JPH0383591A - 抵抗力を増大させるための植物中のリゾチーム遺伝子構造の使用 - Google Patents

抵抗力を増大させるための植物中のリゾチーム遺伝子構造の使用

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JPH0383591A
JPH0383591A JP2206919A JP20691990A JPH0383591A JP H0383591 A JPH0383591 A JP H0383591A JP 2206919 A JP2206919 A JP 2206919A JP 20691990 A JP20691990 A JP 20691990A JP H0383591 A JPH0383591 A JP H0383591A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、菌・かびおよび動物性有害生物に対する植物
の抵抗力を増大させるための、植物中のリゾチーム遺伝
子構造の使用に関する。
穀物植物の世界の収穫のかなりの部分が、有害生物によ
って常に破壊されている(1967年の潜在的生産高の
損失は35%であった;Chemistryof Pe
5ticides、 K、 H,Buchel著、Jo
hn Wiley& 5onc、 New Yorks
  l 983午6頁参照)。従って、穀物植物に有害
生産が繁殖するのを減少または阻止するために適切な、
全ての可能な手段を研究し、利用すべき緊急な要求があ
る。
特許出1il Wo  89104371には、特定の
バクテリアに対する抵抗力を増大させるための、特定の
リゾチーム遺伝子を有する植物の形質転換が記述されて
いる。
TRプロモーター、大麦α−アミラーゼのシグナルペプ
チド配列および1個以上(好適には1個)のキメラ遺伝
子融合物のリゾチーム遺伝子から成るか、または、これ
らのキメラ遺伝子融合物を有することを特徴とするリゾ
チームを発現する1個以上(好適には1個)のリゾチー
ム遺伝子構造を、植物のゲノム中に導入することによっ
て、菌・かびおよび動物性有害生物に対して植物の増大
した抵抗力が得られることを見い出した。
従来技術の知識では、本発明に従って用いられる遺伝子
構造の助けで、病原に対する植物の特に際立つt;抵抗
力が達成されたことは驚くべきことであり、そして、予
想ができなかった。
リゾチームという言葉は、天然にある酵素EC3,2,
1,l 7の群を表わす。例として、にわとりのアルブ
ミンリゾチームおよびT4−ファージリゾチームが挙げ
られる。
リゾチーム遺伝子は、RNA中に転写されそしてたん白
質中に翻訳された後、リゾチームの公知の性質を有する
酵素の生皮を生じる(適切な環境下で)いかなる核酸(
DNA)をも意味するとして理解されるものとする。
リゾチーム遺伝子構造もしくはそれらの構成要素は、そ
れらの機能を妨げないか、大きくは妨げない、他のDN
A配列を、例えば、それらの最初の部分および/または
終りの部分に、有することができる。
リゾチーム遺伝子およびリゾチーム遺伝子構造の他の構
成要素は、それらの起源となる有機体のゲノム中(リゾ
チームを暗号化しないおよび/または非調節配列、例え
ばイントロン、を含む“ゲノム的°゛形態)、に含まれ
るのと同様の形で、或いは、逆転写酵素/ポリメラーゼ
の助けでmRNAを通して得られる(そしてもはやイン
トロンを含まない)cDNA (″コピー”DNA)に
相当する形で、存在することができる。
本発明に従って用いることのできるリゾチーム遺伝子構
造において、DNA配列は、本質的に同様に作用する他
のDNA配列に置き換えることが可能である。
それらはまた、末端に、特別な遺伝子操作に適切なりN
A配列(例えば°゛リンカー)を有することができる。
本発明に従って用いることのできる好適なリゾチーム遺
伝子構造は、プラスミドpSR2−4中に存在するよう
に、リゾチーム遺伝子に加えて、TRプロモーターおよ
び大麦σ−アミラーゼのシグナルペグチト配列を有する
キメラ遺伝子融合物から成るか、或いは、これを有する
本発明に従う好適なリゾチーム遺伝子構造は、にわとり
のアルブミンリゾチーム遺伝子および/またはT4−フ
ァージリゾチーム遺伝子を有する。
特にT4−ファージリゾチーム遺伝子が好ましい。
本発明に従って用いられる特に好適な遺伝子は、プラス
ミドpSR2−4中に存在するようなT4−7アージリ
ゾチーム遺伝子、並びに、本質的に同様に作用するDN
A配列である。
TRプロモーター、大麦σ−アミラーゼのシグナルペブ
チト配列およびプラスミドpSR2−4に含まれるよう
な、T4−ファージリゾチーム遺伝子のたん白質を暗号
化する領域のキメラ遺伝子融合物の使用が、特に強調さ
れる。
必要ならば、T4−ファージリゾチーム遺伝子、TRプ
ロモーターおよび大麦σ−アミラーゼのシグナルペグチ
ト配列から成るか、或いは、この遺伝子融合物を有する
ところの遺伝子融合物を有する配列は、制限酵素の助け
でプラスミドpSR2−4から通常の方法で得られる。
リゾチーム遺伝子は、遺伝子構造の中に完全に存在する
ことができる、即ち、それらの自然のままの調節部分(
特にプロモーター)を有するか、或いは、たん白リゾチ
ームを暗号化する構造遺伝子の形態でのみ、存在するこ
とができる。
プラスミドpSR2−4を有する大腸菌株TBI  p
SR2−4を、Deutsche Sammlungv
on Mikroorganismen [ドイツ国微
生物収集1(D S M)、Mascheroder 
Weg l b 、 D −3300Braunsch
weigs  ドイツ連邦共和国に、特許手続きの目的
のための微生物に関するブダペスト条約(the Bu
dapest Convention of Micr
oorganismsfor the Purpose
 of Patent Proceedings)の規
定に従って、寄託し、その受託番号はDSM5455(
寄託日:1989年7月25日)である。
本発明に従えば、有害生物、特に菌・かびおよび動物性
