中で生育される請求項30に記載 の方法。 41.胚発生カルスが約25乃至約35℃の温度において、約16時間の光及び 約8時間の闇の明−暗サイクルにおいて浮遊液中で生育される請求項31に記載 の方法。 42.光の時間の間の光強度が約2000乃至約4000ルクスである請求項4 0に記載の方法。 43.光の時間の間の光強度が約2000乃至約4000ルクスである請求項4 1に記載の方法。 44.第二のカルス生育培地がナフタレン酢酸を含有するムラシゲ及びスクーグ 培地である請求項30に記載の方法。 45.第二のカルス生育培地がナフタレン酢酸を含有するムラシゲ及びスクーグ 培地である請求項31に記載の方法。 46.培地中の植物発芽の工程が窒素源に富んだビーズレー及びティンの培地で ある請求項30に記載の方法。 47.培地中の植物発芽の工程が、カゼイン加水分解物及びアンモニウム源を含 んでなるビーズレー及びティンの培地である請求項30に記載の方法。 48.更に下記工程を含む請求項30に記載の方法:a)苗を温室次いで最終的 成熟までの生育のために畑に移植することを可能にするまで成熟するのに十分な 時間高湿度の条件下に土壌に移植する工程。 49.下記工程を含んでなることを特徴とする綿植物の体細胞からの再生方法: a)綿実生及び未熟胚から得られた胚軸、子葉及びその混合物よりなる群から選 ばれた外植片を与える工程;b)その外植片をチアミン塩酸塩、グルコース、ナ フタレン酢酸、キネチン及びイノシトールを補給されたムラシゲ及びスクーグ培 地である第一のカルス生育培地内において、約25乃至約35℃の温度において 約2000乃至約4000ルクスの光強度における約16時間の光及び約8時間 の闇の日光サイクル下で、未分化カルスが外植片から形成するのに十分な時間培 養する工程;c)第一カルス生育培地からのカルスをスクロース及び約1乃至約 10mg/lのナフタレン酢酸を含有するムラシゲ及びスクーグ培地である第二 のカルス生育培地に移し、及びカルスを約25乃至35℃の温度において、約2 000乃至約4000ルクスの光強度における約16時間の光及び約8時間の闇 の日光サイクル下に胚発生カルスを発達させるのに十分な時間培養する工程;d )胚発生カルスの部分を、8mlの第二胚生育培地当り約750乃至約100m gのカルス部分の濃度で新鮮な第二カルス生育培地に浮遊させて胚を約800ミ クロンより大きい径の胚発生塊を発達させるのに十分な時間生育させる工程; e)約800ミクロンより大きい胚発生塊を約800ミクロン未満の塊から分離 する工程; f)800ミクロンより大きい径の胚発生塊を窒素源に富んだ発芽培地に移し、 及び胚を苗まで生育させる工程。 50.800ミクロン未満の胚発生塊が工程d)と同様に新鮮な第二のカルス生 育培地に再浮遊され、及び工程e)及びf)が繰返される請求項49に記載の方 法。 51.第一カルス生育培地が約0.4mg/lのチアミン塩酸塩、約30g/l のグルコース、約2mg/lのナフタレン酢酸、約1mg/lのキネチン及び約 100mg/lのイノシトールを含有するムラシゲ及びスクーグ生育培地である 請求項49に記載の方法。 52.第二胚生育培地が、スクロース及び1乃至約5mg/lナフタレン酢酸及 び0乃至約1mg/lのサイトキニンを含んでなる請求項49に記載の方法。 53.第二胚生育培地が、1乃至約5mg/lのナフタレン酢酸及び0乃至約1 mg/lのサイトキニンを含んでなる請求項50に記載の方法。 54.第二胚生育培地が1乃至約5mg/lのナフタレン酢酸及び0乃至約1m g/lのサイトキニンを含んでなる請求項51に記載の方法。 55.胚発芽培地が約500mg/lまでのカゼイン加水分解物を含有するビー ズレー及びティンの培地である請求項49に記載の方法。 56.胚発芽培地が約500mg/lまでのカゼイン加水分解物を含有するビー ズレー及びティンの培地である請求項50に記載の方法。 