JPH06339384A - プラスミド、植物及び植物の製造法 - Google Patents

プラスミド、植物及び植物の製造法

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JPH06339384A
JPH06339384A JP4018239A JP1823992A JPH06339384A JP H06339384 A JPH06339384 A JP H06339384A JP 4018239 A JP4018239 A JP 4018239A JP 1823992 A JP1823992 A JP 1823992A JP H06339384 A JPH06339384 A JP H06339384A
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plant
dna
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operator
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Christiane Dr Gatz
ガッツ クリスティアーネ
Claus Frohberg
フローベルク クラウス
Astrid Kaiser
カイザー アストリート
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Institut fuer Genbiologische Forschung Berlin GmbH
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 植物中の表現をコントロールするためのプラ
スミド、このプラスミドのDNA配列を有する植物 【構成】 植物中の異種産物の時間及び場所に関してコ
ントロールされた表現を許容するDNA配列を有するプ
ラスミド。この表現は、インデューサーが添加されるま
では達成されない。このDNA配列は、植物表現配列及
びバクテリア表現コントロール配列の機能的組み合せを
包含する。インデューサーとしてテトラサイクリンを使
用する。 【効果】 前記プラスミドのDNA配列を有する植物が
得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、植物中での遺伝子表現
のコントロールを可能にするDNA配列を有するプラス
ミドに関する。
【0002】
【従来の技術】植物の特性は、その植物細胞核中に新し
い遺伝子情報を挿入することにより改良することができ
る。
【0003】遺伝子情報は、植物中に挿入される際にそ
の植物中に異種産物を生じるDNA配列中に含有されて
いる。
【0004】DNA配列により表現される異種産物は、
例えば物質例えば疫病及び化学品に対する抵抗を与える
蛋白質、この植物の代謝に介在する酵素、診断剤及び医
薬中で使用される蛋白質又は内発的産物の表現を阻止す
るリボ核酸でありうる。
【0005】これら又は他の遺伝子産物の表現は、適当
なコントロール配列の使用によりコントロールできる。
このコントロール配列は、植物そのもののゲノムから単
離することができる。その活性が次のパラメータ:光
〔Kuhlemeier等のAnn.Rev.Plan
t Physiol.(1987),38,221−2
57〕、温度〔Ainley及びKey,Plant
Mol.Biol.(1990),14,949−96
6〕、嫌気生活〔Freeling及びBennet
t,Ann.Rev.Genet.(1985),1
9,297−332〕、損傷〔Keil等のEMBO
J.(1989),8,1323−1330〕、植物ホ
ルモン〔Guilfoyle,CRC(1985),2
47−276〕及びサリチル酸〔Mol等欧州特許第3
37532号〕によりコントロールされるか又は次の特
定の組織:例えば葉〔stockhaus等のEMBO
J.(1989),8,2445−2451〕、花
〔Goldberg,Science(1988)24
0,1460−1467〕又は根〔Lam等のPro
c.Natl.Acad.Sci.USA(198
9),86,7890−7894〕中でのみ活性である
コントロール配列は公知である。
【0006】
【発明の構成】本発明は、植物中でのDNA配列の表現
の時期及び場所に関するコントロールの手段を有するプ
ラスミドを提供する。このDNA配列は、一般に異種産
物に関してコード化する配列であるが、所望の場合に
は、この配列は、選択された植物宿主中に自然に存在す
る産物に関してコード化することもできる。
【0007】本発明のプラスミド中で、コントロール手
段は、一般に、DNA配列の表現がインデューサーの存
在でのみ有効化され、従って、一般にオペレータ1個及
びリプレッサーに関する遺伝子1個より成る。有利なコ
ントロール手段は、インデューサーと特異的に反応する
ものであり、即ち、このインデューサーは新たに構成れ
れたコントロール系とのみ反応し、実質的に、コントロ
ール手段が挿入されるべき植物のゲノム中の他のコント
ロール系には作用しない。
【0008】本発明は、例えば、異種産物の時期及び場
所に関してコントロールされた表現が、インデューサー
(このインデューサーは、新たに構成されたコントロー
ル系とのみ反応し、ゲノム中に存在する他のコントロー
ル配列上には認めうる程度の作用をしない)のコントロ
ールされた添加により達成できるように、植物表現コン
トロール配列とバクテリアコントロール配列とが機能的
に組み合わされて含有するプラスミドを提供する。
【0009】バクテリアコントロール配列と真核組織か
らの遺伝子表現のためのコントロールエレメントとのこ
のタイプの組み合せは、他の任意の組織例えばマウス、
ヒトセルライン、蝿及び酵母中でも達成できる。
【0010】本発明は、本発明のプラスミドのDNA配
列を有する植物をも提供する。
【0011】自然に生じる調節可能な植物コントロール
配列の公知組み合せとは対照的に、本発明によるプラス
ミドは、植物表現コントロール配列1個及び1個以上の
バクテリアコントロールエレメント例えばリプレッサー
オペレータ−インデューサー系の機能的組み合せを有し
ていてよい。このような系において、リプレッサー蛋白
質は、特異的オペレータ配列に対する高度の親和性と結
合する。このオペレータ配列が遺伝子のプロモータ領域
内に存在する場合には、この遺伝子の表現は妨げられて
いる。リプレッサー蛋白質は、特異的インデューサー分
子(これはリプレッサー蛋白質をDNAから離脱させ、
この際、遺伝子活性を誘発する)と反応する。この目的
のために、バクテリアコントロール系が入手され、その
活性は、次のような活性物質でコントロールされる:例
えば抗生物質〔Hillen等のJ.Mol.Bio
l.(1983),172,185−〕、糖誘導体又は
アミノ酸誘導体〔Pabo及びSauerによるAn
n.Rev.Biochem.(1984),53,2
93−321〕又は芳香族化合物〔Nermod等によ
るJ.Bact.(1986),167,447−45
4〕。
【0012】本発明は、植物表現コントロール配列1個
及び例えばバクテリアコントロール配列のオペレータ配
列1個以上を有するプラスミドを提供する。本発明のプ
ラスミドは、1個以上のオペレータ配列が挿入されてい
る植物プロモータを有していてよい。この植物プロモー
タ、オペレータ及び所望産物に関してコード化するDN
Aの配置は、このDNA配列がリプレッサーに関するイ
ンデューサーの存在においてのみ表現されるようである
べきである。
【0013】植物表現配列例えばプロモータ及びバクテ