有害生物、特に節足動物、例えば昆虫およびダニおよび
また線虫に対する抵抗性、或いは、増大した抵抗性、を
得ることが可能である。これに関連して特に強調すべき
は、植物病原の菌・かびである。
有害昆虫は、特に次の種類の昆虫である:直翅目(Or
thoptera) 、ハサミム・ン目(Dermap
tera) 、’ンロアリ目(Isoptera) 、
アザミウマ目(Thysanoptera) 、半翅目
(Heteroptera) 、同翅目(Homopt
era) 、鱗翅目(Lepidoptera) 、鞘
翅目(Coleoptera) 、膜翅目(Hymen
optera)および双翅目(Diptera)。
有害なダニ類は特に:ホコリダニ(Tarsonemu
sspp、) 、ミカンリンゴハダニ(Panonyc
hus spp、)およびナミハダニ(Tetrany
chus 5pp)である。
有害な線虫類は特に:ブラチレンカス(Pratyle
nchus 5pp1) 、ヘテドデラ(Hetero
dera spp、)およびメロイドギネ(IJelo
idogyne spp、)である。
植物病原の菌・かびは特に:プラスモジオ7才ロミセテ
ス(Plasmodiophoromycetes) 
、卵菌類(Oomycetes) 、キトリジオミセテ
ス(Chytridio−mycetes) 、接合菌
類(Zygomycetes) 、嚢子菌類(Asco
mycetes) 、担子菌類(Basidiomyc
etes)および不完全菌類(Deuteromyce
tes)である。
上に示した風呂の範中に含まれる菌・かびによる病気の
原因となるいくつかの病原菌を例示するが、これによっ
て限定されるものではない:ピチウム(Pythium
)種、例えば苗立ち枯れ病(Pythium ulti
mum)  ;フィトフトラ(Phytophthol
a)種、例えば疫病(Phytophthora 1n
festans) ;ブソイドペロノスポラ(Pseo
doperonospora)種、例えばべと病(Ps
eudoperonospora humuli又はP
seudoperonospora cubense)
  :プラスモバラ(Plasmopara)種、例え
ばべと病(Plasmopara viticola)
 ;ツユカビ(Peronospora)種、例えばゝ
と病(Peronospora pisi又はPero
nospora brassicae);エリシ7工(
Erysiphe)種、例えばうどんこ病(Erysi
phe graminis)  ;スファエロテ力(5
phaerotheca)種、例えばうどんこ病(Sp
haero−theca fuliginea)  ;
ポドス7エラ(Podosphaera)種、例えばう
どんこ病(Podosphaera 1eucotri
cha) ;ペンチュリア(Ventur ia)種、
例えば黒星病(Venturia 1naequali
s) ;ピレノホラ(Pyrenophora)種、例
えば網斑病(Pyrenophora teres又は
Pyrenophora graminea)(分生胞
子基型: Drechslera、同義: Helmi
nthosporium) ; コクリオボルス(Cochliobolus)種、例え
ば斑点病(Cochliobolus 5ativus
)  (分生胞子基型:Drechs Iera、同義
: HelminLhosporium)  ;ウロミ
セス(Uromyces)種、例えばさび病(Urom
yces appendiculatus) ;プシニ
ア(Puccinia)種、例えば赤さび病(Pucc
inia recondita) ;ふすべ菌属(Ti
lletia)種、例えば網なまぐさ黒穂病(Till
etia caries)  ;黒穂病(Ust i 
lago)種、例えば裸黒穂病(Ustilago n
uda又はUstillago avenae)  ;
ペリキュラリア(Pellicularia)種、例え
ば紋枯病(Pellicularia 5asakii
)  ;ピリキュラリア(Pyr icu jar i
a)種、例えばいもち病(Pyricularia o
ryzae)  ;フーザリウム(Fusar ium
)種、例えばフーザリウム・クルモルム(Fusari
um culmorum)  ;灰色かび属(Botr
yt is)種、例えば灰色かび病(BoLrytis
 cinerea)  ;セプトリア(Septori
a)種、例えばふ枯病(Septoria nodor
um) ;レプトスフェリア(Leptosphaer
 ia)種、例えばレプトスフェリア・ノドルム(Le
ptosphaer ianodorum)  ; セルコスポラ(Cercospora)種、例えばセル
コスポラ・カネセンス(Cercospora can
escens)  ;アルテルナリア(Alterna
ria)種、例えば黒斑病(Alternaria b
rassicae)及びプソイドセルコスポレラ(Ps
eudocercosporel la)種、例えばプ
ソイドセルコスポレラ・ヘルポトリコイデス(Pseu
docercosporella herpoLric
h。
1des)  。
更にヘルミンチトスポリウム 力ルポナム(Helmi
nthosporium carbonum)が挙げら
れる。
本発明に従えば、実質的にすべての植物に上記の有害生
物に対する抵抗力もしくは増大した抵抗力を与えること
が可能である。当然のことながら、穀物植物中、例えば
、もみの木類、えぞ栓類、ドグラジアス(dougla
sias) 、栓類、から栓類、ぶな類およびオーク類
のような森林植物、並びに例えば穀物類(特に小麦、ラ
イ麦、大麦、からす麦、きび、米およびとうもろこし)
、じゃがいも類、豆類、大豆類、落花生類、野菜類(特
にキャベツ種およびトマト類)、くだもの(特にりんご
、西洋なし、さくらんぼ、ぶどう、かんきつ類、パイナ
ツプルおよびバナナ)、油やし、紅茶、ココアおよびコ
ーヒー低木、タバコ、サイザル麻および綿のような食料
品および原料を作り出す植物中、そして例えばラウオル
フイア(Rauwo l f ia)およびジギタリス
