JPH11318250A - Fertile transgenic corn - Google Patents

Fertile transgenic corn

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JPH11318250A
JPH11318250A JP10342697A JP34269798A JPH11318250A JP H11318250 A JPH11318250 A JP H11318250A JP 10342697 A JP10342697 A JP 10342697A JP 34269798 A JP34269798 A JP 34269798A JP H11318250 A JPH11318250 A JP H11318250A
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JP
Japan
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gene
plant
dna
callus
plants
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Application number
JP10342697A
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Japanese (ja)
Inventor
Ronald C Lundquist
ランドクイスト、ロナルド・シー
David A Walters
ウォルターズ、デビッド・エー
Julie A Kirihara
キリハラ、ジュリー・エー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DeKalb Genetics Corp
Original Assignee
DeKalb Genetics Corp
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Publication date
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Publication of JPH11318250A publication Critical patent/JPH11318250A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the subject fertile plant capable of stably expressing a heritable recombinant DNA integrated into a chromosome by setting regenerable and fertile callus cultures from a plant Zea mays to be transformed and treating the resultant transformed cells under specific conditions. SOLUTION: Callus cultures such as a friable embryo callus culture initiated from a regenerable and fertile immature hybrid embryo are set from a plant Zea mays to be transformed and the set cell cultures are then bombarded with recombinant DNA-coated microprojectiles such as a bacterium dap A gene to thereby transform the cultured cells. The transformed cells are subsequently identified or selected to thereby regenerate a fertile transgenic plant Zea mays capable of stably expressing a heritable recombinant DNA. As a result, the transgenic plant Zea mays is obtained. The callus cultures to be bombarded are preferably groups of 30-80 mg per group.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、Zea mays
種の繁殖力のあるトランスジェニック植物(この中で、
メイズもしくはコーンということが多い)に関連するも
のである。本発明はさらに、粒子砲撃法及びその後の選
択技術による、繁殖力のあるトランスジェニック植物の
生産と関連するものである。
[0001] The present invention relates to Zea mays.
Breeding transgenic plants (including
(Often called maize or corn). The invention further relates to the production of fertile transgenic plants by particle bombardment and subsequent selection techniques.

【0002】[0002]

【従来の技術】遺伝物質(通常はDNAまたはRNAの
型)の分離及び操作、ならびにその後、その遺伝物質を
植物もしくは植物細胞に導入することを必要とする植物
の遺伝子工学は、最新の農業及び植物の品質改良に少な
からぬ将来性を約束する。穀物価値の上昇、高収量、飼
料価値、生産原価の低減、害虫抵抗性、ストレス耐性、
干ばつ抵抗性、医薬品、科学物質及び生物学的分子の生
産、ならびにその他の有益な特色も、遺伝子工学テクニ
ックによってなし遂げられる可能性がある。遺伝子が同
定され、クローン化され、さらに巧みに処理されても、
結果として生じる植物が繁殖能力を有するとともに、そ
の子孫に遺伝子を伝える様な方法で、それを関連植物に
導入することがやはり必要である。
BACKGROUND OF THE INVENTION Plant genetic engineering, which requires the isolation and manipulation of genetic material (usually in the form of DNA or RNA) and subsequent introduction of that genetic material into plants or plant cells, is a state of the art agricultural and agricultural technology. Promising considerable potential for improving plant quality. Increased grain value, high yield, feed value, reduced production cost, pest resistance, stress resistance,
Drought resistance, the production of pharmaceuticals, chemicals and biological molecules, and other beneficial features may also be achieved by genetic engineering techniques. As genes are identified, cloned, and further manipulated,
It is still necessary that the resulting plant be fertile and be introduced into the relevant plant in such a way as to transfer the gene to its progeny.

【0003】DNAを用いて様々な植物及び植物細胞を
形質転換するため、種々の方法が開発されており現在利
用することができる。一般に、このような植物は双子葉
植物であるが、ある種の単子葉植物の穀類を用いた幾つ
かの成功例が報告されている。しかし一部の種は、これ
まではどの様な方法を用いても、形質転換できなかっ
た。このように、本発明以前は、導入された組み換えD
NAが最低1回の完全な性周期を通して伝達される、し
っかりと形質転換されたZea mays植物の生産を
可能にする科学技術は何も開発されていなかった。本技
術におけるこの不首尾は、文献に十分に記録されてお
り、最近の総説で数多く検討されている。(I. Potryku
s, Trends in Biotechnolog(生物工学の動向), 7,269
(1989)、K.Weizingら、Ann. Rev. of Genetic
s, 22,421(1988)、 F. Cookingら、Science, 236, 1259
(1987)。
[0003] Various methods have been developed and are currently available for transforming various plants and plant cells with DNA. Generally, such plants are dicotyledonous, but some successful cases using certain monocotyledonous cereals have been reported. However, some species have not been able to be transformed using any method. Thus, prior to the present invention, the introduced recombinant D
No technology has been developed that allows the production of tightly transformed Zea mays plants in which NA is transmitted through at least one complete sexual cycle. This failure in the art has been well documented in the literature and has been extensively reviewed in recent reviews. (I. Potryku
s, Trends in Biotechnolog, 7,269
(1989); Weizing et al., Ann. Rev. of Genetic
s, 22,421 (1988), F. Cooking et al., Science, 236, 1259.
(1987).

【0004】DNAをコーン細胞に導入するために試み
た、あるいは計画したテクニックの中には、エレクトロ
ポレーション、微量注射法、微小投射物砲撃法、リポソ
ーム融合、アグロバクテリウム属介在トランスファー、
大量注射法、及び溶液中でむきだしのDNAに暴露する
方法などがある。
Some techniques that have been attempted or planned for introducing DNA into corn cells include electroporation, microinjection, microprojectile bombardment, liposome fusion, Agrobacterium-mediated transfer,
Methods include bolus injection and exposure to bare DNA in solution.

【0005】例えば、J. Dewetら、Experimen
tal Manipulationof Ovule
Tissue(胚珠組織の実験操作)、G. Chap
manら編、二ューヨークLongman社(198
5)、197−269ページ及びY.Ohta、PNA
S USA,83,715(1986)は、花粉粒とD
NA溶液を混合した後、この花粉をメイズの毛に塗るこ
とによりDNAをメイズに導入する方法を報告した。こ
れらの論文には、外因性DNAがコーン細胞に導入され
たことを確認する分子のデータが皆無である。
[0005] For example, J. Dewet et al., Experimen.
tal Manipulation of Ovule
Tissue (experimental operation of ovule tissue); Chap
ed., New York Longman (198
5) pages 197-269 and Y. Ohta, PNA
S USA, 83, 715 (1986) describes pollen grains and D
We reported a method of introducing DNA into maize by applying the pollen to the hair of maize after mixing the NA solution. There is no molecular data in these articles confirming that exogenous DNA has been introduced into corn cells.

【0006】Arntzenらは、公告した欧州特許出
願第275,096号に、DNAとメイズの花粉をイン
キュベートした後、メイズ雌穂を受粉し、種子を作った
と記述している。この種子を起源とする植物は導入され
たDNAを含有すると報告されたが、導入されたDNA
が完全な性周期を通して伝達されることを示唆するもの
は何も無い。
Arnzen et al., In published European Patent Application No. 275,096, describe that after incubating DNA and maize pollen, maize ears were pollinated to produce seeds. Plants originating from this seed were reported to contain the introduced DNA, but the introduced DNA
There is no indication that is transmitted through the complete estrous cycle.

【0007】A.GravesらはPlant Mo
l. Biol.3, 43(1986)に、Zea
Mays種苗のアグロバクテリウム属介在形質転換を報
告した。その証拠は、時に信頼できないこともある検定
方法に基づいていた。今までのところ、花粉及びアグロ
バクテリウム属介在トランスファー技法で成功した例
は、それ以上何も報告されていない。
A. Graves et al. Plant Mo
l. Biol. 3, 43 (1986), Zea
Agrobacterium-mediated transformation of the Mays seedling was reported. The evidence was based on assays that were sometimes unreliable. To date, no further successful examples of pollen and Agrobacterium-mediated transfer techniques have been reported.

【0008】形質転換コーン細胞を生じるための微小投
射物砲撃法が報告されている。本技法は、Sanfor
dらのPart. Sci.& Techn.,5,
27(1987)及び、1988年2月29日に提出し
た合衆国出願番号07/151,807に基づいてJ.
C.Sanfordらの公告した欧州特許出願第33
1,855号で開示されている。 Kleinらは、P
lant Physiol., 91 440(198
9)に、微小投射物砲撃法を用いた形質転換コーン細胞
の生産を記述している。しかし、使用した細胞は植物に
再生することができなかった。したがって、何らかの種
類の再生できるメイズ細胞の培養に、砲撃法によってD
NAを導入したことを記述しているプロトコールは何一
つ発表されていない。安定した遺伝子の導入で、メイズ
カルス砲撃法の後、繁殖可能な植物の再生及び最低1回
の性周期を通して導入した遺伝子の伝達により生じる結
果を報告しているものは皆無である。
[0008] Microprojectile bombardment techniques for generating transformed corn cells have been reported. This technique is based on Sanfor
d et al. Sci. & Techn. , 5
27 (1987) and U.S. application Ser. No. 07 / 151,807 filed Feb. 29, 1988.
C. Sanford et al. Published European Patent Application No. 33
No. 1,855. Klein et al.
lant Physiol. , 91 440 (198
9) describes the production of transformed corn cells using the microprojectile bombardment method. However, the cells used could not be regenerated into plants. Therefore, the culture of some type of renewable maize cells can be performed by bombardment.
No protocol describing the introduction of NA has been published. None of the reported stable gene transfer results from regenerating viable plants and transmitting the transferred gene through at least one sexual cycle after the maize callus bombardment procedure.

【0009】D.McCabeらは、公告した欧州特許
出願第270,356号で、DNAによるメイズ花粉の
砲撃法、その花粉をメイズの毛に塗ること、ならびに伝
えるところによれば外因性DNAを含有している種子の
形成を開示している。しかし、完全な性周期を通してD
NAが伝達される証拠は皆無で、この研究グループによ
るそれ以上の結果は報告されていない。
D. In published European Patent Application No. 270,356, McCabe et al., Reported how to bombard maize pollen with DNA, apply the pollen to maize hair, and reportedly treat seeds containing exogenous DNA. Disclose the formation. However, D
There is no evidence that NA is transmitted, and no further results have been reported by this study group.

【0010】M. E. Prommらは、Natur
e, 319 791(1986)で、コーン原形質体
のエレクトロポレーションの結果、形質転換細胞を生じ
ると、報告しているが、この細胞では再生植物はできな
かった。コーン原形質体のエレクトロポレーションは、
C. Rhodesらにより、Science, 24
0,204(1988)にも報告されている。後者の場
合、レシピーエント細胞が伝達され、植物に再生され得
るが、植物自身は繁殖しない。加えて、Rhodesら
が使用した細胞株の生産方法は、再現性が無かった。
M. E. FIG. Promm et al., Natur
e, 319791 (1986), reported that electroporation of corn protoplasts resulted in transformed cells, but these cells did not produce regenerated plants. Electroporation of corn protoplasts
C. Rhodes et al., Science, 24.
0,204 (1988). In the latter case, the recipient cells can be transmitted and regenerated to the plant, but the plant itself does not propagate. In addition, the method of cell line production used by Rhodes et al. Was not reproducible.

【0011】繁殖能力のある遺伝子変換メイズ植物を首
尾よく生産することによって、その他に障害となるもの
は、形質転換細胞の再生能力(原形質体もしくは培養細
胞の場合)も繁殖能力も破壊されない様な方法では、ほ
んの僅かな形質転換細胞しか選択されていなかったこと
にある。一般に低水準の形質転換細胞が形質転換技法に
よって生産されるため、ある種の選択手順が必要になる
場合が多い。しかし、選択には一般にいくらか有毒な薬
剤、例えば、再生能力あるいは結果として生じる植物の
繁殖能力のどちらかに有害と思われる除草薬や抗生物質
を使用することが必要である。
Another obstacle to successful production of a transgenic maize plant that is fertile is that the ability to regenerate the transformed cells (in the case of protoplasts or cultured cells) and the ability to reproduce are not destroyed. In some cases, only a few transformed cells were selected. Since low levels of transformed cells are generally produced by transformation techniques, some sort of selection procedure is often required. However, selection generally requires the use of some toxic agents, such as herbicides and antibiotics that are detrimental to either the ability to regenerate or the ability to reproduce the resulting plant.

【0012】一方、形質転換していないコーン細胞の原
形質体、及びカルスは、少なくとも再生して成熟した植
物を形成すること、また結果として生じた植物はしばし
ば繁殖能力を有することが判明している。例えば、R.
D.ShilliteらはBio/Technolog
y, 7,581(1989)で、またL.M.Pri
oliらはBio/Technology, 7,58
9(1989)で、細胞培養から原形質体を生産する方
法ならびに、それから繁殖能力のある植物を回収する方
法を検討している。C.A.Rhodesらは、Bio
/Technology, 5,56(1988)に、
胚形成のメイズ細胞培養から分離した原形質体から、メ
イズ植物を再生する試みを発表している。
On the other hand, it has been found that the protoplasts of untransformed corn cells and calli at least regenerate to form mature plants, and that the resulting plants often have reproductive potential. I have. For example, R.
D. Hillite et al. Bio / Technology
y, 7, 581 (1989); M. Pri
oli et al., Bio / Technology, 7, 58.
9 (1989) discusses a method for producing a protoplast from a cell culture and a method for recovering a fertile plant therefrom. C. A. Rhodes et al., Bio
/ Technology, 5, 56 (1988)
He has reported attempts to regenerate maize plants from protoplasts isolated from embryogenic maize cell cultures.

【0013】しかし、外因性DNAにとって、どのメイ
ズ組織あるいは培養組織が適切なレシピ−エントである
か、例えば外因性DNAを受入れやすく、また安全に統
合し、しかも同時に、胚芽株の一部、即ち次の植物世代
に導く細胞直線の一部である細胞、を有効数含有してい
るかを、技術研究者は決定することができなかった。
However, for the exogenous DNA, which maize tissue or cultured tissue is the appropriate recipient, for example, it is easy to accept and safely integrate the exogenous DNA, and at the same time, a part of the germ line, ie, Technical researchers could not determine if they contained an effective number of cells that were part of the cell line leading to the next plant generation.

【0014】このように、本技術はジレンマに直面して
いる。また、ある形質転換技法は、メイズの形質転換細
胞を生産することが計画もしくは報告されており、ある
細胞及び組織は植物再生能力があるため、レシピ−エン
トの可能性があると提唱されてきたが、この技術では、
1回の完全な性周期を通して導入されたDNAを伝達す
ることができるメイズの形質転換植物を首尾よく生産す
るテクニックの組合せを発見できなかった。
[0014] Thus, the present technology faces a dilemma. Also, certain transformation techniques have been planned or reported to produce transformed maize cells, and have been proposed as potential recipients because certain cells and tissues are capable of plant regeneration. But with this technology,
No combination of techniques to successfully produce transformed maize plants capable of transmitting the introduced DNA through one complete sexual cycle could be found.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】それゆえ、繁殖能力の
ある、安定したトランスジェニック、Zea mays
植物及び導入された遺伝子を子孫に伝達する種子を生産
することが本発明の目的である。また砲撃法及び形質転
換細胞の少なくとも一部については、高水準の生育能力
を生じる選択処理により、安定したトランスジェニック
植物及び種子を生産することも本発明の目的である。メ
イズ以外にも、他のイネ科の穀類の繁殖力のある、安定
したトランスジェニック植物を生産することも本発明の
目的である。
Therefore, a stable, transgenic, transgenic, Zea mays
It is an object of the present invention to produce plants and seeds that transfer the introduced gene to progeny. It is also an object of the present invention to produce stable transgenic plants and seeds by bombardment and at least some of the transformed cells by a selection treatment that produces a high level of viability. In addition to maize, it is also an object of the present invention to produce fertile, stable and transgenic plants of other cereals of the grass family.