リアコントロールエレメント又は本発明に依る他のオペ
レータの組み合せにより、次の必要条件:即ちインデュ
ーサーが植物中に生ぜす、良好に吸着され、代謝されず
又は他の変性も失活化もされず、内発的植物蛋白質上へ
の認識可能な作用を有しない条件が満足される場合に、
特に高度な特異的及び良好なコントロール可能性を生じ
る。形質転換(transgenic)植物中のバクテ
リアコントロールエレメントと反応するインデューサー
は、植物コントロールエレメントと反応する物質よりも
優れた利点を有し、即ち新たに結合された産物の表現の
みが悪影響され、植物のゲノム中な自然に存在している
遺伝子産物系の表現には悪影響を及ぼさない。
【0014】本発明の当初手段を用いると、リプレッサ
ーの存在での所望産物の表現は、この植物にインデュー
サーが供給されている間は起こらず、この表現はインデ
ューサーで処理される組織中でのみ起こる。
【0015】前記のように、形質変換植物中での異種産
物の表現は、植物プロモータ中へのオペレータ配列の挿
入により、コントロール可能になり、リプレッサー蛋白
質はそのオペレータ配列に結合し、それにより、表現を
妨げ、このリプレッサー蛋白質は、インデューサー(こ
れがその結果として、異種産物の表現をもたらす)の付
加の結果として、オペレータ配列へのその結合能力を失
なう。従って、このオペレータ配列は、原核又は真核オ
リジンのものであってよい。
【0016】バクテリアオペレータ配列と植物プロモー
タとの組み合せは、2個のオペレータ配列が植物プロモ
ータのTATAエレメントの3′位に配置されている場
合に特に有効であることも判明した。
【0017】この植物プロモータの後に、有利にポリリ
ンカー(これは種々の遺伝子配列の挿入を許容する)及
び終端領域も存在する。
【0018】テトラサイクリン耐性オペロン例えばトラ
ンスポゾンTn10の調節エレメントは、植物プロモー
タの活性をコントロールするために好適であることも判
明した。
【0019】従って、リプレッサー蛋白質は、高度の親
和性(keq=10-11M生理食塩水条件下)で19b
pオペレータ配列に結合するポリペプチド207アミノ
酸長である〔kleinschmidt等のBioch
emistry(1988),27,1094−110
4〕。
【0020】このリプレッサーテトラサイクリンコンプ
レックスの10-9Mの高平衡定数は、非常に低いテトラ
サイクリン濃度でもDNAからのリプレッサーの有効分
離を許容する〔Takahashi等のJ.Mol.B
iol.(1986),187,341−348〕。
【0021】テトラサイクリン、テトラサイクリンの誘
導体又は他の化合物(これは、tetリプレッサーへの
結合により後者DNA結合能に変化をもたらすことがで
きる)がこのような系に対するインデューサーとして使
用できる。
【0022】テトラサイクリンそのものは、殊に有効な
インデューサーであることが立証された。それというの
も大抵の抗生物質と同様に、膜を通って拡散しやすく、
従って植物細胞により吸収されるからである。植物中に
は、最初からリプレッサーを不活性化するテトラサイク
リン様作用物質は存在しない。
【0023】殊に植物プロモータのTATAエレメント
の3′に配置された2個のtetオペレータを提供する
ことが特に有利であることが判明した。この2個のオペ
レータ下流に加えて、TATAボックスの1個のオペレ
ータ上流を配置することもより有利である。
【0024】本発明のコントロール手段において、強力
なプロモータ例えばカリフラワーモザイクウィルスプロ
モータを使用するのが好ましい。1個のプロモータは、
エンハンサーエレメントを有していてよく、例えばカリ
フラワーモザイクウィルス(CaMV)35Sプロモー
タは、構成的表現を引き起こすCaMV35Sプロモー
タエンハンサーエレメント又は、異なる表現パターンを
与える他のエンハンサーエレメントを有していてよい。
【0025】本発明によるコントロール手段の例は、エ
ンハンサーエレメント、TATAボックス1個、オペレ
ータ2個又は3個及び異種産物に関してコード化するD
NA配列1個を有するカリフラワーモザイクウィルス3
5Sプロモータフラグメントより成る。
【0026】エンハンサーエレメント例えばCaMV3
5Sプロモータエンハンサーエレメントを有するカリフ
ラワーモザイクウィルス35Sプロモータフラグメント
は、例えば334bpフラグメントであり、TATAボ
ックス及び2個のtetオペレータは、例えば次の配列
を有する99bpオリゴーDNAフラグメント中で連結
CCCフラグメントと共に存在する:
【0027】
【化3】 カリフラワーモザイクウィルス35Sプロモータフラグ
メントは、TATAボックスの付近にこのオペレータ部
位を有し、TATAボックスの5′位の1個のオペレー
タ及びTATAボックスの3′位の2個のオペレータを
次の配列を有する83bpDNAフラグメントと共に有
する:
【0028】
【化4】 コントロール系は、1個以上の更なるエレメント例えば
次の任意のものの1個以上を有していてよい:ポリリン
カー配列、ポリアデニル化信号例えばノパリンシンター
ゼ遺伝子の203bpポリアデニル化信号及び選択マー
カー遺伝子例えば抗生物質耐性遺伝子例えば1650b
pハイグロマイシンホスホトランスフェラーゼ遺伝子。
【0029】例えば、コントロール系は、ポリリンカー
配列1個、エンハンサーエレメント例えばCaMV35
Sプロモータエンハンサーエレメントを有する334b
pカリフラワーモザイクウィルス35Sプロモータフラ
グメント1個、1個のTATAボックス及び2個のte
tプロモータを有する99bpオリゴーDNAフラグメ
ント1個、異種産物に関してコード化するDNA配列1
個、ノパリンシンダーゼ遺伝子の203bpポリアデニ
ル化信号1個及び1650bpハイグロマイシンホスホ
トランスフェラーゼ遺伝子1個を有していてよく、99
bpオリゴーDNAフラグメントは有利に前記の配列を
有する。
【0030】E.コリー中の複製系及び形質転換された
細胞の選択を許容するマーカーを有する多くのクローニ
ングベクターは、高等植物内に異種遺伝子を挿入するた
めの準備に利用できる。このベクターは、例えばpBR
322,pUC系、M13系、pACYC184等より
成る。従って、所望の配列を好適な制限部位でベクター
内に挿入すことができる。生じるプラスミドは、E.コ
リー内へ形質転換のために使用される。このE.コリー
細胞を適当な栄養培地中で培養し、次いで収穫し、溶解
させる。プラスミドを回収する。配列分析、制限分析、
電気泳動及び他の生化学−分子生物学的方法を分析法と
して一般的に実施する。各々の操作の後に、使用DNA
配列を切断することができかつ結合して次のDNA配列
にすることができる。各々のプラスミド配列は、同じ又
は他のプラスミド内でクローニングすることがてきる。
所望の遺伝子を植物中に挿入する方法に応じて、他のD
NA配列も必要になりうる。例えば植物細胞の形質転換
のために、Ti又はRiプラスミドが使用される場合に
は、Ti又はRiプラスミドT−DNAの少なくとも右
端又は屡々右及び左端は、挿入されるべき遺伝子の側面
領域として結合されているべきである。
【0031】植物細胞の形質転換のためにT−DNAを
使用することが研究されており、例えば、欧州特許第1
20516号明細書、HoekemaのThe Bin
ary Plant Vectors System
Offset−drukkerij Kanters
B.V.,Alblasserdam.1985,Ch
apter V.Fraley等のCrit.Rev.
