JPH06343469A - デオキシリボ核酸 - Google Patents

デオキシリボ核酸

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JPH06343469A
JPH06343469A JP6134887A JP13488794A JPH06343469A JP H06343469 A JPH06343469 A JP H06343469A JP 6134887 A JP6134887 A JP 6134887A JP 13488794 A JP13488794 A JP 13488794A JP H06343469 A JPH06343469 A JP H06343469A
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plant
seq
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JP6134887A
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Peter Helmut Schreier
ペーター・ヘルムート・シユライアー
Klaus Stenzel
クラウス・シユテンツエル
Guenter Adam
ギユンター・アダム
Edgar Dr Maiss
エトガル・マイス
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Bayer AG
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 新規な組み換えデオキシリボ核酸(DN
A)、それらを含有するベクターおよび宿主生物、およ
び前記組み換えDNAを含有しかつ有害な生物および植
物の病気に対して増加した耐性を有するトランスジェニ
ック植物に関し、ここで前記組み換えデオキシリボ核酸
(DNA)は、次の構成成分、または各場合において同
一の作用を有するDNAを有する構成成分の組み合わせ
から成るか、あるいはこれらの構成成分を含有すること
を特徴とする: (a)プラムポックスウイルス(PPV)のRNAから
誘導された二本鎖cDNA断片(「断片A」)、および
(b)トマト班点立ち枯れ病ウイルス(TSWV)のN
構造遺伝子のS RNAから誘導された二本鎖cDNA
断片(「断片B」)、これらの組み合わせは、必要に応
じて存在することができる他のDNA断片に加えて、植
物細胞の中で活性であるプロモーターを含有する。 【効果】 上記トランスジェニック植物は、有害な生物
および植物の病気に対して増加した耐性を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、新規な組み換えデオキシリボ核
酸(DNA)、それらを含有するベクターおよび宿主生
物、および前記組み換えDNAを含有しかつ有害な生物
および植物の病気に対して増加した耐性を有するトラン
スジェニック植物に関する。ある数のウイルスについ
て、構造遺伝子または非構造遺伝子をこれらのウイルス
から単離しそして、適当な方法において、トランスジェ
ニック植物の中で発現するように誘発させるとき、それ
らは、植物の中で、相同的ウイルスによる場合に対する
増加した耐性を発生するか、あるいは弱毒化および/ま
たは症状の発現の遅延を発生させることが既に示され
た。これは最初にタバコモザイクウイルス(tobacco mos
aic virus)(TMV)のコートタンパク質の例を使用し
て実証された(欧州特許出願公開(EP−A)第0 2
23 452号;Beachyら、1985;およびP
well Abelら、1986)。TMVはトバモウ
イルス(Tobamoviruses)属に属し、そし
て比較的簡単な構成を有しそして、その遺伝情報のため
に、多数の他の植物ウイルスに似て、プラス鎖の情報を
有する一本鎖RNA分子(一本鎖のプラス−センスRN
Aゲノム)を有する。遺伝情報は多数の同一のサブユニ
ットから成るコートの中にパッケージされている。後
に、匹敵する方法が、また、トマト班点立ち枯れ病ウイ
ルス(tomato spotted wilt virus)(TSWV)の場合
において成功したことを示すことができた。トマト班点
立ち枯れ病ウイルス(TSWV)は本質的に異なり、そ
してブニアビリダエ(Buniviridae)族のト
スポウイルス(Tospovirus)属に属する(欧
州特許出願公開(EP−A)第0 426 195号;
Gielenら、1991;De Haanら、199
2)。トスポウイルス(Tospovirus)属は直
径約100nmの形態学的的に球形の粒子および3成分
から成る一本鎖RNAゲノムを有するとして分類され、
前記ウイルスは核タンパク質複合体(ヌクレオキャプシ
ド)として脂質コートにより取り囲まれている。
【0002】3成分から成るゲノムは両センスまたはマ
イナス鎖の情報を有する(マイナスまたは両センスの極
性の一本鎖RNA分子、De Haanら、199
0)。この場合において、トランスジェニック植物にお
ける耐性はトスポウイルス、トマト班点立ち枯れ病ウイ
ルス(=TSWV)のN構造遺伝子を植物の中に転移
し、そこでそれを発現させることに基づく。N遺伝子生
産物は前述の核タンパク質の複合体である。
【0003】TMVコートタンパク質の場合において密
接に関係するトバモウイルスに対する顕著な交差耐性を
証明することができたが、このような交差耐性はTSW
VおよびN遺伝子の発現の場合においてこれまで知られ
ていない(De Haanら、1992;MacKen
zieおよびEllis、1992;Sheng−Zi
ら、1992)。
【0004】新規な組み換えデオキシリボ核酸(DN
A)が発見され、これらは、次の構成成分または各場合
において等しい作用をもつDNAを有する成分の組み合
わせから成るか、あるいはそれを含有する: (a)プラムポックスウイルス(plum pox virus)(PP
V)のRNAから誘導された二本鎖cDNA断片(「断
片A」)、および(b)トマト班点立ち枯れ病ウイルス
(TSWV)のN構造遺伝子のS RNAから誘導され
た二本鎖cDNA断片(「断片B」)、の組み合わせか
ら成るか、あるいはこれらの構成成分を含有し、この組
み合わせは、必要に応じて存在することができる他のD
NA断片に加えて、植物細胞の中で活性であるプロモー
ターを含有することができる。
【0005】さらに、新規な組み換えDNAをそれらの
ゲノムの中に組み込んで有する(かつこのDNAを発現
する)トランスジェニック植物は有害な生物および植物
の病気に対して増加した耐性を示すことが発見された。
【0006】トランスジェニック植物は、また、とく
に、断片Bを誘導した相同的TSWウイルスの分離物に
対してばかりでなく、かつまた他のトスポウイルス種に
対して増加した耐性を示す。これは驚くべきことであ
る。なぜなら、技術水準から知られておりかつ天然に存
在するウイルス遺伝子から誘導された組み換えデオキシ
リボ核酸は、対応するトランスジェニック植物において
このような広い作用をもたないからである(De Ha
anら、1992;MacKenzieおよびElli
s、1992)。これに加えて、増加した耐性はトスポ
ウイルス属に属さないウイルスに対して観察することが
できることは驚くべきことである。
【0007】本発明による組み換えDNAにおいて、断
片Bは断片Aの後に(すなわち、3’方向に)位置し、
2つの断片は互いに直接接続されているか、あるいは追
加のDNA断片(「断片C」)により接続されている。
本発明によるDNAが完全な転写ユニットを表すとき、
植物において活性であるプロモーターは断片Aの上流に
配置される。この場合において、断片Bのあとにまた
3’未翻訳DNAが存在し、このDNAは断片Bに直接
接続されているか、あるいは追加のDNA断片(「断片
D」)を介して接続されている。3’未翻訳DNAは転
写停止配列(TTS)およびポリアデニル化部位を含有
する。
【0008】用語「転写停止配列」(transcription ter
mination sequence)は、鋳型として働く特定のDNA配
列からの特定ののポリメラーゼにより、RNA合成の終
わりを定め配列であることを意味する。トランスジェニ
ック植物において使用される「キメラ遺伝子」(chimeri
