JPH0258917B2 - - Google Patents

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JPH0258917B2
JPH0258917B2 JP59005512A JP551284A JPH0258917B2 JP H0258917 B2 JPH0258917 B2 JP H0258917B2 JP 59005512 A JP59005512 A JP 59005512A JP 551284 A JP551284 A JP 551284A JP H0258917 B2 JPH0258917 B2 JP H0258917B2
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plasmid
dna
wild
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Zamuburisukiii Patorishia
Esu Sheru Josefu
Pieeru Ee Tsuee Herunarushuteenzu Jan
Chaaruzu Uan Montagyuu Maaku
Rafuaeru Hereera Esutorera Ruisu
Josefu Augusuto Riimanzu Jan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MATSUKUSU PURANKU G TSUA FUERUDERUNKU DERU UITSUSENSHAFUTEN EE FUAU
Original Assignee
MATSUKUSU PURANKU G TSUA FUERUDERUNKU DERU UITSUSENSHAFUTEN EE FUAU
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8201Methods for introducing genetic material into plant cells, e.g. DNA, RNA, stable or transient incorporation, tissue culture methods adapted for transformation
    • C12N15/8202Methods for introducing genetic material into plant cells, e.g. DNA, RNA, stable or transient incorporation, tissue culture methods adapted for transformation by biological means, e.g. cell mediated or natural vector
    • C12N15/8205Agrobacterium mediated transformation

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Abstract

(1) Acceptor tumour-inducing (Ti) plasmid comprises (a) the 2 border sequences of the T-region of the wild-type Ti plasmid; (b) non-oncogenic DNA segment derived from a cloning vector located between the 2 border sequences contg. a DNA sequence homologous with at least part of a DNA sequence in an intermediate cloning vector permitting a single cross-over event; and (c) segment of the wild-type Ti plasmid contg. DNA sequences essential for the transfer of Agrobacterium of the T-region of the T-region of wild-type Ti plasmids into plant cell genomes.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は組換え分子、その調製法、植物細胞へ
のその導入法、およびゲノム中に外来DNA配列
を含んでいる植物細胞またはその植物に関する。
更に詳しくは、本発明は適当な宿主植物細胞中で
発現されるDNA配列に関する。本発明に係る組
換えDNA分子は、植物の成長、栄養物としての
その品質の改良、または有用な代謝物(例えばア
ルカロイドあるいはステロイドの前駆体)の生
産、に有用なアミノ酸やポリペプチドの如き生産
物を暗号化している配列を有することをその特徴
としている。 以下に本明細書で使用する用語について説明す
る。 bomサイト 特異的にmob機能体が相互作用して
自律的DNA転移移動を開始させるDNA領域 境界配列 T−DNAの末端を含むDNA配列 広範囲宿主レプリコン 多種多様の宿主細胞に転
移(トランスフアー)され、保持され得る
DNA分子 カルス組織 未組織、未分化の細胞の塊 クローニング 無性生殖により、1個の生物また
はDNA配列から一群の該生物またはDNA配列
を得る操作過程、または、よりわかり易く言え
ば、特定の生物またはその一部を分離し、その
サブフラクシヨンを均質な集団として増殖させ
る操作過程 クローニング媒体 宿主細胞中で複製し得るプラ
スミド、フアージDNAまたはその他のDNA配
列であつて、そのDNA配列は、例えば複製、
外殻蛋白質の生産など、そのDNAの必須の生
物学的機能、あるいはプロモーターまたは結合
部位を付随的に失なうことなく、その場所で正
確にその配列を切断することのできる1個また
は少数のエンドヌクレアーゼ認識部位を持つて
おり、また、それが導入された細胞(形質転換
された細胞)を同定確認するのに有用なマーカ
ー(例えばテトラサイクリン耐性あるいはアン
ピシリン耐性)を持つていることで特徴づけら
れる。クローニング媒体は、しばしばベクター
とも呼ばれる。 暗号配列 ポリペプチドアミノ酸配列を決定する
DNA配列 相互組込み体(コインテグレート) 2個の環状
DNA分子間の単一交叉により得られる構造体 トランス相補性 他のレプリコンに物理的に結合
していないDNA分子(レプリコン)が、その
結合していない他のレプリコンにとつて必要か
つ欠落している拡散性物質を供給することがで
きる過程 接合(コンジユゲーシヨン) 細胞同志の接触に
より、1つのタイプの細菌から他のタイプの細
菌にDNAが転移すること 乗換え 相同なDNA配列間で遺伝物質が交換す
ること 欠損置換 1個のDNA配列が除去され、その代
りとして異なつたDNA配列で置換されること 分化 ある細胞の子孫が特殊な構造と機能を獲得
し、更にそれを維持すること DNA配列またはDNAセグメント 隣接するペン
トースの3′位と5′位の炭素間の燐酸ジエステル
結合により互いに連結したヌクレオチド群の一
直線の配列 二重乗換 相互組込み(コインテグレート)構造
が2個の環状DNA分子に分解する過程。この
過程は遺伝情報を交換するのに利用される。こ
のDNA環状体の一方は、それによつて組換え
が生じ得る標的DNAと相同な2つの領域を持
つており、この2つの領域は、標的DNAと交
換される非相同DNA配列をはさんでいる。も
し1回目の交叉と2回目の交叉が同じDNA領
域で起ると、もとのDNA環状体が生成する。
この2回目の交叉が第2の相同領域で起ると、
2つの環状体の間で遺伝子の交換が起ることに
なる。 発現 構造遺伝子によりポリペプチドが生産され
る過程。これは転写と翻訳の組合せである。 発現調節(コントロール)配列 構造遺伝子に有
効に結合された場合、それらの構造遺伝子の発
現を調節し、統制するヌクレオチド配列 F型プラスミド F因子(Fはfertility(生殖
力))を持つたプラスミドであつて、F因子を
持たない宿主に該プラスミドのコピーを移入す
ることのできるプラスミド 遺伝子 2つの部分、即ち(1)遺伝子生産物のため
の暗号配列および(2)その遺伝子が発現されるか
どうかを調節しているプロモーター領域内の配
列、から構成されているDNA配列 ゲノム 細胞またはウイルスの全DNA。これは、
まずポリペプチドを暗号化している構造遺伝
子、更にオペレーター、プロモーター、リボゾ
ームの結合配列および相互作用配列(たとえば
Shine−Dalgarno配列)を含んでいる。 遺伝子型 ある生物に含まれている遺伝情報の全
て 相同的(性)組換え 相同配列を含んでいる
DNA上の2つ領域間の組換え I型プラスミド Fとは異なる不和合性グループ
の一群の自律転移性プラスミド 不和合性 選択圧(selective pressure)がない
と、同一の細胞に2個のDNAが共存し得ない
こと 挿入 あるDNA配列を、別の分子のDNA配列内
に付加すること リーダー配列 5′未満から最初の構造遺伝子の先
端に至るまでのmRNA上の領域。これには構
造遺伝子の暗号配列の翻訳を開始するのに重要
な部位が含まれている。 減数分裂 はじめ4n個の染色体が、2回の連続
した分裂により生成した4個の細胞のそれぞれ
に1n個ずつ分布するようになる過程。この過
程は有性生殖に於いて重要である。 mob(授動機能体) tra機能体との組合せに於い
てのみDNAの転移を促す一連の生成物。mob
はbomサイトを含んでいるプラスミドの移動を
促すことができる。 授動(モビリゼーシヨン) 別の細胞へ転移する
ことのできないDNA分子が、他のDNA分子の
助けを借りて転移する過程 授動ヘルパープラスミド 他のプラスミドが持つ
ていない、別の宿主細胞へ転移するための拡散
性生成物を供給することができるプラスミド 非接合性組換えプラスミド 細胞同志の接触によ
り、それ自体では、もとの宿主細胞から他の宿
主細胞へ転移することができないDNA分子。
転移するには、他のDNA、例えばヘルパープ
ラスミドによつて供給される機能体が必要とな
る。 ヌクレオチド 糖部分(ペントース)、燐酸エス
テルおよび含窒素異項環塩基から構成されてい
るDNAまたはRNAの単量体単位。この塩基は
糖部分とグリコシド結合で連結しており(ペン
トースの1′位の炭素)、この塩基と糖とが結合
したものがヌクレオシドである。ヌクレオチド
の特性はこの塩基によつて決まる。DNAの4
個の塩基はアデニン(“A”)、グアニン
(“G”)、シトシン(“C”)およびチミン
(“T”)である。RNAの4個の塩基はA、G、
Cおよびウラシル(“U”)である。 表現形質 発育環境と遺伝子形質との相互関係に
よつて生成する個体の観察し得る特性 プラスミド それ自体が宿主細胞中で複製され
る、完全な(無傷の)レプリコンからなる非染
色体性の2本鎖DNA配列。このプラスミドを
単細胞生物に入れると、そのプラスミドの
DNAによつて、その生物の性質が変る、即ち
形質転換される。例えば、テトラサイクリン耐
性(TcR)のための遺伝子を持つたプラスミド
により、本来はテトラサイクリンに感受性のあ
る細胞が耐性のある細胞に形質転換される。プ
ラスミドによつて形質転換された細胞を形質転
換体と呼ぶ。 ポリペプチド 隣接するアミノ酸どうしがα−ア
ミノ基とカルボキシル基とのペプチド結合によ
り互いに連結した線状のアミノ酸連鎖 プロモーター領域 遺伝子の転写を統制してい
る、暗号配列の開始点より上流のDNA配列 プロモーター配列 RNAポリメラーゼが結合す
る配列であり、ポリメラーゼはそれより下流の
配列の忠実な転写を促進する。 組換えDNA分子または雑種(ハイブリツド)
DNA 少なくとも2個のヌクレオチド配列から
なり、その一方の配列は、自然界では通常第2
の配列と共存しない、その様な配列からなる雑
種のDNA配列 組換え DNA分子またはDNA分子の一部分の新
しい結合体を創製すること 相同領域 DNA別の領域に於ける配列と同じ
DNA配列を持つているDNA領域 レプリコン DNAの複製開始サイトおよび複製
を支配するのに必要な機能を指定している遺伝
子を持つた自己複製遺伝子単位 制限フラグメント 特定の標的DNA配列を認識
する酵素による2本鎖開裂によつて生じる
DNA分子 RNAポリメラーゼ DNAのRNAへの転写をつ
かさどる酵素 選択可能なマーカー遺伝子 あるDNA配列であ
つて、それがある細胞内で発現された時、その
DNA配列を含んでいない細胞より増殖しやす
い有利性をその細胞に与えるDNA配列。細胞
を適当な選択的増殖培地に置くと、この2つの
タイプの細胞を区別することができる。通常使
用される選択可能なマーカー遺伝子は抗生物質
耐性を暗号化している遺伝子である。 単一乗換 2個の環状DNA分子を組換えて、相
互組込みされた大きい環状体を形成させる操作
過程 構造遺伝子 ポリペプチドを暗号化している遺伝
子 T−DNA 植物細胞ゲノムに安定に組込まれる
ことが見い出されているTiプラスミドの部分 T−領域 植物細胞ゲノムへ転移するDNA配列
を含んでいるTiプラスミドの部分 Tiプラスミド 感受性植物に腫瘍(クラウンガ
ル)を誘発させるための遺伝情報を含んでいる
Agrobacterium tumefaciens株に存在する大
きいプラスミド TL−DNAおよびTR−DNA オクトピンクラウ
ンガル腫瘍細胞は2つのT−DNA配列、即ち
左T−DNA(TL−DNA)および右T−DNA
(TR−DNA)を含有し得る。TL−DNAはノ
パリン腫瘍細胞のT−DNAと共通している配
列を持つているがTR−DNAは持つていない。 tra(転移機能(体)) プラスミドに暗号化され
ている拡散性の生成物、および細胞間のDNA
転移の際に利用される作用部位の両者を指す。
例えば2つの細胞の間に橋を作るのに必要な生
成物およびDNA転移が開始する部位。 転写 構造遺伝子からmRNAが生産される過程、
または、塩基対(ベースペア)の形成により、
DNAに含まれている遺伝情報に基きそれに相
補的な塩基配列をもつRNA鎖が形成される過
程 形質転換 細胞のDNA補体(complement)に
外来性DNAが導入されることによつて生じる
遺伝的修飾 翻訳 mRNAからポリペプチドが生産される過
程、あるいは、mRNA分子に存在する遺伝情
報が、ポリペプチド合成において特定のアミノ
酸の順序を指定する過程 非分化表現形質 いかなる特異な部分もなく、組
織中の細胞の外観が均一であること ベクター 異なつた宿主細胞間を転移するように
設計されたDNA分子 組換えDNA技術の進歩によつて、微生物の遺
伝子工学に新たな展望が開けた。もし1個の体細
胞から、完全な生物を再生することができたら、
これらの技術は多細胞真核生物にまで広がるであ
ろう。ある種の高等植物の細胞は、優れた再生能
力を有し、従つて高等生物の遺伝子工学にとつて
かつこうの材料となる。 植物の遺伝子工学の主たる問題点は、外来性
DNAを植物ゲノムに導入する為の系の利用性に
ある。この様な系には、グラム陰性土壌細菌の
Agrobacterium tumefaciensが持つている腫瘍
誘起(Ti)プラスミドがある。この微生物は、
広範囲の双子葉植物の損傷組織に、クラウンガル
(crowngall、冠状コブ)と呼ばれる腫瘍性形質
転換を引き起す原因となることがわかつている。
この増殖性の腫瘍は、オパイン(opines)と呼ば
れるTiに特異な新しい代謝物を合成する。この
形質転換は、分子レベルでみると、Tiプラスミ
ドの実体のはつきりわかつているT−DNA(転移
DNA)フラグメントが植物細胞ゲノムに転移し
て安定に組込まれたことによつて起る。換言すれ
ば、クラウンガル腫瘍は、その染色体DNAに、
腫脹セルラインをもたらしたTiプラスミド中の
DNA配列と相同のT−DNAと呼ばれるDNAセ
グメントを含んでいる。あらゆる場合に於いて、
このT−DNAは、連続した一連のTiプラスミド
DNAに相当しており、また、これと共直線性で
ある。従つてこれはT−領域と呼ばれる。 Tiプラスミドはクラウンガル細胞で合成され
たオパインのタイプによつて分類される。クラウ
ンガル細胞でノパリン[N−α−(1,3−ジカ
ルボキシプロピル)−L−アルギニン]の合成を
惹起させるAgrobacterium株はノパリン株と呼
ばれ、オクトピン[N−α−(N−1−カルボキ
シエチル)−L−アルギニン]を合成するものは
オクトピン株と呼ばれる。これらが最も普通に用
いられるAgrobacterium株である。 植物の遺伝手術にT−DNAをベクターとして
使用する試みがモデル実験で行なわれた。この実
験では、インビボにおいて、Agrobacterium
T37株のTiプラスミドからのT−DNAの右側境
界部の近くに14kb細菌性トランスポゾン
(transposon)Tn7が挿入された。すると、この
Tiプラスミドを持つているアグロバクテリアに
よつて惹起される腫瘍中のノパリン合成が消滅し
た。更に、サザーン・ブロツテイング・ハイブリ
デイゼーシヨンの結果、その様な挿入を行なわな
ければ正常であるT−DNA配列の一部分として、
この腫瘍の染色体DNA中に全Tn7が存在するこ
とがわかつた(Hernalsteensら、Nature287
(1980)、654−656;Holstersら、Mol.Gen.
Genet.185(1982)、283−289)。この様に、23kbT
−DNAに14kbDNAフラグメントを導入しても、
23kbT−DNAの植物細胞ゲノムへの転移能力に
変化は見られなかつた。 ノパリン株、Agrobacterium T37のTiプラス
ミドのT−DNAの境界部は非常に正確に調べら
れている。これは全ノパリンTiプラスミドの極
く一部、約23kbに過ぎない。更に、このT−
DNAの境界部は知られている:即ち、このT−
DNAの境界部を決めているヌクレオチド配列が
調べられ、ノパリンTiプラスミドの同じ領域と
比較された(Zambryski、Science209(1980)、
1385−1391;Zambryskiら、J.Mol.Appl.Genet.1
(1982)、361−370)。このT−領域の境界部が、
T−DNAの植物細胞ゲノムへの組込みに最も関
係している様である。 DNAを植物細胞へ転移させる為のベクターと
してTiプラスミドを使用するには、転移した
DNAの境界部を決めているT−DNA配列を知る
ことが基本的に必要である。そうすれば、外来性
DNAをこの境界内に挿入し、確実に植物細胞ゲ
ノムへ転移させることができる。更に、この系を
利用しようとすれば、形質転換された植物細胞
が、その生育特性において腫瘍の性質を持たず、
正常であるということが重要である。T−DNA
転移の後、正常細胞を生産するには、T−DNA
自体によつて暗号化されている機能を知る必要が
ある。従つて、どの領域が腫瘍表現形質に関係し
ているか調べるために、TiプラスミドのT−領
域の撤底的な遺伝子分析が行なわれた。 T−DNAは、クラウンガル表現形質の原因と
なる機能体を暗号化している。その遺伝子は、T
−DNAの特定の領域に局在化している
(Leemansら、EMBO J.1(1982)、147−152;
Willmitzerら、EMBO J.1(1982)、139−146)。
一般に、腫瘍カルス組織の非分化表現形質を支配
している少なくとも4つの遺伝子が存在してい
る。これらの遺伝子の突然変異体(ミユータン
ト)は、新芽様のあるいは根の様な外観の形質転
換組織を形成させることができる。この後者の成
果は、腫瘍組織ではなく正常植物組織中で発現さ
せる為にDNAを植物に転移したいと思う場合に
は特に重要である。 最近、完全な正常植物に再生することができる
形質転換新芽を誘導するTiプラスミド変異体が
みつかつた。これらの植物は繁殖力が旺盛であ
り、減数分裂によつてT−DNA特異配列を伝達
することさえした:即ち、子孫の植物もT−
DNA特異配列を含んでいた(Ottenら、Mol.
Gen.Genet.183(1981)、209−213)。しかし、こ
の形質転換植物組織は、その染色体DNA中に、
腫瘍表現形質を支配しているT−DNA領域が除
去される大がかりな欠損が発生したことにより、
著しく小さくなつたT−DNAを含んでいた。こ
の欠損が当初の形質転換時に起つたのか、新芽の
形成をもたらすその後の過程で起つたのかは不明
である。 Tiプラスミドは大きく(200kb)、そのTiプラ
スミドの種々の場所に存在している多くの遺伝子
が植物の形質転換に関係している。従つて、T−
領域内の適切な場合に特殊なエンドヌクレアーゼ
認識サイトを有し、T−DNAを植物細胞ゲノム
に転移させて安定に挿入するのに必要な全ての機
能を持つたTiプラスミド由来の小型のクローニ
ングベクターを組み立てることは不可能である。
所望のDNAフラグメントをTiプラスミドのT−
領域の特定の制限酵素開裂サイトに導入する為の
既知の方法の1つは、Escherichia coli(大腸菌)
におけると同様、Agrobacteriumにおいても複
製することができ、T−DNAの所望の制限フラ
グメントを含んでいるクローニングプラスミドを
組み立てることである。この様なクローニングベ
クターは「中間ベクター」と命名された。この様
な中間ベクターは、T−領域によつて暗号化され
ている機能を分析するのに使用された
(Leemansら、J.Mol.Appln.Genet.1(1981)、149
−164)。 本発明は、発現し得る遺伝子を植物細胞ゲノム
へ導入する方法に関するものである。本発明の1
つの目的は所望のあらゆる遺伝子(群)を導入す
ることのできる改良されたアクセプターTiプラ
スミドを提供することにある。導入される所望の
遺伝子(群)は、そのアクセプターTiプラスミ
ドの相当する領域と相同の領域を持つた新規な中
間クローニングベクター内に含まれている。この
中間クローニングベクターを提供することも本発
明の目的の1つである。 所望の遺伝子(群)のアクセプターTiプラス
ミドへの導入は、Agrobacteriumに保持されて
いるアクセプターTiプラスミドと中間クローニ
ングベクターの2つの相同DNAセグメントの間
で起る単一乗換えによつて達成される。この中間
クローニングベクターは、ヘルパープラスミドを
使つて、それが増殖するEscherichia coliから
Agrobacteriumに授動される。この様なヘルパ
ープラスミドおよび授動のための機能は知られて
いる(Fibbeganら、Mol.Gen.Genet.185(1982)、
344−351;Figurskiら、Proc.Natl.Acad.Sci.
USA76(1979);Dittaら、Proc.Natl.Acad.Sci.