Plant Sci.4,1−46及びAn等のEMB
O J.(1985)、4:277−287に記載され
ている。
【0032】挿入されたDNAがゲノム中で一旦融合さ
れたら、これは比較的安定であり、原則として再び出て
こない。これは、通常、形質転換された植物細胞上に殺
菌剤又は抗生物質例えばカナマイシン、G418、ブレ
オマイシン、ハイグロマイシン又は特にクロラムフェニ
コールに対して耐性を与える選択マーカーを有する。従
って、使用される個々のマーカーは、挿入DNAを含有
しない細胞よりも形質転換された細胞の選択を許容すべ
きである。
【0033】植物宿主細胞中にDNAを挿入するために
多くの技術が使用されている。これらの技術には、アグ
ロバクテリウム ツメファシエンス(Agrobact
erium tumefaciens)又はアグロバク
テリウム リゾゲネス(Agrobacterium
rhizogenes)を形質転換剤として用いるT−
DNAでの形質転換、融合、注入又はエレクトロポレー
ション(electrooration)並びに他の可
能な方法が包含される。この形質転換のためにアグロバ
クテリアを使用する場合には、挿入されるべきDNA
を、特定のプラスミド中即ち中間ベクター内にもバイナ
リーベクター内にもクローニング導入すべきである。こ
の中間ベクターは、T−DNA中の配列に相同である配
列に依存する相同組換えによりTi又はRiプラスミド
中に組み込むことができる。Ti又はRiプラスミド
は、T−DNAの転移のために必要であるvir領域を
も有する。中間ベクターそのものは、アグロバクテリア
中で複製できない。この中間ベクターは、ヘルパープラ
スミドの使用によりアグロバクテリア ツメファシェン
ス中に転移することができる(接合)。バイナリーベク
ターそのものは、E.コリー中でもアグロバクテリア中
でも複製できる。これらは、選択マーカー遺伝子及びリ
ンカー又は右及び左のT−DNA端領域で枠付けされて
いるポリリンカーを有する。こられは、直接アグロバク
テリア中に転移することができる〔Holster等の
Mol.Gen.Genet.(1978),163:
181−187〕。宿主細胞として使用されるアグロバ
クテリウムは、vir領域を有するプラスミドを有すべ
きである。このvir領域は、T−DNAを植物細胞中
に転移するために必要である。付加的なT−DNAも含
有されうる。このように形質転換されたバクテリアを植
物細胞の形質転換のために使用する。このDNAを植物
細胞中に転移するために、植物外植片をアグロバクテリ
ウム ツメファシェンス又はアグロバクテリウム リソ
ゲネスと共に培養することができる。次いで、植物全体
を、選択のための抗生物質又は殺菌剤を含有していてよ
い適当な媒体中で感染植物材料(例えば葉、茎、根又は
プロトプラスト又は懸濁培養細胞)から再生させること
ができる。このようにして得られた植物は、挿入DNA
の存在を試験するために使用できる。インジェクション
及びエレクトロポレーションの場合に、特別なプラスミ
ドの要求はない。通常のプラスミド例えばpUC誘導体
を使用することができる。
【0034】形質転換された細胞は、植物内で通常の方
法で生長する。植物は通常法で生長させ、同じ形質転換
された遺伝因子又は他の遺伝因子を有する植物と交配さ
せることができる。生じるハイブリド個体は相応する形
質特性を有する。
【0035】本発明のコントロール系は、適当なリプレ
ッサー蛋白質が存在する場合にのみ植物中で機能するこ
とが認められ、例えばコントロール手段がtetオペレ
ータより成る場合には、tetリプレッサーが提供され
るべきである。従って、宿主植物が適当なリプレッサー
を産生しない場合には、このリプレッサーを産生する手
段、即ちリプレッサーに関してコード化するDNAを有
する植物を提供することが必要である。
【0036】一般に、これは、適当なベクター中のリプ
レッサーを得るための遺伝子又は適当な遺伝子フラグメ
ントのクローニング及びこの遺伝子の植物中への挿入に
より達成することができる。好適なベクターの構成中
で、宿主植物中でのリプレッサーの表現を確保するため
に、適当な植物表現コントロールエレメントが提供され
るべきである。例えば強力な例えば構成的植物プロモー
タを使用するのが有利である。
【0037】植物宿主細胞中にDNAを挿入するために
好適な技術は、前に記載されている。
【0038】本発明は、リプレッサー例えばtetリプ
レッサーに関してコード化するDNAを有するプラスミ
ドを提供し、かつ本発明のコントロール手段及び適当な
リプレッサーに関してコード化するDNAを有する植物
を提供する。
【0039】更に、本発明は、本発明のコントロール手
段(これはオペレータを包含する)を有するプラスミド
の使用及び一般的に、適当なリプレッサーに関してコー
ド化するDNAを有するプラスミドを、DNA配列の表
現が時期及び場所でコントロール可能である植物の生産
に使用することを提供する。
【0040】本発明の形質転換植物中での所望の産物の
表現の時期及び場所に関するコントロールは、この植物
中に挿入されているコントロール系を得るためのインデ
ューサーの添加により達成され、表現は、このインデュ
ーサーが存在する場合にのみ起こり、インデューサーが
存在する場所のみで起こる。
【0041】時期に関するコントロールは、例えばイン
デューサーの適用のタイミング、頻度及び数により達成
できる。
【0042】本発明の形質転換植物と共に使用するため
に、インデューサーは、リプレッサーに達することが可
能であるべきであり、即ち、この形質転換植物は、イン
デューサーを吸収できるべきであり、この植物内に入っ
たら、このインデューサーはリプレッサーに到達可能で
あるべきであることは明らかである。更にこのインデュ
ーサーは植物に対して毒性であってはならない。
【0043】前記のように、テトラサイクリンは、前記
の基準を満たす。他の好適なインデューサーには、リプ
レッサーに結合し、そのDNA結合能を廃するテトラサ
イクリン誘導体も包含される。選択インデューサーを得
るために適当なオペレータ/リプレッサー系を、ここに
記載のように、例えばテトラサイクリンオペレータ/リ
プレッサー系と同様に植物中に導入することができる。
【0044】用語及び略語は次の意味を有する: bp,kb=塩基対、キロ塩基、 DNA=デオキシリボ核酸、遺伝子情報のキャリァ PNA=リボ核酸 HEPES=N−2−ヒドロキシエチルピペラジン−
N′−2−エタン−スルホン酸 kDa=キロダルトン SDS=ドデシル硫酸ナトリウム トリス=トリス(2−アミノエチル)アミン EDTA=エチレンジアミン四酢酸 mモル=ミリモル fモル=フェムトモル 次のプラスミドを、ドイツ国ブルンスウィック(Bru
nswick)在のドイッチェ・ザンムルング・フォン
・ミクロオルガニスメン(DeutscheSamml
ung von Mikroorganismen:D
SM)に1990年12月23日に寄託した。
【0045】プラスミドpTET1(DSM6281) プラスミドpAT2HyStu4(DSM6280)。
【0046】図面の説明 図1は、10.7kbプラスミドpTET1の制限地図
である。略字は次のものを意味する: LB=T−DNAの左端配列 RB=T−DNAの右端配列 CaMV35S=カリフラワーモザイクウイルスのプロ
モータ(526bp) tetR=テトラサイクリンリプレッサーの構造遺伝子
(695bp) ocs=オクトピンシンターゼ遺伝子(180bp)の
ポリアデニル化信号 nptII=ノパリンシンターゼプロモータ(1200
bp)のコントロール下における、ネオマイシンホスホ
トランスフェラーゼのキメラ遺伝子 例1に記載の切断部位も示されている。
【0047】図2は、形質転換タバコ植物中の機能的t
etリプレッサーを検査するための電気泳動のオートラ
ジオグラムである。1〜10の位置に、32P−ラベルさ
れたオペレータフラグメント(360bp)6fモル
を、かつ11〜20の位置に20fモルを導入した。1
〜4の位置では、tetリプレッサー(エシエリキア・
コリーから精製)0(対照)、20、60及び120f
モルの存在で結合反応を実施した。5〜10の位置で
は、プラスミドpTET1のT−DNAを有する形質転
換植物の葉からの蛋白質抽出物0(対照)、1、2、
4、6及び8μgの存在で結合反応を実施し、11〜1
4の位置では、tetリプレッサー(エシエリキア・コ
リーから精製)0(対照)、10、100及び200f
モルの存在でこの結合反応を実施し、15〜20の位置
では、プラスミドpTET1のT−DNAを有する形質
転換植物のプロトプラストからの蛋白質抽出物0(対
照)、1、2、4、8及び16μgの存在で結合反応を
実施した。
【0048】略字は次の意味を有する: R=tetリプレッサーDNAコンプレックス F=非コンプレックスDNA 図3は、15kbプラスミドpAT2HyStu4の制
限地図である。略字は次の意味を有する: LB=T−DNAの左端配列 RB=T−DNAの右端配列 CaMV35S=2個のtetオペレータを有するカリ
フラワーモザイクウイルスのプロモータ(エンハンサ
ー)(334bp) oligo=TATAボックス、2個のtetリプレッ
サー及び切断部位SpeI、SnabI、BgLII、
HpaI及びXbaIを有するDNAフラグメント(9
9bp) gus=エシエリキア・コリーからのβ−グルクロニダ
ーゼの構造遺伝子(1800bp) nos=ノパリンシンターゼ遺伝子(203bp)のポ
リアデニル化信号 hptI=ノパリンシンターゼプロモータのコントロー
ル下における、ハイグロマイシンホスホトランスフェラ
ーゼ(1650bp)のキメラ遺伝子 nptII=ノパリンシンターゼプロモータ(1200
bp)のコントロールFにおける、ネオマイシンホスホ
トランスフェラーゼのキメラ遺伝子 例2に記載の切断部位も示されている。図4は、プラス
ミドpTET1及びプラスミドpAT2HyStu4の
T−DNAを有する6個の形質転換植物の葉からの抽出
物(位置1〜6)中のgus遺伝子のテトラサイクリン
依存表現を検査するためのノーザンブロット分析のオー
トラジオグラムである。
【0049】+=テトラサイクリンでの浸透の後の形質
転換植物の葉からのRNA −=テトラサイクリンで浸透しなかった形質転換植物の
葉からのRNA 図5は、種々の濃度のテトラサイクリン(Tc 0.