c genes)の場合において、例えば、ノパリンシンターゼ
遺伝子(nopaline synthase gene)(Zambryski
ら、1983)、オクトピンシンターゼ遺伝子(octopin
e synthase gene)(Herrea−Estrella
ら、1983)またはCaMV[ササゲモザイクウイル
ス(cauliflower mosaic virus)]の35S転写体(Pi
etrzakら、1986)のTTSを使用することが
できる。
【0009】さらに、用語「ポリアデニル化部位」また
は「ポリアデニル化シグナル」は、好ましくは、一次転
写体の正確なプロセシングおよび一次転写体の3’末端
上の「ポリ−A配列」の転写後の合成を実行する6ヌク
レオチド(例えば、AAUAAA)から成る配列を意味
する。
【0010】これから、結局、完全な転写ユニットは次
のDNA配置を有することが理解される: (5’)プロモーター−断片A−必要に応じて:断片C
−断片B−必要に応じて:断片D−3’未翻訳DNA
(3’)この方法で配置されたDNAは本発明の一部分
である。組み換えDNAの次の配置は、同様に、本発明
の構成部分である: (5’)断片A−必要に応じて:断片C−断片B−必要
に応じて:断片D−3’未翻訳DNA(3’)、および
断片A−必要に応じて:断片C−断片B−必要に応じ
て:断片D(3’)、および(5’)プロモーター−断
片A−必要に応じて:断片C−断片B(3’)断片Aは
プラムポックスウイルス(PPV)のRNAから誘導さ
れた二本鎖cDNA断片であり、用語「誘導された」は
cDNAがウイルスRNAに対して相補的な形態で存在
するDNAであることを意味する。
【0011】配列識別番号:7で再現されるDNAを断
片Aとして使用することが好ましい。
【0012】断片BはS RNAから、好ましくはトマ
ト班点立ち枯れ病ウイルス(TSWV)から、好ましく
はL3分離物のN構造遺伝子から誘導された二本鎖cD
NA断片であり、用語「誘導された」はcDNAがcD
NAがウイルスRNAに対して相補的な形態で存在する
DNAであることを意味する。
【0013】配列識別番号:11で再現されるDNAを
断片Bとして使用することが好ましい。
【0014】断片Aおよび断片Bは互いに対して直接接
続されるか、あるいは好ましくは、二本鎖DNA断片C
により接続される。合成DNA断片を断片Cとして使用
することができ、このDNA断片はそれが特定のリーデ
ィングフレームの中に停止コドンを含有しないように選
択され、そして断片Aおよび断片Bが断片Aにおいて開
始しそして断片Bの末端において終わり、こうしてポリ
ペプチドをエンコードする中断されないオープンリーデ
ィングフレームを形成するように、断片Aおよび断片B
を接続する。
【0015】断片Cは好ましくは134ヌクレオチドま
でを含有することができる。とくに好ましくは、断片C
は2〜68ヌクレオチドを含有する。配列識別番号:9
で再現される配列を有する合成DNAは、断片Cとして
非常にとくに好ましい。この断片は、断片Aにおいて開
始するオープンリーディングフレームを断片Bのオープ
ンリーディングフレームととくに有利な方法で接続す
る。
【0016】植物において活性であるすべてのプロモー
ターは、断片Aの上流に配置することができるプロモー
ターとして使用のために適当である。これらの中から、
ポリメラーゼIIIのコントロール下にあるものと同様
に、ポリメラーゼIIによりコントロールされるものを
特別に述べるために選択することができる。植物病原性
ウイルスから由来するプロモーターは、また、特別に述
べるために選択される。ササゲモザイクウイルス(Ca
MV)の35Sプロモーターはとくに好ましい。その配
列は配列識別番号:3で再現される。それは好ましくは
断片Aに直接接続される。
【0017】植物においてポリアデニル化および転写停
止を生ずるすべての適当な反応領域を3’未翻訳DNA
として使用することができ、前記DNAはポリアデニル
化部位およびTTSシグナルを含有し、そして断片Bの
後に位置し、断片Dを必要に応じて介在させる。植物病
原性ウイルスからの3’未翻訳DNA配列を選択するこ
とが好ましい。配列識別番号:4に描写される配列をも
つ3’未翻訳CaMV35S DNAを使用することが
とくに好ましい。
【0018】前述の断片は、各場合において本発明によ
る組み換えDNAにおいて、同一の作用を有するDNA
を含有する対応する断片により置換するすることができ
る。同一の作用を有するDNAにおいて、、1または2
以上の塩基、あるいは1または2以上のコドンは失う
か、あるいは他の塩基またはコドンで置換することがで
きるが、それらの作用が本質的に保存される程度に、す
なわち、本発明による断片の組み合わせを植物において
有害な生物および植物の病気に対して増強された耐性に
導く程度に、断片を変更することができる。ストリンジ
ェントの条件下に配列識別番号:1〜13に従う一本鎖
とハイブリダイゼーションすることができかつ、残りの
断片と組み合わせて、植物における耐性の所望の増加を
生ずる任意のDNAを、同一の作用を有するDNAと考
えるすることができる。同一の作用を有するDNAは、
好ましくは、配列識別番号:1、5、7、9および11
に従うDNA配列(参照、配列識別番号:2、6、8、
10および12に従うタンパク質配列、同様によく)か
らと、同一のポリペプチド、または「同一の作用を有す
る」ポリペプチド「誘導」することができるDNAであ
る。この場合において、誘導はタンパク質に翻訳するこ
とができるRNAにDNAを転写することができること
を意味する。同一の作用を有するポリペプチドは、それ
らが同一の作用を有する全体の1次配列をもつポリペプ
チドであることを意味するが、耐性の二本鎖DNA断片
増加が損失するような方法で2次、3次および4次の構
造を変化しないで個々のアミノ酸を交換することができ
る。配列識別番号:7および11に従うDNAは、ま
た、プローブとしてを使用して、本発明に従い使用でき
る適当な追加のんfgをプラムポックスウイルスまたは
トスポウイルスから単離することができる。これらのプ
ローブを使用して、普通の方法で、断片をまたベクター
または植物のゲノムにおいて検出することができる。
【0019】本発明に従い、配列識別番号:7または1
1に従う配列、あるいは同一の作用を有する対応するD
NAを有する断片AまたはBの少なくとも1つを含有す
る組み換えDNAは好ましい。
【0020】本発明に従い、配列識別番号:7または1
1に従う配列、あるいは同一の作用を有する対応するD
NAを有する断片Aまたは断片Bの両者を含有する組み
換えDNAはとくに好ましい。
【0021】本発明に従い、同一の作用を有する対応す
るDNAを包含する、配列識別番号:1に従う配列を有
する組み換えDNAは非常にとくに好ましい。配列識別
番号:5に従う配列、または同一の作用を有する対応す
るDNA組み換えDNAは、完全な転写ユニットとして
非常にとくに好ましい。
【0022】本発明に従い使用可能な異なる、ならびに
本発明に従いDNAは、配列識別番号:1〜13の中で
情報の助けにより普通の方法により得ることができる。
これに加えて、本発明に従い使用可能なプラムポックス
ウイルス(PPV)のゲノムのcDNA断片、ならびに
TSWウイルスのS RNAゲノムのcDNA断片は、
微生物および細胞培養物のドイツ国コレクション(De
utsche Sammlung von Mikro
organismen und Zellkultur
en)(DSM)からNo.PL−1080(pPPV
−NAT5’−4)およびPL−1081(pTSW
L3−308)で得ることができる。CaMVの「スト
ラスバーグ分離物」およびCM1841分離物(ATC
C No.45031)の異なるcDNAは、同様に、
No.PL−1029およびPL−1033でDSMか
ら入手できる(参照、DSM注文リスト、植物ウイルス
群、Messeweg 11/12、W−3300ブラ
ウンシュベング、ドイツ国)。
【0023】プラスミドPL−1080およびPL−1
081は、大腸菌(E.coli)の中に(微生物ドイ
ツ国コレクション(DSM)、Mascheroder
Weg 1b、D−3300ブラウンシュベング、ド
イツ国において)、特許手続きの目的のための微生物の
寄託の国際的認識ついての規則に従う受託された。
【0024】 本発明による組み換えDNAは天然に存在しない。それ