【0016】引用文献 以下に列挙した参考文献は、この中に組込まれている。
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【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は、その子孫に受
け継がれる組み換えDNAを含む、繁殖力のあるトラン
スジェニックZea mays植物に関連するもので、
染色体に統合された組み換えDNAが望ましい。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a fertile, transgenic Zea mays plant containing recombinant DNA that is passed on to its progeny,
Recombinant DNA integrated into the chromosome is desirable.

【0018】本発明はさらに、トランスジェニックZe
mays植物、植物細胞、植物の一部、ならびに種
子から得られる全ての生産物に関連するものである。本
発明はまた、組み換えDNAを含有する種子、ならびに
その組み換えDNAを受け継いだ子孫に関連するもので
ある。本発明はさらに、トランスジェニック植物の品質
改良ならびに、その後、組み換えDNAをZea ma
ys植物もしくは系統に組み込むことに関連するもので
ある。
The present invention further provides a transgenic Ze.
a mays plants, plant cells, plant parts, as well as all products obtained from seeds. The invention also relates to seeds containing the recombinant DNA, as well as progeny that have inherited the recombinant DNA. The present invention further relates to the improvement of the quality of transgenic plants and the subsequent transfer of the recombinant DNA to Zea ma.
ys plants or lines.

【0019】本発明はまた、組み換えDNAを含有す
る、繁殖能力のある、Zea maysトランスジェニ
ック植物の生産過程に関連するものである。その過程
は、微小投射物砲撃法、選択、植物再生、ならびに従来
の戻し交雑法に基づくものである。本発明はさらに、エ
レクトロポレーション、アグロバクテリウム属、注射法
ならびに以前の弾道学的方法の様な定型の方法で確実に
形質転換されていないZea mays以外のイネ科
の、繁殖能力のある形質転換植物を生産する過程に関連
するものである。
The present invention also relates to a process for producing a fertile Zea mays transgenic plant containing the recombinant DNA. The process is based on microprojectile bombardment, selection, plant regeneration, and traditional backcrossing. The present invention further relates to fertile traits other than Zea mays which are not reliably transformed by routine methods such as electroporation, Agrobacterium, injection methods and previous ballistic methods. It is related to the process of producing converted plants.

【0020】本発明はまた、形質転換胚形成組織、それ
から生産されたトランスジェニック種子ならびに、RI
及びその後の世代から得られた、繁殖能力のある成熟メ
イズ植物再生に関連するものである。
The present invention also relates to a transformed embryogenic tissue, a transgenic seed produced therefrom, and RI
And the reproduction of mature fertile maize plants obtained from subsequent generations.

【0021】本発明の望ましい実施態様は、種子貯蔵蛋
白、例えば10kDのゼイン蛋白として発現する組み換
えキメラ遺伝子で、少なくとも1個のアミノ酸濃度が、
親の非形質転換株に存在している以上に上昇するよう
に、しっかりと形質転換された、繁殖能力のあるトラン
スジェニックコーン植物である。上述の遺伝子の多様な
コピーの発現もしくはその過剰発現は、リジン、メチオ
ニン、スレオニンなどの、ある一定のアミノ酸の仁全体
の濃度を実質的に上昇させる。この中で使用する、”実
質的に上昇した”という表現は、ある特定のアミノ酸
が、上述の種子貯蔵蛋白遺伝子で形質転換されていない
対応する植物もしくは植物の一部に存在しているより、
10−20%多いことを意味する。
A preferred embodiment of the present invention is a recombinant chimeric gene expressed as a seed storage protein, for example, a 10 kD zein protein, wherein the concentration of at least one amino acid is
A fertile transgenic corn plant that has been tightly transformed so that it is elevated beyond what is present in the parent non-transformed strain. Expression or overexpression of various copies of the above-described genes substantially increases the overall concentration of certain amino acids, such as lysine, methionine, and threonine. As used herein, the phrase "substantially elevated" refers to a particular amino acid being present in a corresponding plant or plant part that has not been transformed with the seed storage protein gene described above.
Means 10-20% more.

【0022】望ましい実施態様では、本発明は組み換え
DNAでコーティングした、砕けやすい胚形成カルス凝
集塊の微小投射物砲撃法の後で、形質転換カルス株を選
択するためのコントロールした方法を用いて、繁殖能力
のある、遺伝子変換植物を生産する。
In a preferred embodiment, the present invention employs a controlled method for selecting transformed callus strains following microprojectile bombardment of friable embryogenic callus aggregates coated with recombinant DNA. Produces reproductive, transgenic plants.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】本発明はZea mays種の、
繁殖力のあるトランスジェニック及び種子を生産するこ
と及びトランスジェニック植物などから得られる植物、
植物組織及び種子、ならびにその後の子孫及びそれから
得れれる生産物を目指すもので、食料あるいは飼料価値
が改良されたトランスジェニックZea mays植物
が望ましい。ここで生産されるトランスジェニック植物
には、フィールドコーン、ポップコーン、スイートコー
ン、フリントコーン及びデントコーンを含め、この種の
全植物が含まれる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a species of Zea mays ,
Producing fertile transgenic and seed and plants obtained from such transgenic plants,
Aims plant tissues and seeds, as well as the subsequent progeny and Seisanbutsu to be obtained therefrom, transgenic Zea mays plants food or feed value is improved is preferable. The transgenic plants produced here include all plants of this type, including field corn, popcorn, sweet corn, flint corn and dent corn.

【0024】”トランスジェニック”には、全細胞、細
胞株、カルス、組織、植物の一部もしくは植物、組み換
えDNAの存在により部分的に変えられた遺伝子型が含
まれ、そのDNAは、遺伝子工学の技術で”異種DN
A”,”外因性DNA”,あるいは”外来DNA”とし
て言及されており、ここで該当するDNAは遺伝子工学
処理により遺伝子型に導入されるか、或いはそのような
処理で最初に親植物の遺伝子型に導入されたもので、そ
の後有性交配もしくは無性生殖によって後の世代にトラ
ンスファーされる。ここで使用する”遺伝子型”は、細
胞内、狭くは染色体あるいは染色体外、の遺伝物質の総
計のことを言う。従って、ここで使用する”トランスジ
ェニック”は、従来の植物品種改良法もしくは無作為交
配量産化、ウィルス乾癬もしくは自然発生突然変異のよ
うな自然に起きる事象による Zea maysの遺伝
子型の一部変更を認めない。
"Transgenic" includes whole cells, cell lines, calli, tissues, parts of plants or plants, and genotypes that have been partially altered by the presence of recombinant DNA. Technology of "heterogeneous DN
A "," exogenous DNA ", or" foreign DNA ", wherein the DNA of interest is introduced into the genotype by genetic engineering or is initially treated with the gene of the parent plant. Introduced into a type, which is then transferred to later generations by sexual crossing or asexual reproduction, where "genotype" is the total amount of genetic material within a cell, narrowly, or chromosomally or extrachromosomally. Thus, "transgenic" as used herein refers to Zea mays genotype by a conventional plant breeding method or a naturally occurring event such as randomized cross-production, viral psoriasis or a spontaneous mutation. Partial changes are not allowed.

【0025】”遺伝可能な”は、最低1回の完全な有性
サイクルを介してDNAが伝達されること、即ち1つの
植物からその生殖子を通して子孫植物に伝えられること
を意味する。
"Inheritable" means that the DNA is transmitted through at least one complete sexual cycle, that is, transmitted from one plant through its germline to progeny plants.

【0026】本発明のトランスジェニック植物は、下記
の方法で生産することができる。(i)再生可能な細胞
培養を確立すること。砕けやすい胚形成カルスが望まし
い。(ii)微小投射物砲撃法で上述の細胞培養を形質
転換すること。(iii)形質転換細胞を同定もしくは
選択すること。(iv)形質転換細胞から繁殖能力があ
るトランスジェニック植物を再生すること。組み換えD
NAを含有するトランスジェニックのエリート株及び変
種、あるいは市販用交雑種種子を開発するために、本発
明の植物の一部は、従来の交配育種法を使用して、繁殖
能力のあるトランスジェニック植物からトランスジェニ
ック種子を生産することもできる。
The transgenic plant of the present invention can be produced by the following method. (I) To establish a renewable cell culture. A friable embryogenic callus is desirable. (Ii) transforming the above-described cell culture by microprojectile bombardment. (Iii) identifying or selecting transformed cells. (Iv) regenerating transgenic plants capable of reproduction from the transformed cells. Recombination D
In order to develop transgenic elite strains and varieties or commercial hybrid seeds containing NA, some of the plants of the present invention may be transformed using conventional cross-breeding techniques into transgenic plants capable of reproduction. Can also produce transgenic seeds.

【0027】I.植物株及び組織培養 この中で、繁殖能力があるトランスジェニックメイズ植
物の生産に特に有用なことが判明している細胞は、以下
に詳述する選択方法にかける前にも後にも、再生できる
カルス細胞である。一般に、このような細胞はまだ最後
に分化していない細胞を含有する分裂組織から得られ
る。一般にイネ科穀類、特にメイズのこの様な組織に
は、若葉の根元部分、未熟な雄穂、未熟な胚、ならびに
子葉鞘節に見られる組織を含める。未熟な胚を子葉する
ことが望ましい。このような組織及び植物型からカルス
を調製もしくは維持する方法は、本技術では周知であ
り、これに関する詳細はPhillipsら(198
8)の文献で入手することができ、その内容は参考文献
により、ここに組み込まれている。
I. Plant strains and tissue culture Cells in which cells that have been found to be particularly useful for the production of transgenic maize plants that are capable of reproduction are callus that can be regenerated before and after the selection method detailed below. Cells. Generally, such cells are obtained from meristems containing cells that have not yet finally differentiated. Generally, such tissues of grasses, particularly maize, include tissues found in the roots of young leaves, immature stalks, immature embryos, and cotyledonous nodes. It is desirable to have immature embryos as cotyledons. Methods for preparing or maintaining callus from such tissues and plant types are well known in the art, and details thereof are described in Phillips et al.
8), which is hereby incorporated by reference.

【0028】使用する特異的なカルスは、繁殖能力があ
る植物に再生することができなければならない。選択中
及び選択後に再生能が著しく低下することもあるため、
ここで使用する砲撃法/選択処理が成功するためには、
特定の細胞の特異的再生能が重要である。したがって、
できる限り再生能が高い培養細胞で開始することが重要
である。約3ヶ月以上、約36ヶ月までの月齢のカルス
は十分高いレベルの再生能を有していることが判明して
おり、従ってこれが望ましい。そのサンプルを再生培地
にトランスファーし、新芽、根、及び苗木をモニタリン
グすることにより、特定の培養細胞の再生能を容易に測
定できる。ペトリ皿当たりの、あるいは組織の最新グラ
ム重量当たりの、発生した苗木の総対数を、再生能の粗
定量的推定に使用してもよい。一般に、カルス組織当た
り最低1本の植物を生じる培養が望ましい。
The specific callus used must be able to regenerate fertile plants. During and after selection, the regeneration ability may be significantly reduced,
For the firing / selection process used here to succeed,
The ability to specifically regenerate specific cells is important. Therefore,
It is important to start with cultured cells that are as regenerative as possible. It has been found that calli at the age of about 3 months or more and up to about 36 months have a sufficiently high level of regenerative capacity, and this is desirable. By transferring the sample to a regeneration medium and monitoring the shoots, roots, and seedlings, the regeneration ability of specific cultured cells can be easily measured. The total log of seedlings generated per petri dish or per gram weight of tissue may be used for a crude quantitative estimate of regenerative capacity. Generally, cultures that yield at least one plant per callus tissue are desirable.

【0029】メイズカルス培養は、多数の様々な植物組
織から開始することができるが、この中で有用な培養
は、胚の長さが約1−3mmの時に、雌穂の仁から採った
未熟なメイズ胚から得ることが望ましい。一般に、受粉
後約9−14日にこの長さになる。無菌条件下で、胚軸
を下にして(胚盤を上にして)この胚を従来の固形培地
上に置く。数日ないし2〜3週間後に、胚盤からカルス
組織が現れる。カルスが十分に生育した後で、砕けやす
い堅さ及び明確に限定された胚の存在について、胚盤か
らの細胞増殖を評価する。”砕けやすい堅さ”とは、細
胞に傷害を起こさずに組織が容易に消散することを意味
する。次に、この形態を有する組織を新たな培地に移
し、約2週間毎のルーチンベースで継代培養する。凝集
を減らすため、また場合により細胞表面積を増加するた
め、継代培養期間中にふるい分けを用いる。
Maize callus culture can be initiated from a number of different plant tissues, among which useful cultures are immature immature seeds from ears, when the embryos are about 1-3 mm long. Desirably obtained from maize embryos. Generally, this length is about 9-14 days after pollination. Under sterile conditions, the embryos are placed on conventional solid media with the hypocotyl down (scutellum up). After a few days to a few weeks, callus tissue emerges from the scutellum. After the callus has grown sufficiently, cell proliferation from the scutellum is evaluated for friability and the presence of clearly defined embryos. By "friable stiffness" is meant that the tissue is easily dissipated without damaging the cells. The tissue with this morphology is then transferred to a fresh medium and subcultured on a routine basis about every two weeks. Sieving is used during the subculture period to reduce aggregation and optionally increase cell surface area.

【0030】カルス開始培地は固体が望ましい。望まし
い実施態様では、開始/維持培地は一般にArmstr
ongら(1985)が記述したChuら(1975)
のN6塩あるいはMurashigeら(1962)の
MS塩を基本にしている。基本培地には、スクロース及
び2,4−ジクロロフェノキシ酢酸(2,4−D)を補
足する。L−プロリン及びカゼイン加水分解物のような
補足成分は、カルス培養の開始頻度、形態及び増殖を改
善することが認められている。培養は一般に暗がりに保
つが、低光度を用いることもある。維持及び増殖に必要
な合成ホルモン、2,4−Dの濃度は、一般に約0.3
〜3.0mg/1である。
The callus initiation medium is preferably solid. In a preferred embodiment, the start / maintenance medium is generally Armstr
Chu et al. (1975) described by Ong et al. (1985).
Or the MS salt of Murashige et al. (1962). The basal medium is supplemented with sucrose and 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D). Supplementary components such as L-proline and casein hydrolyzate have been found to improve callus culture initiation frequency, morphology and growth. Cultures are generally kept in the dark, but low light intensity may be used. The concentration of the synthetic hormone 2,4-D required for maintenance and growth is generally about 0.3
33.0 mg / 1.

【0031】この中で、砕けやすい胚形成カルスを用い
て形質転換及び再生が成功しているが、これは、本発明
の繁殖能力があるトランスジェニック植物の生産に、形
質転換できる他の再生可能な細胞、組織、あるいは器官
を使用できないことを暗示する意味ではない。形質転換
された細胞にとって唯一の実際上の必要事項は、形質転
換後、実際に用いる特定の選択もしくはスクリーニング
手順の後で、組み換えDNAを含有する植物を再生でき
なければならないことである。
In this, transformation and regeneration have been successful using friable embryogenic callus, which is another reproducible transformable plant capable of producing the transgenic plants of the invention. It does not imply that the use of such cells, tissues or organs is not possible. The only practical requirement for transformed cells is that after transformation, the plants containing the recombinant DNA must be able to regenerate after the particular selection or screening procedure actually used.

