JPH05507415A - バラ植物及びそれらの生産方法並びに遺伝的形質転換 - Google Patents
バラ植物及びそれらの生産方法並びに遺伝的形質転換Info
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- JPH05507415A JPH05507415A JP91513304A JP51330491A JPH05507415A JP H05507415 A JPH05507415 A JP H05507415A JP 91513304 A JP91513304 A JP 91513304A JP 51330491 A JP51330491 A JP 51330491A JP H05507415 A JPH05507415 A JP H05507415A
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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】
バラ植物及びそれらの生産方法並びに遺伝的形質転換光里■宜員
1、光贋至丘互
本発明は、−i的に植物組織培養法及び高等植物の細胞を遺伝的に変えるための
方法に関する。より詳しくは、本発明は、ローザハイブリダ(Rosa hyb
rida)の体細胞胚を生成するための方法及びそれらからの再生された植物の
獲得法及びバラ植物からの細胞を遺伝的に形質転換するための方法に関する。
ハイブリッド バラ、すなわちローザ ハイブリダは、すべての栽培される植物
の中で最っとも一般的なものの1つである。価値ある植物種に関して、栽培者(
グリ−グー)は、従来の交叉交配技法を用いて、存在する種類を改良し、そして
新種を創造するために長(研究して来た。特定の興味の特徴は、色、香料、形態
、耐除草性、耐農薬性、耐環境性、切断された花の花ビンでの寿命及び同様のも
のを包含する。これらの分野のほとんど又はすべてにおける改良及び変異が達成
されて来たが、その進行は、植物の多年生性質及び異常染色体数により引き起こ
される植物不稔性の高い頻度のために遅い。
組織培養は、変異の天然源及び突然変異が行なわれ得る便利な培地を時々提供す
る。さらに、インビトロ形質転換は、形質転換された植物の再生が達成される場
合、植物改良のための道具として使用され得る。
組換え[lNA技法はまた、制御された及び予定されたB様で新規バラ培養体を
生成するためにも使用され得る。所望する性質を導入するだめに個々のバラ植物
細胞を遺伝的に形質転換し、そして変性された細胞から活性体細胞胚及びバラ苗
木を再生できることが特に所望される。そのような方法は、バラ植物細胞に予備
選択された外来性遺伝子を導入することができ、そしてその遺伝子を発現できる
形質転換された細胞の選択を可能にすべきである。その方法は、遺伝子を安定し
て組込んだ、再生されたバラ植物を生成すべきである。
光コ皇!打
本発明は、体細胞胚からバラ植物、特にローズ ハイブリッド木の調節された再
生のための方法に関し、ここで前記方法は:(a)体細胞胚を供給し;
(b)分化された胚を生成するために胚の分化を誘発することができる成熟培地
上で前記体細胞胚を培養し;(c)発芽された胚を生成するために発芽培地上で
前記分化された胚を発芽し;そして
(d)土壌状態に移され得る成熟苗木を生成するために成長培地上で前記発芽さ
れた胚を成長せしめることを含んで成る。
本発明はさらに、ローズ ハイブリダの成熟体細胞胚から少なくとも1種の体細
胞胚を得るための方法にも向けられ、ここで前記方法は:
(a)少なくとも1種の誘発されたカルスを得るために、有効量の栄養培地、エ
ネルギー源、オーキシン及びサイトキニンを含むカルス誘発培地上で成熟体細胞
胚を培養し;そして(b)少なくとも1種の体細胞胚を得るために、有効量の栄
養培地、エネルギー源、オーキシン及びサイトキニンを含む、体細胞胚の増殖の
完結を誘発できる再生培地において前記誘発されたカルスを培養することを含ん
で成る。
成熟体細胞組織は、たとえば雄ずい花糸、葉外植体又は細胞懸濁培養物から得ら
れる。成熟体細胞組織が雄すい花糸又は細胞懸濁培養物から得られる場合、再生
培地における、サイトキニンに対するオーキシンの割合はカルス誘発培地に存在
する、サイトキニンに対するオーキシンの割合に対して少なくとも2〜約15倍
減じられ得、そして/又は再生培地におけるオーキシン及びサイトキニンの源は
、カルス誘発培地におけるオーキシン及びサイトキニンの源とは異なる。換言す
れば、再生培地におけるサイトキニンに対するオーキシンの割合は、体細胞組織
が雄すい花糸又は細胞懸濁培養物から得られる場合、誘発培地におけるサイトキ
ニンに対するオーキシンの割合よりも2〜15倍低い。成熟体細胞組織が葉外植
体から得られる場合、サイトキニンに対するオーキシンの割合は、カルス誘発培
地に存在するサイトキニンに対するオーキシンの割合に対して高められ得、そし
て/又は再生培地におけるオーキシン及びサイトキニンの源は、カルス誘発培地
におけるオーキシン及びサイトキニンの源とは異なる。
体細胞胚の利用性及びそのような胚の増殖能力は、植物形質転換の現在の方法、
たとえばDNA回収の発射方法を実施するための便利な原料又はアグロバクテリ
ウム(Agrobacterium)培養物を提供する。
本発明は、バラ植物胚組織又はカルス細胞を遺伝的に形質転換し、そして好まし
い態様においては、形質転換された組織又はカルス細胞を体細胞胚中で再生し、
そして最後に、生存バラ苗木に戻すための方法をさらに含んで成る。組織又はカ
ルス細胞は、典型的には選択可能マーカー遺伝子及び発現されるべき1又は複数
の遺伝子を含む外来性DNA配列を担持するアグロバクテリウム細胞と共にイン
キュベーションすることによって形質転換される。形質転換された組織又はカル
ス細胞は典型的には、マーカーの不在下で増殖を阻害する培地上で選択され、そ
してDNA配列を安定して組込む体細胞胚及び苗木に再生され得る。
本発明はさらに、外来性DNA配列を組込むバラカルス細胞、体細胞バラ胚、及
びバラ苗木を含んで成る。好ましくはそのような形質転換された細胞、胚及び苗
木は、本発明の方法により得られる。
本発明の方法は、予測でき且つ急速な態様で新規バラ培養体を選択的に増殖する
ための特に便利な技法を提供する9種々の特性、たとえば色、芳香、形態、耐除
草剤性、耐殺虫剤性、花ビン寿命、耐環境性及び他の園芸学的特徴がカルス細胞
中に故意に導入され、そして再生された胚及び苗木の染色体中に安定して組込ま
れ得ることが予測される。
皿里二11奏M3−
第1図は、ローザ ハイブリダ var、ロヤルテイ(Rosa hybrid
avar、Royalty)の花糸外植体からの体細胞胚形成の種々の段階を示
す。
(A)−次カルス(右)及び球状胚(左)からの分化の初期段階;バー2.01
11; (B)球状胚分化−生存する胚からの複数の出芽の存在が注目される;
バー0.7mm;(C)胚増殖の初期段階の間の子葉形成;バー0.8a*;(
D)子葉分化;バー1.0+m;(E)体細胞胚に由来するもろい胚発生組織;
バー1.0■; (F)成長の後期段階での複数の体細胞胚;バー1.7!II
;(G)胚軸の伸び及び子葉の拡張により特徴づけられる胚発芽の初期段階;バ
ー1.2m;(H)発芽培地における3週間後のバラの発芽された体細胞胚;バ
ー1.2mm。
第2図は、ローザ ハイブリダ var、ソニア(1?osa hybrida
var。
5onia)の葉外植体からの体細胞胚形成の種々の段階を示す。(A)培養物
における3週間後の腋芽からの苗木;バー14.3mm ; (B ) −次項
地上での3週間後、葉から形成される海綿状カルス;バー1.1鴎; (C)再
生培地上での6週間後、−次カルスからの胚分化の初期段階iバー1.2mm;
(D)ややもろい胚発生組織からの球状の胚分化;バー1.2m;(E)球状の
胚増殖;バー1.2m+;(F)球状の胚増殖の拡大;バー0.5mm
第3図は、ローザ ハイブリダ var、ロヤルティの成熟葉カルスからの胚発
生細胞懸濁液の種々の段階を示す。(A)培養での3週間後、成熟葉外植体から
の一次カルス増殖;バー6.2m;(B)液体培養における酸化された球状カル
スに由来するコンパクトな白色胚発生組織;バー1.1m;(C)コンパクトな
胚発注組織からのすばらしい細胞懸濁液;バー10.O■; (D)固体培地上
での4週間後、細胞懸濁液からのバラ体細胞胚の再生;バー0.7園。
第4図は、ローザ ハイブリダ var、ロヤルティからの雄すい花糸から苗を
生成するために使用される一般的な方法を示す。
第5図は、ローザ ハイブリダ var、ソニアからの葉外植体から体細胞胚を
生成するために使用される一般的な方法を示す。
第6図は、ローザ ハイブリダ yaLロヤルティからの細胞懸濁液から体細胞
胚を生成するために使用される一般的な方法を示す。
第7図は、この後の実験セクションにおける例1で使用される二元プラスミドp
JJ3499の地図である。
第8図は、この後の実験セクションの例2において使用されるブラスミt’pJ
J3491 (7)’T−DNA iil域を示t。7’ ラスミF pJJ3
931 ?!、nos/NPT 融合体及び35S/ルシフ工ラーゼ融合体を担
持する。
第9図は、はたるルシフェラーゼ遺伝子を担持する形質転換されたハラ胚発生カ
ルスからの棒グラフの発光測定である。15種の推定上の形質転換されたカルス
(No、1〜15)及び12種の形質転換されていない対照カルス(Cにより示
される)が、1.5dのマイクロ遠心分離管における2001のルシフェリン溶
液60Mに30分間、暗室においてそれぞれ配置された。次に、管は、シンチレ
ーションバイアルに置かれ、そしてシンナレーションカウンター(Packar
d InstrumentCQ、 、 Po11ners、 Grove、 r
L、 USA )により測定された。バーは、cp−の対数尺度で個々のサンプ
ルから発せられる光単位の数を示す(計数7分)、アッセイが、一般的に、Ow
など、(1986) 5cience 234:856〜859に記載されるよ
うにして行なわれた。
豊定旦欅■y鳳
本発明は、ローザ ハイブリダの少なくとも1つの体細胞胚を生成する方法及び
それらから少な(とも1つの再生された植物を獲得法に向けられる。次の4段階
が、本発明の方法を用いて成熟苗木を得ることに包含される= (a)体細胞胚
の生成; (b)胚の分化を誘発することができる成熟培地上での前記体細胞胚
の培養; (C)発芽培地上での前記分化された胚の発芽:及び(d)土壌状態
に移され得る成熱苗木を生成するために成長培地上での前記発芽された胚の成長
。
本発明はまた、培養されたバラ植物カルス細胞の染色体中への外来性DNA配列
の選択的導入により、遺伝的に形質転換されたバラ植物、細胞及び胚を得ること
にも向けられる。その方法は、一定の出発材料、たとえばバラカルス細胞、導入
されるべきDNA配列、DNA配列を担持し、そしてハラカルス細胞にそれらの
移行を仲介するためのアグロバクテリウム細胞、及びカルス誘発、DNA )ラ
ンスファー及び胚及び苗木の再生の段階のために適切な培養培地を必要とする。
個々の必要な出発材料がここに記載されるであろう。
■光礼料
本明細書及び請求の範囲に使用される場合、次の用語は、次の意味を有するであ
ろう:
体細胞胚:体細胞細胞から生じる接合胚に類似する構造体。ハラ体細胞胚に由来
する植物は、その植物が予備形成された分裂組織の増殖の刺激により単純に得ら
れないことにおいてこれまでの組織培養生成バラ植物とは区別される。
胚 :体細胞胚になることができる。バラにおいて、カルスは、胚になることが
できる表面構造体(たとえば約0.5−〜1m)を有する。
予備−胚発性:胚発性することができる。バラにおいて、これらのカルスはこわ
れやずく、白っぽいクリーム色で、粒状である。
カルス :インビトロで種々の器官の培養により通常生成される未分化細胞塊状
物。それは、硬質、軟質、分散性、コンパクト性、海綿状、乾燥性、水性又は同
様の状態のものであり得る。
カルス構遺体二上記を参照のこと。
体細胞 二斗殖細胞(性生殖細胞)を除く生物のいづれかの本体。
栄養培地:塩、炭素源及びビタミンを、培養された植物細胞の維持をもたらすの
に必要な濃度で含む培地。
有効量 :列挙された段階をもたらすのに必要な一定の成分の量。
カルス細胞を生成するために使用されるハラ植物組織は、ハラ属、ローザのいづ
れかの種から得られる。典型的な種は、ローザ ダマスセナ(Rosa dam
