JPH08510637A - バチルス・チュリンゲンシスの新菌株及びその殺虫性タンパク質 - Google Patents

バチルス・チュリンゲンシスの新菌株及びその殺虫性タンパク質

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JPH08510637A JP6522657A JP52265794A JPH08510637A JP H08510637 A JPH08510637 A JP H08510637A JP 6522657 A JP6522657 A JP 6522657A JP 52265794 A JP52265794 A JP 52265794A JP H08510637 A JPH08510637 A JP H08510637A
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Abstract

(57)【要約】 受託番号LMG P−12592号、LMG P−12593号、LMG P−12594号及びLMG P−13293号の下に、BCCM−LMGに寄託されている4種類の新規なバチルス・チュリンゲンシス(Bacill us thuringiensis)の菌株は、鱗翅類に、より詳しくはスポドプテラ属(Spodoptera)の種やアグロチス属(Ag rotis)の種のようなヤガ科、オストリニア・ヌビラリス(Ostrinia nubilalis)のようなメイガ科、フトリメーア・オペルキュレラ(Phthorimaea operculella)のようなキバガ科、及びプルテラ・キシロステラ(Plutel la xylostella)のようなスガ科に対して有毒であり、新規遺伝子によってエンコードされている新規結晶タンパク質を胞子形成の際に生産する。該結晶タンパク質は、トリプシン消化生成物としてトキシンを生じ得るプロトキシンを含有する。該菌株のいずれか1株から得られ、そのそれぞれのトキシンをエンコードしているDNA配列でゲノムが形質転換された植物は、鱗翅類に耐性である。各菌株自体、又はその結晶、結晶タンパク質、プロトキシンもしくはトキシンを、鱗翅類害虫を駆除するための殺虫組成物に活性成分として用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 バチルス・チュリンゲンシスの新菌株及びその殺虫性タンパク質 本発明は、バチルス・チュリンゲンシスBacillus thuringiensisの新規な4菌 株(BTS02617A株、BTS02618A株、BTS02654B株及び BTS02652E株)に関し、それぞれ、胞子形成の際に結晶(それぞれBT S02617A結晶、BTS02618A結晶、BTS02654B結晶及びB TS02652E結晶)にパッケージされている、結晶タンパク質(それぞれ、 BTS02617A結晶タンパク質、BTS02618A結晶タンパク質、BT S02654B結晶タンパク質及びBTS02652E結晶タンパク質)を生成 する菌株に関する。BTS02617A、BTS02618A、BTS0265 4B及びBTS02652E株は、ブダペスト条約の規定に従って、ベルギー国 、B-9000、Gent市、K.Ledeganckstraat35番地、R.U.GのBelgian Coordinated Collections of Microorganisms-Collection Laboratorium voor Microbiologi e Belgium(「BCCM−LMG」)に寄託されている。 本発明はまた、鱗翅類に対して活性であり、BTS02617A、BTS02 618A、BTS02654B又はBTS02652E株それ自体、好ましくは BTS02617A、BTS02618A、BTS02654B又はBTS02 652E結晶、結晶タンパク質、又はそれらの活性要素を活性成分として含む殺 虫組成物にも関する。 更に本発明は、BTS02617A、BTS02618A、 BTS02654B及びBTS02652E株のゲノム中に存在し、BTS02 617A、BTS02618A、BTS02654B及びBTS02652E結 晶中に見い出される殺虫性タンパク質「BTS02618Aプロトキシン」をエ ンコードしている遺伝子「bTS02618A遺伝子」にも関する。BTS02 618Aプロトキシンは、BTS02617A、BTS02618A、BTS0 2654B及びBTS02652E結晶にパッケージされる前に、BTS026 17A、BTS02618A、BTS02654B及びBTS02652E株に より生成されるタンパク質である。 また更に本発明は、BTS02618Aプロトキシンから(例えばトリプシン 消化によって)得ることができるトキシン「BTS02618Aトキシン」にも 関する。BTS02618Aトキシンは、それぞれBTS02617A株、BT S02618A株、BTS02654B株及びBTS02652E株が生成する BTS02617A結晶、BTS02618A結晶、BTS02654B結晶及 びBTS02652E結晶から分離できる殺虫活性を有するタンパク質である。 このトキシン及びそのプロトキシンは、広範囲の鱗翅類の昆虫、とりわけヤガ科 (Noctuidae)、特にSpodoptera属やAgrotis属の種に対して高活性を有するが、 他の重要な鱗翅類の昆虫、例えばメイガ科(Pyralidae)、とりわけアワノメイ ガ、すなわちOstrinia nubilalis、Phthorimaea operculellaのようなキバガ科 (Gelechiidae)、及びPlutella xylostellaのようなスガ科(Yponomeutidae) に対しても有効である。その上、BTS 02618Aタンパク質は、Agrotis segetumに対して著しい活性を有する最初 のBtタンパク質である。BTS02618Aのプロトキシンやトキシン(プロ トキシン/トキシン)のこの新しい特性、すなわち、ヤガ科、スガ科、キバガ科 及びメイガ科のような経済的に重要な異なる鱗翅類の科に対する活性の結合によ り、このプロトキシン/トキシンは、例えば噴霧により、又は植物に寄生する細 菌もしくは植物中でbTS02618A遺伝子を発現させて、広範囲の害虫をプ ロトキシン/トキシンに接触させることによって、これらの害虫を駆除するのに 理想的に適した化合物にする。BTS02618Aトキシンは、BTS0261 8Aプロトキシンが、鱗翅類に対して殺虫効果を示す最小単位を表すと考えられ ている。 本発明はまた、BTS02618Aタンパク質、又は実質的に同じ殺虫活性を 有するその変異体をエンコードしているDNA配列を含む、形質転換されたバチ ルス・チュリンゲンシス株にも関する。 更に本発明は、植物細胞を形質転換するのに用いることができ、そして作用す ることができるように結合された下記のDNA断片を含むキメラ遺伝子にも関す る: (1)BTS02618Aプロトキシンの殺虫効果を示す部分をエンコードし ているbTS02618A遺伝子の一部(「殺虫効果を示すbTS02618A 遺伝子部分」)、好ましくは、BTS02618Aトキシンのみをエンコードし ているbTS02618A遺伝子のトランケートされた部分(「トランケートさ れたbTS02618A遺伝子」); (2)植物細胞での殺虫効果を示すbTS02618A遺伝子部分の転写に適 したプロモーター;及び (3)殺虫効果を示すbTS02618A遺伝子部分を植物細胞内で発現する のに適した3’末端転写形成やボリアデニル化のシグナル。 以後、このキメラ遺伝子を一般的に「bTS02618Aキメラ遺伝子」と称す る。 本発明は、 (1)殺虫効果を示すbTS02618A遺伝子部分、好ましくはbTS02 618Aキメラ遺伝子でゲノムを形質転換した植物、例えばトウモロコシ又はワ タの細胞(「形質転換植物細胞」);及び (2)殺虫効果を示すbTS02618A遺伝子部分、好ましくはbTS02 618Aキメラ遺伝子をゲノムが含み、鱗翅類に耐性である形質転換植物細胞か ら再生され、又はそのように再生された植物やそれらの種子から生産された植物 (「形質転換植物」)にも関する。 また更に本発明は、 (1)bTS02618A遺伝子の全部又は一部でゲノムを形質転換した微生 物体、例えばバチルス・チュリンゲンシス又はプソイドモナス属(Pseudomonas )の種;及び (2)bTS02618A遺伝子の全部又は部分で形質転換されたゲノムを含 む微生物の胞子にも関する。 本発明のもう一つの実施態様は、BTS02618Aタンパク質 をエンコードしている人為的に作成されたbTS02618A遺伝子、及び天然 のBtタンパク質、より好ましくは天然のBTS02618Aタンパク質よりプ ロテアーゼ耐性であるタンパク質に関する。よりプロテアーゼ耐性であるタンパ ク質の具体的な例は、BTS02618Aaタンパク質である。その上、本発明 は、BTS02618Aaタンパク質をエンコードしているDNA配列にも関す る。 本発明の更に他の実施態様は、植物細胞を形質転換するのに用いることができ 、 (1)BTS02618Aaプロトキシンの殺虫効果を示す部分をエンコード しているDNA配列、好ましくはBTS02618Aaトキシンのみをエンコー ドしているbTS02618Aa遺伝子のトランケートされた部分(「トランケ ートされたbTS02618Aa遺伝子」); (2)殺虫効果を示すbTS02618Aa遺伝子部分の植物細胞での転写に 適したプロモーター;及び (3)殺虫効果を示すbTS02618Aa遺伝子部分を植物細胞で発現させ るのに適した3’末端転写形成やポリアデニル化のシグナル を含むキメラ遺伝子に関する。 以後、このキメラ遺伝子を一般的に「bTS02618Aaキメラ遺伝子」と称 する。 更に本発明は、 (1)殺虫効果を示すbTS02618Aa遺伝子部分、好ま しくはbTS02618Aaキメラ遺伝子でゲノムを形質転換した植物、例えば トウモロコシ又はワタの細胞(「形質転換植物細胞」);及び (2)殺虫効果を示すbTS02618Aa遺伝子部分、好ましくはbTS0 2618Aaキメラ遺伝子をゲノムが含み、鱗翅類に耐性である形質転換植物細 胞から再生され、又はそのように再生された植物やそれらの種子から生産された 植物(「形質転換植物」)にも関する。 また更に本発明は、 (1)BTS02618Aaタンパク質をエンコードしているDNA配列の全 部又は一部でゲノムを形質転換した微生物体、例えばバチルス・チュリンゲンシ ス又はプソイドモナス属の種;及び (2)bTS02618Aa遺伝子の全部又は一部で形質転換したゲノムを含 む微生物の胞子にも関する。 本発明の更に他の実施態様は、鱗翅類に対して活性であり、そしてよりプロテ アーゼ耐性であるBtタンパク質、より詳しくはBTS02618Aaタンパク 質、又は実質的に同じ殺虫活性を有するその変異体を含む殺虫組成物に関する。 [発明の背景] バチルス・チュリンゲンシス(「Bt」)は、胞子形成の際に内在性の結晶を 生成するグラム陽性菌である。この結晶は、昆虫の幼虫に特異的に有毒であるタ ンパク質で構成されている。これらの結晶タンパク質及び対応する遺伝子は、そ れらの構造及び殺虫スペク の主な4分類群は、鱗翅類特異性(cryI)、鱗翅類及び双翅類特異性(cr yII)、鞘翅類特異性(cryIII)ならびに双翅類特異性(cryIV)遺伝子 である。 Bt胞子を大規模に生産するのに慣用の液内発酵の手法を用い得ることから、 Bt細菌は、殺虫組成物の入手源として商業的な関心を惹くことになった。 殺虫性タンパク質をエンコードしているBt株の遺伝子断片には、以前から同 定されていて、植物を昆虫耐性にさせるために植物ゲノム中に組み込まれている ものがある。しかしながら、植物でそのようなBt遺伝子断片の発現を得ること は、容易な工程ではない。植物細胞での殺虫性タンパク質の最適な発現を達成す るには、Bt遺伝子断片の各々を特異的な方法で加工して、Btプロトキシンの 、その標的昆虫に対する実質的な毒性を保持する一部を、エンコードしているよ うにする必要があることが判明している[ヨーロッパ特許出願(「EPA」)86 /300,291.1及び88/402,115.5;1986年1月22日付け米国特許出願821,582 ]。 [発明の要約] 本発明によれば、4種類の新規なBt株、すなわちBTS02617A、BT S02618A、BTS02654B及びBTS02652E株が提供される。 