は当業者により分子生物学の普通の方法(Sambro
okら、1989)の助けにより前の説明の中に含まれ
る情報を使用して、とくに配列識別番号:1〜13を使
用して得るすることができる。
【0025】本発明は、また、本発明による組み換えD
NA、例えば、(後述するように)プラスミドpSLT
SWVL3およびpXLTSWVL3を含有する、新規
なベクター、とくにプラスミドまたはファージに関す
る。本発明は、また、好ましくはプラスミドの中に組み
込まれた、本発明による組み換えDNAを含有する、新
規な宿主生物、とくに微生物に関する。共通に使用され
る大腸菌(E.coli)およびアグロバクテリウム・
ツメファシエンス(Agrobacteriumtum
efaciens)は微生物として使用するためにとく
に適当である。プラスミドpXLTSWVL3を含有す
るアグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrob
acterium tumefaciens)株XLT
SWVL3を例として述べるすることができ、これをい
っそう詳細に下に記載する。
【0026】ベクターおよび微生物の株は、当業者によ
り分子生物学の普通の方法の助けにより、上の説明の中
に含まれる情報、とくに配列識別番号:1〜13を使用
して得るすることができる。
【0027】本発明による組み換えDNAは、植物のゲ
ノムの中に挿入するすることができ、その結果これらの
トランスジェニック植物有害な生物および植物の病気に
対していっそう耐性される。
【0028】トランスジェニック植物の耐性の増強は、
農業および林業、観賞植物および医学的植物の栽培、お
よび植物の育種のために重要である。また、植物の細胞
の培養において、例えば、製剤学的に利用可能な物質の
単離のために、微生物の病害虫、とくに菌類およびウイ
ルスにより感染に対して増強した耐性を示す植物の細胞
を入手可能とすることは有利である。
【0029】結局、本発明は、また、有害な生物および
植物の病気に対して増加した耐性を有するトランスジェ
ニック植物の細胞(原形質体を包含する)および植物
(植物の部分および種子を包含する)を生産する方法に
関し、この方法は、(a)本発明によるDNAを植物の
細胞(原形質体を包含する)のゲノムの中へ1回または
2回以上導入しそして、適当ならば、(b)全体の、形
質転換された植物を形質転換された植物の細胞(原形質
体を包含する)から再生しそして、適当ならば、増殖さ
せ、そして、適当ならば、(c)この方法において得ら
れる親の世代のトランスジェニック植物からか、あるい
はそれから得られたそれ以上の世代から、所望の植物の
部分(種子を包含する)を分離し、そして、(d)適当
ならば、さらに植物を生産するために、トランスジェニ
ック植物のゲノムを他の植物のゲノムと組み合わせ、そ
して子孫を増殖させる、ことを特徴とする。
【0030】この方法の工程(a)、(b)および
(c)は、普通の方法において、既知の方法に従い実施
することができる。
【0031】本発明によるDNAの1または2以上のコ
ピーを含有するトランスジェニック植物の細胞(原形質
体を包含する)および植物(植物の部分および種子を包
含する)、ならびに前述の方法により得られた、このよ
うな形質転換された植物の細胞および植物は、同様に、
本発明に包含される。
【0032】(a)有害な生物および植物の病気に対す
るプレートの耐性を増加するための本発明による組み換
えDNAの使用、(b)有害な生物および植物の病気に
対して増強された耐性を有する植物の細胞、植物、植物
の部分および植物の増殖材料を生産するための本発明に
よる組み換えDNAの使用、(c)増殖材料を生産しか
つ新規な植物およびそれらの増殖材料を生産するための
本発明によるトランスジェニック植物(植物の部分およ
び植物の種子を包含する)の使用、は、また、本発明の
一部分である。
【0033】それぞれ、配列識別番号:2または6に従
うタンパク質を含有するか、あるいは、適当ならば、ア
ミノ末端において切頭された、それぞれ、配列識別番
号:2または6に従うタンパク質を含有する植物(植物
の細胞、植物の部分および増殖材料)は、また、本発明
の一部分である。
【0034】本発明による組み換えDNAを植物または
植物の細胞の遺伝物質の中に挿入するのために、ある数
の異なる方法が利用可能である。DNAの転移は、普通
の方法およびよく知られている方法に従い実施すること
ができ、当業者は各場合において困難なく適当な方法を
確認することができるであろう。植物を形質転換するた
めに使用すべき、本発明によるDNAは、植物および
3’未翻訳領域において活性である適当なプロモーター
を含有しなくてはならない。配列識別番号:5に従う組
み換えDNAはとくに適当である。
【0035】双子葉および単子葉の植物のゲノムの中に
外来DNAを転移するために広い適用可能性をもつとく
に好適なベクターとして、アグロバクテリウム・ツメフ
ァシエンス(Agrobacterium tumef
aciens)のTiプラスミドが入手可能である。本
発明によるDNAを調節DNA配列と一緒に、適当なT
iプラスミド(例えば、Zambryskiら、198
3)のT DNAの中に挿入し、そして植物の感染、植
物の部分または植物の組織、例えば、葉のディスク、
茎、胚軸、子葉または分裂組織、あるいはそれらから誘
導された組織、例えば、2次胚およびカルスの感染によ
るか、あるいは原形質体をアグロバクテリウム・ツメフ
ァシエンス(Agrobacterium tumef
aciens)と同時培養することによって転移する。
【0036】別法はDNAを植物の原形質体の中で(例
えば、Hainら、1985;Krensら、198
2;Paszkowskiら、1984)ポリカチオン
またはカルシウムの塩およびポリエチレングリコールの
存在下にインキュベーションすることである。
【0037】DNAの吸収は、また、電場(エレクトロ
ポレイション)(例えば、Frommら、1986)を
使用することによって促進することができる。
【0038】DNAは、また、既知の方法で、植物の花
粉により導入することができ、ここでDNAを収容する
物理的に加速された粒子で花粉を「衝撃」する(参照、
欧州特許出願公開(EP−A)第0 270 356
号)。
【0039】プレートを、既知の方法で、適当な栄養培
地を使用して再生する(例えば、NagyおよびMal
iga、1976)。
【0040】本発明による方法の好ましい実施態様にお
いて(欧州特許出願公開(EP−A)第116 718
号の方法に従う)、本発明による組み換えDNAを、単
離された形態で、適当な中間体の大腸菌(E.col
i)のベクター、例えば、pGV700またはpGV7
10(参照、欧州特許出願公開(EP−A)第1167
18号)、あるいは好ましくはリポーター遺伝子、例え
ば、npII(Herrera−Estrellaら、
1983)またはhpt(Van den Elzen
ら、1986)をさらに含有するそれらの誘導体の中に
クローニングする。
【0041】この方法において構成されたプラスミド
を、普通の方法(例えば、Van Hauteら、19
83)により、例えば、pGV3850を含有するアグ
ロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobact
erium tumefaciens)またはそれらの
誘導体の中に転移する。別法として、本発明によるDN
Aをバイナリーベクター、例えば、pGV001または
pGV002(例えば、KonczおよびSchel
l、1986)の中でクローニングし、次いで、前述し
たように、適当な癌腫菌(Agrobacteriu
m)株の中に転移させる(KonczおよびSchel
l、1986)。植物に転移可能な形態で組み換えDN
Aを含有する、生ずる癌腫菌(Agrobacteri
um)株を、引き続いて植物の形質転換のために使用す
る。
【0042】他の好ましい実施態様において、組み換え
DNAを、適当ならば、植物の細胞のためのリポーター
遺伝子、例えば、カナマイシン耐性(例えば、Herr
era−Estrellaら、1983)またはヒグロ
マイシン耐性(van den Elzen、198
6)、好ましくはpLGV neo 2103(Hai
nら、1985)、pMON19(Fraley R.