【0032】例えば、液体懸濁液培養で増殖した細胞を
使用してもよい。このような培養を確立するためには、
4−6・月後に、II型カルスを液体増殖培地にトランス
ファーする。再生可能な懸濁液細胞培養の生産に関する
方法及び参考文献は、C.E,GreenらがMaiz
e for Biological Research
(生物学的調査のためのメイズ),Plant Mol
ec.Biol.Assoc(1982),367−3
72ページに、R.Phillipsらが、Corn
andcorn Improvement(コーン 及び
コーン改良),Agronomy Soc. Ame
r.(第3版、1988)345−387ページに、ま
た I.VasilがCell Culture an
d Somatic Cell Genetics o
f Plants(植物の細胞培養及び体細胞の遺伝子
学),第I巻、Laboratory Procedu
reand Their Applications
(研究室手順とその応用)、Academic Pre
ss (1984)152−158ページに、表してい
る。一般に、懸濁液培養用液体増殖培地は、固体のカル
ス誘導培地の処方に類似している。再生能を増強し、培
地の活力を高めるため、液体増殖培地にABA(アブシ
ジン酸)(10−7M)を加えてもよい。液体培地に導
入する前にふるい分けないほうが望ましい。
For example, cells grown in liquid suspension culture may be used. In order to establish such a culture,
After 4-6 months, type II callus is transferred to liquid growth medium. Methods and references relating to the production of renewable suspension cell cultures can be found in C.W. E, Green et al.
e for Biological Research
(Maize for biological research), Plant Mol
ec. Biol. Assoc (1982), 367-3.
On page 72, R.I. Phillips et al., Corn
andcorn Improvement (corn and cone improvement), Agronomy Soc. Ame
r. (3rd edition, 1988) at pages 345-387 and Vasil is Cell Culture an
d Somatic Cell Genetics
f Plants (Cell Culture of Plants and Genetics of Somatic Cells), Volume I, Laboratory Procedure
reand Their Applications
(Lab procedures and their applications), Academic Pre
ss (1984), pages 152-158. In general, a liquid growth medium for suspension culture is similar to the formulation of a solid callus induction medium. ABA (abscisic acid) (10-7M) may be added to the liquid growth medium to enhance the regenerative ability and increase the vitality of the medium. It is desirable not to screen before introduction into the liquid medium.

【0033】液体培地中の培養は、活発な増殖及びその
再生する特性に適した継代培養を行う。望ましい実施態
様では、1週間に1度、この培養を新たな増殖培地で
1:8−9に希釈して継代培養する。
The culture in the liquid medium is carried out by subculture suitable for vigorous growth and its regenerating characteristics. In a preferred embodiment, the culture is subcultured once a week at a dilution of 1: 8-9 with fresh growth medium.

【0034】II.形質転換に使用するDNA この中で使用する”組み換えDNA”はある起源から誘
導もしくは分離され、場合によってはその後科学的に一
部変化され、後にZea maysに導入される、DN
Aを言う。ある起源から”誘導された”組み換えDNA
の例は、ある特定の生物内で有用なフラグメントとして
同定され、しかもその後、実質的に純粋な型で科学的に
合成されるDNA配列であろう。ある起源から”分離さ
れた”DNAの例は、本発明で使用するため、遺伝子工
学の方法論でさらに操作、例えば増幅、できるように、
化学的手段によって、例えば制限エンドヌクレアーゼを
使用して、上述の起源から摘出もしくは除去されるDN
A配列であろう。
II. DNA used for transformation "Recombinant DNA", as used herein, is derived or isolated from a source, optionally after a partial scientific modification, and subsequently introduced into Zea mays , DN
Say A. Recombinant DNA "derived" from a source
An example would be a DNA sequence that has been identified as a useful fragment in a particular organism and that is subsequently scientifically synthesized in a substantially pure form. Examples of DNA “isolated” from a source can be further manipulated, eg, amplified, in genetic engineering methodology for use in the present invention.
DNs that are removed or removed from the above sources by chemical means, for example using restriction endonucleases
A sequence.

【0035】従って、”組み換えDNA”には、完全な
合成DNA,半合成DNA,生物学的起源から分離する
DNA、導入されたRNAから誘導されるDNAが含ま
れる。一般に、組み換えDNAは、DNAのレシピーエ
ントであるZea mays遺伝子型にはもともと存在
しないが、例えば、貯蔵蛋白など、ある特定の遺伝子産
物の生産を高めるために、ある特定のZea mays
遺伝子型から遺伝子を分離すること、ならびにその遺伝
子の多様なコピーを同一遺伝子型にその後導入すること
は、本発明の範囲内である。 組み換えDNAは、植物
遺伝子、ならびに細菌、酵母、動物あるいはウィルス由
来の遺伝子の様な非植物遺伝子、同一もしくは異なる
ea mays遺伝子型の遺伝子を含め、修飾した遺伝
子、遺伝子蛋白、キメラ遺伝子のDNAを含むが、これ
に制限されるものではない。
Thus, "recombinant DNA" includes fully synthetic DNA, semi-synthetic DNA, DNA isolated from biological sources, and DNA derived from introduced RNA. In general, recombinant DNA is not originally present in the Zea mays genotype, which is the recipient of the DNA, but to enhance the production of certain gene products, such as, for example, storage proteins, certain Zea mays
It is within the scope of the present invention to separate a gene from a genotype, and to subsequently introduce various copies of that gene into the same genotype. Recombinant DNA includes plant genes as well as non-plant genes such as those from bacteria, yeast, animals or viruses, the same or different Z genes.
Examples include, but are not limited to, modified genes, including ea mays genotype genes, gene proteins, and DNAs of chimeric genes.

【0036】この中で、形質転換に使用する組み換えD
NAは、環状でも直線でも、また二重鎖でも一重鎖でも
よい。一般にDNAは、プラスミドDNAの様に、結果
として生じるコーン植物に存在する組み換えDNAの発
現を促進する調節配列によって側面を防御されているコ
ーディング領域も含有する、キメラDNAの型である。
例えば、組み換えDNA自身は、Zea maysで活
性であるか、あるいは形質転換の標的であるZea
ays遺伝子型に既に存在しているプロモーターを使用
すると考えられる、プロモーターを包含もしくは含有す
る。
Among them, the recombinant D used for the transformation
NA may be cyclic or linear, double-stranded or single-stranded. Generally, DNA is a form of chimeric DNA that also contains coding regions, such as plasmid DNA, flanked by regulatory sequences that facilitate the expression of recombinant DNA present in the resulting corn plant.
For example, recombinant DNA itself is either active in Zea mays, or a target for transformation Zea m
Includes or contains a promoter that will use a promoter already present in the ays genotype.

【0037】ある一定の植物を形質転換できる組み換え
DNAを構成する組成及び方法は、本技術に熟練した者
には周知のことであり、この中で有用なDNAの生産
に、組成及び方法が同一の構成を使用してもよい。DN
Aの特定の組成は本発明にとって主要ではないので、本
発明は使用する特定の組み換えDNAの組成に左右され
ない。
The composition and method of constructing a recombinant DNA capable of transforming a certain plant is well known to those skilled in the art. May be used. DN
The invention is not dependent on the particular recombinant DNA composition used, as the particular composition of A is not critical to the invention.

【0038】K.Weisingらは、Ann. Re
v. Genetics, 22,421(1988)
に、適するDNA成分、選択可能なマーカー遺伝子、レ
ポーター遺伝子、エンハンサー、イントロンなどを記述
すると共に、それから構成するために適切な参考文献を
提供している。J. Sambrook らは、Mol
ecular Cloning: A Laborat
ory Mannual (分子クローニング。研究室
マニュアル),Cold Spring Harbor
Laboratory Press(第2版、198
9)で、適切な構成方法を提供している。DNAが大き
くなるにつれて増大することが判明している、物理学
的、化学的もしくは酵素的分解の受けやすさを最小限に
するため、一般に、組み換えDNAは、比較的小さく、
即ち、30kD未満である。
K. Weissing et al., Ann. Re
v. Genetics, 22, 421 (1988).
Describes suitable DNA components, selectable marker genes, reporter genes, enhancers, introns, and the like, and provides appropriate references for construction therefrom. J. Sambrook et al., Mol
eco Cloning: A Laborat
oryManual (Molecular cloning; laboratory manual), Cold Spring Harbor
Laboratory Press (2nd edition, 198
9) provides an appropriate configuration method. Generally, recombinant DNA is relatively small, to minimize susceptibility to physical, chemical or enzymatic degradation, which has been found to increase as DNA grows.
That is, it is less than 30 kD.

【0039】この中での使用に適する組み換えDNA
は、結果として生じるトランスジェニックコーン植物の
有益な特徴を提供、もしくは増強する全てのDNAを含
む。食料価値の上昇、高収量、害虫抵抗性、病気耐性、
除草薬耐性などを促進するために、このDNAは、蛋白
もしくはアンチセンスRNA転写をコード化すると考え
られる。例えば、このDNAは、danA遺伝子と同
様、リジン産生増加のためのDHDPシンターゼを、ま
た害虫抵抗性のための Bacillus thuri
ngiensis(Bt),δ−エンドトキシンもしく
はプロテアーゼインヒビターを、さらにグリフォセート
除草薬耐性のための細菌EPSPシンターゼ、ならびに
殺真菌性のためのキチナーゼもしくはグルカンエンドー
1,3−β−グルコシダーゼを、コード化できる。
Recombinant DNA suitable for use therein
Include any DNA that provides or enhances the beneficial characteristics of the resulting transgenic corn plant. Food value increase, high yield, pest resistance, disease resistance,
This DNA is thought to encode a protein or antisense RNA transcript to promote herbicide resistance and the like. For example, this DNA, like the danA gene, provides DHDP synthase for increased lysine production and Bacillus thuri for pest resistance.
ngiensis (Bt), δ-endotoxin or protease inhibitors, as well as bacterial EPSP synthase for glyphosate herbicide resistance, and chitinase or glucan endo-1,3-β-glucosidase for fungicidal activity.

【0040】食料もしくは飼料価値の向上で重要なもの
は、高濃度必須アミノ酸を含有する蛋白をコード化して
いる遺伝子である。例えば、栄養的に適切であり、しか
もニワトリの最適な成長を支えるために、コーン−大豆
ミール飼鳥類飼料には、一般に合成メチオニンもしくは
メチオニン類似体が補足されている。高濃度のメチオニ
ンを供給するコーンの株を開発すれば、メチオニン補足
品の必要性を減らすことができる。この様な高メチオニ
ンコーン株の開発は、高メチオニン蛋白をコードしてい
る、高度に発現した遺伝子もしくは遺伝子群をコーンの
ゲノムに導入することによって達成される。
Important in improving the value of food or feed are genes encoding proteins containing high concentrations of essential amino acids. For example, corn-soy meal poultry feeds are generally supplemented with synthetic methionine or methionine analogs in order to be nutritionally appropriate and support the optimal growth of chickens. Developing a corn strain that provides high levels of methionine can reduce the need for methionine supplements. The development of such a high methionine corn strain is achieved by introducing a highly expressed gene or genes encoding a high methionine protein into the corn genome.

【0041】高メチオニン蛋白をコード化している遺伝
子の例には、下記のものがある。1.)メイズの15k
Dコイン蛋白(メチオニン11%)をコード化している
遺伝子、(Pedersenら、J. Biol.Ch
em, 261,6279(1986)),2.)ブラジ
ルナッツ貯蔵蛋白(メチオニン18%)をコード化して
いる遺伝子、(Altenbachら、Plant M
ol. Biol.,8;239(1987))ならび
に3.)メイズの10kD−ゼイン蛋白(メチオニン2
2.5%)をコード化している遺伝子、(Kiriha
raら、Gene,71,359(1988))。望ま
しい遺伝子は10kD−ゼイン蛋白であるが、それは、
この蛋白生成物が通常は仁に蓄積されるので、メチオニ
ンが15kD−ゼイン蛋白の2倍の高さの内因性のメイ
ズ遺伝子であるためである。高レベルの発現を種子に得
るために、高度に発現した、種子特異的遺伝子の調節配
列に、そのコーディング配列を随意に融合させてもよ
い。代わりに、無傷の、内因性の10kD−ゼイン遺伝
子の追加コピーをコーンゲノムに導入しても、コーンの
種子のメチオニン含有量を増加させることができる。
Examples of genes encoding high methionine proteins include: 1. ) Maize 15k
Gene encoding D coin protein (11% methionine), (Pedersen et al., J. Biol. Ch.
em, 261, 6279 (1986)), 2.) Gene encoding Brazil nut storage protein (18% methionine), (Altenbach et al., Plant M
ol. Biol. , 8; 239 (1987)) and 3. ) Maize 10 kD-zein protein (methionine 2
2.5%), (Kiriha
ra et al., Gene, 71, 359 (1988)). A preferred gene is the 10 kD-zein protein, which
Because this protein product normally accumulates in kernels, methionine is an endogenous maize gene twice as high as the 15 kD-zein protein. To obtain high levels of expression in the seed, the coding sequence may optionally be fused to the highly expressed, regulatory sequences of the seed-specific gene. Alternatively, introduction of an additional copy of the intact, endogenous 10 kD-zein gene into the corn genome can also increase the methionine content of the corn seed.

【0042】ヒト及び単胃動物の食餌に不可欠なアミノ
酸であるリジンは、主要な農作物、特に穀類、の大部分
における3種の最大制限アミノ酸の中に入っている。結
果的に、穀類を基本にした食餌には、合成リジンもしく
はリジン含有脂肪種子蛋白ミールを補足しなければなら
ない。さらに、ほとんどの脂肪種子ミールは、それ自
身、リジン源が不十分であるため、リジンのために飼料
混合物を頻繁に調整すると、結果としてその他の、あま
り望ましくない栄養が余りにも高いミールとなる。した
がって、穀類もしくは脂肪種子農作物のいずれか、ある
いはその両方のリジン含有量を増加させる方法は、結果
として著しい栄養価値を加えるとともに、ブタや食用飼
鳥類生産者などの最終消費者の経費を著しく節減するこ
とになる。
Lysine, an essential amino acid in the diet of humans and monogastric animals, is among the three largest amino acids in most of the major crops, especially cereals. Consequently, cereal-based diets must be supplemented with synthetic lysine or lysine-containing oilseed protein meal. In addition, most oilseed meals themselves have an inadequate source of lysine, so frequent adjustment of the feed mixture for lysine will result in meals that are too high in other, less desirable nutrients. Therefore, increasing the lysine content of either the cereal and / or oilseed crops, or both, will result in significant nutritional value and a significant savings for end consumers such as pigs and poultry farmers. Will do.

【0043】穀類のリジン含有量を改良する1つのアプ
ローチは、生合成経路の制限を解除して、フリーのリジ
ンを蓄積することである。大腸菌のdapA遺伝子は、
植物における活性がリジンによって強くフィードバック
阻害される重要な調節酵素である、ジヒドロジピコリン
酸シンターゼ(DHDPS)をコード化している。この
細菌の酵素は、リジンによる阻害に対して約200分の
1の感度である。dapA遺伝子の植物細胞における導
入及び発現により、本来の植物DHDPSが完全に阻害
されてしまった後でも、フリーのリジン合成を続けるこ
とができる。
One approach to improving the lysine content of cereals is to break free biosynthetic pathways and accumulate free lysine. The dapA gene of E. coli is
Encodes dihydrodipicolinate synthase (DHDPS), a key regulatory enzyme whose activity in plants is strongly feedback inhibited by lysine. This bacterial enzyme is about 200 times less sensitive to inhibition by lysine. By introducing and expressing the dapA gene in plant cells, free lysine synthesis can be continued even after the original plant DHDPS has been completely inhibited.