USA77(1980)、7347)。 Agrobacteriumでの単一乗換えの結果、ハイ
ブリツドTiプラスミドベクターが得られる。こ
の様なハイブリツドTiプラスミドも本発明の目
的の1つである。 Agrobacteriumに保持されたこのハイブリツ
ドプラスミドベクター(以降、ベクター組成物と
いう)を直接植物細胞の感染に使用し、次いで所
望の遺伝子生成物の発現についてスクリーニング
する。植物細胞をベクター組成物で感染させて形
質転換植物細胞を調製するこの方法、その形質転
換された植物細胞、およびそれから発生した植物
を提供することも本発明の目的である。この技法
はAgrobacteriumの植物転移性のプラスミド全
てに適用することができる。 以下に添付の図面について詳細に説明する。 第1図は、境界配列1および2を除き、T−領
域の内部部分を除去して得られる本発明のアクセ
プターTiプラスミドの1態様を示している。こ
の境界配列は、T−領域を植物細胞ゲノムに組込
むのに必須である。境界配列1と2の間の領域3
が、植物に転移されるであろうDNAセグメント
である。このアクセプターTiプラスミドは、中
間クローニングベクターを単一乗換えによつて組
込ますことを可能にしている中間クローニングベ
クター内のDNA配列の少なくとも一部と相同の
DNA配列を持つたDNAセグメント3を含んでい
る。Tiプラスミド領域4は、Agrobacteriumに
よつてT−領域が植物細胞ゲノムに転移するのに
必要な機能を暗号化している。この領域は、vir
−領域と呼ばれる。 第2図は、単一乗換えによつて第1図のアクセ
プターTiプラスミドに挿入される本発明の中間
クローニングベクターを示している。このベクタ
ーは、所望の単一乗換えを可能にするアクセプタ
ーTiプラスミドのDNAセグメント3の少なくと
も一部と相同なDNA配列を持つたクローニング
媒体DNAセグメント3′を含んでいる。更に、こ
の中間クローニングベクターは、その天然のプロ
モーター配列を備えた遺伝子あるいは遺伝子群5
を含んでいる。この組み立てに於いては、一般に
植物の遺伝子を使用することができる。それは、
他のものに比較して発現され易いと思われるから
である。しかし、原理的には、全ゆる所望の遺伝
子を挿入することができる。この中間クローニン
グベクターは選択マーカー遺伝子6を含んでいて
もよい。この遺伝子は、植物細胞中でこの遺伝子
の発現を可能にするプロモーター配列を含んでい
なければならない。このマーカー遺伝子を含んで
いる植物細胞は、それを含んでいない細胞より、
成長の選択有利性を持つていなければならない。
何故なら、この様にして、このマーカー遺伝子を
含んでいるDNAによつて形質転換された植物細
胞を、非形質転換細胞と区別することができるか
らである。 第3図は、第2図の中間クローニングベクター
と類似の、第1図のアクセプターTiプラスミド
に単一乗換えによつて挿入される本発明に係る中
間クローニングベクターのもう1つの態様を示し
ている。これは、クローニング媒体DNAセグメ
ント3′、所望の遺伝子の統制のとれた発現を可
能にする外来性プロモーター配列8、および、所
望により、マーカー遺伝子6を含んでいる。 第4図は、第1図のアクセプターTiプラスミ
ドおよび第2図並びに第3図の中間クローニング
ベクターからの、単一乗換えによる本発明に係る
ハイブリツドTiプラスミドベクターの調製を示
す模式図である。 第5図は、E.coliからアクセプターTiプラスミ
ドを含んでいるAgrobacteriumへの、中間クロ
ーニングベクターの遺伝子転移に関する諸過程を
概略したものである。第1段階は、中間クローニ
ングベクターを含んでいるE.coli株(1)と、その後
のAgrobacteriumとの接合の為の2つのヘルパ
ープラスミドを含んでいるもう1つのE.coli株と
の接合である。1方のヘルパープラスミドはプラ
スミド転移に重要なDNA配列(tra)を含んでお
り、他方のヘルパープラスミドは授動に重要な配
列(mob)を含んでいる。接合によつてこれらの
ヘルパープラスミドがE.coli株(1)に導入される
と、そこに含まれている中間クローニングベクタ
ーが他の細菌株へ転移することができる様にな
る。traおよびmobヘルパープラスミドは、中間
クローニングベクターが持つている抗生物質耐性
マーカー(Abr1)とは異なるマーカー、Abr2
よびAbr3をそれぞれ持つている。従つて、全て
のプラスミドが存在するかどうかを選択培地上で
モニターすることができる。こうして授動株(3)が
得られる。この授動株(3)を、第1図アクセプター
Tiプラスミドを含んでいるA.tumefaciens株(4)と
接合させ、中間クローニングベクターの抗生物質
耐性マーカーで選択する。中間クローニングベク
ターはAgrobacterium中で複製できないので、
受容アクセプターTiプラスミドと相互組込み体
を形成した場合にのみ、保持されることができ
る。Agrobacterium中のこの相互組込み構造体
(5)が、DNAを植物細胞ゲノムに転移させるのに
使用される最終的なハイブリツドTiプラスミド
である。 第6図は、第1図に示したものと同類のモデル
アクセプターTiプラスミド(タイプA)の組み
立てを示している。ここでは、Tiプラスミドと、
このものとTiプラスミドの一部と置き換わる
DNA配列を含んでいる別のプラスミドとの間で、
二重乗換えが起る。より具体的に述べると、小さ
い方のプラスミドはクローニング媒体3の中にT
−領域の境界配列1,2を含んでいる。二重乗換
えの結果、T領域の内部のT部分が除去され、代
つてクローニング媒体で置き換えられる。得られ
たアクセプターTiプラスミドAは、境界配列1,
2の間に含まれているDNAを植物細胞ゲノムに
転移させることができる。得られた、形質転換さ
れたDNAは、TiプラスミドAでは腫瘍の増殖を
支配している遺伝子が除去されているので腫瘍性
のクラウンガル組織をつくらない。Tiプラスミ
ドAは、クローニング媒体3と相同性を有するあ
らゆる中間クローニングベクター用の極めて普遍
的なアクセプターTiプラスミドである。このク
ローニング媒体3は通常のプラスミドでよく、例
えばpBR322またはその誘導体などによつて置き
換えることができる。 第7図は、中間クローニングベクターをE.coli
宿主細胞中で組みたてる工程を模式的に示したも
のである。制限エンドヌクレアーゼサイトR1
囲まれた所望の遺伝子5および制限エンドヌクレ
アーゼサイトR2で囲まれた選択し得るマーカー
遺伝子6を、酵素R1およびR2の為のそれぞれ1
つの制限サイトを含んでいるクローニング媒体
3′に挿入する。3つの分子を全て制限酵素R1
よび/またはR2で消化し、DNAリガーゼを用い
てライゲーシヨン(結紮)して中間クローニング
ベクターを形成させる。このクローニング媒体
3′は、細菌遺伝子学の選択マーカーとして使用
する抗生物質耐性(Abr1)を暗号化しているも
う1つのDNA配列を含んでいなければならない。
所望の遺伝子5はその天然のプロモーターまたは
第2図および第3図に概説した外来性プロモータ
ーの支配下にある。 第8図は本発明に係るアクセプターTiプラス
ミド(タイプB)のもう1つの具体的態様を組み
立てるための模式図である。この態様では、境界
配例1および2のすぐ外側のTi配列に相同の、
それぞれDNA配列9および10を含んでいるク
ローニング媒体とTiプラスミドとの間で二重乗
換えが起る。この二重乗換えによつて、境界配列
1および2を含んでいるT−領域T全体が削除さ
れ、それがクローニング媒体3で置き換えられ
る。TiプラスミドBは、境界配列1および2の
間にクローンされた所望の遺伝子を含有している
中間クローニングベクターのためのアクセプター
である(第9図参照)。 第9図は、第8図のアクセプターTiプラスミ
ドBに単一乗換えによつて挿入される本発明の中
間クローニングベクターを例示している。これ
は、所望の遺伝子5の両端に位置する境界配列1
および2を含んでいる。これはまた、2つのプラ
スミド間の相同的組換えを可能にするため、アク
セプターTiプラスミドB中のクローニング媒体
配列と少なくとも一部が相同であるクローニング
媒体配列3′をも含んでいる。 第10図は、第8図のアクセプターTiプラス
ミドおよびそれに対応する第9図の中間クローニ
ングベクターから、本発明のハイブリツドTiプ
ラスミドベクターの組み立てを示す模式図であ
る。単一乗換えによつて第9図の中間クローニン
グベクターが第8図のアクセプターTiプラスミ
ドBに導入される。 第11図〜第20図は本発明をより具体的に例
示するものである。 第11図は、5.2kb HindフラグメントAcgB
のpBR322への挿入を示している(Zambryski
ら、Science209(1980)、1385−1391)。このフラ
グメントAcgBはノパリンTiプラスミドの左右の
境界領域を含んでいる。このクローンpAcgBは、
第6図に示した「A−タイプ」のアクセプタープ
ラスミド、pGV3850の組み立てに使用され
る。野生型Tiプラスミドの左右の境界領域を含
んでいるこのクローンされた制限フラグメントを
使つて、クローンpAcgBと類似のクローンを得
ることができることは、当業者には容易に理解さ
れるはずである。 第12図はノパリンTiプラスミドpGV383
9のT−領域を示している。Hind制限エンド
ヌクレアーゼサイトはHで示してある。変異した
Hindフラグメント19は(19′)で示してあ
る。カナマイシンまたはネオマイシン耐性を付与
するアセチルホスホトランスフエラーゼ遺伝子は
aptで表わし、これは黒くぬりつぶした部分に存
在している。T領域の境界は矢印で示してある。
ノパリンシンターゼ(synthase)遺伝子はnosで
表わした。数値は、Depickerら(plasmid、3
(1980)、193−211)の方法による制限フラグメン
トの大きさを表わしている。TiプラスミドpGV
3839は、実施例1およびそこに挙げた2つの
文献に従つて組み立てることができる。 第13図は、アクセプターTiプラスミドpGV
3850の組み立てを示している。プラスミド
pBR322−pAcgB(第11図)は、線状化した
形で描いてある。pBR322の配列は斜線を入
れた領域で示し、pBR322のアンピシリン耐
性遺伝子はApRで示した。第12図に示したpGV
3839のT−領域の一部がここに描かれてい
る:pAcgBとの相同的組換えに関与するHind
フラグメント10および23およびapt遺伝子が含ま
れている。二重乗換えによつてpGV3850お
よび失われたapt遺伝子を含むもう1つのレプリ
コンが組み立てられる。 第14図は、実施例2に詳細に記載した中間ク
ローニングベクターpGV700の組み立てを模
式的に示したものである。制限エンドヌクレアー
ゼサイトを示すのに以下の略号を用いた:B=
BamH、Bg=Bgl、E=EcoR、H=Hind
、S=Sal、Sm=Sma。抗生物質耐性を
示すのに以下の略号を用いた:Ap=アンピシリ
ン、Cm=クロラムフエニコール、Sm=ストレ
プトマイシン、Tc=テトラサイクリン。TL−
DNAで示した図の下部の数値は、この領域の
RNA転写体を示している(Willmitzerら、
EMBOJ.1(1982)、139−146)。 第15図は中間クローニングベクターpGV7
50の構造を示している。その組み立ては実施例
2に記載した。制限エンドヌクレアーゼサイト
は、キロ塩基対(kb)の数で表わしたその相対
的位置で示した。Pstサイトは示していないが
KmR/NmR領域に3つ、CbR遺伝子に1つ存在す
る。左右の境界領域も示してある。pGV750
の組み立てに使用されたBgl/BamHサイト
およびHpa/Smaサイトが示されているが、
これはpGV750には存在しない。影をつけた
領域はTL−DNAに、黒い領域はKmR/NmR
域に、白ぬき部分は隣接するTiプラスミド配列
に、そして線はクローニング媒体pBR325に
それぞれ相当する。その他の略号は以下の意味を
有する:Ocs=オクトピンシンターゼ、CmR=ク
ロラムフエニコール耐性、CbR=カルベニシリン
(アンピシリン類似体)耐性、KmR/NmR=カナ
マイシン耐性/ネオマイシン耐性。 第16図は実施例3に詳細に記載した中間ベク
ターpGV745の組み立てを示している。pGV
745は、第8図に示した「Bタイプ」アクセプ
タープラスミド、pGV2260の組み立てに使
用される。制限エンドヌクレアーゼサイトは以下
の略号で示した:B=BamH、H=Hind、
R=EcoR。アンピシリン耐性遺伝子は、ApR
で示した。斜線を施した領域はオクトピンTiプ
ラスミドのT−DNA領域の左側と相同のDNA
を、白ぬき領域はオクトピンTiプラスミドのT
−DNA領域の右側と相同のDNAを示している。
出発物質であるプラスミドpGV0219および
pGV0120についての物理的位置および記述
は、De VosらのPlasmid6(1981)、249−253にみ
られる。 第17図はアクセプタープラスミドpGV22
60の組み立てを示している。pGV2217中
の欠損置換が、ネオマイシンとカナマイシンに対
する耐性を付与するアセチルホスホトランスフエ
ラーゼ遺伝子(aptで表わしてある)を含んでい
る黒色部分で示してある。中間ベクターpGV7
45(第16図参照)は線状化して描いてある。
これは第16図に示したpGV745のHindサ
イトで開裂したものである。pBR322の配列
は斜線を施した部分で示し、アンピシリン耐性遺
伝子はApRで示してある。二重乗換えによつて、
pGV2260が組み立てられ、apt遺伝子が失わ
れる。制限エンドヌクレアーゼサイトは以下の略
号で示した:B=BamH、H=Hind、R=
EcoR。 第18図は、ノパリンシンターゼ遺伝子
(nos)のプロモーターの下流の遺伝子を発現す
るためのプラスミドpLGV2381の組み立てを
示している。5′および3′はそれぞれ転写開始と
転写終了を意味し、ATGおよびTAAは翻訳開始
および翻訳終了に使われるコドンを表わしてい
る。太線はnosプロモーター領域、白ぬき部分は
nos暗号領域を示している。ApRはアンピシリン
耐性、KmRはカナマイシン耐性を示している。 第19図は、完全なオクトピンシンターゼ
(ocs)暗号配列を含んでいるプラスミドpAGV4
0の組み立て、およびプラスミドpLGV2381
(第18図参照)中nosプロモーターの後部への
その挿入を示している。太線はプロモーター領
域、白ぬき部分はocs暗号領域を示している。そ
の他の記号は第18図と同じである。 第20図は、ノパリンシンターゼ(nos)遺伝
子のプロモーター領域の周囲のヌクレオチド配列
およびオクトピンシンターゼ遺伝子暗号領域と融
合した後の同じ領域の周囲のヌクレオチド配例を
示している。融合点は星印(*)で示した。いく
つかの制限エンドヌクレアーゼサイト、即ち、
BamH、Hind、およびSacも示してある。
5′および3′は転写開始および終了を意味する。
ATGは翻訳に使われる最切のコドン、TAAは翻
訳に使われる終了コドンを表わしている。白ぬき
の大きい矢印はノパリン遺伝子の暗号化領域、縞
の入つた矢印はオクトピン遺伝子を表わしてい
る。 以下に本発明を詳細に説明する。 第1図にアクセプターTiプラスミドを簡単に
図式化して示した。このアクセプターTiプラス
ミドは、野生型腫瘍誘起Tiプラスミドの2つの
境界配列1,2または領域を含んでいる。この境
界配列は、TiプラスミドのT−領域を植物細胞
ゲノムへ組込むのに必須である。換言すれば、あ
らゆるDNA配列3またはT−領域を、これらの
配列間に存在している植物細胞ゲノムに組込むの
にこの境界配列が絶対に必要である。 このアクセプターTiプラスミドDNA配列3に
は、第2図および第3図に示した中間クローニン
グベクターのDNA配列3′の少なくとも1部と相
同のDNAセグメントが含まれている。この相同
性は、中間クローニングベクターとアクセプター
Tiプラスミドが単一乗換え(相同性組換え)に
よつて相互組込みするのに必要である。相互組込
み体の得られる頻度は、基本的には相同領域の長
さできまる。相同性組換えを高頻度で起すには、
通常1〜14kbの領域が使われる(Leemansら、
J.Mol.Appl.Genet.1(1981)、149−164)。 アクセプターTiプラスミドは更に、
AgrobacteriumによつてTiプラスミドのT−領
域が植物細胞ゲノムへ移動するのに必要な配列4
を含んでいる。 この様なアクセプターTiプラスミドの組み立
ておよび第2図および第3図に示した中間クロー
ニングベクターとのその相互組込みについて、第
4図を参照しながら以下に詳述する。 第2図および第3図に、発現しようとする、即
ち、植物細胞中でプロモーターの支配下に転写さ
れ、翻訳される所望の原核性または真核性遺伝子
をクローンするための中間クローニングベクター
を簡略化した図で示した。これらの中間クローニ
ングベクターは、アクセプターTiプラスミドの
DNAセグメント3の少なくとも一部と相同であ
り、従つて単一乗換えを可能にするDNA配列を
含んでいるクローニング媒体からのDNAセグメ
ント3′を含んでいる。さらに、この中間クロー
ニングベクターは、その天然のあるいは外来性の
プロモーター配列を含む少なくとも1つの所望の
遺伝子5,7を含んでいる。このプロモーター配
列によつて、挿入された遺伝子配列の発現が可能
である。所望の挿入遺伝子(群)の発現を調整す
るために、外来性のプロモーター配列(仕立て上
げたプロモーター)を使うことも可能である。 調整の各種の例として、以下のものを挙げるこ
とができる:(i)組織に特異な発現、即ち、葉、
根、茎、花など、(ii)発現レベル、即ち、発現の強
弱、(iii)誘導性発現、即ち、温度、光または添加さ
れた化学的因子による発現など。 中間クローニングベクター用の所望の遺伝子の
例としては、アミノ酸や糖類の様な生産物の合成
をコントロールして植物の栄養価や成長を改良す
る遺伝情報を持つたDNAフラグメントまたは配
列、外部から病原物質に対する保護、例えば病原
生物またはストレスとなる環境因子に対する耐
性、を付与する生産物の合成をコントロールする
遺伝情報を持つたDNAフラグメントまたは配列、
遺伝子工学によつて改良しようとする植物の基本
的な過程に情報を与える生産物の合成をコントロ
ールする遺伝情報を持つたDNAフラグメントま
たは配列など。 第2図および第3図は、選択可能なマーカー遺
伝子6を含んでいることもある中間クローニング
ベクターを表わしている。選択可能なマーカー遺
伝子としては、例えば抗生物質または有毒な類似
物質(例えばアミノ酸類縁体)を暗号化している
遺伝子、受容宿主細胞の欠損を補う遺伝子などが
挙げられる。 第4図は、ハイブリツドTiプラスミドベクタ
ーの組み立てに関与する構成を示しており、第5
図は、そのハイブリツドTiプラスミドベクター
を保持しているAgrobacteriumの分離に関与す
る実際の接合工程を表わしている。この工程は、
中間クローニングベクターがE.coli中で組み立て
られるので、この中間クローニングベクターを
Agrobacterium中のアクセプタープラスミドに
転移させるのに必要である。 T−領域の一部が変更された配列で置換されて
いる改良Tiプラスミドを調製するのに用いられ
る既知の転移手法は多数の工程からなつている。
通常、大抵のDNA組換え操作は、特別に設計さ
れたクローニング媒体、例えばpBR322
(Boliver、Gene2(1977)、75−93)中で行なわれ
る。しかしこのクローニング媒体は、それ自体
Agrobacteriumに移動することができない。こ
の問題は、既知の方法では次の様にして解決され
ている: (a) Agrobacterium中でも複製し得る別の広範
囲宿主用クローニング媒体、例えばmini−Sa
プラスミド(Leemansら、Gene19(1982)、361
−364)でpBRクローニング媒体配列を置換す
る。この操作はE.coli中で行ない、中間クロー
ニングベクターが得られる。 (b) 所望のDNAを含有している中間クローニン
グベクターを保持したE.coli株と、
Agrobacterium中では複製できないがそれ自
体および他のDNAのAgrobacteriumへの転移
を仲介することのできるヘルパープラスミドを
保持した別のE.coli株との接合。 (c) 工程(b)で得られるE.coliとTiプラスミドを含
んでいるAgrobacteriumの接合。ヘルパープ
ラスミドは失われる。 (d) 中間クローニングベクターは、独立したレプ
リコンとしてAgrobacterium中で複製し、存
在することができるので、工程(c)で得られた接
合体は、中間クローニングベクターとTiプラ
スミドとの相互組込み体を含んでいる細胞、ま
たは中間クローニングベクターおよび相互組込
みが起らなかつたTiプラスミドを含んでいる
別の細胞の混合物である。相互組込み体だけを
特異的に分離する為に、Tiプラスミドのない
別のAgrobacterium株との接合をもう一度行
なわなければならない。この転移は、Tiプラ
スミド自体によつて暗号化されている機能によ
つて仲介される。この第2のAgrobacterium
株への中間クローニングベクターの転移は、
Tiプラスミドとの相互組込み体の形でのみ行
なわれる。 (e) 所望の置換を行なつた最終的な改良Tiプラ
スミドを得るために、第2回目の乗換えが行な
われる(Leemansら、J.Mol.Appl.Genet.1
(1981)、149−164)。 僅かにもう一つの既知の方法は、上記工程(d)に
おいて、中間クローニングベクターと適合しない
別のプラスミドをAgrobacteriumに導入するこ
とを除けば、上の方法と基本的に同じである。こ
の場合、独立したレプリコンのままでいる中間ク
ローニングベクターは全て失われるので、相互組
込み(単一乗換え)を選択することができる
(Matzkeら、J.Mol.Appl.Genet.1(1981)、39−
49)。 ここに本発明者らは、Agrobacteriumのアク
セプターTiプラスミドに中間クローニングベク
ターを導入する為の、新規な非常に簡素化された
方法を提供するものである。簡単に言えば、この
方法は、多くの通常使用されているクローニング
プラスミド(例えばpBR322)を直接
Agrobacteriumに転移させるのに、E.coliのヘル
パープラスミドが役立つということを見い出した
事実に基づいている。これらのプラスミドは、い
づれもAgrobacterium中では複製できないので、
アクセプターTiプラスミドと相互組込みし得る
ものだけが保持されることになる。さらに、本発
明者らは、Agrobacterium中のこの相互組込み
体を、植物細胞への感染の為の直接のベクター組
成物として使用するのである。この様にして、本
発明者らは前記の工程(d)および(e)を省略した。こ
れによつて、改良ハイブリツドTiプラスミドを
組み立てるのに要する時間が減少し、可能な組み
立てに柔軟性が増加し、かくして、植物細胞ゲノ
ムへDNAを転移させる為のベクターとしてこの
アクセプターTiプラスミドを使用できる可能性
が著しく高まつたのである。 即ち、第5図に概略を示した様に、アクセプタ
ーTiプラスミドへの中間クローニングベクター
の導入は2工程で行なわれる。先づ、中間クロー
ニングベクターを持つたE.coli株(1)を、この中間
クローニングベクターのAgrobacteriumへの授
動を促す2つのプラスミドを持つた別のE.coli株
(2)と接合させる。これらのヘルパープラスミドの
代表的な、そして好ましい例は、mob機能を含ん
だR64drd11およびtra機能を含んだpG28
である(Finneganら、Mol.Gen.Genet.185
(1982)、344−351)。中間クローニングベクター
のクローニング媒体上のbomサイト(Warrenら、
Nature274(1978)、259−261)が他の2つのプラ
スミドによつて暗号化されている機能体によつて
認識され、転移できる様になる。全てのプラスミ
ドは、その存在を検出するために抗生物質耐性マ
ーカーを含んでいるのが好ましい。次いで、得ら
れたE.coli株、即ち3つのプラスミド全てを保持
している授動株(3)を、中間クローニングベクター
と相同の領域を持つたアクセプターTiプラスミ
ドを保持しているAgrobacteriumと接合させる。
中間クローニングベクターとアクセプターTiプ
ラスミドとの単一乗換えが行なわれたかどうか
は、中間クローニングベクターの抗生物質耐性マ
ーカーについての選択によつて検出できる。 第6図は、第1図のアクセプターTiプラスミ
ドの組み立てに用いられたDNA分子を模式的に
示したものである。本明細書では、このプラスミ
ドをアクセプターTiプラスミド(タイプA)と
呼び、他のアクセプターTiプラスミド(タイプ
B)と区別することにする(第8図参照)。この
組み立てには、Tiプラスミドと、クローニング
媒体3中に境界配列1および2を持つているもう
1つのプラスミドとの間に二重乗換えが起ること
が必要である。図に示した様に、クローニング媒
体配列3は左側の境界配列1と右側の境界配列2
との間にある。このDNA鎖の正しい極性を示す
ために、これを環上に描くことができる。しか
し、二重乗換えに使用される相同領域を示すため
には、この環を開裂させて図示した。これは理解
を助ける為のやり方として重要であり、第8図に
於けるアクセプターTiプラスミドBの組み立て
に於いても用いられている。即ち、もし境界配列
1および2が、単にクローニング媒体配列3内に
挿入されたのなら、二重乗換えによつて、T−領
域が削除されてはいるがこの境界配列1および2
の間のクローニング媒体配列のないTiプラスミ
ドが得られることになる。第6図に示した様に、
二重乗換えによつて、境界配列1および2の間に
もとのT−領域を持つた環状DNA分子が生成す
る。これはレプリコンではないので消失する運命
にある。この二重乗換えが起つたかどうかは、例
えばTiプラスミドのT−領域内に含まれる抗生
物質マーカーの欠落について選択したり、クロー
ニング媒体配列3内の抗生物質耐性マーカーにつ
いて選択したりして、遺伝子学的に選択すること
ができる。 第7図、第2図および第3図の中間クローニン
グベクターの組み立てを示す模式図である。制限
エンドヌクレアーゼサイトR1またはR2でそれぞ
れ囲まれた所望の遺伝子5および選択可能なマー
カー遺伝子6が、酵素R1およびR2の為の特異な
制限サイトを含んでいるクローニング媒体配列
3′に、これら全ての分子の消化およびライゲー
シヨンによつて挿入される。得られた組換え
DNA分子は、E.coli宿主細胞を形質転換するの
に使用され、その形質転換体は、クローニング媒
体配列3′の抗生物質耐性マーカー(AbR1)で選
択される。 第8図は本発明のもう1つの態様、即ちアクセ
プターTiプラスミドBを組み立てるのに使用さ
れるDNA分子の模式図である。この場合は、境
界配列1および2のすぐ外側に位置するDNA配
列9および10の間にクローニング媒体配列3を
含んでいるプラスミドとTiプラスミドとの間で
二重乗換えが起る。乗換えに使用される相同領域
を示す為に、小さい方のプラスミドは開裂してあ
る(第6図と同様)。二重乗換えによる生成物は、
アクセプターTiプラスミドBと、もとのTiプラ
スミドからのT−領域およびDNA配列2,10,
9および1を含んでいる、消失するもう1つの環
状DNA分子である。遺伝子学的選択は第6図に
ついて記載したものと同様にして行なうことがで
きる。 第9図は、第8図のアクセプターTiプラスミ
ドBと組み合せて使用される中間クローニングベ
クターの模式図である。ここでは、所望の遺伝子
5は、クローニング媒体配列3′中に含まれてい
る境界配列1および2の間に挿入される。 第10図は、単一乗換により第9図の中間クロ
ーニングベクターがどの様にしてアクセプター
TiプラスミドBに挿入されるかを模式的に示し
ている。この場合、中間クローニングベクターの
クローニング媒体配列3′の抗生物質耐性マーカ
ーで選択する。2つのプラスミドの間の相互組込
みの結果としてのハイブリツドTiプラスミドを
確実に見つけることができる。こうして境界配列
1および2内に含まれている所望の遺伝子を持つ
たハイブリツドTiプラスミドが得られる。この
様にして組み立てられたハイブリツドプラスミド
は、そのT−領域に、例えば第4図のハイブリツ
ドTiプラスミド中の配列3および3′の様な直接
反復の配列を含有しておらず、従つて、分子内組
換えの結果として、ハイブリツドベクターまたは
植物細胞ゲノム中に導入されたDNAが不安定に
なる可能性が避けられる。 本発明者らの研究室で行なつた実験結果から、
第9図の中間ベクターの組み立てには、境界配列
1および2の両者を所有する必要はないことがわ
かつた(未発表)。しかし、所望のDNAを植物ゲ
ノムに組込むには、少なくとも右側の境界配列2
(第1図および第9図参照)を有すことが必要十
分条件である。 AgrobacteriumのTiプラスミド、例えばノパ
リンまたはオクトピンTiプラスミドの制限エン
ドヌクレアーゼ地図についての知見(Depicker
ら、Plasmid3(1980)、193−211;De Vosら、
Plasmid6(1981)、249−253)およびT−DNA境
界配列を含んでいる制限フラグメントについての
知見(Zambryskiら、J.Mol.Appl.Genet.1
(1982)、361−370;De Beuckeleerら、Mol.