のような薬用植物中に、抵抗力を作り出すことへの特別
な要求がある。
既に提案したように、リゾチーム遺伝子構造が本発明に
従って、1個以上のコピーで(ゲノムの同じ座、或いは
、違った座に)、天然植物ゲノム中に導入される。既に
リゾチーム合成可能な植物では、1個以上の追加的、選
択的“異質の″リゾチーム遺伝子を導入することによっ
て、著しく増大した抵抗作用が生じ得る。
既に記述したように、本発明に従って形質転換された植
物細胞および植物の増大した抵抗力は、農業および林業
、観賞用植物および薬用植物の生産、そして植物の品種
改良において、重要である例えば、薬学的に有用な物質
を得る目的で植物細胞を培養する時に、特に菌・かびに
対して増大した抵抗性を有する植物細胞を利用できるの
はまt;優位である。
本発明はそれ故また、 (a)TRプロモーター、大麦α−アミラーゼのシグナ
ルペプチド配列および1個以上のリゾチーム遺伝子のキ
メラ遺伝子融合物から成るか、または、これらのキメラ
遺伝子融合物を有する1個以上のリゾチーム遺伝子構造
が、植物細胞crjK形質体を含む)のゲノム中に導入
され、そして、適宜、 (b)  完全に形質転換された植物が、形質転換され
た植物細胞(原形質体を含む)から再生され、そして適
宜、 (c)  植物、(種子を含む)の所望の部分が、結果
として得られる形質転換された植物もしくはそれらの子
孫から得られる、 ことを特徴とする、菌・かびおよび動物性有害生物に対
して増大された抵抗力を有する形質転換された植物細胞
([形質体を含む)および植物(種子および植物の部分
を含む)を作り出す方法に関する。
菌・かびおよび動物性有害生物に対する増大した抵抗力
を有し、1個以上のリゾチーム遺伝子構造を有する、形
質転換した植物細胞(原形質体を含む)および植物(種
子および植物の部分を含む)、並びに、上記の方法によ
り得ることができるこれらの形質転換された植物細胞お
よび植物は、また、本発明の主題である。
本発明の部分はまた (a)TRプロモーター、大麦σ−アミラーゼのシグナ
ルペプチド配列および1個以上のリゾチーム遺伝子のキ
メラ遺伝子融合物から成るか、これらのキメラ遺伝子融
合物を有するリゾチーム遺伝子構造の使用、および、菌
・かびおよび動物性有害生物に対して増大した抵抗力を
もたらすところの植物細胞(原形質体を含む)および植
物(種子および植物の部分を含む)を形質転換するため
の、ベクターおよび、リゾチーム遺伝子構造を含む、本
発明に従う形質転換された微生物の使用、並びに、 (b)  増殖物質を作り出すため、新規な植物および
その増殖物質を作り出すための、本発明による形質転換
された植物細胞(プロトプラストを含む)および植物(
種子および植物の部分を含む)の使用および、当然のこ
とながら、 (C)  特別な抵抗性を増大させることによる、菌・
かびおよび動物性有害生物を駆除し、制御するためのリ
ゾチーム遺伝子構造の使用。
リゾチーム遺伝子構造を植物の遺伝物質、または植物細
胞、の中に導入するために利用でき′る、数多くの種々
の方法がある。遺伝子は、一般的な通常の公知の方法で
移すことが可能で、そして、本技術を収得する人によっ
て、各場合とも難なく、この方法は適切であることがわ
かる。
アクロバクテリウムテユームファシエンス(^grob
acterium tumefaciences)のT
i−プラスミドは、異質なりNAを、双子葉植物および
単子葉植物のゲノム中に移すために、特に好適でそして
広く用いられるベクターとして利用され得る。
リゾチーム遺伝子構造が、適切なTi−グラスミドのT
−DNA中に導入(例えばZanbrysk i他、1
983年)され、そして、植物を感染させるか、薬錠を
感染させるか、或いは、アグロバクテリウムトユームフ
ァシエンスとプロトプラストとを共培養することによっ
て、移される。
別法として、リゾチーム遺伝子構造を、多陽イオン、或
いは、カルシウム塩類とポリエチレングリコールの存在
下で、プロトプラスト質体、!: −IHに培養するこ
とができる(例えばDavey他、1980年;Hai
n他、1985午; Krens他、1982年; P
aszkowski他、1984年)。
DNA取得は、まt;電場(エレクトロポレーション)
によって追加的に促進され得る(例えばFromm他、
1986年)。
DNAはまた、物理的に加速したDNAを有する粒子で
、花粉に衝撃を与えることによって、植物の花粉から公
知の方法で導入され得る(EP−A  O,270,3
56参照)。
植物は、適切な培養基の助けで公知の方法によって再生
される(例えばNagyおよびMaliga、  l 
976午)。
例えば、通常の方法(例えばVan Haute他、1
983年)で、プラスミドpSR2−4は、例えばpG
V3850;もしくはそれらの誘導体(Zambrys
k i他、1983午)を有するアグロバクテリウムテ
ユームファシエンスに移さし得ル。
形質転換の成功は、ツバリン(nopalin) モし
くはNPT (II)を検出することによって調べるこ
とができる。また、リゾチーム遺伝子構造は成体のベク
ター(例えばKonczおよび5chell、  19
86午)中で無性生殖させられ、上述のように適切なア
グロバクテリウム種に移される(Konczおよび5c
hell、  l 986午)。植物に移すことができ
る形態となったリゾチーム遺伝子構造を有するところの
結果として得られるアグロバクテリウム種は、植物を形
質転換するために更に用いられる。
好適な具体例として、単離されたプラスミドpSR2−
4が、直接的遺伝子転移による通常の方法で植物原形質
体に転移される(例えばHain他、1985午)。こ
の方法では、プラスミドは、環状、しかし好適には直線
状、の形態で存在できる。
プラスミドpSR2−4が、レポーター遺伝子と共に用
いられる場合、カナマイシン耐性プロトプラストが、リ
ゾチーム表現のために試験される。
形質転換(遺伝子導入)した植物、もしくは植物細胞は
、例えば薬錠形質転換(例えばHorsch他1985