ascena) 、ローザ マルチフロラ(Rosa +naltiflora
)、ローザ ガリ力(Rosa gallica) 、ローザ ハイブリダ及び
同様のものを包含する。ローザ ハイブリダの種々の栽培体、たとえばロヤルテ
ィ(Royalty)、フリスコ(Frisco) 、ソニア(Sonia)及
び同様のものが特に興味の対象である。
カルス細胞の生成のために使用される植物組織は、成熟又は未熟、好ましくは成
熟体細胞組織であり得る。適切な未熟植物組織は、インビトロ植物組織培養技法
、たとえばIl++m1ratoなど、Jandbook ofPlant C
e1l Cu1ture、第5巻、 McGraw−H4ll Publish
ing Co、、NewYork、 1990.特にチャプター29.716〜
747ページ(この開示は引用により本明細書に組込まれる)から得られる。組
織培養材料から得られるカルス細胞は、下記のように形質転換の前、“細胞懸濁
液”にゆだねられ得る。そのような細胞懸濁液は、液体培養培地に細胞を懸濁し
、そしてその懸濁液を、典型的には約100〜500 rp−で振盪することを
含んで成る。多くの場合、細胞?A濁液は、胚細胞の生成に有用である。
好ましい成熟体細胞植物組織は、カルスを生成できる成熟バラ植物のいづれかの
部分から得られる。適切な植物部分は、雄ずい花糸、葉外植体、茎断片、新芽先
端、花弁、ガタ片、葉柄、花柄及び同様のものを包含し、そして雄ずい花糸及び
葉外植体が特に好ましい。
一般的に、成熟植物組織源は、カルス誘発培養物に導入される前、殺菌されるで
あろう、適切な殺菌段階は、たとえば75%エタノールによる約1分間のアルコ
ール洗浄、続く漂白剤及び適切な界面活性剤、たとえば0.1%Tween @
による20分間の洗浄を含んで成る。次に植物材料は、通常、培養の前、滅菌さ
れた脱イオン水により、2〜3度、それぞれ約5分間すすがれる。
適切な雄すい花糸は、長約065〜1.5c11.好ましくは約11のものであ
ろう。茎及び葉断片は好ましくは、約1cmX1c+m、好ましくは約0.5
CI X Q、 5 cllの大きさに切断される。新芽先端は、約0.5〜3
g、好ましくは約Imの長さに切断されるであろう。
導入されるべき外来性DNA配列は通常、形質転換されたカルス細胞(すなわち
外来性DNAをそれらの染色体中に組込んでいる細胞)のスクリーニング及び選
択を可能にするための少なくとも1種の選択iiJ能マーカー遺伝子、並びに得
られる植物における所望する特徴又は表現型の発現を増強し、抑制し又は変性す
るために選択される1又は複数の゛′機能的”遺伝子を担持するであろう。その
よ・うな特徴は、色、芳香、耐除草剤性、耐殺虫剤性、耐疾病性、耐環境性、形
態学、成長特性及び同様のものを包含する。
導入されるべき機能的遺伝子は、所望する表現型を付与するペプチドをコードす
る構造遺伝子であり得る。他方、その機能的遺伝子しることができる調節遺伝子
であり得る。遺伝子発現の制御は、観察できる植物特徴に対して直接的な衝撃を
有することが理解される。
他の機能的“遺伝子”は、内因性遺伝子の発現を抑制し、又は変性するために調
製され得るセンス及びアンチ−センスDNA配列を包含する。アンチ−センスの
使用は一般的に、van der krolなど、。
(1990) Mo1.Gen、Genet、220:204〜212(この開
示は引用により本明細書に組込まれる)に記載される。センスDNA配列の使用
は、種の文献、たとえばNapoliなど、(1990) Plant Ce1
1. 2 : 279〜289及びvan der krolなど、(1990
) Plant Ce1l、2 : 291〜299(これらの開示は引用によ
り本明細書に組込まれる)に記載される。
挿入されるべき構造及び調節遺伝子は、寄託物、たとえばAmericanTy
pe Cu1ture Co11ection、Rockville、Mary
land 20852から、並びに典型的には、従来のハイブリダイゼーション
技法、たとえばManiatisなど、、Mo1eculor CIoriin
g−A Laboratory Manual、Co1d SpringHar
bor Laboratory+Co1d Spring Harbor、Ne
w York(1985)に記載される技法を用いて、ケツム又はcDNAライ
ブラリーのスクリーニングにより、他の生物からの単離により得られる。スクリ
ーニングは、(1)他の生物からの相同遺伝子を用いての核酸ハイブリダイゼー
ション、(2)所望するタンパク質配列をコードする特定の配列にハイブリダイ
ズするように合成的に生成されたプローブ、又は(3)DNA配列決定及び既知
配列への比較により行なわれ得る。特定の遺伝子のための配列は、種々のコンピ
ューターデータベース、たとえばGenBank、National In5t
itutes of )lealth並びにUnitecl 5tatesPa
tent 0fficeにより維持されるデータベースに見出され得る。
対象の遺伝子はまた、相同機能をコードする遺伝子を固定するために相同タンパ
ク質に対して製造される抗体による発現ライブラリーの抗体スクリーニングによ
り固定され得る。トランスポゾン標識がまた、所望する遺伝子の単離を助けるた
めに使用され得る。トランスポゾン標識は、典型的には、標的遺伝子の変異を包
含する。トランスポゾンが標的遺伝子中に挿入され、そして得られる表現型を変
える変異遺伝子が単離される。トランスポゾンのためのプローブを用いて、変異
誘発された遺伝子が単離され得る0次に、単離された変異化遺伝子におけるトラ
ンスポゾンに隣接するDNAをプローブとして用いて、標的遺伝子の正常な野生
型対立遺伝子が単離され得′る。そのような技法は、たとえばMcLaughl
in and Walbot(1987)Genetics、 117:771
〜776;Doonsrなど、(1985) Mo1.Gen、Genetic
s、200:240〜246;及びFederoffなど、(1984) Pr
oc、Natl、Acad、Sci、US^、81:3825〜3829 (こ
れらの開示は、引用により本明細書に組込まれる)に教授される。
本発明の方法に従ってバラカルス細胞中に導入され得る特定の遺伝子は、カルコ
ンシンターゼ遺伝子(Napoliなど、(1990) Pl、antCell
2 279:289)及び昆虫耐性遺伝子(Vaeckなど、(1987)N
ature 328 : 33)を包含する。
挿入されるべきDNA配列に対する選択可能マーカー遺伝子は通常、選択培地に
おいて形質転換されたカルス細胞の生存を可能にする機能をコードするであろう
0通常、選択可能マーカー遺伝子は、耐抗生物質性、特に耐カナマイシン性、耐
ハイグロマイシン性、耐ストレプトマイシン性、耐クロロスルフロン性(耐除草
剤性)又は同様のものをコードするであろう、適切な選択培地の組成は下記の通
りである。
“機能”遺伝子及び選択可能マーカー遺伝子の他に、DNA配列はまた、外来性
DNA配列の存在及び発現のための形質転換されたカルス細胞及び植物材料のス
クリーニングを促進するレポーター遺伝子を含むことができる。典型的なレポー
ター遺伝子は、この後より詳細に記載されるように、β−グルクロニダーゼ及び
ルシフェラーゼを包含する。
外来性DNA配列は、適切なプラスミド、典型的にはTiプラスミド上に見出さ
れるトランスファーDNA (T−DNA)領域内にトランスファーされるべき
配列を担持するアグロバクテリウム細胞と共にインキュベートすることによりカ
ルス細胞に導入されるであろう。Tiプラスミドは、植物細胞の形質転換のため
に不可欠な2つの領域を含む。
これらの1つのT −D N A 9M域は植物核に移され、そして腫瘍形成を
誘発する。ビルレンス(vfr)8N域として言及される他の領域は、T−DN
Aのトランスファーのために不可欠であるが、しかしそれ自体トランスファーさ
れない。T−DNA 8I域中に、トランスファーされるべき[lNA配列を挿
入することによって、植物ゲノムへの0IJA配列の導入がもたらされ得る。通
常、Tiプラスミドは、腫瘍を引き起こす遺伝子を欠失せしめ又は不活性化する
ために変性され、その結果、それらは本発明の遺伝子構造体のトランスファーの
ためのベクターとしての使用のために適切である。他のプラスミドは、本発明の
DNA配列をカルス細胞にトランスファーするためにアグロバクテリウムと共に
使用され得る。
M換えTiプラスミドの構成は、従来の組換えDNA技法、たとえばMania
tisなど1.前記に記載される技法を用いて達成され得る0時々、プラスミド
は、適切な宿主、典型的には、アグロバクテリウム以外のHtl宿主、たとえば
E、コリの操作及び構成を可能にする追加の選択マーカー遺伝子を含むであろう
。適切な選択マーカー遺伝子は、耐カナマイシン性、耐カナマイシン性、耐アン
ピシリン性及び同様のものを包含する。
DIiA配列内の遺伝子は典型的には、バラ植物宿主のために適切である適切な
転写及び翻訳制御配列に結合されるであろう。たとえば、その遺伝子は典型的に
は、プロモーターが転写活性を確保するために通常効果的である距離に対応する
プロモーターからの距離に位置している。通常、ポリアデニル化部位及び転写終
結部位は、遺伝子コード配列の3′末端で供給されるであろう0時々、その必要
な制御機能は、それが他の宿主の標的植物から単離される場合、構造遺伝子と一
緒に得られる。そのような損なわれていない遺伝子は通常、コード配列の上流(
5′)又は下流(3′)のいづれかに、コード配列、イントロン、プロモーター
、エンハンサ−及びすべての他の調節要素を含むであろう。
場合によっては、二元ベクターシステムは、本発明のDNA配列を導入するため
に使用され得る。第1のプラスミドベクター株は、T−DNA配列を担持し、そ
して第2のプラスミドベクターはビルレンス(virlHff域を担持する。カ
ルス細胞と共に両プラスミドを担持するアグロバクテリウム細胞をインキュベー
トすることによって、カルス細胞の感染が達成される。Hoekemaなど、(
1983) Nature 303:179〜180(この開示は引用により本
明細書に組込まれる)を参照の適切なアグロバクテリウム株は、アグロバクテリ
ウム ツメファシェンス(Agrobacterlum tumefacren
s)及びアグロバクテリウムリゾゲネス(Agrobacterium rhi
zogenes)を包含する。野生型のアグロバクテリウム リゾゲネスが使用
され得るが、アグロバクテリウム ツメファシェンスは“武装解除”されるべき
であり、すなわち使用の前、そのlI!瘍誘全誘発性活性去すべきである。好ま
しいアグロバクテリウム ツメファシェンス株は、Hoekemaなど、 (1
983)Nature、 303:1.79〜180により記載されるようなL
BA4404及びHoodなど、(1986) J、Baeteriol、、1
68:1291−1301により記載されるようなEHAIOIを包含する。好
ましいアグロバクテリウム リゾゲネス株は、Birotなど、(1987)
Plant Physiol、Biochem、、25:323〜325により
記載されるような15834である。
所望する外因性DNA配列を担持するアグロバクテリウム株が調製された後、そ
れらは通常、バラカルス細胞と共にインキュベートする前、一定時間、培養され
るであろう。最初に、アグロバクテリウムは、栄養物、エネルギー源及びゲル化
剤を含む固体培地上で培養され得る。適切な栄養物は、塩、トリプトン及び酵母
抽出物を包含し、そしてほとんどの糖はエネルギー源として適切であり、そして
ゲル化剤は寒天、GeI−rjte@又は同様のものであり得る。好ましい培地
はL−Brothであり、これはこの後の実験セクションに詳しく説明されてい
る。通常、培地は、プラスミドDNA配列を担持するアグロバクテリウムを選択
するために抗生物質を含むであろう。
アグロバクテリウム細胞は典型的には、好ましくは約28°Cで暗室において約
1〜3日間、培養され、そしてまず白色のクリーム色の間、すなわちカン色にな
る前、固体培地から削落とされることによって集められる0次に、細胞は液体培
地、たとえばL−ブイヨンにおいて、又はより好ましくは、次の成分を含む誘発
ブイヨンに懸濁される:
塩化アンモニウム 0.5〜3 g / e 1. g / 12硫酸マグネシ
ウム 0.5〜3g/l 1g/l塩化カリウム 0.05〜2g/j! 0.