Gen.Genet.183(1981)、283−288)から、当業者
であれば誰れでも、本発明方法に従つてアクセプ
ターTiプラスミドを組み立てることができる。
この他、通常の組換えDNA技術および基礎的な
細菌の遺伝子操作を実施できる能力が要求される
に過ぎない。本発明は、ハイブリツドTiプラス
ミドベクターを組み立てるのに有効であることが
わかつた本明細書に記載したアクセプターTiプ
ラスミドを具体的に提案している点でユニークな
ものである。更に、これらのアクセプターTiプ
ラスミドは、遺伝子を植物細胞ゲノムへ導入する
ための方法の一部を構成する様に設計されたもの
である。 既述したアクセプターTiプラスミド、中間ク
ローニングベクター、ハイブリツドTiプラスミ
ドベクターおよびベクター組成物を更に例示し、
植物細胞ゲノムへ組込まれた外来性遺伝子の発現
を示す形質転換植物細胞および植物を提供するの
にこのベクター組成物が有効であることを例証す
るために、以下に実施例を挙げる。 実施例 1 アクセプターTiプラスミドpGV3850(A
タイプ)の組み立て 出発株およびプラスミド: Agrobacterium tumefaciens(野生型
Agrobacterium由来のリフアピシン耐性株C58C1
およびクロラムフエニコール−エリスロマイシン
耐性株C58C1) Tiプラスミド=pGV3839 第11図のプラスミド=pAcgB TiプラスミドpGV3839はノパリンプラス
ミドpTi C58trac(pGV3100;Holstersら、
Plasmid3(1980)、212−230)から組み立てる。
これはT−領域の中央近くに欠失置換突然変異体
(ミユータント)を含んでいる:即ち、Hindフ
ラグメント19の内部のSmaフラグメント24
(Depickerら、Plasmid3(1980)、193−211)は、
Tn5のapt(アセチルホスホトランスフエラーゼ)
遺伝子を含んでいるpKC7のHindフラグメント
(Raoら、Gene7(1979、79−82)で置換されてい
る。この遺伝子はアミノグリコシドネオマイシン
およびカナマイシンに対する耐性を暗号化してい
る。pGV3839のT−領域の制限地図を第1
2図に示す。 プラスミドpAcgBは、T−DNAの境界部だけ
を含んでいるpBR322中のAcgBの挿入体であ
る(第11図参照)。この境界部はT−DNAの末
端部として定義され、これら領域は、T−DNA
の植物細胞ゲノムへの安定な組込みに役割を果た
す。このクローンの起源および分析については詳
しく記載されている(Zambryskiら、Science209
(1980)、1385−1391)。このクローンは、形質転
換されたタバコDNAからT−DNAの部分を再分
離することにより得られた。pAcgBは、T−
DNAの左右の境界を含む様に縦列に並んだ2つ
のT−DNAコピーの接合点を含んでいる。更に、
pAcgBは、その遺伝子情報が右側T−DNA境界
のすぐに位置しているという理由でノパリンシン
ターゼ遺伝子を含んでいる。このプラスミド
pAcgBは、「タイプA」アクセプターTiプラスミ
ド、pGV3850の組み立てに使用される。第
6図は関与する構造の概略を、第13図はpGV
3850を与える二重乗換えに関与するDNA領
域をより正確に示したものである。 上記のプラスミドpAcgBは、そのpBR322
部分にColE1−特異bomサイトを持つており、ヘ
ルパープラスミドR64drd11およびpGJ28
を使つてE.coliからAgrobacteriumへ授動するこ
とができる。E.coliに含まれているプラスミドR
64drd11およびpG28は、接合により、
pAcgBを持つたE.coli株に導入される。トランス
接合体は、アンピシリン耐性(pAcgBのpBR3
22配列から)、ストレプトマイシン耐性(R6
4drd11から)、およびカナマイシン耐性(pGJ
28から)コロニーとして選択される。 3つのプラスミドの全てを保持しているE.coli
株を、リフアンピシン耐性でありTiプラスミド
pGV3839を含んでいるAgrobacterium株C
58C1に接合させる。ノパリンTiプラスミド
との最初の単一乗換えを選択するのにpBR32
2のアンピシリン耐性を利用する。アンピシリン
をAgrobacterium中で安定させることができる
唯一の方法は、T−領域境界近くの相同領域の1
つでpGV3839と相同組換えにより乗換えを
することである。他の相同領域での2回目の乗換
えにより、apt遺伝子(カナマイシン耐性)を含
んでいるpGV3839のT−領域の中央部がク
ローンpAcgBのpBR322配列で置換される。
従つて、第2の組換え体はアンピシリン耐性、カ
ナマイシン感受性である。第2の組換え体を分離
する確率を高めるために、最初の組換え体
(pAcgB::pGV3839)を保持しているリフ
アンピシン耐性Agrobacteriumを、Tiプラスミ
ドを持つていない第2のクロラムフエニコール/
エリスロマイシン耐性Agrobacterium株と接合
させる。この様にして、約600コロニー中、1コ
ロニーの割合で、アンピシリン耐性、カナマイシ
ン感受性のクロラムフエニコール/エリエロマイ
シン耐性AgrobacteriumpGV3850を得るこ
とができる。 勿論、pGV3850タイプのアクセプターTi
プラスミドを組み立てるのに使用することができ
るその他のTiプラスミドもある。T−領域の中
央近くに選択し得るマーカー遺伝子を持つたTi
プラスミドは全て受容体として使用できる。更
に、左境界フラグメント−pBR322−右境界
フラグメントの方向に、左右の境界フラグメント
の中間にpBR配列が位置する様に、pBR322
にT−領域境界フラグメントを挿入することによ
つてpAcgB様のプラスミドを組み立てることが
できる。例えば、ノパリンTiプラスミドの左お
よび右境界フラグメントはそれぞれHindフラ
グメント10および23である(Depickerら、
Plasmid3(1980)、193−211)。 単一乗換えによつて、pBR322またはその
誘導体に挿入されている所望の遺伝子を含んだ中
間クローニングベクターがpGV3850の改良
されたT−DNA領域に導入される。唯一つ必要
なことは、中間クローニングベクターのE.coliか
らAgrobacteriumへの転移を選択する為の手段
として使用する為に、導入されるDNAが、既に
pBR322に存在するものの他にもう1つの耐
性マーカー遺伝子を含んでいるということであ
る。この耐性マーカーは、pBR配列内に含まれ
ていてもよく(例えばpBR325のCmR、また
はpKC7のKmR)、植物細胞内で試験される
DNA内に含まれていてもよい。更に、アクセプ
ターTiプラスミドpGV3850におけるApR
伝子pBR322は、KmRの様な別の耐性マーカ
ー遺伝子で置換してもよい。この様にして、ApR
であるpBR322含有中間クローニングベクタ
ーですら、このpGV3850タイプのアクセプ
ターTiプラスミドに直接授動することができる。 pGV3850タイプのアクセプターTiプラス
ミドのもう1つの利点は、形質転換された植物細
胞で腫瘍をつくらないということである。pGV
3850の短かくなつたT−DNA領域は、依然
としてノパリンシンターゼを暗号化している遺伝
子を含んでいるので、pGV3850で形質転換
された細胞は、ノパリンが存在するかどうかを分
析することにより、非形質転換細胞から簡単に選
り分けることができる。勿論、アクセプターTi
プラスミドpGV3850に組込まれた中間クロ
ーニングベクターがマーカー遺伝子を含んでいた
ら、それも直接スクリーニング、即ち選別にかけ
ることができる。 pBR322配列を含んだ上記の中間クローニ
ングベクターの単一乗換えによるアクセプター
Tiプラスミドへの挿入のほか、このアクセプタ
ーTiプラスミドは、「シヨツトガン」タイプの実
験に於いて、pBR322またはその誘導体中の
クローンされたDNAバンクの受容体としても使
用することができる。Agrobacterium中の全て
のハイブリツドプラスミドベクターは、植物細胞
の感染に使用することができ、次いで所望の選択
可能な遺伝子(群)の発現についてスクリーニン
グされる。例えば、選ばれたアミノ酸が欠乏して
いる植物細胞に全バンクを適用することにより、
アミノ酸合成を暗号化している遺伝子について簡
単に選別することができる。 アクセプターTiプラスミドpGV3850は、
2つの特徴的な表現形質を持つている:即ち、(i)
腫瘍生成能力がないこと、および(ii)もしT−
DNAが植物細胞ゲノム内に転移したら、ノパリ
ン合成能を有すること、である。pGV3850
含有Agrobacteriumで感染させた各種の植物組
織のこれらの特徴を調べるために、種々の実験を
行なつた。 (a) ジヤガイモおよびニンジンデイスクを用いた
試験 ジヤガイモおよびニンジンの切片にアクセプ
ターTiプラスミドpGV3850を接種すると、
少量の硬結組織が生成する。この組織にノパリ
ンが存在するかどうかを試験した所、陽性であ
ることがわかつた。この突然変異体が少量の硬
結組織を生産し得ることは興味あることでる。
しかし、それは、これらのデイスクを低濃度の
オーキシンおよびサイトキニンの両者を含んで
いる培地で生育させた時だけ得られる。 (b) 全植物をアクセプターTiプラスミドpGV3
850で接種 ホルモンを含まない滅菌寒天培地で生育して
いるタバコおよびペチユニアの苗木にpGV3
850を接種する。数カ月後に少量の組織成長
が観察されただけである(通常、2週間後に
「野生型」腫瘍が検出される)。この組織はホル
モンを含まない培地では生育しないが、オーキ
シンおよびサイトキニン含有培地での滅菌組織
培養では、さらに増殖することができる。この
組織もノパリン陽性であることがわかつた。 (c) さらに、pGV3850「形質転換」細胞は
腫瘍性ではないので、これらの細胞は、転移し
たDNAセグメントをそのゲノムに依然として
保持している正常な植物に再生することができ
る。この形質転換細胞を通常の再生培地(実施
例5を参照)で培養すると、正常植物が得られ
よう。 pGV3850の、アクセプタープラスミドと
しての有用性を証明する為に、以下の実験を行な
つた。pBR325中にオクトピンT−DNAの腫
瘍機能を含んでいる中間クローニングベクター
を、pGV3850を保持している
Agrobacteriumに組み込んだ。単一乗換えによ
つて得られたAgrobacterium中のハイブリツド
Tiプラスミドを、傷つけたタバコ植物に諏種し
た。2週間後に腫瘍組織があらわれた。このこと
は、腫瘍誘導DNAがpGV3850に再導入さ
れ、形質転換植物細胞中で適切に発現されたこと
を示している。 実施例 2 中間クローニングベクターpGV7000およ
びpGV750の組み立て この組み立ての概略を第14図に模式的に示し
た。オクトピンTiプラスミドB6S3のTL−
DNAの右側部分であり、pGV0201(De
Vosら、Plasmid6(1981)、249−253)中に存在
するHindフラグメント1を、まず、広範囲宿
主性ベクターpGV1122(Leemansら、
Gene19(1982)、361−364)のHindサイトに挿
入する。組換えプラスミドpGV0201は、多
コピーベクターpBR322(Bolivarら、Gene2
(1977)、95−113)の特異なHindサイトに挿入
されたHindフラグメント1を含んでいる。
pGV0201およびpGV1122DNAは、
Betlachらが記載している方法で調製される
(Fed.Proc.35(1976)、2037−2043)。最終量20μ
中、pGV0201DNA2μgを、Hind2単位
(全ての制限酵素はBoehringer Mannheimから
購入した)を用いて、37℃で1時間完全に消化し
た。インキユベーシヨン緩衝液はO′Farrellらに
より記載されている(Mol.Gen.Genet179(1980)、
421−435)。同じ条件下でpGV1122DNA2μg
をHindで完全に消化した。 最終量20μ中、T4リガーゼ(Boehringer
Mannheim)0.02単位を用い、0.1μgのHind消
化pGV0201をHind消化pGV1122とラ
イゲーシヨン(結紮)した。インキユベーシヨン
緩衝液および条件は、製造業者の指示に従つた
(Brochure“T4リガーゼ”、Boehringer
Mannheim、1980年8月、#10.M.880.486)。ラ
イゲーシヨン混合物のコンピテントE.coli
K514hsr-hsm+細胞(Colsonら、Genetics52
(1965)、1043−1050)への導入(形質転換)は、
DagertおよびEhrlichの方法(Gene6(1980)、23
−28)に従つて行なつた。細胞を、ストレプトマ
イシン(20μg/ml)およびスペクチノマイシン
(50μg/ml)を補足したLB培地(Miller、
Experiments in Molecular Genetics(1972)、
Cold Spring Harbor Laboratory、New
York)に塗抹した。組換えプラスミドを含有し
ている形質転換体を、テトラサイクリン耐性を暗
号化している遺伝子への挿入によるその不活性化
(Leemansら、Gene19(1982)、361−364)に基づ
き、テトラサイクリン感受性(10μg/ml)でス
クリーニング(選り分け)した。ストレプトマイ
シンおよびスペクチノマイシンに耐性を示し、テ
トラサイクリンに感受性を有するクローンを物理
的に同定した。マイクロスケールのDNA調製は
Kleinらの方法(Plasmid3(1980)、88−91)に従
つて実施した。pGV1122のHindサイト中
のHindフラグメント1の配向は、Sal消化に
よつて決定した。組換えプラスミドを消化し
(O′Farrellらの条件、Mol.Gen.Genet.179(1980)、
421−435)、アガロースゲル電気泳動にかけると
2個のフラグメントが得られた。α−配向には
0.77kbおよび22.76kbのフラグメント、β−配向
には、10.33kbおよび13.20kbのフラグメントがあ
つた。α−配向の組換えプラスミドをその後のク
ローニングに使用し、これをpGV1168と名
付けた。 TL−DNAの左側部分(左の境界配列を含んで
いる)を含有しているBgl−Salフラグメン
トをBgl−Salで開裂したpGV1168に導
入する。このフラグメントはベクターpBR32
2に挿入された、pTiB6S3のT領域からの、
BamHフラグメント8を含んでいる組換えプ
ラスミドpGV0153(De Vosら、Plasmid6
(1981)、249−253)から得られる。pGV015
3およびpGV1168DNAはBetlachらの方法
で調製する(Eed.Proc.35(1976)、2037−2043).
pGV0153DNA10μgを10単位のBglおよび
10単位のSalを用い、最終量100μ中37℃で1
時間、完全に消化した。消化混合物をプレパラテ
イブ0.8%アガロースゲル上、Allingtonらの方法
(Anal.Biochim.85(1978)、188−196)で電気溶
出し、ゲルから2.14kb Blg−Saフラグメン
トを回収した。pGV1168DNA2μgを2単位
のBglおよび2単位のSalで完全に消化した。
最終量20μ中、T4DNAリガーゼ0.02単位を用
いてBglSalフラグメントDNA0.1μgを0.02μg
のBgl−Sal消化pGV1168とライゲーシヨ
ンした。このライゲーシヨン混合物をコンピテン
トE.coliK514hsr-hsm+細胞(Dagertおよび
Erhlich、Gene6(1980)、23−28)に導入した。
細胞をストレプトマイシン(20μg/ml)および
スペクチノマイシン(50μg/ml)を補足したLB
培地(Miller、Experiments in Molecular
Genetics(1972)、Cold Spring Harbor
Loboratory、New、YorK)に塗抹した。 ストレプトマイシン−およびスペクチノマイシ
ン−耐性形質転換体から、マイクロスケール
DNAプレパレーシヨン(Kleinら、Plasmid3
(1980)、88−91)を行なつた。2.1kb Bgl−
SalフラグメントがBgl−Sal消化pGV11
68に挿入されている組換えプラスミドをBgl
−Sal消化により同定した。この消化で2.14kb
および21.82kbの2つのフラグメントが得られた。
これらの分子量(2.14kbおよび21.82kb)に相当
する消化パターンを持つたプラスミドをpGV1
171と名付け、さらにクローンするのに用い
た。pGV1171からの12.65kbフラグメント
は、左右のTL−DNA境界配列(De Beuckeleer
ら、in Proceedings Vth International
Conference on Plant Pathogenic Bacteria、
M.Ride′(ed.)(1978)、I.N.R.A.、Angres、115
−126)および腫瘍性の増殖を可能にする遺伝子
(Leemansら、EMBO J.(1982)、147−152)を
含んでいる。このHindフラグメントをプラス
ミドpBR325に挿入した(Bolivar、Gene4
(1978)、121−136)。pGV1171およびpBR3
25はBetlachらの方法で調製した(Fed.
Proc.35(1976)、2037−2043)。それぞれの
DNA2μgを2単位のHindを用い、37℃で1時
間完全に消化した(インキユベーシヨン緩衝液は
O′Farrellらにより記載されている(Mol.Gen.
Genet.179(1980)、421−435))。0.1μgのHind
消化したpGV1171を、Hindで線状化した
0.05μgのpBR325と、T4DNAリガーゼ0.02単
位を用いてライゲーシヨンした。ライゲーシヨン
混合物によるコンピテントE.coli K514hsr-hsm+
の形質転換はDagertおよびEhrlichの方法で行な
つた(Gene6(1980)、23−28)。細胞を、カルベ
ニシリン(100μg/ml)を補足したLB培地
(Miller、Experiments in Molecular Genetics
(1972)、Cold Spring Harbor Laboratory、
New York)に塗抹した。カルベニシリン耐性
コロニーを、テトラサイクリン耐性を暗号化して
いる遺伝子に挿入することによるその不活性化に
基づき、テトラサイクリン(10μg/ml)感受性
でスクリーニングした(Bolivar、Gene4(1978)、
121−136)。カルベニシリン耐性、テトラサイク
リン感受性のコロニーを、そのコロニーから調製
したDNAの制限酵素消化により、マイクロスケ
ール技法(Kleinら、Plasmid3(1980)、88−91)
によつて物理的に特性化した。即ち、BamH
消化により、4つのDNAフラグメントが得られ
る:α配向の場合は0.98kb、4.71kb、5.98kbおよ
び7.02kbのフラグメントが得られ、β配向の場合
は0.98kb、4.71kb、1.71kbおよび11.20kbのフラ
グメントが得られる。こうして得られたα配向の
組換えプラスミドはpGV700と名付けられ、
更にその後の実験に用いられた。 pGV750は、pGV700に挿入されたTL−
領域の内部の腫瘍に必須の機能を暗号化している
3.49kb Bgl−Smaフラグメントの代わりに、
カナマイシン耐性を暗号化している2.81kb
BamH−Hpaフラグメントを挿入すること
により、pGV700から誘導される。カナマイ
シン耐性を暗号化しているBamH−Hpaフ
ラグメントはλ::Tn5(Bergら、Proc.Natl.
Acad.Sci.USA72(1975)、3628−3632)から得ら
れる。λ::Tn5の調製はMillerにより記載され
ている(Experiments in Molecular Genetics
(1972)、Cold Spring Harbor Laboratory、
New York)。pGV700DNAはBetlachらの方
法で調製する(Fed.Proc.35(1976)、2037−
2043)。pGV700DNA2μgを2単位のBglお
よび2単位のSmaで完全に消化した。λ::
Tn5DNA2μgを2単位のBamHおよび2単位
のHpaで完全に消化した。1μgのBamH−
Hpa消化λ::Tn5を、最終量10μ中、
T4DNAリガーゼ0.5単位を用いて、0.2μgのBgl
−Sma消化pGV700とライゲーシヨンし
た(製造業者の指示する条件に従つた)。このラ
イゲーシヨン混合物をコンピテントE.coli
K514hsr-hsm+細胞(DagertおよびErhlich、
Gene6(1980)、23−28)に導入した。細胞を、カ
ルベニシリン(100μg/ml)およびカナマイシン
(25μg/ml)を補足したLB培地(Miller、
Experiments in Molecular Genetics(1972)、
Cold Spring Harbor Laboratory、New
York)上に塗抹した。マイクロスケール技法
(Kleinら、Plasmid3(1980)88−91)に従つて調
製したDNAの制限酵素分析により、CbRおよび
KmRコロニーを物理的に特性化した。このDNA
をBgl/BamHで二重消化すると、3.94kb、
5.89kbおよび8.09kbの3つのフラグメントが、
Hindで消化すると2.68kb、5.99kbおよび
9.25kbの3つのフラグメントが得られる。この消
化パターンを示すプラスミドをpGV750と名
付け、第15図に模式的に示した。 pGV700とpGV750は、オクトピンTiプ
ラスミドpTiB6S3のTL−DNAの左右の境界配
列を含む、2つの相異なる中間クローニングベク
ターである。更に、これら2つのプラスミドでは
T−領域内の削除の程度が異なつている。pGV
700は、オクトピンシンターゼ(トランスクリ
プト3)およびその他3つの生成物、即ち4,6
aおよび6b(T−領域の生成物については
Willmitzerら、ENBOJ.1(1982)、139−146参照)
のための遺伝情報を持つた縮小T−領域を含んで
いる。この3つの生成物(4,6aおよび6b)の
組み合せが形質転換された植物の新芽形成を促
す。pGV750はもつと小さいT−領域、即ち
オクトピンシンターゼ遺伝子だけを含んでいる。
生成物4,6a,および6bの為の情報は、カナマ
イシン(ネオマイシン)耐性を暗号化している抗
生物質耐性マーカー遺伝子によつて置換されてし
まつている。 pGV700およびpGV750は、Bタイプの
アクセプターTiプラスミド(第8図および後記
実施例3参照)と共に使用し得る中間クローニン
グベクターの例である。これらのベクターは、そ
れらが所望の遺伝子を含んでいないことを除け
ば、第9図に示したものと部分的に類似してい
る。これらのベクターは、その改良T−領域内に
クローンする為の1個の制限エンドヌクレアーゼ
サイトを含んでいるので、所望の遺伝子を簡単に
それらのベクターに挿入することができる(第1
4図および第15図参照)。 実施例 3 アクセプターTiプラスミドpGV2260(タ
イプB)の組み立て 出発株およびプラスミド: Agrobacterium tumefaciens(野生型
Agrobacteriumから誘導される、リフアンピシ
ン耐性株C58C1およびエリスロマイシン−クロラ
ムフエニコール耐性株C58C1) Tiプラスミド=pGV2217 中間ベクター(第16図)=pGV745 TiプラスミドpGV2217の組み立てについ
ては詳細に記載されている(Leemansら、
FMBO J.1(1982)、147−152)。これは、オタト
ピンTiプラスミドの全TL−領域の欠失置換突然
変異体を含んでいる:即ち、BamHフラグメ
ント8,30b,28,17aおよびBamH
フラグメント2の左の3.76kbBamH−EcoRIフ
ラグメント(De Vosら、Plasmid6(1981)、249
−253)が、Tn5のapt(アセチルホスホトランス
フエラーゼ)遺伝子を含んでいるpKC7のEcoR
−BamHフラグメント(Rao & Rogers、
Gene7(1979)、79−82)で置き換えられている。
この遺伝子はアミノグリコシド、ネオマイシンお
よびカナマイシンに対する耐性を暗号化してい
る。 中間ベクターpGV745の組み立てを第16
図に模式的に示した。これについて以下に詳述す
る。組換えプラスミドpGV713を、α配向で
Hindフラグメント14,18c,22eおよび33cを含
む、オクトピンTiプラスミドサブクローンpGV
0219(De Vosら、Plasmid6(1981)、249−
253)から誘導した。pGV0219DNAを
BamHで完全に消化し、次いで自己結紮(セ
ルフライゲーシヨン)に有利な条件下でライゲー
シヨンした(ライゲーシヨン混合物中のDNAの
最終濃度<1μgDNA/ml)。アンピシリン耐性で
形質転換体を選別し、制限酵素による消化で物理
的に特性化した。こうしてpGV0219に存在
する6.5kb BamHフラグメントをもはや含ん
でいないクローンを分離し、これをpGV713
と名付け、その後のクローニングに使用した(以
下の記載参照)。BamHフラグメント2を含ん
でいる。pGV0120(De Vosら、Plasmid6
(1981)、249−253)から組換えプラスミドpGV
738を誘導した。pGV0120DNAをEcoR
で消化し、pGV713の場合と同様にして自
己結紮させた。形質転換体をアンピシリン耐性に
よつて選別し、制限酵素消化により分析した。
EcoRフラグメント20,21およびEcoRフラグ
メント19aの一部とpBV322の一部を含んでい
る2.95kb EcoRフラグメントが全て除去された
クローンをpGV738と名付け、更にその後の
クローニングに利用した。このプラスミドは、依
然としてBamHフラグメント2の右側部分か
らの5.65kb EcoR−BamHフラグメントを
含んでいる(De Vosら、Plasmid6(1981)、249
−253)。 次いでpGV713DNAをHindおよびBamH
で消化し、消化物をプレパラテイブアガロース
ゲルにかけた。電気泳動の後、pGV713内に
含まれている2.30kb Hind−BamHフラグメ
ントを電気溶出で純化した(Allingtonら、Anal.
Biochem.85(1975)、188−196)。このフラグメン
トをHindおよびBamHで完全に消化した
pGV738とライゲーシヨンした。形質転換後、
アンピシリン耐性コロニーを、制限酵素消化によ
り物理的に特性化する。例えば、EcoR−
BamH消化により、それぞれ3.98kb(=ベクタ
ー部分)と7.95kb(=挿入部分)の2つのフラグ
メントが得られるはずである。この特性を持つた
組換えプラスミドはpGV745と命名され、ア
クセプターTiプラスミドpGV2260を組み立
てるための中間ベクターとして使用された。 プラスミドpGV745はpBR322部分に
ColE1特異的bomサイトを持つており、実施例1
に記載した様に(アクセプターTiプラスミド
pGV3850の組み立てについて)、ヘルパープ
ラスミドR64drd11およびpGJ28を使つて
E.coliからAgrobacteriumへ授動させることがで
きる。 pGV745を、リフアンピシン耐性でありTi
プラスミドpGV2217を含んでいる
Agrobacterium株C58C1に授動させた。最初の乗
り換えは、実施例1(アクセプターTiプラスミド
pGV3850の組み立て)に記載した方法と同
じ方法で、pBR322のアンピシリン耐性を使
つて選択した。2回目の乗り換えにより、pGV
2217に存在する欠失置換突然変異体がプラス
ミドpGV745のpBR322配列によつて置換
される。pGV745のpGV2217との相互組
込みの結果得られるアンピシリン耐性トランス接
合体を、カナマイシン耐性の欠落により直接選別
することにより第2の組換え体を得た。この様に
して、pGV2260(アンピシリン耐性、カナ
マイシン感受性)を含んでいるリフアンピシン
Agrobacterium株C58C1を得た。 このTiプラスミドpGV2260は、pGV70
0−またはpGV750−タイプの中間クローニ
ングベクター用のアクセプタープラスミド(Bタ
イプ)として使用されるものである。これらは、
(i)アンピシリン耐性遺伝子、複製起源および
pBR322のbomサイトを持つたDNAフラグメ
ント、(ii)TL−DNAの左右の境界配列のすぐ外側
に位置するDNA配列および、中間クローニング
ベクターのE.coliからAgrobacteriumへの転移並
びにそのアクセプターTiプラスミドpGV226
0への相互組込みを遺伝学的に選別し得る、
pBR322に既に存在している耐性マーカーと
は別の、もう1つの耐性マーカーを含んでいる
DNAフラグメント、で構成されている。 例えば、本発明者らは、pGV2260とpGV
700との間の相互組込み体を持つている
Agrobacteriumは、所望のDNA配列(T−DNA
境界の間に含まれている)を植物細胞ゲノムへ転
移させ得ることを立証した。この形質転換された
植物細胞は、もしpG700が3つの生産物のた
めの遺伝情報(4,6a,6b;Willmitzerら、
EMBO J.1(1982)、139−146)を含んでいる場合
は、期待される表現形質、即ち新芽を生じる腫瘍
を示す。この様に、本発明者らは、Bタイプのア
クセプターTiプラスミドは、第9図に示し、更
に実施例2に記載したタイプの中間クローニング
ベクターとの相互組込み体として使用すると、
DNAを植物細胞に転移させることができること
を証明した。 実施例 4 植物に発現させようとする遺伝子を含んだ中間
クローニングベクターの組み立て 本発明が完成されるまで、TiプラスミドのT
−領域内の、多かれ少なかれでたらめな位置に全
遺伝子を挿入しても、その外来性の配列が植物ゲ
ノムへ転移した後発現されるということはなかつ
た。本発明方法に従えば、所望の外来性遺伝子
(群)の暗号領域を、植物細胞中で機能すること
が知られている転写開始および終了信号に連結す
ることができる。この方法の有用性は、ノパリン
シンターゼ遺伝子を暗号化しているDNA配列が
関与する、本発明の実験によつて例証される。こ
の遺伝子の全配列および正確な転写開始および終
了は既知である(Dep−ickerらJ.Mol.Appl.