T.ら、Proc.Natl.Acad.Sci.US
80、4803(1983))、pAK1003、
pAK2004(Velten J.ら、EMBO J
ourn.Vol.3、2723(1984))または
pGSST neo 3(pGSST3)(欧州特許出
願公開(EP−A)第189 707号)を含有する他
のプラスミドと一緒に、普通の方法において直接の遺伝
子の転移により、植物の原形質体の中に転移させる。こ
れに関して、1または2以上のプラスミドは円形の形態
で存在することができるが、線状の形態が好ましい。リ
ポーター遺伝子を含有するプラスミドを使用するとき、
カナマイシン耐性の原形質体を次いで組み換えDNAの
発現について検査する。別の場合(リポーター遺伝子を
使用しない)において、生ずるカルスを組み換えDNA
の発現について試験する(普通の方法を使用するスクリ
ーニング)。
【0043】トランスジェニック植物または植物の細胞
は、既知の方法に従い、例えば、葉のディスクの形質転
換(例えば、Horshら、1985)により、再生す
る植物の原形質体または細胞培養物をアグロバクテリウ
ム・ツメファシエンス(Agrobacterium
tumefaciens)と同時培養すること(例え
ば、Martonら、1979、Hainら、198
5)によるか、あるいは直接のDNAのトランスフェク
ションにより生産される。生ずる形質転換された植物
は、リポーター遺伝子の発現について選択することによ
り、例えば、in vitroの硫酸カナマイシンのリ
ン酸化(例えば、Reissら、1984;Schre
ierら、1985)によるか、あるいはノザンブロッ
ト分析およびウェスタンブロット分析によるノパリンシ
ンターゼ(Aertsら、1983に従う)または本発
明による組み換えDNAの発現により検出される。組み
換えDNAの遺伝子産生物は、また、特定の抗体を使用
して既知の方法で形質転換された植物において検出する
ことができる(Adamら、1987、1991)。
【0044】形質転換された植物の細胞を、各場合にお
いて適当な栄養培地を使用して通常方法に従い、培養し
かつ再生して全植物を形成する。
【0045】形質転換された植物の細胞および形質転換
された植物の両者は、本発明によるDNAを含有しかつ
本発明の構成部分を含有し、有害な生物および植物の病
気に対して、とくに線虫類、植物病原性菌類およびウイ
ルス類に対して、かなり高度の耐性を示す。
【0046】本発明に従い、表現「植物」は全植物およ
び植物の部分、例えば、葉、種子、塊茎、切断物などを
意味する。「植物の細胞」は、原形質体、細胞系、植物
のカルスなどを包含する。「増殖材料」は、植物、植物
の部分、例えば、例えば、葉、種子、塊茎、切断物な
ど、ならびにトランスジェニック植物および植物の細胞
の増殖に使用することができ、そして結局同様に本発明
の一部分である植物の細胞を意味する。
【0047】実際には、すべての植物は、本発明による
組み換えDNAの組み込み(形質転換)により病害虫に
対する増強された耐性を付与することができる植物の中
に含められる。
【0048】当然、栽培植物、例えば、森林の植物、例
えば、トウヒ、モミ、ダグラスモミ、マツ、カラマツ、
ブナノキおよびオーク、ならびに栄養および原料を提供
する植物、例えば、穀類(とくにコムギ、ライムギ、オ
オムギ、カラスムギ、キビ、イネおよびトウモロコ
シ)、ジャガイモ、マメ科の植物(例えば、豆類およ
び、とくに、アルファルファおよびダイズ)、野菜(と
くにキャベツ種およびトマト)、果実(とくにリンゴ、
ナシ、サクランボ、ブドウ、かんきつ類、パイナップル
およびバナナ)、ギネアアブラヤシ、チャ、カカオおよ
びコーヒー、タバコ、サイザルおよびワタの場合におい
て、ならびに医学的植物、例えば、ローウォルフィアお
よびジギタリスの場合において耐性を生成することがと
くに要求されている。ジャガイモ、トマト、マメ科の植
物およびウリ目(Curcubitazeae)はとく
に好ましいものとして述べることができる。
【0049】動物の病害虫、例えば、昆虫類、ダニおよ
び線虫類、ならびに微生物の病害虫、例えば、植物病原
性菌類、細菌類およびウイルス類を、本発明により増強
された耐性を達成できる病害虫(有害な生物および植物
の病気を引き出す生物)として述べることができる。特
別に述べるために選択されるものは、植物損傷性線虫類
および微生物の病害虫、とくに植物病原性菌類およびウ
イルス類である。
【0050】有害な昆虫は、とくに次の目の昆虫を包含
する:直翅目(Orthoptera)、革翅目(De
rmaptera)、等脚目(Isopoda)、シミ
目(Thysanura)、半翅目(Heteropt
era)、同翅目(Homoptera)、鱗翅目(L
epidoptera)、鞘翅目(Coleopter
a)、膜翅目(Hymenoptera)および倍脚綱
(Diplopoda)。
【0051】有害なダニは、とくに次のものを包含す
る:ホコリダニ種(Tarsonemus sp
p.)、ミカンリンゴハダニ種(Panonychus
spp.)およびナミハダニ種(Tetranych
us spp.)。
【0052】植物寄生線虫には次のものが包含される:
ネグサレセンチユウ種(Pratylenchus s
pp.)、ラドホルス・シミリス(Radopholu
ssimilis)、ナミクキセンチユウ(Dityl
enchus dipsaci)、ミカンネセンチユウ
(Tylenchulus semipenetran
s)、シストセンチユウ種(Heterodera s
pp.)、グロボデラ種(Globodera sp
p.)、ネコブセンチユウ種(Meloidogyne
spp.)、アフエレンコシデス種(Aphelen
choidesspp.)、ロンギドルス種(Long
idorus spp.)、クシフイネマ種(Xiph
inema spp.)およびトリコドルス種(Tri
chodorus spp.)。
【0053】微生物の病害虫は、とくに、次の植物病原
性真菌を包含する:プラスモジオフォロミセテス(Pl
asmodiophoromycetes)、卵菌類
(Oomycetes)、キトリジオミセテス(Chy
tridiomycetes)、接合菌類(Zygomy
cetes)、嚢子菌類(Ascomycetes)、
担子菌類(Basidiomycetes)、および不
完全菌類(Deuteromycetes)。
【0054】植物病原性細菌は、とくに次のものを包含
する:シュードモナダセエ(Pseudomonada
ceae)、リゾビアセエ(Rhizobiacea
e)、エンテロバクレリアセエ(Enterobact
eriaceae)、コリネバクテリアセエ(Cory
nebacteriaceae)およびストレプトマイ
セタセエ(Streptomycetaceae)。
【0055】ウイルスの病気は、とくに次のものを包含
する:モザイクの、萎縮性および黄色化のウイルスによ
る病気、およびトスポウイルスにより引き出されるウイ
ルスの病気。
【0056】上に列挙した一般名に含まれるウイルス、
真菌および細菌の病気のいくつかの原因となる因子は次
の通りであるが、これらに限定されない:オオムギの黄
色萎縮性ウイルス(BYDV)、ジャガイモのウイルス
Y(PVY)、キュウリモザイクウイルス(CMV)、
スイカモザイクウイルス(WMV)、トリステザ(tr
isteza)ウイルス、タバコモザイクウイルス(T
MV)、タバコ壊死ウイルス(TNV)、ビート壊死性
黄色化葉脈ウイルス(BNYVV)および、とくに、ト
マト班点立ち枯れ病ウイルス(TSWウイルス)、すべ
てのトスポウイルス、タバコモザイクウイルス(TM
V)および他のトバモウイルス、およびタバコラットル
(rattle)ウイルスおよび他のトブラウイルス
(tobraviruses)。
【0057】キサントモナス(Xanthomona
s)種、例えば、キサントモナス・オリザエ(Xant
homonas oryzae);シュードモナス・ラ
クリマンス(Pseudomonas lachrym
ans);エルウィニア(Erwinia)種、例え
ば、エルウィニア・アミロボラ(Erwinia am
ylovora);ピチウム(Pythium)種、例
えば、ピチウム・ウルチマム(Pythium ult
imum);フィトフトラ(Phytophthor
a)種、例えば、フィトフトラ・インフェスタンス(P
hytophthora infestans);シュ
ードペロノスポラ(Pseudoperonospor
a)種、例えば、シュードペロノスポラ・フムリ(Ps
eudoperonospora humuli)また
はシュードペロノスポラ・クベンス(Pseudope
ronospora cubensis);プラスモパ
ラ(Plasmopara)種、例えば、プラスモパラ
・ヴィチコラ(Plasmopara viticol
a);ペロノスポラ(Peronospora)種、例
えば、ペロノスポラ・ピシ(Peronospora
piso)またはP・ブラシカ(P.brassica
e);エリシフェ(Erysipphe)種、例えば、
エリシフェ・グラミニス(Erysipphe gra
minis);スフェロテカ(Sphaerothec
a)種、例えば、スフェロテカ・フリギネア(Spha
erotheca fuliginea);ポドスフェ
ラ(Podosphaera)種、例えば、ポドスフェ
ラ・ロイコトリチャ(Podosphaera leu
cotricha);ヴェンチュリア(Venturi
a)種、例えば、ヴェンチュリア・インエクアリス(V
enturia inaequalis);ピレノフォ
ラ(Pyrenophora)種、例えば、ピレノフォ
ラ・テレス(Pyrenophora teres)ま
たはP.グラミネ(P.graminea);(コニデ
ィア(Conidia)型:ドレチュスレラ(Drec
hslera)、sys:ヘルミントスポリウム(He
lminthosporium));コクリオボルス
(Cochliobolus)種、例えば、コクリオボ
ルス・サチブス(Cochliobolus sati
vus)(コニディア(Conidia)型:ドレチュ
スレラ(Drechslera)、syn:ヘルミント
スポリウム(Helminthosporium));
ウロミセス(Uromycets)種、ウロミセス・ア
ペンディクラツス(Uromycets append
iculatus);プクシニア(Puccinia)
種、例えば、プクシニア・レコンディタ(Puccin
ia reconditia);チレチア(Tille
tia)種、例えば、チレチア・カリエス(Tille