胞子形成の際に菌株が生成するBTS02617A、BTS02618A、BT S02654B及びBTS02652Eの結晶及び結晶タンパク質、BTS02 618Aのプロトキシン及びトキシン、ならびにBTS 02618Aプロトキシンの殺虫効果を示す部分はもとより、これらの結晶、結 晶タンパク質、プロトキシン、トキシン、及びプロトキシンの殺虫効果を示す部 分の等価物は、それぞれ殺虫活性を保有し、そのため、経済的に重要な様々な穀 物、例えばトウモロコシ、ワタ、及びアブラナ類のような多くの野菜の主な害虫 である鱗翅類一般に対して、特にヤガ科、例えばAgrotis属の種(Agrotis ipsil onやAgrotis segetumのようなヨトウムシ類)、Mamestra属の種(例えばコナガ 、すなわちMamestra brassica)及びSpodoptera属の種(アワヨトウ類、例えばS podoptera exigua、Spodoptera frugiperda、Spodoptera littoralis及びSpodop tera litura)に、メイガ科(例えばアワノメイガ、すなわちOstrinia nubilali s)に、Phthorimaea operculellaのようなキバガ科に、ならびにスガ科(例えば Plutella xylostella)に対する殺虫組成物として製剤することができる。 また、本発明によれば、殺虫効果を示すbTS02618A遺伝子部分、好まし くはトランケートされたbTS02618A遺伝子、又は変更されたトランケー トされたbTS02618A遺伝子のようなその等価物で、植物細胞のゲノムが 形質転換される。この形質転換は、bTS02618Aキメラ遺伝子で実施する のが好ましい。得られる形質転換植物細胞は、形質転換植物、形質転換植物の種 子、及び形質転換細胞を必須のものとして含む植物細胞の培養物を生産するのに 用いることができる。形質転換植物の組織のいくらか又は全部の中の形質転換細 胞は、(1)殺虫効果を示すbTS02618A遺伝子部分をそれらのゲノム中 の安定的な挿入断片と して含み、(2)そのBTS02618Aプロトキシンの殺虫効果を示す部分、 好ましくはそのBTS02618Aトキシンを生成することによって殺虫効果を 示すbTS02618A遺伝子部分を発現し、それによって植物を鱗翅類に耐性 にさせる。本発明の形質転換植物細胞は、回収のために、そのような殺虫性Bt タンパク質を生成するのに用いることもできる。 更に本発明によれば、殺虫効果を示すbTS02618A遺伝子部分、好まし くはトランケートされたbTS02618A遺伝子又はその等価物を用いて植物 細胞のゲノムを形質転換することによって、植物を鱗翅類に耐性にさせる方法が 提供される。これに関しては、bTS02618Aキメラ遺伝子を用いて植物細 胞を形質転換するのが好ましい。 また更に本発明によれば、BTS02618Aプロトキシン、そのようなプロ トキシンの殺虫効果を示す部分及びBTS02618Aトキシン、ならびにBT S02618Aトキシンの機能性部分、ならびにbTS02618A遺伝子、殺 虫効果を示すbTS02618A遺伝子部分、トランケートされたbTS026 18A遺伝子及びキメラであるbTS02618A遺伝子はもとより、それらの 等価物も提供される。 また本発明によれば、BTS02618Aプロトキシン又はその殺虫効果を示 す部分、例えばトキシンをエンコードしている、天然もしくは人工のいずれかの DNA配列も提供される。 また本発明によれば、鱗翅類、特にヤガ科、メイガ科、キバガ科及びスガ科に 対する殺虫組成物であって、BTS02617A、 BTS02618A、BTS02654BもしくはBTS02652E株、結晶 及び/又は結晶タンパク質、あるいはBTS02618Aプロトキシン、トキシ ン及び/又は殺虫効果を示すプロトキシン部分、あるいはそれらの等価物を含む 殺虫組成物、ならびに該組成物を用いて鱗翅類、特にヤガ科、メイガ科、キバガ 科及びスガ科を防除する方法も提供される。 また本発明によれば、BTS02618Aタンパク質の変異体、例えばBTS 02618Aaタンパク質、又はより改良されたプロテアーゼ耐性Btタンパク 質をエンコードしているDNAを発現するように形質転換された細菌、特に大腸 菌やバチルス・チュリンゲンシスも提供される。 更に、本発明によれば、BTS02618Aタンパク質をエンコードしている 人工のDNA配列はもとより、改良されたプロテアーゼ耐性を有するBtタンパ ク質の新規な形態、より詳しくはBTS02618Aa又は変更されたBTS0 2618Aタンパク質、及びこれらの新規タンパク質をエンコードしているDN A配列も提供される。更に提供されるのは、改良されたプロテアーゼ耐性を有す るBTS02618Aトキシン又はBtトキシン、より好ましくはBTS026 18Aaトキシンをエンコードしている人工のDNA配列を発現する植物細胞で ある。 更に提供されるのは、BTS02618Aaタンパク質、又は実質的に同じ殺 虫活性を有するその変異体を活性成分として含む殺虫組成物である。更に提供さ れるのは、改良されたプロテアーゼ耐性を有するBtタンパク質、より好ましく はBTS02618Aaタ ンパク質又はその変異体にこれらの昆虫を接触させることによって、鱗翅類の害 虫を駆除するための方法である。 より特別に提供されるのは、天然のBtタンパク質と実質的に同じ殺虫活性を 有するが、約60〜70kDのトキシンの形態というそれ以上のタンパク質分解の 裂開に対して更に耐性であることを特徴とする、新規Btタンパク質、好ましく は鱗翅類に活性を有するBtタンパク質である。そのような新規Btタンパク質 は、内部の不活性化されたプロテアーゼ裂開部位を有するため、これらのタンパ ク質は、実質的に同じ殺虫活性を保持しつつ、増大された安定性を有する。した がって、これらの新規Btタンパク質は、プロテアーゼの存在下での長時間のイ ンキュベーションでもそれらの殺虫活性が低下せず、より小さいタンパク質分解 性フラグメントに容易に裂開されることがない。 [発明の詳細な説明] 本発明のBTS02618Aプロトキシンは、1992年7月2日に受託番号 LMG P−12592号の下にBCCM−LMGに寄託されたBTS0261 7A株、1992年7月2日に受託番号LMG P−12593号の下にBCC M−LMGに寄託されたBTS02618A株、1992年7月2日に受託番号 LMG P−12594号の下にBCCM−LMGに寄託されたBTS0265 4B株、又は1993年3月1日に受託番号LMG P−13493号の下にB CCM−LMGに寄託されたBTS02652E株から慣用の方法で単離できる 。例えば、BTS02617A、BTS02618A、BTS02654B 又はBTS02652E結晶は、それらのそれぞれの菌株の胞子を形成させた培 養物から単離でき(Mahillon及びDelcour,1984)、 02618Aプロトキシンを単離できる。プロトキシンは、そのプロトキシンに 特異的なモノクローナル又はボリクローナル抗体 1988)。BTS02618Aトキシンは、プロテアーゼ(例えばトリプシン)に よるBTS02618Aプロトキシンの消化によって得ることができる。 bTS02618A遺伝子は慣用の方法で単離できる。bTS02618A遺 伝子は、1986年1月22日付け米国特許出願821,582ならびにEPA 86/300,29 1.1号及び88/402,115.5(引用によりここに組み込まれる)に記載の手順を用い て、BTS02617A、BTS02618A、BTS02654B又はBTS 02652E株中に確認することができる。bTS02618A遺伝子を、上記 菌株の一つから全DNAを制限酵素で消化し;そのように生成されたDNA断片 を5〜10kbのDNA断片にサイズ分画し;これらの分画をクローニングベクタ ーに結合し;このクローニングベクターて形質転換した大月易菌を、cryIG 遺伝子の領域から構成したDNAプローブを用いてふるい分けることによって確 認した(Smulevitch et al.,1991;Gleave et al.,1992)。 ここで用いられる限りで、用語「bTS02618A遺伝子」は、BTS02 618Aプロトキシンもしくはトキシン、又は機能 的に等価なその変異体をエンコードしているDNA配列を包含する。実際には、 遺伝コードの縮退のため、いくつかのアミノ酸のコドンは、タンパク質のアミノ 酸配列を変化させることなく、他のものと置き換えることができる。更に、いく つかのアミノ酸は、タンパク質の殺虫活性を著しく変化させることなく、他の等 価アミノ酸で置換できる。また、分子の、結合及び毒性の原因となる領域とは異 なる領域でのアミノ酸組成の変化は、タンパク質の殺虫活性に差異を生じる可能 性が少ない。遺伝子のそのような等価物としては、本発明のSEQ ID No.4のBT S02618Aトキシン又はプロトキシンのDNA配列とハイブリッド形成し、 BTS02618Aプロトキシン/トキシンと同じ殺虫特性を有するタンパク質 をエンコードしているDNA配列がある。これに関連して、用語「ハイブリッド 形成」とは、慣用のハイブリッド形成条件、最も好ましくは緊縮型ハイブリッド 形成条件を指す。 「BTS02618Aタンパク質」とは、BTS02618Aプロトキシン、 及び実質的に同じ殺虫活性を有するその変異体又は突然変異体、例えばBTS0 2618A又はBTS02618Aaトキシンに対する一般的な用語である。 ここで用いられる限りで、用語「より又は改良されたプロテアーゼ耐性タンパ ク質」とは、天然のプロトキシンのプロテアーゼ裂開から得られるBtタンパク 質断片が、タンパク質の殺虫活性を有するトキシン部分のそれ以上の裂開に起因 する殺虫活性の実質的な喪失を招かないことを意味する。タンパク質の殺虫活性 を有するトキシン部分は約60〜70kDであること、及びより詳しくは、それ以 上の裂開はトキシンのN末端部分においてであることが好ましい。タンパク質は 鱗翅類に対して殺虫性であることも好ましい。 bTS02618A遺伝子の「代替形態」の好ましい例は、BTS02618 Aトキシンをエンコードしている、SEQ ID No.6の人工のbTS02618A遺 伝子である。人工bTS02618A遺伝子の更に好ましい例は、明確にするた めに更に「bTS02618Aa遺伝子」と名付けられた、BTS02618A タンパク質に実質的に類似する殺虫活性を有する(似ているが異なる)タンパク 質をエンコードしているSEQ ID No.8のDNA配列によって示される。 言うまでもなく、本発明は、「代替変異体又は形態」としてここに記載の特定 の好適実施態様に限定されない。実際は、それらのコドンの用い方は異なるが、 同じタンパク質、又は実質的に同じ殺虫活性を有する類似のタンパク質をエンコ ードしている他のいかなるDNA配列も、当業者は構成することができる。例え ば、原核細胞や真核細胞の発現系によっては、コドンの用い方をホスト細胞のそ れに変えることが遺伝子発現を増大できるものもある(Bennetzen及びHall,198 2;Itakura et al.,1977)。その上、多くのBt遺伝子には、真核細胞のコド ンを指向する偏りがなく、ATに非常に富む遺伝子があることが知られているた め、コドンの用い方を変えることが、ときには有益である(Adang et al.,1985 ;Schnepf et al.,1985)。これを達成するため、文献(Wada et al.,1990;M urray et al.,1989)及び主なDNA配列データバンク(例えばドイツ国ハイデ ルベルクのEMBL)で入手できるコドンの用い方 の表を当業者は参照することが多い。上記により、同じか又は実質的に同じタン パク質が生成されるように、合成DNA配列を構成することができる。例えば、 Cohen et al.,1973を参照されたい。 タンパク質を指すときの用語「実質的に同じ」は、いくつかのアミノ酸が異な るか、又はいくつかのアミノ酸が付加(例えば融合タンパク質、Vaeck et al., 1987を参照されたい)又は欠失(例えばN又はC末端のトランケーション)され ているが、タンパク質の殺虫活性は保持されているタンパク質を包含する。当業 者には、ポリペプチド鎖の多くの部分での一般的なアミノ酸置換は、該ポリペプ チドの活性に重大な変更を与えずに実施し得ることが広く公知である(Watson e t al.:Molecular Biology of the Gene,1987,226-227)。 ここで用いられる限りで、用語「BTS02618Aトキシンの機能部分」と は、BTS02618Aトキシンの少なくとも一つの機能的特性(例えば結合及 び/又は毒性特性)を有する新たなハイブリッドタンパク質を与えるために他の (Bt)タンパク質に伝達できる、特異的構造を有するトキシンの何らかの部分 又は領域を意味する(Ge et al.,1991)。そのような部分は、BTS0261 8Aタンパク質の結合及び/又は毒性特性を有するハイブリッドBtタンパク質 の本質的な特徴を形成できる。そのようなハイブリッドタンパク質は、拡大され たホスト範囲と改良された毒性を有することができ、そして/又は昆虫の耐性の 発生を防ぐための戦略に用いることができる(EP 408 403;Visser et al.,199 3)。 ここで用いられる限りで、用語「BTS0268Aaトキシン」 は、いくつかのアミノ酸が天然のBTS02618Aトキシンと異なる新規な形 態のBTS02618Aトキシンを指す。実際には、BTS02618Aプロト キシンは、プロテアーゼによって約69kDのタンパク質、及び実質的により低い 殺虫活性を有する約55kDのタンパク質へと消化されることが判明している。