Genet.1(1982)、561−574)。本発明によれば外来
性遺伝子の蛋白質暗号化領域はnosプロモーター
の隣りに挿入することができる。外来性遺伝子配
列の例として、オクトピンシンターゼ遺伝子の暗
号領域(De Greve、J.Mol.Appl.Genet.1(1982)、
499−512)をnosプロモーターに隣接させて挿入
する。この構造物はアクセプターTiプラスミド
内に授動され、植物を感染させるのに使用され
る。生成した腫瘍組織にオクトピンが存在するか
どうかを分析した所、陽性であることがわかつ
た。 キメラノパリンプロモーターを含有している中
間クローニングベクターの組み立て:オクトピン
シンターゼ構造遺伝子を第18図〜第20図に示
す。 簡単に言えば、nos遺伝子を含んでいる制限フ
ラグメントHind−23をインビトロで処理し
てnos暗号配列の大部分を除去する一方、制限エ
ンドヌクレアーゼサイトBamHに隣接してい
るnosプロモーターは保持する(第18図)。
10μgのpGV0422(完全なnos遺伝子を含む
Hind−23フラグメントを持つたpBR322
誘導体;Depickerら、Plasmid(1980)、193−
211)をSau 3Aで消化し、nosプロモーターを含
んだ350bpのフラグメントをプレパラテイブ5%
ポリアクリルアミドゲルで分離する。このプロモ
ーターフラグメントを、5′−末端燐接エステル基
を除去するために予め細菌性アルカリホスフアタ
ーゼ(BAP)で処理した、Bg1−切断pKC7
(Raoら、Gene7(1979)、79−82)に結合させる。
得られたプラスミド(pLGV13)20μgをBgl
で消化し、400μの12mM MgCl2、12mM
CaCl2、0.6M NaCl、1mM EDTAおよび20mM
トリス−HCl(pH8.0)中、30℃でBal31エキソヌ
クレアーゼ(Biolabs、New England)7単位
を用いて4〜10分間処理する。この間、約20〜
50bpのDNAが除去される。このBal31−処理分
子をBamHで消化した後、DNAポリメラーゼ
のKlenowフラグメントと4つのデオキシヌクレ
オシドトリホスフエート(それぞれ10mM)と共
にインキユベートして、その末端を満たす。充填
されたBamH末端とBal31除去末端とのライゲ
ーシヨンから得られる再生BamHサイトを持
つたプラスミドを選別する。いくつかの候補の
BamH−Sacフラグメントのサイズを6%尿
素−ポリアクリルアミドゲル中で見積り、サイズ
が200〜280ヌクレオチドの範囲にある候補のヌク
レオチド配列を決定する。プロモーターを持つた
203bpのSac−BamHフラグメントを含んで
いるクローンpLGV81を、pGV0422のnos
遺伝子中のSac−BamHフラグメントと置換
するのに使用する:この最終プロモーターベクタ
ーはpLGV2381と呼ばれる。全ての組換えプ
ラスミドはE.coli株HB101の形質転換により選択
する。 この様に処理したnosプロモータを含んでいる
プラスミドベクターをBamHで消化し、
BamHフラグメントに含まれているocsの暗号
配列をこのサイトに挿入する。このocs暗号配列
も、インビトロで処理し、第19図に示した様
に、BamH制限エンドヌクレアーゼサイトで
囲まれる様にする。オクトピンTiプラスミド
B6S3のBamHフラグメント17a10μg(De
Vosら、Plasmid6(1981)、249−253)をBamH
およびSmaで消化し、ocs−暗号配列を含む
フラグメントを1%アガロースゲルから分離し、
pBR322の大きいBamH−Pvuフラグメン
トに結合させる;得られたプラスミド、pAGV8
28(20μg)をBamHで消化し、第18図に
示した様にエキソヌクレアーゼBal31で処理し、
次いでHindで消化し、末端を充填し、自己結
合させる。Bal31除去体のサイズは6%ポリアク
リルアミドゲル中で見積る。いくつかの候補のヌ
クレオチド配列を決定し、5′−非翻訳リーダー配
列の残り7bpだけを持つた候補を選択して以下の
操作に付す(pOCS△)。ocs配列をBamHサイ
トで囲むために、Cla−Rsaフラグメントを
充填し、pLC236(Remautら、Gene15
(1981)、81−93)のBalサイトにサブクローン
する。得られたプラスミド pAG40をBamHで消化し、ocs配列を持つ
たフラグメントをプレパラテイブ1%アガロース
ゲルから電気溶出により分離し、予めBamH
で消化しBAP(細菌性アルカリホスフアターゼ)
で処理したpLGV2381に結合させる。ocs配
列のpLGV2381への挿入により、両方の配向
のものが得られる(pNO−1およびpNO−2)。 nos:ocs融合の正確な接合点を示すヌクレオ
チド配列を第20図に示す。 更に、処理したnosプロモーターを含有してい
るプラスミドベクターは、酵素ジヒドロフオレー
トレダクターゼを暗号化しているプラスミドR6
7からのDNAを挿入するのに使用される。ジヒ
ドロフオレートレダクターゼ遺伝子を含んでいる
暗号配列は、BamHに含まれており(O′Hare
ら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA78(1981)、1527−
1531)、従つて既述した様に、プロモーター領域
に隣接するBamHサイトを含んでいるnosプロ
モーターベクターに容易に挿入される。この遺伝
子は、発現されると抗生物質メトトレキセートに
対する耐性を付与するので、選択可能なマーカー
遺伝子の1つの例である(第2,3,4,5およ
び7図参照)。この中間クローニングベクターが
野生型ノパリンアクセプターTiプラスミドを含
んでいるAgrobacteriumに授動されると、単一
乗換えが起り、ハイブリツドTiプラスミドベク
ターが得られる。このベクター組成物を、植物の
感染に使用する。得られた腫瘍組織は、0.5μg/
mlのメトトレキセートの存在下で継続して生長し
得ることがわかつた。 ocsおよび上記のnosプロモーターの後のジヒ
ドロフオレートレダクターゼ暗号領域を含んでい
る中間クローニングベクターを組み立て、
AgrobacteriumのTiプラスミドと相互組込みし
た後、形質転換植物細胞に転移、発現させること
により、本発明方法によつて外来性遺伝子を植物
細胞に転移し、発現させることができるというこ
とが証明される。 実施例 5 染色体中に所望の挿入遺伝子を含む植物細胞お
よび植物の分離 本発明者らは、以下の3つの方法のいづれかを
使つて、非腫瘍性アクセプターTiプラスミド誘
導体(例えばpGV3850)で形質転換された
植物細胞および全植物を得た。 (1) インボビでの全植物の接種、次いで新芽の再
生が可能な培地上、インビトロでの培養、 (2) 損傷部位で直接新芽の生成を促す他の
Agrobacteria株の存在下、インビボにおける
全植物の相互感染、 (3) インビトロでの単一植物細胞プロトプラスド
の共生培養。 これらの方法について以下に詳述する。 最初の方法は、クラウンガル組織の生産をもた
らす全植物組織の野生型Agrobacterium株によ
る感染体を得る為に通常使用される方法を改良し
たものである。pGV3850は腫瘍を形成しな
いAgrobacterium誘導体であるので、感染部位
において腫瘍の増殖はみられない。しかし感染し
た組織を取り除き、組織培養で増殖させると、形
質転換された組織を容易に得ることができる。初
期培養期間(単に組織の量を増やすため)の後、
損傷部位組織を新芽形成が可能な条件下で増殖さ
せる。非形質転換細胞およびpGV3850−形
質転換細胞の両者が新芽を発生する。形質転換新
芽は、ノパリンの存在をみる簡単な分析により容
易に区別することができる。 本発明者らは、次のプロトコールに従つて、
Nicotiana tabacum Wisconsin38の頭部を切断
したタバコの苗木から、pGV3850−形質転
換カルスおよび新芽を得た(全ての操作はラミナ
ーフローフード中、無菌条件下で行なつた)。 (1) 小さなビン(直径10cm、高さ10cm)の中で、
0.8%の寒天を含む固形のMurashige &
Skoog(MS)培地(MurashigeおよびSkoog、
Physiol.Plant.15(1962)、473−497)で生育さ
せた6周令のタバコの苗木を使用する。 (2) 外科用メスで最も若い頭頂の葉を切り取つて
捨てる (3) 選択的条件(例えばTiプラスミドpGV38
50を含んでいるリフアンピシン耐性、アンピ
シリン耐性Agrobacterium株の場合は、
100μg/mlのリフアンピシンと100μg/mlのカ
ルベニシリンを含んでいるYEB培地を使用す
る;YEB培地=5g/Bactoビーフエキス、
1g/Bacto酵母エキス、5g/ペプトン、
5g/シユクロース、2×10-3M MgSO4
pH7.2、15g/寒天)で増殖させた新鮮な平
板培養からのAgrobacteriumを、スパーテル
またはつまようじで損傷表面に接種する。各
pGV3850組み立て物を、少なくとも8本
の苗木に接種する。 (4) 2周間インキユベートする。接種部位にほと
んどあるいは全く反応が表われないはずである
が、時々非常に小さいカルス(calli)が観察
される。 (5) 損傷表面から厚さ1mm以下の薄い切片を切り
取る。損傷表面を、オーキシンおよびサイトキ
ニン(1mg/NAA、0.2mg/BAP)およ
び1%シユクロースを添加したLinsmaier &
Skoog(LS)寒天培地(Linsmaier and
Skoog、Physiol.Plant.18(1965)、100−127)
を含む平板上で培養する。 (6) 約6週間後、カルスはその一部をとつてノパ
リンの存在を試験するのに十分なだけの大きさ
になる(少なくとも直径が約5mmになる)。全
ての損傷カルスがノパリンを生産する訳ではな
い。4本の植物の内約1本がノパリン陽性損傷
カルスをつくる。 (7) ノパリン陽性カルスを再生培地を含む寒天平
板に移す:上記のLS培地+1%シユクロース
および1mg/BAPサイトキニン (8) 約4〜6週間後に良好なサイズの新芽(高さ
1cm)が出る。更に成長させ、根を形成させる
ために、この新芽を、ホルモンを含まないLS
培地+1%シユクロースを含有している新しい
寒天平板に移す。 (9) ノパリンの存在を試験するのに、その一部
(1〜2枚の小さな葉)を切り取れる様に、こ
の新芽を1〜2週間成長させる。 (10) ノパリン陽性の新芽を、(1)と同じMS培地を
入れたやや大きい容器(上記と同じ10cmのび
ん)に移し、更に成長させる。 (注) 染させた組織のための全ての植物培養培地
には、pGV3850含有Agrobacteriumに
対する選択的毒物として、抗生物質セフオタ
キシム(cefotaxime、ClaforanR、ヘキス
ト)500μg/mlが含まれている。この薬物
は、全てのAgrobacterium(カルベニシリン
耐性のものを含む)の生長をよく阻止する。 本発明者らの研究室で、形質転換された新芽を
出す組織を得る別の方法が開発された。この方法
は、Agrobacteriumのある種のミユータントTi
プラスミド株が、新芽を出すクラウンガル腫瘍を
生成させるということを観察したことに基いて開
発された。この様な新芽−誘起(shi)に関する
突然変異は、A.tumefaciensのTiプラスミドのT
−DNA(転移DNAセグメント)の特定の領域に
位置している(Leemansら、EMBO J.1(1982)、
147−152;Joosら、Cell32(1983)、1057−1067)。
誘起された新芽は完全に正常な非形質転換細胞で
構成されていることが多い。従つて本発明者ら
は、2つの異なつたAgro−bacteria、即ち1つ
はオクトピンTiプラスミド放出(shooter)ミユ
ータントを持つたもの、もう1つはpGV385
0を持つたもの、の混合物で植物を接種した。こ
の様にすることは、オクトピン放出ミユーテーシ
ヨンが、pGV3850で形質転換された根を誘
起することが出来るよい機会を与える。Tiプラ
スミドpGV3850およびオクトンピン新芽誘
起Tiプラスミドを5:1の割合で含んでいる
Agrobacteriumを植物に接種した。こうするこ
とによつてpGV3850−形質転換新芽を得た。
この新芽は、ノパリンの存在について分析するこ
とにより、容易に選別することができる。この方
法は、精功な組織培養法を必要としない。ノパリ
ン陽性新芽を、更に成長させるために、長調節ホ
ルモンと共に単純な塩類と蔗糖を含んだ培地に移
す。新芽が十分な大きさに達した後、容易に繁殖
の為の土壌に移すことができる。この共感染法
は、簡単に組織培養しにくい種類の植物を形質転
換するのに特に有用である。従つて、あらゆる範
囲の農学的にあるいは経済的に重要な植物、例え
ば豆科植物、薬用植物および装飾植物を
Agrobacteriumで処置することができよう。 第3の方法は、Nicotiana tabacumプロトプ
ラストの単離およびホルモン−非依存性のT−
DNA−形質転換細胞クローンの選択を、そのプ
ロトプラスト−由来細胞と腫瘍性
Agrobacterium株との共培養後に実施得るもの
である。他の優勢な選択マーカー、例えば高等植
物細胞で発現される様に組み立てられた抗生物質
耐性遺伝子を使用すれば(実施例3参照)、形質
転換細胞を選択するのに類似の方法を使用するこ
とができる。しかしこの場合は、それぞれのケー
スについて選択の最適条件をみつける必要がある
(選択剤の濃度、形質転換と選択の間の時間、選
択培地中のプロトプラスト−由来細胞または細胞
コロニーの濃度など)。形質転換細胞の選択がで
きない場合、例えばpGV3850またはpGV2
217(Leemansら、EMBO J.1(1982)、147−
152)の様な非毒性のT−DNAミユータントを用
いたために選択が不可能な場合は、遺伝学的形質
転換の後に細胞をオーキシン−およびサイトキニ
ン−含有培地(例えば2mg/のNAA(α−ナ
フタレン酢酸)および0.3mg/のカイネチンを
含むMurashigeおよびSkoog培地(Murashigeお
よびSkoog、Physiol.Plant15(1962)、473−
497))で培養し、形質転換コロニーをそのオパイ
ン(opine)含有量で同定することができる。こ
の様にして、アグロピン(agropine)およびマ
ノピン(mannopine)合成の電気泳動分析(方
法についてはLeemansら、J.Mol.Appl.Genet.1
(1981)、149−164参照)の後、約660コロニーが、
pGV2217で感染後に得られ、TR−暗号化オ
パイン・マノピン(N2(1−マニチル)−グルタ
ミン)を合成するNicotiana tabacum SR1セル
ラインであることがわかつた。このセルラインの
カルス切片を再生培地(唯一の植物成長調節剤と
してBAP(6−ベンジルアミノプリン)(1mg/
)を含むMurashige and Skoog培地)上で培
養すると、数多くの新芽が形成した。分析した20
の新芽の全てが、依然としてマノピンを合成する
ことができた。ホルモンを含まないMurashige
and Skoog培地に移した後、これらの新芽は、
依然としてマノピンを含有し、形態学的に正常な
タバコ植物に成長した。 N.tabacumについて次に記載するプロトプラ
ストの分離および形質転換法は、N.plumbagini
−foliaにも用いることができる。 2 実験手法 2.1 新芽培養条件 培養室内の無菌条件下(1日16時間、1500
ルツクスの白色蛍光(“ACEC LF58W/
24300〓 Economy”)、24℃、相対湿度70
%)、250mlのガラスびんに入れたホルモン不
含のMurashige and Skoog培地
(MurashigeおよびSkoog、Physiol.Plant15
(1962)、473−497)上でNicotiana
tabacumの新芽培養を維持する。5週令の新
芽培養をプロトプラストの分離に使用する。 2.2 プロトプラストの分離 プロトプラストの分離および培養における
全ての工程は無菌操作で行なう。混合酵素法
によりプロトプラストを分離する。長さ2cm
以下の非常に若い葉を除く、全ての葉をプロ
トプラストの分離に使用することができる。
鋭利な外科用のメスで、葉を幅約2−3mmの
細長い小片に切断する。この葉材料2〜3g
を、酵素混合物50ml中、暗所で、24℃にて18
時間静置培養する。この酵素混合物は、ホル
モン不含のK3培地中、0.5%セルラーゼ
Onozuka R−10および0.2%マセロザイム
OnozukaR−10からなつている(Nagyおよ
びMaliga、Z.Pflanzenphysiol.78(1976)、
453−455)。この混合物は、0.22μm細孔膜を
通して過減菌し、顕著な活性の低下をきた
すことなく、−20℃で少くとも6カ月間貯蔵
することができる。 2.3 プロトプラスト培養 18時間培養した後、プロトプラストを放出
するために混合物を穏やかに撹拌する。次い
でこの混合物を50μmのふるいを通して過
し、液を10mlの遠心管に移す。振動バケツ
ローターに入れて60〜80gで6分間遠心分離
すると、プロトプラストが暗緑色の浮遊バン
ド(帯)を形成する。プロトプラストの下層
の液およびペレツト状の残骸を、蠕動ポンプ
に連結した毛細管を使つて取り除く。プロト
プラストを1つの遠心管に集め、培養培地で
2回洗浄する。この培養培地は、NAA(0.1
mg/)およびカイネチン(0.2mg/)を
成長調節剤として含有するK3培地である
(NagyおよびMaliga、Z.Pflanzenphysiol.78
(1976)、453−455)。この培地はpH5.6に調
節し、0.22μmの過膜を通して減菌する。
2回目の洗浄の後、Thoma血球計算器
(“Assistant”、西ドイツから入手)を用いて
プロトプラストを計測し、最終密度105プロ
トプラスト/mlとなる様に培養培地に懸濁す
る。直径9cmの組織培養用良質ペトリ皿当た
り10mlの容量でプロトプラストを培養する。
このペトリ皿をParafilmRでシールし、24℃
で、暗所次いでかすかな光(500〜1000ルツ
クス)を当てて24時間培養する。 2.4 共生培養による形質転換 分離5日後にプロトプラスト培養株を感染
させる。Agrobacteriumを液体LB培地
(Miller、Experiments in Molecular
Genetics(1972)、Cold Spring Harbor
Laboratory、New York)中で18時間培養
後、2×109細胞/mlの密度となる様にK3培
養培地に再懸濁する。この懸濁液50μを植
物プロトプラスト培養株に加え、ParafilmR
でシールした後、この培養株を2.3.と同じ条
件下で培養する。48時間後に培養株を10mlの
遠心管に移し、振動バケツローターに入れ、
60〜80gで6分間遠心分離する。浮遊バンド
およびペレツトを集め、抗生物質(カルベニ
シリン1000μg/mlまたはセフオタキシム
500μg/ml)を補足したK3培地(Nagyおよ
びMaliga、Z.Pflanzen physiol.78(1976)、
453−455)10mlに再懸濁する。 培養2週間後、プロトプラスト−由来マイ
クロカルスを遠心分離し、前記と同濃度の成
長調節剤および抗生物質を含むがシユクロー
ースに関しては0.4Mの代りに0.3M含むK3培
地(NagyおよびMaliga、Z.
Pflanzenphysiol.78(1976)、453−455)に再
懸濁する。この培地の細胞密度は約25×103
マイクロカルス/mlに調節する。同じ条件下
で更に2週間培養した後、カルスを、前記と
同濃度の抗生物質を含むが、より低濃度のシ
ユクロース(0.2M)と成長調節剤
(NAA0.01mg/、カイネチン0.02mg/)
を含むK3培地に移す。更に2〜3週間培養
後、形質転換体と推定されるものは、その淡
緑色の密な外観、およびより良好な成長度か
ら認識することができる。これらのコロニー
を、より低濃度の抗生物質(カルベニシリン
500μg/mlまたはセフオタキシム250μg/ml)
を含むがホルモン不含の0.6%寒天固形培地
(LinsmaierおよびSkoog、Physiol.Plant.18
(1965)、100−127)に移す。形質転換体と推
定されるものが直径約3−4mmに達した時、
ホルモン不含の培地で生育しているそれらに
オパイン試験を施すことができる。各コロニ
ーの半分を、オクトピンおよびノパリン
(Aertsら、Plant Sci.Lett.17(1979)、43−
50)またはアグロピンおよびマノピン
(Leemansら、J.Mol.Appl.Genet.1(1981)、
149−164)の検出に使用する。この試験によ
り、ホルモン不含の培地で選択されたコロニ
ーの形質転換された性質を確認することがで
きる。その後、選択されたコロニーを抗生物
質不含の培地で培養することができる。 2.5 ホルモン不含培地上の選択なしの共生培養 形質転換細胞の為の選択ができない(例え
ば無毒性T−DNAミユータントを使つたた
め)場合、またはそれが必要でない場合(抗
生物質耐性遺伝子の様な優勢な選択し得るマ
ーカーがT−DNAに存在している為)、プロ
トプラスト−由来細胞の処理を簡略化するこ
とができる(ホルモン減少工程はもはや必要
でない)。感染段階まで、プロトプラストを
既述した様に処理する。細菌を加えて48時間
後にプロトプラスト−由来細胞を遠心分離し
(6分、60−80g)、非常に低密度で細胞の成
長を維持することができるAG培地
(Caboche、Planta149(1980)、7−18)に再
懸濁する。Fuchs−Rosenthal計数チエンバ
ー(“Assistant”西ドイツより入手)を使つ
て計測し、以下の操作に必要な密度になる様
に再懸濁する。オパイン試験のためにコロニ
ーを個々に操作しなければならない場合は、
低細胞密度(1ml当たり100プロトプラスト
−由来細胞および細胞コロニー)で植えつけ
ると、1カ月の培養で大きい細胞コロニーが
得られる。形質転換細胞を薬物で選択できる
場合は、細胞を高密度(103−104/ml)で培
養し、各タイプの選択に最適な時期及び濃度
で、その使用する選択剤を培地に添加する。 2.6 カルス組織から全植物の再生 カルス組織から正常植物を容易に得ること
ができる(例えばプロトプラスト形質転換か
ら、または全植物接種から(2.7参照)得ら
れる)。カルス組織を、1mg/mlのBAPを含
んでいるMurashige and Skoog培地で増殖
させる:この培地は1〜2カ月後に新芽を形
成させる。この新芽をホルモン不含の培地に
移し、根を形成させ、完全な植物をつくらせ
ることができる。 2.7 タバコ苗木への腫瘍の誘導 タバコの種子(例えば裁培品種
Wisconsin38)の表面を70%変性エタノー
ル/H2Oで2分間、次いで10%の市販の標
白剤と0.1%ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)
で処理して滅菌し、更に滅菌水で5回洗浄す
る。この滅菌した種子を、Murashige and
Skoog(0.7%寒天)培地の塩類を含む大型試
験管(幅25mm、ポリカーボネート製のキツプ
付)にまく。次いでこの試験管を培養室
(12000ルツクス、16時間照射/8時間非照
射、70%相対湿度、24℃)に入れて培養す
る。4〜6週間経つと植物は使用できる状態
になる。少なくともその後1カ月間は最適の
状態を維持する。苗木は少なくとも高さ3cm
になり、4枚またはそれ以上の葉を持つはず
である。新しい外科用メスで植物の最も若い
節間を通して横に頭部を切断する。植物の上
の部分を試験管から取り除き、火にかけたス
パーテルで平板寒天培養から細菌を損傷表面
に塗抹する。野生型の場合は2週間後に、あ
る種の変性ミユータント株の場合はもつと後
に腫瘍が現れる。この方法は、タバコ
(Nicotiana tabacum)、Nicotiana
plumbagini foliaおよびびPetunia hybrida
を接種するのに使われる。 以上述べた如く、本発明は、野生型Tiプラス
ミドのT−領域の腫瘍機能が欠落しているハイブ
リツドTiプラスミドを保持している
Agrobacteriumで、初めて植物を形質転換する
ことを可能ならしめたものである。Tiプラスミ
ドから植物細胞へのDNAの転移に及ぼすT−領
域の腫瘍機能の影響は知られていないので、それ
でも所望の遺伝子を含んでいる改良T−領域の植
物細胞への転移が起ることは驚くべきことであ
る。この転移DNAは植物細胞ゲノムに相互組込
みされ、安定に保持される。更に、選択した所望
の遺伝子は、その遺伝子が適当なプロモーター配
列を含んでいるか、あるいは含む様に組み立てら
れると発現することができる。所望の遺伝子を含
んでいる中間クローニングベクターと、特別に設
計されたアクセプターTiプラスミドとの間で単
一乗換えを行わせるという本発明の概念(アイデ
イア)は、植物細胞の形質転換の為のハイブリツ
ドTiプラスミドベクターの組み立てを著しく簡
単なものにするものである。この特別に設計され
たアクセプターTiプラスミドは、所望の遺伝子
(これは中間クローニングベクターの一部と同じ
であるかまたはこれに関連しているクローニング
媒体中に挿入されている)が単一乗換えによつて
相互組込み体を形成することができる様に、通常
のクローニング媒体のDNAセグメントを含んで
いる。このクローニング媒体の2つのセグメント
が、組換えの為に必要な相同領域を提供する。 本発明方法によつて調製された微生物、中間ク
ローニングベクター、アクセプターTiプラスミ
ド、およびハイブリツドプラスミドベクターは、
1983年12月21日、German Collection of
Microorganisms(DSM)(Goettingen)に寄託
され、確認された以下の培養株で例示される: (1) Escherichia coli K12HB101中の中間ベク
タープラスミドpAcgB、 (2) カルベニシリン耐性アクセプターTiプラス
ミドpGV3850を保有している
Agrobacterium tumefaciens C58C1リフアン
ピシン耐性株 (3) Escherichia coli K12株K514(thr len thi
lac hsdR)中の中間ベクタープラスミドpGV
700 (4) Escherichia coli K12株514((3)と同じ)中の
中間ベクタープロトプラストpGV750、 (5) カルベニシリン耐性アクセプターTiプラス
ミドpGV2260を保有している
Agrobacterium tumefaciens C58C1リフアン
ピシン耐性株、 (6) Escherichia coli K12 HB101中の、ノパリ
ンプロモーター支配下のオクトピンシンターゼ
暗号領域を保有している中間ベクタープラスミ
ドpNO−1、 (7) 中間ベクターのAgrobacteriumへの授動に
使用された株=授動プラスミドpGJ28および
R64drd11(Van Hauteら、EMBO J.2
(1983)、411−418)を保有しているGJ23;
GJ23はEscherichia coli K12、JC2926、
AB1157のrecA誘導体である(Howard−
Flandersら、Genetics49(1964)、237−246)。 これらの培養株の受理番号は、それぞれ2792
(1)、2798(2)、2796(3)、2797(4)、2799(5)、2833(6)、
および2793(7)である。 本発明の態様を色々と記述したが、その基本的
な構成を変化させれば本発明に係る方法および組
成物を利用するその他の態様が得られることは言
うまでもない。
The present invention relates to recombinant molecules, their preparation methods, and their use in plant cells.
Its method of introduction, and foreign DNA sequences into the genome
Relating to a plant cell or plant containing.
More specifically, the present invention provides for
Concerning the expressed DNA sequence. Set according to the present invention
Engineered DNA molecules can be used for plant growth and as nutrients.
improvement of its quality or useful metabolites (e.g.
production of lucaloids or steroid precursors)
production of useful amino acids and polypeptides, etc.
Its characteristic is that it has a sequence that encodes something
It is said that The terms used in this specification are explained below.
Ru. bom site Mob functional bodies interact specifically
DNA region that initiates autonomous DNA translocation Boundary sequence DNA sequence that includes the end of T-DNA Wide range of host replicons Transferable to a wide variety of host cells
can be transferred and retained
dna molecule Callus tissue A mass of unorganized, undifferentiated cells Cloning Asexual reproduction of one organism or
is a group of organisms or DNA sequences from a DNA sequence.
The operation process to obtain the
For example, by isolating a specific organism or part thereof,
Propagating subfractions as a homogeneous population
operation process Cloning medium A medium that can replicate in host cells.
Sumid, Phage DNA or other DNA sequences.
sequence, the DNA sequence of which is e.g.
essential functions of its DNA, such as the production of outer shell proteins.
physical function or promoter or binding
correct in place without incidental loss of the part.
one or more that can cut the sequence exactly
has a small number of endonuclease recognition sites.
and the cells into which it has been introduced (transformed).
markers useful for confirming the identity of
– (e.g. tetracycline resistance or
Characterized by having picillin resistance)
It will be done. Cloning medium is often a vector
Also called. Coding sequence Determine the polypeptide amino acid sequence
dna sequence Mutual integration body (cointegrate) 2 rings
Structure obtained by single crossover between DNA molecules Trans-complementarity Physically binds to another replicon
DNA molecules (replicons) that have not been
Is it necessary for other unbound replicons?
It is possible to supply the missing diffusible substances.
process Conjugation: Contact between cells
This allows the separation of bacteria from one type of bacteria to another type.
Transfer of DNA to bacteria Crossover When genetic material is exchanged between homologous DNA sequences
thing Deletion substitution One DNA sequence is removed and its replacement
be replaced with a different DNA sequence as differentiation The descendants of a cell acquire specialized structures and functions
and further maintain it DNA sequence or DNA segment Adjacent pen
Phosphoric acid diester between the 3′ and 5′ carbons of tosose
A group of nucleotides connected to each other by bonds
straight line array Double transfer Mutual integration (cointegrate) structure
The process by which DNA is broken down into two circular DNA molecules. this
Processes are used to exchange genetic information. child
one of the DNA circles thereby recombining
It has two regions homologous to the target DNA that can occur.
These two regions intersect with the target DNA.
sandwiching the non-homologous DNA sequence to be exchanged. too
The first crossover and the second crossover are in the same DNA region.
When this occurs in the region, the original DNA ring is generated.
When this second crossover occurs in the second homologous region,
Gene exchange occurs between the two toroids.
Become. Expression A polypeptide is produced by a structural gene.
The process of This is a combination of transcription and translation. Expression regulation (control) sequence present in structural genes
expression of their structural genes.
Nucleotide sequences that regulate and control F-type plasmid F factor (F stands for fertility)
It is a plasmid with the F factor
transfer a copy of the plasmid into a host that does not have
Plasmids that can be Gene Two parts, namely (1) for the gene product;
the coding sequence of the gene and (2) whether the gene is expressed.
The sequence within the promoter region that regulates
a DNA sequence consisting of a sequence Genome The entire DNA of a cell or virus. this is,
First, the structural genes that encode polypeptides
child, further operator, promoter, rebozo
binding and interacting sequences of the system (e.g.
Shine-Dalgarno sequence). Genotype All of the genetic information contained in an organism
hand Homologous (sexual) recombination Contains homologous sequences
Recombination between two regions on DNA Type I plasmid Incompatibility group different from F
A group of autonomously transposable plasmids Incompatibility No selective pressure
and two pieces of DNA cannot coexist in the same cell.
thing Insertion Insert one DNA sequence into the DNA sequence of another molecule.
to add to Leader sequence From less than 5′ to the first structural gene
The region on the mRNA up to the end. This includes
Important for initiating translation of coding sequences of synthetic genes
Contains parts. Meiosis Initially, 4n chromosomes are divided into two consecutive cycles.
Each of the four cells generated by division
A process in which 1n pieces are distributed in each. This passing
The process is important in sexual reproduction. mob (passive function body) In combination with tra function body
A series of products that only promote DNA transfer. mob
transfers the plasmid containing the bom site
can be encouraged. Mobilization Transfer to another cell
A DNA molecule that cannot interact with another DNA molecule
The process of metastasis with help Passive helper plasmid carried by other plasmids
Not spread to metastasize to another host cell
Plasmids capable of supplying sexual products Nonconjugative recombinant plasmid
By itself, it cannot be transferred from the original host cell to other hosts.
A DNA molecule that cannot be transferred to the main cell.
To metastasize, other DNA, e.g.
The functional body provided by the lasmid is not required.