tia caries);ウスチラゴ(Ustilag
o)種、例えば、ウスチラゴ・ヌダ(Ustilago
nuda)またはウスチラゴ・アヴェナエ(Usti
lago avenae);ペリクラリア(Pelli
cularia)種、例えば、ペリクラリア・ササキイ
(Pellicularia sasaki);ピリクラ
リア(Pyricularia)種、例えば、ピリクラ
リア・オリザエ(Pyricularia oryza
e);フサリウム(Fusarium)種、例えば、フ
サリウム・クルモルム(Fusarium culmo
rum);ハイイロカビ(Botrytis)種、例え
ば、ボツリティス・シネレア(Botrytis ci
nerea);セプトリア(Septoria)種、例
えば、セプトリア・ノドルム(Septoria no
dorum);レプトスフェリア(Leptospha
eria)種、例えば、レプトスフェリア・ノドルム
(Leptosphaeria nodorum);セ
ルコスポラ(Cercospora)種、例えば、セル
コスポラ・カネッセンス(Cercospora ca
nescens);アルテルナリア(Alternar
ia)種、例えば、アルテルナリア・ブラシカ(Alt
ernaria brassicae);およびシュー
ドセルコスポレラ(Pseudocercospore
lla)種、例えば、シュードセルコスポレラ・ヘルポ
トリコイデス(Pseudocercosporell
a herpotrichoides)。さらに、ヘル
ミントスポリウム・カルボヌム(Helminthos
poriumcarbonum)を列挙することができ
る。
【0058】文献: Adam G., Chagas C.M., Lesemann D.E.; (1987) J. of
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【0059】1.組み換えDNAの構成および癌腫菌
(Agrobacterium)の中への形質転換:既
に説明したように、本発明はプロモーターのコントロー
ル下にありかつ3’末端の配列を含有する、新規な組み
換えDNA、とくに組み換えキメラ遺伝子(配列識別番
号:1)に関する。CaMV35Sプロモーター(5’
領域)(配列識別番号:3)およびCaMV35S転写
体の3’未翻訳領域(配列識別番号:4)をここで例と
して使用する(Toepferら、1987および欧州
特許出願公開(EP−A)第0 223 452号)。
ここで使用する全体の例は、配列識別番号:5に示され
ている。本発明によるDNA(キメラ遺伝子)(配列識
別番号:1)は、特定の配列に接合されたいくつかの片
から成る。それはプラムポックスウイルス(PPV)か
ら誘導された152塩基対の二本鎖cDNA断片から成
る(Maissら、1989)。これはウイルスのRN
A配列に位置1−152において対応する(配列識別番
号:7)(Maissら、1989)。この断片におい
て、オープンリーディングフレームが開始し、これは合
成cDNA断片(配列識別番号:9)を介してTSWV
のN遺伝子のL3分離物のcDNA断片に接続されてい
る(Maissら、1991)(配列識別番号:1
1)。この接続は、中断なしに956塩基対の全体の長
さを有しかつ「配列識別番号:1」の位置992におい
て終わるオープンリーディングフレームが発生するよう
なものである。TSWVの3’非翻訳領域の引き続くc
DNA配列(配列識別番号:11)は、合成配列(配列
識別番号:13)を介してCaMVの35S転写体の
3’領域(配列識別番号:4)に接続されている(To
epferら、1987)。
【0060】この構成はよく知られている方法により実
施し、そしてその詳細は記載されている(Sambro
ok、FritschおよびManiatis、198
9)。
【0061】詳細な手順は次の通りであった:商業的に
入手可能なプラスミドpCaMVCN(ファーマシア)
からの長さ454塩基対のHindIII/BamHI
断片を商業的に入手可能なプラスミドpT7T3 19
U(ファーマシア)の中にクローニングし、そしてpT
7T 35Sと表示した。この新規なプラスミドをSa
lIで切断し、そして突起する末端をフィルインし、次
いでこのDNAをEcoRIで切断した。次いで、プラ
スミドpPPV−NAT 5’4(Maissら、19
89;Maissら、1992)からのDraI/Ec
oRI断片(長さ572塩基対)を、こうして調製した
プラスミドの中にクローニングした。この断片はPPV
の5’末端のcDNAコピーを含有する。
【0062】合成オリゴヌクレオチド5′−TGTGT
TGAGTTTTTATATTTTCCTCTCCAA
ATGAAA−3′(配列識別番号:14)(これは非
コーディング鎖に対して相補的である)を使用して、C
aMV35Sプロモーター配列の3’末端(5’
−...AGAGG−3’)(配列識別番号:15)
を、in vitroの突然変異誘発の助けにより、P
PV配列のcDNAの極端5’末端(5’−AAAAT
AT....−3’)(配列識別番号:16)に結合し
た。生ずる新規なプラスミドをp35Sと表示した。長
さ598塩基対のHincII断片をこのプラスミドか
ら分離し、そして前以てSmaIおよびHincIIで
切断した、商業的に入手可能なplmT7T3 19U
の中にクローニングした。生ずるプラスミドをpT7T
3 19UPPVLと表示する。このプラスミドをEc
oRVおよびSalIで切断し、そして長さ239塩基
対の断片を単離した。この断片をpRT101(Toe
pferら、1987)のEcoRV、XhoI部位の
中にクローニングした。
【0063】BamHI/HindIII断片をプラス
ミドpTSWV−L3/308(Maissら、199
1)から分離した。末端をフィルインし、そしてベクタ
ーpRT101((Toepferら、1987)のS
maI切断部位の中に挿入した。このプラスミドは、挿
入された断片を正しい向きで含有し、pSTSWVL3
と表示した。長さ868塩基対のRsaI/BamHI
断片をこのプラスミドから分離し、そしてSmaIおよ
びBamHIで切断した、前述のpSLの中にクローニ
ングした。生ずる新規なプラスミドをpSLTSWVL
3と表示した。全体のキメラ遺伝子およびCaMV(3
5S)の5’および3’未翻訳領域を含有する、長さ1
716塩基対の断片を、この後者のプラスミドからHi
ndIIIを使用して分離することができる。この断片
を、HindIIIで切断したプラスミドpXL222
(Landsmannら、1988)の中にクローニン
グした。生ずるプラスミドをpXLTSWVL3と表示
した。このプラスミド(pXLTSWVL3)を、アグ
ロバクテリウム・ツメファシエンス(A.tumefa
ciens)LBA4404の中に移動化またはトラン
スフェクションした。癌腫菌(Agrobacteri
um)のこの新しい株をXLTSWVL3と表示しし
た。
【0064】2.トランスジェニック植物の生産、およ
びこれらの植物の中のキメラ遺伝子の発現の検出 癌腫菌(Agrobacterium)XLTSWVL
3株を、植物の細胞または植物の部分の形質転換のため
に使用した。カナマイシンを含有する培地上でマーカー
および選択遺伝子(同時に転移されたカナマイシン耐性
遺伝子)を使用して、トランスジェニック植物を選択
下。21の個々の候補を、キメラ遺伝子を発現する能力
に基づいて選択した。これはまずmRNAのレベルにお
ける遺伝子のペプチドを決定することを含んだ。このた
めに、トランスジェニック植物から単離された全体のR
NAを、逆転写酵素および合成ヌクレオチド5’−GT
CAGT GGC TCC AAT CCT GTC
TGA AG−5’(配列識別番号:17)を使用して
cDNAに翻訳し、そしてキメラ遺伝子のmRNAの存
在を第2合成オリゴヌクレオチド5’−TGT GGA
GAA TTCGAG CTC GGT AC−3’
(配列識別番号:18)およびポリメラーゼ連鎖反応
(ポリメラーゼ連鎖反応;MullisおよびFalo
ona、1987)の助けにより増幅し、そして長さ3
28塩基対の断片として同定した。
【0065】遺伝子の発現が前述の方法で検出された2
1のトランスジェニック植物を、次に、特定の抗体を使
用してキメラ遺伝子生産物の生産について試験した(E
LISA)(Adamら、1987;1991)。候補
XL4、XL8、XL11、XL14、XL15および
XL19は測定可能なシグナルを与え、そして最初の、
情報の病態生理学的実験のために選択した。
【0066】詳細には、植物の形質転換を次のようにし
て実施した。
【0067】2.1 癌腫菌(Agrobacteri
um)の形質転換 葉のディスク(Horschら、1985)をタバコの
形質転換のために使用した。この目的に、無菌のシュー
トの培養物からの長さ約2〜3普通の方法の葉を直径約
1cmのディスクに打ち抜き、そして24時間培養した
癌腫菌(Agrobacterium)の培養物(これ
が10mM MgSOを吸収した後)と一緒に、20
mlのMS培地(MurashigeおよびSkoo
g、1965)中で、26℃において約60時間インキ
ュベーションした。引き続いて。葉のディスクを100
0μg/mlのクラフォランを含有するMS培地の中で
3×洗浄し、次いで0.5μg/ml NAA(ナフチ
ル酢酸)、0.5μg/mlBAP(ベンジルアミノプ
リン)および2%スクロース(「カルス誘発培地」)お
よび適当な選択剤(例えば、硫酸カナマイシン)を含有
するMSプレート上に横たえ、そして26℃においてイ
ンキュベーションした。各場合において、葉のディスク
を新鮮なカルス誘発培地に移した。いったん小さいカル
スを区別することができたとき、それらをシュート誘発
培地に移した。前記シュート誘発培地はカルス誘発培地
に相当するが、0.2μg/ml NAAおよび0.5
μg/ml BAPを含有する。いったん再生されたシ
ュートが2〜3cmの長さに到達したとき、根の誘発の
ために、それらを1%スクロースを含有するが、ホルモ
ンを含有しないMS培地に移し、そして無菌の条件下に
24〜26℃において培養した(12時間の光(100
0〜300ルックス)、12時間の暗所で)。4〜6週
後、シュートの培養物を新鮮な培地に移し、植物に成長
させ、引き続いて温室の中で適当な条件下に培養した。
【0068】ジャガイモ植物を形質転換するために、切
取った葉のディスクを癌腫菌(Agrobacteri
um)の懸濁液の中でインキュベーションした後、暗所
でさらに2日間インキュベーションした。次いで、1.