【0044】コーン植物からの収量を維持すること、な
らびにコーン栽培の経費抑制に重大な貢献をする際に特
に重要なことは、害虫による攻撃から保護することであ
る。合衆国では、アワノメイガ、ネキリムシ、トウモロ
コシの果穂を食害する幼虫など、種々の鱗翅目害虫、な
らびにDiabrotica種の様な鞘翅目が、コーン
の主要な害虫に含まれる。害虫の攻撃からコーンを保護
することは栽培者にとって高価であり、また時節に合わ
せて適用する有害な化学殺虫剤を使用することが必要で
ある。定型的な品種改良及び選択方法では、主要な害虫
に対して実質的に抵抗性がある新しいコーン株を開発す
る見込がなかったため、本発明に従って、害虫抵抗遺伝
子もしくは配列を植物に導入あるいは遺伝させると、栽
培者の経費を低減し、有毒な化学殺虫剤の使用を減ら
し、害虫のもっと有効な管理を提供することになる。
Of particular importance in maintaining yields from corn plants and making a significant contribution to the cost control of corn cultivation is protection from pest attack. In the United States, various lepidopteran pests, including larvae that feed on the ear of corn, pest beetle, and corn, as well as Coleoptera, such as Diabrotica species, are among the major corn pests. Protecting corn from pest attack is expensive for growers and requires the use of harmful chemical pesticides that are timely applied. The routine breeding and selection methods did not allow for the development of new corn strains that were substantially resistant to the major pests, and thus introduced or inherited pest resistance genes or sequences into plants in accordance with the present invention. This will reduce grower costs, reduce the use of toxic chemical pesticides, and provide more effective pest management.

【0045】本発明に不可欠な要素は、害虫抵抗遺伝子
をコーン細胞に導入すること、ならびにその遺伝子がコ
ーン植物全体に組み込まれ、有糸分裂及び減数分裂の過
程を経て植物のその後の孫により最終的に受け継がれる
ための、遺伝子の有糸分裂複製である。
An essential element of the present invention is the introduction of the pest resistance gene into corn cells, and the integration of the gene into the whole corn plant, through mitotic and meiotic processes, to the final grandchild of the plant. It is a mitotic replication of a gene that is inherited by the human.

【0046】Bacillus thuringien
sis(即ち”Bt”)は、広く様々な昆虫種に摂取さ
れた時に有毒な、エンドトキシンポリペプチドを産生す
る細菌のほぼ20の既知の亜種を含む。エンドトキシン
蛋白(Bt蛋白)及び対応する遺伝子(Bt遺伝子)の
生物学及び分子生物学を、H.R.Whitelyらが
Ann.Rev.Microbiol.,40,549
で、また、H.HofteらがMicrobiol.R
ev. ,53,242(1989)で、最近、再検討
している。種々のBt蛋白をコード化している遺伝子
は、クローン化及び配列決定されている。Btポリペプ
チドのセグメントは、種々の鱗翅目害虫に対する毒性に
不可欠なこと、またBtポリペプチド分子の初めの約5
0%の中に含まれていることが、調査で明らかにされ
た。結果的に、切断Bt遺伝子にコード化された切断B
tポリペプチドは、多くの場合、多数の鱗翅目害虫に対
する毒性を保持している。HD73及びHD1 Btポ
リペプチドは、アワノメイガ、ネキリムシ、トウモロコ
シの果穂を食害する幼虫など、合衆国におけるコーン植
物の重要な鱗翅目害虫の幼虫に有毒であった。M. G
eisterらがGene, 48,109(198
6)で、またM. J. AdangらがGene,
36,289(1985)で、それぞれHD1及びHD
73 Btポリペプチドをコード化している遺伝子を、
クローン化及び配列しており、培養コレクション(例え
ば、オハイオ州コロンバスのBacillus Gen
etic Stock Senter、イリノイ州ピオ
リアの USDA Bt stockcollecti
on)から得られるHD1及びHD73種から、標準的
なプロトコールを用いてクローン化できる。
Bacillus thuringien
sis (or "Bt") comprises nearly 20 known subspecies of bacteria that produce endotoxin polypeptides that are toxic when ingested by a wide variety of insect species. The biology and molecular biology of endotoxin protein (Bt protein) and the corresponding gene (Bt gene) are described in R. Whitely et al., Ann. Rev .. Microbiol. , 40,549
H. Hofte et al., Microbiol. R
ev. , 53, 242 (1989). The genes encoding the various Bt proteins have been cloned and sequenced. A segment of the Bt polypeptide is essential for toxicity to various lepidopteran pests, and the first 5
The survey revealed that it was included in 0%. As a result, the truncated B encoded by the truncated Bt gene
The t polypeptide often retains toxicity against many lepidopteran pests. The HD73 and HD1 Bt polypeptides were toxic to important lepidopteran pest larvae of corn plants in the United States, such as larvae that feed on the ears of corn borer, pest beetle, and corn. M. G
eister et al., Gene, 48, 109 (198
6); J. Adang et al., Gene,
36, 289 (1985), HD1 and HD, respectively.
The gene encoding the 73 Bt polypeptide is
Cloned and sequenced, culture collections (eg, Bacillus Gen, Columbus, Ohio)
etic Stock Center, USDA Bt stockcollecti, Peoria, Illinois
on) can be cloned using standard protocols from HD1 and HD73 species.

【0047】新しい、以前には特性化されていなかった
Btトキシン類をコード化しているDNAは、Bt遺伝
子のクローン化に以前用いられていたプロトコールを用
いて、宿主バチルス菌からクローン化してもよい。この
中には、適切なプラスミドもしくは適当な宿主に複製さ
れるファージベクターでの、バチルス菌から分離したD
NAバンクの構成、ならびにBt蛋白もしくは同種Bt
遺伝子配列から分離されたDNAに対して生じる抗体の
使用が含まれる。クローン化DNAの検出分析法を用い
て、Btコーディング配列のおおよその位置を最初に決
定することもある。Btコーディング配列の正確な位置
は、クローン化したDNAセグメントの配列決定、Bt
蛋白をコード化できる本配列の大きな読み取り枠の存在
を決定すること、ならびにDNA配列から得られたアミ
ノ酸配列をBt蛋白の部分的アミノ酸配列から得られた
ものと比較することにより、DNA配列の性質をコード
化しているBtの確認を含め、様々な標準方法を用いて
決定する。
The DNA encoding the new, previously uncharacterized Bt toxins may be cloned from the host Bacillus bacterium using the protocol previously used for cloning the Bt gene. . This includes D. isolated from Bacillus bacteria on a suitable plasmid or a phage vector that is replicated in a suitable host.
Structure of NA bank and Bt protein or homologous Bt
Includes the use of antibodies raised against DNA separated from the gene sequence. The approximate position of the Bt coding sequence may be first determined using detection assays of the cloned DNA. The exact location of the Bt coding sequence can be determined by sequencing the cloned DNA segment, Bt
By determining the presence of a large open reading frame of this sequence that can encode the protein, and comparing the amino acid sequence obtained from the DNA sequence to that obtained from the partial amino acid sequence of the Bt protein, Are determined using various standard methods, including confirmation of the Bt encoding.

【0048】本発明に有用なキメラBt遺伝子は、転写
の開始("プロモーター”)及びコーン植物のBt配列
の位置が確認された下流の翻訳ができるDNA配列を包
含する、5’DNA配列を含む。キメラBt遺伝子は、
コーンに発現され得る遺伝子の3’非コード領域から得
られる配列を含む3’DNA配列も含んでいる。最も重
要なことは、キメラBt遺伝子が、Bacillus
thuringiensisが産生する有毒なBtポリ
ペプチドもしくはその有毒な部分をコード化している
か、あるいはそれと相同の実質的なアミノ酸配列を持つ
DNA配列を含むことである。Btコーディング配列は
下記のものを含む。(i)コーンの害虫に対して有効な
Btエンドトキシンと実質的に相同な殺虫剤的に有効な
蛋白をコード化するDNA配列、例えばHD73あるい
はHD1 Bt配列、(ii)Btエンドトキシンポリ
ペプチドの殺虫剤的に有効なセグメントをコード化して
いるDNA配列、例えば殺虫剤的に有効な、カルボキシ
及び/或いはアミノ末端から切断したHD73あるいは
HD1ポリペプチド、(iii)切断したBt配列、下
記のような補足的利点を提供するポリペプチドをコード
化する配列とフレーム内で融合した、切断したBt配
列。(a)選択可能な遺伝子、例えば抗生物質もしくは
除草薬に対する耐性を与える遺伝子、(b)生成物の検
出もしくは検定が容易なレポーター遺伝子、例えばルシ
フェラーゼあるいはβ−グルクロニダーゼ、(c)Bt蛋
白の分解に対する、安定化に補足的に使用する、あるい
は害虫に対するBt蛋白の有効性を増強するポリペプチ
ド配列をコード化するDNA配列、例えばプロテアーゼ
インヒビター、ならびに(d)Bt蛋白をコーン細胞内
外の特定の成分に向けるのを助ける配列、例えばシグナ
ル配列。
[0048] Chimeric Bt genes useful in the present invention include 5 'DNA sequences, including DNA sequences capable of initiating transcription ("promoter") and downstream translation where the location of the Bt sequence in corn plants has been confirmed. . The chimeric Bt gene is
Also included are 3 'DNA sequences that include sequences derived from the 3' non-coding regions of genes that can be expressed in corn. Most importantly, the chimeric Bt gene is Bacillus
or a DNA sequence encoding a toxic Bt polypeptide produced by T. thuringiensis or a toxic portion thereof or having a substantial amino acid sequence homologous thereto. The Bt coding sequence includes: (I) a DNA sequence encoding a pesticidally effective protein substantially homologous to Bt endotoxin effective against corn pests, such as the HD73 or HD1 Bt sequence; (ii) an insecticide of Bt endotoxin polypeptide DNA sequence coding for an effectively active segment, such as an insecticidally effective HD73 or HD1 polypeptide truncated from the carboxy and / or amino terminus, (iii) a truncated Bt sequence, supplemental such as: A truncated Bt sequence fused in frame with a sequence encoding a polypeptide that provides advantages. (A) a selectable gene, such as a gene that confers resistance to antibiotics or herbicides; (b) a reporter gene, such as luciferase or β-glucuronidase, which facilitates detection or assay of the product; and (c) degradation of Bt protein. A DNA sequence encoding a polypeptide sequence that is used supplementarily for stabilization or that enhances the effectiveness of the Bt protein against pests, such as protease inhibitors, and (d) Bt protein for specific components inside and outside corn cells. A sequence to help direct, eg, a signal sequence.

【0049】コーンでBt蛋白の最適な合成を得るため
に、Bt遺伝子のDNA配列を、コーンに有効に発現す
る遺伝子にもっと類似するように調整することも適切と
考えられる。HD73及びHD1遺伝子を含め、多くの
Bt遺伝子のコドンを使用する方法は、バチルス種が使
用する方法により類似しており、メイズに発現される遺
伝子が使用する方法とは異なるため、メイズ細胞におけ
るBt遺伝子の発現は、この様にめったに使用されない
バチルスコドンを、メイズ植物でより頻繁に使用される
ものと置き換えることで改良することができる(E.
Murrayら、Nucl.Acid Res.,1
7,477(1989)参照)。 そのようなコドンの
置き換えには、結果として生じるBtポリペプチドのア
ミノ酸配列を変えずに、塩基を置換することが必要であ
る。Btポリペプチドは、その配列が細菌遺伝子もしく
はそのセグメントと同一である。望ましいメイズのコド
ン含有率がもとの細菌遺伝子より高い、完全なBtコー
ディング配列、もしくはその切片は、標準的な化学合成
プロトコールを用いて合成することも可能で、特定部位
の突然変異誘発やDNA重合及び結紮など、標準的なプ
ロトコールを用いてBt遺伝子に導入あるいは集合する
ことができる(F. Murrayら、Nucl. A
cids Res.,17,477(1989)参
照)。
In order to obtain optimal synthesis of Bt protein in corn, it may be appropriate to adjust the DNA sequence of the Bt gene so that it more closely resembles a gene that is effectively expressed in corn. The method using codons of many Bt genes, including the HD73 and HD1 genes, is more similar to the method used by Bacillus species and differs from the method used by genes expressed in maize. Gene expression can be improved by replacing such rarely used bacillus codons with those more frequently used in maize plants (E.
Murray et al., Nucl. Acid Res. , 1
7, 477 (1989)). Such codon replacement requires base substitution without altering the amino acid sequence of the resulting Bt polypeptide. The Bt polypeptide is identical in sequence to a bacterial gene or a segment thereof. Complete Bt coding sequences, or fragments thereof, with desired maize codon content higher than the original bacterial gene, can also be synthesized using standard chemical synthesis protocols, including site-directed mutagenesis and DNA synthesis. It can be introduced or assembled into the Bt gene using standard protocols such as polymerization and ligation (F. Murray et al., Nucl. A.
cids Res. , 17, 477 (1989)).

【0050】転写ユニットもしくはその一部として作動
する組み換えDNA配列は別として、有用な組み換えD
NAは調節もしくは構造機能を果たし、転写されないと
考えられる。また突然変異種を作る遺伝子の道具として
作動し、また場合により同定、遺伝子付加、あるいはコ
ーンDNAセグメントの分離に役立つために、このDN
Aは導入される。以前に引用した、Weising に
追加例が見られる。
Apart from the recombinant DNA sequences which act as transcription units or parts thereof, useful recombinant D
NA performs regulatory or structural functions and is not thought to be transcribed. This DN also serves as a tool for the genes that make up the mutants and, optionally, helps in identification, gene addition, or isolation of corn DNA segments.
A is introduced. See Weising, cited earlier, for additional examples.

【0051】形質転換細胞の同定及び選択を容易にする
ために、植物細胞に導入される組み換えDNAはさら
に、選択可能なマーカーもしくはセプター遺伝子あるい
はその両方を一般に含有する。二者択一的に、選択可能
なマーカーは別の部分に載っており、同時形質転換手順
に用いられる。選択可能なマーカー及びレポーター遺伝
子、は植物に発現することができる様に、両者とも適切
な調節配列で側面を防御される。有用な選択可能なマー
カーは、本技術では周知であり、例えば、抗生物質及び
除草薬耐性遺伝子が含まれる。
To facilitate the identification and selection of transformed cells, the recombinant DNA introduced into the plant cells will generally further contain a selectable marker and / or sceptor gene. Alternatively, the selectable marker is located elsewhere and is used in a co-transformation procedure. Both the selectable marker and the reporter gene are flanked by appropriate regulatory sequences so that they can be expressed in plants. Useful selectable markers are well known in the art and include, for example, antibiotic and herbicide resistance genes.