年)、再生する植物プロトプラストもしくは細胞培養を
アグロバクテリウムトユームファンエンスと共培養する
こと(例えばMarton他1979午、Hain他1
985午)、或いは、直接DNA−トランスフェクショ
ンすること、による公知の方法で調製される。結果とし
て得られる形質転換された植物は、例えば、試験管中で
のカナマイシンスルフェートのリン酸化(Reis他、
1984年; 5chreier他1985午)によっ
て、レポーター遺伝子表現に選択されることによるか、
或いは、ツバリン(nopalin)シンターゼの表現
(Aerts他、1983年に従う)によるか、または
、ノーザンプロット分析とウェスターンプロット分析に
よるリゾチームの表現によって、検出される。形質転換
した植物のリゾチームは、特別な抗体を用いる公知の方
法で検出することも可能である。
形質転換された植物細胞は、特に適切な培養基の助けで
、一般通常の方法を用いて完全な植物に培養され、再生
される。
形質転換されt;植物細胞、並びに、リゾチームを有す
る形質転換された植物は、植物病原の菌・かびおよび動
物性有害生物、特に昆虫、だに、および線虫、に対して
相当に改良された抵抗力を示す。
本発明に関して“植物″という言葉は、完全な植物ばか
りでなく植物の部分、例えば葉、種子、塊茎、切り枝な
どを示す。“植物細胞″は、原形質体、細胞系、植物カ
ルスなどを含む。“増殖物質゛′は、形質転換させた植
物および植物細胞を繁殖させるために用いられる植物お
よび植物細胞を示す。
本文中゛本質的に同様に作用するDNA配列゛′という
言葉は、本発明にはまた、リゾチーム遺伝子もしくはそ
の部分の機能かリゾチームをもはや形成しないか、或い
は、調節遺伝子部分がもはや有効でなくなる程には影響
を受けないような、修正も含まれることを意味している
。適当な修正は、DNA配列、個々のコドンおよび/ま
たは個々の核酸を置き換えるか、加えるか、および/ま
たは除くかすることで行なわれ得る。
本発明に従って用いられる微生物における゛″突然変異
体″は、本発明を実行するに必須な特徴をまだ有してい
る修正された微生物、特に特定のプラスミド、を示す。
下記の例示する具体例は、本発明の詳細な説明すること
を意図したものである。
1、用いたプラスミド構造pSR2−4に関する記述(
第1図参照) プラスミドpsR2−4は、TRプロモーター(VeH
en他、1984午)、大麦α−アミラーゼのシグナル
ペプチド配列およびT4−ファージリゾチーム遺伝子の
たん白質を暗号化する領域(K、Durings博士論
文、Cologne大学、1988午)からの、表現ベ
クターpAP2034(Veltenおよび5chel
l、  1985手)中に組み込まれたキメラ遺伝子融
合物を有する。プラスミドpSR2−4の大きさは9.
3Kbである。
第1図 プラスミドpSR2−4(9,,3Kb)は下記のよう
に示される: pTR= A、テユームファシエンスからのデュアル植
物プロモーター ocs  pA  =  オクトピンシンターゼのポリ
アゾニレ−ジョン配列領域 KmR−カナマイシン耐性遺伝子、植物中で活性 g7pA  −アグロバクトリウム遺伝子7のポリアゾ
ニレ−ジョン領域 CbR−カルブペニシリン耐性遺伝子 Sm”−ストレプトマイシン耐性遺伝子5pR=  ス
ペクトマイシン耐性遺伝子線形の部分−大麦α−アミラ
ーゼのシグナルペプチド配列 lys  =  T4−ファージリゾチームのための暗
号化する配列 以下に記述する方法に従って、リゾチーム遺伝子構造を
、例えばタバコおよびじゃがいも中に移植し tこ 。
既に上に説明したように、容易に単離され得る形態で、
プラスミドpSR2−4を有する大腸菌株TBI  p
SR2−4がDeutsche Sammlung v
onMikroorganismen (ドイツ国微生
物収集)に寄託されている。
2、タバコの形質転換 a)タバコ苗条培養およびタバコプロトプラストの単離
: ニコチアナタバキュム(NicoLiana taba
cum)(Petit Havanna S Rl )
は、ホルモンの入っていないLS培地(Linsmai
er and Skoog1965年)上に苗条無菌培
養として増殖させる。苗条培養は、約6〜8週間の間隔
で新鮮なLS培地に移植する。苗条培養を24〜26°
C,12時間光(1000〜3000ルツクス)で、成
長キャビネット中に保存した。
葉のプロトプラストを単離するために、約2gの葉(長
さ約3〜5 am)を、新しいかみそりの刃を使用して
、小片に切断する。この葉の物質を、K3培地(Nag
y and Maliga l 976年)、0.4m
サッカロース、pH5、6,2%のゼルラーゼ(Zel
lulase) Rl O(5ervaによる)および
0.5%のマセロチム(Macerozym) R10
(Servaによる)を含有する酵素溶液20mA中、
室温で14〜16時間培養する。この後、原形質体を0
.30mmと0 、1 mmのスチール製ふるい上で濾
過することによって、細胞の断片から分離する。濾液を
10分間1100Xで遠心分離する。この遠心分離中、
損傷を受けていないプロトプラストが浮遊し、そして酵
素溶液の上部の端に帯状に集まる。細胞の破片のベレッ
トおよび酵素溶液をガラスキャピラリーで吸引すること
によって除去する。予め洗浄したプロトプラストを、新
鮮なに3培地(浸透性の活性剤として0.4Mサッカロ
ース)で10mnとし、再び浮遊させる。洗浄培地を除
去し、培養または引き続くアゲロバクチリアによる感染
(コカルチャー)のt二め1−2X105/mlに希釈
する。原形質体濃度を血球計算盤中で測定する。
b) アグロバクテリウムテユームファシエンスと以下では、
Marton他、1979年の方法を若干修正した方法
を用いた。プロトプラストを上述したように単離し、K
3培地(0,4Mサッカロース、0.1mg/l  N
AA、0.2mgのキネチン)中1−2X10’/ml
の密度で、暗所で2日間そして26°Cで弱い光(50
0ルツクス)の下、1〜2日間培養する。
最初の原形質分裂が生じるとすぐ、最少A(Am)培地