15g/I!力Jレシウム 2〜20mg/ l 10++g/ l硫酸第一鉄
0.5〜10wg/ II 2.5請g/l−塩基性# スフ x h 50
〜1000mg/ j! 272 mg/ NME5 1000〜10.000
a+g/ l 3904+g/ 1グルコース 2〜30g/l 5g/lアセ
トシリンゴン 10〜200 μM 100μMスクロース 10〜30g/j
2 20g/lp!(5〜75.5
アグロバクテリウム細胞は、好ましくは約20°C〜30℃の適度な温度で、撹
拌されながら、約1〜10時間、好ましくは約2〜3時間、L−ブイヨン又は誘
発ブイヨン中で培養される。
体細胞胚生成は次の通りにして達成され得る。次の2段階が、ローザ ハイブリ
ダの成熟体細胞組織から体細胞胚の生成に包含される: (a)少なくとも1つ
の誘発されたカルスを得るために、栄養媒体、エネルギー源、オーキシン及びサ
イトキニンの有効量を含むカルス誘発培地上で成熟体細胞組織を培養し;そして
(b)体細胞胚を得るために、栄養媒体、エネルギー源、オーキシン及びサイト
キニンの有効量を含んで成る、体細胞胚の成長の完結を誘発できる再生培地にお
いて前記誘発されたカルスを培養する段階。1つの態様においては、その段階は
、誘発されたカルスを単離し、そして誘発されたカルスを単離し、そして誘発さ
れたカルスが体細胞胚を生成するために再生される前、誘発されたカルスの量を
高めるために維持培地上で誘発されたカルスの培養を含んで成る。
カルス誘発は次の通りにして達成され得る。バラ組織が上記植物部分のいづれか
から得られ、そして適切な栄養物、エネルギー源、成長調節物及び同様のものを
含む、植物材料におけるカルス形成を誘発するために選択されたカルス誘発培地
に配置される。カルス増殖を支持するために窒素及び塩の適切な供給を提供する
種々の基本的な栄養培地、たとえばWhite’s B5.N6及びMS培地が
知られている。
いづれかの糖がエネルギー源として使用され得る。適切な選択の中には、グルコ
ース、マルトース、スクロース又はラクトース、又は上記糖のいづれかとの組合
してのスクロース、又はマンノスが存在る。
カルス誘発培地は好ましくは、少なくとも1種のオーキシン及び少なくとも1種
のサイトキニンを含む。オーキシンは、天然の又は合成のいづれかのオーキシン
、たとえばインドール酢酸(IAA)、ナフタレン酢酸(NAA)、2.4−ジ
クロロフェノキシ酢酸(2,4−D)、ビクロラム及びジカンバ(dicamb
a)であり得る。サイトキニンは、天然の又は合成のいづれかの既知サイトキニ
ン、たとえば6−ヘンシルアデニン(6−BA)、ゼアチン(ZEA)、キニム
ン(KIN)、及びイソペンチルアデノシン(iP)から選択され得る。カルス
は、オーキシン及びサイトキニンのいくつかの組合せの存在下で誘発され得る。
しかしながら、卓越した結果は、2.4−D及びゼアチンを含む誘発培地上で観
察される。他の有用な組合せは、キネチンとNAAである。一般的に、オーキシ
ンは、約0.1〜10■/Idの量で存在し、そしてサイトキニンは約0,2〜
15.0■/dの量で存在する。オーキシンがNAAである場合、培地中の濃度
は好ましくは、約0.5〜2.5■/l及び最っとも好ましくは約2.0■/l
である。 2.4−Dが使用される場合、その量は好ましくは約0.5〜10.
0[/i及び最っとも好ましくは約2.5■/lである。サイトキニンがキネチ
ンである場合、培地中のその濃度は好ましくは約0,5〜51Ig/l、及び最
っとも好ましくは約0.5■/lである。ゼアチンが使用される場合、その濃度
は好ましくは、約0.2〜12.5■/l及び最っとも好ましくは約1.5■/
lである。他の非本質的な成分はまた、カルス誘発を最適化するために培地に添
加され得る。たとえば、アミノ酸、たとえばグリシンが窒素源として使用され得
る。ある態様において、追加の増殖tlii節物の使用が、カルス誘発の促進に
おいて適切であり得る。
たとえば、約O91〜0.2■/2の量でのアブシジン酸(ABA)の添加は、
カルス誘発において、特に胚発生組織を誘導するより球状のカルスを促進するこ
とに有用である。ABAはすべての外植体源と共に使用され得るが、しかし特に
、インビトロ葉外植体の培養に関して有用である。
当業者は、植物組織培養に時々使用される他の成分がカルス誘発培地に導入され
得ることを理解するであろう0種々のビタミン、たとえば?ISビタミン、wh
iteビタミン、ニコチン酸、イノシトール、ピリドキシン又はチアミンの添加
が通常である。同様に、固体培地のためには、適切な量の固化剤、たとえば寒天
又はGe1−rite”が、混合物に添加される。
再生培地へのカルスの移行の前、維持培地にカルスを移行することが所望される
(通常、形質転換の場合)、この培地、こわれやすい胚発生組織又はカルスを単
離し、そして再生の前、このタイプのカルスを助けるために使用される。再生は
、成熟相なしには生じ得るが、維持培地へのカルスの移行は、特定カルス細胞系
の良好な制御及び増殖を可能にする。
維持培地の主成分は、無機栄養物、少なくとも1種の成長調節剤、及びエネルギ
ー源を有する適切な塩基性培地である。いづれかの垢がエネルギー源として使用
され得る。増殖調節剤は、オーキシン、サイトキニン、アブシジン酸及びジベレ
リン酸を包含する群から選択され得るが、但しこれだけには限定されない。オー
キシンは、天然の又は合成のいづれかのオーキシン、たとえばTAA 、 NA
A 、 2.4−D及びビクロラムであり得る。オーキシンは約0.1〜110
l1/IIiの量で存在するであろう、サイトキニンは、合成の又は天然のいづ
れか既知のサイトキニン、たとえば6−BA、 ZEA 、 KIN及びiPか
ら選択され得る。サイトキニンは、約0.2〜15.0■/dの量で存在し得る
。
アブシジン酸は約0.2〜2■/i!、の量で存在し得る。ジベレリン酸は約0
.5〜5■/1の量で存在し得る。
カルス維持は、できるだけ長く、好ましくは定期的な継代培養により続けられる
。一般的に、予備胚発生カルスは、約12〜24カ月又はそれ以上維持され得る
。
特定の態様において、胚が細胞懸濁液から生成される場合、誘発の後の細胞が、
特定の維持培地、すなわち培養において組織外植体の酸化なしに細胞増殖を促進
する5M−1に移され得る。5M−1培地の利用性は、ABA及び2.4−Dの
存在下で存在する。好ましい態様において、2.4−Dは約1.65■/2の濃
度で存在し、そしてABAは約0.26mg/ lの濃度で存在する。5M−1
における培養に続いて、組織は良く且つコンパクトになり、そして結果的に、好
結果をもたらす完結方法のために必要な良好な細胞懸濁液のための主成分を供給
する小さな細胞群を形成し始める。
さらに、細胞懸濁培養の特定の場合、1又は複数のならし培地が、液体培地にお
いてこわれやすい細胞系の選択を可能にするために維持培地への移行の前に使用
され得る。そのならし培地は、無機栄養物、成長m!ff物及びエネルギー源と
共に適切な塩基性培地を含んで成る。いづれかの塘がエネルギー源として使用さ
れ得る。成長調節物は、オーキシン、サイトキニン、アプシジン酸及びジベレリ
ン酸を包含する群から選択され得るが、但しこれだけには限定されない。
オーキシンは、天然の又は合成のいづれかのオーキシン、たとえばIAA 、
NAA 、 2.4−D及びピクロラムであり得る。オーキシンは、約0.1〜
10■/dの量で存在するであろう。サイトキニンは、天然の又は合成のいづれ
か既知のサイトキニン、たとえば6−HA、 ZEA 。
KIN及びiPから選択され得る。サイトキニンは、約0.2〜15.0g/l
の量で存在し得る。アブシジン酸は、約0.2〜2■/Ilの量で存在し得る。
ジベレリン酸は、約0.5〜5■/2の量で存在し得る。
カルスは、ならし培地において約3〜6週間、培養され得る。
バラカルス細胞は、本発明の方法に従って形質転換され得る。バラ組織はまず、
形質転換のために分散されたカルス細胞の源として使用する少なくとも1つのカ
ルスを生成するのに十分な時間、カルス誘発培地上で培養される。典型的には、
組織は、早く成長するカルスを生成するために、約3〜13週間、通常約7〜l
O週間、及び好ましくは約8週間、カルス誘発培地に維持され得る。初めに、カ
ルス形態は硬質、海綿状、水性、砂状又は球状であり、そして培地の特定の組成
に依存して白色、クリーム色又は黄色を有する0本発明の形質転換法に使用する
ための好ましい形態は、カルスが白色がかったクリーム色及び粒状コンシスチン
シーを伴って、ひじょうにこわれやすく又は分散性になる場合、約7〜10週間
後、通常約8週間後に生じる。これらの特徴を有するカルスからの細胞は最っと
も適切であることが見出されたが、硬質で且つコンパクトであるカルスからの細
胞もまた、約2〜3■の寸法を典型的には有する小さな断片に切断することによ
って、形質転換のために使用され得る。
上記のようにして培養されたカルスは、形質転換のためにカルス細胞源として直
接的に使用され得、又は出発材料として使用する前、継代培養され得る。継代培
養は、本発明の方法のための出発材料の源としてカルス細胞の連続した維持を可
能にする。
所望する形質転換を達成するためには、上記カルス材料が、形質転換されるべき
外来性DNA配列を担持するアグロバクテリウム細胞と共に、典型的には1〜4
日間インキュベートされる。インキュベーシッンは、栄養物、エネルギー源、及
びアグロバクテリウムのビルレンス(vir)fii域の形質転換効率の増強を
誘発するために選択された誘発化合物を含む同時培養培地において達成される。
誘発化合物は、そのようなビルランスを誘発することが知られているいづれかの
フェノール化合物、好ましくは約10〜200 μM、好ましくは約100 μ
Mで存在するアセトシリンボン(As)であり得る。適切なフェノール化合物は
、Boltonなど、(1986) 5cience 232:983〜985
に記載される。
好ましい同時培養培地は、エネルギー源としてスクロース(20g、’R)、オ
ーキシンとして2.4.−DC5■/i)及びサイトキニンとしてゼアチン(1
■/2)を含む。ジベレリン酸(1■/りがまた好ましくは、成長tA節物とし
て存在する。同時培養培地のための好ましい配合物は、この後の実験セクション
に示されるN12ASである。
カルス細胞は、約20〜28°C1好ましくは約24゛Cの適度な温度で、約1
〜4日間、通常約1〜2日間、同時培養培地中でアグロバクテリウム細胞と共に
組合される。その培地は好ましくは暗室に保持され、そして同時培養は、アグロ
バクテリウムが、コロニーがカルス上に直接的に又は顕微鏡を通して観察できる
ように十分に増殖するまで続けられる。
アグロバクテリウム細胞は、約107〜10io個の細胞/d、好ましくは約1
09個の細胞/dの濃度で存在する。カルス細胞は、体積に基づいて、約1:l