6%グルコース、5mg/lNAA、0.1mg/l
BAP、500mlのクラフォランおよび適当な選択剤
を含有するMSプレート上で、葉のディスクを16時間
の照明で8日間インキュベーションした。引き続いて、
1.6%グルコース、2.0mg/lゼアチンリボシ
ド、0.02mg/l NAA、0.02mg/l G
A3(ジベレリン酸)および500mg/lクラフォラ
ンを含有するMSプレートに、葉のディスクを移した。
いったん葉のディスクを14日間インキュベーションし
たとき、それらを新鮮なプレートに移した。最初のカル
スは約6〜7週後に現れた。3%スクロースおよび0.
5mg/lカルベニシリンを含有するMS培地が中に存
在する250mlのガラスフラスコに、現れたシュート
を移した。最初の根は約14日後に現れた。植物を引き
続いて温室の中で適当な条件下に栽培した。
【0069】トマトを前述の方法に本質的にしたがって
形質転換した。
【0070】DNA(Dellaportaら、198
3)およびRNA(Goodallら、1990および
ChomczynskiおよびSacchi、198
7)を、生ずる植物から、標準の方法により分離した。
転移された遺伝子の組み込みおよび数をDNA分析
(「サザンブロット」)により決定し、そして転写の量
をRNA分析(VankanおよびFilipowic
z、1988;GoodallおよびFilipowi
cz、1989;Steineckeら、1992に従
う「RNアーゼ保護」)により決定することができた。
【0071】2.2 原形質体の分離およびPEG仲介
形質転換 無菌培養からの4〜8週齢のニコチアナ・タバクム(N
icotiana tabacum)SR1の葉を切断
し、蒸留H2Oで清浄にし、そして0.05%SDS溶
液の中に入れて細菌の汚染を防止した。SDSを無菌H
2Oで2回洗浄して除去し、次いで葉をK3培地(50
0mg/lクラフォラン、1mg/lNAA、0.2m
g/lカイネチン)の中で10分間平衡化した。中央の
肋を除去した後、葉を1〜2cm2の大きさの片に切っ
た。葉肉の原形質体を分離するために、葉片を無菌の1
リットルのフラスコの中の30mlのセルラーゼおよび
マゼロザイムを含有する酵素溶液(K3培地中の1.5
%セルラーゼ、0.5%マゼロザイム)に添加し、そし
てわずかの真空に10分間暴露した。引き続いて27℃
において16時間暗所でインキュベーションした後、こ
の混合物を30分間75rpmで震盪した。次いで原形
質体の懸濁液を250および100μmの孔直径の鋼の
篩に通過させ、そして濾液を12mlの遠心管に分割
し、そしてヘティチ・ユニバーサル(Hettich
Universal)2S遠心機の中で650rpmで
5分間遠心した。下相を沈降物と一緒に100μmのガ
ラス毛管で吸引し、そして原形質体を10mlのK3培
地で洗浄し、そして培地を遠心(上を参照)反復した後
再びもう一度吸引した。引き続いて、原形質体をW5培
地(154mM NaCl、125mM CaCl2×
2O、5mM グルコース、5mM KCl、pH
5.6)の中に取り、フチュ−ロウゼンタル(Fuch
s−Rozenthal)計数チャンバーの中で計数
し、次いでW5培地の中に30分間放置した。原形質体
を650rpmで5分間遠心することによって分離し、
次いで沈降物をMaMg溶液(450mMマンニトー
ル、15mM MgCl2、0.1%MES、pH6)
の中に懸濁させ、この懸濁液の濃度を1〜3×106
形質体/mlに調節した。次いで、原形質体を直接トラ
ンスフェクションするか、あるいはそれらを冷蔵庫の中
に4時間まで貯蔵することができた。形質転換のため
に、原形質体を水浴の中で45℃において5分の熱衝撃
にかけ、その間時々撹拌し、次いで氷/水の中に45秒
間入れることによって室温に直ちに冷却した。引き続い
て、0.35mlの体積のアリコートの原形質体の懸濁
液を10mlの遠心管の中に入れ、次いで50μlのD
NA溶液を各管に添加した。0.35mlのPEG溶液
(100mM Ca(NO32×4H2O、400mM
マンニトール、40%PEG4000、pH7〜9)
を10分後滴々添加し、次いでさらに20分後にペトリ
皿に移し、その間にすべての試料を5分間撹拌した。4
mlのK3培地を滴々添加した後、原形質体を27℃に
おいて暗所で6〜48時間栽培した。インキュベーショ
ン後、原形質体を12mlの遠心管に移し、遠心管に洗
浄のために海水を満たし、次いで650rpmで3分間
遠心した。上澄み液を1mlに除去し、次いで原形質体
を再懸濁させ、そしてエッペンドルフ(Eppendo
rf)管の中に移した。13000rpm(バイオフー
グ)で1分間遠心しそして上澄み液を注意して除去した
後、原形質体を関係する抽出緩衝液の中に取った。
【0072】本発明によるDNAは前述の方法により調
製された原形質体の中に首尾よく導入された。
【0073】3.本発明によるトランスジェニック植物
の増加した耐性の実施例 3.1 植物病原性菌類に対する増強された耐性 2(上の)に列挙したトランスジェニックタバコ植物X
L4、XL8、XL11、XL14、XL15およびX
L19を自殖させ、そしてXL4の子孫を次の試験のた
めに選択した。植物病原性真菌ボトリチス・シンセラ
(Botrytis cincera)を試験のための
病原体として使用した。
【0074】(a)試験の説明 タバコ植物を23℃および70〜80%の相対大気湿度
において、実験を開始するまで、温室の中で成長させ
た。水および肥料を要求に従い供給する。接種につい
て、6〜8週齢の植物の葉を、病原体の胞子懸濁液でし
たたり落ちてぬれるまで、噴霧した。引き続いて、植物
を病原体にとって好適な条件下に、すなわち、20℃お
よび100%の相対大気湿度においてインキュベーショ
ンした。4日後、植物の健康な状態を感染した葉面積の
百分率に基づいて確認した。区別を葉の段階の間で行っ
た(葉1=最も古い葉、葉6=最も若い葉)。
【0075】 3.2 ウイルスに対する増加した耐性 2(上の)に列挙したトランスジェニックタバコ植物X
L4、XL8、XL11、XL14、XL15およびX
L19を自殖させ、そしてXL8(XL8.28)の子
孫を次の試験のために選択した。
【0076】種々のトスポウイルス、および他の族のウ
イルスを試験病原体として使用した。
【0077】(a)試験の説明 タバコ植物を23℃および70〜80%の相対大気湿度
において、実験を開始するまで、温室の中で成長させ
た。水および肥料を要求に従い供給する。
【0078】明瞭なウイルスの症状を示す1次的に感染
した葉材料の3gを、TSWV分離物L3(DSM N
o.PVO182)で前以て3週感染させたタバコ植物
(ニコチアナ・ルスチカ(Nicotiana rus
tica)L)から収穫し、次いで乳鉢の中で30ml
の標準の緩衝液(0.2%ポリビニルピロリドン分子量
10000および0.2%(w/v)Na2CO3を含有
する0.1M Na−Kリン酸塩緩衝液、pH7.0)
中で均質化した。この材料を希釈しないで、そして標準
の緩衝液中で1:25希釈して、使用し、次いで0.1
ml/葉を各場合において、機械的にすりつぶして、約
8〜10週齢の被験植物の3枚の葉の各々に適用した。
被験植物は前以て研磨剤(カーボランダム、600メッ
シュ)でダスチングしてあり、そしていったん接種を行
ったとき、木管から引いた水(mains wate
r)ですすいだ。
【0079】接種後5日から14日の期間にわたって、
等級スキームを使用して植物上の症状の発展を視的に評
価した。症状は感染した葉上にそして組織的に非感染の
葉の両者に現れた。
【0080】段階0=症状なし。
【0081】段階1=温和な症状、葉上の環状のスポッ
ト(壊死) 段階2=高度の症状、葉脈の黄色化、モザイク、胴枯病
のしるし。
【0082】等級づけの値を使用して平均の等級づけの
値を解明し、次いでこれを対照植物の等級づけの値に関
係づけた。
【0083】植物の耐性をさらに定量するために、TS
WVアクリルアミドゲルの量を決定するために、三重抗
体サンドイッチ(TAS)ELISA法を使用した。こ
のために、グレイナー(Greiner)マイクロタイ
タープレート(655001)を0.1ml/ウェルの
ポリクローナル抗血清(DSM No.AS−010