中のアグロバクテリウム懸濁液(密度、約10ラアグロ
バクテリア/−)の30μlを、3−の再生プロトプラ
ストに加える。コカルチャーの期間は、暗所で20°C
13〜4日である。この後、たばこ細胞を12m1の遠
心分離管に移し、海水(600mOsm/ kg)でl
O−に希釈し、60×gで10分間ペレット状にした。
この洗浄工程を1〜2回更に繰り返して、はとんどのア
ゲロバクチリアを除去する。細胞懸濁液を5X10’/
mjの密度で、1mg/j2  NAA (ナフチル−
1−酢酸) 、0.2mg/lケネチン、および500
mg/42のセファロスポリン抗生物質のセフオタキシ
ム(Cefotaxime)と共に、K3培地(0,3
mサッカロース)中で培養する。
各週、細胞懸濁液を新鮮なに3培地で希釈し、培地の浸
透価を、コカルチャー後2〜3週間、週当りサッカロー
スを0.05’m(約60 mosm/ kg)づつ徐
々に減らし、カナマイシンを用いf: 希釈(l OO
mg/ lカナマイシンサルフェート)  (Sigm
aによる)、660mg/gの活性カナマイシン)をア
ゲロース−ビードタイプ培養(Shi11ito他、1
983年)中で開始する。カナマイシン−耐性のコロニ
ーが、背景の遅れたコロニーからの選択が始まった後3
〜4週間で、区別される。
180μlのに3培地中の約10’ブロトフラストを、
ペトリ皿中でμl当り0.5μgのpSR2−4を含有
するONA水溶液20μiと一緒に注意深く混合する。
200μlの融合溶液(0,1Mの硝酸カルシウム、0
.45Mのマンニトールおよび25%のポリエチレング
リコール(PEG6000)、pH9)を、続いて注意
深く加える。15分後、5−の洗浄溶液(0,275M
の硝酸カルシウム、pH6)を加え、そして、更に5分
後、遠心分離管にプロトプラストを移し、60×gでベ
レット状にする。このベレットを少量のに3培地中に摂
取し、炭車に記述するように培養する。二者択一的に、
プロトプラストはHain他、1985午の方法で形質
転換され得る。
修正“ビード−タイプ培養″技術(Shilit。
他1983年)をこの培養に用い、カナマイシン耐性コ
ロニーの選択を下記に示す。DNAでプロトプラストを
処理した後1週間後(C参照)、この細胞懸濁液3−を
、5cmのベトリ皿中で、3−のに3培地(0,3Mの
サッカロース+ホルモン類;142%の(5eapla
que) L M T Agarose (低融点のア
ガロース、Marine Co11oidsによる)と
−緒に混合する。この目的のため、乾燥アガロースを加
圧滅菌し、K3培地を加えた後、この混合物を極超短波
中で短時間沸騰させる。アガロースが固化した後、アガ
ロース盤(ビード)を包埋したタバコミクロカルスと一
緒に、次の培養および選択のために10cmのペトリ皿
に移し、各場合共、lO−のに3培地(0,3Mのサッ
カロース、l mg/ RのNAA、0゜2mg/j!
のキネチンおよび100mg//2のカナマイシンスル
フェート、Sigmaによル)を加える。この液状の培
地を毎週交換する。この処置の間に、培地の浸透価は次
第に降下する。交換培地(K3+km)を毎週サッカロ
ス0.05M(約60 mosm)−づつ減らす。
DNA形質転換後のカナマイシン耐性タバココロニーの
選択表: 0.4M  O,3M  O,25M  0.20M 
 O,15M  O,10M液状培地中の サッカロース (K3培地:1mgのNAA、0.2mgのキネチン)
A=DNA摂取 E=アガロース中に包埋 S−カナマイシンによる選択(loomg/lのカナマ
イシンスルフェート) K=カナマイシン耐性のコロニーが背景から明白に区別
できる。
e)カナマイシン耐性植物の再生 カナマイシン耐性コロニーが直径的0.5cmに達する
とすぐ、それらの半分を再生培地(LS培地、2%のサ
ッカロース、0.5mg/lのベンジルアミノブーリン
BAP)に移し、24°Cで12時光(3000〜50
00ルツクス)の成長チャンバ中に保存する。他方の半
分は、l mg/ j2のN A A 、 0 、2 
mg/iのキネチン、O,1mg/JのBAPおよび1
00mg//2のカナマイシンスル7エートヲ有するL
S培地上で、カルス培養として繁殖させる。再生した苗
条が約1cmの大きさになった時、それらを切り取り、
根をはらせるために、成長調整剤を含有しない%LS培
地(1%のサッカロース、0.8%の寒天)に移ス。1
00mg/lのカナマイシンスルフェートを有する3(
MS培地上に、この苗条を根づかせた後、土壌に移植す
る。
薬錠の形質転換のため(Horsch他1985年)、
無菌苗条培養の葉、約2〜3cmの長さのもの、を直径
1cmの盤上に打ち抜き、この盤を、Am培地中の適切
なアゲロバクチリア(約10″/mJ2)(b参照)の
懸濁液を用いて、約5分間培養する(以下を参照)。こ
の感染させた葉の断片を、ホルモン類の入っていないM
S培地(以下を参照)上に、約24°Cで3〜4日間保
存する。
この間、アグロバクテリウムは葉の断片上に成育する。
その後、この葉を断片をMS培地(0、5mg/−のB
AP、011mg/mjのNAA)中で洗浄し、500
11g/m忍のセフオタキシム(C1aforan)お
よびlOOμg/−のカナマイシンスルフェート(Si
gmaによる)を含有する同様の培地(0,8%の寒天
)上に置く。この培地は2週間後新しくするものとする
。プロトプラストした苗条は、更に2〜3週間後、見え
るようになる。苗条の再生は選択圧なしでも平行して行
なうものとする。
再生した苗条は、例えばツバリンシンターゼもしくはス
チルベンシンターゼ活性のための、生物学的試験によっ
て、形質転換に関して試験するものとする。この方法に
おいて、1〜lO%の形質転換した苗条が得られる。
形質転換に関する生化学的検出方法 植物組織中のツバリンの検出ニ ツバリンは下記に示すように、0ttenおよび5ch
ilperoort (1978年)およびAerLs
他、(1979午)によって示される方法で検出される
。植物物質(カルスもしくは葉の断片)50mgを0.