〜約10:1(カルス細胞:アグロバクテリウム細胞)、好ましくは約3:1の
比で存在する。通常、カルス材料約1〜100 m、好ましくはIOdの合計量
が、約1〜100 d、好ましくは約lO〜12dの合計培養体体に使用される
。好ましくは、カルス細胞及びアグロバクテリウム細胞は、同時培養培地上での
フィルター紙マトリックス、たとえば−hatman e l上に置かれる。
形質転換が完結された後、カルス細胞を、水、又は栄養物、エネルギー源、成長
toy物及び同時のものを含む培養培地により、アグロバクテリウム細胞から洗
浄される。小さなカルス構造体、典型的には約0.2〜0.3閣の大きさのもの
のためには、N12培地(実験セクションを参照のこと)の使用が特に適切であ
る。大きなカルス構造体、典型的には約0.4〜0.7閣の大きさのもののため
には、N53培地の使用が特に適切である。
形質転換されたカルスは、洗浄媒体と共に、典型的には約1:3〜約1:30(
カルス:液体)、好ましくは約1:10で混合され、そして好ましくは500
rp−で約5分間遠心分離される。はとんどの細菌を含む得られた液体画分を除
去し、そしてカルスを含むより濃い画分が保護される。洗浄を2〜6回くり返し
、そして抗生物質が、いづれかの残存するアグロバクテリウム細胞を殺害するた
めに後期洗浄に少なくとも使用される。アグロバクテリウムを殺害できるいづれ
かの抗生物質、たとえばカルベニシリン(200−1000■/り、バンコマイ
シン(100〜500■/l)、クロキサシリン(200〜1000mg/β)
、セフォタキシン(200〜1000■/f)及びエリスロマイシン(200〜
1000■/it)が使用され得る。
洗浄の後、カルスは、外来性DNAの一部として導入されるマーカーの存在に基
づいて、形質転換されたカルスの固定を可能にする植物選択物質を含む適切な選
択培地上に置かれる0便利には、その選択培地は、カルスの部分、典型的にはそ
れぞれ約100■のカルスと共にベトリ皿に置かれる。選択培地は、一般的な増
殖培地、たとえば植物選択物質により補充されたN12又は門53(この後の実
験セクションに記載される)であり、そして通常抗−アグロバタテリウム抗生物
質を含む。適切な植物選択物質は、次のものを含む。
薮五生隻l盟 ゛ 1町の゛
カナマイシン 200〜500g/j!ヒグロマイシン 20〜80■/l
スペクチノマイシン 20〜BOtg/lストレプトマイシン 100〜500
g/Ilクロルスルフロン 0.001〜0.05■/i。
好ましい選択培地は、サイトキニン又はオーキシンを含まないが、しかし約0.
5〜4[/ffi、好ましくは約2■/j2で添加されるアブシジン酸を存する
N12及び祁3 (この後の実験セクションを参照のこと)である。N53は、
カルス構造体が約0.4〜0.7閣の大きさである場合、特に好ましい。耐カナ
マイシン性が選択可能マーカーである場合、N12CK及びN53CK (この
後の実験セクションを参照のこと)が特に適切である。
選択培養は、形質転換されたカルス細胞の増殖及び白色かかったクリーム色のカ
ルスの生成を可能にするのに十分な時間、維持され、ところが非形質転換カルス
細胞はカッ色に変わり、そして死滅する。
典型的には、選択培養は、主に植物選択剤の濃度に依存して、約25〜50日続
くであろう。たとえば30日が一般的に300■/lでのカナマイシンのために
十分であり、そして50日は、200■/lでのカナマイシンのために適切であ
る。しかしながら、選択培養の終結における主な基準は、形質転換された増殖細
胞と形質転換されていない非増殖細胞との間の明確な差異である。
生存性は、カルス細胞が形質転換されたことを示唆するが、標準のアッセイ方法
、たとえばサザンブロント、ノザンブロント、制限酵素消化、ポリメラーゼ鎖反
応(RCR)アッセイを用いて、又はレポーター遺伝子の使用により形質転換を
確かめることが通常所望される。適切なレポーター遺伝子及びアッセイは、Je
fferson、GtlS GeneFusion 5ystess User
’s ffanual、Cambridge、England(1987)に記
載されるようなβ−グルクロニダーゼ(G11S)及びOw(1986)Sci
ene 234 :856〜859により記載されるようなルシフエラーゼアン
セイを包含する。適切には、これらのアッセイは、形質転換工程に続いてすぐに
、又は本発明に従っての形質転換された植物材料の再生の間、いづれかの続く点
で行なわれ得る。
誘発培地(及び場合によっては維持培地)上での培養、又は選択培地上での形質
転換及び選択に続いて、カルスは、体細胞胚の生成のために再生培地に移される
。この培地は、その主要成分として、オーキシン、サイトキニン、エネルギー源
及び適切な栄養培地、たとえばWh i te ’ s又はB5培地を含む。形
質転換に続いて、培地lよまた、抗−アグロバクテリウム抗生物質及び通常AB
A又はジベレリン酸を含むであろう。好ましい後−形質転換再生培地は、N53
C(特に、N12CKが選択培地である場合)及びN20C(特に、N53CK
が選択培地である場合)である。
再生培地の配合は、体細胞組織の源に依存して調整され得る。成熟体細胞組織が
雄すい花糸又は細胞懸濁培養物から得られる場合、オーキシン:サイトキニンの
比は、カルス誘発培地に存在するオーキシン:サイトキニンの比に対して少なく
とも2〜15倍減しられ得、そして/又は再生培地におけるオーキシン及びサイ
トキニンの源はカルス誘発培地におけるオーキシン及びサイトキニンの源と異な
るであろう。好ましい態様において、誘発培地及び選択培地におけるよりも再生
培地におけるより弱いサイトキニン及びオーキシンが使用される。特に、2.4
−Dは強いオーキシンであり、すなわちNAAよりも増殖調節に対して高い効果
を有し、そしてゼアチンはキネチンよりも強いサイトキニンである0例として、
花糸の再生は、カルス誘発培地において4.0の割合でのNAA/キネチンに比
較して、1.3の割合で2.4−D/ゼアチンを含む培地において生じ得る。
成熟体細胞組織が葉の外植体から得られる場合、オーキシン:サイトキニンの比
は、カルス誘発培地に存在するオーキシン:サイトキニンの比に対して高められ
得、そして/又は再生培地におけるオーキシン及びサイトキニンの源は、カルス
誘発培地におけるオーキシン及びサイトキニンの源とは異なるであろう。例とし
て、葉外植体の再生は、1.3の割合での2.4−D/ゼアチンに比較して、2
.0の割合でのNAA/KINを含む維持培地において生し得る。
形質転換されたカルスと共に使用するための好ましい再生培地は、N53C(特
ニN12CKが選択培地である場合)及びN20C(特ニM53(Jが選択培地
である場合)である。
再生培地上での期間は一般的に約20〜60日、通常約30日である。
り球状〜心臓形状の胚が通常、この時間の後に培養物の表面上に現われるであろ
う。多くの場合、そのようにして形成される胚は、継代培養に基づいて、それら
の外表面上で二次胚を発生することができる。この二次胚の生成が特に所望され
る場合、球状の胚は新鮮な再生培地に移され、そして3〜6週間、培養され得る
。
上記のようにして生成された体細胞胚は、多くの数の形質転換された胚を付与す
るために反復して継代培養され得る。これらの胚はまた、発射法(5a1for
d、など、)を通しての植物形質転換のための有用な標的である。しかしながら
、完全な植物材料を再生するためには、体細胞胚は、成熟工程にゆだねられるこ
とが所望される。
体細胞胚の成熟は、栄養物、エネルギー源、及びオーキシン、サイトキニン、ア
ブシジン酸、及びジベレリン酸を含む(但し、これだけには限定されない)成長
調節物を含む培地に球状胚を移すことによって達成される。オーキシンは、天然
の又は合成のいづれかのオーキシン、たとえばIAA、 NAA 、 2.4−
D及びピクロラムであり得る。オーキシンは、約0.1〜10■/dの量で存在
するであろう、サイトキニンは、天然の又は合成のいづれか既知のサイトキニン
、たとえば6−BA、 ZEA 、 KIN及びiPから選択され得る。サイト
キニンは、約0.2〜15.0■/2の量で存在し得る。アブシジン酸は、約0
.2〜2@/Hの量で存在し得る。ジベレリン酸は、約0.5〜5■/lの量で
存在し得る。好ましい成熟培地は、N20(この後の実験セクションを参照のこ
と)である。
カルス細胞は、成熟体細胞胚が得られるまで、好ましくは約30日ごとに継代培
養しながら成熟培地上で維持される。成熟の期間は一般的に、約3〜6週間であ
る。球状胚は成熟培地の表面上に現われ、そして多くの胚は、二次胚にそれらの
外表面上で発生する。そのような二次胚生成が所望される場合、球状胚が新鮮な
維持培地(上記のような)に移され、そして多くの胚を得るために返復して継代
培養され得る。そのような継代培養は好ましくは、1120培地上で行なわれる
。
上記のようにして生成される成熟体細胞胚は次に、発芽された胚を生成するため
に発芽培地に移される0発芽培地は栄養物及びエネルギー源を含んで成る。培地
はさらに、サイトキニン、アブシジン酸及びジベレリン酸を含む(但しこれだけ
には限定されない)成長調節物を含む。サイトキニンは、約0.1〜1.0■/
lの濃度で存在し得る。アブシジン酸は、約0.2〜2■/!の量で存在し得る
。ジベレリン酸は約0.5〜5■/!の量で存在し得る。発芽培地はまたさらに
、約5〜15%、V/Vでココナツツ水を含むことができる。好ましい発芽培地
は旧3である。体細胞胚は、発芽された胚を生成するために、発芽培地上で約1
〜45日、通常約24日間維持される。
胚発芽の初期段階は、胚軸の拡張、子葉及びクロロフィルの成長により特徴づけ
られる。発芽の後期段階において、子葉が拡大し、胚軸が拡張し、そして先端の
根が成長する。分化された胚は、発芽培地上に約24日間維持され得る。その結
果物は、2〜4枚の葉を有する長さ1〜4mの苗条を有する体細胞胚である。
場合によっては、発芽された胚は、拡張された苗条を生成するために苗条拡張培
地に移され得る。その培地は、一般的に上記のように栄養物、エネルギー源、及
び成長mm物を含むが、しかし減じられた塩濃度(50%まで低い)及び減じら
れた成長11節吻合有率を有し、好ましくは1〜6■/!でのBA及び0.1〜
1■/2でのIAAを有するであろう。好ましい苗条拡張培地はN13−8 (
この後の実験セクションを参照のこと)である。胚は、苗条が長さ約10〜20
awになり、3〜5枚の十分に緑で且つ拡張された葉及び茎を成長せしめるまで
、典型的には3〜4週間、拡張培地に維持される。
発芽された(そして場合によっては、苗条拡張された)胚は、適切な栄養物、エ
ネルギー源、オーキシン及びサイトキニンを含む成長(又は苗条増幅)培地に連
続的に移される。オーキシンは、天然の又は合成のいづれかのオーキシン、たと