【0052】以前に引用したWesingらに、選択可
能なマーカー遺伝子の特異的な例が示されている。望ま
しい、選択可能なマーカー遺伝子は、ヒグロマイシン・
ホスホトランスフェラーゼ(HPT)コーディング配列
で、これは大腸菌から得られ、抗生物質ヒグロマイシン
Bに対する耐性を与える。他の選択可能なマーカーに
は、抗生物質カナマイシン、ネオマイシン及びG14B
に対する抵抗性をコード化するトランスポゾンTn5
(AphII)のアミノグリコシド・ホスホトランスフェ
ラーゼ遺伝子、ならびにグリホセート、2,2−ジクロ
ロプロピオン酸、メトトレキサート、イミダゾリノン除
草薬、スルホニルウレア除草薬、プロモキシニル、ホス
フィノトリシン及びその他の除草化合物に対する抵抗性
もしくは耐性をコード化する遺伝子が含まれる。このよ
うなフィトトキシン化合物に対する抵抗性もしくは耐性
を与える、これらの選択可能なマーカー遺伝子には、結
果として生じる形質転換植物に商業上の有用性がある。
フィトトキシン化合物に対する抵抗性を伝える酵素をコ
ード化している、選択可能なマーカー遺伝子を、下記の
表1及び表2に挙げる。
Specific examples of selectable marker genes are given in Wesing et al., Cited earlier. A preferred, selectable marker gene is hygromycin
A phosphotransferase (HPT) coding sequence, obtained from E. coli, confers resistance to the antibiotic hygromycin B. Other selectable markers include the antibiotics kanamycin, neomycin and G14B
Transposon Tn5 encoding resistance to
(AphII) encodes the aminoglycoside phosphotransferase gene and resistance or resistance to glyphosate, 2,2-dichloropropionic acid, methotrexate, imidazolinone herbicide, sulfonylurea herbicide, promoxinil, phosphinothricin and other herbicidal compounds Genes included. These selectable marker genes that confer resistance or resistance to such phytotoxin compounds have commercial utility in the resulting transformed plants.
Selectable marker genes encoding enzymes that convey resistance to phytotoxin compounds are listed in Tables 1 and 2 below.

【0053】[0053]

【表1】 [Table 1]

【0054】[0054]

【表2】 [Table 2]

【0055】レポーター遺伝子は、潜在的に形質転換し
た細胞の同定及び調節配列の機能性の評価に使用され
る。容易に検定できるマーカー蛋白をコード化するレポ
ーター遺伝子は、本技術では周知である。一般に、レポ
ーター遺伝子はレシピーエント生物もしくは組織に存在
あるいは発現せず、また表現型の変化もしくは酵素活性
など、容易に検出できる特性によって発現が明示される
蛋白をコード化する遺伝子である。前述のWeising ら
が、そのような遺伝子の例を提供している。望ましい遺
伝子には、大腸菌のTn9のクロラムフェニコール・ア
セチル・トランスフェラーゼ遺伝子(cat)、大腸菌
のuidA座のβ−グルクロニダーゼ遺伝子(gus)及び
ホタルPhotinus pyralisのルシフェラーゼ遺伝子があ
る。DNAをレシピーエント細胞に導入した後、適当な
時にレポーター遺伝子の発現を検査する。そのような望
ましい検定法には、大腸菌β−グルクロニダーゼ(GU
S)遺伝子が必要である。(R.Jwfferson ら、BNBO J.,
16,3901(1987))。この遺伝子を形質転換し、発現して
いるメイズ細胞は、細胞外媒体の中で、基質5−ブロモ
−4クロロ−3−インドリル−β−D−グルクロニド
(X−GLUC)に暴露すると青色に染色する。
The reporter gene is used to identify potentially transformed cells and assess the functionality of the regulatory sequences. Reporter genes encoding marker proteins that can be easily assayed are well known in the art. Generally, a reporter gene is a gene that encodes a protein that is not present or expressed in the recipient organism or tissue, and whose expression is manifested by easily detectable properties, such as a phenotypic change or enzymatic activity. Weising et al., Supra, provide examples of such genes. Preferred genes include the chloramphenicol acetyl transferase gene (cat) of E. coli Tn9, the β-glucuronidase gene (gus) of the uidA locus of E. coli, and the luciferase gene of firefly Photinus pyralis. After introducing the DNA into the recipient cells, the expression of the reporter gene is examined at appropriate times. Such a desirable assay includes E. coli β-glucuronidase (GU
S) Gene is required. (R. Jwfferson et al., BNBO J.,
16,3901 (1987)). Maize cells transformed and expressing this gene stain blue when exposed to the substrate 5-bromo-4chloro-3-indolyl-β-D-glucuronide (X-GLUC) in the extracellular medium. I do.

【0056】この中で有用な調節配列には、特定の植物
細胞に発現できる、あらゆる構造性の、誘導可能な、組
織もしくは器官特異的な、あるいは発生段階特異的なプ
ロモーターが含まれる。前述の Weising らに、そのよ
うな適切なプロモーターが発表されている。以下は、こ
の中で使用するのに適するプロモーターを代表するリス
トの一部である。マンノピン・シンターゼ、ノパリック
・シンターゼ、オクトピン・シンターゼを含めた Agrob
acuteriumtumefaciens のT−DNAの調節遺伝子、コ
ーンのアルコール・デヒドロゲナーゼ・プロモーター、
様々な種に由来するリブロース−ビスホスフェート−カ
ルボキラーゼ/オキシゲナーゼ小サブユニット遺伝子の
様な光誘導性プロモーター、ならびにマジョア・クロロ
フィルa/b結合蛋白遺伝子プロモーター、カリフラワ
ーモザイクウィルス(CaMV)の35S及び19Sプ
ロモーター、メイズの蝋、ゼインもしくはブロンズプロ
モターのような発生的に調節されるプロモーター、なら
びに器官特異的発現もしくは植物の特定の発生段階にお
る発現を示すプロモーターを含め、誘導可能な、あるい
は構造性の、合成もしくは他の天然プロモーター。
Regulatory sequences useful herein include any constitutive, inducible, tissue or organ-specific, or stage-specific promoter that can be expressed in a particular plant cell. Weising et al., Cited above, have published such suitable promoters. The following is a portion of a list representative of promoters suitable for use in this. Agrob including mannopine synthase, nopalic synthase, octopine synthase
T-DNA regulatory gene of acuteriumtumefaciens, corn alcohol dehydrogenase promoter,
A light-inducible promoter, such as the ribulose-bisphosphate-carboxylase / oxygenase small subunit gene from various species, and the majoa chlorophyll a / b binding protein gene promoter, the cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S and 19S promoters; Inducible or structural, including promoters that are developmentally regulated, such as maize wax, zein or bronze promoters, as well as promoters that exhibit organ-specific expression or expression during a particular developmental stage of the plant. Synthetic or other natural promoters.

【0057】イントロン、エンハンサー、ポリアデニレ
ーション配列など、その他の成分も組み換えDNAの一
部である。この様な成分は、DNAの機能に必要なこと
も不必要なこともあるが、転写やmRNAの安定性など
に作用することによってDNAの発現改善を提供すると
考えられる。このような成分を望み通りにDNAを含め
て、植物のDNAを形質転換する最適な性能を得る。例
えば、特定の組み換えDNA構造のプロモーターとコー
ディング配列の間に、メイズAdhIS第1イントロン
を配置する。本イントロンは、DNA構造に含まれる時
には、メイズ細胞の蛋白産生を増加することが判明して
いる。(J.Callisら、Genes and Debelop.,1,1183(198
3))。しかし、選択可能なマーカーが満足に遂行するの
に十分な発現は、イントロンがなくても得られることが
多い。(T.Kleinら、Plant Physiol.,91,440(1989)。適
する代りのイントロンの1例は、Zea maysのs
hrunken−1第1イントロンである。この様な他
の成分は、DNA構造の残り部分と適合しなければなら
ない。
Other components such as introns, enhancers and polyadenylation sequences are also part of the recombinant DNA. Such components may or may not be necessary for DNA function, but are thought to provide improved DNA expression by acting on transcription, mRNA stability, and the like. Such components can be included as desired to obtain optimal performance for transforming plant DNA. For example, a maize AdhIS first intron is placed between the promoter and coding sequence of a particular recombinant DNA structure. This intron has been shown to increase protein production of maize cells when included in the DNA structure. (J. Callis et al., Genes and Debelop., 1,1183 (198
3)). However, sufficient expression for the selectable marker to perform satisfactorily is often obtained without introns. (T. Klein et al., Plant Physiol., 91, 440 (1989). One example of a suitable alternative intron is Zea mays s.
hrunken-1 first intron. Such other components must be compatible with the rest of the DNA structure.

【0058】III.DNA伝達過程 組み換えDNAは、再生可能なメイズ細胞培養に導入す
ることができ、粒子砲撃処理を経てカルス培養に導入さ
れることが望ましい。適する粒子砲撃装置の一般的記述
がSanfordら(1987)に提供されており、その内容は参考
文献によって、この中に組み込まれている。再生できな
いメイズの懸濁培養細胞の砲撃法において、装置の使用
に関するプロトコールはKleinら(198a,1988b及び1989)
に記述されているが、カルス培養もしくは再生可能なメ
イズ細胞の砲撃法について発表されているプロトコール
は皆無である。
III. DNA transfer process Recombinant DNA can be introduced into renewable maize cell culture, and is preferably introduced into callus culture via particle bombardment. A general description of suitable particle bombardment devices is provided in Sanford et al. (1987), the contents of which are incorporated herein by reference. In the bombardment of non-renewable maize suspension cultures, the protocol for the use of the device is described by Klein et al. (198a, 1988b and 1989).
However, there are no published protocols on bombardment of callus culture or renewable maize cells.

【0059】微小投射物砲撃処理は、バイオリスティッ
ク処理とも言われるが、その場合、生物学的に不活性な
物質の非常に小さな粒子が、カルスへの組み換えDNA
の輸送に介在している。不活性な粒子がDNAでコーテ
ィングされて、適当な速度まで加速されると、1個以上
の粒子が、その粒子からDNAが放出されてその細胞内
で発現した1個以上の細胞に進入することができる。レ
シピ−エント細胞の一部は導入されたDNAをしっかり
保持しているので、これを発現する。
The microprojectile bombardment process is also referred to as a biolistic process, in which very small particles of biologically inactive material are transformed into callus by recombinant DNA.
Intervenes in the transportation of When an inert particle is coated with DNA and accelerated to a suitable speed, one or more particles are released from the particle and enter one or more cells expressed in the cell. Can be. Some of the recipient cells express the transfected DNA because they retain the transfected DNA tightly.

【0060】微小投射物と呼ばれる粒子は一般に、タン
グステンもしくは金などの高密度の物質である。それら
を関連DNAでコーティングする。次に、適当なエネル
ギー源から微小投射物まで、起動力を輸送するのに役立
つ大型投射物の表面に、この微小投射物を置く。大型投
射物及び微小投射物を適当な速度に加速した後、それら
を、大型投射物がその前方進路を継続することは妨げる
が、DNAでコーティングした微小投射物が継続するこ
とは許し、レシピ−エントカルス細胞を砲撃できる遮蔽
装置と接触させる。このような適切な装置は、火薬など
の起動力を用いることができるか、電気による衝撃波が
発射される(P.Christouら、Plant Physiol.,87,671(19
88))。火薬が起動力である装置の方が現在好まれてお
り、Sanfordら(1987)に記述されていて、さらに詳しく
説明されているが、その内容は参考文献により、この中
に組み込まれている。
The particles, referred to as microprojectiles, are generally dense materials such as tungsten or gold. Coat them with the relevant DNA. The microprojectile is then placed on the surface of a large projectile that serves to transport the motive force from a suitable energy source to the microprojectile. After accelerating the large projectiles and microprojectiles to the appropriate speeds, they prevent the large projectiles from continuing their forward course, but allow the DNA-coated microprojectiles to continue, The callus cells are brought into contact with a bombardment device. Such a suitable device can use a motive force such as gunpowder, or an electric shock wave can be fired (P. Christou et al., Plant Physiol., 87, 671 (1919).
88)). Devices in which gunpowder is the motive force are currently preferred and are described in more detail in Sanford et al. (1987), which is hereby incorporated by reference.

【0061】火薬装置の使用に関するプロトコールは、
Kleinら(1988a,b)に提供されており、2つの重要な段階
を含む。第1に、指定された順序で、タングステン微小
投射物をDNA、塩化カルシウム、スペルミジンを水溶
液中で混合する。種々の成分の濃度は教えられた通り、
まちまちである。望ましい手順は、記述されている最適
DNA濃度を倍増すること以外は、Kleinら(1988b)の手
順を正確に必要とする。第2に、DNAでコーティング
した微小投射物、大型投射物及びレシピ−エント細胞を
装置の所定の位置に置き、大型投射物に起動力を与え
る。変化することもあるこの段階の一部には、円筒部の
端からレシピ−エント細胞までの距離ならびにサンプル
チェンバー内の真空度が含まれる。レシピ−エント組織
は停止プレート・トレーから2-15cm下に置くが、5cmが
望ましい。
The protocol for the use of the explosive device is:
(1988a, b) and includes two important steps. First, in a specified sequence, the tungsten microprojectiles are mixed with DNA, calcium chloride, and spermidine in an aqueous solution. As taught, the concentrations of the various ingredients
It is mixed. The preferred procedure requires exactly the procedure of Klein et al. (1988b), except for doubling the described optimal DNA concentration. Second, the DNA-coated microprojectiles, large projectiles, and recipient cells are placed in place on the device to provide motive force to the large projectiles. Some of this step, which may vary, includes the distance from the end of the barrel to the recipient cells as well as the degree of vacuum in the sample chamber. The recipient-ent tissue is placed 2-15 cm below the stop plate tray, preferably 5 cm.

【0062】この中で、遺伝子変換植物の再生に有用な
カルス培養は、一般にトランスファー期間のおおよそ中
ほどなので、したがって、新しい培地へのトランスファ
ーに伴う”ラグ”相を過ぎていなければならないが、新
しい培地への継代培養をしない期間の延長に伴う”定
常”相に達する前でなければならない。この組織は約30
〜80mgの切片の形で使用するが、40〜60mgが望ましい。
この凝集塊をペトリ皿もしくは他の表面に置き、本質的
に下記の条項を確認する方法で配置する。(i)皿の中心
の空間に、金属−DNA粒子の一番濃い濃度を置き、そ
こに配置した組織は攻撃中に障害を受けると考えられ
る。(ii)組織に到達する粒子の数は、爆発の中心から組
織までの距離の増加とともに減少するので、皿の中心か
ら離れた組織は砲撃されにくいと考えられる。メッシュ
スクリーンは金属製が望ましく、組織の跳ね返しや排出
を防止するために皿の上に置く。砲撃用組織を提示する
代替方法は、組織を濾紙上に薄い層にして広げる方法で
ある。DNAでコーディングした金属粒子で、この組織
を1回以上砲撃する。
Among them, the callus culture useful for the regeneration of transgenic plants is generally at about the middle of the transfer period, and therefore must pass the “lag” phase associated with the transfer to a new medium. It must be before the "steady-state" phase is reached, with the extension of the non-subculture period to the medium. This organization has about 30
It is used in the form of ~ 80 mg sections, preferably 40-60 mg.
The agglomerate is placed on a Petri dish or other surface and placed essentially in a manner that confirms the following. (i) The darkest concentration of metal-DNA particles is placed in the center space of the dish, and the tissue placed there is considered to be damaged during the attack. (ii) Since the number of particles reaching the tissue decreases with increasing distance from the center of the explosion to the tissue, tissue away from the center of the dish is considered less likely to be bombarded. The mesh screen is preferably made of metal and is placed on a dish to prevent tissue splashing and draining. An alternative method of presenting the bombardment tissue is to spread the tissue in a thin layer on filter paper. The tissue is bombarded one or more times with metal particles coded with DNA.