1Mのアルギニンを有するLS培地中のエラペンドル7
 (Eppendorf)管中、室温で一晩培養する。
その後植物物質を吸収性の紙でプロットし、ガラス棒を
用いて新しいエツペンドルフ遠心分離管中でホモジナイ
ズさせ、このホモジナイズした液を、エッペンドルフ遠
心分離中で2分間遠心分離する。
2μeの上澄み液を電気泳動のための適切な紙(Wha
tman 3 MM紙)(20X40cm)上に点とし
て塗布し、乾燥する。この紙を可動相(5%のぎ酸、1
5%の酢酸、80%の水、pH1,8)で飽和させ、4
00VC’45分間、電気泳動を行なった。ツバリンは
陰極に向がって移動する。その後、この紙を熱風中で乾
燥し、フェナントレンキノン染料を通して、移動する方
向に通過させる(エタノール中の0.02%の7エナン
トレンキノンと60%濃度エタノール中の10%のNa
OHを同量)。乾燥した紙を長波長のUV先光下検査し
、写真をとる。この試薬で、アルギニンおよびアルギニ
ンの誘導体は蛍光性の黄色に着色する。
植物組織中のNPTn活性は、Keisis他(198
4年)によって記述される方法、および5chreie
r他(1985年)によって修正された方法で、カナマ
イシンのイン・サイチュー法リン酸化によって検出され
る。50mgの植物組織を、ガラス粉末を添加した50
μlの抽出緩衝液(10%のグリセロール、5%の2−
メルカプトエタノール、0.1%のSDS、0.025
%のブロモフェノール・プル62.5mMトリスpH6
,8)中、氷上でホモジナイズさせ、この混合物を4°
Cで10分間エツベンドル7遠心分離器中で遠心分離す
る。50μlの上澄み液を、天然ポリアクリルアミドゲ
ル(145X110Xl。
2mm ;分離ゲル:10%アクリルアミド、0゜33
%のビスアクリルアミド、0.375MトリスpH8、
8、収集するゲル:5%のアクリルアミド、0.165
%のビスアクリルアミド、O,125M)リス pH6
、8)に移し、4°C60Vで一晩電気泳動を行なった
。ブロモフェノール・ブルー標識がゲルから出て移動し
始めるとすぐ、このゲルを10分間蒸留水で2回、30
分間反応緩衝液(67mMトリスマレイン酸塩、pH7
,1,42mMMgC12,400mM塩化アンモニウ
ム)で1回洗浄する。このゲルを、同じ大きさのガラス
板上に置き、基質のカナマイシンスルフェート(20p
 g/+nl)および20.−200 uci 32p
A T P (Amersham)を含有する反応緩衝
液中、1%濃度のアガロース40m2の層でおおった。
このサンドインチ状にしたゲルを室温で30分間培養し
、そしてホスホセルロース紙P 81  (Whatm
an)のシートを、アガロースの上に置く。この上に、
濾紙3MM (Whatman) 4層と2〜3枚のベ
ーパータオルを配する。3〜4時間後、イン・サイチュ
ー法でりん酸化した放射性カナマイシンホスフェートの
、P81紙への移行が停止する。
このP81紙を、プロテナーゼにと1%ドデシル硫酸ナ
トリウム(S D S)の溶液中、60°Cで30分間
培養した後、80°Cで、10mMりん酸塩緩衝液pH
7、5の250m12中で3〜4回洗浄し、乾燥し、そ
して−70°Cで1〜12時間オートラジオグラフをと
る(XAR5−フィルム、コダック)。
騰 細胞培養および植物からRNAを単離するために、植物
物質1g当り0.1gの無菌石英砂、lμlのβ−メル
カブタエタノールおよびLtnlのHO緩衝液(0,4
M ト!J ス/HC2pH8,0,1M  NaCj
!、 0.04M  EDTA、  5%SDS。
65℃)を加え、そして、この混合物をホモジナイズし
た。ldのフェノール/クロロホルム(1:l)を加え
た後、更に約2分間この混合物をホモジナイズした。こ
のホモジエ不一トを遠心分離管に移し、この管を激しく
振とうした。遠心分離(10’  110000X、室
温)後、更に2丁111のフェノール/クロロホルムを
加え、この管を激しく振とうした後、遠心分離した。ポ
リサツカロイドを除くため、yの容積のエタノールを水
相に加え、この混合物を氷上にlO分間装いた後、11
0000X、4°Cで10分間遠心分離した。その後、
核酸を2倍の容積のエタノールを用いて沈殿させ、−7
0’Oで保存した。沈殿したRNAをその後、2−づつ
に分けた酢酸ナトリウム(3M1pH6)で2〜3回洗
浄した。このRNAを100μlの無菌水に溶解した。
b)RNAの電気泳動 RNA変性: RNAの電気泳動のため、6.75μi
のRNA(20μg)に、3μlの5倍緩清液(0,2
M MOPS、50mM酢酸ナトリウム、5mM ED
TA 1)H7) 、5.25μNのホルムアルデヒド
(37%濃度)および15μiのホルムアミド(脱イオ
ン化した)を、加えた後、56°Cで15分間変性を生
じさせた。
アガロースゲルの調製:3.5gのアガロースを200
mgの水中で沸騰させ、この混合物を6000に冷却し
た後、5倍の緩衝液70社とホルムアルデヒド62−を
加えた。この溶液を水で容積350−とじ、ゲル装置中
に充填した。この変性RNAを3μ2の色標識と1μi
のエチジュームブロマイド(5mg/ ml、 )と混
合した後、lOO■で6時間電気泳動を行なった。
C) ノーザンブロツテイング法: 引き続いてこのゲルを無菌水中で10分間3回洗浄した
。このRNAを、標準プロッティング方法(20XSS
C中3〜4時間)を用いて、ニトロセルロースフィルタ
ー(Maniatis他1982年)Iこ移した。
d) ノーサンプロット上の雑種形成:pSR2−4か
ら単離したSal I断片1100nを、放射性標識(
比活性>4X108cpm/μg)のため、ニック翻訳
を受けさせる。ThomzikおよヒHain 198
8午によって記述される方法により、42℃で一晩雑種
形戊を行なった。
この方法は、形質転換したタバコ中のT4−ファージ−
リゾチームに特異なmRNAの脅威を検出するために用
いられる。
タバコから全たん白質を単離するために、100mgの
植物物質を2倍に濃縮したSDSサンプル緩衝液(15
0mMトリス/HCj!pH6,8,2%SDS、20
%グリセロール、0.004%ブロモフェノール・ブル
ー 200mMDTT。
5mMアスコルビン酸および10mM CHAPS)中
でホモジナイズした後、この混合物を95°Cで5分間
培養した。遠心分離(10000Xg。
5分間)した後、整除できる数に分けた上澄み液(10
〜100μgの全たん白質)を、15%のSDSポリア
クリルアミドゲルに移し、60Vで12時間電気泳動を
行なった。分離したたん白質を、その後、移動緩衝液(
25mMトリス塩基、192mMグリシンおよび20%
のメタノール)中、エレクトロブロッティング(2時間
、0.8〜LA)によって、PVDFイモピロン(Im
mobilon)膜へ移した。ひき続いてこの膜をPB
A中の5%のウシ科の動物の血清アルブミン(B S 
A)中で30分間培養した。PBA中の0.1%のBS
Aを用いて3回洗浄した後、この膜を多クローン性T4
−リゾチームに特異な抗体と共に2時間培養した。0.