えばIAA、 NAA 、 2.4−D及びピクロラムであり得る。オーキシン
は、約0.1〜10g/adO量で存在するであろう、サイトキニンは、天然の
又は合成のいづれか既知のサイトキニン、たとえば6−BA、 ZEA 、 K
IN及びiPから選択され得る。サイトキニンは、約0.2〜15.0■/lの
量で存在し得る。
好ましいB欅において、オーキシンは、IAAであり、約0.3■/lの濃度で
存在し、そしてサイトキニンは6−HAであり、約3.0■/lの濃度で存在す
る。栄養培地は、White’s 、 MS、 B5及びN6培地から成る群か
選択されるが、但しこれだけには限定されない。好ましい成長又は苗条増幅培地
はN13(この後の実験セクションを参照のこと)である。いづれかの糖がエネ
ルギー源として使用され得る。オーキシンは、天然の又は合成のいづれかのオー
キシン、たとえばIAA 、 NAA 、 2.4−D及びピクロラムであり得
る。オーキシンは、約0.1〜10■/dの量で存在するであろう、サイトキニ
ンは、天然の又は合成のいづれか既知のサイトキニン、たとえば6−BA、 Z
EA。
Kl)l及びiPから選択され得る。サイトキニンは、約0.2〜15.0■/
!の量で存在し得る。
発芽された胚は、約20〜200日間、好ましくは約30日間、成長培地におい
て培養され得る。十分に成長された苗木が得られ、そしてたとえば根の生成のた
めに人工土壌に移され得る。1つの態様において、複数の苗条は、土壌に移す前
、単一の苗木から分離され得る。
約10〜40閣の長さ及び好ましくは約5〜10枚の葉を有する十分に成長され
た苗条が、根再生のために選択される。根再生のための好ましい方法は、人工土
壌を含む、典型的には根誘発ホルモンを含む培地により飽和された小さなポット
に根ずくされるべき苗条を移すことである。適切な根誘発は栄養物を含むが、し
かし糖及び他のエネルギー源を奪うその培地はさらに、チアミンを、好ましくは
チアミン−HClの形で、約0.5〜2■/2で及びオーキシン、たとえばIA
Aを約1〜4■/i!で含むことができる。好ましい根再生培地はN3−4(後
の実験セクションを参照のこと)である。ポットにおいて、苗条は容器、たとえ
ばmagenta GA −7培養容器に配置され、そして24時間当たり16
時間の光下で成長チャンバーにおいてインキュベートされる。
他の根再生方法は、適切な根誘発ホルモン、たとえばRooTone (TM)
に根を含浸することである。次に、苗条が温室において、好ましくは高い相対温
度を維持するためにプラスチックカバー下で維持されている土壌に直接的に置か
れる。カバーは、苗条の硬化を引き起こすために、一定期間にわたって徐々に除
去され得る。
上記アプローチのいづれかにより、根は約7〜35日で典型的には得られる0次
に根を有した苗条が温室内に又は組織培養苗木のための従来の態様で移植され得
る。
得られた苗木の形質転換は、外来性DNAにより組込まれたいづれかの表現型に
ついて植物材料をアッセイすることによって確かめられ得る。特に、適切なアッ
セイは、特定のレポーター遺伝子、たとえばβ−グルクロニダーゼ及び/又はル
シフェラーゼの存在を決定するために存在する。他の方法、たとえばPCR,制
限酵素消化、サザンブロット ハイブリダイゼーション及びノザンブロット ハ
イブリダイゼーションがまた使用され得る。
上記方法及び次の例は、多くの異なったハイブリッド茶の種類、たとえば“ソニ
ア”及び“ロヤルティ”に適用された。好結果をもたらす手段は、ある程度、遺
伝子型特異的であり;しかしながら、一定の種類による組織培養方法の実質的な
好結果は、上記誘発培地の1つを利用するこわれやすい予備胚発性組織の選択に
より決定され得る。従って、当業者は、本発明の方法を他の種類に容易に適用す
ることができる。
次の例は、例示的であって、本発明を制限するものではない。
ス】■1蛙
? )
ABA ;アフ′シジン酸 Sigma Ches+tcal Co、、 St
、 Louts−+MO,tlsA
アセトシリンゴネ Aldrich Chemical Co、+ Mi1wa
ukee+何f、ll5A
寒天;TC寒天 Hazleton Biologies、 Inc、+Len
exa、KS、IJSA
As: アセトシリンゴネ Aldrich Chemical Co、1Mt
1waukee+Ml、USA
B−5塩 Gas+borg et at、 (1968) Exp、 Ce1
lRes、50:151−158
BA、ベンジルアデニン Sigma Chemical Co、、 St、
Louis。
MO,[lSA
バクトガ−Difco−Lab、 Detrott、 旧、 USAカルベニシ
リン Geopen
2+4−D;2+4− Sigma Chemical Co、、 st、 L
ouis+ジクロロフェノキシ酢酸 ?IO,IJSADropp、この活性成
分がチダ Nor−Am Chemical Co、、 Wil+wingto
n。
ウズロンである綿の落葉剤 DE、 USAGA3;ジベレリン酸 Sigma
Chemical Co、、 St、 Louis+MO,tlsA
G418;ゲネチシン Sigma Chemical Co、、 St、 L
ouis。
阿O9υ5A
GtlS、β−グルクロニダーゼ
IAA;インドール−3−酢酸 Sigma ChemicaI Co、、 S
t、 Louis+MO,USA
IBA;インドール−酪酸 Sigma Chemical Co、、 St、
Louis。
MO,IJSA
インソリトール Sigma Chemtcal Co、+ St、 Loui
s。
No、 USA
Jiffy Mix Ba1l Jiffy、 Chicago、 TL、 U
SA許 ・
JiHy Pots Ba1l Jiffy、Chicago、rL、!JSA
MS塩 JRHBioscience、 Lenexa+ KS、 USA伍
・
トリトン、 TritonX−100Sigma Chemical Co、、
SL、 Louis。
MO,USA
トリプトン Difco−Lab、 Detroit、 Ml、 USATwe
en@ ICI 1lnited 5tates、fc、。
Wils+ington、DB、USAバンコマイシン Sigma Chem
ical Co−+ st、 Louis。
問、IJSA
ビタミ7 Sigma Chemical Co、、 St、 Louts。
MO,[ISA
酵母抽出物 Difco−Lab、 Detroit、 MI、 LtSAゼア
チア Sigma Chemical Co、+ St、 Louis+MO,
tlsA
埜11■え批
チアミンHCI : 10.0■/l
ピリドキニン : 2.Omg/ffiニコチン酸 : 2.0m1g/f
K?l−8Pビタミン :1x
し一グルタミン酸 : 0.6に/1
システィン : 0・21g/l
ビタミンを有さない
カザミノ酢 :25o■/2
MS塩 :1x
チアミンRCI : 0.5■/2
イノシトール : 100.0■/E
ピリドキシン 二0.5■/2
ニコチン酸 =0.5■/i
グリシン :2.0■/l
BA : 3.0■/I!
144 : 0.3■/E
寒天 : 6.Og/l
チアミン)ICI : 5■/l
イノシトール : 100.0■/2
ピリドキシン :1.5■/2
ニコチン酸 :1.5■/1
KAOビタミン1:1x
ココナツツ水” : io%V/V
スクロース : 20gyl
Gel−rite@ 二 2.4 g / 1M2O+力ルヘニシリy : 5
00g/l1M20に200C
M20C十カナマイシン:2oo■/j!皿L
MS塩 :工x
チアミン1(C1: 5■/i
イノシトール = 20.1g/l
ピリドキシン : L5tg/l
ニコチン酸 : 1.5g/j!
グリシン : 2.0[/j!
GA、 、 l、Q■/1
ABA : 2.0a/j!
スクロース : 30g/l
Ge1−rtte@ : 2.4 g/ 11M53 +As : 100 μ
M
53C
1’153+カルヘニシリ7 : 500+ag/f53CK
M53C十カナマイシフ : 300g/fMS塩 :1x
MS ビタミン :1x
グリシン = 2■/2
KIN : 0.5[#2
NAA 、 2■/l
スクロース : 30g/l
Ge1−rite@ : 2.48712M5塩 : 1χ
チアミン−HCl : 5■/i
イノシトール : 100■/12
ピリドキシン : 1.5 mg/ 1ニコチン酸 :1.5■/l
グリシン : 2■/l
ゼアチン :1.5■/I!
NAA : 0.025 N/I
GA3 : 1g#!
スクロース : 20g/l
Ge1−rite@ : 2.4 g/Il阿S塩 : 工χ
チアミン−HCl : 5■/2
イノシトール : 100■/2
ビニドチム =1.5■/2
ニコチン酸 :1.5■/2
グリシン : 2■/i。
ココナツツ水 :154
GA3 : 1.0■/f
ABA : 0.2■/i
KM−8Pビタミン :1x
スクロース : 20g/j!
Ge1rite : 2.4 g / 1M134−53
6塩 :1x
チアミン1(C1: 5■/f
イノシトール : 100■/E
ピリドキシン :1.5■/E
ニコチン酸 ;1.5■/E
グリシン : 2x1g/j!
GA3 : 1.0■/!
ABA : 2.Ou/1
スクロース : 20g#!
Ge1rite : 2.4 g / 1硫酸アンモニウム : 329q/j
!チアミン−HCl : 5g/l
イノシトール : 1001g/ 1
ピリドキシン :1.5■/2
ニコチン酸 :1.5■/l
グリシン : 2■/1
2.4−D : 1.55ag/ l。
スクロース : 30g/i。
Ge1−rite@ : 2.4 g/j!次のようにして変性されたM2B5
:2.4−D : 2、Ou/I!
ゼアチン :1.5■/l
U」
N&塩 : 1/2x
チアミンHcl : 1.O*/f
スクロース : 20g/I!。
Ge1−rtte@ : 2.2 g/1次のようにして変性されたN3−1
:N、塩 :1x
チアミンI(C1: 5■/β
イノシトール : 100.0■/2
ピリドキシン :1,5■/l
ニコチン酸 :1.5■/2
グリシン :2.0■/E
2.4−D: : 5.0■/!
ゼアチン :1,0■/1
GA3 : 1.Og/I
KAOビタミン :1x
スクロース : 20g/l
Ge1−rite■ : 2.4g/j!N12 +As : 100 #M
■韮
N12十カベニジリン =500■/2月遣郊−
1112c+カナマイシン :300■/2肚1
にHzPOi : 10.5 g / ff1(NHa)zsO4: 1.Og
/l
クエン酸ナトリウム・2HzO: 0.5 g#!寒天 : 15g/I
し一ブイヨン1
トリプトン : log/l
酵母抽出物 5g/j!