プ ロテアーゼ消化が長ければそれだけ、より多量の約55kDタンパク質が形成され る。この55kDタンパク質は、SEQ ID No.4に示されるアミノ酸164位のアル ギニンで、消化によって裂開されることが判明した。このように、BTS026 8Aaトキシンでは、この位置のアルギニンをリシンと置き換え、N末端の43 個のアミノ酸をMet−Alaというアミノ酸で置き換え、C末端の最後を第6 66アミノ酸までトランケートした(SEQ ID No.4において)。他のBtトキシ ンと同様に、BTS0268AaトキシンのC末端の最後を、最小の有毒断片ま で(SEQ ID No.4の第658アミノ酸まで)更にトランケートできる。 BTS02618Aタンパク質のもう一つの形態である「BTS02618A bタンパク質」では、このアルギニンはアラニンで置換されている。BTS02 68Aa/bタンパク質は双方とも、プロテアーゼに対する感受性がより低く、 なおも実質的に同じ殺虫活性を有する。BTS0268Aa及びBTS0261 8Abの両プロトキシンの有毒断片からのC末端部分は、BTS02618Aプ ロトキシンのC末端部分と100%同一である。 ここで用いられる限りで、「bTS02618Aa遺伝子」及び「bTS02 618Ab遺伝子」は、それぞれBTS0268Aa 及びBTS02618Abタンパク質をエンコードしているDNA配列を指す。 BTS0268Aa及びBTS02618Abタンパク質のアミノ酸配列を知り さえすれば、いくつかのDNA配列を考案できることは明白である。そのような 別のDNA配列としては、例えば、PCT公開WO 91/16432及びWO 93/09218に記 載のとおり、天然の配列中に存在する一定の不顕性の調節もしくはプロセシング 要素を選択的に不活化することによるか、又はコドンの用い方全体を、より関連 の深い宿主生物のそれ、好ましくは発現が望ましい宿主生物のそれに適合させる ことによって遺伝子中の一定の部位を不活化するように変えた、合成もしくは半 合成DNA配列がある。 そのようなBTS02618Aタンパク質の変更は、アミノ酸123位のアル ギニンの欠失によるか、又は、新たなBTS02618Aタンパク質の殺虫活性 が実質的に不変であるという条件でこのアミノ酸をもう一つのアミノ酸で置き換 えることによって達成することもできる。プロテアーゼ裂開部位を囲む他のアミ ノ酸を、殺虫活性が実質的に不変であるようにして、変えることもできる。 これらの新規タンパク質は、それらの毒性を天然のBTS02618Aタンパ ク質のそれと比較する定型的生物検定法で試験することができる。そのようなタ ンパク質の全体的な毒性のパラメータは、天然のタンパク質のそれらと同様でな ければならない。 それらが殺虫活性を保持していることから、そのような新規タン パク質は、重要な害虫を駆除するのに非常に役立つ。プロテアーゼ活性について のそれらの改良された耐性は、例えば、そのようなタンパク質をエンコードして いるDNAを異質のホスト、例えば細菌又は植物中で発現させることによって、 それらを昆虫を駆除する選択的なトキシンにする。DNA配列に対する上記のよ うな僅かな変更は、PCRを介しての突然変異誘発(Ho et al,1989;White et al.,1989)によって定型的に実施される。 上記変異体は、殺虫活性にいかなる実質的な変化も生起せずに、実際にBTS 02618Aタンパク質に変更を加え得ることを示す。N末端での43アミノ酸 までの欠失、及びC末端アミノ酸の多大な欠失に加え、内部に位置するいくつか のアミノ酸も、BTS02618Aトキシンと実質的に同じ殺虫活性を保持しつ つ、他のもので置き換えることができる。 同様に、CryIBというプロトキシン(Brizzard及びWhiteley、1988年)、及び 天然に産するその変異体(ヨーロッパ公開408 403)は、プロテアーゼ活性によ って約69kDのトキシン、及びより小さい約55kDのトキシンへと裂開されるこ とが判明している。このトキシンについても、Brizzard及びWhiteley(1988年) の配列又はEP 408 403の配列での(出発コドンに対する)アミノ酸144及び1 46位のアルギニンの変更は、昆虫の腸内でのタンパク質の安定性を増大させる ことができる。実際には、Bt株第4412号から得られたか、又は大腸菌で発 現されたいずれのCryIBプロトキシンの長時間のプロテアーゼ処理でも、N 末端の最後がアミノ酸145位で始まる(Thr−Arg−Ser−Val−L eu−) 約55kDのタンパク質、及び147位で始まる(Ser−Val−Leu−Ty r−Thr−)約55kDのもう一つのタンパク質を生じる。アミノ酸144及び 146位のアルギニンの変更は、より安定的なトキシン形態へと導くが、なおも 有毒である。この変更は、当業界に充分公知の手法を用いて、CryIBタンパ ク質、又はEP 358 557のBt14トキシンのようなその変異体をエンコードして いる天然もしくは合成DNA配列に組み込んで、より安定的なCryIBタンパ ク質を生成することができる。そのようなCryIBタンパク質は、BTS02 618A又はBTS0268Aaタンパク質及びCryIAbタンパク質ととも に、これらのタンパク質をエンコードしているDNA配列をホスト細胞、特に植 物細胞中で発現させることによって、鱗翅類の昆虫、特にOstrinia nubilalisを 駆除するのに用いることができる。そのため、1個又はそれ以上のアミノ酸の変 更は、やはりプロテアーゼによって更に裂開される他のBtタンパク質、特に抗 鱗翅類Btタンパク質で役立つ。 その上、BTS02617A、BTS02618A、BTS02654B又は BTS02652E株の全DNAから調製した5〜10kbの断片は、適切な発現 ベクター中で結合させ、大腸菌内で形質転換させることができ、そうして、BT S02618Aトキシンに対して出現させたモノクローナルもしくはポリクロー ナル抗体によるトキシンの発現のための慣用のコロニー免疫探査法(French et al.,1986)用いて、クローンをふるい分けることができる。 また、BTS02617A又はBTS02618A又はBTS02654B又 はBTS02652E株の全DNAから調製した5〜10kbの断片は、Btの適 切なシャトルベクター中で結合させ(Lereclus et al.,1992)、結晶性を欠く Bt突然変異体内で形質転換させることができる。そうして、結晶(顕微鏡で検 出)又は結晶タンパク質(SDS−PAGEで検出)の生産について、クローン をふるい分ける。 そのようにして特定したbTS02618A遺伝子を、慣用の方法で配列決定 して(Maxam及びGilbert,1980)DNA配列を得た。サザンブロット法でのハイ ブリッド形成、及び配列比較から、この遺伝子は、鱗翅類に対する活性を有する プロトキシンやトキシンを 1989)とは異なることが示された。 そのプロトキシンの殺虫効果を示す部分をエンコードしているbTS0261 8A遺伝子の殺虫効果を示す部分、及びそのトキシンのみをエンコードしている 該遺伝子のトランケートされた部分は、遺伝子の配列解析の後に慣用の方法で作 成することができる。BTS02618Aのプロトキシン及びトキシンのアミノ 酸配列を、bTS02618A遺伝子及びトランケートされたbTS02618 A遺伝子のDNA配列から決定した。bTS02618A遺伝子の「殺虫効果を 示す部分」又は「一部」によって、BTS02618Aプロトキシンより少ない アミノ酸を有するが、鱗翅類に対してなおも有毒であるポリペプチドをエンコー ドしているDNA配列を意味する。 bTS02618A遺伝子の全部もしくは殺虫効果を示す部分、又は大陽菌に おける等価遺伝子を他のBt株及び植物で発現させるために、遺伝子又は遺伝子 の一部の各々に隣接する適切な制限部位を導入することができる。これは、周知 の手順(Stanssens et al.,1989;White et al.,1989)を用いて、部位指向性 の突然変異誘発によって実施できる。植物での改良された発現を得るには、PC T公開91/16432及び93/09218;EP 0,358,962及び0,359,472に従って、bTS0 2618A遺伝子、又は殺虫効果を示すbTS02618A遺伝子部分のコドン の用い方を変更して、同等の変更された、又は人工の遺伝子もしくは遺伝子部分 を形成するのが好適である。トウモロコシのような単子葉植物で増進された発現 を得るには、bTS02618Aキメラ遺伝子に単子葉類のイントロンを付加す ることもでき、bTS02618A遺伝子部分のDNA配列を翻訳上中立的な方 法で更に変えて、イントロンの部位指向性の挿入、及び/又は、エンコードされ ているアミノ酸配列を著しく変えることなくコドンの用い方に変化を出すこと、 例えば、コドンの用い方を特定の植物に最も好ましいとされるものに適合させる こと(Murray et a.,1989)によって、その遺伝子部分に存在するDNA配列を できれば阻害して変更することができる。 変更されたbTS02618A遺伝子の好適な例を、BTS02618Aトキ シン及びその変異体をエンコードしているDNA配列を例示するSEQ ID No.6及 びNo.8に示す。これらのDNA配列は、全体的に変更された、植物、特にトウモ ロコシのような単子葉類のそれに適合させたコドンの用い方を有する。SEQ ID N o.6の DNAは、天然のbTS02618A遺伝子とまさに同じトキシンをエンコード しているが、そのコドンの用い方が植物ホスト細胞のそれに適合しているために 、より高い発現レベルを植物、特にトウモロコシのような単子葉類に生じる。 更に、BTS0268Aaトキシンは、Ostrinia nubilalisの腸膜のCryI Abトキシン受容体の集団とは異なる受容体に結合することが見出された。これ は、BTS02618Aトキシンには、それに感受性である昆虫に独自の受容体 があることを示す。広いスペクトル、異なる受容体との結合、及び他のBtトキ シンとの低い相同性は、BTS02618AトキシンがBtトキシンの新規な分 類群を表していることを示している。異なる標的部位を明らかに認識することか ら、BTS02618Aトキシンは、昆虫の耐性の発生を防止するのに、又は他 のBtトキシンに耐性である昆虫と戦うのに特に役立つことが証明できる。特に 、一つの宿主におけるbTS02618A遺伝子と、(EP 408 403に記載された ような)非競合的に結合するトキシンをエンコードしている他のBt遺伝子との 組み合わされた発現は、耐性の発生の防止、好ましくはCryIAbとBTS0 2618Aタンパク質との組み合わされた発現のために興味深い。 感受性のある有害昆虫のスペクトルが広いため、BTS02618Aトキシン 及びその変異体は、植物、例えばトウモロコシのような単子葉類や、アブラナ類 のような野菜を形質転換して、昆虫による損傷からこれらの植物を保護するのに 極めて役立つ。 殺虫効果を示すbTS02618A遺伝子部分又はその等価物、 好ましくは、BTS02618Aプロトキシンの殺虫効果を示す部分をエンコー ドしているbTS02618Aキメラ遺伝子は、慣用の方法で、単一の植物細胞 の核のゲノムに安定的に挿入することができ、そのように形質転換した植物細胞 は、慣用の方法で、昆虫に耐性である形質転換植物を生産するのに用いることが できる。これに関して、Agrobacterium tumefaciens中の、殺虫効果を示すbT S02618A遺伝子部分を含む無力化したTiプラスミドを、植物細胞を形質 転換するのに用いることができ、その後、例えばEP 0,116,718、0,270,822、P CT公開84/02,913、及びヨーロッパ特許出願87/400,544.0(これらも参照によ ってここに組み込まれる)、ならびにGould et al.(1991年)に記載の手順を 用いて、形質転換植物細胞から形質転換植物を再生できる。好ましいTiプラス ミドベクターは、それぞれ、TiプラスミドのT−DNAの境界配列の間にか、 又は少なくとも右側境界配列の左に位置して、殺虫効果を示すbTS02618 A遺伝子部分を含む。言うまでもなく、(例えばEP 0,233,247に記載の)直接遺 伝子伝達、(例えばEP 0,270,356、PCT公開85/01856及び米国特許4,684,611 に記載の)花粉を介する形質転換、(例えばEP 0,067,553及び米国特許4,407,95 6に記載の)植物RNAウイルスを介する形質転換、(例えば米国特許4,536,475 に記載の)リポソームを介する形質転換、ならびに、ある種のトウモロコシ(Fr omm et al.,1990;Gordon-Kamm et al.,1009)やコメ(Shimamoto et al.,19 89;Datta et al.,1990)の系統を形質転換するための最近記載された方法、及 び単子葉類を一般的に形質転換するための最近 記載された方法(PCT公開92/09696)のような手順を用いて、植物細胞を形質 転換するのに他のタイプのベクターを用いることもできる。 