Ru. Nucleotide sugar moiety (pentose), phosphate
It is composed of a nitrogen-containing heterocyclic base.
A monomeric unit of DNA or RNA. This base is
It is linked to the sugar moiety through a glycosidic bond (pen
carbon at position 1′ of tos), this base and sugar bond
The result is a nucleoside. nucleotide
The properties of are determined by this base. DNA 4
The bases are adenine (“A”), guanine
(“G”), cytosine (“C”) and thymine
(“T”). The four bases of RNA are A, G,
C and uracil (“U”). Phenomenal traits Interrelationship between developmental environment and genetic traits
Observable characteristics of the resulting individuals The plasmid itself is replicated in the host cell.
unstained, consisting of complete (intact) replicons.
Chromosomal double-stranded DNA sequence. This plasmid
When placed in a unicellular organism, the plasmid
DNA changes the properties of an organism, i.e.
transformed. For example, tetracycline resistance
Sex (TcR) plasmid carrying the gene for
Therefore, those who are originally sensitive to tetracycline
resistant cells are transformed into resistant cells. P
Transforming cells transformed by lasmids
It's called transmutation. Polypeptide Adjacent amino acids are α-a
Due to the peptide bond between the mino group and the carboxyl group,
linear amino acid chains connected to each other promoter region controls gene transcription
DNA sequence upstream from the start of the coding sequence Promoter sequence RNA polymerase binds to
This is the downstream sequence of the polymerase.
Facilitates faithful transcription of sequences. recombinant DNA molecule or hybrid
DNA from a sequence of at least two nucleotides
In nature, one of the sequences is usually the second sequence.
A miscellaneous array consisting of such an array that does not coexist with an array of
species dna sequence recombinant new DNA molecule or part of a DNA molecule
Creating new conjugates Homologous region Same sequence as in another region of DNA
DNA region with DNA sequence Replicon DNA replication initiation site and replication
Genes specifying the functions necessary to control
Self-replicating gene unit that has offspring Restriction fragments recognize specific target DNA sequences
produced by double-strand cleavage by an enzyme that
dna molecule RNA polymerase responsible for transcription of DNA into RNA
Enzymes that grow Selectable Marker Gene A certain DNA sequence
Therefore, when it is expressed in a cell, its
Easier to proliferate than cells that do not contain DNA sequences
A DNA sequence that confers an advantage to that cell. cell
When placed in a suitable selective growth medium, these two
Different types of cells can be distinguished. regular messenger
The selectable marker gene used is an antibiotic
This is a gene that encodes resistance. Single crossover Two circular DNA molecules are recombined to
Operation to form large inter-incorporated toroids
process Structural gene A gene that encodes a polypeptide
Child T-DNA Stably integrated into plant cell genome
Part of the Ti plasmid that has been found to be T-region DNA sequence transferred to plant cell genome
The part of the Ti plasmid that contains Ti plasmid Tumors (crown moths) on sensitive plants
Contains genetic information to induce
Large amounts present in Agrobacterium tumefaciens strains
Kii plasmid TL-DNA and TR-DNA Octopine Crow
Ngaru tumor cells contain two T-DNA sequences, viz.
Left T-DNA (TL-DNA) and Right T-DNA
(TR-DNA). TL-DNA is no
A sequence common to the T-DNA of palin tumor cells.
sequence, but not TR-DNA. tra (transfer function) encoded in a plasmid
diffusible products, and intercellular DNA
Refers to both sites of action used during metastasis.
For example, the energy needed to create a bridge between two cells.
product and the site where DNA transfer begins. Transcription The process by which mRNA is produced from structural genes;
Or, by forming base pairs,
Based on the genetic information contained in DNA
A process in which RNA strands with complementary base sequences are formed.
degree Transformation To the DNA complement of cells
Caused by the introduction of foreign DNA
genetic modification The process by which polypeptides are produced from translated mRNA.
or the genetic information present in the mRNA molecule.
information on specific amino acids in polypeptide synthesis.
Process of specifying acid order undifferentiated phenotypic trait, without any unique parts, a group of
The appearance of the cells in the tissue is uniform. Vector To transfer between different host cells
engineered DNA molecule Advances in recombinant DNA technology have made it possible to
A new outlook has opened up in electronic engineering. If one person is thin
If we could regenerate a complete living thing from a vacuole,
These techniques will extend to multicellular eukaryotes.
Dew. Cells from certain higher plants have excellent regenerative abilities.
and therefore for genetic engineering of higher organisms.
It becomes the material for katsuko. The main problem with plant genetic engineering is foreignness.
Utilization of the system for introducing DNA into plant genomes
be. Such systems include Gram-negative soil bacteria.
Tumors caused by Agrobacterium tumefaciens
There is an inducing (Ti) plasmid. This microorganism is
Crown gal for a wide range of damaged tissues in dicotyledonous plants.
a neoplastic trait called crowngall (crowngall)
It is known to be the cause of conversion.
These proliferating tumors are called opines.
Synthesize new metabolites specific to Ti. this
At the molecular level, transformation involves Ti plasmid
The true nature of the T-DNA (translocation) is known.
DNA) fragments are transferred to the plant cell genome.
This is caused by stable integration. Let me rephrase it
For example, crown gall tumors have chromosomal DNA that
in the Ti plasmid resulted in a swollen cell line.
A DNA segment called T-DNA that is homologous to the DNA sequence.
Contains components. In all cases,
This T-DNA is a continuous series of Ti plasmids.
It corresponds to DNA and is colinear with this.
be. This is therefore called the T-region. Ti plasmid is synthesized in crown gall cells
It is classified according to the type of opine. Crow
Nopaline [N-α-(1,3-dica)
synthesis of L-arginine]
The Agrobacterium strain that is induced is called the nopaline strain.
octopine [N-α-(N-1-carboxylic acid)
What synthesizes ethyl)-L-arginine]
It is called Octopine strain. These are the most commonly used
It is an Agrobacterium strain that can be eaten. Using T-DNA as a vector for plant genetic surgery
Attempts to use it were made in model experiments. This fruit
In our experiments, in vivo, Agrobacterium
Right border of T-DNA from Ti plasmid of T37 strain
14kb bacterial transposon near the boundary
(transposon) Tn7 was inserted. Then this
Agrobacteria carrying Ti plasmid
The resulting nopaline synthesis in the tumor is abolished.
Ta. In addition, Southern Blotting Hybrid
As a result of dazation, such insertions should not be performed.
As part of the T-DNA sequence, which is normal if
The presence of all Tn7 in the chromosomal DNA of this tumor
(Hernalsteens et al., Nature287
(1980), 654-656; Holsters et al., Mol.Gen.
Genet. 185 (1982), 283-289). In this way, 23kbT
- Even if a 14kb DNA fragment is introduced into the DNA,
The ability of 23kbT-DNA to transfer to the plant cell genome
No changes were observed. Nopaline strain, Agrobacterium T37 Ti Plus
The boundaries of the mido T-DNA have been investigated very precisely.
It is. This is the pole of all nopaline Ti plasmids.
The smallest part is only about 23kb. Furthermore, this T-
The boundaries of DNA are known: i.e. this T-
The nucleotide sequences that determine the boundaries of DNA
The same region of the nopaline Ti plasmid and
compared (Zambryski, Science 209 (1980),
1385−1391; Zambryski et al., J.Mol.Appl.Genet.1
(1982), 361−370). The boundary of this T-region is
Most relevant to the integration of T-DNA into the plant cell genome.
It seems that they are involved. A vector for transferring DNA to plant cells.
To use the Ti plasmid, transfer
Learn about the T-DNA sequence that determines the boundaries of DNA
This is basically necessary. Then, the extraneous
Insert DNA within this boundary to ensure plant cell germination.
Can be transferred to Nomu. Furthermore, this system
If you want to use transformed plant cells
However, its growth characteristics do not have the characteristics of a tumor,
Being normal is important. T-DNA
After metastasis, T-DNA is required to produce normal cells.
need to know what features are encrypted by itself
be. Therefore, which regions are associated with tumor phenotype?
In order to investigate whether the T-region of the Ti plasmid
A comprehensive genetic analysis of the area was conducted. T-DNA is responsible for crown gall phenotypic traits
The functional body is encoded. The gene is T
-localized to specific regions of DNA
(Leemans et al., EMBO J.1 (1982), 147-152;
Willmitzer et al., EMBO J.1 (1982), 139-146).
Generally governs the non-differentiated phenotype of tumor callus tissue
There are at least four genes that
Ru. Mutants of these genes (Myutan
g) is a transformation with a shoot-like or root-like appearance.
It is possible to form a replacement tissue. This latter formation
The fruit is expressed in normal plant tissue but not in tumor tissue.
If you want to transfer DNA to plants to
is particularly important. Recently, it can be regenerated into a completely normal plant
Ti plasmid mutants that induce transformed shoots
Found it. These plants are highly prolific.
and transmit the T-DNA specific sequence through meiosis.
even the T-
contained DNA-specific sequences (Otten et al., Mol.
Gen. Genet. 183 (1981), 209-213). However, this
The transformed plant tissue has in its chromosomal DNA,
The T-DNA region that controls tumor phenotype is removed.
Due to the occurrence of a large-scale loss,
It contained significantly smaller T-DNA. child
The defect may have occurred during the initial transformation, but the
It is unclear whether this occurred during the subsequent process that led to its formation.
It is. The Ti plasmid is large (200kb) and its Ti plasmid
Many genes present in various locations in Sumid
are involved in plant transformation. Therefore, T-
Specialized endonucleases in appropriate cases within the region
Contains recognition sites that allow T-DNA to be used in plant cell genomes
All the machines necessary for stable insertion and transfer to the
A small clone derived from a Ti plasmid with the ability to
It is not possible to assemble a vector.
Add the desired DNA fragment to the T-
for introduction into specific restriction enzyme cleavage sites in the region.
One known method is to use Escherichia coli
As in Agrobacterium, there are multiple
The desired restriction flag of T-DNA can be
cloning plasmid containing the
It is about assembling. This kind of cloning vector
vector was named "intermediate vector." Like this
The intermediate vector is encoded by the T-region.
was used to analyze the features
(Leemans et al., J. Mol. Appln. Genet. 1 (1981), 149
−164). The present invention provides expressionable genes in plant cell genomes.
It concerns how to introduce 1 of the present invention
One purpose is to introduce any desired gene(s).
Improved acceptor Ti plastic that can
The aim is to provide Sumido. desired to be introduced
The gene(s) has its acceptor Ti plasmid
A new medium with a region homologous to the corresponding region of the
contained within an intermediate cloning vector. this
This project also provides intermediate cloning vectors.
This is one of the purposes of Ming. Acceptor Ti plus of desired gene(s)
Introduction to Mido is retained in Agrobacterium
Acceptor Ti plasmid and intermediate clone
between two homologous DNA segments of a vector
This is achieved by a single transfer occurring at this middle
Cloning vector contains helper plasmid
From Escherichia coli it grows using
Induced by Agrobacterium. Helper like this
– plasmids and their functions for transfer are known.
(Fibbegan et al., Mol. Gen. Genet. 185 (1982),
344−351; Figurski et al., Proc. Natl. Acad. Sci.
USA76 (1979); Ditta et al., Proc. Natl. Acad. Sci.
USA77 (1980), 7347). High as a result of a single transfer in Agrobacterium
A hybrid Ti plasmid vector is obtained. child
Hybrid Ti plasmids such as
This is one of the targets. This hybrid held in Agrobacterium
plasmid vector (hereinafter referred to as vector composition)
) was used to directly infect plant cells, and then
Screen for expression of desired gene product
do. Plant cells are infected with the vector composition to form
This method of preparing transformed plant cells, their transformation
converted plant cells and plants developed from them
It is also an object of the present invention to provide. This technique
is the entire plant-transferable plasmid of Agrobacterium.
It can be applied to The attached drawings will be described in detail below. Figure 1 shows the T-region except for boundary arrays 1 and 2.
The access of the present invention obtained by removing the internal part of the area
One embodiment of the PterTi plasmid is shown. child
The border sequence of the T-region integrates into the plant cell genome.
It is essential to Area 3 between boundary arrays 1 and 2
is the DNA segment that will be transferred to the plant.
It is. This acceptor Ti plasmid is
Inter-cloning vectors are assembled by a single crossover.
An intermediate cloning vector that allows
homologous to at least a portion of the DNA sequence within the vector
Contains DNA segment 3 with DNA sequence.
Ru. Ti plasmid region 4 is in Agrobacterium
Therefore, the T-region is transferred to the plant cell genome.
Necessary functions are encrypted. This area is vir
- called a region. Figure 2 shows the access of Figure 1 by a single transfer.
Intermediate of the invention inserted into a PterTi plasmid
A cloning vector is shown. this vector
is an acceptor that allows the desired single transfer.
-At least DNA segment 3 of the Ti plasmid
Cloning that also has some homologous DNA sequences
Contains media DNA segment 3'. Furthermore, this
The intermediate cloning vector of
Gene or gene group 5 with motor sequence
Contains. In this assembly, generally
Plant genes can be used. it is,
Because it seems to be more easily expressed than other things.
It is. However, in principle, any desired genetic
Children can be inserted. This intermediate cronin
The vector contains selectable marker gene 6.
Good too. In plant cells, this gene
Contains a promoter sequence that allows expression of
There must be. Contains this marker gene
Plant cells that contain it are more likely to contain it than cells that do not contain it.
Must have a growth selection advantage.
This is because, in this way, this marker gene
Plant cells transformed with DNA containing
Can cells be distinguished from non-transformed cells?
It is et al. Figure 3 shows the intermediate cloning vector of Figure 2.
The acceptor Ti plasmid in Figure 1, similar to
The medium according to the present invention inserted by a single transfer into
Another embodiment of the inter-cloning vector is shown.
ing. This is a cloning medium DNA segment
3′, which allows for controlled expression of the desired gene.
exogenous promoter sequence 8 that enables
Optionally, marker gene 6 is included. Figure 4 shows the acceptor Ti plasmid in Figure 1.
and intermediate cloning of Figures 2 and 3.
According to the present invention by a single transfer from a vector
Demonstrates the preparation of hybrid Ti plasmid vectors.
FIG. Figure 5 shows the acceptor Ti plasmid from E.coli.
intermediate clones to Agrobacterium containing the code.
Processes related to gene transfer of vectors
This is a summary. The first stage is the intermediate cron
E. coli strain containing the vector (1) and then
Two helpers for conjugation with Agrobacterium
- Another E. coli strain containing the plasmid and
It is a junction of One helper plasmid is a plasmid.
Contains a DNA sequence (tra) that is important for smid transition.
The other helper plasmid contains important components for motility.
Contains columns (mob). By joining these
Helper plasmid is introduced into E. coli strain (1)
and the intermediate cloning vectors it contains
can be transferred to other bacterial strains.
Ru. tra and mob helper plasmids are intermediate
Antibiotic resistance of cloning vectors
Marker (Abr1), a marker different from Abr2oh
Call Abr3Each of them has Therefore, everything
on the selective medium to see if the plasmid is present.
can be monitored. In this way, the endowed stock (3)
can get. This vested stock (3) is transferred to the acceptor in Figure 1.
A. tumefaciens strain containing the Ti plasmid (4) and
Conjugate and Intermediate Cloning Vector Antibiotics
Select with resistance marker. intermediate cloning vector
Agrobacterium cannot replicate in Agrobacterium, so
Acceptor Ti plasmids and mutual integrants
can only be held if formed
Ru. This mutually integrated structure in Agrobacterium
(5) to transfer DNA into the plant cell genome.
Final hybrid Ti plasmid used
It is. Figure 6 shows a similar model to that shown in Figure 1.
Assembly of acceptor Ti plasmid (type A)
It shows the position. Here, Ti plasmid and
This replaces part of the Ti plasmid.
with another plasmid containing the DNA sequence.
Double transfer occurs. To be more specific, small
The other plasmid is T in cloning medium 3.
- Contains region boundary arrays 1, 2. double transfer
As a result, the T part inside the T area is removed and the
and then replaced with a cloning medium. obtained
The acceptor Ti plasmid A has border sequences 1,
Convert the DNA contained between 2 into the plant cell genome
It can be transferred. obtained, transformed
Ti plasmid A inhibits tumor growth.
Tumor-like because the controlling gene has been removed
Do not create a crown gar organization. Ti plasmid
Code A has homology to cloning vehicle 3.
Extremely universal for all intermediate cloning vectors
This is a typical acceptor Ti plasmid. This horn
Loning medium 3 can be a regular plasmid, e.g.
e.g. by pBR322 or its derivatives.
Can be replaced. Figure 7 shows the intermediate cloning vector
Schematic illustration of the assembly process in host cells
It is. Restriction endonuclease site R1to
Surrounded desired gene 5 and restriction endonucleus
Azesite R2selectable marker surrounded by
gene 6, enzyme R1and R21 each for
Cloning medium containing one restriction site
Insert into 3'. Restriction enzyme R for all three molecules1oh
and/or R2and using DNA ligase
Intermediate cloning with ligation
Allow vectors to form. This cloning medium
3' is used as a selection marker in bacterial genetics
Antibiotic resistance (Abr1) is also encrypted.
It must contain another DNA sequence.
The desired gene 5 may be linked to its natural promoter or
Exogenous promoters outlined in Figures 2 and 3
- is under the control of Figure 8 shows the acceptor Ti Plus according to the present invention.
Another specific aspect of mido (type B) is assembled
This is a schematic diagram for setting it up. In this aspect, the boundary
Homologous to the Ti sequence immediately outside Examples 1 and 2,
clusters containing DNA sequences 9 and 10, respectively.
Double multiplication between loning medium and Ti plasmid
A change occurs. By this double transfer, the boundary array
The entire T-area T containing 1 and 2 is deleted.
and it is replaced by cloning medium 3.
Ru. Ti plasmid B contains border sequences 1 and 2.
contains the desired gene cloned between
Acceptor for intermediate cloning vectors
(See Figure 9). Figure 9 shows the acceptor Ti plasmid in Figure 8.
In the present invention inserted into the deB by a single transfer
Figure 3 illustrates an intermediate cloning vector. this
are border sequences 1 located at both ends of the desired gene 5
and 2. This also includes two plastic
To enable homologous recombination between smids,
Cloning medium in Scepter Ti plasmid B
Cloning that is at least partially homologous to a sequence
It also includes a media array 3'. Figure 10 shows the acceptor Ti plus in Figure 8.
Mid and its corresponding intermediate clone in Figure 9
The hybrid Ti plate of the present invention is
Schematic diagram showing assembly of lasmid vectors.
Ru. Intermediate cloning in Figure 9 by single crossover
The acceptor Ti plasmid shown in Figure 8 is
Introduced to DeB. Figures 11 to 20 show more specific examples of the present invention.
It is meant to show. Figure 11 shows the 5.2kb Hind fragment AcgB
insertion into pBR322 (Zambryski
et al., Science 209 (1980), 1385-1391). This hula
The component AcgB is located on the left and right sides of the nopaline Ti plasmid.
Contains border areas. This clone pAcgB is
“A-type” acceptor tape shown in Figure 6
lasmid, used for assembly of pGV3850
Ru. Contains the left and right border regions of the wild-type Ti plasmid.
This cloned restriction fragment containing
to obtain clones similar to clone pAcgB.
It is readily understood by those skilled in the art that
It should be possible. Figure 12 shows nopaline Ti plasmid pGV383.
9 T-region is shown. Hind limit end
The nuclease site is marked H. mutated
Hind fragment 19 is shown as (19').
Ru. Confers kanamycin or neomycin resistance
The acetylphosphotransferase gene is
apt, which exists in the blacked out area.
There is. The boundaries of the T region are indicated by arrows.
The nopaline synthase gene is nos.
expressed. Values are from Depicker et al. (plasmid, 3
(1980), 193-211).
It represents the size of the Ti plasmid pGV
3839 is based on Example 1 and the two listed therein.
It can be assembled according to the literature. Figure 13 shows acceptor Ti plasmid pGV
3850 assembly is shown. plasmid
pBR322-pAcgB (Figure 11) was linearized.
It is depicted in the form. The sequence of pBR322 is indicated by diagonal lines.
ampicillin resistance of pBR322.
The sex gene is ApRIt was shown in pGV shown in Figure 12
Part of the T-region of 3839 is depicted here.
: Hind involved in homologous recombination with pAcgB
Contains fragments 10 and 23 and the apt gene
It is. By double transfer, pGV3850 and
and another replica containing the lost apt gene
Con is assembled. FIG. 14 shows the intermediate cross section described in detail in Example 2.
lonning vector pGV700 assembly.
This is shown formally. restriction endonuclea
The following abbreviations were used to indicate zesite: B=
BamH, Bg=Bgl, E=EcoR, H=Hind
, S=Sal, Sm=Sma. antibiotic resistance
The following abbreviations were used to indicate: Ap = Ampicillary
Cm = chloramphenicol, Sm = strain
Ptomycin, Tc = tetracycline. TL−
The numbers at the bottom of the figure shown in DNA are for this region.
showing RNA transcripts (Willmitzer et al.
EMBOJ.1 (1982), 139-146). Figure 15 shows intermediate cloning vector pGV7
50 structures are shown. The assembly is an example
2. restriction endonuclease site
is its relative in number of kilobase pairs (kb)
It is shown in the target position. Although the Pst site is not shown
KmR/NmR3 in the area, CbRThere is one in the gene
Ru. The left and right border areas are also shown. pGV750
Bgl/BamH site used for assembly of
and Hpa/Sma sites are shown,
This is not present in pGV750. shaded
The area is TL-DNA, the black area is KmR/NmRterritory
The white part is the adjacent Ti plasmid sequence.
and the line is in the cloning medium pBR325
They correspond to each other. Other abbreviations have the following meanings:
Has: Ocs = octopine synthase, CmR= Ku
Loramphenicol resistance, CbR= carbenicillin
(ampicillin analog) resistance, KmR/NmR= kana
Mycin resistance/neomycin resistance. FIG. 16 shows the intermediate vector detailed in Example 3.
The assembly of target pGV745 is shown. pGV
745 is the "B type" acceptor shown in Figure 8.
target plasmid, used for construction of pGV2260.
used. Restriction endonuclease sites are:
Indicated by abbreviations: B=BamH, H=Hind,
R=EcoR. The ampicillin resistance gene is ApR
It was shown in The shaded area is the Octopin Ti plate.
DNA homologous to the left side of the T-DNA region of the lasmid
The white region is the T of the octopine Ti plasmid.
- DNA homologous to the right side of the DNA region is shown.
Starting material plasmid pGV0219 and
Physical location and description of pGV0120
found in De Vos et al., Plasmid6 (1981), 249-253.
It will be done. Figure 17 shows acceptor plasmid pGV22
60 assembly is shown. pGV2217 medium
deletion substitution for neomycin and kanamycin
Acetyl phosphotransferase confers resistance to
Contains the enzyme gene (denoted as apt).
This is shown in black. intermediate vector pGV7
45 (see FIG. 16) is drawn linearly.
This is the Hind support of pGV745 shown in Figure 16.
It was cleaved at the site. Sequence of pBR322
The ampicillin resistance gene is shown as the shaded area.
The transmission is ApRIt is shown. By double transfer,
pGV2260 was assembled and the apt gene was lost.
It will be done. Restriction endonuclease site stands for
Indicated by numbers: B=BamH, H=Hind, R=
EcoR. Figure 18 shows the nopaline synthase gene
(nos)
Construction of plasmid pLGV2381 to
It shows. 5′ and 3′ are transcription initiation and
means the end of transcription, ATG and TAA are the beginning of translation
and represents the codon used to terminate translation.
Ru. The thick line is the nos promoter region, the white part is
It shows the nos cryptographic area. ApRis ampicillin
Resistance, KmRshows resistance to kanamycin. Figure 19 shows the complete octopine synthase
(ocs) Plasmid pAGV4 containing the coding sequence
0 assembly, and plasmid pLGV2381
(See Figure 18) The rear part of the middle nos promoter
It shows its insertion. The thick line is the promoter region
area, the white part indicates the OCS encryption area. So
Other symbols are the same as in FIG. Figure 20 shows the nopaline synthase (nos) gene
Nucleotide sequence surrounding the child promoter region
and octopine synthase gene coding region and fusion.
Example of nucleotide arrangement around the same region after combining
It shows. The fusion point is indicated by an asterisk (*). go
Some restriction endonuclease sites, i.e.
BamH, Hind, and Sac are also shown.
5' and 3' refer to the start and end of transcription.
ATG is the most truncated codon used for translation, and TAA is the most truncated codon used for translation.
It represents the termination codon used for translation. Shiranuki
The large arrow indicates the coding region of the nopaline gene, and the stripe
The arrow with a mark represents the octopine gene.
Ru. The present invention will be explained in detail below. Figure 1 shows the acceptor Ti plasmid easily
It is shown diagrammatically. This acceptor Ti Plus
The midpoint of the wild-type tumor-inducing Ti plasmid is
Contains boundary arrays 1, 2 or regions. this boundary
The field sequence connects the T-region of the Ti plasmid to plant cells.
Essential for integration into the genome. In other words, a
Any DNA sequence 3 or T-region can be combined with these
Incorporating into the plant cell genome that exists between the sequences
This bounds array is absolutely necessary. This acceptor Ti plasmid DNA sequence 3
is the intermediate clonin shown in Figures 2 and 3.
Compatible with at least part of the 3' DNA sequence of the vector.
Contains the same DNA segment. This homology
Intermediate cloning vector and acceptor
Ti plasmid undergoes single crossover (homologous recombination)
Therefore, it is necessary for mutual integration. Mutual integration
The frequency of homologous bodies is basically determined by the length of the homologous region.
That's it. To cause homologous recombination to occur at a high frequency,
Regions of 1 to 14 kb are usually used (Leemans et al.
J. Mol. Appl. Genet. 1 (1981), 149−164). The acceptor Ti plasmid further
T-region of Ti plasmid by Agrobacterium
Sequence 4 necessary for the movement of the region into the plant cell genome
Contains. Construction of such an acceptor Ti plasmid
and intermediate claws shown in Figures 2 and 3.
Regarding its mutual incorporation with nuking vectors,
This will be explained in detail below with reference to FIG. Figures 2 and 3 show the immediate
It is transcribed in plant cells under the control of promoters.
the desired prokaryotic or eukaryotic gene to be translated
intermediate cloning vector for cloning
is shown in a simplified diagram. These intermediate croni
The vector contains the acceptor Ti plasmid.
homologous to at least a portion of DNA segment 3
and thus the DNA sequence that allows for single crossover.
DNA segmentation from cloning media containing
3'. Additionally, this intermediate clone
A vector is a natural or foreign vector.
at least one desired promoter sequence containing
Contains genes 5 and 7. This promoter arrangement
column allows expression of inserted gene sequences
It is. Adjust the expression of the desired inserted gene(s).
In order to
It is also possible to use a modified promoter). Examples of various types of adjustments include:
(i) tissue-specific expression, i.e., leaves;
roots, stems, flowers, etc. (ii) expression level, i.e., expression intensity;
weak, (iii) inducible expression, i.e., temperature, light or added
expression by chemical factors. of the desired gene for intermediate cloning vectors
Examples include synthesis of products like amino acids and sugars
control to improve plant nutritional value and growth.
A DNA fragment or sequence containing genetic information
columns, protection against pathogenic substances from the outside, e.g.
Resistance to biological or stressful environmental factors
control the synthesis of products that impart
DNA fragments or sequences containing genetic information,
Basics of plants to be improved through genetic engineering
control the synthesis of products that inform processes
DNA fragments containing genetic information that
or an array. Figures 2 and 3 show selectable marker residues.