寒天 : 15g/l
* ;寒天添加の前、O,1〜5 NのNaOHを用いて7.0〜7.2に調整
されたpH;25d/プレートで分散する。
方進3己口番果
史上
バーの・、立 びアグロバクテリウム 百ゾネス/ −1、カルスを生成するた
めにカルス誘発培地上での培養組織。
花糸から苗木を得るための一般的なスケムは第4図に示される。
ローザ ハイブリダ L、 var、Oヤルティ(N、 H,Wright、
Inc、。
Nursery、 Cranbury、 NJから得られた)の雄すい花糸を、
14日間、2°Cでの冷却予備処理の後、約1.5cmの長さの花の芽から切り
取った。芽を、C1orox (10%) /Tween @20 (0,1%
)により20分間、殺菌し、滅菌脱イオン水により3度すずき、そしてカルス誘
発培地(?1130−3)に置いた。すべての培地を、pH調整の後、24°C
及び15psiで20分間オートクレーブ処理した。ベトリ皿における培養物を
パラフィンにより密封し、そして24゛Cで暗室に維持した。早く成長する半固
体状の黄色のカルスを、M130−3における3週間後、花糸外植体から得た。
この培地における継代培養の後、カルスは乾燥外観に変化した。
カルスを維持培地M139に置いた。 M139培地は、酸化を防ぎ、そして少
ないコンパクトカルスに導びくカルス品質を改良した。
2、 予備−胚形成カルス誘発培地及びそれらの維持。
変性された成長調節物2.4−D(2,0■/l)及びゼアチン(1,5■/n
)を有するM139培地を、予備胚発生のこわれやすいカルス誘発(再生)培地
(1’1139−2)として使用した。予備胚発生カルスの初期段階は、1.4
3%の頻度で、旧39−2上へのカルス培養物の3週間後に観察された(第1A
図)。球状胚を同じ培地上で継代培養し、そして二次胚(第1B図)を、−次胚
の外表面上に形成した。胚は、阿9−21及びN9−2上に移された後3週間で
成熟した(第1C−D図)。
89−21培地は、N6塩(Chuなと、(1975) 5cientia 5
inica 18:659〜668)及び2.4−D(1[/ ffi )並び
にゼアチン(0,75■/l)に基づかれ; N9−2培地は2.4−D(2■
/l)及びゼアチン(1,5■/2)により補充されたMS塩を用いた。残る他
の成分はM2B5と同しであるが、但し、スフローズ(20g//りを除く。
胚は、旧34−2に移された後、3週間で発芽した。pHは、オートクレーブ処
理の前、5.7に調整された。高い形態学的変動性が、正常なタイプからひじょ
うに短い胚軸に変わる発芽胚、異常な数及び形状の子葉及び根の存在又は不在間
で観察された。正常な発芽が、単離された胚又は胚クラスターから観察された0
発芽の初期段階は、胚軸の拡張及び円錐形状の子葉(第1F−0図)の存在によ
り特徴づけられた。遅い発芽胚は合着子葉の開放、胚軸の追加の拡張及び強い先
端の根の成長により区別された。異常な胚は、増殖培地、1’1134−1への
移行に基づいて再生能力を有する新規培養物を確立するために卓越した源である
ことがわかった。 KM−8Pビタミン(にao and?Itchayluk
(1975) Planta、 126:105〜110)及び成長調節物がフ
ィルター殺菌され、そして増殖培地のオートクレーブ処理された部分に添加され
た。
3週間後、球状構造の存在を有するひじょうに早く増殖するこわれやすい白色の
胚組織が生成された。培地上でのこの組織の定期的な継代培養が、増殖し、球状
構造体を生成するその能力を維持した。
そのような組織は、N12培地上で8力月間、維持され得た。
他方、カルスが形質転換される予定である場合、変性された成長調節物2.4−
D(2,0■/42)及びゼアチン(1,5■/f)を含むH139培地が、予
備胚発生性のこわれやすいカルス誘発(再生)培地(M2B5−2)として使用
された。予備胚発住カルスの初期段階は、1.43%の頻度で、M2B5−2上
での8週間のカルス培養の後、観察された。球状構造体は、増殖培地、たとえば
M134−1上で継代培養された。
にM−8F ビタミン(Kao and Michayluk(1975) P
tanta、 126:105〜110)及び成長調節物がフィルター殺菌され
、そして増殖培地のオートクレーブされた部分に添加された。3週間後、ひじょ
うに早く増殖する、こわれやすい白色胚発生組織(球状構造の存在を伴う)が生
成された。培地上でのこの組織の定期的な継代培養が、球状構造体を増殖し、そ
して生成するその能力を維持した。そのような組織は、N12培地上で8力月間
、維持され得た。
3、 アグロバクテリウム リゾゲネス培養物及び調製。
二元ベクターpJJ3499を含むアグロバクテリウム リゾゲネス野生型株1
5834(Birotなど、(1987) Plant Physiol、 B
ioche曽、 25:323〜325)が形質転換のために使用された。pJ
J3499は、ツバリンシンターゼ プロモーター、及び耐カナマイシン性を付
与するネオマイシン ホスホトランスフェラーゼII (NPT It)遺伝子
及びカリフラワー モザイクウィルス35Sプロモーターを含む。β−グルクロ
ニダーゼ遺伝子(Jefferson(1986) Proc、 Natl、
Acad、 Sci、 USA 83:8447〜8451.)は、レポーター
遺伝子として存在する。菌株15834は単独で、対照接種物として使用された
。細菌は、10■/2のテトラサイクリンを含む1.5%バクトアガーにより固
化されたL−ブイヨン培地上で維持された。細菌は、ループを用いて固体培地が
ら削り落とされ、そして100μMのアセトシリンボンを含む°゛誘発ブイヨン
゛′培地(Winansなど、(1989) J、 Bact、 171:16
16〜1622)に懸濁され、そして28°Cで3時間、シェーカー(120r
pm)上で培養された。
4、 同時培養培地上での同時培養。
アグロバクテリウム細胞が、6力月後に選択されたこわれやすいカルスと共に3
:1の体積比(植物細胞:アグロバクテリウム細胞)で混合された。カルス及び
アグロバクテリウムが、11001Iのアセトシリンボンにより補充された同時
培養培地N12の上部上の7.0 cmの殺菌されたWhatman ;# 1
フイルタ一祇円上に置かれた。プレートが暗室において48時間、24゛Cで調
節された環境のインキュベーターに置かれた。
5、洗浄。
カルスが、500■/lのカルベニシリンにより補充された液体培地N12によ
りアルボバクテリウムから洗浄された。カルスが、1:10(カルス:培地)の
体積比で培地と共に十分に混合され、遠心分離され(500rp−で5分間)、
そして上滑液が捨てられた。洗浄は4回くり返えされた。
6、選択培地。
洗浄の後、10−12個のカルス塊状物(それぞれ約100■)が、選択のため
に300■/lの硫酸カナマイシン及び残留アグロバクテリウムを殺害するため
に500■/Eのカルベニシリンを含む選択培地N12CK上に置かれ、そして
広げられた。30日間の培養期間の最後で、はとんどのカルスはカッ色に変色し
たが、しかしながら、個々のカルスの1〜数個の断片が白みかかったクリーム色
のカルスを生成するために増殖し始めた。81個の接種されたカルスのうち75
個が、耐カナマイシン性カルスを生成した(第1表)。
7、 体細胞胚を生成するために再生培地上での培養。
次に、白みかかったクリーム色のカルス組織が、500■/lのカルへニジリン
(但し、カナマイシンではない)又はM53Gを含むN12C培地に23日間移
された。次に、N12C上での組織が培地M53に3週間移された。カルスはさ
らにこれらの培地上で増殖し、そしてより大きな球状構造体を生成した。
8、 成熟体細胞胚を生成するために成熟培地上での培養。
バート2からのカルス組織が、成熟培地M134−53に3〜5週間移された。
その組織は続いて、成熟培地?!20において9〜11週間培養された。
バート7からのカルス組織が、成熟培地M20に8又は11週間培養された。こ
の培地上で、4週間後開始し、そして進行し続ける成熟胚が得られた。成熟胚が
、広い子葉(通常2及び時々3又は4)及びひじょうに短い胚軸及び根を有する
構造体上に出現した。その胚は白色であった。同じ結果が、8週間及び11週間
の培養の期間で得られた。
9、 発芽培地上での培養。
成熟肝組織の発芽が、2週間後、N13培地上で達成された。16時間/日の光
照射(約1500ルクス)下で、組織は緑色になり、子葉は5〜10倍に拡張し
、そして胚は3〜5倍の大きさに拡大し、そして1〜5個の緑色の苗条を生成し
た。他方、成熟された肝組織の発芽は、N3−1培地において達成された。&l
l織はN3−1培地上で3週間インキュベートされた。次に十分に発芽された胚
が、苗木の成長を完結するためにN13培地に移された。6週間後、十分に成長
された苗木が得られ、そして人工土壌への移行のための条件下で存在した0葉腋
苗条増殖が観察された。
10、苗条増殖培地上での培養。
発芽された胚が新鮮なN13培地上で継代培養された。この培地上で、苗条はさ
らに増殖し、そして4週間後、元の胚当たり10〜30個の苗条が生成された。
11、苗条拡張培地上での培養。
苗条クラスターの断片を切断し、そしてクラスター当たり4〜6個の苗条をN1
3−8培地に移した。苗条は3〜4週間内で10〜15C1の大きさに拡張した
。
12、根の再生のために人工土壌上での培養。
苗条を、N3−4培地により飽和されたJiffy Mixにおいて培養した。
6週間後、十分に成長された苗条を得、そして人工土壌への移行のための条件下
に存在した。
13、根の再生のために土壌における苗条の培養。
苗条を、Rootone(TM)に浸し、そして温室において、ミックス土壌(
3:1の5uper 5oil:Perlett、 Rod McLellan
Co、、 So、 5anFrancisco、 CA+ USA)に植え込
み、そして必要な場合、水をかけた。
3週間後、根は再生され、そして完全なトランスゲニンク植物が得られた。植物
をプラスチックシートにより被覆し、これを徐々に(2週間以内に)除去し、植
物を堅くした。
14、形質転換の結果及び例示。
形質転換はいくつかの手段により確かめられた:1 ) M2OK2O0C上に
トランスファーされた形質転換カルスは、それらの増殖を続けることができ、と
ころが非形質転換の対照カルスは培地上で増殖を停止し、カッ色に変色し、そし
て結果的に死滅した(第2表);2)形質転換されたカルス、体細胞胚、及び形
質転換された苗条からの葉の断片はすべて試験で陽性であり、そして非形質転換
性対照はGUSアンセイにおいて負であった(第3表)(形質転換体は青色に染
色し、そして非形質転換性組織は青色に染色しなかった)。
葉カルスアッセイを、5個のトランスジェニック苗条に対して行なった。培地は
、組織が形質転換されたことを確かめるために50■/lのカナマイシンを含ん
だ、すべての形質転換体はカナマイシンの存在下でカルスを形成し、従って形質
転換を確証した。
1又l
門20 1上での カルスの カ マイシン についてのアッセイ形質転換され
な 25 200 0
かった対照 25 0 25
こわれやすい細胞 65 65 100胚カルス 42 42 100
体細胞胚 48 47 9B
苗条 21 21 100
植物 13 13 100
】:アッセイは、Jefferson(1987) 、前記に記載されているよ
うにして行なわれた。
旦l
バーのアグロバクテリウム ツメファシェンスノ −1、 カルスを得るために
カルス誘発培地上での培養組織。
例1と同じ。
λ 予備−胚形成カルス誘発培地及びそれらの維持。
例1と同じ。
3、 アグロバクテリウム ツメファシェンス培養物及び調製。
例1と同じである。但し、二元ベクターpJJ3931 (第8図)を含むアグ
ロバクテリウム ・ンメファシエンス株LBA440401oeke+wuなど
。
(1,983) 、前記)を、形質転換のために使用した。 pJJ3931は
pJJ3499と同じである。但し、それは355プロモーターの制御下で、レ
ポーター遺伝子として使用されるGUSの代わりにルシフェラーゼ(LIJC)
遺伝子(Ollなど、(1986) 、前記)を担持する。
4、 同時培養培地上での同時培養。
例1と同じ。
5、 洗浄。
例1と同じ。
6、 選択培地。