5、5μg/ml)で被覆した。標準のELISA緩衝
液を使用して、1次的におよび2次的に感染した被験植
物の葉から1:30および1:500の希釈物のプレス
ジュースを調製した。プレートの3ウェルを各場合にお
いて各試料(0.1ml)で負荷し、次いでプレートを
4℃において一夜インキュベーションした。プレートを
PBS−ツイーンで3回洗浄した後、2つのモノクロー
ナル抗体4F2および2B6(Adamら、1991)
の1:1000希釈物の0.1mlを各ウェルに添加
し、そしてプレートを37℃において3時間インキュベ
ーションした。プレートをPBS−ツイーンで3回洗浄
した後、ウサギ抗マウスIgG接合体(DAK ダイア
グノスチカ(Diagnostica)GmbH、N
o.D314)の1:1000希釈物の0.1ml/ウ
ェルに添加し、次いでプレートを37℃において3時間
インキュベーションした。プレートをPBS−ツイーン
で3回洗浄した後、基質のp−ニトロフェニルホスフェ
ート(1mg/ml)を添加し、そして405nmにお
ける吸光を30分後および1時間後にフォトメーターで
測定した。吸光値を使用して平均の吸光を決定し、次い
でこれを対照の測定値に関係づけた。結果は、トランス
ジェニック植物が症状をもたないが、対照植物は高度の
症状を示すことを実証する。これに加えて、モノクロー
ナル抗体(Mab 2B6)との反応により検出され
た、トランスジェニック植物におけるTSWV抗原の量
は対照植物におけるより顕著に低いことが発見された。
【0084】 種々の他のトスポウイルス分離物を使用するXL4.2
4トランスジェニック植物のバイオテスト (a)試験の説明 トランスジェニック植物XL4(XL4.24)のホモ
接合体の子孫を、それらが4葉段階に到達するまで、養
殖した。
【0085】植物をランダムに20のグループに集め、
そして種々のトスポウイルスで感染したタバコ植物から
のホモジネートで機械的に接種した。次のウイルス分離
物を接種に使用した:TSWV−ナンキンマメ=SA0
5(DSM No.PV−0205);INSV(DS
M No.PV−0280);INSV(DSM N
o.PV−0281)。接種物の分離に使用した植物は
前以て10〜14日に接種しそして、電子顕微鏡の発見
に基づいて、他のウイルスによる汚染を含有しなかっ
た。接種物を調製するために、標準DSM接種緩衝液
(DSM植物ウイルスカタログ)を使用し、均質化は乳
鉢と乳棒を使用して1:30(g/ml)の比において
実施した。ガラスのスパチュラを使用して、接種物を磨
砕して、カーボランダム(600メッシュ)でダスチン
グした被験植物の葉の上に配置した。各被験植物の2枚
の最も古い2次の葉を接種した。接種後、感染した葉を
木管から引いた水(mains water)ですすい
だ。植物を引き続いて前述の培養条件下にインキュベー
ションし、そして各日に症状について視的に等級づけ
た。対照として、非形質転換ニコチアナ・タバクム
(N.tabacum)植物を同一の方法で成長させ、
そして種々の分離物で接種した。
【0086】実験の最終の等級づけを接種後1週および
3週における2回の観察により実施した:評価が異なる
場合、好適さに劣る評価を採用した。結果を表1に要約
する。首尾よい感染後、TSWV−ナンキンマメ(SA
−05)分離物は感染した葉上に局所的壊死を発生しそ
して、新しく形成した、葉の変形および組織的に感染し
た葉上の壊死を含む、高度の組織的症状を発生したが、
2つのINSV分離物は接種した葉上の局所的壊死のみ
を発生し、新しく形成した葉への組織的な広がりは起こ
らなかった。TSWV−ナンキンマメの場合において等
級づけを実施したとき、組織的に感染した被験植物およ
び局所的な一次的症状のみを示したものの両者は首尾よ
く感染したと取った。なぜなら、実験において後者の場
合、組織的症状は遅延したのみでありそして経時的に現
れたからである。2つのINSV分離物の場合におい
て、局所的一次的症状の出現は首尾よい感染として取っ
た。 ブニアウイルス族に属さないウイルス分離物を使用する
XL4.24トランスジェニック植物のバイオテスト (a)試験の説明 トランスジェニック植物XL4(XL4.24)のホモ
接合体の子孫を、それらが4葉段階に到達するまで、養
殖した。
【0087】植物をランダムに20のグループに集め、
そして種々のウイルスで感染したタバコ植物からのホモ
ジネートで機械的に接種した。次のウイルス分離物を接
種に使用した:TMV(DSM No.PV−005
5)およびタバコラトル(rattle)ウイルス(D
SM No.PV−0043)。接種物の分離に使用し
た植物は前以て10〜14日に接種しそして、電子顕微
鏡の発見に基づいて、他のウイルスによる汚染を含有し
なかった。接種物を調製するために、標準DSM接種緩
衝液(DSM植物ウイルスカタログ)を使用し、均質化
は乳鉢と乳棒を使用して1:30(g/ml)の比にお
いて実施した。ガラスのスパチュラを使用して、接種物
を磨砕して、カーボランダム(600メッシュ)でダス
チングした被験植物の葉の上に配置した。各被験植物の
2枚の最も古い2次の葉を接種した。接種後、感染した
葉を木管から引いた水(mains water)です
すいだ。植物を引き続いて前述の培養条件下にインキュ
ベーションし、そして各日に症状について視的に等級づ
けた。対照として、非形質転換ニコチアナ・タバクム
(N.tabacum)植物を同一の方法で成長させ、
そして種々の分離物で接種した。
【0088】実験の最終の等級づけを接種後1週および
3週における2回の観察により実施した:評価が異なる
場合、好適さに劣る評価を採用した。両者のウイルスに
より感染は対照において一次的感染した葉上に局所的壊
死を発生させ、TRVによりそれは、また、高度の症状
を発生させた。TMVの場合において、有意により低い
局所的病変がトランスジェニックXL4.24植物にお
いて観察された。タバコラトルウイルスの場合におい
て、対照の14%は一次に感染した葉上に壊死を有した
が、86%はまた組織的症状を示した。対照的に、トラ
ンスジェニック植物の28%は感染を完全に含まず、3
6%は単に壊死を有し、そして36%のみは同様によく
組織的症状を有した。
【0089】3.3 植物病原性線虫類に対する増強さ
れた耐性 (a)試験の説明 トランスジェニックタバコ植物(XL4)を23℃およ
び70〜80%の相対大気湿度において、実験を開始す
るまで、成長させた。移植後、植物を土の中で成長させ
て、根系をとくによく発育させた。水および肥料を要求
に従い供給した。15cmの高さである植物を、メロイ
ドギネ・インコグニタ(Meloidogyne in
cognita)(LII)の生活可能な新しくふ化し
た幼虫をピペットで土の表面上に約300匹の幼虫/1
00mlの土体積の割合で均一に接種した。接種後4週
に、各根系上の虫瘤の数を決定することによって、等級
づけを行った。
【0090】野生型植物に比較して、トランスジェニッ
ク植物は線虫類に対する増加した耐性を示した。
【0091】このテキストにおいて、%値は、特記しな
い限り、重量により、そして希釈は、特記しない限り、
体積部(例えば、1:25)による。
【0092】本発明の主な特徴および態様は、次の通り
である。
【0093】1.次の構成成分: (a)プラムポックスウイルス(PPV)のRNAから
誘導された二本鎖cDNA断片(「断片A」)、および
(b)トマト班点立ち枯れ病ウイルス(TSWV)のN
構造遺伝子のS RNAから誘導された二本鎖cDNA
断片(「断片B」)、の組み合わせから成るか、あるい
はこれらの構成成分を含有し、この組み合わせは、必要
に応じて存在することができる他のDNA断片に加え
て、植物細胞の中で活性でありかつ組み換えDNA断片
の転写を調節するプロモーターを含有することができる
ことを特徴とする、組み換えデオキシリボ核酸(DN
A)。
【0094】2.断片Bが断片Aの後に(すなわち、
3’方向に)位置する、上記第1項記載のDNA。
【0095】3.断片Aが配列識別番号:7に記載する
配列を有するDNAであるか、あるいは同一の作用を有
するDNAである、上記第1項記載のDNA。
【0096】4.断片Bが配列識別番号:11に記載す