1%のBSA/PBA中で3回洗浄(各々5分間)シt
;後、この膜を、金で標識した抗体(Aura Pro
be” kit、Janssen Chemieからの
やぎ抗ラビット)を用いて、この業者によって示される
ように2時間培養した。PBA中の0.1%のBSAお
よび水で洗浄した後、この膜をエンハンサ−/イニシエ
ーター(1: l)で着色させた。
3、ソラナムチューベロサム(Solanum tab
erosum)(じゃがいも)の形質転換 EP−A、0,242,246.14〜I5頁、プラス
ミドpSR2−4のリゾチーム遺伝子構造を有するTi
プラスミドを有するアゲロバクチリア、に記載されるの
と全く同様の方法による形質転換で形質転換した。
特に規定されていない限り、上記実施例中の全ての百分
率は重量%である。
上記実施例に従って得られた植物細胞および植物におい
て、リゾチーム遺伝子の存在はサザンプロット分析法に
よって確認された。リゾチーム遺伝子の表現は、特定の
抗体の助けによるノーザンプロット分析法およびリゾチ
ームで検出された。
形質転換したそして形質転換していない植物(比較のた
め)に、ポトリシスシネラ(Botrytisc 1n
era)およびアルテルナリアロンギベス(Alter
naria longipes)の胞子懸濁液を噴霧し
た後、1週間後、菌・かびによる感染を記録した。
形質転換していない比較植物に比べて、形質転換した植
物は、菌・かびによる感染に対して、増大した抵抗力を
示した。
増大した抵抗力の検出の実施例 菌・かびによる植物の病気に対して、植物中で合皮され
たリゾチームによって増大された抵抗力を試験するため
に、植物を病原と一緒に培養し、その感染の度合いをパ
ラメーターとして用いた。
用いた試験病原体はAlternaria longi
pes (Ell& Everh) )Jasonおよ
びBotrytis cinerea Presである
タバコの植物を標準土壌(Balsterによる)が入
っているポット(直径11cm)中に鉢植えし、実験を
開始するまで、23℃で相対湿度70〜80%の温室中
で成育させる。この植物に必要な水と栄養を与える。接
種のため、5〜8週目の古い植物の葉に病原体の胞子懸
濁液を流れ出すまで噴霧する。引き続いて、この植物を
病原体の好む条件下、初期の相対湿度100%で21°
C1で培養する。4〜8日後、植物の健康状態を、感染
させた葉の部分を基準にして、パーセントで測定する。
表(Iおよび■)かられかるように、実施例2に従って
pBR2−4で形質転換した植物は、野生種のSR,に
比較して、 AI Lernaria long 1pes並 びにBotrytis cinereaに対して低い感染を示している。
Alternaria long 1pesによるタバコ植物の感染に対するリ ゾチーム遺伝子の効果 SR,野生種 0 3 5 3 8 本 アボッ トの式を用いて計算した減少率 表■ Botrytis Cinereaによるタバコ植物の感染に対するりゾチ ム遺転子の効果 S+?、野生種 00 00 00 00 00 本 アボットの式を用いて計算した減少率 植物もしくは植物細胞の形質転換に用いた培地のいくつ
かを以下に示す。
Am培地 3.5g  K2HPO4 1,5g  KH2P0゜ 0.5g  クエン酸Na。
0.1g  Mg5O4X7H20 1g  (NH4)2504 マクロ要素:MS塩の濃縮物の% ミクロ要素:MS塩の濃縮物のH Fe l:[)TA  MurashigeおよびSk
oog(MS)ミョ・イノシトール サッカロース 寒天 ビタミン類パントテン酸Ca ビオチン ニコチン酸 ピリドキシン チアミン 加圧滅菌前のI)H5、7 100mg/e 10mg/1 8  g  /(1 1mg/j 10+ng#2 1mg/+2 1mg/g 1 mg/l に3培地 N1cotiana tabacum petit H
avana SRI%N1cotiana tabac
um Wisconsin  38およびN1coti
ana Plumaginifolia WL形質体培
養用(NogyおよびMaliga、  l 976午
)マクロ要素 NH+ No 3 KNO。
CaC12X 2H20 MgSO3X 7)12O NaH,PO,X lH2O (NH4)2SO4 CaHPOa x lH2O ミクロ要素 11sBNOi MnSO,X lH2O Zn5O,X 4H,O I Na2MoOa X 2H20 CuSO+ ×5820 CoCI2X (i!(20 50 500 00 50 50 34 0 0 0,75 0,25 0,025 0、025 171g/J2 mg/j mg/ f2 mg/1 mg/ 12 mg/R mg/Q mg/g mg/、g mg/ε mg/g mg/g mg/g mg/ I2 Fe EDTA イノシトール Na2EDTA FeSO2X 7H20 37,2mFe1 27.8   mFe12 100    mg/ 1 キシロース          250   mg/ 
1ビタミン類 ニコチン酸     l   mg/l
ピリドキシン    1   rrIg/lチアミン 
     10   mg/lホルモン  NAA  
        1.0  mg/lキネチン    
  0.2  mg/lpH5、6 フィルター無菌 LinsmaierおよびSkoog培地(Linsm
aierおよびSkoog l 965午) 再生プロトプラスト培養用およびタバコ腫瘍およびカル
スの組織培養用。LinsmaierおよびSkoog
(tS)培地は下記の修正を行なったMurash i
geおよびSkoog培地(Murash igeおよ
びSkoog、  1962手)であるニ ー0.1mg/j!の代わ チアミンを計量 一グリシン、ピリ 使用。
マクロ要素 りに0’ 、 4 mg/ lの高濃度でミクロ要素 Fe  EDTA トキシンおよびニコチン酸を不 N)I4No。
N03 CaC12X 2H20 Mn5O4X 7H20 KH2PO。
H,BO。