【0063】IV.選択過程 組み換えDNAでカルスを砲撃し、そのDNAが幾つか
の細胞を貫通するとすぐに、組み換えDNAを含有し、
しかも依然として十分な再生能力を保持している細胞を
同定及び選別することが必要である。これを遂行するの
に有用なことが判明している2つの一般的アプローチが
ある。第一の方法は、形質転換したカルスもしくはそれ
から再生した植物は、もしあれば、レポーター遺伝子発
現の検定法あるいは組み換えDNAの表現型効果の評価
を含めることができる種々の標準法で、組み換えDNA
の存在をスクリーニングできる。代わりに、そして望ま
しくは、選択可能なマーカー遺伝子が組み換えDNAと
一緒に、あるいは組み換えDNAの一部として伝達され
る時、選択可能なマーカー遺伝子の発現を検出する選択
的薬剤を使用して、形質転換されているカルスの細胞を
同定できる。
IV. Selection Process Bombarding calli with recombinant DNA, containing the recombinant DNA as soon as the DNA has penetrated some cells,
Moreover, it is necessary to identify and select cells that still have sufficient regenerative ability. There are two general approaches that have proven useful in accomplishing this. The first method involves transforming callus or plants regenerated therefrom using various standard methods, including assays for reporter gene expression, if any, or assessment of the phenotypic effects of the recombinant DNA.
Can be screened for. Alternatively, and desirably, when the selectable marker gene is transmitted together with or as part of the recombinant DNA, a selective agent may be used that detects the expression of the selectable marker gene, and The callus cells that have been transformed can be identified.

【0064】形質転換細胞の生育及び蓄積は可能である
が、同時に非形質転換細胞の生育は阻害する様に選択条
件を選ばなければならないので、仮想上の形質転換細胞
の選択は、形質転換処理が成功する重大な部分である。
集団の中の個々の細胞の生命力は、隣接する細胞の生命
力に左右されることが多いという事実のため、この事態
は複雑である。また、選択条件はあまり厳密ではないの
で、カルス細胞の植物再生能力及び結果として生じる植
物の繁殖力は除外される。故に、細胞の生育能力及び形
態に及ぼす選択剤の影響を評価しなければならない。特
定の選択的薬剤に関する生育阻止曲線を実験的に作製
し、事前に組織を形質転換しておくことで、これを遂行
できる。これは生育を阻止する濃度範囲を確立すること
になる。
Since the selection conditions must be selected so that the growth and accumulation of the transformed cells are possible, but at the same time the growth of the non-transformed cells is inhibited, the virtual selection of the transformed cells is based on the transformation treatment. Is a critical part of success.
This situation is complicated by the fact that the vitality of individual cells in a population is often dependent on the vitality of neighboring cells. Also, the selection conditions are less stringent, excluding the ability of callus cells to regenerate plants and the fertility of the resulting plants. Therefore, the effect of the selection agent on cell viability and morphology must be evaluated. This can be accomplished by experimentally generating a growth inhibition curve for a particular selective agent and pre-transforming the tissue. This will establish a concentration range that inhibits growth.

【0065】選択可能なマーカー遺伝子を使用していた
時には、カルスの凝集塊は、非選択培地上の砲撃から回
収するか、あるいは、この方が好ましいが、選択剤を含
有する培地に直接トランスファーすることができる。
When using a selectable marker gene, callus clumps can be recovered from bombardment on non-selective media or, preferably, transferred directly to media containing the selective agent. Can be.

【0066】選別手順は有毒な薬剤に暴露することを含
み、薬剤濃度の連続的変化及び選択の複数の過程を用い
ることがある。特定の濃度及び周期の長さは、特定の薬
剤に対して各々変える必要があると思われる。現在好ま
れている選択手順には、比較的低濃度の有毒薬剤で最初
の選択過程を用いてから、より高濃度で後の選択過程を
用いることが必要である。このようにすると、選択的薬
剤は、ゆっくりとより長時間にわたってその毒性効果を
発揮することができる。薬剤の濃度は最初、生育阻止曲
線から求めた時に、約5〜40%レベルの生育阻止を生じ
る濃度が好ましい。その影響は、形質転換細胞は優先的
に生育及び分裂することができるが、非形質転換細胞を
阻止するものであるが、非形質転換細胞の生育が妨害さ
れる程度のものではない。個々の形質転換細胞数個が、
十分な回数分裂するとすぐ、より高濃度の有毒な薬剤に
組織を移し、実質的に全ての非形質転換細胞を殺す。よ
り高濃度への変化は、その薬剤に非形質転換細胞が順応
する可能性も減少させる。約30〜100%の生育阻止範囲
内で、より高濃度が望ましい。最初の選択周期の長さ
は、約1〜4週間で、約2週間が望ましい。あとの選択周
期は約1〜12週間で、約2〜10週間が望ましい。仮想上の
メイズ形質転換細胞は一般に、非増殖細胞という環境の
中で、組織の増殖セクター領域として同定される。選択
手順全期間の様々な時に、カルスも非選択培地で培養す
る。
The screening procedure involves exposure to toxic drugs and may use multiple steps of continuous change and selection of drug concentrations. Specific concentrations and cycle lengths may need to be varied for each particular drug. The currently preferred selection procedure involves using an initial selection step at a relatively low concentration of toxic drug, followed by a higher concentration later selection step. In this way, the selective agent can exert its toxic effect slowly and over a longer period. The concentration of the drug is preferably a concentration that produces a level of about 5-40% growth inhibition as initially determined from a growth inhibition curve. The effect is that transformed cells can grow and divide preferentially, but block non-transformed cells, but not to the extent that growth of non-transformed cells is disrupted. Several individual transformed cells
As soon as a sufficient number of divisions have occurred, the tissue is transferred to a higher concentration of toxic drug, killing substantially all non-transformed cells. Changes to higher concentrations also reduce the likelihood that untransformed cells will adapt to the drug. Higher concentrations are desirable, within a growth inhibition range of about 30-100%. The length of the initial selection cycle is about 1 to 4 weeks, preferably about 2 weeks. The subsequent selection cycle is about 1-12 weeks, preferably about 2-10 weeks. Virtually transformed maize cells are generally identified as proliferative sector regions of tissue in an environment of non-proliferating cells. At various times during the entire selection procedure, calli are also cultured in non-selective media.

【0067】カルスのセクターが仮想上の形質転換細胞
であると同定されるとすぐ、表現型及び/或いは遺伝子
型分析法で、形質転換を確認できる。選択剤を使用する
場合には、表現型分析法の1例は、様々な濃度のコント
ロールと比較した時の、最新の形質転換細胞重量の増加
を測定することである。用いられる他の分析法では、組
み換えDNAの機能に左右される。例えばDNAが酵素
もしくは蛋白をコード化している場合、特定の酵素もし
くは蛋白に特異的な酵素的あるいは免疫学的検定法が用
いられる。適切なバイオアッセイもしくは化学的検定法
を用いて、他の遺伝子産物を検定してもよい。その他
の、このような技法は、本技術では周知であるので、こ
こでは繰り返さない。従来の手順、即ちサザンブロット
法もしくはポリメラーゼ連鎖反応(PCR)などによ
り、遺伝子の存在も確認できる。
As soon as the callus sector is identified as a hypothetically transformed cell, phenotypic and / or genotypic analysis can confirm the transformation. When using a selection agent, one example of a phenotypic assay is to measure the increase in the weight of a recent transformed cell when compared to various concentrations of a control. Other assays used depend on the function of the recombinant DNA. For example, if the DNA encodes an enzyme or protein, an enzymatic or immunological assay specific to the particular enzyme or protein is used. Other gene products may be assayed using appropriate bioassays or chemical assays. Other such techniques are well known in the art and will not be repeated here. The presence of the gene can be confirmed by a conventional procedure, such as Southern blotting or polymerase chain reaction (PCR).

【0068】V.植物の再生及び種子の生産 形質転換されたことが明らかな細胞株は次に、植物に再
生されなければならず、しかも結果として生じる植物の
繁殖能力を測定しなければならない。遺伝子型及び/或
いは表現型分析法により、試験が陽性の形質転換株を、
組織分化及び植物再生を促進する培地上に置く。本技術
で周知の標準的な手順に従って、再生が行われる。この
手順には普通、カルスの増殖を中断し、体胚の発生もし
くは他の組織の分化を促進するオーキシン濃度を低下さ
せることが必要である。再生手順の1例は、Greenら(19
82)に記述されている。栽培室あるいはグリーンルーム
で、植物は成熟するまで栽培され、Neuffer(1982)が記
述している様に、適切な有性交配が行われる。
V. Plant Regeneration and Seed Production The cell line that is apparently transformed must then be regenerated into a plant and the resulting plant's reproductive capacity measured. Transformants that test positive by genotype and / or phenotype analysis
Place on medium that promotes tissue differentiation and plant regeneration. Regeneration is performed according to standard procedures known in the art. This procedure usually involves reducing callus growth and reducing auxin levels that promote somatic embryo development or other tissue differentiation. One example of a regeneration procedure is described in Green et al. (19
82). In the growing room or green room, the plants are grown to maturity and appropriate sexual crossing is performed, as described by Neuffer (1982).

【0069】再生は本発明に重要であるが、従来の方法
でも行われる。選択可能なマーカーが細胞に形質転換さ
れている場合、再生植物が形質転換されていることをさ
らに確認するために、選択剤が再生培地に組み込まれ
る。再生技法は周知であり、しかも本発明には重大では
ないため、再生を完遂し、繁殖能力がある植物を生産す
る、どのような技法を用いてもよい。
Regeneration is important to the present invention, but can be done in a conventional manner. If the selectable marker has been transformed into the cell, a selective agent is incorporated into the regeneration medium to further confirm that the regenerated plant has been transformed. Because regeneration techniques are well known and not critical to the invention, any technique that accomplishes regeneration and produces fertile plants may be used.

【0070】VI.R1子孫の分析 形質転換カルスから再生した植物をR0世代もしくはR0
植物という。R0世代植物の種々の有性交配で作られた
種子をRI子孫もしくはR1世代という。R1種子が発芽
する時、結果として生じる植物もR1世代と言われる。
VI. Analysis of R1 progeny Plants regenerated from the transformed calli were subjected to R0 generation or R0 generation.
Called a plant. Seeds produced by various sexual crosses of R0 generation plants are referred to as RI progeny or R1 generation. When R1 seeds germinate, the resulting plant is also referred to as the R1 generation.

【0071】1回の完全な性周期を通して、組み換えD
NAの申し分ない伝達及び継承を確認するため、R1世
代を分析して、形質転換DNAの存在を確認しなければ
ならない。植物及び植物の一部がカルスの代りに使用さ
れることを考慮して、上述の、砲撃したカルスが形質転
換されている証拠を分析するための、いずれかの方法で
分析してもよい。
Through one complete sexual cycle, recombinant D
To confirm satisfactory transmission and inheritance of NA, the R1 generation must be analyzed to confirm the presence of transforming DNA. Given that plants and plant parts are used in place of callus, they may be analyzed in any of the ways described above for analyzing the evidence that bombarded calli have been transformed.

【0072】組み換えDNAは、異なる形質転換株に対
して異なる型の遺伝パターンを示すことがある。例え
ば、組み換えDNAはメンデルの遺伝の法則に従って子
孫に受け継がれる。この型の遺伝率は、雄と雌の両生殖
細胞によるDNAの伝達を含み、しかもメイズの核DN
A内への安定した集合もしくは組み込を伴う。遺伝パタ
ーンの別の型は物質の遺伝で、雌の生殖細胞を通して組
み換えDNAが主に、あるいは排他的に伝達される。種
々の有性交配の子孫の分析で、特定の形質転換細胞の遺
伝パターンが確認される。
[0072] Recombinant DNA may exhibit different types of inheritance patterns for different transformants. For example, recombinant DNA is passed on to progeny according to Mendelian rules of inheritance. This type of heritability involves the transmission of DNA by both male and female germ cells, and the maize nuclear DN
With stable assembly or incorporation into A. Another type of inheritance pattern is material inheritance, in which recombinant DNA is transmitted primarily or exclusively through female germ cells. Analysis of the offspring of the various sexual crosses confirms the genetic pattern of the particular transformed cell.

【0073】VII.他のメイズ変種における組み換えD
NAの確立 次に、導入された組み換えDNAを望み通りの株もしく
は変種に組み込むために、従来のメイズ品種改良プログ
ラムに、繁殖力のある、トランスジェニック植物を使用
する。コーンの集中改良に関する方法及び参考文献は、
Hallauerら(1988)により示されており、文献によってこ
の中に組み込まれている。変換処理(戻り交配)は、従
来の品種改良プログラムに用いられるアプローチの中に
はいっている。簡単に言えば、最初の繁殖能力がある遺
伝子変換植物をエリート同系交配株に交配して交換が行
われる。一部の植物は組み換えDNAを有しているが、
一部の植物はそうでない様に、本交配による子孫は分か
れる。そのDNAを有する植物を次に、エリート同系交
配の株に再び交配すると、結果としてもう一度分かれる
子孫を生じる。もとのエリート同系交配が、組み換えD
NAを含有する株に変換されるまで、この戻り交配処理
を繰り返し行うが、それにもかかわらず親にもともと見
られた全ての重要な特性を持っている。一般に、この方
法には約6−8世代が必要である。遺伝子的に誘導された
エリート株に変換される各々のエリート株に対して、別
個の戻り交配プログラムが一般に使用される。
VII. Recombination D in other maize varieties
Establishment of NA Next, fertile, transgenic plants are used in a conventional maize breeding program to incorporate the introduced recombinant DNA into the desired strain or variety. Methods and references for corn improvement are:
(1988), incorporated herein by reference. The conversion process (return mating) is among the approaches used in conventional breeding programs. Briefly, the first fertile transgenic plant is crossed to an elite inbred strain for exchange. Some plants have recombinant DNA,
Like some plants, the offspring of this cross separate. Plants with the DNA are then recrossed to elite inbred strains, resulting in offspring progeny. The original elite inbreeding is modified D
This backcrossing process is repeated until it is converted to a strain containing NA, but nevertheless has all the important characteristics originally found in the parent. Generally, this method requires about 6-8 generations. A separate backcross program is generally used for each elite strain that is converted to a genetically derived elite strain.

【0074】一般に、組み換えDNAが異なる多くの交
雑種組合せに組み込まれれば、この中で生産される系質
変換コーンの商業上の価値は最大になる。成熟度、農家
は一般に成熟、耐性、あるいはその他の農業経営上の特
色の違いに基づいた数種の交雑種を栽培する。また成
熟、病気、害虫抵抗性などの特色が異なるため、一地域
に適合した交雑種は一般に、他の地域に適合しないの
で、農家は自分の地理的位置に基づいて交雑種を選択し
なければならない。ゆえに、望ましい異種DNAを含有
する多くの交雑種組合せが生産できる様に、組み換えD
NAを多量の親株に組み込むことが必要である。
Generally, if the recombinant DNA is incorporated into many different hybrid combinations, the commercial value of the transgenic corn produced therein will be maximized. Maturity, farmers generally cultivate several hybrids based on differences in maturity, tolerance, or other agricultural management characteristics. Crossbreeds that fit in one area are generally not fit in other areas due to differences in characteristics such as maturity, disease and pest resistance, so farmers must select hybrids based on their geographic location. No. Therefore, the recombinant D is used to produce many hybrid combinations containing the desired heterologous DNA.
It is necessary to incorporate NA into large parent strains.