Intermediate cloning that may include gene 6
It represents a vector. selectable marker remains
Genes include, for example, antibiotics or toxic analogues.
Encodes substances (e.g. amino acid analogs)
genes, genes that compensate for defects in the recipient host cell, etc.
Can be mentioned. Figure 4 shows the hybrid Ti plasmid vector.
It shows the configuration involved in the assembly of the fifth part.
The figure shows the hybrid Ti plasmid vector.
involved in the isolation of Agrobacterium harboring
This shows the actual joining process. This process is
Intermediate cloning vector assembled in E.coli
This intermediate cloning vector can be
to the acceptor plasmid in Agrobacterium
Necessary for metastasis. Part of the T-region is replaced with an altered sequence
used to prepare improved Ti plasmids with
Known transfer techniques consist of a number of steps.
Usually, most DNA recombination operations are specially designed
cloning medium, e.g. pBR322
(Boliver, Gene2 (1977), 75-93)
Ru. However, this cloning vehicle itself
Unable to move to Agrobacterium. child
The problem is solved in known ways as follows:
ing: (a) Another widespread species that can also replicate in Agrobacterium
cloning medium for host hosts, e.g. mini-Sa
Plasmids (Leemans et al., Gene19 (1982), 361
−364) to replace the pBR cloning vehicle sequence.
Ru. This operation is performed in E.coli and an intermediate clone
A vector is obtained. (b) intermediate clonin containing the desired DNA;
E.coli strain carrying vectors,
Although it cannot be replicated in Agrobacterium, it
Transfer of body and other DNA to Agrobacterium
A helper plasmid that can mediate
Conjugation with another retained E. coli strain. (c) Containing E. coli and Ti plasmids obtained in step (b).
Agrobacterium conjugation. helperp
Lasmid is lost. (d) Intermediate cloning vectors are independent replicates.
Replicates and lives in Agrobacterium as a recon.
The contact obtained in step (c)
The merging involves the intermediate cloning vector and the Ti plastic.
Cells containing mutual integrants with Sumid, or
or intermediate cloning vectors and reciprocal integration.
Contains a Ti plasmid that did not cause
It is a mixture of different cells. only mutual integrants
Ti plasmid free for specific isolation
Repeat mating with another Agrobacterium strain.
have to jump. This transition is caused by Ti plastic
The functionality is encrypted by Sumid itself.
It is mediated by This second Agrobacterium
Transfer of the intermediate cloning vector to the strain
Only in the form of mutual integrants with Ti plasmid
be called. (e) Final modified Ti plastic with desired substitutions.
A second transfer was made to get Sumido.
(Leemans et al., J.Mol.Appl.Genet.1
(1981), 149−164). Just one more known method is to add step (d) above to
is not compatible with the intermediate cloning vector
Introducing another plasmid into Agrobacterium
This method is basically the same as the above method except for this. child
If the intermediate cluster remains an independent replicon,
All rowing vectors are lost, so
You can choose to include (single transfer)
(Matzke et al., J.Mol.Appl.Genet.1 (1981), 39−
49). Here, the present inventors have discovered that Agrobacterium activator
Intermediate cloning vector into Scepter Ti plasmid
A new, highly simplified
The present invention provides a method. Simply put, this
There are many commonly used cloning methods
Plasmids (e.g. pBR322) directly
It takes E. coli help to transfer to Agrobacterium.
found that par plasmids are useful.
Based on facts. These plasmids are
Since none of them can be replicated in Agrobacterium,
Can interintegrate with acceptor Ti plasmid
Only things will be retained. In addition, the main
The authors show that this mutual integration in Agrobacterium
direct vector assembly for infection of plant cells.
It is used as a product. In this way, the book
The inventors omitted steps (d) and (e) above. child
This allows us to create an improved hybrid Ti plasmid.
Reduces assembly time and increases possible assembly
This increases the flexibility of the plant cells, thus increasing the plant cell genome.
This is used as a vector to transfer DNA to
Possibility of using acceptor Ti plasmids
has increased significantly. That is, as shown schematically in Figure 5, the acceptor
-Intermediate cloning vector into Ti plasmid
The introduction is carried out in two steps. First, intermediate claw
This intermediate E. coli strain (1) carrying the
Transfer of cloning vector to Agrobacterium
Another E. coli strain with two plasmids that promote motility
Join with (2). of these helper plasmids
A typical and preferred example includes mob functionality.
pG28 containing daR64 drd11 and tra functions
(Finnegan et al., Mol.Gen.Genet.185
(1982), 344−351). intermediate cloning vector
bom site on a cloning medium (Warren et al.,
Nature 274 (1978), 259-261), but the other two
By the functional body encrypted by Sumido
Recognized and able to transfer. all plasmids
antibiotic-resistant antibiotics to detect their presence.
Preferably, it includes a marker. Then get
E. coli strain containing all three plasmids
The endowed strain (3) is used as an intermediate cloning vector.
The acceptor Ti plasmid has a region homologous to
Merge with Agrobacterium that holds the code.
Intermediate cloning vectors and acceptor tips
Whether a single transfer with Lasmid was made
is an intermediate cloning vector for antibiotic resistance.
This can be detected by selecting a marker. Figure 6 shows the acceptor Ti plasmid in Figure 1.
Schematic diagram of the DNA molecules used to assemble the
This is what is shown. Herein, this plasmid
with acceptor Ti plasmid (type A)
Other acceptor Ti plasmids (type
B) (see Figure 8). this
Assembly, Ti plasmid and cloning
Another one with border arrays 1 and 2 in medium 3
Double crossover with one plasmid
is necessary. As shown in the figure, the cloning medium
The field array 3 is the left boundary array 1 and the right boundary array 2.
It is between. Show the correct polarity of this DNA strand
Therefore, we can draw this on a ring. deer
and to indicate homologous regions used for double crossing over
The ring is shown broken open. I understand this
It is important as a way to help people, and is shown in Figure 8.
Assembly of acceptor Ti plasmid B in
It is also used in i.e. if the bounds array
1 and 2 are simply in the cloning vehicle sequence 3.
If inserted, T-region can be transferred by double transfer.
This boundary array 1 and 2, although the area has been deleted,
Ti plasmid without cloning medium sequence between
This means that you will get . As shown in Figure 6,
By double crossing, between boundary arrays 1 and 2
A circular DNA molecule with the original T-region is generated.
Ru. This is not a replicon, so it is destined to disappear.
It is in. Whether this double transfer occurred or not can be determined by e.g.
For example, antibiotics contained within the T-region of the Ti plasmid.
Select for missing material markers or
Regarding the antibiotic resistance marker in the cleaning medium array 3
Genetic selection
Can be done. Intermediate cloning in Figures 7, 2 and 3
FIG. 2 is a schematic diagram showing the assembly of a vector. limit
endonuclease site R1or R2And each one
Desired gene 5 and selectable marker surrounded by
Car gene 6 is enzyme R1and R2unique for
Cloning media sequences containing restriction sites
3', the digestion and ligation of all these molecules.
Inserted by Shion. The resulting recombination
DNA molecules transform E.coli host cells
The transformant is used as a cloning medium.
Antibiotic resistance marker (AbR1)
selected. FIG. 8 shows another aspect of the invention, namely the access
used to assemble PtaTi plasmid B.
FIG. In this case, the boundary
DNA sequences located just outside of field sequences 1 and 2
Cloning medium array 3 between columns 9 and 10
between the containing plasmid and the Ti plasmid.
Double transfer occurs. Homologous regions used for crossover
The smaller plasmid was cleaved to demonstrate
(Same as Figure 6). The product of double crossing is
Acceptor Ti plasmid B and original Ti plasmid
T-region and DNA sequence from Sumid2,10,
Another ring that disappears, containing 9 and 1
It is a shaped DNA molecule. Genetic selection is shown in Figure 6.
This can be done in the same manner as described for
Wear. Figure 9 shows the acceptor Ti plasmid of Figure 8.
Intermediate cloning vector used in combination with
FIG. Here, the desired gene
5 is contained in the cloning vehicle sequence 3'
is inserted between boundary arrays 1 and 2. Figure 10 shows the intermediate cross section of Figure 9 with a single transfer.
How does the structuring vector become an acceptor?
Schematically shows how it is inserted into Ti plasmid B.
ing. In this case, the intermediate cloning vector
Antibiotic resistance marker in cloning vehicle sequence 3'
- Select. Mutual integration between two plasmids
The resulting hybrid Ti plasmid
you can definitely find it. Thus the boundary array
with the desired genes contained within 1 and 2
A hybrid Ti plasmid is obtained. this
Hybrid plasmids assembled in the same way
For example, in the T-region, the hybrid shown in FIG.
Direct sequences such as sequences 3 and 3' in the Ti plasmid
Contains no repetitive sequences and therefore has no intramolecular combinations.
As a result of the change, the hybrid vector or
DNA introduced into the plant cell genome becomes unstable
The possibility of this happening can be avoided. From the experimental results conducted in the laboratory of the present inventors,
To assemble the intermediate vector in Figure 9, the boundary array
It turns out that it is not necessary to own both 1 and 2.
Katsutata (unpublished). However, it is difficult to extract the desired DNA from plants.
To incorporate it into the nom, at least the right border array 2
(See Figures 1 and 9)
This is a minute condition. Agrobacterium Ti plasmid, e.g. Nopa
Restriction enzymes for phosphorus or octopine Ti plasmids
Knowledge about the Donuclease Map (Depicker
et al., Plasmid3 (1980), 193-211; De Vos et al.
Plasmid6 (1981), 249-253) and T-DNA boundaries
for restriction fragments containing boundary sequences.
Findings (Zambryski et al., J.Mol.Appl.Genet.1
(1982), 361−370; De Beuckeleer et al., Mol.
Gen. Genet. 183 (1981), 283-288), those skilled in the art
Anyone can access by following the method of the present invention.
TarTi plasmid can be assembled.
In addition, common recombinant DNA techniques and basic
Requires the ability to perform genetic manipulation of bacteria
It's nothing more than that. The present invention is a hybrid Ti plus
be effective for assembling midvectors.
Acceptor Ti type described in this specification
Unique in that it specifically proposes lasmid
It is something. Furthermore, these acceptor Ti
Lasmids introduce genes into plant cell genomes
designed to form part of a method for
It is. The previously described acceptor Ti plasmid, intermediate clone
Rowning vector, hybrid Ti plasmid
further exemplify vectors and vector compositions;
Expression of foreign genes integrated into the plant cell genome
of providing transformed plant cells and plants exhibiting
exemplify the effectiveness of this vector composition in
Examples are given below. Example 1 Acceptor Ti plasmid pGV3850 (A
Type) assembly Starting strain and plasmid: Agrobacterium tumefaciens (wild type
Rifuapicin-resistant strain C58C1 from Agrobacterium
and chloramphenicol-erythromycin
Resistant strain C58C1) Ti plasmid = pGV3839 Plasmid in Figure 11 = pAcgB Ti plasmid pGV3839 is nopaline plus
Mido pTi C58trac(pGV3100; Holsters et al.
Assemble from Plasmid3 (1980), 212-230).
This is a deletion substitution mutant near the center of the T-region.
(mutant): i.e. Hind
Sma fragment 24 inside fragment 19
(Depicker et al., Plasmid3 (1980), 193-211)
Tn5 apt (acetyl phosphotransferase)
Hind fragment of pKC7 containing the gene
(substituted by Rao et al., Gene7 (1979, 79-82))
Ru. This gene is the aminoglycoside neomycin
and encodes resistance to kanamycin.
Ru. The restriction map of the T-region of pGV3839 is
Shown in Figure 2. Plasmid pAcgB contains only the T-DNA border
The AcgB insert in pBR322 containing
(See Figure 11). This boundary is the end of T-DNA.
These regions are defined as the ends of T-DNA
plays a role in stable integration into the plant cell genome.
vinegar. For more information on the origin and analysis of this clone
has been described (Zambryski et al., Science 209
(1980), 1385−1391). This clone is transformed
Re-dividing the T-DNA part from the converted tobacco DNA
obtained by separating. pAcgB is T-
Two lines arranged in a vertical line to include the left and right borders of DNA
It contains the junction of T-DNA copies of . Furthermore,
pAcgB has its genetic information at the right T-DNA border.
Nopalinecine because it is located close to
Contains the tase gene. This plasmid
pAcgB is a “type A” acceptor Ti plasmid
used for the construction of pGV3850. No.
Figure 6 shows an outline of the structures involved, and Figure 13 shows pGV.
DNA region involved in double crossing giving 3850
This shows the area more accurately. The above plasmid pAcgB is its pBR322
It has a ColE1-specific bom site in the
Ruper plasmid R64drd11 and pGJ28
Transferring E.coli to Agrobacterium using
I can do that. Plasmid R contained in E.coli
64drd11 and pG28 are conjugated to
introduced into an E. coli strain carrying pAcgB. Trance
The zygote is ampicillin resistant (pBR3 of pAcgB
22 sequences), streptomycin resistance (R6
4drd11), and kanamycin resistance (pGJ
28) as a colony. E.coli carrying all three plasmids
strain, rifampicin resistant and Ti plasmid
Agrobacterium strain C containing pGV3839
Join it to 58C1. Nopaline Ti plasmid
pBR32 to choose the first single transfer with
Utilizing ampicillin resistance of 2. ampicillin
can be stabilized in Agrobacterium
The only way is to use one of the homologous regions near the T-region boundary
crossed by homologous recombination with pGV3839.
It is to be. Second transfer in another homologous region
contains the apt gene (kanamycin resistance).
The central part of the T-region of pGV3839 containing
The pBR322 sequence of the clone pAcgB is substituted.
Therefore, the second recombinant is ampicillin resistant,
Sensitive to namycin. Isolate the second recombinant
In order to increase the probability of
(pAcgB::pGV3839)
Ampicin-resistant Agrobacterium, Ti plasmid
A second chloramphenicol that does not have a
Mating with erythromycin-resistant Agrobacterium strain
let In this way, one out of about 600 colonies
Ronnie's rate of ampicillin resistance, Kanamaysi
sensitive to chloramphenicol/eriomyelin
Obtaining syn-resistant Agrobacterium GV3850
I can do that. Of course, pGV3850 type acceptor Ti
Can be used to assemble plasmids
There are other Ti plasmids as well. T-inside the area
Ti with a selectable marker gene near the center
All plasmids can be used as receptors. Change
In, left border fragment-pBR322-right border
Left and right bounding fragments in the direction of the fragment
pBR322 so that the pBR sequence is located in the middle of
by inserting a T-region boundary fragment into
It is now possible to assemble a pAcgB-like plasmid.
can. For example, the left side of the nopaline Ti plasmid
and right boundary fragment are Hind flags, respectively.
10 and 23 (Depicker et al.
Plasmid3 (1980), 193−211). By a single transfer, pBR322 or its
The medium containing the desired gene is inserted into the derivative.
The inter-cloning vector is an improvement of pGV3850.
is introduced into the T-DNA region. only one needed
The thing is, is the intermediate cloning vector E.coli?
Means for selecting transfer from Agrobacterium to Agrobacterium
In order to be used as
Another resistance in addition to that present in pBR322
This means that it contains sex marker genes.
Ru. This resistance marker is contained within the pBR sequence.
(For example, Cm of pBR325R,Also
is Km of pKC7R), tested in plant cells
May be contained within DNA. Furthermore, acceptance
Ap in tar Ti plasmid pGV3850RLegacy
The gene pBR322 is KmRAnother resistance marker such as
- May be replaced with a gene. In this way, ApR
An intermediate cloning vector containing pBR322, which is
- Even this pGV3850 type acceptor
It can be directly injected into the TarTi plasmid. pGV3850 type acceptor Ti plus
Another advantage of Mido is that transformed plant cells
This means that the cells do not form tumors. pGV
The shortened T-DNA region of 3850 is still
Gene encoding nopaline synthase as
Contains offspring, so transform with pGV3850
The treated cells can tell whether nopaline is present or not.
Easy selection from non-transformed cells by analysis
It can be separated. Of course, acceptor Ti
Intermediate clone integrated into plasmid pGV3850
The training vector contained a marker gene.
However, it is also subjected to direct screening, that is, selection.
can be done. The above intermediate clone containing the pBR322 sequence
acceptor by a single transfer of the switching vector
In addition to insertion into the Ti plasmid, this acceptor
-Ti plasmid is a “shotgun” type fruit.
In our experiments, pBR322 or its derivatives
Also used as a receptor for cloned DNA banks
can be used. Everything in Agrobacterium
Hybrid plasmid vectors can be used in plant cells.
can be used to infect and then select the desired
Screening for possible gene(s) expression
be logged. For example, a deficiency of selected amino acids
By applying the whole bank to the plant cells in
A brief explanation of the genes encoding amino acid synthesis.
It can simply be selected. The acceptor Ti plasmid pGV3850 is
It has two distinctive phenotypic traits: (i)
(ii) if T-
Once the DNA has been transferred into the plant cell genome, Nopari
It has the ability to synthesize compounds. pGV3850
Various plant sets infected with Agrobacterium containing
Various experiments were conducted to investigate these characteristics of textiles.
I did it. (a) Using potato and carrot discs
test Accept potato and carrot sections
When inoculated with TarTi plasmid pGV3850,
A small amount of induration tissue is produced. Nopari to this organization
The test was positive for the presence of
I found out that This mutant has a small amount of hardness.
It is interesting that it can produce connective tissue.
However, it is important to note that these discs are
Contains both auxin and cytokinin
Obtained only when grown in a suitable medium. (b) Whole plant acceptor Ti plasmid pGV3
Inoculated at 850 Grown on sterile agar medium that does not contain hormones.
pGV3 in tobacco and petiunia seedlings
Inoculate 850. Small amount of tissue growth after several months
has only been observed (usually after 2 weeks)
“wild-type” tumors are detected). This organization
Although it does not grow in a medium that does not contain mons, oak
Sterile tissue in syn- and cytokinin-containing media
Further growth can be achieved in culture. this
The tissue was also found to be positive for nopaline. (c) Additionally, pGV3850 “transformed” cells
Because they are not neoplastic, these cells cannot metastasize.
DNA segments that have been added to its genome are still
Can be regenerated into a normal plant while retaining
Ru. The transformed cells were grown in normal regeneration medium (
(see Example 5), normal plants were obtained.
Good morning. pGV3850 acceptor plasmid and
In order to prove the usefulness of
Ivy. Octopine T-DNA tumor in pBR325
Intermediate cloning vector containing tumor functions
, holds pGV3850
Incorporated into Agrobacterium. With a single transfer
Hybrid in Agrobacterium obtained by
The Ti plasmid was inoculated into injured tobacco plants.
Ta. Tumor tissue appeared two weeks later. this thing
The tumor-inducing DNA was reintroduced into pGV3850.
and was properly expressed in transformed plant cells.
It shows. Example 2 Intermediate cloning vector pGV7000 and
Assembly of pGV750 The outline of this assembly is schematically shown in Figure 14.
Ta. TL- of Octopine Ti plasmid B6S3
This is the right part of the DNA, pGV0201 (De
Vos et al., Plasmid6 (1981), 249-253)
First, Hind fragment 1, which is
Principal vector pGV1122 (Leemans et al.
Gene19 (1982), 361-364) Hind site
Enter. Recombinant plasmid pGV0201 contains multiple
Copy vector pBR322 (Bolivar et al., Gene2
(1977), 95−113) into the unique Hind site of
Contains Hind fragment 1.
pGV0201 and pGV1122 DNA are
Prepared as described by Betlach et al.
(Fed.Proc.35(1976), 2037−2043). Final amount 20μ
Medium, 2 μg of pGV0201 DNA, 2 units of Hind
(All restriction enzymes were from Boehringer Mannheim.
(purchased) for 1 hour at 37°C.
Ta. The incubation buffer was described by O′Farrell et al.
(Mol.Gen.Genet179 (1980),
421−435). 2 μg of pGV1122 DNA under the same conditions.
was completely digested with Hind. T4 ligase (Boehringer
Mannheim) using 0.02 units and 0.1 μg of Hind quenching.
Label pGV0201 with Hind-digested pGV1122.
It was ligated. incubation
Buffers and conditions were according to the manufacturer's instructions.
(Brochure “T4 Ligase”, Boehringer
Mannheim, August 1980, #10.M.880.486). La
Igesion mixture competent E.coli
K514hsr-hsm+cells (Colson et al., Genetics52
(1965), 1043-1050)
The method of Dagert and Ehrlich (Gene6 (1980), 23
-28). cells, streptoma
Icin (20μg/ml) and spectinomycin
LB medium (Miller,
Experiments in Molecular Genetics (1972),
Cold Spring Harbor Laboratory, New
York) was smeared. Contains recombinant plasmid
transformants with tetracycline resistance.
Inactivation of the encoding gene by insertion into it
(Leemans et al., Gene 19 (1982), 361-364).
and tetracycline sensitivity (10 μg/ml).
Cleaned (sorted). Streptomyces
resistant to spectinomycin and spectinomycin;
Physically identify clones sensitive to tracycline
was identified. Microscale DNA preparation
According to the method of Klein et al. (Plasmid3 (1980), 88-91)
It was carried out. In the Hind site of pGV1122
The orientation of Hind fragment 1 in Sal digestion
I have finally decided. Digest the recombinant plasmid
(Conditions of O'Farrell et al., Mol. Gen. Genet. 179 (1980),
421−435), when subjected to agarose gel electrophoresis
Two fragments were obtained. For α-orientation
0.77kb and 22.76kb fragments, β-orientation
has fragments of 10.33kb and 13.20kb.
Ivy. The α-oriented recombinant plasmid was
used for loning and named it pGV1168.
I attached it. The left part of TL-DNA (including the left border sequence)
Bgl-Sal fragment containing
was introduced into pGV1168 cleaved with Bgl-Sal.
Enter. This fragment is vector pBR32
From the T region of pTiB6S3 inserted into 2,
Recombinant protein containing BamH fragment 8
Plasmid pGV0153 (De Vos et al., Plasmid6
(1981), 249-253). pGV015
3 and pGV1168 DNA according to the method of Betlach et al.
(Eed.Proc.35 (1976), 2037-2043).
10 μg of pGV0153 DNA was added to 10 units of Bgl and
1 at 37°C in a final volume of 100 μ using 10 units of Sal.
The time was completely digested. Prepare the digestion mixture
Eve on 0.8% agarose gel, method of Allington et al.
(Anal. Biochim. 85 (1978), 188-196)
2.14kb Blg−Sa fragment from the gel
was collected. 2 units of 2 μg of pGV1168 DNA
of Bgl and 2 units of Sal.
Use 0.02 units of T4 DNA ligase in a final volume of 20μ.
0.02μg of BglSal fragment DNA 0.1μg
Bgl-Sal digested pGV1168 and ligate
I turned on. Compete this ligation mixture.
E.coliK514hsr-hsm+cells (Dagert and
Erhlich, Gene6 (1980), 23-28).
Cells were treated with streptomycin (20 μg/ml) and
LB supplemented with spectinomycin (50μg/ml)
Media (Miller, Experiments in Molecular
Genetics (1972), Cold Spring Harbor
Loboratory, New York). Streptomycin and spectinomycin
from micro-scale resistant transformants.
DNA preparation (Klein et al., Plasmid3
(1980), 88-91). 2.1kb Bgl−
Sal fragment is Bgl-Sal digested pGV11
Bgl the recombinant plasmid inserted into 68
-Identified by Sal digestion. 2.14kb with this digestion
Two fragments of 1 and 21.82 kb were obtained.
Equivalent to these molecular weights (2.14kb and 21.82kb)
A plasmid with a digestion pattern of pGV1
Named 171 and used for further cloning.
Ta. 12.65kb fragment from pGV1171
are the left and right TL-DNA boundary sequences (De Beuckeleer
et al., in Proceedings Vth International
Conference on Plant Pathogenic Bacteria,
M. Ride′ (ed.) (1978), I.N.R.A., Angres, 115
−126) and genes that enable neoplastic growth.
(Leemans et al., EMBO J. (1982), 147-152)
Contains. plus this Hind fragment
inserted into mid pBR325 (Bolivar, Gene4
(1978), 121−136). pGV1171 and pBR3
25 was prepared by the method of Betlach et al. (Fed.
Proc. 35 (1976), 2037−2043). each
2 μg of DNA was added using 2 units of Hind at 37°C for 1 hour.
Completely digested (incubation buffer is
As described by O′Farrell et al. (Mol.Gen.
Genet. 179 (1980), 421-435)). 0.1μg Hind
Digested pGV1171 was linearized with Hind.
0.05 μg of pBR325 and 0.02 monotonic T4 DNA ligase
Ligation was performed using ligation
Competent E.coli K514hsr by mixture-hsm+
Transformation was performed by the method of Dagert and Ehrlich.
Ivy (Gene6 (1980), 23-28). cells, carve
LB medium supplemented with Nicilin (100μg/ml)
(Miller, Experiments in Molecular Genetics
(1972), Cold Spring Harbor Laboratory,
New York). Carbenicillin resistance
Colonies encoded with tetracycline resistance
to inactivate the gene by inserting it into the gene.
Based on tetracycline (10 μg/ml) sensitivity
(Bolivar, Gene4 (1978),
121-136). Carbenicillin resistance, tetracyc
Prepare a phosphorus-sensitive colony from that colony.
Microscale DNA is generated by restriction enzyme digestion of the DNA.
method (Klein et al., Plasmid3 (1980), 88-91)
Physically characterized by That is, BamH
Digestion yields four DNA fragments.
: 0.98kb, 4.71kb, 5.98kb and
and 7.02 kb fragments were obtained, and in the case of β orientation
is 0.98kb, 4.71kb, 1.71kb and 11.20kb
can be obtained. The α orientation obtained in this way
The recombinant plasmid was named pGV700,
It was further used in subsequent experiments. pGV750 is a TL-
The tumor inside the region encodes essential functions.
Instead of the 3.49kb Bgl−Sma fragment,
2.81kb encoding kanamycin resistance
Inserting the BamH−Hpa fragment
is derived from pGV700. Kanamai
BamH-Hpa file with thin-resistance encryption
The fragment is λ::Tn5 (Berg et al., Proc. Natl.
Acad.Sci.USA72 (1975), 3628−3632)
It will be done. Preparation of λ::Tn5 was described by Miller
Experiments in Molecular Genetics
(1972), Cold Spring Harbor Laboratory,
New York). pGV700 DNA is from Betlach et al.
(Fed.Proc.35 (1976), 2037-
2043). Add 2 μg of pGV700 DNA to 2 units of Bgl.
and 2 units of Sma. λ::
2 μg of Tn5DNA with 2 units of BamH and 2 units
Completely digested with Hpa. 1μg BamH−
Hpa digested λ::Tn5 in a final volume of 10μ;
0.2 μg Bgl using 0.5 units of T4 DNA ligase
−Ligation with Sma-digested pGV700
(according to manufacturer's instructions). This la
Competent E.coli mixture
K514hsr-hsm+cells (Dagert and Erhlich,
Gene6 (1980), 23-28). cells, cells
Rubenicillin (100μg/ml) and kanamycin
LB medium (Miller,
Experiments in Molecular Genetics (1972),
Cold Spring Harbor Laboratory, New
York). microscale techniques
(Klein et al., Plasmid 3 (1980) 88-91).
By restriction enzyme analysis of the prepared DNA, CbRand
KmRColonies were physically characterized. this DNA
When double digested with Bgl/BamH, 3.94kb,
Three fragments of 5.89kb and 8.09kb are
Digested with Hind: 2.68kb, 5.99kb and
Three fragments of 9.25kb are obtained. This erasure
The plasmid showing this pattern was named pGV750.
and is schematically shown in FIG. pGV700 and pGV750 are Octopin Ti plates.