1、0.5、1及び10mg/l)で浸透後の、及び対
照(Tc 0mg/l)の形質転換された植物の葉から
の抽出物(位置1〜5)中のテトラサイクリン誘導の濃
度依存性を特徴付けるためのノーザンブロット分析のオ
ートラジオグラムである。
【0050】略字は次の意味を有する: Tc=テトラサイクリン gus=エシエリキア・コリーからのβ−ガラクトシダ
ーゼのmRNA tetR=tetリプレッサーのmRNA 図6は、形質転換植物(位置1〜6)の葉からの抽出物
中のテトラサイクリン誘導の時間における展開を特徴付
けるためのノーザンブロット分析のゲルを示している。
試料は、0(対照)、0.5、1、3、6及び22時間
(h)後に採った。
【0051】略字は次の意味を有する: gus=エシエリキア・コリーからのβ−グルクロニダ
ーゼのmRNA tetR=tetリプレッサーのmRNA 図7は、形質転換植物の葉中のgus−表現の場所的誘
導を示す、葉の写真。
【0052】本発明の基礎となる実施例を理解するため
に、前記試験に必要とされかつ自体公知である全ての方
法をまず第1に以下記載する: 1.クローン化方法 ベクターpUC18/19(Yanisch-Perron他,Gene
(1985),33,103〜119)をクローン化に
使用した。
【0053】植物の形質転換のために、遺伝子構造をバ
イナリーベクターBIN19中にクローン化した(Beva
n, Nucl. Acids Res.(1984),12,8711〜
8720)。標準法を公知方法により実施した(Molecu
lar Cloning, Maniatis他,(1982),Cold Spring
Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor,N.
Y.)。
【0054】2.細菌の菌株 遺伝子型F-、末端Al、hsdR17、(rk -
k -)、supE44、thi−I、R-、recA
l、gyrA96,rdAl、φ 80d laczΔ
M15のE.コリ菌株DH5αをpUCベクターに使用
した。
【0055】植物の形質転換をアグロバクテリウム・ト
ゥメファシエンス(Agrobacteriumtumefaciens)菌株G
V2260、Deblaere他、Nucl. Acids Res. 13、4
777〜4788、(1985)により実施した。
【0056】3.アグロバクテリウム・トゥメファシエ
ンスの形質転換 アグロバクテリア中へのDNAの挿入を、ホルスターズ
(Holsters)他(Mol.Gen. Genet.(1978)、16
3、181〜187)によって開発された方法により直
接形質転換することによって行なった。形質転換された
アグロバクテリアのプラスミドDNAをビルンボイム
(Birnboim)およびドーリー(Doly)(Nucl. Acids Re
s.(1979)、7、1513〜1523)によって開
発された方法により単離し、かつ適当な制限切断の後に
ゲル電気泳動によって分離した。
【0057】4.植物の形質転換 牛抽出液0.5%、イースト抽出液0.1%、ペプトン
0.5%、スクロース0.5%および2mMの硫酸マグ
ネシウムからなるYEB培地中のアグロバクテリウム・
トゥメファシエンスの1晩置いた培養液10mlを遠心
分離し、上澄み液を廃棄し、細菌を同量の抗生物質不含
の媒体中に再懸濁させた。滅菌されたペトリ皿中で、葉
脈を取除いた滅菌された植物の葉(約1cm2)を細菌
の懸濁液中に浸漬した。次に、この葉を、スクロース2
%およびバクトアガル0.8%を有するMS培地(Mura
shigeおよびSkoog,Physiologia Plantarum(196
2),15,473〜497)を含有するペトリ皿中に
密集させて置いた。25℃で暗中で2日間のインキュベ
ーション後に、葉を、カナマイシンまたはハイグロマイ
シン100mg/l、クラホラン500mg/l、ベン
ジルアミノプリン(BAP)1mg/l、ナフチル酢酸
(NAA)0.2mg/lおよびバクトアガル0.8%
を含有するMS培地上に移した。成長している苗条を、
クラホラン250mg/lおよびカナマイシンまたはハ
イグロマイシン50mg/lを有するホルモン不含のM
S培地上に移した。
【0058】培地上に根を形成した苗条を研究すべきD
NA配列の組込みについてノーザンブロット分析法およ
びサザンブロット分析法によって試験した。
【0059】5.形質転換した植物のゲノムDNAの分
析 ゲノム植物DNAの単離をロジャース(Rogers)および
ベンディック(Bendich)(Plant Mol. Biol. (198
5),5,69〜76)により行なった。
【0060】DNA分析のために、適当な制限切断の後
にDNA20μgを、研究すべきDNA配列の組込みに
ついてサザンブロット法により分析した。
【0061】塩化ナトリウム3モルおよびクエン酸ナト
リウム0.3モルを含有するSSC緩衝液中のDNAを
膜上に吸い取った。ハイブリッド化を、ポリエチレング
リコール10%を含有するアマシノ(Amasino)(Anal.