る配列を有するDNAであるか、あるいは同一の作用を
有するDNAである、上記第1項記載のDNA。
【0097】5.配列識別番号:7および配列識別番
号:11に記載するDNA断片の組み合わせ、または同
一の作用を有するDNAの組み合わせを含有するか、あ
るいはこのような組み合わせから成る、上記第1項記載
のDNA。
【0098】6.植物において活性であるプロモーター
を含有する、上記第1項記載のDNA。
【0099】7.プロモーターとして、CaMV 35
Sプロモーター配列を有するDNA、または同一の作用
を有するDNAを含有する、上記第1項記載のDNA。
【0100】8.断片Aおよび断片Bが134塩基対ま
でを有する合成cDNA断片(「断片C」)を介して連
鎖しており、後者の断片が断片Aにおいて開始するオー
プンリーディングフレームを断片Bに接続する、上記第
1項記載のDNA。
【0101】9.AおよびBのcDNA断片が配列識別
番号:9に従う配列を有する合成DNA断片を介する
か、あるいは同一の作用を有するDNAを介して接続さ
れている、上記第1項記載のDNA断片。
【0102】10.断片B後に、1〜30塩基対を有す
る二本鎖DNA断片(「断片D」)、または同一の作用
を有するDNAを含有する、上記第1項記載のDNA。
【0103】11、断片B後に、配列識別番号:13に
従う二本鎖DNA断片、または同一の作用を有するDN
Aを含有する、上記第1項記載のDNA。
【0104】12.断片Bの直ぐ後に存在するか、ある
いは二本鎖DNA断片(断片D)を介して断片Bに接続
されている3’未翻訳DNAを含有する、上記第1項記
載のDNA。
【0105】13.断片Bの直ぐ後に存在するか、ある
いは二本鎖DNA断片(断片D)を介して断片Bに接続
されている3’未翻訳DNAを含有し、前記3’未翻訳
DNAが配列識別番号:4に従う配列を有する、上記第
1項記載のDNA。
【0106】14.配列識別番号:1に記載する配列を
有するDNA、または同一の作用を有するDNAから成
るか、あるいはこの配列を含有する、上記第1項記載の
DNA。
【0107】15.配列識別番号:5に記載する配列を
有するDNA、または同一の作用を有するDNAから成
るか、あるいはこの配列を含有する、上記第1項記載の
DNA。
【0108】16.上記第1項記載のDNAを含有する
ウイルスまたは原核生物のDNA。 17.上記第1項記載のDNAを含有する植物のDN
A。
【0109】18.上記第1項記載のDNAを含有する
ベクター。
【0110】19.上記第1項記載のDNAを含有する
宿主生物。
【0111】20.有害な生物または植物の病気に対し
て増加した耐性を有する植物、植物の部分および植物の
細胞(増殖物質を含む)を生産するための上記第1項記
載の組み換えDNAの使用。
【0112】21.上記第1項記載の組み換えDNA
を、普通の方法により、植物の細胞または部分のゲノム
の中に挿入し、必要に応じて植物の細胞再生して植物を
生成し、前記植物を必要に応じて増殖させ、そして、必
要に応じて、他の植物を生産するために、トランスジェ
ニック植物のゲノムを他の植物のゲノムと組み合わせ、
そして子孫を増殖させることを特徴とする、トランスジ
ェニック植物の細胞および植物を生産する方法。
【0113】22.上記第1項記載の組み換えDNAを
含有する、トランスジェニック植物の細胞、植物および
それらの部分、ならびに増殖物質。
【0114】23.配列識別番号:2または6のタンパ
ク質を含有する、トランスジェニック植物の細胞、植物
およびそれらの部分、ならびに増殖物質。
【0115】
【表1】
【0116】
【表2】
【0117】
【表3】
【0118】
【表4】
【0119】
【表5】
【0120】
【表6】
【0121】
【表7】
【0122】
【表8】
【0123】
【表9】
【0124】
【表10】
【0125】
【表11】
【0126】
【表12】
【0127】
【表13】
【0128】
【表14】
【0129】
【表15】
【0130】
【表16】
【0131】
【表17】
【0132】
【表18】
【0133】
【表19】
【0134】
【表20】
【0135】
【表21】
【0136】
【表22】
【0137】
【表23】
【0138】
【表24】
フロントページの続き (72)発明者 ギユンター・アダム ドイツ38118ブラウンシユバイク・ビーデ バインシユトラーセ23 (72)発明者 エトガル・マイス ドイツ38126ブラウンシユバイク・ニーチ エシユトラーセ26

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 次の構成成分: (a)プラムポックスウイルス(PPV)のRNAから
    誘導された二本鎖cDNA断片(「断片A」)、および
    (b)トマト班点立ち枯れ病ウイルス(TSWV)のN
    構造遺伝子のS RNAから誘導された二本鎖cDNA
    断片(「断片B」)、の組み合わせから成るか、あるい
    はこれらの構成成分を含有し、この組み合わせは、必要
    に応じて存在することができる他のDNA断片に加え
    て、植物細胞の中で活性でありかつ組み換えDNA断片
    の転写を調節するプロモーターを含有することができる
    ことを特徴とする、組み換えデオキシリボ核酸(DN
    A)。
  2. 【請求項2】 断片Bが断片Aの後に(すなわち、3’
    方向に)位置する、請求項1のDNA。
  3. 【請求項3】 断片Aが配列識別番号:7に記載する配
    列を有するDNAであるか、あるいは同一の作用を有す
    るDNAである、請求項1のDNA。
  4. 【請求項4】 断片Bが配列識別番号:11に記載する
    配列を有するDNAであるか、あるいは同一の作用を有
    するDNAである、請求項1のDNA。
  5. 【請求項5】 配列識別番号:7および配列識別番号:
    11に記載するDNA断片の組み合わせ、または同一の
    作用を有するDNAの組み合わせを含有するか、あるい
    はこのような組み合わせから成る、請求項1のDNA。
  6. 【請求項6】 植物において活性であるプロモーターを
    含有する、請求項1のDNA。
  7. 【請求項7】 断片Aおよび断片Bが134塩基対まで
    を有する合成cDNA断片(「断片C」)を介して連鎖
    しており、後者の断片が断片Aにおいて開始するオープ
    ンリーディングフレームを断片Bに接続する、請求項1
    のDNA。
  8. 【請求項8】 断片B後に、1〜30塩基対を有する二
    本鎖DNA断片(「断片D」)、または同一の作用を有
    するDNAを含有する、請求項1のDNA。
  9. 【請求項9】 断片Bの直ぐ後に存在するか、あるいは
    二本鎖DNA断片(断片D)を介して断片Bに接続され
    ている3’未翻訳DNAを含有する、請求項1のDN
    A。
  10. 【請求項10】 配列識別番号:1に記載する配列を有
    するDNA、または同一の作用を有するDNAから成る
    か、あるいはこの配列を含有する、請求項1のDNA。
  11. 【請求項11】 請求項1のDNAを含有するベクタ
    ー。
  12. 【請求項12】 請求項1の組み換えDNAを、普通の
    方法により、植物の細胞または部分のゲノムの中に挿入
    し、必要に応じて植物の細胞再生して植物を生成し、前
    記植物を必要に応じて増殖させ、そして、必要に応じ
    て、他の植物を生産するために、トランスジェニック植
    物のゲノムを他の植物のゲノムと組み合わせ、そして子
    孫を増殖させることを特徴とする、トランスジェニック
    植物の細胞および植物を生産する方法。
  13. 【請求項13】 請求項1の組み換えDNAを含有す
    る、トランスジェニック植物の細胞、植物およびそれら
    の部分、ならびに増殖物質。
  14. 【請求項14】 配列識別番号:2または6のタンパク
    質を含有する、トランスジェニック植物の細胞、植物お
    よびそれらの部分、ならびに増殖物質。
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