例1と同じである。但し、33個の接種されたカルスのうち25個のカルスが耐
カナマイシン性カルスを生成した(第1表)。
7、 体細胞胚を生成するために維持培地上での培養。
例1と同じ。
8、 成熟体細胞胚を生成するために成熟培地上での培養。
例1と同じ。
9、 発芽培地上での培養。
例1と同じ。
10、苗条増殖培地上での培養。
例1と同じ。
11、苗条拡張培地上での培養。
例1と同し。
12、根の再生のために人工土壌上での培養。
例1と同し。但し、苗条は、N3−4培地により飽和されたJiffy Pot
sにおいて培養された。4週間後、完全な植物が土壌に移された。
13、土壌への移行。
完全な植物を土壌に移し、そして成長チャンバー(16時間/日の光、16°C
での夜の温度、24′Cでの日中の温度)において21間インキュベートした。
植物をプラスチックにより被覆し、これを2週間にわたって徐々に除去し、植物
を堅くした。
14、形質転換の結果及び例示。
形質転換はいくつかの手段により確かめられた:I)形質転換されたカルスはM
2OK2O0C培地上で増殖を続けることができ(第2表)、そして2)はとん
どの形質転換されたカルスは陽性であり、そして非形質転換カルスはLUCアッ
セイにおいて陰性であった(第4表及び第9図)。
員土人
こわれやすいカルス 1.5 14 93胚発生性カルス 13 1.3 10
01:アッセイは、Ow (1986) 、前記に記載されているようにして行
なわれた。
■主
インビトロでの
ローザ ハイブリダ L、 var、ソニアからの葉外植体から体細胞胚を生成
するために使用される方法は、第5図に示される。ローザハイブリf [、、v
ar、ソニアのインビトロ苗条からの葉(第2A図)を、カルス誘発のための外
植体温として用いた。側面の芽からの苗条を、Hasegawa培地(Hase
ga@a (1979) !4:610〜612)上で培養した。
葉の茎部及び頂点領域を、接種の前に除去した。
M139培養誘培養地を、ホルモンの濃度を変えることにより使用した: 2,
4−D(1,5〜2.0 Wg/l ) 、ゼアチン(1,0〜2.0 wl/
I!、 )及びABA (0〜0.2■/i)、カルス誘発培地において培養
された葉は、3〜4週間後、ひじょうに海綿質の組織を形成した(第2B図)。
これらの海綿質のカルスを、White塩(White(1943) Hand
book ofPlant Tjssue Cu1ture、 Lancast
er+ USA) 、 MS 0.5x鉄溶液、Whiteビタミン及びアミノ
酸、KIN(2,0Wg/l ) 、NAA(4■/jり、GA3(1,0■/
1 ) 、スクロース(20g / j! )及びSigmu寒天(8g/2
)から成る−25−1(pH5)において培養した。ここで、それらは4〜6週
間後、薄縁色の非晶性カルスから白色のいくぶんこわれやすいカルスに変わり、
これは自由な球状胚に起因した(第20及びD図)。同じ培地におけるそれらの
球状胚の継代培養は、二次胚形成を誘発した(第2E図)、追加の二次胚を形成
するこの能力は4回の連続的な継代培養の間、続いた。4回目の継代培養の後に
生成される球状構造体は、ひじょうに硬質で、膨潤性で且つでこぼこ状に変わり
、後で、ひじょうに乾燥したカルスに変化した。
±↓
豊凶五盪隻1隻
ローザ ハイブリダ L、 var、 ロヤルティからの細胞@濁液から体細胞
胚を生成するために使用される方法は、第6図に示される。
ローザ ハイブリダ L、var、ロヤルテイの液体培養物は、野で生長した植
物の成熟葉に起因する一次カルスから確立された0表面殺菌は、エタノール(7
0%)により2分間、続いてclorox (10%)/Twesn−20(0
,1%)により8分間行なわれた。5分間隔での殺菌脱イオン水による4回のす
すぎが必要とされた。約0.5 cdの葉片を、カルス誘発培地(阿130−7
) :阿S塩、にIN(1,0■/2)により補充されたMSビタミン、NAA
(2■/l)、寒天上に接種し、そして24°Cで光下で、115 rpmでの
シェーカー上に維持した。成熟葉は、+1130−7における接種後3〜5週で
硬質のカルスを生成した(第3A図)。
液体)’1130−7において継代培養されたカルスは、3週間後、酸化した。
この酸化工程は、第2液体培地、Mllの存在下で、続<10週間の培養の間、
続いた。その間、ひじょうに球状の白色の部分が、強く酸化されたカルスから生
じた(第3B図)0組織酸化を克服するために、新規の液体培地W25−3 (
W25−1と同じとあるが、但し寒天を含まない)を利用した。追加の成長は観
察されず、そして組織酸化は、この培地において3週間で完結した。最終液体培
地(SM−1,Pr1oliand 5ondahl(1989) Bio/T
echnology 7:589〜594)を用いて、球状構造体から良好な細
胞懸濁液を生成した。5M−1中への酸化されたカルスの移行は、白色でコンパ
クトは胚発生組織の発生を可能にし、これは3〜4週間内で、小さな細胞塊状物
を形成し始めた。良好な細胞懸濁液がこれらの培養物から確立しく第3C図)、
そして1回の3〜4日間の継代培養による懸濁培養物100d当たりバンクされ
た細胞10dの密度で維持された。このタイプの液体培養での2週間後、これら
の良好な細胞懸濁液の再生能力を、W26−1回体培地上で評価した。この再生
培地は、W25−1におけるような変性されたーhite塩、チアミン−HCI
(5■/り、イノシトール(100■/jり、ピリドキシン(1,5■/j2L
ニコチン酸(1,5■72)、グリシン(2,0■/ ffi ) 、KIN(
2,0m/ ffi ) 、NAA(0,25■/j2)、スクロース(20g
/jり及びSjgma寒天(6g / l ) 、pH5,6から成った。初期
発生段階での体細胞胚は、再生培地上での4週間後、126−1において眼に見
えた(第3D図)@
本明細書に記載される発明は、ここに開示される特定のB様により発明の範囲を
制限するものではない、なぜならば、これらの態様は、本発明のいくつかの観点
の例示として向けられるからである。
いづれかの同等の態様も、本発明の範囲内に向けられる。
前述の発明は理解の目的で詳細に記載されて来たが、ある修飾が本発明の範囲内
で実施され得ることは明らかであろう。
種々の文献が本明細書に引用され、そしてそれらの開示は、引用により本明細書
に組込まれる。
bυ IA。
FIG /B。
#5 /cF/に、 10゜
ICIF
FIG、/6: F/に、 IH
b蜆 2C
FIG 、6グ
nに、2F
7c/6:3A
nG、4A。
SOMATICEM8RYOGENESIS FRO14CJLLUS CUL
TURESOF STAMEN FILAI4ENTS OF HY8RID
TEA RO5E l1AR,F[1YALTYI Mj34−1 1 EkB
RYOGER間INAT!ONb鷺4a
FIG、5
F/に 6゜
ハイブリッド茶バラVA R,ロヤルティの成熟葉カルスからの胚発生細胞懸濁
液
3w −1酸化された一次組織
pJJ3499
h恢 7
F/に、8゜
FIG、9゜
要約書
体細胞胚及び苗木は、カルス誘発培地での培養、続く再生培地への暴露により成
熟バラ植物材料から生成される。バラ植物細胞は、外来性DNA配列を担持する
アグロバクテリウム細胞と共にインキユベーシゴンすることにより形質転換され
る。カルス細胞は、種々の組織源、たとえば雄ずい花糸、葉外植体、及び同様の
ものから得られ、そしてそのバラ植物が形質転換されたカルス細胞から再生され
得る。外来性DNAは、DNA配列によりコードされる遺伝子を発現することが
できるであろう再生されたバラ植物の染色体中に安定して組込まれるであろう。
国際調査報告
1ms+醪・11間1^−””” FCrA!養1/αシ12PCT /US9
1104412
A、IIaCI’1menL [OPCT/ISA/210Search Le
rmS
rosa hvbrida
somalc embryo?
pple
ear
nectar+ne
strawberry
each
regeneraL?
p[antletア
Ca1lL13
alli
PCT /US91104412
ALLachmen口o PCT Te1ephone Memorandum
(・ : V
Group 1. claims 1−25. dravn to regen
eration method and plants a獅■
somat+cernbryas produced by the clai
med methodGroup I 1. claims 26−55. d
ravn to a transformation method andr
ransformed plant l5sue produced by t
he methodGroup l and Group II are +n
dependent 1nventions because the met
■盾■
or Group l can be pracuced 5eparatel
y and 1ndependently of the 高■狽■盾п@or
Group 11 and recItes dilTerent proce
ss 5teps。
Furthermore、Groups l and I l contain
1ndependent and vhollyseparate prod
ucts、 The two products dUrer 5tructu
rally、 Likewts■A methods
to obtain the two products vould 1nv
olve different process 5tep■
Because these 1nventions are distinc
t for the reasons given abo魔■@and
have acqu+red a 5eparate st@tus in t
he art because or the「recog獅奄嘯■■
divergent 5ubiect matter、 fall 1nto
dtrferent 5tatutory classes@or 1nven
tion
and are 5eparately class山ed and 5ear
ched、 resiriction for eramt獅≠狽奄盾■
purposes as 1ndicated is properPCT 置
EPHONE MEMQRAND[JM口Amount of payment
ApprOVctd 90 Deposit Accounセ Nu+++b
er to be Charged口Attorney electedセo
pay for ALL additionallnVenセ1ons
口 Attorn@y elected セa pay only for t
he additionalinvenセtons covered byG
xttorney was orally advis@d虹hat ther
e Ls no ’rightto protUit、 fOK Jlnl/
qrQup not paid for。
Conセ1nued on a 5eparate 5heeセ
Claims (55)
- 1.体細胞脛からのバラ苗木の調節された再生のための方法であって: (a)体細胞脛を供給し; (b)分化された胚を生成するために脛の分化を誘発することがで奉る成熟培地 上で前記体細胞胚を培養し;(c)発芽された胚を生成するために発芽培地上で 前記分化された胚を発芽し;そして (d)土壌状態に移され得る成熟苗木を生成するために成長培地上で前記発芽さ れた脛を成長せしめることを含んで成る方法。
- 2.前記成熟培地が有効量の栄養培地、エネルギー源及び成長調節物を含んで成 る請求の範囲第1項記載の方法。
- 3.前記エネルギー源が糖であり、そして前記成長調節物がアブシジン酸及びジ ベレリン酸から成る群から選択される請求の範囲第2項記載の方法。
- 4.前記発芽培地が有効量のN6又はMS栄養培地及びエネルギー源を含んで成 り、そして前記分化された胚が発芽培地において約1〜4週間培養される請求の 範囲第1項記載の方法。
- 5.前記成長培地が有効量の栄養培地、エネルギー源、オーキシン及びサイトキ ニンを含んで成る請求の範囲第1項記載の方法。