Biochem.(1986),152,304〜307)に
よるハイブリッド化緩衝液中で行なった。組込まれたD
NA配列を検出するために、DNA断片を放射能標識化
した。
【0062】6.形質転換した植物からの全RNAの分
析 植物の全RNAの単離をロウジマン(Logemann)他(An
alytical Biochem.(1987),163,16〜2
0)の方法により実施した。
【0063】分析のために、全RNAの一部30μgを
転写ソート(sought)の存在についてノーザンブロット
法により研究した。ブロットおよびハイブリッド化をサ
ザンブロット分析法の記載と同様の方法により実施し
た。
【0064】8.形質転換した植物中のtetリプレッ
サ−の検出 プラスミドpTET1のT−DNAを有する植物からの
葉物質100mgを、凍結することなしに、抽出緩衝液
200μl(燐酸二水素ナトリウム/燐酸水素ジナトリ
ウム50mM、pH7.5、EDTA1mM、4−
(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール
0.1%、β−メルカプトエタノール10mM、亜硫酸
水素ナトリウム2mM、フェニルメチルスルホニルフル
オリド2mM、アンチパイン1μg/ml、アプロチニ
ン1μg/ml、キモスタチン1μg/ml、ロイペプ
チン1μg/ml、ペプスタチン1μg/mlおよびポ
リビニルピロリドン0.1g/葉物質1g)中で均質化
した。
【0065】結合反応をトリス緩衝液40μl(塩化ナ
トリウム50mM、塩化マグネシウム10mMおよびト
リス/HCl 10mM、pH7.5)中で実施し、こ
の場合緩衝液には0.6Ci 32P/ミリモルの特異的
活性を有する32P−末端標識化オペレーター5〜20f
モルおよびヘリング精子DNA80μgが添加された。
次に、葉抽出液0.5〜10μlを結合反応混合物に添
加した。室温で15分間のインキュベーション後に、十
分なグルセロールを添加し、溶液25%を得た。この溶
液をポリアクリルアミドゲル5%に添加し、かつゲル電
気泳動によって分離した。電気泳動を2.5V/cmで
12時間トリス緩衝液pH8.0(トリス60mM/塩
基、硼酸60mM、EDTA1mMおよびグリセロール
10%)中で実施した。次に、ゲルを乾燥した。生じた
放射能バンドは、オートラジオグラフィーによって目に
見えるようになった。
【0066】9.原形質体の製造 プラスミドpTET1のT−DNAを有する無菌植物の
葉からの原形質体をダム(Damm)およびウィルミッツァ
ー(Willmitzer)(Mol. Gen. Genet.(1988)),
213,15〜20)によって開発された方法により得
た。原形質体の数を数え、この原形質体を遠心分離によ
って濃縮し、かつ抽出緩衝液100μl中に入れ、この
場合には、緩衝液100μl中に原形質体300000
個が含有されていた。原形質体はこの緩衝液中で溶解し
た。次に、細胞の屑を遠心分離した。
【0067】10.グス(Gus)活性の検定 蛍光測定によるグス検定のために、外植片を均質化し、
基質4−メチルウンベリフェリル−β−Dグルクロニド
と一緒に37℃でインキュベートした。蛍光の定量化を
ジェファーソン(Jefferson)(Plant Mol. Biol. Rep.
5,387〜405,1987)の方法により実施し
た。蛋白質濃度をブラッドフォード(Bradford)(19
79)の方法により測定した。生体内染色のために、無
菌の植物物質にImM X−Gluc(5−ブロム−4
−クロロ−3−インドリル−β−Dグルコン酸シクロヘ
キシルアンモニウム)を真空浸透させ、かつ1晩中37
℃でインキュベートした。
【0068】実施例 例1 プラスミドpTET1の製造およびタバコの植物ゲノム
中へのプラスミドのT−DNAの挿入 2個のプラスミドBINAR(Hoefgen and Willmitze
r, Plant Science(1990),66,221〜23
0)およびpWH305(Ohemichen他,EMBO J.(19
84),3,539〜543)をプラスミドpTET1
の製造に使用した。BINARプラスミドは、バイナリ
ーベクターBIN19の誘導体であり(Bevan,Nucl. Ac
ids Res. (1984),12,8711〜872
0)、この誘導体は、ポリリンカーのEcoRI部位
と、HindIII部位との間にカリフラワーモザイク
病ウィルス(CaMV)の35S RNAのプロモータ
ーを含有し、このプロモーターは、構成表現をもたら
し、ならびにオクトピンシンターゼ遺伝子のポリアデニ
ル化信号をもたらす。プロモーターと、ポリアデニル化
信号との間に位置しているのは、次の切断部位である:
KpnI、SmaI、BamHI、XbaI、SaI
I、PstI。pWH305からの695 bp Hp
aI断片をSmaI切断部位中に挿入した。HpaI断
片は、5´−非翻訳リーダーの18 bp、構造遺伝子
の624 bpおよびtetR遺伝子の3´−領域を含
有する。SmaI切断部位は、クローニング化プロセス
の間に失われた。プラスミドpTET1は、10.7k
bの全体寸法を有し、これは次のものから構成されてい
る:EcoRI部位と、KpnI部位との間には、Ca
MV 35Sウィルスの526 bpプロモーター断片
が存在し(Covey and Hull (1985)Advance in C
auliflower Mosaic Virus Research, Oxford Surveys o
f Plant Molecular and Cell Biology,2,339〜3
46);KpnI部位と、BamHI部位との間には、
tetR遺伝子の695 bp断片が存在し;BamH
I部位と、SphI部位との間には、上記の切断部位を
有するポリリンカー配列が存在し;SphI部位と、H
indIII部位との間には、オクトピンシンターゼ遺
伝子の180 bpポリアデニル化信号が存在する。前
記プラスミドが植物ゲノム中に組込まれた場合には、直
ちにこのプラスミドの一部は、全組織中のtetリプレ
ッサ−蛋白質の合成をもたらす。EcoRI部位および
HindIII部位の外側の配列は、ベクターBIN1
9の配列である。前記外側の配列は、エシェリキア・コ
リ(Escherichia coli)およびアグロバクテリウム・ト
ゥメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)の場
合のプラスミドの複製および選択、ならびに植物中への
T−DNAの転移およびカナマイシン上での形質転換さ
れた植物細胞を選択するためのポテンシャルのための全
機能を有する。耐性は、nptII遺伝子によって与え
られる。前記プラスミドをアグロバクテリウム・トゥメ
ファシエンス中に入れて形質転換した。次に、タバコ植
物中へのDNA転移をタバコ植物からの葉の小片を用い
てアグロバクテリアの共培養によって実施した。選択を
カナマイシン上で実施した。無菌の稔性の植物を形質転
換した細胞から再生した。
【0069】独立に形質転換した植物をノーザンブロッ
ト分析法によってtetリプレッサ−に対するmRNA
の合成について試験した。
【0070】既に知られているように、独立の形質転換
した植物中のmRNAの量は、著しく変動する(Sander
s他, Nucl. Acids Res. (1987),15,154
3〜1558)。合成されたmRNAの最高の週率を有
する植物を全ての他の分析のために使用した。
【0071】前記植物中の機能的tetリプレッサ−蛋
白質の量を定量化するために、ゲル遅延分析をフライド
(Fried)およびクローサーズ(Crothers)(Nucl. Aci
ds Res.(1981),9,6505〜6525)の方
法により実施した(図2、参照)前記方法は、蛋白質D
NA複合体が非結合DNAの場合(図2中のバンドF参
照)よりもポリアクリルアミドゲル5%上での電気泳動
の間にいっそう遅速になる(図2中のバンドR参照)と
いう事実を利用している。tetリプレッサ−の合成の
ための転写を合成する、1つの植物の葉からの粗製抽出
液の蛋白質1〜8μgを、精製された「32P−末端標
識化されたオペレーター断片6fモルと一緒にインキュ
ベートし、かつあポリアクリルアミドゲル5%上で電気
泳動を行なった。図2に示したように、位置5〜10中
の断片の移動度を位置2〜4の場合と同程度に遅延さ
せ、この場合にはE.コリから精製されたリプレッサ−