Left and right border configuration of TL-DNA in lasmid pTiB6S3.
Two different intermediate cloning vectors containing
It is a tar. Furthermore, these two plasmids
The extent of deletion within the T-region is different. pGV
700 is octopine synthase (transcriptase)
3) and three other products, namely 4,6
a and 6b (for T-region products
(See Willmitzer et al., ENBOJ.1 (1982), 139-146)
Contains a reduced T-region with genetic information for
There is. of these three products (4, 6a and 6b)
The combination promotes shoot formation in transformed plants.
vinegar. pGV750 has a small T-region, i.e.
Contains only the octopine synthase gene.
Information for products 4, 6a, and 6b can be found in Kanama
Antibiotics encoding icin (neomycin) resistance
replaced by biological resistance marker genes.
It is worshiped. pGV700 and pGV750 are B type
Acceptor Ti plasmid (Figure 8 and below)
Intermediate clonins that can be used with (see Example 3)
This is an example of a vector. These vectors
except that they do not contain the desired gene.
For example, it is partially similar to that shown in Figure 9.
Ru. These vectors have within their improved T-regions
1 restriction endonuclease for cloning
site, so you can easily find the desired gene.
can be inserted into those vectors (first
(See Figures 4 and 15). Example 3 Acceptor Ti plasmid pGV2260 (Ta
Assembling type B) Starting strain and plasmid: Agrobacterium tumefaciens (wild type
Riampis derived from Agrobacterium
C58C1 and erythromycin-resistant strain C58C1 and erythromycin-chlora
Mufenicol resistant strain C58C1) Ti plasmid = pGV2217 Intermediate vector (Figure 16) = pGV745 Regarding the assembly of Ti plasmid pGV2217
are described in detail (Leemans et al.
FMBO J.1 (1982), 147−152). This is Otato
Deletion and substitution of the entire TL-region of the PinTi plasmid
Contains mutants: i.e. BamH fragment
8, 30b, 28, 17a and BamH
The 3.76kb BamH−EcoRI fragment on the left of fragment 2
fragment (De Vos et al., Plasmid6 (1981), 249
-253), apt (acetylphosphotrans) of Tn5
EcoR of pKC7, which contains the (Ferase) gene
−BamH fragment (Rao & Rogers,
Gene7 (1979), 79-82).
This gene contains aminoglycosides, neomycin and
and encodes resistance to kanamycin.
Ru. Assembly of intermediate vector pGV745
It is schematically shown in the figure. This is detailed below.
Ru. Recombinant plasmid pGV713 in α orientation
Contains Hind fragments 14, 18c, 22e and 33c.
Octopine Ti plasmid subclone pGV
0219 (De Vos et al., Plasmid6 (1981), 249-
253). pGV0219DNA
Completely digested with BamH and then self-ligated
Ligames under conditions favorable to Ligames
ligation mixture (of DNA in the ligation mixture)
final concentration <1 μg DNA/ml). Resistant to ampicillin
Transformants are selected and physically digested with restriction enzymes.
characterized. Thus present in pGV0219
no longer contains the 6.5kb BamH fragment
Isolate a clone that does not contain pGV713.
was named and used for subsequent cloning (hereinafter referred to as
(see description below). Contains BamH fragment 2
I'm here. pGV0120 (De Vos et al., Plasmid6
(1981), 249-253) recombinant plasmid pGV
738 was induced. EcoR pGV0120DNA
and digested in the same way as for pGV713.
Self-ligated. Make transformants resistant to ampicillin
The samples were then selected and analyzed by restriction enzyme digestion.
EcoR fragments 20, 21 and EcoR flag
Contains part of ment 19a and part of pBV322.
The entire 2.95kb EcoR fragment was removed.
The clone was named pGV738, and further
Used for cloning. This plasmid
Naturally, it is the right part of BamH fragment 2.
The 5.65kb EcoR−BamH fragment of
(De Vos et al., Plasmid6 (1981), 249
−253). pGV713 DNA was then transformed into Hind and BamH
Digest the digested product with prepared agarose.
Pour into gel. After electrophoresis, into pGV713
2.30kb Hind−BamH fragment included
The components were purified by electroelution (Allington et al., Anal.
Biochem. 85 (1975), 188-196). This fragmen
Completely digested with Hind and BamH
It was ligated with pGV738. After transformation,
Ampicillin-resistant colonies were isolated by restriction enzyme digestion.
physically characterized. For example, EcoR−
By BamH digestion, each 3.98kb (=vector
- part) and 7.95kb (= inserted part).
You should be able to get a ment. Having this property
The recombinant plasmid was named pGV745 and was
Assemble receptor Ti plasmid pGV2260
was used as an intermediate vector for Plasmid pGV745 is in pBR322 part
It has a ColE1-specific bom site, and Example 1
(acceptor Ti plasmid) as described in
Regarding assembly of pGV3850), Helperp
Using lasmid R64drd11 and pGJ28
It is possible to infect Agrobacterium from E.coli.
Wear. pGV745 is rifampicin resistant and Ti
Contains plasmid pGV2217
Agrobacterium strain C58C1 was inseminated. first power
Recombination is carried out in Example 1 (acceptor Ti plasmid
Assembling pGV3850)
Using the same method, ampicillin resistance of pBR322 was used.
I chose it. With the second transfer, pGV
The deletion substitution mutant present in 2217 is positive
Replaced by pBR322 sequence of midpGV745
be done. Mutual combination of pGV745 and pGV2217
The resulting ampicillin-resistant transformer
Direct selection of combinations by lack of kanamycin resistance
A second recombinant was obtained by doing this. like this
pGV2260 (ampicillin resistant, canada)
rifampicin containing (mycin-sensitive)
Agrobacterium strain C58C1 was obtained. This Ti plasmid pGV2260 is pGV70
0- or pGV750-type intermediate clones
acceptor plasmid (B type) for
It is used as a type. these are,
(i) ampicillin resistance gene, origin of replication and
A DNA fragment with the bom site of pBR322.
(ii) just outside the left and right border sequences of TL-DNA.
DNA sequences located in and intermediate cloning
Transfer of vector from E.coli to Agrobacterium
and its acceptor Ti plasmid pGV226
can be genetically screened for reciprocal integration into 0;
resistance markers already present in pBR322 and
contains another resistance marker
Composed of DNA fragments. For example, we found that pGV2260 and pGV
Has mutual integration between 700 and 700
Agrobacterium has a desired DNA sequence (T-DNA
contained between the boundaries) into the plant cell genome.
It has been proven that it can be transferred. This transformed
A plant cell can contain pG700 if
genetic information (4, 6a, 6b; Willmitzer et al.
EMBO J.1 (1982), 139-146)
is a tumor that produces the expected phenotype, i.e., sprouts.
shows. In this way, the present inventors have discovered that type B
The receptor Ti plasmid is shown in Figure 9 and further updated.
Intermediate cloning of the type described in Example 2
When used as a mutual integrant with vectors,
Being able to transfer DNA to plant cells
proved. Example 4 Intermediate containing the gene to be expressed in plants
Cloning vector assembly Until the present invention is completed, the Ti plasmid T
− All the data are placed at more or less random locations within the region.
Even if a gene is inserted, the foreign sequence will remain in the plant genome.
It is not expressed after metastasizing to Nome.
Ta. According to the method of the present invention, the desired exogenous gene
(group) of coding regions to function in plant cells.
are coupled to known transcription start and stop signals.
can be done. The utility of this method is that nopaline
The DNA sequence encoding the synthase gene is
Illustrated by experiments involving the present invention. child
The complete sequence of the gene and the exact start and end of transcription.
is known (Dep-icker et al. J. Mol. Appl.
Genet.1 (1982), 561-574). According to the present invention, outpatient
The protein coding region of the sex gene is the nos promoter
It can be inserted next to foreign gene sequence
As an example of a column, the dark side of the octopine synthase gene
No. area (De Greve, J.Mol.Appl.Genet.1 (1982),
499−512) inserted adjacent to the nos promoter
do. This construct is the acceptor Ti plasmid
used to infect plants.
Ru. Is octopine present in the generated tumor tissue?
After analyzing the results, it was found to be positive.
Ta. Contains a chimeranopaline promoter
Inter-cloning vector assembly: octopine
The synthase structural genes are shown in Figures 18 to 20.
vinegar. Briefly, a restriction block containing the nos gene
In vitro processing of fragment Hind-23
removes most of the nos cipher sequence, while limiting the
adjacent to the endonuclease site BamH
The nos promoter is retained (Figure 18).
10 μg of pGV0422 (containing the complete nos gene)
pBR322 with Hind-23 fragment
Derivatives; Depicker et al., Plasmid (1980), 193−
211) was digested with Sau 3A and contained the nos promoter.
Preparative 5% of the 350bp fragment
Separate on polyacrylamide gel. this promo
ter fragment with a 5′-terminal phosphorylated ester group.
Pre-bacterial alkaline phosphatase to remove
Bg1-cleaved pKC7 treated with enzyme (BAP)
(Rao et al., Gene7 (1979), 79-82).
20 μg of the obtained plasmid (pLGV13) was added to Bgl.
Digest with 400μ 12mM MgCl2, 12mM
CaCl2, 0.6M NaCl, 1mM EDTA and 20mM
Bal31 exon at 30°C in Tris-HCl (pH 8.0)
Crease (Biolabs, New England) 7 units
for 4 to 10 minutes. During this time, about 20~
50bp of DNA is removed. This Bal31−processing amount
After digesting the offspring with BamH, DNA polymerase
Klenow fragment and four deoxynucleotides
together with ocide triphosphate (10mM each)
incubate to fill its ends. filling
Ligate the BamH end with the Bal31 removed end.
- Have a playback BamH site that can be obtained from
Select ivy plasmids. some candidates
Size of BamH-Sac fragment in 6% urine
Estimated size in plain polyacrylamide gel
Candidate nuclei in the range of 200 to 280 nucleotides
Determine the leotide sequence. I had a promoter
Contains a 203bp Sac-BamH fragment
The clone pLGV81 was cloned into the nos of pGV0422.
Replacement with Sac-BamH fragment in gene
Use this final promoter vector to:
- is called pLGV2381. All recombinant
Lasmids were selected by transformation of E. coli strain HB101
do. Contains the nos promoter processed in this way
Digest the plasmid vector with BamH,
ocs cipher contained in BamH fragment
Insert an array into this site. This ocs cipher array
were also treated in vitro, as shown in Figure 19.
at the BamH restriction endonuclease site.
Make yourself surrounded. Octopine Ti plasmid
10 μg of BamH fragment 17a of B6S3 (De
Vos et al., Plasmid6 (1981), 249-253) with BamH
and Sma and contains the ocs − cipher sequence
The fragments were separated from a 1% agarose gel and
Large BamH-Pvu fragment of pBR322
The resulting plasmid, pAGV8
28 (20μg) was digested with BamH and shown in Figure 18.
treated with exonuclease Bal31 as indicated,
Then digested with Hind, filled in the ends, and self-ligated.
Match. The size of the Bal31-removed body is 6% polyac
Estimate in Rylamide gel. Some candidates
Determine the nucleotide sequence and determine the 5′-untranslated leader sequence.
Select the candidate with only 7bp remaining in the column and do the following
Subject to manipulation (pOCS△). ocs array to BamH size
To surround the Cla−Rsa fragment with
Filled with pLC236 (Remaut et al., Gene15
(1981), 81-93) subcloned to the Bal site of
do. Obtained plasmid Digest pAG40 with BamH and have ocs sequence
Preparate the fragments in 1% agarose.
Separated by electroelution from the gel and pre-filled with BamH
Digested with BAP (bacterial alkaline phosphatase)
ligated to pLGV2381 treated with ocs distribution
By inserting the column into pLGV2381, both orientations
are obtained (pNO-1 and pNO-2). nos: nucleo indicating the exact junction of the ocs fusion
The sequence is shown in Figure 20. Furthermore, it contains a processed nos promoter.
The plasmid vector contains the enzyme dihydrofluoride.
Plasmid R6 encoding reductase
Used to insert DNA from 7. Jihee
Contains the dolphiolate reductase gene
The coding sequence is contained in BamH (O′Hare
et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA78 (1981), 1527−
1531), therefore, as mentioned above, the promoter region
nos pro containing the BamH site adjacent to
Easily inserted into motor vectors. this inheritance
The child is expressed and treated with the antibiotic methotrexate.
selectable markers that confer resistance to
One example of a gene (2nd, 3rd, 4th, 5th and
(See Figures 7 and 7). This intermediate cloning vector
Containing the wild-type nopaline acceptor Ti plasmid.
When indoctrinated with Agrobacterium, a single
Crossover occurs and the hybrid Ti plasmid vector
can be obtained. This vector composition can be applied to plants.
Use for infection. The obtained tumor tissue was 0.5μg/
continued growth in the presence of ml of methotrexate.
I found out what I could get. Dihi after ocs and above nos promoter
Contains the dolphiolate reductase coding region
Assemble an intermediate cloning vector to
Mutual integration with Agrobacterium Ti plasmid
After that, it can be transferred and expressed in transformed plant cells.
According to the method of the present invention, foreign genes can be introduced into plants.
This means that it can be metastasized to cells and expressed.
is proven. Example 5 Plant cells containing the desired inserted gene in their chromosomes
and plant separation The present inventors decided to use one of the following three methods.
Using the non-tumor acceptor Ti plasmid inducer
transformed with a conductor (e.g. pGV3850)
Plant cells and whole plants were obtained. (1) Inoculation of whole plants in vivo, then re-inoculation of shoots.
Cultivation in vitro on viable media; (2) Other methods that promote the production of new shoots directly at the damaged site
in vivo in the presence of Agrobacteria strains.
cross-infection of whole plants, (3) Single plant cell protoplasts in vitro
Symbiotic culture of. These methods are detailed below. The first method involves the production of crown gall tissue.
wild-type Agrobacterium strain of whole plant tissue.
improved methods commonly used to obtain infected organisms.
It is something that pGV3850 does not form tumors.
Since it is an Agrobacterium derivative, the infection site
No tumor growth was observed in the patients. but infected
When the tissue is removed and grown in tissue culture, the shape
Transformed tissue can be easily obtained. first time
After the initial culture period (simply to increase the amount of tissue),
The damaged tissue is grown under conditions that allow sprout formation.
let Non-transformed cells and pGV3850-form
Both transformed cells generate sprouts. transformation new
Buds are determined by a simple analysis for the presence of nopaline.
can be easily distinguished. The inventors followed the following protocol:
Decapitated Nicotiana tabacum Wisconsin38
pGV3850-transformed tobacco seedlings
Obtained callus and shoots (all operations were performed on the lamina).
- performed under sterile conditions in a flow hood). (1) In a small bottle (diameter 10cm, height 10cm),
Solid Murashige containing 0.8% agar &
Skoog (MS) medium (Murashige and Skoog,
Physiol.Plant.15 (1962), 473-497).
Use tobacco seedlings that are 6 weeks old. (2) Cut out the youngest parietal lobe with a scalpel.
dispose of (3) Selective conditions (e.g. Ti plasmid pGV38
50 containing rifampicin resistance, ampicin
For syrin-resistant Agrobacterium strains,
100 μg/ml rifampicin and 100 μg/ml
Use YEB medium containing rubenicillin.
YEB medium = 5g/Bacto beef extract,
1g/Bacto yeast extract, 5g/peptone,
5g/sucrose, 2×10-3M MgSOFour,
Fresh flats grown in pH 7.2, 15g/agar)
Agrobacterium from plate culture, spatula
Or inoculate the damaged surface with a toothpick. each
At least 8 pGV3850 assemblies
inoculate seedlings. (4) Incubate for 2 cycles. At the vaccination site
There should be little or no reaction.
However, sometimes very small calli are observed.
be done. (5) Cut a thin section with a thickness of 1 mm or less from the damaged surface.
take. Treat the damaged surface with auxin and cytotoxic
Nin (1mg/NAA, 0.2mg/BAP) and
Linsmaier & with 1% sucrose added
Skoog (LS) agar (Linsmaier and
Skoog, Physiol.Plant.18 (1965), 100−127)
Culture on a plate containing (6) After about 6 weeks, part of the callus is removed and nopa
large enough to test for the presence of phosphorus
(at least about 5mm in diameter). all
Not all damaged callus produces nopaline.
stomach. Approximately 1 in 4 plants has nopaline positive damage
Create a callus. (7) Regenerate nopaline-positive callus using agar containing medium.
Transfer to plate: LS medium above + 1% sucrose
and 1 mg/BAP cytokinin (8) New shoots of good size (height
1cm) will appear. grow further and form roots
In order to make this sprout, hormone-free LS
Medium + new containing 1% sucrose
Transfer to an agar plate. (9) A portion of it to test for the presence of nopaline.
(1-2 small leaves)
Let the sprouts grow for 1 to 2 weeks. (10) Nopaline-positive sprouts were grown in the same MS medium as in (1).
A slightly larger container (same as above, 10 cm long)
) and grow further. (Note) All plant culture media for stained tissue
For Agrobacterium containing pGV3850,
The antibiotic cefota is used as a selective poison against
cefotaxime, ClaforanR, Hekis
g) Contains 500μg/ml. this drug
All Agrobacterium (carbenicillin)
(including resistant species). In our laboratory, transformed sprouts were
Alternative methods have been developed to obtain tissue for release. this method
is a type of mutant Ti of Agrobacterium
Plasmid strain stimulates budding crown gall tumors
Based on the observation that
uttered. Regarding this kind of sprout-inducing (shi)
The mutation is T in the Ti plasmid of A. tumefaciens.
- specific regions of DNA (transferred DNA segments)
located (Leemans et al., EMBO J.1 (1982),
147-152; Joos et al., Cell32 (1983), 1057-1067).
The induced sprouts are completely normal non-transformed cells.
Often configured. Therefore, the inventors
are two different Agro-bacteria, i.e. one
Octopine Ti plasmid release (shooter) Miyu
-The one with tanto, the other one is pGV385
Plants were inoculated with a mixture of 0 and 0. child
The octopine release mechanism is
John induced roots transformed with pGV3850.
Give them a good chance to wake up. Ti plastic
Sumid pGV3850 and octopin sprout induction
Contains Ti plasmid at a ratio of 5:1
Plants were inoculated with Agrobacterium. Do this
pGV3850-transformed shoots were obtained by.
This sprout can be analyzed for the presence of nopaline.
Therefore, it can be easily sorted. This person
The method does not require sophisticated tissue culture methods. Nopali
For further growth of the positive shoots, the length control hormone was added.
Transfer to a medium containing simple salts and sucrose along with rumon.
vinegar. Easily propagated after the shoots reach sufficient size
can be transferred to soil for This co-infection method
can easily transform plant types that are difficult to tissue culture.
It is particularly useful for converting Therefore, any range
Agronomically or economically important plants in the enclosure, e.g.
leguminous plants, medicinal plants and ornamental plants.
It could be treated with Agrobacterium. The third method is Nicotiana tabacum protop.
Isolation of last and hormone-independent T-
The selection of DNA-transformed cell clones
Rotoplast-derived cells and tumorigenicity
What can be done after co-cultivation with Agrobacterium strains
It is. Other dominant selection markers, e.g.
Antibiotics engineered to be expressed in biological cells
If resistance genes are used (see Example 3), the trait
Similar methods can be used to select transformed cells.
I can do that. However, in this case, each case
It is necessary to find the optimal conditions for selection regarding
(Concentration of selection agent, time between transformation and selection,
Protoplast-derived cells or cells in selective media
colony concentration, etc.). Selection of transformed cells is possible.
For example, pGV3850 or pGV2
217 (Leemans et al., EMBO J.1 (1982), 147−
Using a non-toxic T-DNA mutant such as (152)
If selection is not possible because of
After transformation, cells are treated with auxin- and cytokini-
-containing medium (e.g. 2 mg/NAA (alpha
phthaleneacetic acid) and 0.3mg/kinetin.
Murashige and Skoog medium (Murashige and Skoog medium)
and Skoog, Physiol.Plant15 (1962), 473−
497)), and the transformed colonies were cultured with their opiates.
It can be identified by its opine content. child
Agropine and macerate
Electrophoretic analysis of mannopine synthesis
Leemans et al., J. Mol. Appl. Genet. 1
(1981), 149-164), approximately 660 colonies were
obtained after infection with pGV2217, TR-encrypted
Pine Manopin (N2(1-manityl)-gluta
Nicotiana tabacum SR1 cells synthesize
It turned out to be a line. This cell line
Regenerate callus sections with medium (with only plant growth regulator)
BAP (6-benzylaminopurine) (1 mg/
) on Murashige and Skoog medium) containing
When cultivated, numerous new shoots formed. 20 analyzed
all of the shoots still synthesize manopine
I was able to do that. Murashige without hormones
and After transferring to Skoog medium, these sprouts
Still containing manopin and morphologically normal
It grew into a tobacco plant. Protoplastic described below for N.tabacum
The isolation and transformation method for N. plumbagini
-Can also be used for folia. 2 Experimental method 2.1 Sprout culture conditions Under sterile conditions in the culture room (16 hours a day, 1500
Lutx white fluorescence (“ACEC LF58W/
24300〓 Economy”), 24℃, relative humidity 70
%), hormone-free in a 250ml glass bottle.
Contains Murashige and Skoog medium
(Murashige and Skoog, Physiol.Plant15
(1962), 473−497) on Nicotiana
Maintain tabacum sprout culture. 5 week old new
Bud cultures are used for protoplast isolation. 2.2 Isolation of protoplasts In protoplast isolation and culture
All steps are performed using aseptic techniques. Mixed enzyme method
Separate protoplasts by length 2cm
Process all leaves except for the very young leaves below.
It can be used to separate toplasts.
Using a sharp scalpel, cut the leaves into pieces about 2-3 mm wide.
Cut into long strips. 2-3g of this leaf material
in 50 ml of enzyme mixture in the dark at 24°C for 18
Incubate for an hour. This enzyme mixture is
0.5% cellulase in K3 medium without Mon.
Onozuka R-10 and 0.2% Macerozyme
OnozukaR-10 (Nagy and
and Maliga, Z. Pflanzenphysiol.78 (1976),
453−455). This mixture produces a 0.22μm pore membrane
over-sterilization and a significant decrease in activity.
Store for at least 6 months at -20°C without
can do. 2.3 Protoplast culture Release protoplasts after 18 hours of culture
Gently stir the mixture to next
Pass this mixture through a 50 μm sieve.
and transfer the liquid to a 10 ml centrifuge tube. vibrating bucket
Place in a rotor and centrifuge at 60-80g for 6 minutes.
The protoplasts then turn into dark green floating bands.
Form a do (band). Lower layer of protoplast
peristaltic pump to remove liquid and pelleted debris.
Remove using a capillary tube connected to the proto
Collect the plasts in one centrifuge tube and incubate with culture medium.
Wash twice. This culture medium contains NAA (0.1
mg/) and kinetin (0.2 mg/)
K3 medium containing as a growth regulator
(Nagy and Maliga, Z.Pflanzenphysiol.78
(1976), 453−455). This medium was adjusted to pH 5.6.
Section and sterilize through a 0.22 μm membrane.
After the second wash, Thoma hemocytometer
(“Assistant”, obtained from West Germany)
Measure protoplasts and final density 10FiveProfessional
Suspend toplasts/ml in culture medium.
Ru. High quality petri dish for tissue culture with a diameter of 9cm
Culture protoplasts in a 10 ml volume.
Parafilm this Petri dishRSeal at 24℃
Then, in the dark and then in the faint light (500 to 1000 ruts)
culture for 24 hours. 2.4 Transformation by symbiotic culture Infect protoplast cultures 5 days after isolation
let Agrobacterium in liquid LB medium
(Miller, Experiments in Molecular
Genetics (1972), Cold Spring Harbor
Laboratory, New York) for 18 hours.
After, 2×109K3 medium to a density of cells/ml.
Resuspend in nutrient medium. Inoculate 50μ of this suspension.
In addition to protoplast cultures, ParafilmR
After sealing with
Cultivate under conditions. After 48 hours, transfer the culture to 10 ml.
Transfer to a centrifuge tube and place in a vibrating bucket rotor.
Centrifuge for 6 minutes at 60-80g. floating band
and pellets, and antibiotics (carbenzol)
Syrin 1000μg/ml or cefotaxime
K3 medium (Nagy and
and Maliga, Z. Pflanzen physiol.78 (1976),
453−455) Resuspend in 10 ml. After 2 weeks of culture, protoplast-derived microorganisms
Centrifuge the crocallus and collect the same concentration of product as above.
Contains long-term regulators and antibiotics
As for the base, K3 culture containing 0.3M instead of 0.4M
Earth (Nagy and Maliga, Z.
Pflanzenphysiol.78 (1976), 453-455).
suspend The cell density of this medium is approximately 25 x 103
Adjust to micro callus/ml. under the same conditions
After culturing for another two weeks, the callus was cultured as described above.
Contains the same concentration of antibiotics, but with a lower concentration
Euclose (0.2M) and growth regulators
(NAA0.01mg/, kinetin 0.02mg/)
Transfer to K3 medium containing Culture for another 2-3 weeks
Afterwards, the presumed transformants are
green dense appearance, and better growth rate?
It can be recognized from these colonies
and lower concentrations of antibiotics (carbenicillin).
500μg/ml or cefotaxime 250μg/ml)
0.6% agar solid medium containing but without hormones
(Linsmaier and Skoog, Physiol.Plant.18
(1965), 100-127). Transformants and
When the defined object reaches a diameter of about 3-4 mm,
Those growing in hormone-free media
Opine tests can be administered. each colony
octopine and nopaline.
(Aerts et al., Plant Sci. Lett. 17 (1979), 43−
50) or agropine and manopin
(Leemans et al., J. Mol. Appl. Genet. 1 (1981),
149−164). This test
Colonies selected in hormone-free medium
to confirm the transformed nature of the
Wear. The selected colonies are then treated with antibiotics.
It can be cultured in a medium without nutrients. 2.5 Symbiotic culture without selection on hormone-free media No selection for transformed cells (e.g.
If a non-toxic T-DNA mutant is used,
or if it is not necessary (for
Dominant selectable markers such as biological resistance genes
(because the marker exists in T-DNA), the professional
To simplify the processing of toplast-derived cells
(hormone reduction step is no longer necessary)
(not). protoplasts until the infection stage.
Process as described above. 48 hours after adding bacteria
Afterward, the protoplast-derived cells were centrifuged.
(6 min, 60-80g), cell growth at very low density.
AG medium that can maintain long
(Reproduced in Caboche, Planta 149 (1980), 7-18).
suspend Fuchs−Rosenthal counting chamber
- (obtained from “Assistant” West Germany)
Measure the density until it reaches the density required for the following operations.
Resuspend in Colony for Opine Test
If you need to operate the
Low cell density (100 protoplasts per ml)
- inoculated with derived cells and cell colonies)
Then, a large cell colony was formed after one month of culture.
can get. Transformed cells can be selected with drugs
If the cells are dense (103−10Four/ml)
Optimal timing and concentration for each type of cultivation
Then, add the selective agent to be used to the medium. 2.6 Regeneration of whole plants from callus tissue Easily obtain normal plants from callus tissue
(e.g. protoplast transformation)
or from whole plant inoculation (see 2.7).
). Callus tissue was cultured with 1 mg/ml BAP.
Grow in Murashige and Skoog medium containing
Allow: This medium will form new shoots after 1-2 months.
make it happen Place these sprouts on a hormone-free medium.