- 6.前記オーキシンがIAA,NAA,2,4−D及びピクロラムから成る群か ら選択され、約0.1〜10mg/mlの濃度で存在し、そして前記サイトキニ ンが6−B4、ゼアチン、キネチン及びiPから成る群から選択され、約0.2 〜15.0mg/mlの濃度で存在する請求の範囲第5項記載の方法。
- 7.前記発芽された胚が成長培地において約4〜8週間、培養される請求の範囲 第1項記載の方法。
- 8.バラ植物の成熟体細胞組織から少なくとも1種の体細胞胚を得るための方法 であって: (a)少なくとも1種の誘発されたカルスを得るために、有効量の栄養培地、エ ネルギー源、オーキシン及びサイトキニンを含むカルス誘発培地上で成熟体細胞 胚を培養し;そして(b)少なくとも1種の体細胞胚を得るために、有効量の栄 養培地、エネルギー源、オーキシン及びサイトキニンを含む、体細胞胚の増殖の 完結を誘発できる再生培地において前記誘発されたカルスを培養することを含ん で成り、ここで前記再生培地におけるオーキシン及びサイトキニンの源は、カル ス誘発培地におけるオーキシン及びサイトキニンの源とは異なることを特徴とす る方法。
- 9.前記成熟組織が花糸、葉外植体又は組織懸濁培養物である請求の範囲第8項 記載の方法。
- 10.前記カルス誘発培地における培養培地はN6又はMS培地であり、前記栄 養源が糖であり、そして前記オーキシンが約0.1〜10mg/mlの濃度で存 在し、そして前記サイトキニンがカルス誘発培地において約0.2〜15.0m g/mlの濃度で存在する請求の範囲第8項記載の方法。
- 11.前記カルス誘発培地がさらに、約0.1〜0.2mg/lの濃度で存在す るアビシジンを含んで成る請求の範囲第10項記載の方法。
- 12.前記胚がカルス誘発培地上で約3〜9週間、培養される請求の範囲第10 項記載の方法。
- 13.前記再生培地における栄養培地がWhite′s N6, MS及びB5 培地から成る群から選択され、そして前記エネルギー源が糖であり、前記オーキ シンがNAA又は2.4−Dであり、そして前記サイトキニンがキネチン又はゼ アチンである請求の範囲第8項記載の方法。
- 14.前記カルスが再生培地上で約3〜6週間、培養される請求の範囲第13項 記載の方法。
- 15.カルス誘発培地上で成熟体細胞組織を培養した後、及び再生培地において 誘発されたカルスを培養する前、誘発されたカルスを単離するために維持培地に おいて前記誘発されたカルスを培養することをさらに含んで成る請求の範囲第8 項記載の方法。
- 16.前記維持培地がMhire′s M5,N6及びMS培地から放る群から 選択された栄養培地、エネルギー源、及びオーキシン、ジベレリン酸及びアブシ ジン酸から成る群から選択された成長調節物の有効量を含んで成る請求の範囲第 15項記載の方法。
- 17.バラ植物の雄ずい花糸から体細胞胚を得るための方法であって: (a)少なくとも1種の誘発されたカルスを得るために、有効量の栄養培地、エ ネルギー源、オーキシン及びサイトキニンを含むカルス誘発培地上で雄ずい花糸 を培養し;そして(b)体細胞腔を得るために、有効量の栄養培地、エネルギー 源、オーキシン及びサイトキニンを含む、体細胞胚の増殖の完結を誘発できる再 生培地において前記誘発されたカルスを培養することを含んで成り、ここでサイ トキニンに対するオーキシンの割合が、前記カルス誘発培地において、サイトキ ニンに対するオーキシンの割合に関して2〜約15倍、減じられることを特赦と する方法。
- 18.前記再生培地におけるオーキシン及びサイトキニンの源は、カルス誘発培 地におけるオーキシン及びサイトキニンの源とは異なる請求の範囲第17項記載 の方法。
- 19.カルス誘発培地上で成熟体細胞組織を培養した後、及び再生培地におて前 記カルスを培養する前、誘発されたカルスを単離するために維持培地において前 記誘発されたカルスを培養することをさらに含んで成る請求の範囲第17項記載 の方法。
- 20.バラ植物の葉外植体から体細胞胚を得るための方法であって:(a)少な くとも1種の誘発されたカルスを得るために、有効量の栄養培地、エネルギー源 、オーキシン及びサイトキニンを含むカルス誘発培地上で前記葉外植体を培養し ;そして(b)体細胞胚を得るために、有効量の栄養培地、エネルギー源、オー キシン及びサイトキニンを含む、体細胞胚の増殖の完結を誘発できる再生培地に おいて前記誘発されたカルスを培養することを含んで成り、ここで前記再生培地 におけるオーキシン及びサイトキニンの源は、カルス誘発培地におけるオーキシ ン及びサイトキニンの源とは異なることを特徴とする方法。
- 21.前記サイトキニンに対するオーキシンの割合が、カルス誘発培地において 、サイトキニンに対するオーキシンの割合に関して高められる請求の範囲第20 項記載の方法。
- 22.カルス誘発培地上で成熟体細胞組織を培養した後、及び再生培地において 前記カルスを培養する前、誘発されたカルスを単離するために維持培地において 前記誘発されたカルスを培養することをさらに含んで成る請求の範囲第21項記 載の方法。
- 23.請求の範囲第1項記載の方法により生成される成熟バラ植物。
- 24.バラ植物体細胞胚。
- 25.請求の範囲第8項記載の方法により生成される体細胞胚。
- 26.バラ植物からのカルス細胞を遺伝的に形質転換するための方法であって: 外来性DNA配列を担持するアグロバクテリウム細胞と共にカルス細胞をインキ ュベートし;そして 前記外来性DN4配列の少なくとも一部を発現するカルス細胞を選択することを 含んで成る方法。
- 27.前記カルス細胞及びアグロバクテリウム細胞が、栄養物、エネルギー源及 びビルレンス誘発化合物を含む培地において、約1〜約4日間インキュベートさ れる請求の範囲第26項記載の方法。
- 28.予備−胚発生性カルス細胞が前記アグロバクテリウム細胞と共にインキュ ベートされる請求の範囲第26項記載の方法。
- 29.バラ植物を遺伝的に形質転換するための方法であって:(a)カルスを生 成するために選択された条件下でバラ植物からの組織を培養し; (b)外来性DNAを担持するアグロバクテリウム細胞と共に段階(a)カルス からの細胞をインキュベートし;(c)前記DNA配列の少なくとも一部を発現 する段階(b)からのカルス細胞を選択し;そして (d)段階(c)の選択されたカルス細胞から形質転換された苗木を生成するこ とを含んで成る方法。
- 30.前記組織が、雄ずい花糸、葉外植体、茎断片、苗条端、花弁、がく片、葉 柄及び花柄から成る群から選択された植物部分に由来する請求項29記載の方法 。
- 31.前記組織が、こわれやすい球状のカルスが生成されるまで、培養される請 求項30記載の方法。
- 32.前記組織が、硬化されたカルスが生成されるまで培養され、前記カルスを 、インキュベーションの前、断片に切断することをさらに含んで成る請求項30 記載の方法。
- 33.前記形質転換された苗木が、 体細胞胚を生成するために選択された維持培地において前記選択されたカルス細 胞を培養し; 分化された体細胞胚を生成するために選択された成熟培地において前記体細胞胚 を培養し; 苗条及び葉形成を胚上で誘発するために選択された発芽培地において前記分化さ れた体細胞胚を培養し;そして苗木を生成するために前記発芽された胚を根づか せることによって生成される請求項29記載の方法。
- 34.外来性DNA配列を発現するバラ体細胞胚を生成するための方法であって : (a)カルス形成を誘発するために、栄養物、エネルギー源、オーキシン、成長 調節物及びサイトキニンを有効量含むカルス誘発培地上でバラ植物からの組織を 培養し、ここで前記組織は、雄ずい花糸、葉外植体、茎断片、苗条端、花弁、が く片、葉柄及び花柄から成る群から選択された植物部分に宙来し;(b)アグロ バクテリウム細胞によるカルス細胞の感染を可能にし、そしてカルス細胞染色体 に外来性DNA配列をトランスファーする条件下で、外来性DNA配列を担持す るアグロバクテリウム細胞と段階(a)のカルスからの細胞を、栄養物、エネル ギー源及び誘発化合物を含む同時培養培地において組合し;(c)栄養物、エネ ルギー源、オーキシン、サイトキニン、及び選択可能マーカー遺伝子を発現しな いカルス細胞の増殖を阻害する物質を含む選択培地において、段階(b)からの カルス細胞を培養し;そして (d)栄養物、エネルギー源、抗細菌剤、及びオーキシン又はサイトキニン以外 のアブシジン酸及びジベレリン酸から選択された成長調節剤を、体細胞歴を生成 するための有効量で含む再生培地において段階(c)で選択された細胞を培養す ることを含んで成る方法。
- 35.(e)分化された体細胞胚を生成するための有効量で、栄養物、エネルギ ー源及び成長調節物を含む成熟培地において体細胞胚を培養し; (f)胚上に苗条及び葉を生成するための有効量で、栄養物、エネルギー源及び 成長調節物を含む発芽培地において段階(e)からの分化された体細胞胚を培養 し;そして(g)活性的な苗木を生成するために前記発芽された胚を根づかせる ことによって、段階(d)で生成された体細胞胚から形質転換苗木を生成するこ とをさらに含んで成る請求項34記載の方法。
- 36.前記組織が、こわれやすい球状のカルスが生成されるまで培養される請求 項35記載の方法。
- 37.前記組織が、硬化されたカルスが生成されるまで培養され、前記カルスを 、インキュベーションの前、断片に切断することをさらに含んで成る請求項35 記載の方法。
- 38.長期間、予備−胚発生性カルスを維持するための有効量、栄養物、エネル ギー源及び成長調節物を含む再生培地において段階(a)からのカルス細胞を培 養することをさらに含んで成り、ここで前記維持培地からの予備−胚発生性カル ス細胞が段階(b)で使用される請求の範囲第35項記載の方法。
- 39.前記カルス細胞及びアグロバクテリウム細胞が、約1〜約4日間、同時培 養培地において培養され、そしてその同時培養培地におけるカルス細胞:アグロ バクテリウムの体積比が約1:1〜10:1(カルス:アグロバクテリウム)の 範囲で存在する請求の範囲第35項記載の方法。
- 40.前記アグロバクテリウム細胞が約107〜1010個の細胞/mlの範囲 の濃度で同時培養培地に存在する請求の範囲第39項記載の方法。
- 41.前記外来性DNA配列が選択可能マーカー遺伝子を含み、そしてカルス細 胞が前記選択可能マーカー遺伝子を発現しないカルスの増殖を阻害する選択培地 において選択される請求の範囲第34項記載の方法。
- 42.前記選択培地が抗−アグロバクテリウム抗生物質をさらに含み、そしてカ ルス細胞が約25〜50日間、選択培地において培養される請求の範囲第34項 記載の方法。
- 43.前記選択されたカルス細胞が、再生培地において約20〜60日間培養さ れる請求の範囲第35項記載の方法。
- 44.前記体細胞胚が約20〜40日間、段階(e)において培養される請求の 範囲第35項記載の方法。
- 45.前記分化された体細胞胚が約1〜45日間、段階(f)において培養され る請求の範囲第35項記載の方法。
- 46.発芽培地に比べて、低められた塩及び成長調節物濃度を有する苗条拡張培 地において段階(f)からの発芽された胚を培養することをさらに含んで成る請 求の範囲第35項記載の方法。
- 47.段階(f)からの発芽された胚を苗条増殖培地において約20〜200日 間培養することをさらに含んで放る請求の範囲第35項記載の方法。
- 48.前記発芽された胚がエネルギー源を有さない根づけ培地において段階(g )で根づけられる請求の範囲第34項記載の方法。
- 49.前記発芽された胚が、根誘発培地への暴露、続く高湿度下での土壌への植 えつけにより段階(g)で根づけられる請求の範囲第34項記載の方法。
- 50.外来性DNA配列を発現するバラカルス細胞。
- 51.外来性DNA配列を発現する細胞を有するバラ植物。
- 52.外来性DNA配列を発現するバラ体細胞歴。
- 53.請求の範囲第26項記載の方法により生成されるバラカルス細胞。
- 54.請求の範囲第29項記載の方法により生成されるバラ植物。
- 55.請求の範囲第34項記載の方法により生成されるバラ体細胞胚。
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