蛋白質を結合反応に使用した。この蛋白質は、オーエミ
ッヘン(Ohemichen)他(EMBO J. (1984),3,
539〜543)による精製法により得られた。前記位
置は、植物抽出液中で生じるオペレーター結合蛋白質が
tetリプレッサ−と同じ電気泳動移動度を有するとい
うことを示すための対照として役立つ。従って、tet
R転写を含有する植物は、機能的tetリプレッサ−を
合成するものと推測することができる。形質転換されて
いないタバコ植物からの抽出液を用いた場合には、遅延
は全く観察されなかった。結合反応の場合のオペレータ
ー断片の濃度は、0.25×10-9Mである。本明細書
中で使用される塩溶液条件下(塩化ナトリウム50m
M、塩化マグネシウム10mM)でオペレーターDNA
に対するリプレッサ−の結合定数は、>0.5×10
-11Mである(Kleinschmidt他,Biochemistry(198
8),27,1094〜1104)。従って、リプレッ
サ−の量を計算するために、定量的結合は前記条件下で
起こることを推測することができる。それぞれ24kD
aの分子量を有する4個の単量体の結合は、断片の完全
な遅延を生じるので、トラック8に対して、tetリプ
レッサ−24fモルの量が蛋白質の全体量の0.01%
を構成する蛋白質抽出液4μg中に含有されることが計
算された。細胞1個当たりのtetリプレッサ−の数を
確認するために、同じタバコ植物の原形質体を得た。図
2中の位置15〜20は、5000、10000、20
000、40000および80000個の原形質体の抽
出液が使用された滴定試験を示す。DNA断片20fモ
ルを試験に使用した。約18fモルが位置20で遅延さ
れ、これは80000個の原形質体中のリプレッサ−7
2fモルを示す。リプレッサ−72fモルは4.5×1
10のリプレッサ−分子と当量であるので、分析された
植物の場合に細胞1個当たり500000個のリプレッ
サ−分子の合成速度が存在するものと推測することがで
きる。
【0072】例2 プラスミドpAT2HyStu4の製造およびtetリ
プレッサ−を合成するタバコ植物中へのオペレーター含
有CaMV 35Sの安定な組込み tetリプレッサ−が結合する2個のtetオペレータ
ー配列を、CaMV35Sプロモーターと組合わせるた
めに、次のクローニング工程を目的とする。ポリメラー
ゼIIによって確認される最も多数の他の真核生物プロ
モーターのように、CaMV 35SプロモーターはT
ATAボックスを有し、このボックスの付近で一般に転
写ファクターは活性であり、かつ付加的に5´位のエン
ハンサーは、CaMV 35Sの場合に植物の全組織中
で強力な構成表現に適応している。オペレーター配列を
TATAボックスの直ぐ近くに位置させ、したがってこ
れとのtetリプレッサ−結合は、この領域中で活性の
一般の転写ファクターに干渉する。この方法は、新たに
形成されたDNA配列、即ちTATAボックスと組合わ
されたオペレーター配列を、CaMV 35Sプロモー
ターのエンハンサーによって与えられる異なる表現パタ
ーンを与える他のエンハンサーと組合わせることができ
るという利点を有する。
【0073】プロモーターの野生型の場合には、付加的
なDNA断片の挿入のための適当な切断部位は存在しな
いので、一対の塩基−56〜+7(+1は転写出発部位
に相当する)からの配列は、次のように変えられた:既
に記載したクローニング法(Gatz and Quail, Proc. Na
tl. Acad. Sci. USA (1988),85,1394〜
1397)と同様にして、−56〜+7の範囲内のプロ
モーターの野生型の配列を次の一次構造を有する合成D
NA断片によって代替した:
【0074】
【化5】 この合成DNA断片は、次の切断部位を有する: SpeI: 位置−53〜−48からのACTAGT SnabI: 位置−32〜−27からのTACGTA StuI: 位置−22〜−17からのAGGCCT XBAI: 位置−15〜−10からのTCTAGA XhoI: 位置+3〜−3からのCTCGAG BglII: 位置+2〜+7からのAGATCT および位置−31〜−24からの、プロモーター活性に
とって重要である配列TATATAA。
【0075】前記クローン化の結果として、CaMV
35Sプロモーターは、DNA断片を本明細書中に記載
された切断部位中に挿入することができるような程度に
変化された。この変化は、プロモーター活性に影響を及
ぼさなかった。このプロモーターを以下CaMV(Re
s.)と呼称する。
【0076】55bp合成配列を、StuI部位中に挿
入した。この合成DNAの一次構造は、次の通りであ
る:
【0077】
【化6】 StuI部位は、クローン化の間に失われた。
【0078】クローン化工程後に、位置−56〜+61
からのオペレーター含有CaMV35Sプロモーターの
配列は、次の通りである:
【0079】
【化7】 この配列は、次の構造的特徴を有する: SpeI: 位置4〜9からのACTAGT SnabI: 位置25〜30からのTACGT
A TATAボックス: 位置29〜35からのTATAT
AA BglII: 位置38〜43からのAGATC
T tetオペレーター:位置41〜59からのTCTCT
ATCACTGATAGGGA HpaI: 位置62〜67からのGTTAA
C tetオペレーター:位置71〜89からのACTCT
ATCACTGATAGAGT XbaI: 位置97〜102からのTCTA
GA XhoI: 位置109〜114からのCTC
GAG BglII: 位置113〜118からのAGA
TCT 前記配列を植物エンハンサーと組合わせた結果として、
tetリプレッサ−の存在下に植物に読み取られないプ
ロモーターが形成される。しかし、テトラシクリン誘発
物質の存在下で、プロモーターは活性である。
【0080】本明細書中で示した例中で、118bp
DNA断片は、CaMV 35Sプロモーターのエンハ
ンサーとの組合せ物で存在する(クローン化法に関連し
て上記参照)。
【0081】野生型CaMV 35Sプロモーターの一
対の塩基−390〜−56ならびにXbaI部位を包含
する合成配列(位置97〜102)を含有する、全体で
長さ471bpの断片を、EcoRI/XbaI断片の
形でベクターpGUS(EcoRIおよびXbaIで切
断した)中にクローン化した。このベクターpGUS
は、細菌のβ−グルクロニダーゼ(gus)(Jefferso
n他,EMBO J. (1987),6,3901〜390
7)のための構造遺伝子の配列を有し、その前面には、
EcoRI、SacI、KpnI、SmaI、BamH
IおよびXbaIのための切断部位を有するポリリンカ
ーが位置している。ノパリンシンターゼ遺伝子のポリア
デニル化信号は、3’末端に位置している。このキメラ
遺伝子をEcoRI/HindIII断片の形で切断
し、かつBIN19のEcoRI/HindIII部位
の間でクローン化した(Bevan, Nucl. Acids Res. (1
984)12,8711〜8720)。次に、キメラハ
イグロマイシンホスホトランスフェラーゼ遺伝子をノパ
リンシンターゼプロモーターの制御下にBIN19誘導
体のHindIII部位中にクローン化し、したがって
プラスミドpTET1のT−DNAを有する既にカナマ
イシン耐性の植物の場合に形質転換結果を選択すること
ができた。また、ハイグロマイシンホスホトランスフェ
ラーゼ遺伝子の代わりに、別の耐性遺伝子を使用するこ
ともでき、この場合唯一の例外は、ネオマイシンホスホ
トランスフェラーゼ遺伝子である。組換え体DNA p
AT2HyStu4の制限地図は、図3に示されてい
る。この図は、15kbプラスミドpAT2HyStu
4が次の断片から構成されていることを説明することを
意図したものである:切断部位EcoRIとBamHI
との間には、ポリリンカーの配列が存在し;BamHI
とSpeIとの間には、CaMV 35Sプロモーター
のエンハンサーならびに配列CCCを有する334bp
DNA断片が存在し;SpeIとXbaIとの間に
は、TATAボックスおよび2個のtetオペレーター
を有する合成オリゴDNA断片が存在する。
【0082】99bp合成オリゴDNA断片およびCC
C配列の塩基配列は、次の通りである:
【0083】
【化8】 XbaIとSacIとの間には、β−グルクロニダーゼ
の構造遺伝子(1800bp)が存在し;SacIとH
indIIIとの間には、ネオパリンシンターゼ遺伝子