【0075】コーンの品種改良、ならびに1つの株もし
くは変種から別の株に遺伝子をトランスファーするため
に必要な技法及び技術は、本技術に熟練した者には周知
である。したがって、これらの品種改良手順によって、
他の株もしくは変種に組み換えDNAを導入することが
遂行できる。
The techniques and techniques required for breeding corn and transferring genes from one strain or variety to another are well known to those skilled in the art. Therefore, through these breeding procedures,
Introduction of the recombinant DNA into other strains or variants can be accomplished.

【0076】VIII.トランスジェニック植物の使用 この中で生産されるトランスジェニック植物は、種々の
商業上もしくは調査研究の目的に有用であることが期待
される。栽培者に有益な特色(例えば、害虫抵抗性、除
草薬耐性あるいは収量増加など、農業経営上の特色)、
植物から収穫される穀粒の消費者に有益な特色(例え
ば、ヒトの食料や動物の飼料中の栄養含有量の改善)、
あるいは食物加工業者に有益な特色(例えば、加工処理
特色の改善)を持つ、伝統的な農業に使用するためトラ
ンスジェニック植物が創られる。このように使用する場
合、植物は一般に、その穀粒をヒトあるいは動物の食料
に使用するために栽培される。しかし、茎、穀皮、生長
部分などを含める植物の他の部分にも、動物のサイレー
ジの一部あるいは鑑賞用などの有用性もある。しばし
ば、コーン及び他の穀類の化学成分(例えば、オイルや
スターチ)は、食料あるいは工業用使用のために抽出さ
れるので、そのような成分のレベルを高めるか修飾した
トランスジェニック植物を創ることもある。
VIII. Use of Transgenic Plants The transgenic plants produced therein are expected to be useful for various commercial or research purposes. Features that are beneficial to growers (eg, agricultural management features such as pest resistance, herbicide resistance or increased yield),
Features that are beneficial to consumers of kernels harvested from plants (eg, improved nutritional content in human food and animal feed);
Alternatively, transgenic plants are created for use in traditional agriculture with features that are beneficial to food processors (eg, improved processing characteristics). When used in this way, the plants are generally grown for using the grains for human or animal food. However, other parts of the plant, including stalks, husks, growing parts, etc., also have utility, such as part of animal silage or for ornamental use. Often, corn and other cereal chemical components (eg, oils and starches) are extracted for food or industrial use, thus increasing the level of such components or creating transgenic plants with modifications. is there.

【0077】トランスジェニック植物は、蛋白または他
の分子の市販用製造に使用されることもあるが、その場
合、関連分子は植物の一部、種子などから抽出もしくは
精製される。そのような分子を製造するために、植物の
細胞及び組織を培養しても、イン・ビトロで生育させて
も、あるいは醗酵させてもよい。
Transgenic plants are sometimes used for commercial production of proteins or other molecules, in which case the relevant molecules are extracted or purified from plant parts, seeds and the like. To produce such molecules, plant cells and tissues may be cultured, grown in vitro, or fermented.

【0078】トランスジェニック植物は、商業上の品種
改良プログラムに使用されることもあり、言い換えれ
ば、関連した穀物種植物に交配あるいは改良されること
もある。組み換えDNAによりコードされた改良は、例
えばコーン細胞から他の種に、原形質体の融合などによ
って、トランスファーされることもある。
The transgenic plants may be used in commercial breeding programs, in other words, crossed or improved to related cereal seed plants. The improvement encoded by the recombinant DNA may be transferred, for example, from corn cells to another species, such as by fusion of a protoplast.

【0079】トランスジェニック植物には、後に定型的
な突然変異及び選択によって創造できるような有益な変
異種を同定するために、挿入的遺伝子誘発による新しい
変異種植物を創ることを含め、研究調査もしくは改良
に、多くの用途がある。1例は、遺伝子学的変化を起こ
すために使用される転移因子コード化している組み換え
DNA配列の導入であろう。本発明の方法は、特許登録
株あるいは変種の同定に使用できる、独特な”シグナル
配列”あるいは他のマーカー配列を有する植物の創造に
も使用される。
Transgenic plants may be studied or investigated, including the creation of new mutant plants by insertional gene induction, to identify beneficial mutants that can later be created by routine mutations and selection. The improvement has many uses. One example would be the introduction of a transposable element-encoding recombinant DNA sequence used to effect genetic changes. The methods of the present invention are also used to create plants with unique "signal sequences" or other marker sequences that can be used to identify patented strains or varieties.

【0080】以下の非制限例は、本発明の実例となるも
のである。それらは、組み換えDNAをしっかり発現
し、そのDNAを子孫に伝達する本発明の、繁殖能力が
あるZea mays植物の調整に使用される一般的手
順をよく説明するものである。別の方法で明記されてい
なければ、全成分及びパーセンテージは重量である。現
れている特異的形質転換事象の確立は、形質転換手順を
受けた物質量の関数である。それゆえ、この中で記述さ
れた手順で生じる個々の状況が、形質転換産物を生産し
ない時には、その手順を繰り返すことが必要である。
The following non-limiting examples are illustrative of the present invention. They well illustrate the general procedure used to prepare fertile Zea mays plants of the present invention that expresses recombinant DNA and transmits that DNA to progeny. Unless otherwise specified, all components and percentages are by weight. The probability of emerging specific transformation events is a function of the amount of material that has undergone the transformation procedure. It is therefore necessary to repeat the procedure when the individual situations arising in the procedure described therein do not produce a transformant.

【0081】実施例I:カルス株AB11に由来する繁殖
能力があるトランスジェニック植物Zea mays
Example I: Reproduction from callus strain AB11
Transgenic plant Zea mays capable

【0082】I.植物再生能を保持するメイズ細胞培養
の開始及び維持 同系交配株B73植物の花粉(アイオワ州大学)と、同系
交配株A188植物(ミネソタ大学穀類改良協会)の受粉
によって作られた、交雑種未成熟胚から、砕けやすい、
胚形成メイズカルス培養を開始した。胚の長さが1.5〜
2.0mmに達した時に、雌穂を収穫した。各雌穂を50%v/v
市販漂白剤(2.63%v/v次亜塩素酸ナトリウム)で、室温
で20分間表面滅菌した。次に、この雌穂を滅菌、蒸留及
び脱イオンした水で洗浄した。未成熟胚を無菌的に分離
して、栄養開始/維持培地に、培地に曝した根/新芽軸と
一緒に置いた。開始/維持培地(以下”F培地”と言
う)は、2%(w/v)スクロース、1.5mg/1の2,4−ジクロロ
フェノキシ酢酸(2,4-D)、6mMプロリン、及び0.25%Gel
rite(サンジエゴ、Kelco社)を含むN6基本培地(Chu,19
75)で構成されていた。オートクレーブ滅菌に先立っ
て、pHを5.9に調整した。他に記述がない限り、全ての
組織培養操作は、無菌条件で行った。未成熟胚を26℃、
暗がりでインキュベートした。砕けやすい堅さ及び明確
に限定された体胚の存在について、未成熟胚の胚盤から
の細胞増殖を評価した。未成熟胚のプレート培養開始後
10〜14日に、この形態を有する組織を新たな培地にトラ
ンスファーした。次にこの組織を、14〜21日毎のルーチ
ンベースで継代培養した。約1gの大きさに達した組織
の切片から70〜80mgの組織を採取し、新たな培地にトラ
ンスファーした。正しい形態が維持されていることを確
認するため、継代培養を常に注意深く視覚的にモニタリ
ングした。体胚が存在したので、適切な条件下で培養で
植物が生じていることが保証された。本実施例に使用さ
れた、AB11と名付けられた細胞培養は、このような培
養で、砲撃法の約1年前に開始されていた。
I. Initiation and maintenance of maize cell cultures that retain the ability to regenerate plants immature hybrids produced by pollination of inbred B73 plant pollen (University of Iowa) and inbred A188 plant (University of Minnesota Cereal Improvement Association) From the embryo, easy to break,
Embryogenic maize callus culture was started. Embryo length 1.5 ~
Ears were harvested when they reached 2.0 mm. 50% v / v for each ear
The surface was sterilized with a commercial bleach (2.63% v / v sodium hypochlorite) at room temperature for 20 minutes. The ears were then washed with sterilized, distilled and deionized water. Immature embryos were aseptically separated and placed in a nutrient start / maintenance medium along with the root / sprout axis exposed to the medium. The start / maintenance medium (hereinafter referred to as "F medium") contains 2% (w / v) sucrose, 1.5 mg / 1 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D), 6 mM proline, and 0.25% Gel
N6 basic medium (Chu, 19) containing rite (San Diego, Kelco)
75). Prior to autoclaving, the pH was adjusted to 5.9. Unless otherwise stated, all tissue culture procedures were performed under aseptic conditions. Immature embryos at 26 ° C
Incubated in the dark. Cell proliferation from the scutellum of immature embryos was evaluated for friability and the presence of well-defined somatic embryos. After starting plate culture of immature embryos
On day 10-14, the tissue with this morphology was transferred to fresh medium. The tissue was then subcultured on a routine basis every 14-21 days. 70-80 mg of tissue was harvested from a section of tissue that reached approximately 1 g in size and transferred to fresh medium. Subcultures were always carefully and visually monitored to ensure that the correct morphology was maintained. The presence of somatic embryos ensured that the plants had developed in culture under appropriate conditions. The cell culture named AB11 used in this example was such a culture and was started about one year before the bombardment procedure.

【0083】II.プラスミド プラスミド、pHYGI1は、標準的な組み換えDNA
技法を使用して、ベクタ−pBS+(カリフォルニア州
サンジエゴ、Stratgene社)に組立てた、3.2kbの環状プ
ラスミドであった。メイズAdhIS第1イントロン
(Callisら、1987)を含有する、553bp Bc1−Bam
HIフラグメントを、CaNY 35Sプロモーターと、
実施例Vに従って組立てられた、PCHN1-1のヒグロ
マイシンコーティング配列との間に挿入した。図1と図
2に、pHYGI1の地図を示す。pHYGI1のサンプ
ルを、ブダペスト条約の規定に従って、1990年3月16日
に合衆国メリーランド州リークビリーのAmerican type
Culture Collectionに供託し、受入れ番号40774番が割
り当てられた。
II. Plasmid Plasmid, pHYGI1, is a standard recombinant DNA
A 3.2 kb circular plasmid assembled into vector-pBS + (Stratgene, San Diego, CA) using the technique. 553 bp Bcl-Bam containing the Maze AdhIS first intron (Callis et al., 1987).
The HI fragment was replaced with a CaNY 35S promoter,
It was inserted between PCHN1-1 and the hygromycin coating sequence assembled according to Example V. 1 and 2 show maps of pHYGI1. A sample of pHYGI1 was prepared on March 16, 1990 in the American type of Leakbilly, Maryland, USA, in accordance with the provisions of the Budapest Treaty.
Deposited with the Culture Collection and assigned accession number 40774.

【0084】pBII221は、CaMV 35Sプロモー
ターによって5'末端で、またnosポリアデニレーショ
ン配列によって3'末端で、側面を防御された大腸菌β−
グルクロニダーゼ・コーディング配列を含有している。
本プラスミドは、35SプロモーターとpBII221のコ
ーディング配列の間にメイズAdHIS第1イントロン
を挿入して組み立てた(Jeffersonら、1987)。図3と図
4にpBII221の地図を示す。微小投射物攻撃法によ
って、胚形成カルス培養AB11にプラスミドを導入し
た。
PBII221 was flanked at the 5 'end by the CaMV 35S promoter and at the 3' end by the nos polyadenylation sequence.
Contains glucuronidase coding sequence.
This plasmid was assembled by inserting a maize AdHIS first intron between the 35S promoter and the coding sequence of pBII221 (Jefferson et al., 1987). 3 and 4 show maps of pBII221. Plasmids were introduced into embryogenic callus cultures AB11 by the microprojectile challenge method.

【0085】III.DNA伝達経過 微小投射物攻撃法の7〜12日前に、胚形成メイズカルス
株AB11を継代培養した。砲撃法のために、下記のよう
にAB11を調製した。凝集塊もしくはカルス5個、各湿
重量約50mgを、60x15mmの滅菌ペトリプレート(ファル
コン1007)の中央に、十字型に配置した。砲撃処理を通
して、閉じた容器に、湿ったペーパータオルと一緒にプ
レートを保存した。
III. DNA transfer process Seven to twelve days before the microprojectile challenge method, the embryogenic maize callus strain AB11 was subcultured. AB11 was prepared as follows for the bombardment technique. Five agglomerates or callus, each about 50 mg wet weight, were placed in the center of a 60 x 15 mm sterile Petri plate (Falcon 1007) in a cross-shaped manner. The plate was stored in a closed container with wet paper towels throughout the bombardment process.

【0086】下記のこと以外は、Kleinら(1988b)の記述
に正確に従って、M−10タングステン粒子(Biolistics
社)にプラスミドをコーティングした。(i)推奨された量
の2倍のDNAを使用した。(ii)粒子上へのDNA沈殿
を0℃で行った。(iii)砲撃処理を通して、DNAをコー
ティング したタングステン粒子が入っている試験管
を、氷上で保存した。
M-10 tungsten particles (Biolistics) exactly as described by Klein et al. (1988b) except as described below.
Was coated with the plasmid. (i) Two times the recommended amount of DNA was used. (ii) DNA precipitation on the particles was performed at 0 ° C. (iii) The test tube containing the DNA-coated tungsten particles was stored on ice throughout the bombardment process.

【0087】全ての試験管には、1mg/mlのプラスミドD
NA合計5μ1と一緒に、水中50mg/mlのM−10タングス
テン25μ1、2.5MのCaCl225μ1及び100mMのアスペルミジ
ンが入っていた。両プラスミドを使用した時には、各々
2.5μ1ずつであった。1本の試験管にはプラスミドpB
II221のみが、もう1本の試験管にはT.E.バッフ
ァー(下記表2参照)が入っていた。
All tubes contain 1 mg / ml plasmid D
It contained 25 μl of 50 mg / ml M-10 tungsten in water, 225 μl of 2.5 M CaCl 2 and 100 mM aspermidine, along with a total of 5 μl of NA. When using both plasmids,
2.5 μl each. One test tube contains plasmid pB
II221 only, and T.I. E. FIG. A buffer (see Table 2 below) was included.

【0088】全ての試験管を、氷上で10分間インキュベ
ートした。室温で5秒間、Eppendorf遠心機で遠心分離し
てこの粒子をペレット化し、上澄25μ1を捨てた。砲撃
処理を通して、試験管を氷上に保存した。5回以下の砲
撃には各調製品を使用した。
All tubes were incubated on ice for 10 minutes. The particles were pelleted by centrifugation at room temperature for 5 seconds in an Eppendorf centrifuge, and 25 μl of the supernatant was discarded. The test tubes were stored on ice throughout the bombardment process. Each preparation was used for up to five shells.

【0089】大型投射物及び停止プレートは、Biolisti
c社(ニューヨーク州イサカ)から入手した。供給者の
記述通りに、それらを滅菌した。微小投射物攻撃装置
は、Biolistic社から入手した。
The large projectiles and stop plate were from Biolisti
c (Ithaca, New York). They were sterilized as described by the supplier. The microprojectile attack device was obtained from Biolistic.