得られる形質転換植物は、通常の植物栽培計画に用いて、同一の特性を有する より大量の形質転換植物を得るか、或いは、同一又は関連する植物種のその他の 変種に、殺虫効果を示すbTS02618A遺伝子部分を導入することができる 。形質転換された植物から得られる種子は、安定したゲノム挿入物として、殺虫 効果を示すbTS02618A遺伝子部分を含有する。形質転換植物の細胞は、 通常の方法により培養して、BTS02618Aプロトキシン、好ましくはBT S02618Aトキシンの殺虫効果を示す部分を生成することができ、これは、 鱗翅類に対する通常の殺虫組成物として使用するため回収することができる(米 国特許出願821,582;EPA 86/300291.1)。 殺虫効果を示すbTS02618A遺伝子部分、好ましくはトランケートされ たbTS02618A遺伝子を、その挿入される遺伝子が、その植物細胞におけ る遺伝子部分の発現を司ることのできるプロモーターの下流となり(つまり3’ )、そのコントロール下になるように、植物細胞ゲノムに挿入する。これは、好 ましくは、植物細胞ゲノムに、bTS02618Aキメラ遺伝子を挿入すること によって行うことができる。好ましいプロモーターとしては、単離株CM184 1(Gardner et al.,1981)、CabbB−S(Frank et al.,1980)、及びC abbB−JI(Hull及びHowell,1987)のカリフラワーモザイクウイルスの有 力な構成である35Sプロ モーター(「35Sプロモーター」);及びT−DNA(Velten et al.,1984 )の1’及び2’遺伝子の発現をそれぞれ導くTR1’プロモーター及びTR2 ’プロモーター(それぞれ、「TR1’プロモーター」及び「TR2’プロモー ター」)が挙げられる。代わりに、構成ではなく、むしろ植物の一つ又はそれ以 上の組織又は器官(例えば、葉及び/又は根)に特異的であるプロモーターを使 用して、それにより、挿入されたbTS02618A遺伝子部分を、特異的な組 織又は器官の細胞においてのみ発現することもできる。例えば、殺虫効果を示す bTS02618A遺伝子部分を、植物自身、又は米国特許出願821,582及びEPA 86/300,291.1に開示されているような、エンドウなどの別の植物のリブロース −1,5−ビスホスフェートカルボキシラーゼ小サブユニット遺伝子のプロモー ターなどの光誘発性プロモーターのコントロール下で、殺虫効果を示す遺伝子部 分を配置することによって、植物の葉(例えば、トウモロコシ、綿)に、選択的 に発現させることができる。別の方法は、その発現を(例えば、温度又は化学的 因子により)誘発可能であるプロモーターを使用することである。 殺虫効果を示すbTS02618A遺伝子部分を、挿入される遺伝子部分が、 適当な3’末端転写調節シグナル(つまり、転写形成及びポリアデニル化シグナ ル)の上流(つまり5’)になるように、植物ゲノムに挿入する。これは、bT S02618Aキメラ遺伝子を、植物細胞ゲノムに挿入することによって行うこ とができる。好ましいポリアデニル化及び転写形成シグナルとしては、形質転換 植物細胞における3’−非翻訳DNA配列として働くオクトピ ンシンターゼ遺伝子(Gielen et al.,1984)及びT−DNA遺伝子7(Velten 及びSchell,1985)のそれらが挙げられる。 殺虫効果を示すbTS02618A遺伝子部分は、カナマイシン耐性をエンコ ードするneo遺伝子(EP 0,242,236)などの選択的標識遺伝子と同一のプロモー ターのコントロール下、植物が、融合タンパク質を発現するように、植物ゲノム に、ハイブリッド遺伝子(EPA 86/300,291.1;Vaeck et al.,1987)として、任 意に挿入することができる。 抗鱗翅類タンパク質をエンコードするbTS02618A遺伝子の全部又は一 部を、鱗翅類又は鞘翅類に対して殺虫活性を有するバチルス・チュリンゲンシス などのその他の細菌を形質転換するために使用することもできる。それにより、 広範囲の鱗翅類及び鞘翅類害虫の駆除、又は付加的な鱗翅類性害虫の駆除に有用 である形質転換されたBt株を、生産することができる。bTS02618A遺 伝子の全部又は一部による、適当なクローニングビヒクルに取り込ませることに よる細菌の形質転換は、通常の方法により、好ましくは、Mahillon et al.(19 89)及びPCT特許公開WO 90/06999に記載されているような通常の電気穿孔技 術を用いて行うことができる。 代わりに、BTS02618A、BTS02617A、BTS02654B、 及びBTS02652E株を、ニトロソグアニジン又は紫外線などの突然変異誘 発剤により処理する、つまり当業界における技術者に公知の方法により処理する ことによって、これらの株の突然変異株を得ることができる。また、エチルメタ ンスルホ ネートにより処理することによって、無胞子性突然変異株を得ることもできる。 このような突然変異株は、実質的に同一の殺虫活性を保持しながらも、その改善 された特徴(大規模発酵などに適しているなど)によりスクリーニングすること ができる。 BTS02617A、BTS02618A、BTS02654B、又はBTS 02652E株は、bt18遺伝子(EP 0,358,557)、又は抗鱗翅類タンパク質 をコードする別のBt遺伝子;及び抗鞘翅類タンパク質をコードするbt109 P遺伝子(PCT公開WO 91/16433)などの、一つ又はそれ以上の外来Bt遺伝 子の全部或いは殺虫効果を示す部分により、形質転換することもできる。それに より、はるかに広範囲の害虫(例えば、鞘翅類及び/又は付加的鱗翅類)の駆除 に有用である形質転換Bt株を産生することができる。 BTS02617A、BTS02618A、BTS02654B、又はBTS 02652E株の、通常のクローニングベクターに取り込んだ外来Bt遺伝子の 全部もしくは一部による形質転換は、公知の方法で、好ましくは通常の電気穿孔 技術(Chassy et al.,1988)又はその他の方法、例えば、Lereclus et al.(1 992)記載の方法を用いて行うことができる。 BTS02617A、BTS02618A、BTS02654B、又はBTS 02652E株のそれぞれは、通常の方法(Dulmage,1981;Bernhard及びUtz, 1993)により培養して、高収量の細胞を得ることができる。良く理解された適当 な条件下(Dulmage,1981)で、BTS02617A、BTS02618A、 BTS02654B、及びBTS02652E株はそれぞれ胞子を形成して、B TS02168Aプロトキシンを高収量で含有する結晶タンパク質を生成する。 本発明の殺虫、特に抗鱗翅類組成物は、BTS02617A、BTS0261 8A、BTS02654B、又はBTS02652E株、或いは好ましくはそれ ぞれの結晶、結晶タンパク質、又はBTS02168Aプロトキシン、トキシン 、もしくは殺虫効果を示すプロトキシンの部分を、活性成分として用い、適当な 担体、希釈剤、乳化剤、及び/又は分散剤(例えば、Bernhard及びUtz,1993に 記載されているように)と共に、通常の方法で処方化することができる。この殺 虫組成物は、水和剤、ペレット、顆粒もしくは粉剤として、又は水性もしくは非 水性溶媒による液状処方物として、泡沫剤、ゲル、懸濁剤、濃縮剤などとして処 方化することができる。BTS02617A、BTS02618A、BTS02 654B、もしくはBTS02652E株、結晶、結晶タンパク質、又はBTS 02618Aプロトキシン、トキシン、もしくは殺虫効果を示すプロトキシン部 分の、このような組成物中の濃度は、その処方化の特性、及びその使用目的の形 態により異なるであろう。一般的には、本発明の殺虫組成物は、本組成物を適用 するごとに、鱗翅類から畑を2〜4週間保護するために使用することができる。 より広範囲な保護効果を得る(例えば、成長期の間ずっと)には、本組成物の追 加量を定期的に適用しなければならない。 本発明により、昆虫、特に鱗翅類をコントロールする方法は、好ましくは、保 護すべき箇所(地域)に、BTS02617A、BT S02618A、BTS02654B、もしくはBTS02652E株、胞子、 結晶、結晶タンパク質、又はBTS02168Aプロトキシン、トキシンもしく は殺虫効果を示すプロトキシンの部分、好ましくはBTS2168Aトキシン、 の殺虫量を適用することからなる。保護すべき箇所としては、例えば、害虫もし くは成長する植物の生息場所、又は植物が成長する場所が挙げられる。 BST02618Aプロトキシン又はトキシンを得るには、BTS02617 A、BTS02618A、BTS02654B、又はBTS02652E株の細 胞を、通常の方法で、適当な培養培地中で増殖させ、酵素分解又は洗剤などの通 常の方法を用いて溶菌させる。次に、プロトキシンを分離し、クロマトグラフィ ー、抽出、電気泳動などの標準的な技術により精製する。次に、プロトキシンの トリプシンによる消化により、トキシンを得ることができる。 BTS02617A、BTS02618A、BTS02654B、又はBTS 02652E細胞を採取し、そのまま、生存した状態、又は死滅した状態で、好 ましくは乾燥した状態で、保護すべき箇所に適用することができる。この点に関 し、精製したBTS02617A、BTS02618A、BTS02654B、 又はBTS02652E株(生存した状態、又は死滅した状態のいずれであろう と)、好ましくは、BTS02617A、BTS02618A、BTS0265 4B、又はBTS02652E株を90.0%〜99.9%含む細胞塊を使用す ることが好ましい。 BTS02617A、BTS02618A、BTS02654 B、もしくはBTS02652E細胞、結晶もしくは結晶タンパク質、又はBT S02618Aプロトキシン、トキシン、もしくは殺虫効果を示すプロトキシン の部分は、特異的用途に応じて、湿潤した状態又は乾燥した状態で、いかなる数 の通常の添加剤をも用いて、各種方法により、殺虫組成物に処方化することがで きる。添加剤としては、湿潤剤、洗浄剤、安定化剤、付着剤、展着剤、及び増量 剤が挙げられる。このような組成物の例としては、ペースト、粉剤、水和剤、顆 粒、ベーツ、及びエアロゾルスプレーが挙げられる。その他のBt細胞、結晶、 結晶タンパク質、プロトキシン、トキシン、及び殺虫効果を示すプロトキシンの 部分、並びにその他の殺虫剤、殺真菌剤、殺生物剤、除草剤、及び肥料は、BT S02617A、BTS02618A、BTS02654B、もしくはBTS0 2652E細胞、結晶もしくは結晶タンパク質、又はBTS02618Aプロト キシン、トキシン、もしくは殺虫効果を示すプロトキシンの部分と共に使用して 、更に利点又は利益を得ることができる。このような殺虫組成物は、通常の方法 により調製することができ、用いるBTS02617A、BTS02618A、 BTS02654B、もしくはBTS02652E細胞、結晶もしくは結晶タン パク質、又はBTS02618Aプロトキシン、トキシン、もしくは殺虫効果を 示すプロトキシンの部分の量は、目的とする害虫、用いる組成物、組成物を適用 する箇所の種類、及び主な天候条件などの各種因子に応じて異なる。一般的には 、BST02618Aプロトキシン、殺虫効果を示すプロトキシンの部分、又は トキシンの濃度は、処方剤の少なくとも約0.1重量%から処 方剤の約100重量%、より好ましくは、処方剤の約0.15重量%から約0. 8重量%である。 実際には、ある種の昆虫には、保護された地域内、つまりこのようなプロトキ シン、トキシン、及び/又は殺虫効果を示すプロトキシンの部分が適用された地 域内で、BTS02618Aプロトキシン、トキシン、殺虫効果を示すプロトキ シンの部分、又はその混合物を与えることができる。また、ある種の昆虫には、 BTS02617A、BTS02618A、BTS02654B、もしくはBT S02652E株、又はその形質転換株のそのままもしくは生きた細胞を与える ことができ、その結果、昆虫は、これらの株のプロトキシンのあるものを摂取し 、死亡するか、又は障害を受ける。 昆虫を、例えば、形質転換された植物又は殺虫処方物などの形のBTS026 18Aタンパク質と接触させることによってこれらの昆虫を駆除する目的で、実 質的に同一の殺虫活性を有するBTS02618Aタンパク質の上述の変異体の いずれか、好ましくは、BTS02618Aa及びBTS02618Abタンパ ク質を使用することができる。更に植物及び細菌を形質転換するための上述の方 法のいずれも、BTS02618AaもしくはBTS02618Abタンパク質 、又は天然のBTS02618Aタンパク質の代わりに、BTS02618Aタ ンパク質のよりプロテアーゼ耐性であるタンパク質変異体を用いて、昆虫を駆除 するために使用することもできる。 以下の実施例は、本発明を説明するものである。