(203bp)のポリアデニル化信号が存在し;2個の
HindIII部位の間には、ネオパリンシンターゼプ
ロモーター(1650bp)の制御下でハイグロマイシ
ンホスホトランスフェラーゼ遺伝子が存在する。Eco
RI部位および第2のHindIII部位の内部の配列
は、β−グルクロニダーゼ合成の為の情報ならびにハイ
グロマイシン耐性を表現するための情報を有する。Ec
oRI部位および第2のHindIII部位の外部の配
列は、ベクターびN19の配列である。これらの配列
は、エシェリキア・コリおよびアグロバクテリウム・ト
ゥメファシエンスの場合にプラスミドの複製および選
択、ならびに植物中へのT−DNAの転移およびカナマ
イシン上で形質転換した植物細胞を選択するためのポテ
ンシャルに対する全機能を有する。耐性は、nptII
遺伝子またはhptI遺伝子によって与えられる。
【0084】前記プラスミドをアグロバクテリウム・ト
ゥメファシエンス中に形質転換した。次に、タバコ植物
中へのDNA転移を、アグロバクテリアと、タバコ植物
からの葉の小片との共培養によって実施した。プラスミ
ドpTET1を有し、それ故tetリプレッサ−を合成
するタバコ植物を形質転換に使用した。テトラシクリン
の添加に依存するβ−グルクロニダーゼの合成をtet
リプレッサ−の存在下でのみ行なう。選択をハイグロマ
イシン上で実施した。無菌の稔性植物を形質転換した細
胞から再生した。
【0085】例3 tetリプレッサ−を合成する形質転換したタバコ植物
の葉におけるpAT2HyStu4からのβ−グルクロ
ニダーゼ遺伝子のテトラシクリン依存性表現の検出 全細胞の場合にテトラシクリン誘発物質の均質な吸収を
もたらすために、個々の葉にテトラシクリン含有緩衝液
を浸透させることによって抗生物質を細胞間隙中に導入
した。この目的のために、6個の独立の形質転換した植
物の個々の葉を、テトラシクリン10mg/lを含有す
るクエン酸ナトリウム緩衝液50mMを有するビーカー
中に入れた。このビーカーをデシケーター中に置き、か
つ真空下に3分間維持した。真空の結果として、空気が
細胞間隙から逃出した。この空気をデシケーターからの
ガス抜きの間に緩衝液によって代替した。浸透後、この
葉をテトラシクリン10mg/lを有するMS培地上で
16時間インキュベートした。対照の葉を実際に同じ方
法で処理したが、しかしテトラシクリンは添加しなかっ
た。次に、葉のRNAを得、アガロースゲル1%に添加
し、かつノーザンブロット分析法を行ない、この場合g
us mRNAの転写は、β−グルクロニダーゼの構造
遺伝子からの放射能標識化された断片を用いてのハイブ
リッド化によって目で見ることができた。図4に示した
RNA分析により、β−グルクロニダーゼのために遺伝
子配列を有するmRNAは、葉がテトラシクリンで前処
理された場合にのみプラスミドpTET1およびpAT
2HyStu4のT−DNAを有する植物中に形成され
ることが証明される。
【0086】誘発に必要とされるテトラシクリンの最小
量を測定するために、プラスミドpTET1およびpA
T2HyStu4のT−DNAを有する植物の葉に種々
の濃度のテトラシクリンを含有するクエン酸ナトリウム
緩衝液50mMを浸透させた。
【0087】葉にクエン酸ナトリウム緩衝液50mM中
のテトラシクリンをそれぞれ0(対、照)、0.5、
1.0および10.0mg/lを浸透させ、そのつど等
量のテトラシクリン濃度を有するMS培地上に置いた。
ノーザンブロット分析法により、テトラシクリン0.1
mg/lでさえ最大の誘発に十分であることが示された
(図5、位置2参照)。
【0088】gus mRNA誘発の時間依存性を研究
するために、プラスミドpTET1およびpAT2Hy
Stu4のT−DNAを有する植物の葉に、テトラシク
リン10mg/lを含有するクエン酸ナトリウム緩衝液
50mMを浸透させ、それぞれ0、0.5、1、3、6
および22時間MS培地上に置いた。テトラシクリン1
0mg/lの添加により、ほんの30分後にgus m
RNAの完全な誘発が生じた(図6、位置2)。
【0089】図5および図6は、同時に、RNA試料が
tetレプレッサーの遺伝子のためのmRNAを含有す
ることを示す。mRNAは、その表現が構成的に起こる
ので、それぞれの図中で位置1で既に目で見ることがで
きる。
【0090】任意の望ましい遺伝子は、例2に記載のク
ローン化法によりクローン化することができ、例えば任
意の望ましい遺伝子は、例2に記載の方法でβ−グルク
ロニダーゼ遺伝子に関して置換することができる。アグ
ロバクテリウム・トゥメファシエンス中の形質転換およ
びtetリプレッサ−を生産することができる植物への
転移の後、望ましい生産物は、テトラシクリンの存在下
でのみ生産することができる。
【0091】例5 プラスミドpAT2Hyトリプル−Xの製造 上記の調整系の抑制効率を改善することは、以下のクロ
ーン化工程の目的であった。それぞれコピーそれ自体が
抑制に貢献する場合には、抑制効率がプロモーター内で
オペレーターの数とともに増大することは、リン(Li
n)およびリッグス(Riggs)(Cell 4, 107〜1
11,1975)によって提案された。それ故、TAT
Aボックスに隣接して3個のオペレーター部位を含有す
る別のCaMV 35Sプロモーター断片が構成され、
この場合1個のオペレーターは、TATAボックスの5
´に位置し、TATAボックスの2個のオペレーター
は、TATAボックスの3´に位置していた。
【0092】このことは、CaMV 35Sプロモータ
ー誘導体CaMV 35S(Res.)を含有する、上
記のプラスミド中に83bp 合成配列を挿入すること
によって達成された。SpelとXhol(位置は、上
記に記載されている)との間の56bp 断片を、次の
配列を含有する83bp DNA断片によって交換し
【0093】た:
【化9】 この配列は、次の構造的特徴を有する: TATAボックス: 位置25〜31からのTATA
TAA tetオペレーター1:位置5〜23からのACTCT
ATACAGTGATAGAGT tetオペレーター2:位置33〜51からの tetオペレーター3:位置53〜71からの HpaI: 位置71〜76からのGTTA
AC Kpnl: 位置77〜82からのGGTS
CC 生じる変化されたCaMV 35Sプロモーター誘導体
を以下CaMV 35S(トリプルX)と呼称する。
【0094】ベクターpGus中へのEcoRI/Xb
aI断片としてのCaMV 35SトリプルXプロモー
ターのクローン化、およびその後のリプレッサ−蛋白質
を合成する形質転換した植物中への前記伝子の導入を、
上記のように行なった。
【0095】例5 tetリプレッサ−を合成する形質転換したタバコ植物
の葉におけるpAT2HyトリプルXからのβ−グルク
ロニダーゼ遺伝子のテトラシクリン依存性表現の検出 tetリプレッサ−と、β−グルクロニダーゼ遺伝子の
表現を調整するCaMV 35S(トリプルX)プロモ
ーターとの合成のための情報をコード化するDNA配列
を含有する植物をテトラシクリン依存性遺伝子表現に関
して分析した。テトラシクリンは、根を通じて有効に引
取られ、これはCaMV 35Sプロモーターを含有す
る3個のオペレーターの制御下に遺伝子の均質な表現を
導く。酵素活性のレベルに対して、誘発物質の不在下で
の活性は、誘発物質の存在下での場合よりも500分の
1低かった。レポーター遺伝子β−グルクロニダーゼの
遺伝子生産物は、テトラシクリンで処理された植物にお
いてのみ表現された。また、局部的な誘発は、葉上に直
接にテトラシクリンを塗布することによって達成するこ
とができる。このことは、図7に証明されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】10.7kbプラスミドpTET1の制限地
図。
【図2】形質転換されたタバコ植物中の機能的tetリ
プレッサーを検査するための電気泳動のオートラジオグ
ラム。
【図3】15kbプラスミドpAT2HyStu4の制
限地図。
【図4】プラスミドpTET1及びプラスミドpAT2
HyStu4のT−DNAを有する形質転換植物の葉か
らの抽出物中のgus遺伝子のテトラサイクリン依存表
現を検査するためのノーザンブロット分析のオートラジ
オグラム。
【図5】種々の濃度のテトラサイクリンで浸透後の形質
転換された植物の葉からの抽出物中のテトラサイクリン
誘導と濃度との関係を示すノーザンブロット分析のオー
トラジオグラム。