57.胚発芽培地が約500mg/lまでのカゼイン加水分解物を含有するビー ズレー及びティンの培地である請求項55に記載の方法。 58.下記工程を含んでなることを特徴とする綿の形質転換方法: a)綿外植片を綿に外来性の発現性遺伝子暗号を含有するアグロバクテリウムベ クターとその遺伝子を外植片の細胞に転移するのに十分な時間接触させる工程; b)その外植片をカルス生育培地中において約25乃至約35℃の温度において 16時間の光及び8時間の闇のサイクル下において約15乃至約200時間イン キュベートする工程; c)インキユベートされた外植片をアグロバクテリウムに毒性である抗生物質を 含有するカルス生育培地とアグロバクテリウムを殺すのに十分な時間接触させる 工程; d)アグロバクテリウムのない外植片をカルス生育培地中で培養する工程;及び e)形質転換カルスを未形質転換カルスから選別する工程。 59.補給カルス生育培地が約1乃至約10mg/lのナフタレン酢酸を補給さ れたムラシゲ及びスクーグ培地である請求項58に記載の方法。 60.アグロバクテリウムに毒性の抗生物質がセフォタキシムである請求項58 に記載の方法。 61.下記工程を含んでなることを特徴とする綿の形質転換方法: a)胚軸、子葉及びその混合物から選ばれた綿実生外植片のセグメントを抗生物 質に対する耐性を含む遺伝子暗号を含有するアグロバクテリウムベクターと約1 分間乃至約24時間接触させる工程; b)この外植片を約1乃至約10mg/lのナフタレン酢酸で補給されたムラシ ゲ及びスクーグ培地であるカルス生育培地に約25乃至約35℃の温度において 約16時間の光及び 8時間の闇のサイクル下に約15乃至約200時間の間移 して外植片からカルスを発達させる工程; c)カルスをセフォタキシムを、アグロバクテリウムを殺してしまうのに十分な 濃度で含有する新鮮なカルス生育培地に移す工程; d)カルスを新鮮な第一のカルス生育培地上で培養する工程;及び e)更に残存アグロバクテリウムを殺してしまうセフォタキシム及び形質転換カ ルスが未感受性である抗生物質を含有する新鮮なカルス生育培地と接触させてそ の抗生物質に耐性のカルスを選択する工程。 62.形質転換カルスがセフォタキシムを含有するカルス生育培地と接触する前 にセフォタキシムのないカルス生育培地中で濯がれる請求項61に記載の方法。 63.抗生物質がカナマイシンである請求項61に記載の方法。 64.抗生物質がカナマイシンである請求項62に記載の方法。 65.カルス生育培地中で浮遊培養を行う綿細胞からの形質転換胚発生カルスの 製造方法であって、浮遊二次培養生育サイクル後に下記工程を含んでなることを 特徴とする方法: a)カルス生育培地から細胞及び如何なる形成された胚発生カルスを回収する工 程; b)回収細胞及びカルスを綿に外来性の発現性遺伝子配列を含むアグロバクテリ ウムベクターを含有するカルス生育培地中に綿細胞を形質転換するのに十分な時 間浮遊生育条件を維持しながら再浮遊させる工程;c)浮遊細胞及びカルスをア グロバクテリウムを含有するカルス生育培地から回収する工程;d)形質転換細 胞及びカルスをアグロバクテリウムに毒性である抗生物質で処理してアグロバク テリウムを殺してしまう工程; e)未形質転換細胞及び胚発生カルス細胞から形質転換細胞及びカルスを選別す る工程;及びf)細胞の浮遊液をろ過して約600ミクロンより大きい胚発生カ ルスを除去する工程。 66.形質転換細胞及びカルスが浮遊液のろ過前に抗生物質で処理される請求項 65に記載の方法。 67.形質転換細胞及びカルスが浮遊液のろ過前に選別される請求項65に記載 の方法。 68.形質転換細胞及びカルスが浮遊液のろ過前に選別される請求項66に記載 の方法。 69.形質転換細胞及び胚発生カルスが浮遊液のろ過後に抗生物質で別々に処理 される請求項65に記載の方法。 70.形質転換細胞及び胚発生カルスが浮遊液のろ過後に選別される請求項65 に記載の方法。 