実施例に記載す る図及び配列は、以下のとおりである。 図1 cryIGプローブを含む、cryI結晶タンパク質遺伝子に対するDNAプ ローブ混合物を用いた、Bt株HD127(レーン1)、BTS02618A株 (レーン2)、Bt株BTS02459(cryIA(c)、81k、cryI C、及びCryIEを含有、レーン3)、及びBt株BTS02480E(HD −127と同一の遺伝子を含有、レーン4)の、AluI−消化全DNAの、サ ザンブロット法(SEQ ID No.1)による解析。それぞれのバンドは、特定の結晶 タンパク質遺伝子と対応する。これらのプローブにより、BTS02618A株 は、cryIA(b)遺伝子、及び約530bpのAluI断片によりbTS0 2618A遺伝子であると確認され、SEQ ID No.1のcryIGプローブとハイ ブリッド形成する新規遺伝子を含むことが認められる。認識されたcryI遺伝 子の名称は、ある種の断片のサイズと共に表示されている。bTS02618A 遺伝子は、3個のアステリスクにより表示されており;「?」は、未知の遺伝子 断片を表示する。 配列リスト SEQ ID No.1−bTS02618A遺伝子を単離するために用いるDNAプロ ーブのヌクレオチド配列。本プローブは、cryIG DNA配列の一部から誘 導されたものであり、Smulevitch et al.(1991)記載のDNA配列のヌクレオ チド2732−2750に相補的である。 SEQ ID No.2−ヌクレオチド195−197位における推定翻訳 開始コドンからなるbTS02618A遺伝子の5’部分ヌクレオチド配列。 SEQ ID No.3−ヌクレオチド1146−1148位における推定翻訳停止コド ンからなるbTS02618A遺伝子(N:未知ヌクレオチド)の3’部分ヌク レオチド配列。 SEQ ID No.4−bTS02618A遺伝子のヌクレオチド配列、及びBTS0 2618Aプロトキシンの翻訳されたアミノ酸配列。プロトキシンのオープンリ ーディングフレームは、ヌクレオチド668からヌクレオチド4141に達する 。翻訳開始コドンは、ヌクレオチド668−670位にあり、翻訳停止コドンは 、ヌクレオチド4139−4141位にある。 SEQ ID No.5−BTS02618Aタンパク質のアミノ酸配列。約69kDのB TS02618Aトキシンの配列は、アミノ酸44からアミノ酸658に達する 。 SEQ ID No.6−変更されたトランケートされたbTS02618A遺伝子のヌ クレオチド配列、及びBTS02618Aトキシンの翻訳されたアミノ酸配列。 SEQ ID No.7−変更されたbTS02618Aトキシン遺伝子の翻訳されたア ミノ酸配列。トキシンの一部のみを示すが、タンパク質の全体は、BTS026 18Aタンパク質のアミノ酸配列(SEQ ID.No.5)と、100%同一である。 SEQ ID No.8−変更されたbTS02618Aaトキシン遺伝子のヌクレオチ ド配列、及びBTS02618Aaトキシンの翻訳されたアミノ酸配列。N−及 びC−末端アミノ酸の欠失、及び N−末端メチオニンコドン後部へのアラニンコドンの付加のほか、BTS026 18Aaトキシンは、BTS02618Aトキシンとは、アミノ酸番号123( Argコドンは、Lysコドンに変更されている)において異なるのみである。 SEQ ID No.9−BTS02618Aaトキシンのアミノ酸配列。BTS026 18Aaプロトキシンは、そのトキシン断片からのそのC−末端において、BT S02618Aプロトキシンと、100%同一である。 実施例において、特にそうでないと記載しない限り、組換えDNAを作成及び 操作するための全ての操作は、Sambrook et al.,Molecular Cloning−A Labora tory Manual,Second Ed.,Cold Spring Harbor Laboratory Press,NY(1989) に記載された、標準化された操作により行う。 実施例1:BTS02617A、BTS02618A、BTS02654B、及 びBTS02652E株の特徴 BTS02617A、BTS02618A、及びBTS02654B株は、フ ィリピン、ビコール地方のカドランにおいて採取した穀類の粉より単離され、1 992年7月2日に、それぞれ受託番号LMG P−12592、LMG P− 12593、及びLMG P−12594として、BCCM−LMGに寄託され た。BTS02652E株もまた、フィリピンの穀類の粉末から単離され、19 93年3月1日、受託番号LMG P−13493として、BCCM−LMGに 寄託された。 それぞれの株は、通常の標準的な培地、好ましくはT3培地 (トリプトン3g/l、トリプトース2g/l、酵母エキス1.5g/l、MnCl25mg 、0.05M Na2PO4、pH6.8、及び寒天1.5%)において、好ましく は28℃で培養することができる。長期保存のためには、等量の胞子−結晶懸濁 液と、等量の50%グリセロールとを混合して、−70℃で保存するか、又は胞 子−結晶懸濁液を凍結乾燥するのが好ましい。胞子形成には、28℃で48時間 、T3培地に増殖させ、その後、4℃で保存するのが好ましい。その栄養相の間 、それぞれの株は、通性嫌気性条件下でも増殖することができるが、胞子形成は 、好気性条件下でのみ起こる。 各株の滅菌は、オートクレーブ中、120℃(1bar圧)で20分間処理する ことによって行う。このような処理により、胞子、並びにBTS02617A、 BTS02618A、BTS02654B、及びBTS02652Eプロトキシ ンが全体的に非活性化される。紫外線(254nm)もまた、胞子を非活性化する 。 ニュートリエント・アガー(「NA」、Difco Laboratories、Detroit、MI、U SA)に1日培養後、BTS02617A、BTS02618A、BTS0265 4B、及びBTS02652E株のそれぞれのコロニーは、不規則な端部を有す る不透明な白色コロニーを形成する。それぞれの株の細胞(1.7−2.4×5 .6−7.7μmのグラム陽性桿菌)は、T3寒天に28℃で48時間培養後、胞 子を形成する。胞子形成の間に産生される結晶タンパク質は、BTS02617 A、BTS02618A、BTS02654B、及びBTS02652E株の結 晶中にパッケージされる。非常 に顕著なことに、結晶は、胞子形成後も、胞子に付着したままである。 BTS02617A、BTS02618A、BTS02654B、及びBTS 02652E株のBt血清型を、WHO Collaborating Center for Entomopathoge nic Bacillusにより行われているような通常の血清型識別法により調べたところ 、これらの株の全てが、血清型tolworthi H9であった。 実施例2:BTS02617A、BTS02618A、BTS02654B、及 びBTS02652E株、BTS02618Aプロトキシン、並びにBTS02 618Aa及びBTS02618Abトキシン又はプロトキシンの、Noctuidae spp.、Gelechiidae spp.、Yponomeutidae spp.、及びPyralidae spp.に対する殺 虫活性。 BTS02617A、BTS02618A、BTS02654B、及びBTS 02652E株の一つ、又はBTS02618Aプロトキシンもしくはトキシン 、又はBTS02618Aa及びBTS02618Abトキシンもしくはプロト キシンより得た胞子−結晶混合物と層にした人工飼料により育成した新生幼虫( Plutella xylostellaについては、第三齢の幼虫を使用した)に対する毒性試験 を行った。人工飼料を、コスター(Costar)24ウエルプレートのウエルに分配 しした。飼料からは、ホルムアルデヒドを省略した。試料希釈液50μlを、飼 料の表面に適用し、層空気流中で乾燥させた。LC50の測定には、希釈液を、P BS−BSA緩衝液で作成し、5回の希釈を行った。2匹の幼虫を、各ウエル に配置し、試料希釈毎に24匹の幼虫を用いた。5日目に、M.brassica、S.fr ugiperda、H.virescens、O.nubilalis、Plutella xylostella、及びS.exigua の幼虫の生存数及び死亡数を数え、6日目に、A.ipsilon、A.seqetum、及びS .littoralisの幼虫の生存数及び死亡数を数えた。LC50及びLC95の値(試験 を行った昆虫のそれぞれ50%及び95%を殺すのに必要であった濃度、胞子− 結晶数/cm2又はng(プロ)トキシン/cm2で表示する)を、プロビット解析(Finn ey,1971)を用いて算出し、結果を以下に表示する。 ジャガイモガであるPhthorimaea operculellaを、以下の方法により試験した :バレイショの塊茎から切り出したディスクを、各種濃度のBTS0216Aa タンパク質を含む溶液に浸した。乾燥させたこのようなディスクの3個を、20 匹のPhthorimaeaの幼虫を有するトレーに配置した。適用した各濃度について、 4−5日後に死亡率を記録した。 Spodoptera littoralis 精製されたBTS02618Aプロトキシンによる実験により、本タンパク質 のS.littoralisの幼虫に対する有意な毒性が示される。 Spodeptera exigua 1.結晶/胞子混合物 2.トキシン/プロトキシン測定 Mamestra brassica 1.結晶/胞子混合物 2.プロトキシンの測定 Agrotis ipsilon 1.結晶/胞子混合物 2.トキシン/プロトキシン測定 MacIntosh et al.(1990)は、A.ipsilonに対するCryIAcトキシンの 活性を記載しているため、精製したCryIAcトキシンを、比較のために、こ の昆虫を用いて試験したが、A.ipsilonに有意な死亡率は認められなかった。 He1iothis virescens 1.結晶/胞子混合物 2.トキシン/プロトキシン測定 Ostrinia nubilalis 1.結晶/胞子混合物 2.精製プロトキシンの測定 精製されたBTS02618Aプロトキシンは、Ostrinia nubilalisの幼虫に 対しても、Ostriniaに対して最も活性であるCryIトキシンと比較しても、有 意な毒性を示した。 Plutella xylostella 数種の実験において、人工飼料中への精製BTS02618Aトキシンの適用 後、Plutella xylostellaの幼虫もまた、有意な死亡率を示した。 Spodoptera frugiperda bTS02618A遺伝子−形質転換結晶−マイナスBt株 (Mahillon et al.,1989)の結晶/胞子混合物もまた、昆虫飼育試験において 、S.frugiperdaの幼虫の成長を有意に阻害することが認められた。 Agrotis segetum 根切り虫であるAgrotis segetumもまた、BTS02618Aaトキシンに感 受性を有することが認められた。BTS02618Aタンパク質の変異体は、B TS02618Aaトキシン980ng/cm2(=LC50)の濃度で、Agrotisの幼 虫の50%を殺虫した。比較試験では、試験を行った他の全てのCryIトキシ ン(CryIAb、CryIAc、CryIAa、CryIB、CryIC、C ryID、及びCryIE(Hofte & Whiteley1989;EP 358 557)が、この昆虫 に対して、15,000ng/cm2以上のLC50を有することが認められた。Agroti s segetumは、各種穀類に対する重要な害虫である。 Phthorimaea operculella ジャガイモキバガであるPhthorimaea operculellaもまた、BTS02618 Aaトキシンに感受性を有することが認められた。BTS02618Aトキシン を摂取した幼虫は、コントロールの幼虫よりも有意に高い死亡率を示した。 更に、数種の昆虫について、BTS02618Aaトキシンの試験を行い、B TS02618Aタンパク質と実質的に同等の殺虫活性を有することが認められ た。実際に、Heliothis virescens、Mamestra brassicae、Ostrinia nubilalis 、Spodoptera exigua、及びSpodoptera littoralisによりバイオアッセーを行い 、BTS 02618Aタンパク質と比較して、LC50値については、ごくわずかな差しか 示されなかった。これにより、新規BTS02618Aaトキシンは、天然の形 のものと、その殺虫活性については、ほとんど相違を有さないことが示される。 また、BTS02618Aトキシン及びプロトキシンのアラニン変異体、BT S02618Abトキシン、及びBTS02618Abプロトキシンを、Ostrin ia nubilalisについて試験し、BTS02618Aaトキシン又はプロトキシン とほぼ同等の毒性を有することが認められた。 