【図6】形質転換植物の葉からの抽出物中のテトラサイ
クリン誘導と時間との関係を示すノーザンブロット分析
のオートラジオグラム。
【図7】形質転換植物の葉中のgus−表現の場所的誘
導を示す、葉の組織を示す写真。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年4月3日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項16
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項26
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項30
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0045
【補正方法】変更
【補正内容】
【0045】プラスミドpTET1(DSM6281) プラスミドpAT2HyStu4(DSM6280) プラスミドpAT2Hyトリプル−X(DSM686
5)(1972年1月7日寄託)。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0089
【補正方法】変更
【補正内容】
【0089】図5および図6は、同時に、RNA試料が
tetリプレッサーの遺伝子のためのmRNAを含有す
ることを示す。mRNAは、その表現が構成的に起こる
ので、それぞれの図中で位置1で既に目で見ることがで
きる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C12N 5/10 (72)発明者 クラウス フローベルク ドイツ連邦共和国 ベルリン 45 モルト ケシュトラーセ 31アー (72)発明者 アストリート カイザー ドイツ連邦共和国 ベルリン 45 カデテ ンヴェーク11

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 植物中のDNA配列の表現の時期及び場
    所をコントロールするための手段を有するプラスミド。
  2. 【請求項2】 そのDNA配列は、異種産物に関してコ
    ード化する、請求項1記載のプラスミド。
  3. 【請求項3】 コントロール手段は、DNA配列の表現
    をインデューサーの存在においてのみ有効化するような
    ものである、請求項1又は2記載のプラスミド。
  4. 【請求項4】 コントロール手段は、植物コントロール
    配列1個とオペレータ1個以上との機能組み合せより成
    る、請求項1から3のいずれかに記載のプラスミド。
  5. 【請求項5】 コントロール手段は、オペレータ配列1
    個以上、リプレッサーに関する遺伝子1個以上が挿入さ
    れている植物プロモータを有し、この植物プロモータ、
    オペレータ及びDNA配列がこのDNA配列がリプレッ
    サーに関するインデューサーの存在でのみ表現されるよ
    うに配置されている、請求項4に記載のプラスミド。
  6. 【請求項6】 各オペレータ配列は、原核又は真核性オ
    リジンを有する、請求項4又は5に記載のプラスミド。
  7. 【請求項7】 各オペレータは、テトラサイクリン耐性
    オペロンの調節エレメントを有する、請求項3から6の
    いずれかに記載のプラスミド。
  8. 【請求項8】 オペレータは、トランスポゾンTa10
    のテトラサイクリン耐性オペロンの調節エレメントを有
    する、請求項7に記載のプラスミド。
  9. 【請求項9】 2個のオペレータ配列が、植物プロモー
    タのTATAエレメントの3′に配置されている、請求
    項3から8のいずれかに記載のプラスミド。
  10. 【請求項10】 次のもの;ポリリンカー配列、ポリア
    デニル化信号及び選択可能なマーカーに関してコード化
    するDNA配列の1以上をも有する、請求項1から9の
    いずれかに記載のプラスミド。
  11. 【請求項11】 エンハンサーエレメントを有するカリ
    フラワーモザイクウィルス35Sプロモータ1個、TA
    TAボックス1個、tetオペレータ2個又は3個及び
    異種産物に関してコード化するDNA配列1個を有す
    る、請求項9又は10に記載のプラスミド。
  12. 【請求項12】 ポリリンカー配列1個、エンハンサー
    エレメントを有する334bpカリフラワーモザイクウ
    ィルス35Sプロモータフラグメント1個、1個のTA
    TAボックス及び2個のtetオペレータを有する99
    bpオリゴーDNAフラグメント1個、異種産物に関し
    てコード化するDNA配列1個、ノパリンシンターゼ遺
    伝子の203bpポリアデニル化信号1個及び1650
    bpハイグロマイシンホスホトランスフェラーゼ遺伝子
    1個を有する、請求項11記載のプラスミド。
  13. 【請求項13】 TATAボックス及び2個のtetオ
    ペレータが連結CCCフラグメントと共に、次の配列: 【化1】 を有する99bpオリゴDNAフラグメント中に存在す
    る、請求項11又は12に記載のプラスミド。
  14. 【請求項14】 TATAボックス及び3個のオペレー
    タが次の配列: 【化2】 を有する83bpDNAフラグメントと共に存在する、
    請求項11に記載のプラスミド。
  15. 【請求項15】 プラスミドpAT2HyStu4(D
    SM6280)。
  16. 【請求項16】 プラスミドpAT2HyTriple
    −X(DSM)。
  17. 【請求項17】 526bpカリフラワーモザイクウィ
    ルス35Sプロモータフラグメント1個、695bp
    tetリプレッサーフラグメント1個及びオクトピンシ
    ンターゼ遺伝子の180bpポリアデニル化信号1個を
    有する、プラスミド。
  18. 【請求項18】 プラスミドpTET1(DSM628
    1)。
  19. 【請求項19】 DNA配列の表現の時期及び場所をコ
    ントロールする手段を有する、植物。
  20. 【請求項20】 そのDNA配列は、異種産物に関して
    コード化する、請求項19に記載の植物。
  21. 【請求項21】 コントロール手段は、請求項3から1
    0のいずれかに記載のものを有するか又は請求項11か
    ら13のいずれかに記載のコントロールエレメントを有
    する、請求項19又は20に記載の植物。
  22. 【請求項22】 請求項1から15のいずれかに記載の
    プラスミドを有する、請求項19から21のいずれかに
    記載の植物。
  23. 【請求項23】 存在オペレータに関するリプレッサー
    に関してコード化するDNA配列をも有する、請求項1
    9から22のいずれかに記載の植物。
  24. 【請求項24】 オペレータはtetオペレータであ
    り、リプレッサーはtetリプレッサー蛋白質である、
    請求項19から23のいずれかに記載の植物。
  25. 【請求項25】 請求項17又は18に記載のプラスミ
    ドを有する、請求項24に記載の植物。
  26. 【請求項26】 プラスミドpTET1(DSM628
    1)、プラスミドpAT2HyStu4(DSM628
    0)又はプラスミドpAT2HyTriple−X(D
    SM)を有する、植物。
  27. 【請求項27】 タバコ植物である、請求項19から2
    6のいずれかに記載の植物。
  28. 【請求項28】 請求項1から14のいずれかに記載の
    プラスミドを使用する、特異的DNA配列の表現の時期
    及び場所をコントロールできる植物の製造。
  29. 【請求項29】 請求項1から14のいずれかに記載の
    プラスミド及び相応するリプレッサーに関してコード化
    するプラスミドを使用する、特異的DNA配列の表現の
    時期及び場所をコントロールできる植物の製造。
  30. 【請求項30】 プラスミドpTET1、pAT2Hy
    Stu4及びpAT2HyTriple−Xを使用す
    る、特異的DNA配列の表現の時期及び場所をコントロ
    ールできる植物の製造。
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