Mn5O4X IH,0 ZnSO4X 4H,O I Na2Mo04X 2H20 CuSO,X 5H20 CoC1*X 6H2O Na、EDTA FeSO4x 7H,。
イノシトール サッカロース 寒天 ビタミン類 チアミン ホルモン  NAA キネチン 加圧滅菌前のpH5−7 650 900 40 70 70 6,2 22,3 8,6 0,83 0,25 0,025 0,025 37,2 27,8 00 0 0,4 0,2 mg/ I!。
mg/A mFe1 mFe1 mg/忍 mg/ 1 mg/ 12 mFe1 mFe1 mg/Q mFe1 mFe1 mg/J mg/N mg/Q Fe1 Fe1 mg/ It mFe1 mg/l 下記の参考文献は、植物もしくは植物細胞の形質転換に
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および、異質l;ん白質の植物クロロプラスト中ヘノ輸
送、ENBOJVol、 4、NQ、I:2532゜ 下記の公開された特許出願も示す。
ロツパ特許公開=A  116,7180ツバ特許公開
−A  159.4180ツバ特許公開−A  120
,5150ツバ特許公開−A  120,516−ロツ
パ特許公開=A  172.1120ツバ特許公開−A
  140,5560ツバ特許公開−A  174,1
660ツバ特許公開−A、  122.791−ロツバ
特許公開−A  126.546−ロツバ特許公開−A
  164.597−ロツバ特許公開−A  175,
966CT特許 84/ 02913 CT特許 84/ 02919 CT特許 84/ 02920 CT特許 83101176 0ツバ特許公開=A  0.270.356
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例におけるプラスミドpSR2
−4における各遺伝子の配置を示す概略図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、TRプロモーター、大麦α−アミラーゼのシグナル
    ペプチド配列および1個以上のリゾチーム遺伝子のキメ
    ラ遺伝子融合物から成るかまたは菌・かびおよび動物性
    有害生物に対して植物の抵抗力を増大させるために植物
    中にこれらのキメラ遺伝子融合物を有することを特徴と
    するリゾチームを発現するリゾチーム遺伝子構造の使用
    。 2、TRプロモーター、大麦a−アミラーゼのシグナル
    ペプチド配列および1個以上のリゾチーム遺伝子のキメ
    ラ遺伝子融合物から成るかまたは菌・かびおよび動物性
    有害生物に対して増大した抵抗力を有する植物を作り出
    すための、これらのキメラ遺伝子融合物を有することを
    特徴とするリゾチームを発現するリゾチーム遺伝子構造
    の使用。 3、非植物性起源のリゾチーム遺伝子を有するリゾチー
    ム遺伝子構造の特許請求の範囲第1または第2項記載の
    使用。 4、にわとりのアルブミンリゾチーム遺伝子および/ま
    たはT4−ファージリゾチーム遺伝子を有するリゾチー
    ム遺伝子構造の特許請求の範囲第1または第2項記載の
    使用。 5、プラスミドpSR2−4上に存在するようなリゾチ
    ーム遺伝子構造、或いは、本質的に同様に作用するその
    DNA配列の特許請求の範囲第1〜4項記載の使用。 6、TRプロモーター、大麦α−アミラーゼのシグナル
    ペプチド配列および1個以上のリゾチーム遺伝子のキメ
    ラ遺伝子融合物から成るかまたは菌・かびおよび動物性
    有害生物に対する抵抗力を増大させるために植物細胞(
    プロトプラストを含む)および植物(種子および植物の
    部分を含む)を形質転換するための、これらのキメラ遺
    伝子融合物を有することを特徴とするリゾチームを発現
    するリゾチーム遺伝子構造の使用。 7、TRプロモーター、大麦α−アミラーゼのシグナル
    ペプチド配列および1個以上のリゾチーム遺伝子のキメ
    ラ遺伝子融合物から成るか、これらの遺伝子融合物を有
    することを特徴とする、菌・かびおよび動物性有害生物
    に対する増大した抵抗力を有し、そしてゲノム中に1個
    以上のリゾチーム遺伝子構造を有している、形質転換さ
    れた植物細胞(プロトプラストを含む)および植物(種
    子および植物の部分を含む)。 8、(a)TRプロモーター、大麦α−アミラーゼのシ
    グナルペプチド配列および1個以 上のリゾチーム遺伝子のキメラ遺伝子融 合物から成るか、または、これらのキメ ラ遺伝子融合物を有することを特徴とす る、1個以上のリゾチーム遺伝子構造が 植物細胞(プロトプラストを含む)のゲ ノム中に導入され、そして、適宜、 (b)完全に形質転換された植物が、形質転換された植
    物細胞(プロトプラストを含 む)から再生され、そして適宜、 (c)植物(種子を含む)の所望の部分が、結果として
    得られる形質転換された植物 もしくはそれらの子孫から得られる、 ことを特徴とする、特許請求の範囲第7項記載の、菌・
    かびおよび動物性有害生物に対して増大した抵抗力を有
    する形質転換された植物細胞(プロトプラストを含む)
    および植物(種子および植物の部分を含む)を作り出す
    方法。 9、各場合に、菌・かびおよび動物性有害生物に対して
    増大した抵抗力を有する増殖物質を作り出すため、およ
    び、新規な植物およびそれらの増殖物質を作り出すため
    の、特許請求の範囲第7項記載の、形質転換した植物細
    胞(プロトプラストを含む)および植物(種子および植
    物の部分を含む)の使用。 10、特許請求の範囲第7項記載の形質転換した植物細
    胞および植物を繁殖させることによつて得ることのでき
    る、菌・かびおよび動物性有害生物に対して増大した抵
    抗力を有する、植物の増殖物質。
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