同時に、BTS02618Aaトキシンは、試験を行った鞘翅類の昆虫に対し て、無毒であることが認められた:Leptinotarsa decemlineata及びDiabrotica undecimpunctata howardiは、BTS02618Aaトキシンによる影響を受け なかった。これらの昆虫については、当業界において良く知られている飼料適用 法による試験を行った。例えば、Rupar et al.,1991を参照。 最後に、本発明の株、並びに本発明のBTS02618Aタンパク質及びその 変異体は、現在入手可能である単一のBtタンパク質に感受性を示さない広範囲 の昆虫に対して、殺虫活性を有し、そして少なくとも3種のSpodoptera属の種、 そしてA.ipsilon、A.segetum、M.brassica、及びH.virescensなどのその他 のヤガ科、並びにO.nubilalisなどのメイガ科、P.operculellaなどのキバガ科 、及びPlutella xylostellaなどのスガ科に対しても、活性を有する。これらの 結果を要約し、その他のCryI遺伝子(Van Frankenhuyzen,1993)による結 果と、表1において比較したが、 表1においては、BTS02618Aタンパク質に対して、独特の範囲の昆虫が 感受性を示すことが示されている。 同一のスペクトルが、BTS02618Aa及びBTS02618Abトキシ ンについても当てはまる。したがって、これらの新規トキシンは、昆虫の駆除に 使用することができ、約55kDのタンパク質がほとんど形成されないので、プロ テアーゼ活性に対する感受性が低いため、これらがより安定であるという利点を 更に有する。 実施例3:bTS02618A遺伝子の確認 DNAプローブとして、SEQ ID No.1のCryIG遺伝子(Gleave et al.,19 92)のDNA配列を用い、標準的なハイブリッド形成条件を用い、用いた株のA luIにより消化された全DNAをサザンブロット法(図1)により解析するこ とによって、BTS02618A株中にbTS02618A遺伝子が確認された 。その5’及び3’末端部を示す、bTS02618A遺伝子の部分的DNA配 列を、それぞれSEQ ID No.2及びNo.3に示し、bTS02618A遺伝子の全D NA配列、及びBTS02618Aタンパク質の全アミノ酸配列を、SEQ ID No. 4に示す。 SEQ ID No.2及びNo.3の部分的配列により、bTS02618A遺伝子が、B TS02617A、BTS02654B、及びBTS02652E株中に認めら れ、プローブの構成により、これら及びその他のBt株中の全遺伝子配列を確認 及び単離することが可能となる。bTS02618A遺伝子の翻訳開始コドンは 、SEQ ID No.4におけるヌクレオチド668−670位と対応する、SEQ ID No.2におけるヌクレオチド195−197位において確認される。翻訳停止コド ンは、SEQ ID No.4におけるヌクレオチド4139−4141位と対応する、SEQ ID No.3におけるヌクレオチド1146−1148位において確認される。 bTS02618A遺伝子もまた、プローブとしてSEQ ID No.1のDNA配列 、及び保存されたcryI遺伝子のDNA断片の他のDNAプローブを用いて、 BTS02617A、BTS02654B、及びBTS02652E株中に確認 された。 bTS02618A遺伝子の全部が、129.9kDのプロトキシンをエンコー ドすることが認められた。アミノ酸配列を、その他のCryIタンパク質と比較 したところ、C末端部(保存された配列ブロック5のC末端)が、CryIGと 相同である(88%)ことが示された。N末端部に関する最大の相同性(トキシ ン)は、CryIBトキシンにおいて認められたが、これは50%未満であるこ とが認められた(相同性は、完全に一致した数の、最長断片のアミノ酸数による 商として示す)。 最小の殺虫性タンパク質は、SEQ ID No.4におけるアミノ酸数44からアミノ 酸658に達する69kd(615アミノ酸)のタンパク質であると考えられる。 SEQ ID No.4におけるアミノ酸数165からアミノ酸数658に達する、55kD (494アミノ酸)のより小さいトリプシン断片は、S.exiguaに対して、まだ 殺虫活性を有しているが、この活性は、有意に低減されている。したがって、ト ランケートされたbTS02618A遺伝子、又は同等にトランケートされた遺 伝子は、上述したように、SEQ ID No.4の BTS02618Aプロトキシンの69kDのタンパク質をエンコードするのが好 ましい。 実施例4:bTS02618A遺伝子のクローニング及び発現 bTS02618A遺伝子を単離するために、BTS02618A株から全D NAを得、Sau3Aにより部分的に消化させた。消化させたDNAを、シュク ロースグラジエントで、サイズにより分別し、7Kbから10Kbの範囲の断片を、 BamH1−消化及びBAP−処理クローニングベクターpUC19(Yannisch -Perron et al.,1985)に連結した。このベクターを含有する組換えE.coliク ローンを次に、実施例3に記載したSEQ ID No.1のcryIG DNAプローブ によりスクリーニングして、bTS02618A遺伝子を含有するクローンを確 認した。 このように確認されたDNA断片の配列を次に、Maxam及びGilbert(1980)の 方法により分析した。bTS02618A遺伝子の部分的配列を、SEQ ID No.2 及びNo.3に示し、bTS02618A遺伝子及びBTS02618Aタンパク質 の全配列を、SEQ ID No.4に示す。DNA配列の分析に基づき、適当な制限酵素 により遺伝子を切断し、BTS02618Aトキシンをエンコードするトランケ ートされたbTS02618A遺伝子を得た。E.coliにおける遺伝子の発現は 、標準的な操作法により誘発した(上記のSambrook et al.,1989)。 bTS02618A遺伝子も、通常の方法により、適当なシャトルベクター( Mahillon et al.,1988)を用いて、それ自身の細菌プロモーターのコントロー ル下、結晶−マイナスBt1715 berliner株及びBt HD−1kurstaki株(Dipel(商標)(Abbott Laboratori es)の産生株)に導入した。 Bt株kurstaki HD-1(bTS02618A遺伝子を含有する)の2種類の形 質転換細胞、Bt kurstaki HD-1株の親株、野生種のBT02618A株、Bt 1715berliner結晶−マイナス株、及びBt1715berliner結晶−マイナス (bTS02618A遺伝子を含有する)の1種の形質転換細胞の胞子−結晶混 合物に関して、ビートのヨトウガ(Spodoptera exigua)について、バイオアッ セーを行った。バイオアッセーは、実施例2に記載したように行った。形質転換 されたBt1715berliner結晶−マイナス(bTS02618Aを含有する) は、S.exiguaに対して高度に有毒であった(飼料寒天cm2当たり4×104胞子 −結晶で、死亡率100%)が、Bt1715berliner結晶−マイナスは、無毒 であった。Bt kurstaki HD−1(bTS02618A)形質転換細胞は、H D−1親株と比較して、(平均)22倍(LC50−レベル)から76倍(LC95 −レベル)の毒性を示した。 同様に、BTS02618Aaタンパク質又はBTS02618Aタンパク質 のその他の変異体は、用いるベクターがBtホスト株と同等であり、細菌ホスト 中で安定に保持されるのであれば、当業界で使用可能ないかなる方法(Baum et al.,1991;Gamel & Piot,1992;Lecadet et al.,1992)によっても、Bt株 に導入し、発現させることができる。ホスト株とのレプリコン相同性を有するプ ラスミドベクターは、適当なベクターではないことは公知である(Gamel & Piot ,1992)。 実施例5:bT02618A遺伝子及びトランケートされたbTS02618A 遺伝子のE.coliへの挿入、及びトランケートされたbTS02618A遺伝子 の植物への挿入 実施例4のbTS02618A遺伝子、及びトランケートされたbTS026 18A遺伝子を、E.coli及び植物において発現させるために、EPA 86/300291.1 及びEPA 88/402115.5記載の方法により、異なる遺伝子カセットを、E.coliにお いて作成する。 植物における有意な発現を可能とするために、a)トランケートされた遺伝子 、又はb)i)トランケートされた遺伝子、及びii)neo遺伝子の融合体である ハイブリッド遺伝子を含有するカセットをそれぞれ;EPA 86/300291.1記載の中 間体植物発現ベクターのT−DNAの境界配列の間に挿入し;植物発現ベクター における転写形成及びポリアデニル化シグナルに融合し;35S3転写(Hull及 びHowell,1987)を導くカリフラワーモザイクウイルス由来の構成プロモーター 、又はオクトピンTi−プラスミドのTR−DNA(Velten et al.,1984)由 来の2’プロモーターのコントロール下に配置し;オクトピンシンターゼ遺伝子 の3’末端転写形成及びポリアデニル化シグナル(Gielenetal.,1984)に融合 する。 標準的な方法(Deblaere et al.,1985)を用い、トランケートされたbTS 02618A遺伝子を含有する中間体植物発現ベクターを、無毒化されたTi− プラスミドpGV2260(Vaeck et al.,1987)を有するAgrobacterium株C 58C1Rif(登録商標)(米国特許出願821,582;EPA 86/300,291.1)に導 入する。スペクチノマイシン耐性について選択した結果、pGV2260及びそ れぞ れの中間体植物発現ベクターからなるコインテグレートされたプラスミドが得ら れる。これらの組換えAgrobacterium株のそれぞれを次に、トランケートされた bTS02618A遺伝子が、異なる植物細胞に含まれ、それにより発現される ように、異なる綿植物を形質転換するために用いる。 実施例6:植物におけるトランケートされたbTS02618A遺伝子の発現 実施例5の形質転換された植物細胞から得られた、形質転換植物の葉における 、トランケートされたbTS02618A遺伝子の発現生成物の鱗翅類に対する 殺虫活性を、これらの葉を給餌したAgrotis及びSpodoptera spp.の幼虫の成長 速度及び死亡率を記録することによって評価する。これらの結果を、形質転換さ れていない植物より得た葉を給餌した幼虫の成長速度と比較する。Agrotis及びS podoptera spp.に対する毒性を、EP 0,358,557、米国特許出願821,582、及びEP A 86/300,291.1に記載されたように評価する。 トランケートされたbTS02618A遺伝子及びトランケートされたbTS 02618−neoハイブリッド遺伝子を含有する形質転換植物の葉を給餌した幼 虫においては、形質転換されていない植物の葉を給餌した幼虫よりも、有意に高 い死亡率が得られる。形質転換植物は、また、BTS02618Aタンパク質を 発現することによって、Ostrinia nubilalis、Mamestra brassica、Heliothis v irescens、及びPlutella xylostellaによる攻撃に対して、耐性であることが認 められている。 本発明は、BTS02617A株(BCCM−LMG P−12592)、B TS02618A株(BCCM−LMG P−12593)、BTS02654 B株(BCCM−LMG P−12594)、及びBTS02652E(BCC M−LMG P−13493)株に限定されないことは言うまでもないことであ る。むしろ本発明は、それぞれのBTS02617A、BTS02618A、B TS02654B、又はBTS02652Eの結晶もしくは結晶タンパク質、又 はBTS02618Aプロトキシンもしくはトキシンと、実質的に同一の特性、 特に抗鱗翅類性、更に特に抗Noctuidae、抗Yponomeutidae、抗Gelechiidae、及 び抗Pyralidae性、特に抗Spodoptera、抗Plutella、抗Ostrinia、抗Mamestra; 抗Heliothis、抗Phthorimaea、及び抗Agrotis性を有する結晶、結晶タンパク質 、プロトキシン、又はトキシンを産生するBTS02617A、BTS0261 8A、BTS02654B、及びBTS02652E株の突然変異株又は変異体 を包含する。本発明はまた、bTS02618A遺伝子、及びトランケートされ たbTS02618A遺伝子と同様に、殺虫効果を示すそのいかなる部分をも包 含する。