71.形質転換細胞及び胚発生カルスが浮遊液のろ過後に選別される請求項69 に記載の方法。 72.アグロバクテリウムに毒性の抗生物質がセフォタキシムである請求項65 に記載の方法。 73.アグロバクテリウムに毒性の抗生物質がセフォタキシムである請求項66 に記載の方法。 74.アグロバクテリウムに毒性の抗生物質がセフォタキシムである請求項69 に記載の方法。 75.カルス生育培地中で浮遊培養を行う綿細胞から胚発生カルスを製造する方 法であって、約7乃至約14日間の浮遊二次培養生育サイクル後に下記工程を含 んでなることを特徴とする方法: a)細胞をカルス生育培地から回収する工程;b)細胞を綿に外来性の発現性遺 伝子配列を含むアグロバクテリウムベクターを含有するカルス生育培地中に浮遊 細胞を形質転換するのに十分な時間浮遊生育条件を維持しながら再浮遊させる工 程; c)アグロバクテリウムを含有するカルス生育培地から細胞を回収する工程; d)更にアグロバクテリウムのない新鮮なカルス生育培地中で細胞を二次培養す る工程; e)浮遊液をろ過して約600ミクロンより大きい胚発生カルスを除去する工程 ; f)残存細胞をアグロバクテリウムに毒性である抗生物質を含有するカルス生育 培地中に再浮遊させる工程;g)胚発生カルスをアグロバクテリウムに対して毒 性の抗生物質で処理する工程;及び h)形質転換細胞及び胚発生カルスを未形質転換細胞及び胚発生カルスから選別 する工程。 76.抗生物質がカナマイシンである請求項75に記載の方法。 77.カルス生育培地中で浮遊培養を行う綿細胞から胚発生カルスを製造する方 法であって、約7乃至14日間の浮遊二次培養生育サイクル後に下記工程を含ん でなることを特徴とする方法: a)細胞をカルス生育培地から回収する工程;b)細胞を抗生物質耐性遺伝子配 列を含むアグロバクテリウムベクターを含有するカルス生育培地中に浮遊細胞を 形質転換するのに十分な時間浮遊生育条件を維持しながら再浮遊させる工程; c)アグロバクテリウムを含有するカルス生育培地から細胞を回収する工程; d)アグロバクテリウムのない新鮮なカルス生育培地中で細胞を洗浄する工程; e)更にアグロバクテリウムのない新鮮なカルス生育培地中で細胞を二次培養す る工程; f)浮遊液をろ過して約600ミクロンより大きい胚発生カルスを除去する工程 ; g)残存細胞をセフォタキシムを含有するカルス生育培地中に再浮遊させる工程 ;及び h)浮遊残存細胞及び除去胚発生カルスを形質転換細胞が非感受性である抗生物 質と接触させて形質転換細胞を選択する工程。 78.抗生物質がカナマイシンである請求項77に記載の方法。 79.通常線植物細胞生育に抑制的な抗生物質に対して耐性を有するように形質 転換された綿植物。 80.バーティシリウム立枯れ病に対して増大した耐性を示す綿植物再生体。 81.少なくともより大きい繊維長、引張強度、低級ミクロンエアー上の弾性の 改良された繊維品質特性を親品種に対比して示す綿再生体。 82.殺菌剤耐性を示す綿再生体。 83.親品種に対比して増大した収量を示す綿再生体。 84.真菌病原体に対して増大した耐性を示す綿再生体。 85.綿中における発現が可能で且つ抗生物質カナマイシン及びG418に耐性 を与えることのできるキメラ遺伝子を側面に有する植物ゲノムとの一体化が可能 なA.ツュメファシエンス(A.Tumefaciens)からの二本のT−D NA右境界配列を含んでなる綿植物に抗生物質耐性を与えるためのベクター。 86.キメラ遺伝子が配列中にナポリンシンセターゼプロモーター、Tn5から のネオマイシンホスホトランスフェラーゼIIコード化領域及び単純ヘルペスウ イルスチミジンキナーゼ遺伝子からのターミネーターを含んでなる請求項85に 記載のベクター。
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