Transfer, allow roots to form, and create a complete plant.
can be done. 2.7 Tumor induction in tobacco seedlings Tobacco seeds (e.g. cultivated varieties)
Wisconsin38) surface with 70% denatured ethanol
Le/H2O for 2 minutes, then 10% commercial standard
Whitening agent and 0.1% sodium dodecyl sulfate (SDS)
sterilize by treating with water and washing 5 times with sterile water.
Ru. These sterilized seeds are used as Murashige and
Large sample containing salts on Skoog (0.7% agar) medium
Test tube (width 25 mm, polycarbonate kit)
(attached). This test tube is then placed in an incubation chamber.
(12000 Lux, 16 hours irradiation/8 hours non-irradiation
culture at 70% relative humidity, 24°C).
Ru. Plants are ready for use after 4-6 weeks
become. Optimal for at least the next month
maintain the condition. Seedlings should be at least 3cm tall
and should have four or more leaves.
It is. The youngest of the plants with a new scalpel
Cut the head transversely through the internodes. on the plant
Remove the part from the test tube and place it on the fire.
Damage bacteria from plate agar culture with partel surface
smear on. In the case of wild type, after 2 weeks,
In the case of degenerated mutant strains of
A tumor appears. This method uses tobacco
(Nicotiana tabacum), Nicotiana
plumbagini folia and Petunia hybrida
used to inoculate. As described above, the present invention provides wild-type Ti plus
Hives lacking tumor function in the mid T-region
Contains LidTi plasmid
Transform your first plant with Agrobacterium
This is what made it possible. Ti plasmid
The effect of T-region on the transfer of DNA from plant cells to plant cells
The influence of regional tumor function is unknown;
However, the implantation of an improved T-region containing the desired gene
It is surprising that metastasis to physical cells occurs.
Ru. This transferred DNA reciprocally integrates into the plant cell genome.
and is maintained stably. Furthermore, the selected desired
The gene has a suitable promoter sequence.
contains or is constructed to contain
It can be expressed when it occurs. containing the desired gene.
Intermediate cloning vectors containing
A single link between the determined acceptor Ti plasmid and
The concept of the present invention (idea) of making one transfer
ia) is a hybrid for the transformation of plant cells.
Significantly simplifies assembly of deTi plasmid vectors.
It makes things simple. This specially designed
The acceptor Ti plasmid contains the desired gene
(This is the same as part of the intermediate cloning vector
Cloning that is or relates to
inserted into the medium) by a single transfer.
Usually so that mutual integration can be formed
Cloning medium containing DNA segments of
There is. Two segments of this cloning medium
provides the necessary regions of homology for recombination. Microorganisms prepared by the method of the present invention, intermediate creams
Rowning Vector, Acceptor Ti Plasmi
and hybrid plasmid vectors.
December 21, 1983, German Collection of
Deposited at Microorganisms (DSM) (Goettingen)
exemplified by the following confirmed culture strains: (1) Intermediate vector in Escherichia coli K12HB101
tar plasmid pAcgB, (2) Carbenicillin-resistant acceptor Ti plus
Possesses Mido pGV3850
Agrobacterium tumefaciens C58C1 Lihuan
Picin resistant strain (3) Escherichia coli K12 strain K514 (thr len thi
intermediate vector plasmid pGV in lac hsdR)
700 (4) Escherichia coli K12 strain 514 (same as (3))
intermediate vector protoplast pGV750, (5) Carbenicillin-resistant acceptor Ti plus
Possesses Mido pGV2260
Agrobacterium tumefaciens C58C1 Lihuan
picin-resistant strains, (6) Nopalli in Escherichia coli K12 HB101
octopine synthase under the control of the promoter
Intermediate vector plasmid that holds the cryptographic domain
depNO−1, (7) Transferring intermediate vectors to Agrobacterium
Strains used = transfer plasmid pGJ28 and
R64drd11 (Van Haute et al., EMBO J.2
(1983), 411-418);
GJ23 is Escherichia coli K12, JC2926,
It is a recA derivative of AB1157 (Howard-
Flanders et al., Genetics 49 (1964), 237-246). The accession numbers for these cultures are 2792, respectively.
(1), 2798(2), 2796(3), 2797(4), 2799(5), 2833(6),
and 2793(7). Although various aspects of the present invention have been described, the basic
By changing the configuration, the method and assembly according to the present invention can be realized.
It goes without saying that other ways of utilizing the composition can be obtained.
It's no good.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はアクセプターTiプラスミドの模式図、
第2図および第3図はアクセプターTiプラスミ
ドに挿入される中間クローニングベクターの模式
図、第4図はハイブリツドTiプラスミドベクタ
ーの調製法を示す模式図、第5図は中間クローニ
ングベクターの遺伝子転移過程の概略を示す模式
図、第6図はAタイプのアクセプターTiプラス
ミドの組み立てを示す模式図、第7図は中間クロ
ーニングベクターの組み立てを示す模式図、第8
図はBタイプのアクセプターTiプラスミドの組
み立てを示す模式図、第9図はBタイプのアクセ
プターTiプラスミドに挿入される中間クローニ
ングベクターの模式図、第10図はハイブリツド
Tiプラスミドベクターの組み立てを示す模式図、
第11図は5.2kbHindフラグメントAcgBの
pBR322への挿入を示す模式図、第12図は
ノパリンTiプラスミドpGV3839のT−領域
を示す模式図、第13図はアクセプターTiプラ
スミドpGV3850の組み立てを示す模式図、
第14図は中間クローニングベクターpGV70
0の組み立てを示す模式図、第15図は中間クロ
ーニングベクターpGV750の構造を示す模式
図、第16図は中間ベクターpGV745の組み
立てを示す模式図、第17図はアクセプタープラ
スミドpGV2260の組み立てを示す模式図、
第18図はプラスミドpLGV2381の組み立て
を示す模式図、第19図はプラスミドpAGV10
の組み立て、およびその、プラスミドpLGV23
81へ挿入を示す模式図、第20図はオクトピン
シンターゼ遺伝子暗合化領域と融合する前後のノ
パリンシンターゼ遺伝子のプロモーター領域の周
囲のヌクレオチド配列を示す模式図である。
Figure 1 is a schematic diagram of the acceptor Ti plasmid.
Figures 2 and 3 are schematic diagrams of the intermediate cloning vector inserted into the acceptor Ti plasmid, Figure 4 is a schematic diagram showing the method for preparing the hybrid Ti plasmid vector, and Figure 5 is a schematic diagram of the gene transfer process of the intermediate cloning vector. Figure 6 is a schematic diagram showing the assembly of the A-type acceptor Ti plasmid; Figure 7 is a schematic diagram showing the assembly of the intermediate cloning vector; Figure 8 is a schematic diagram showing the assembly of the intermediate cloning vector.
The figure is a schematic diagram showing the assembly of the B type acceptor Ti plasmid, Figure 9 is a schematic diagram of the intermediate cloning vector inserted into the B type acceptor Ti plasmid, and Figure 10 is a schematic diagram showing the assembly of the B type acceptor Ti plasmid.
Schematic diagram showing the assembly of the Ti plasmid vector,
Figure 11 shows the 5.2kb Hind fragment AcgB.
A schematic diagram showing the insertion into pBR322, FIG. 12 is a schematic diagram showing the T-region of nopaline Ti plasmid pGV3839, and FIG. 13 is a schematic diagram showing the assembly of acceptor Ti plasmid pGV3850.
Figure 14 shows intermediate cloning vector pGV70.
Figure 15 is a schematic diagram showing the structure of intermediate cloning vector pGV750, Figure 16 is a schematic diagram showing the assembly of intermediate vector pGV745, and Figure 17 is a schematic diagram showing the assembly of acceptor plasmid pGV2260. figure,
Figure 18 is a schematic diagram showing the assembly of plasmid pLGV2381, Figure 19 is a schematic diagram showing the assembly of plasmid pAGV10.
and the construction of plasmid pLGV23
FIG. 20 is a schematic diagram showing the nucleotide sequence around the promoter region of the nopaline synthase gene before and after fusion with the octopine synthase gene encoding region.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 (a) 野生型TiプラスミドのT−領域の2つ
の境界配列1および2、 (b) 単一乗換えが可能な中間クローニングベクタ
ー中のDNA配列の少なくとも一部と相同な
DNA配列を含み、2つの境界配列の間に設置
された、クローニング媒体由来のDNA配列3、
および (c) Agrobacteriumによる、野生型Tiプラスミ
ドのT−領域の植物細胞ゲノム中への転移に必
須であるDNA配列を含んでいる野生型Tiプラ
スミドのDNAセグメント4、 を含んでいる、植物において腫瘍を誘起せず、か
つ野生型Tiプラスミドの内部T−DNA配列を実
質的に含まないアクセプターTiプラスミド[こ
こで、中間クローニングベクターとは、 (イ) 植物において遺伝子を発現させることができ
るプロモーターの支配下にある少なくとも1つ
の所望の遺伝子5、および (ロ) 該アクセプターTiプラスミド中のDNA配列
と相同なDNA配列を含んでいるクローニング
媒体セグメント3′、 を含んでいるクローニングベクターをいう]。 2 中間クローニングベクターと共に
Agrobacterium内に挿入された特許請求の範囲
第1項記載のアクセプターTiプラスミド。 3 (a) T−領域およびT−領域の2つの境界配
列を持たない野生型TiプラスミドのDNAセグ
メント4、および (b) 野生型TiプラスミドのT−領域の2つの境
界配列を含んでいる中間クローニングベクター
のDNA配列の少なくとも1部と相同なクロー
ニング媒体由来のDNA配列3、 を含んでいる、植物において腫瘍を誘起せず、か
つ野生型Tiプラスミドの境界配列および内部T
−DNA配列を含まないアクセプターTiプラスミ
ド[ここで、中間クローニングベクターとは、 (イ) 野生型TiプラスミドのT−領域の2つの境
界配列1および2、 (ロ) 該アクセプターTiプラスミド中のDNA配列
と相同なDNA配列を含んでいるクローニング
媒体セグメント3′、および (ハ) 植物ゲノム中に組込まれる様に2つの境界配
列の間に設置された、植物において遺伝子を発
現させることができるプロモーターの支配下に
ある少なくとも1つの所望の遺伝子5、 を含んでいるクローニングベクターをいう]。 4 pGV2260(DSM2799)である特許請求の範
囲第3項記載のアクセプターTiプラスミド。 5 中間クローニングベクターと共に
Agrobacterium内に挿入された特許請求の範囲
第3項または第4項記載のアクセプターTiプラ
スミド。 6 ヘルパープラスミドの存在下で、 (a) 野生型TiプラスミドのT−領域の2つの境
界配列1および2、 (b) 単一乗換えが可能な下記の中間クローニング
ベクター中のDNA配列の少なくとも1部と相
同なDNA配列を含み、2つの境界配列の間に
設置された、クローニング媒体由来のDNA配
列3、および (c) Agrobacteriumによる、野生型Tiプラスミ
ドのT−領域の植物細胞ゲノム中への転移に必
須であるDNA配列を含んでいる野生型Tiプラ
スミドのDNAセグメント4、 を含んでいる、植物において腫瘍を誘起せず、か
つ野生型Tiプラスミドの内部T−DNA配列を実
質的に含まないアクセプターTiプラスミドを含
んでいるAgrobacteriumに、 (イ) 植物において遺伝子を発現させることができ
るプロモーターの支配下にある少なくとも1つ
の所望の遺伝子5、および (ロ) 上記アクセプターTiプラスミド中のDNA配
列と相同なDNA配列を含んでいるクローニン
グ媒体セグメント3′、 を含んでいる中間クローニングベクターを授動せ
しめ、そのアクセプターTiプラスミドと中間ク
ローニングベクターを単一乗換えにより相互組込
みさせることからなるハイブリツドTiプラスミ
ドの調製法。 7 ヘルパープラスミドの存在下で、 (a) T−領域およびT−領域の2つの境界配列を
持たない野生型TiプラスミドのDNAセグメン
ト4、および (b) 野生型TiプラスミドのT−領域の2つの境
界配列を含んでいる下記の中間クローニングベ
クターのDNA配列の少なくとも1部と相同な
クローニング媒体由来のDNA配列3、 を含んでいる、植物において腫瘍を誘起せず、か
つ野生型Tiプラスミドの境界配列および内部T
−DNA配列を含まないアクセプターTiプラスミ
ドを含んでいるAgrobacteriumに、 (イ) 野生型TiプラスミドのT−領域の2つの境
界配列1および2、 (ロ) 上記アクセプターTiプラスミド中のDNA配
列と相同なDNA配列を含んでいるクローニン
グ媒体セグメント3′、および (ハ) 植物ゲノム中に組込まれる様に2つの境界配
列の間に設置された、植物において遺伝子を発
現させることができるプロモーターの支配下に
ある少なくとも1つの所望の遺伝子5、 を含んでいる中間クローニングベクターを授動せ
しめ、そのアクセプターTiプラスミドと中間ク
ローニングベクターを単一乗換えにより相互組込
みさせることからなるハイリツドTiプラスミド
の調製法。 8 (a) 野生型TiプラスミドのT−領域の2つ
の境界配列1および2、 (b) 単一乗換えが可能な下記の中間クローニング
ベクターA中のDNA配列の少なくとも1部と
相同なDNA配列を含み、2つの境界配列の間
に設置された、クローニング媒体由来のDNA
配列3、および (c) Agrobacteriumによる、野生型Tiプラスミ
ドのT−領域の植物細胞ゲノム中への転移に必
須であるDNA配列を含んでいる野生型Tiプラ
スミドのDNAセグメント4、 を含んでいる、植物において腫瘍を誘起せず、か
つ野生型Tiプラスミドの内部T−DNA配列を実
質的に含まないアクセプターTiプラスミドAと、 (イ) 植物において遺伝子を発現させることができ
るプロモーターの支配下にある少なくとも1つ
の所望の遺伝子5、および (ロ) 上記アクセプターTiプラスミドA中のDNA
配列と相同なDNA配列を含んでいるクローニ
ング媒体セグメント3′、 を含んでいる中間クローニングベクターAとの、
または (a) T−領域およびT−領域の2つの境界配列を
持たない野生型TiプラスミドのDNAセグメン
ト4、および (b) 野生型TiプラスミドのT−領域の2つの境
界配列を含んでいる下記の中間クローニングベ
クターBのDNA配列の少なくとも1部と相同
なクローニング媒体由来のDNA配列3、 を含んでいる、植物において腫瘍を誘起せず、か
つ野生型Tiプラスミドの境界配列および内部T
−DNA配列を含まないアクセプターTiプラスミ
ドBと、 (イ) 野生型TiプラスミドのT−領域の2つの境
界配列1および2、 (ロ) 上記アクセプターTiプラスミドB中のDNA
配列と相同なDNA配列を含んでいるクローニ
ング媒体セグメント3′、および (ハ) 植物ゲノム中に組込まれる様に2つの境界配
列の間に設置された、植物において遺伝子を発
現させることができるプロモーターの支配下に
ある少なくとも1つの所望の遺伝子5、 を含んでいる中間クローニングベクターBとのハ
イブリツドTiプラスミドベクターであつて、少
なくとも、 (i) 野生型TiプラスミドのT−領域の2つの境
界配列1および2、 (ii) クローニング媒体由来の非腫瘍性DNA配列
3および3′、 (iii) Agrobacteriumにより、野生型Tiプラスミ
ドのT−領域を植物細胞ゲノム中に転移させる
のに必須であるDNA配列を含んでいる野生型
TiプラスミドのDNAセグメント4、および (iv) 2つの境界配列1および2の間に設置され
た、植物において遺伝子を発現させることがで
きるプロモーターの支配下にある少なくとも1
つの所望の遺伝子5、 を含んでいるハイブリツドTiプラスミドベクタ
ー。 9 所望の遺伝子5に隣接して、少なくとも1つ
の選択可能なマーカー遺伝子を更に含有している
特許請求の範囲第8項に記載のハイブリツドTi
プラスミドベクター。 10 所望の遺伝子5がその天然のプロモーター
の支配下にあることを特徴とする特許請求の範囲
第8項に記載のハイブリツドTiプラスミドベク
ター。 11 所望の遺伝子5が該遺伝子に対して外来性
のプロモーターの支配下にあることを特徴とする
特許請求の範囲第8項に記載のハイブリツドTi
プラスミドベクター。 12 (a) 野生型TiプラスミドのT−領域の2
つの境界配列1および2、 (b) 単一乗換えが可能な下記の中間クローニング
ベクターA中のDNA配列の少なくとも1部と
相同なDNA配列を含み、2つの境界配列の間
に設置された、クローニング媒体由来のDNA
配列3、および (c) Agrobacteriumによる、野生型Tiプラスミ
ドのT−領域の植物細胞ゲノム中への転移に必
須であるDNA配列を含んでいる野生型Tiプラ
スミドのDNAセグメント4、 を含んでいる、植物において腫瘍を誘起せず、か
つ野生型Tiプラスミドの内部T−DNA配列を実
質的に含まないアクセプターTiプラスミドAと、 (イ) 植物において遺伝子を発現させることができ
るプロモーターの支配下にある少なくとも1つ
の所望の遺伝子5、および (ロ) 上記アクセプターTiプラスミドA中のDNA
配列と相同なDNA配列を含んでいるクローニ
ング媒体セグメント3′、 を含んでいる中間クローニングベクターAとの、
または (a) T−領域およびT−領域の2つの境界配列を
持たない野生型TiプラスミドのDNAセグメン
ト4、および (b) 野生型TiプラスミドのT−領域の2つの境
界配列を含んでいる下記の中間クローニングベ
クターBのDNA配列の少なくとも1部と相同
なクローニング媒体由来のDNA配列3、 を含んでいる、植物において腫瘍を誘起せず、か
つ野生型Tiプラスミドの境界配列および内部T
−DNA配列を含まないアクセプターTiプラスミ
ドBと、 (イ) 野生型TiプラスミドのT−領域の2つの境
界配列1および2、 (ロ) 上記アクセプターTiプラスミドB中のDNA
配列と相同なDNA配列を含んでいるクローニ
ンク媒体セグメント3′、および (ハ) 植物ゲノム中に組込まれる様に2つの境界配
列の間に設置された、植物において遺伝子を発
現させることができるプロモーターの支配下に
ある少なくとも1つの所望の遺伝子5、 を含んでいる中間クローニングベクターBとのハ
イブリツドTiプラスミドベクターであつて、少
なくとも、 (i) 野生型TiプラスミドのT−領域の2つの境
界配列1および2、 (ii) クローニング媒体由来の非腫瘍性DNA配列
3および3′、 (iii) Agrobacteriumにより、野生型Tiプラスミ
ドのT−領域を植物細胞ゲノム中に転移させる
のに必須であるDNA配列を含んでいる野生型
TiプラスミドのDNAセグメント4、および (iv) 2つの境界配列1および2の間に設置され
た、植物において遺伝子を発現させることがで
きるプロモーターの支配下にある少なくとも1
つの所望の遺伝子5、 を含んでいるハイブリツドTiプラスミドベクタ
ーを保持しているAgrobacterium。
[Scope of Claims] 1 (a) two border sequences 1 and 2 of the T-region of the wild-type Ti plasmid; (b) homologous to at least a portion of the DNA sequence in the intermediate cloning vector capable of single crossover;
3, a DNA sequence derived from a cloning medium, comprising a DNA sequence and placed between two border sequences;
and (c) a tumor in a plant containing DNA segment 4 of the wild-type Ti plasmid, which contains DNA sequences essential for the transfer of the T-region of the wild-type Ti plasmid into the plant cell genome by Agrobacterium. An acceptor Ti plasmid that does not induce T-DNA and does not substantially contain the internal T-DNA sequence of the wild-type Ti plasmid [herein, the intermediate cloning vector refers to (a) a promoter controlled by a promoter capable of expressing the gene in plants; (b) a cloning vehicle segment 3' containing a DNA sequence homologous to that in the acceptor Ti plasmid]. 2 Along with intermediate cloning vector
The acceptor Ti plasmid according to claim 1 inserted into Agrobacterium. 3 (a) DNA segment 4 of the wild-type Ti plasmid without the T-region and the two border sequences of the T-region, and (b) an intermediate containing the two border sequences of the T-region of the wild-type Ti plasmid. a DNA sequence from the cloning vehicle that is homologous to at least a portion of the DNA sequence of the cloning vector, does not induce tumors in plants, and contains the border sequences and internal T of the wild-type Ti plasmid.
- Acceptor Ti plasmid that does not contain a DNA sequence [here, the intermediate cloning vector refers to (a) the two border sequences 1 and 2 of the T-region of the wild-type Ti plasmid, and (b) the DNA sequence in the acceptor Ti plasmid. (3) a cloning vehicle segment 3' containing a DNA sequence homologous to , and (c) control of a promoter capable of expressing the gene in the plant, placed between the two border sequences so as to be integrated into the plant genome. Refers to a cloning vector containing at least one desired gene 5 below]. 4. The acceptor Ti plasmid according to claim 3, which is pGV2260 (DSM2799). 5 With intermediate cloning vector
The acceptor Ti plasmid according to claim 3 or 4 inserted into Agrobacterium. 6. In the presence of a helper plasmid: (a) the two border sequences 1 and 2 of the T-region of the wild-type Ti plasmid; (b) at least part of the DNA sequence in the intermediate cloning vector capable of single crossover: and (c) the transfer of the T-region of the wild-type Ti plasmid into the plant cell genome by Agrobacterium. DNA segment 4 of the wild-type Ti plasmid, which contains DNA sequences essential for The Agrobacterium containing the Ti plasmid contains (a) at least one desired gene 5 under the control of a promoter capable of expressing the gene in plants, and (b) a DNA sequence homologous to the acceptor Ti plasmid. A method for the preparation of a hybrid Ti plasmid, which comprises injecting an intermediate cloning vector containing a cloning vehicle segment 3', containing a DNA sequence, and interintegrating the acceptor Ti plasmid and the intermediate cloning vector by a single crossover. 7 In the presence of a helper plasmid, (a) DNA segment 4 of the wild-type Ti plasmid without the T-region and the two border sequences of the T-region, and (b) two of the T-region of the wild-type Ti plasmid. A border sequence of a wild-type Ti plasmid that does not induce tumors in plants and contains a DNA sequence from a cloning vehicle that is homologous to at least a part of the DNA sequence of the intermediate cloning vector described below containing the border sequence. and internal T
- Agrobacterium containing an acceptor Ti plasmid that does not contain any DNA sequences, (a) two border sequences 1 and 2 of the T-region of the wild-type Ti plasmid, (b) a DNA sequence homologous to the above DNA sequence in the acceptor Ti plasmid. a cloning vehicle segment 3' containing a DNA sequence, and (c) under the control of a promoter capable of expressing the gene in the plant, placed between the two border sequences so as to be integrated into the plant genome. A method for the preparation of a hybrid Ti plasmid, which comprises injecting an intermediate cloning vector containing at least one desired gene, and interintegrating the acceptor Ti plasmid and the intermediate cloning vector by a single crossover. 8 (a) the two border sequences 1 and 2 of the T-region of the wild-type Ti plasmid; (b) a DNA sequence homologous to at least a portion of the DNA sequence in the intermediate cloning vector A described below that allows single crossover; DNA from the cloning medium containing and placed between the two border sequences
sequence 3, and (c) DNA segment 4 of the wild-type Ti plasmid containing DNA sequences essential for the transfer of the T-region of the wild-type Ti plasmid into the plant cell genome by Agrobacterium; an acceptor Ti plasmid A that does not induce tumors in plants and does not substantially contain the internal T-DNA sequence of the wild-type Ti plasmid; one desired gene 5, and (b) DNA in the acceptor Ti plasmid A above.
with an intermediate cloning vector A comprising a cloning vehicle segment 3' comprising a DNA sequence homologous to the sequence;
or (a) DNA segment 4 of the wild-type Ti plasmid without the T-region and the two border sequences of the T-region, and (b) the following containing the two border sequences of the T-region of the wild-type Ti plasmid. a DNA sequence 3 from a cloning vehicle that is homologous to at least a portion of the DNA sequence of intermediate cloning vector B of
- acceptor Ti plasmid B that does not contain a DNA sequence; (a) two border sequences 1 and 2 of the T-region of the wild-type Ti plasmid; (b) DNA in the above acceptor Ti plasmid B.
a cloning vehicle segment 3' containing a DNA sequence homologous to the sequence; and (c) a promoter capable of expressing the gene in the plant, placed between the two border sequences so as to be integrated into the plant genome. A hybrid Ti plasmid vector with an intermediate cloning vector B containing at least one desired gene 5 under the control of at least (i) two border sequences 1 of the T-region of the wild-type Ti plasmid and 2. (ii) non-neoplastic DNA sequences 3 and 3' from the cloning vehicle; (iii) DNA sequences that are essential for the transfer of the T-region of the wild-type Ti plasmid into the plant cell genome by Agrobacterium; wild type
DNA segment 4 of the Ti plasmid, and (iv) at least one promoter placed between the two border sequences 1 and 2 that is capable of expressing the gene in plants.
A hybrid Ti plasmid vector containing two desired genes. 9. The hybrid Ti according to claim 8, further comprising at least one selectable marker gene adjacent to the desired gene 5.
Plasmid vector. 10. The hybrid Ti plasmid vector according to claim 8, characterized in that the desired gene 5 is under the control of its natural promoter. 11. The hybrid Ti according to claim 8, wherein the desired gene 5 is under the control of a promoter foreign to the gene.
Plasmid vector. 12 (a) T-region 2 of wild-type Ti plasmid
(b) A cloning vector containing a DNA sequence homologous to at least a part of the DNA sequence in the intermediate cloning vector A described below capable of single crossover and located between the two border sequences. DNA from the medium
sequence 3, and (c) DNA segment 4 of the wild-type Ti plasmid containing DNA sequences essential for the transfer of the T-region of the wild-type Ti plasmid into the plant cell genome by Agrobacterium; an acceptor Ti plasmid A that does not induce tumors in plants and does not substantially contain the internal T-DNA sequence of the wild-type Ti plasmid; one desired gene 5, and (b) DNA in the acceptor Ti plasmid A above.
with an intermediate cloning vector A comprising a cloning vehicle segment 3' comprising a DNA sequence homologous to the sequence;
or (a) DNA segment 4 of the wild-type Ti plasmid without the T-region and the two border sequences of the T-region, and (b) the following containing the two border sequences of the T-region of the wild-type Ti plasmid. a DNA sequence 3 from a cloning vehicle that is homologous to at least a portion of the DNA sequence of intermediate cloning vector B of
- acceptor Ti plasmid B that does not contain a DNA sequence; (a) two border sequences 1 and 2 of the T-region of the wild-type Ti plasmid; (b) DNA in the above acceptor Ti plasmid B.
a cloning vehicle segment 3' containing a DNA sequence homologous to the sequence; and (c) a promoter capable of expressing the gene in the plant, placed between the two border sequences so as to be integrated into the plant genome. A hybrid Ti plasmid vector with an intermediate cloning vector B containing at least one desired gene 5 under the control of at least (i) two border sequences 1 of the T-region of the wild-type Ti plasmid and 2. (ii) non-neoplastic DNA sequences 3 and 3' from the cloning vehicle; (iii) DNA sequences that are essential for the transfer of the T-region of the wild-type Ti plasmid into the plant cell genome by Agrobacterium; wild type
DNA segment 4 of the Ti plasmid, and (iv) at least one promoter placed between the two border sequences 1 and 2 that is capable of expressing the gene in plants.
Agrobacterium harboring a hybrid Ti plasmid vector containing the three desired genes.
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