この点に関し、ここで用いる語「bTS02618A遺伝子」は、BT S02617A、BTS02618A、BTS02654B、又はBTS026 52E株より単離され、そしてSEQ ID No.1のヌクレオチド配列、及びBTS0 2618Aプロトキシンと実質的に同一のアミノ酸配列及び殺虫活性を有するプ ロトキシンをエンコードし、そして好ましくは、SEQ ID No.2及びNo.3に示され るヌクレオチド配列の一部、又は SEQ ID No.4に示される配列全体を含有する同等の遺伝子とハイブリッド形成す る遺伝子を意味する。 本発明はまた、トランケートされたbTS02618A遺伝子により形質転換 された綿植物に限定されるものではない。本発明は、bTS02618A遺伝子 、又はbTS02618Aa遺伝子などの、同等の遺伝子の殺虫効果を示す部分 により形質転換されたトマト、タバコ、ナタネ、アルファルファ、ヒマワリ、レ タス、バレイショ、トウモロコシ、イネ、ダイズ、アブラナ、サトウダイコン、 並びにその他のマメ類及び野菜類などのいかなる植物をも包含する。 トウモロコシ細胞を形質転換し、トランスジェニック植物を再生させる方法は 、すでに記載されている(D'Halluin et al.,1992;Fromm et al.,1990;Goul d et al.,1991;Koziel et al.,1993;Omirulleh et al.,1993;Spencer et al.,1992;Klein et al.,1992;Walters et al.,1992)。トウモロコシ細胞 を形質転換するベクターは、35Sプロモーター誘導体又はトウモロコシ遺伝子 、好ましくは構成的に発現されたトウモロコシ遺伝子由来のプロモーターなどの 適当なプロモーターからなる、bTS02618Aタンパク質又はその変異体( 例えば、BTS02618Aa)をエンコードするキメラ遺伝子;及び天然トウ モロコシ遺伝子、又は35S由来の遺伝子、遺伝子7、もしくはオクトピンシン ターゼ遺伝子などの適当な3’末端形成配列を含有する(詳細な記載、及びMoge n et al 1990;Wu et al 1993を参照)。イントロンが、トウモロコシ細胞中に 正しくスプライスされておれば、イントロンがキ メラ遺伝子構築物(例えば、AdhIイントロン(Callis et al.,1987;Maas et al.,1991を参照)などの天然トウモロコシ遺伝子イントロン)に導入されて いる場合、発現が増大する。プロモーター配列には、エンハンサー成分もまた、 提供することができる(例えば、Omirulleh et al.,1993)。キメラ遺伝子とし て、除草剤耐性遺伝子又は抗生剤耐性遺伝子などの良く知られた選択的標識遺伝 子を、形質転換DNAに含有させることによって、トランスジェニックトウモロ コシ植物を選択培地に成長させる。Ostrinia nubilalisの幼虫を用いたバイオア ッセーにより、その形質転換された表現型について、トランスジェニックトウモ ロコシ植物を選択する。これらの幼虫は、bTS02618Aaにより形質転換 されたトウモロコシを与えると、速やかに食べるのをやめ、トウモロコシ植物に 対して大きな被害を及ぼさない。 本発明は、植物細胞を、殺虫効果を示すbTS02618A遺伝子部分により 形質転換するために、Agrobacterium tumefaciens Ti−プラスミドを使用する ことに限定されない。リポゾームの使用、電気穿孔、又は植物ウイルスもしくは 花粉に基づくベクター系などによる植物細胞形質転換のためのその他の公知の技 術を、このような遺伝子部分により、モノコチレドン及びジコチレドンを形質転 換するために使用することができる。 更に、BTS02617A、BTS02618A、BTS02654B、及び BTS02652E株に天然に存在する以外のDNA配列であって、BTS02 618Aプロトキシン及びトキシンをエンコードするDNA配列を、植物及び細 菌を形質転換するた めに使用することができる。この点に関し、これらの遺伝子の天然のDNA配列 は、1)ある種のコドンを、同一又は異なるいずれか、好ましくは同一のアミノ 酸をコードするその他のコドンと置換し;2)ある種のコドンを、欠失もしくは 付加し;及び/又は3)Ge et al.(1991)により記載されているように、相互 組換えを行うことによって、このような変更が、エンコードされているBTS0 2618Aプロトキシン(例えば、トキシン)の殺虫効果を示す部分の特性、詳 細には殺虫性、特に抗鱗翅類性を実質的に変更するものでない限り、変更するこ とができる。例えば、変更されたコドンを使用する本発明の人工bTS0261 8A遺伝子又は遺伝子の一部は、上述したように、植物を形質転換するための本 発明のbTS02618Aキメラ遺伝子において、天然の殺虫効果を示すbTS 02618A遺伝子の代わりに、ある種の環境で使用することができた。 また、その他の外来DNA、詳細には、植物及びE.coli以外の微生物を形質 転換するのに適当なベクターのDNAと関連して、bTS02618A遺伝子の 全部又は一部を含有するその他のDNA組換え体もまた、本発明に包含される。 この点に関し、本発明は、これまで記載したbTS02618A遺伝子又はその 一部を含有する特定のプラスミドに限定されるものではなく、むしろ本発明は、 同等であるDNA配列を含有するいかなるDNA組換え体をも包含するものであ る。更に、本発明は、bTS02618A遺伝子の全部又は一部を含み、遺伝子 の全部又は一部の発現を可能とし、微生物からの回収又は植物細胞への導入を可 能とする条件 下での微生物(例えば、その他のBacillus thuringiensis株、Bacillus subtili s、Pseudomonas、及びXanthomonasなどの細菌、又はStreptomyces cerevisiaeな どの酵母と関連した植物)の形質転換に適した全てのDNA組換え体に関する。 実施例7:BTS02618Aトキシンをエンコードする人工bTS02618 A遺伝子の構築 BTS02618Aトキシンのアミノ酸配列に基づき、実質的に同一のタンパ ク質をエンコードする人工DNA配列をデザインした。最初に、トウモロコシ− 好ましいコドン(Murray et al.,1989)を用いて、人工BTS02618Aト キシン遺伝子のDNA配列をデザインした。人工遺伝子のデザインの際、コドン 2位及び3位におけるTA及びCGダブレットを避けた。人工遺伝子はまた、局 所的に高いGC含有率(5bp以上のGCストレッチは避けた)についても、修正 を行った。また、適当な制限部位を、遺伝子全体に取り込んだ。したがって、最 終的な遺伝子は、常に最も好ましいトウモロコシコドンを使用したわけではなか った。人工遺伝子は、標準的なシアノエチルホスホルアミダイト化学を用いて、 Applied Biosystems 380B DNAシンセサイザーにより合成した。オリゴヌクレ オチドは、ゲル精製し、公知の技術を用いて、全長断片で構成した。Davis et a l.(1991)の方法も参照。人工トキシン遺伝子ではまた、BTS02618A をコードする配列のコドン2からコドン43が、欠失しており、コドン44は、 ATG(開始)及びGCT(Ala)により先行されて、Joshi(1987)により 提唱されているように、適当な翻訳開始条件を形成していた。人工 bTS02618Aトキシン遺伝子のC末端は、このC末端部に、適当なトウモ ロコシ翻訳停止条件があるために、所定の最小有毒遺伝子断片に加えて、ある種 のコドンを含有していた。 人工bTS02618A遺伝子を含有するキメラ遺伝子構築物を、上述したよ うに、トウモロコシ細胞に導入する。これらの細胞より再生し、形質転換の確認 されるトウモロコシ植物のほとんどは、bTS02618A遺伝子の発現のため 、殺虫効果を示す。ある種の選択されたトランスジェニックトウモロコシ植物を 、ノーザンブロット及びサザンブロット法により分析すると、トランスジェンの 安定した組込み、及び容易に検出可能なレベルのBTS02618AmRNAの 発現の存在が示される。これらの植物はまた、良好な昆虫コントロール性を示し 、殺虫活性の程度は、ELISAにより測定されるように、組織中に存在するB tタンパク質の量と関連している。 トウモロコシが、十分なレベルで、BTS02618Aタンパク質を発現する ように、トウモロコシを形質転換するためのいかなる公知の方法を使用して、昆 虫耐性トウモロコシを開発することができると考えられる。この点に関し、昆虫 における耐性の発生を予防するために、一つの植物に、CryIAb及びBTS 02618Aなどの少なくとも2種類の非競合的結合Btタンパク質を発現する のが、好ましいであろう。 実施例8:BTS02618Aタンパク質の新規変異体のデザイン BTS02618Aの、タンパク質分解性の裂開を予防するため に、約69kDトキシンである、BTS02618Aタンパク質の新規変異体を作 成した。このタンパク質のある新規変異体においては、SEQ ID No.6のアミノ酸 123位におけるArgを、Lysと置換した(BTS02618Aaタンパク 質)。別の変異体では、SEQ ID No.6における123位のArgを、Alaと置 換した(BTS02618Abタンパク質)。これらのタンパク質は、プロテア ーゼ処理に対しより耐性であることが認められ(つまり、本タンパク質により、 約55kDのタンパク質はまったく産生されなかった)、昆虫による評価の結果、 それらの毒性が保持されていることが確認された。BTS02618Aaトキシ ンのアミノ酸配列は、SEQ ID No.9に示す。 プロテアーゼ裂開部位周辺にアミノ酸配列の変化を有するその他の例を調製す ると、それはその殺虫活性は保持しながらも、プロテアーゼ活性に対してより耐 性であることが認められる。 また、BTS02618Aaトキシン断片をエンコードする人工遺伝子をデザ インした。N−及びC−末端の欠失、並びに1位及び2位におけるMet及びA laコドンの付加に加えて(SEQ ID No.6のDNAに関し)、この遺伝子は、SEQ ID No.6の合成遺伝子とは、一つのコドンにおいて異なる:Argコドン(CG C)が、Lysコドン(AAG)と置換されていた。その他のヌクレオチドは、 SEQ ID No.6の人工bTS02618A遺伝子と同一であった。このような変更 は、適当なプリマーを用い、bTS02618A人工遺伝子から出発して、PC R−介在の突然変異誘発により行った。本質的には、PCRにより生成され、制 限酵素 により消化された、123位に突然変異コドンを有する断片を、SEQ ID No.6の 消化されたbTS02618A遺伝子の対応する部位に挿入して、SEQ ID No.8 のDNAを得た。 トウモロコシ植物もまた、bTS02618Aa遺伝子により形質転換し、そ の後、上述の操作を行う。選択したbTS02618Aa遺伝子を発現する形質 転換トウモロコシ植物は、Ostrinia nubilalisの幼虫に殺虫効果を示す。詳細な 説明中に記載したいかなる方法も、単独、又はその他のBt遺伝子と併用して、 形質転換トウモロコシ植物における上記のBt遺伝子の発現に使用することがで きると考えられる。特に好ましい候補は、CryIAbタンパク質をエンコード するDNA配列である。通常の操作後、所望の性質を有する適当なラインを、得 られた再生物から選択することができる。 実施例9:BTS02618Aトキシンの、昆虫の腸膜への結合 BTS02618Aaトキシンは、CryIAbトキシンの、Ostrinia nubil alisの中腸膜小胞への結合を阻害しないことが認められた。 本実験の装置においては、以下のタンパク質を用いた:ビオチン化されていな いBTS02618Aのリジン突然変異株(BTS02618Aa);ビオチン 化されていないCryIAb;及びビオチン化された(そして、生物学的に活性 である)CryIAb。用いたいずれのICPも、トリプシン耐性トキシンであ った。以下の組み合わせについて、試験を行った: ビオチン化されたCryIAb × 競合剤なし; ビオチン化されたCryIAb × 1000倍過剰のCryIAbトキシン; ビオチン化されたCryIAb × 1000倍過剰のBTS02618Aaト キシン。 これらの実験には、過剰量の非標識結晶タンパク質と共に、又は共に用いずに 、ビオチン化されたCryIAb10ngを、Ostrinia nubilalisの幼虫の中腸由 来の刷子縁膜10mgと混合した。これらの小胞は、Wolfersberger et al.,(19 87)による方法に従って調製した。これらの混合物は、0.1%BSAを含むP BS(8mM Na2HPO4、2mM KH2PO4、150mM NaCl、pH7.4 )中で作成した。本混合物を、室温で1時間インキュベートし、次に10分間遠 心分離した。ペレットを、PBS−0.1%BSA 500μlで洗浄後、ペレ ットを再び遠心分離し、SDS−PAGE用サンプル緩衝液に溶解した。試料を 、10%ポリアクリルアミドゲル上に配置した。ゲルを、室温で2時間、半乾燥 ブロッティング装置で、ブロットした(LKB Novablot;使用したブロッティング 緩衝液は、次の通りである:39mM グリシン、48mMトリス、0.0375% (w/v)ドデシル硫酸ナトリウム、20%メタノール)。膜を、0.1%BSA を有するTBS(10mM トリス、150mM NaCl、pH7.6)中で少なく とも2時間ブロックし、その後、ストレプトアビジン−ペルオキシダーゼ抱合体 と共にインキュベートし、TBS−0.1%BSAにより、45分間、1/1000に 希釈した。膜を、TBS−0.2%Tween 20により、4回それぞれ5分間、更 に15分間か けて1回洗浄した。洗浄の工程の間に、ブロットを、流水下に完全に洗浄した。 膜を、ECL試薬(Amersham)中1分間インキュベートし、次にX線フィルムに 暴露した。 ビオチン化されたCryIAbについては、結合したトキシンに対するバンド が、X線フィルム上に観察された。ビオチン化されたCryIAbトキシンを、 過剰量のCryIAbトキシンの存在下でインキュベートしたところ、フィルム 上に、バンドは観察されなかった:予想されたように、過剰量の非標識トキシン が、標識されたトキシンと置き換わってしまったのである。過剰量のBTS02 618Aaトキシンの存在下におけるビオチン化されたCryIAbトキシンに ついては、結合したビオチン化されたCryIAbと対応するバンドが見られた :非標識BTS02618Aaトキシンは、小胞に対する結合について、Cry IAbと競合することができないのは明らかであり、Ostrinia nubilalisにおい ては、BTS02618Aaが、CryIAbとは別の受容体と結合することが 示された。 同様な装置において、非標識CryIAbトキシンは、ビオチンにより標識さ れ、生物学的に活性であるBTS02618Aaトキシンの受容体に対して競合 しなかったが、過剰量の非標識BTS02618Aaトキシンについては、この ような競合が観察された。 したがって、BTS02618Aタンパク質は、Ostriniaの中腸膜における異 なる受容体部位を認識するため、例えば、植物にCryIAb及びBTS026 18Aトキシンを発現させることに よって、昆虫の耐性の発生を遅延させる、又は予防するため、或いはCryIa bトキシンに対して耐性である昆虫を駆除するために使用することができる。両 方のトキシンとも、主要害虫の群に高度に有効であり、異なる受容体分子を明ら かに認識するため、トウモロコシ及び野菜などのトランスジェニック植物におい てこれらを使用することによって、補助的な効果が得られる。トウモロコシ植物 は、いずれかのトキシンを発現する植物と交雑させる当業界において実施可能な 方法又はヨーロッパ特許公開408 403記載の方法により、CryIAb及びbT S02618Aa遺伝子により形質転換することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI C07K 14/325 8517−4H C07K 14/325 C12N 5/10 9452−4B C12P 21/02 C 15/09 9162−4B C12N 15/00 A C12P 21/02 9281−4B 5/00 C //(C12N 1/20 C12R 1:07) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG ,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN, TD,TG),AT,AU,BB,BG,BR,BY, CA,CH,CN,CZ,DE,DK,ES,FI,G B,GE,HU,JP,KG,KP,KR,KZ,LK ,LU,LV,MD,MG,MN,MW,NL,NO, NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SK,T J,UA,US,UZ,VN (72)発明者 ファン・アウデンホーフェ,カトリエン ベルギー国、ベー―9000 ヘント、カプレ イケストラート 29 (72)発明者 ペフェロエン,マルニクス ベルギー国、ベー―9000 ヘント、ベルナ ルド・スパエラーン 97 (72)発明者 ファン・リー,イェルーン ベルギー国、ベー―9900 エークロ、フラ ヴィン・ヨハンナラーン 10 (72)発明者 ファン・アールセン,ルール ベルギー国、ベー―9000 ヘント、ズバイ ナールツエステンウェフ 35 【要約の続き】 るための殺虫組成物に活性成分として用いることができ る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.BTS02618Aプロトキシン又はその殺虫効果を示す部分を含むBTS 02618Aタンパク質の変異体であって、該プロトキシン又は該その殺虫効果 を示す部分は、アミノ酸配列が変更され、そのために該変異体はプロテアーゼに 更に耐性にされ、それによって該変異体がプロテアーゼ処理に対して実質的に殺 虫活性を保持している変異体。 2.該プロトキシンの殺虫効果を示す部分が、約69kDのトキシンである、請求 項1記載の変異体。 3.該変異体が、BTS02618Aaプロトキシン又はBTS02618Ab プロトキシンである、請求項1記載の変異体。 4.該トキシンが、BTS02618Aaトキシン又はBTS02618Abト キシンである、請求項2記載の変異体。 5.請求項1記載の変異体又はBTS02618AaトキシンもしくはBTS0 2618AbトキシンをエンコードしているDNA配列。 6.BTS02618Aaトキシンが、SEQ ID No.8で示される、請求項5記載 のDNA配列。 7.BTS02618Aaトキシンの遺伝子及び選択できる標識遺伝子をエンコ ードしているDNA配列を含むキメラ遺伝子。 8.選択できる標識遺伝子がneo遺伝子であり、該BTS02618Aaトキシ ンの遺伝子をエンコードしているDNA配列がSEQ ID No.8で示される、請求項 7記載のキメラ遺伝子。 9.BTS02618AトキシンをエンコードしているSEQ ID No.6のDNA配列。 10.SEQ ID No.9で示されるアミノ酸配列を有するBTS02618Aaトキ シン。 11.鱗翅類の昆虫に対する殺虫組成物であって、よりプロテアーゼ耐性である BTS02618Aプロトキシン、よりプロテアーゼ耐性であるBTS0261 8Aプロトキシンの殺虫効果を示す変異体、BTS02618Aaプロトキシン 、殺虫効果を示すBTS02618Aaプロトキシンの部分、BTS02618 Aaトキシン及びそれらの変異体からなる群から選ばれる活性成分を含む殺虫組 成物。 12.該鱗翅類の昆虫が、アグロチス属(Agrotis)の種、スポドプテラ属(Spo doptera )の種、プルテラ属(Plutella)の種、マメストラ属(Mamestra)の種 、ヘリオチス属(Heliothis)の種、フトリメーア属(Phthorimaea)の種及びオ ストリニア属(Ostrinia)の種である、請求項11記載の殺虫組成物。 13.よりプロテアーゼ耐性であるBTS02618Aタンパク質もしくはBT S02618AaプロトキシンもしくはBTS02618Aaトキシン、又はそ れらの殺虫効果を示す変異体をエンコードしているDNA配列を含む形質転換さ れた微生物。 14.該微生物がバチルス・チュリンゲンシス(B.thuringiensis)である、請 求項13記載の形質転換された微生物。 15.よりプロテアーゼ耐性であるBTS02618Aタンパク質をエンコード しているDNA配列、又は殺虫効果を示すbTS 02618Aa遺伝子部分、もしくはトランケートされたbTS02618Aa 遺伝子もしくはbTS02618Aaキメラ遺伝子、又はそれらのハイブリッド 及び選択できる標識遺伝子を含む形質転換された植物細胞。 16.該植物がトウモロコシである、請求項15記載の形質転換された植物。 17.該選択できる標識遺伝子が、neo遺伝子である、請求項15又は16記載 の形質転換された植物細胞。 18.請求項15又は16記載の複数の植物細胞を含む植物又はその種子。 19.請求項5ないし10のいずれか一項に記載のDNA配列の1つがそれに組 み込まれて含む、植物ゲノム。 20.該細胞が、請求項18記載の植物ゲノムを有する植物組織。 21.植物を鱗翅類の昆虫に耐性にさせる方法であって、請求項19記載の植物 ゲノムを植物に付与させることを含む方法。 22.該鱗翅類の昆虫が、スポドプテラ属の種及びアグロチス属の種のようなヤ ガ科(Noctuidae)、オストリニア・ヌビラリス(O.nubilalis)のようなメイガ 科(Pyralidae)、フトリメーア・オペルキュレラ(Phthorimaea operculella) のようなキバガ科(Gelechiidae)、ならびにプルテラ・キシロステラ(Plutell a xylostella)のようなスガ科(Yponomeutidae)である請求項21記載の方法 。 23.該植物のゲノム中に安定的に組み込まれ、昆虫に有毒なタン パク質の形態でその中で発現させることができる、非相同遺伝物質を含む植物及 び該植物の繁殖物質を生産する方法であって、 (a)該タンパク質を発現しない植物細胞又は植物組織から出発して、該非相同 遺伝物質を含む形質転換された植物細胞又は植物組織を生産し; (b)該非相同遺伝物質を含む該形質転換された植物細胞又は該植物組織から、 再生された植物又は該植物の繁殖物質又はその両者を生産し;そして (c)該再生された植物又は該植物の繁殖物質又はその両者を生物学的に複製す る 非生物学的工程を含み、該非相同遺伝物質を含む該形質転換された該植物細胞又 は植物組織を生産する該工程が、よりプロテアーゼ耐性であるBTS02618 Aタンパク質、BTS02618Aaプロトキシン又はその殺虫効果を示す部分 をエンコードしているDNA配列、及び該植物細胞又は植物組織での該DNA配 列の発現を可能にする調節要素を用いて、該出発植物細胞又は植物組織を形質転 換し、形質転換された植物細胞又は植物組織におけるばかりでなく、何世代もの 間にそれらから生産される該植物及び繁殖物質における遺伝子部分、又はトラン ケートされた遺伝子もしくはハイブリッドの安定的な組み込みを可能にすること を含む方法。 24.鱗翅類の害虫を防除する方法であって、該害虫をよりプロテアーゼ耐性で あるBTS02618Aプロトキシンもしくはその殺虫効果を示す部分もしくは BTS02618AaプロトキシンもしくはBTS02618Aaトキシン、又 は請求項11記載の殺虫組 成物に接触させる段階を含む方法。 25.鱗翅類の昆虫が、アグロチス・イプシロン(Agrotis ipsilon)、アグロ チス・セゲタム(Agrotis segetum)、スポドプテラ・エキシグア(Spodoptera exigua )、スポドプテラ・リットラリス(Spodoptera littoralis)、スポドプ テラ・フルギペルダ(Spodoptera frugiperda)、マメストラ・ブラシカ(Mames tra brassica)、ヘリオチス・ビレスセンス(Heliothis virescens)、オスト リニア・ヌビラリス、フトリメーア・オペルキュレラ及びプルテラ・キシロステ ラを包含する、請求項24記載の方法。 26.バチルス・チュリンゲンシスの改良された結晶タンパク質であって、少な くとも1つのアミノ酸の欠失又は置換によって、少なくとも1つの内部プロテア ーゼの裂開部位が不活化される結果、該タンパク質の殺虫活性、及びそのような タンパク質をエンコードしているDNA配列がプロテアーゼ裂開の際に実質的に 維持されている結晶タンパク質。 27.該タンパク質が、BTS02618Aaタンパク質又はBTS02618 Abタンパク質である、請求項26記載の改良されたバチルス・チュリンゲンシ スの結晶タンパク質。 28.アグロチス・セゲタム又はフトリメーア・オペルキュレラを防除する方法 であって、該害虫を、BTS02618AプロトキシンもしくはBTS0261 8Aトキシンもしくはそれらの変異体もしくはBTS02618Aaプロトキシ ンもしくはBTS02618Abプロトキシン、又はその殺虫効果を示す部分と 接触 させる段階を含む方法。 29.SEQ ID No.9のBTS02618AaトキシンをエンコードしているDN A配列、ならびにCryIAbトキシンをエンコードしているDNA配列及び/ 又はCryIBトキシンをエンコードしているDNA配列を発現する植物。 30.該植物がトウモロコシである、請求項29記載の植物。
JP6522657A 1993-04-09 1994-02-25 バチルス・チュリンゲンシスの新菌株及びその殺虫性タンパク質 Pending JPH08510637A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003507398A (ja) 1999-08-23 2003-02-25 マイコジェン コーポレーション ネキリムシ害虫の防除方法

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