【0090】円筒部に最も近いスロットの中に停止プレ
ートを入れ、微小投射物攻撃装置の停止プレート・トレ
ーの底から5cm下に、サンプル・プレート・トレーを置
いた。上述の通りに調製したカルス組織のプレートを、
サンプル・プレート・トレーの中心に置き、ペトリ皿の
フタを外した。砲撃の間ずっと組織を保持するために、
3X3mmの網目で、直流電気をかけた鉄でできている、7
X7cm2の堅い金網を開いている皿の上に置いた。Biolis
tic社の記述通りに、タングステン/DNA調製品を音
波破砕し、各砲撃毎に、大型投射物の最上部に2.5μ1の
懸濁液をピペット操作した。製造会社の記述通りに本装
置を操作した。表2に実施した砲撃法をまとめる。
The stop plate was placed in the slot closest to the cylinder and the sample plate tray was placed 5 cm below the bottom of the microprojectile attack device stop plate tray. A plate of callus tissue prepared as described above,
Placed in the center of the sample plate tray and removed the lid of the Petri dish. In order to retain the tissue throughout the bombardment,
3 x 3mm mesh made of iron with direct current electricity.
A hard wire mesh of X7cm2 was placed on the open plate. Biolis
The tungsten / DNA preparation was sonicated as described by tic and a 2.5 μl suspension was pipetted on top of the large projectile at each bombardment. The device was operated as described by the manufacturer. Table 2 summarizes the firing methods used.

【0091】[0091]

【表3】 [Table 3]

【0092】pBII221を含むカルス砲撃のプレート2枚
を、F培地用プレート(ヒグロマイシンを含有しない)
にトランスファSーし、26℃、暗がりでカルスを培養し
た。7日後、このカルスを、GUS検定バッファー(5−
ーブロモ−4−クロロ−3−インドリル−β−D−グルク
ロニド 1mg/ml)(Research Organic社)、100 mMリン
酸ナトリウムpH7.0、各5 mMのフェリシアンカリウム及
びフェロシアンカリウム、10 mM EDTA及び0.065%
トリトンX−100 を含有する、35x10mmのペトリ皿
(Palcom 1008)にトランスファーした。37℃で3日間イ
ンキュベートし、その後、青色の細胞数を数えると、2
つのプレートで見られる一過性のGUS−発現細胞は、
合計313及び335で、砲撃された他のプレートと共に、D
NA伝達過程も起きていたことが示唆される。GUS検
定法は破壊的であるため、GUS検定に使用した組織の
プレートは、カウント後、廃棄した。
Two callus bombardment plates containing pBII221 were used as F medium plates (without hygromycin)
Was transferred to S., and the calli were cultured in the dark at 26 ° C. Seven days later, the callus was washed with GUS assay buffer (5-
1-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-glucuronide (Research Organic), 100 mM sodium phosphate pH 7.0, 5 mM each of ferricyan potassium and ferrocyan potassium, 10 mM EDTA and 0.065%
Transferred to 35 × 10 mm Petri dishes (Palcom 1008) containing Triton X-100. Incubate at 37 ° C for 3 days, then count the blue cells to get 2
The transient GUS-expressing cells found in the two plates
A total of 313 and 335, along with the other plates bombarded,
It is suggested that the NA transmission process was also taking place. Because the GUS assay is destructive, the plates of the tissue used for the GUS assay were discarded after counting.

【0093】培地を45℃まで冷却しておいた時に、水に
溶解した100mg/mlの濾過滅菌ヒグロマイシンBの適当量
を加え、プレートを注ぐ前にヒグロマイシンB(Calbio
chem社)を培地に組み込んだ。
When the medium had been cooled to 45 ° C., an appropriate amount of 100 mg / ml sterile filtered hygromycin B dissolved in water was added and the hygromycin B (Calbio) was added before pouring the plate.
chem) was incorporated into the medium.

【0094】全てのサンプルを砲撃した後、ただちにp
HYGI1/pBII221で処理したプレートのサンプ
ル全部のカルスとT.E.プレートの2つを、15mg/1の
ヒグロマイシンBを含有するF培地にトランスファーし
た(プレート当たり10ピースのカルス)。これをラウン
ド1選択プレートと言う。T.E.処理プレートのカル
スを、ヒグロマイシンを含まないF培地にトランスファ
ーした。この組織を2〜3週間毎に非選択培地に継代培養
したので、これを非選択コントロールカルスと言う。
After bombarding all samples, p
All calli and T. cerevisiae samples on plates treated with HYGI1 / pBII221 E. FIG. Two of the plates were transferred to F medium containing 15 mg / 1 hygromycin B (10 pieces of callus per plate). This is called the round 1 selection plate. T. E. FIG. Calli from the treated plates were transferred to F medium without hygromycin. Since this tissue was subcultured every 2-3 weeks on a non-selective medium, this is called a non-selective control callus.

【0095】選択の14日後、選択培地上にも非選択培地
上にも、実質的に同一の組織が現れた。7つのpHYG
I1/pBII221プレートのカルス全部と、T.E.処
理プレートのカルス1個を、ラウンド1選択プレートか
ら、60mg/1のヒグロマイシンを含有するラウンド2選択
プレートにトランスファーした。ラウンド2選択プレー
トは各々、プレート当たり30mgピースのカルスを10個含
んでおり、プレートの総数が膨張する結果となった。
After 14 days of selection, substantially identical tissues appeared on both selective and non-selective media. 7 pHYG
All calli on the I1 / pBII221 plate, E. FIG. One callus of the treated plate was transferred from a round 1 selection plate to a round 2 selection plate containing 60 mg / 1 hygromycin. Each round 2 selection plate contained 10 calli of 30 mg pieces per plate, resulting in a swelling of the total number of plates.

【0096】ラウンド2選択プレート上で21日後、60mg
/1のヒグロマイシンを含有するラウンド3選択プレート
に全ての物質をトランスファーした。砲撃から75日後、
何組かのラウンド3選択プレートの、成育可能なカルス
のセクターをチェックした。そのセクターの1つは、壊
死組織という環境から、pHYGI1/pBII221処理
プレート上で、増殖していた。このセクターは、PH3
と呼ばれ、ヒグロマイシンを含まないF培地にこれをト
ランスファーした。
After 21 days on the round 2 selection plate, 60 mg
All material was transferred to a round 3 selection plate containing / 1 hygromycin. 75 days after the bombardment,
Several sets of round 3 selection plates were checked for viable callus sectors. One of the sectors was growing on pHYGI1 / pBII221 treated plates from an environment of necrotic tissue. This sector is PH3
This was transferred to F medium without hygromycin.

【0097】ヒグロマイシンを含まないF培地上で19日
後、60mg/1のヒグロマイシンを含有するF培地にPH3
をトランスファーした。60mg/1のヒグロマイシンが存在
する中で、多回の継代培養を通して生育を持続すること
ができた。
After 19 days on F medium without hygromycin, PH3 medium was added to F medium containing 60 mg / 1 hygromycin.
Was transferred. Growth could be sustained through multiple subcultures in the presence of 60 mg / 1 hygromycin.

【0098】PH3カルスがヒグロマイシン耐性遺伝子
を獲得していることを示すために、実施例Vに従って、
PH3カルス及びコントロールのカルスからゲノムDN
Aを分離し、サザンプロット法で分析した。分離したD
NA(10μg)をBamHI(NEB)で消化し、TA
E(40 mM トリス酢酸、pH7.6、1mMEDTA)バッフ
ァー中、15Vで16時間、0.8%w/vアガロス・ゲルで電気
泳動にかけた。Nytran膜(Schleicher and Schuell)に
このDNAをトランスファーした。製造業者の勧告に従
って、トランスファー、交雑化及び洗浄条件を実施し
た。
To show that PH3 callus has acquired the hygromycin resistance gene, according to Example V
Genomic DN from PH3 callus and control callus
A was separated and analyzed by Southern blotting. D isolated
NA (10 μg) was digested with BamHI (NEB),
Electrophoresis was performed on a 0.8% w / v agaros gel in E (40 mM Tris acetate, pH 7.6, 1 mM EDTA) buffer at 15 V for 16 hours. This DNA was transferred to a Nytran membrane (Schleicher and Schuell). Transfer, hybridization and washing conditions were performed according to the manufacturer's recommendations.

【0099】供給者の指示に従って、Oligo Labelling
Kit(Pharmacia)で標識する任意のプライマーにより、
α−92P−dctP(ICN Radiochemicals社)で、32P
標識プローブを調製した。使用した鋳型DNAは、pH
YGI1の1055bpのBamHIフラグメントで、HPT
コーディング配列全体を含んでいる。
According to the supplier's instructions, Oligo Labelling
With any primer labeled with Kit (Pharmacia),
α-92P-dctP (ICN Radiochemicals), 32P
A labeled probe was prepared. The template DNA used was pH
The 1055 bp BamHI fragment of YGI1
Contains the entire coding sequence.

【0100】スクリーンを強化しながら、X-OMATICカセ
ットのコダックX-OMAT ARフィルムに膜を暴露した。予
測した1.05kbの位置に、PH3カルスのバンドが確認さ
れ、HPTコーディングカルスの存在を示した。コント
ロールのカルスには、バンドが確認されなかった。ヒグ
ロマイシン遺伝子が高分子量DNAに組み込まれている
ことを証明するために、PH3カルス及びコントロール
カルスの非消化DNAを、上述のように、電気泳動にか
け、ブロットして交雑化した。非切断DNAと同じ移動
度で、非消化PH3DNAだけが、プローブに対して交
雑化を示した。コントロールのカルスのDNAでは、交
雑化が認められなかった。この結果は無傷のpHYGI
1あるいは小さな非染色体プラスミドのように、PH3
カルスにはHPTコーディング配列が存在しないことを
証明するものである。この結果は、高分子量DNAへの
ヒグロマイシン遺伝子の組み込みと一致する。
While strengthening the screen, the membrane was exposed to Kodak X-OMAT AR film in the X-OMATIC cassette. A band of PH3 callus was confirmed at the predicted position of 1.05 kb, indicating the presence of HPT-encoded callus. No bands were found in the control callus. To demonstrate that the hygromycin gene was incorporated into the high molecular weight DNA, undigested DNA from PH3 callus and control callus was electrophoresed and blotted and hybridized as described above. At the same mobility as the uncut DNA, only undigested PH3 DNA showed hybridization to the probe. No hybridization was observed in the control callus DNA. The result is an intact pHYGI
As with one or a small non-chromosomal plasmid, PH3
It demonstrates the absence of the HPT coding sequence in the calli. This result is consistent with the incorporation of the hygromycin gene into high molecular weight DNA.

【0101】VI.植物再生及び種子の生産 60mg/1のヒグロマイシンを含有するプレートから、塩酸
チアミン0.5mg/1。2,4ーD0.75mg/1、スクロース50g/
1、アスパラギン 150mg/1、Gelrite 2.5g/(サンジェ
ゴ、Kelco社)を補足したRM5基本塩(Murashigeら、1
962)でできているRMS培地に、PH3カルスの一部
をトランスファーした。
VI. Plant regeneration and seed production From a plate containing 60 mg / 1 hygromycin, thiamine hydrochloride 0.5 mg / 1. 2,4-D 0.75 mg / 1, sucrose 50 g /
1. RM5 basic salt supplemented with asparagine 150mg / 1, Gelrite 2.5g / (Sanjego, Kelco) (Murashige et al., 1
962), a part of the PH3 callus was transferred to the RMS medium.

【0102】RM5培地で14日後、PH3の大部分及び非
選択コントロールカルスをR5培地(2,4-Dを除く以外
はRM5培地)にトランスファーした。このプレート
を、26℃、暗がりで7日間培養し、26℃で14時間照射
し、10時間は暗い光管理様式に移した。この点で、R5
培地100mlが入っている1クォートの缶詰製造ジャー(B
all)に、形成された苗木をトランスファーした。植物
を、固形に移植して成熟するまで栽培する前に、ジャー
からバーミキュライトに7〜8日間トランスファーした。
PH3から合計45本の植物ができ、コントロールカルス
から合計10本の植物ができた。
After 14 days in RM5 medium, most of the PH3 and non-selective control calli were transferred to R5 medium (RM5 medium except for 2,4-D). The plates were incubated for 7 days in the dark at 26 ° C., irradiated for 14 hours at 26 ° C., and transferred to a dark light management mode for 10 hours. In this regard, R5
1 quart canned jar containing 100 ml of medium (B
All), the formed seedlings were transferred. Plants were transferred from jars to vermiculite for 7-8 days before transplanting to solids and growing to maturity.
PH3 produced a total of 45 plants, and control calli produced a total of 10 plants.

【0103】同系交配のZea maysMBS501(M
ike Brayton Seeds)FR4326(Illinois Foundation R
esearch)及び特許登録同系交配株LM1112を用いて、
標準技法により、成熟したPH3植物のコントロールさ
れた受粉が行われた。受粉後45日に種子を収穫し、1〜2
日間乾燥させた。
The inbred Zea mays MBS501 (M
ike Brayton Seeds) FR4326 (Illinois Foundation R)
esearch) and the patent registered inbred strain LM1112
Controlled pollination of mature PH3 plants was performed by standard techniques. Harvest seeds 45 days after pollination, 1-2
Let dry for days.

【0104】VII.R1子孫の分析 R1植物にHPT及びGUS遺伝子配列が存在すること
を、PCR分析法で試験した。HPT遺伝子の発現は、
HPT活性の酵素検定法で測定した。表3に、データを
まとめる。これらのデータは、両親を通して、組み換え
DNAが伝達及び発現されることを証明するもので、メ
ンデルの遺伝と一致する。もとのカルスでは、HPTコ
ーディング配列が高分子量DNAに統合されるというサ
ザンプロット法の証拠を、遺伝データと組み合わせる
と、外来DNA配列は染色体に統合されることが示唆さ
れる。R1子孫にGUS遺伝子が存在することは、非選
択遺伝子の同時形質転換及び遺伝を証明するものであ
る。
VII. Analysis of R1 Progeny The presence of HPT and GUS gene sequences in R1 plants was tested by PCR analysis. The expression of the HPT gene
HPT activity was measured by an enzyme assay. Table 3 summarizes the data. These data demonstrate that recombinant DNA is transmitted and expressed through parents and are consistent with Mendelian inheritance. In the original callus, Southern plot evidence that the HPT coding sequence is integrated into high molecular weight DNA, combined with genetic data, suggests that the foreign DNA sequence is integrated into the chromosome. The presence of the GUS gene in the R1 progeny demonstrates co-transformation and inheritance of the non-selected gene.

【0105】[0105]

【表4】 [Table 4]

【0106】[0106]

【表5】 [Table 5]

【0107】[0107]

【表6】 [Table 6]

【0108】HPT酵素検定法は、下記の方法に基づい
ている。S.K.Dattaら、Bio/Technology, 8,736(1990),
M.Stabellら、Anal.Bioshem.,185,319(1990),E.Caban
es-Bastos,Gene,77,169(1989)。
The HPT enzyme assay is based on the following method. SKDatta et al., Bio / Technology, 8,736 (1990),
M. Stabell et al., Anal. Bioshem., 185, 319 (1990), E. Caban.
es-Bastos, Gene, 77, 169 (1989).

【0109】根のサンプル(0.2g)を7〜10日齢の苗木か
ら切り取り、液体窒素(N2)で急速に凍結する。使い捨
ての乳棒と試験管を使用し、アルミナ及び400μ1のEB
(50mMトリス−塩酸、10%v/vグリセロール、 0.1mMPM
SF、pH7.0)で30〜60秒間サンプルをすりつぶし、次
にEppendorf微量遠心機で10分間遠心分離した。Certric
on 30フィルター・ユニットに上澄を移し、Beckman G
RP遠心機の定角ローターで、5000rpm、4℃で30分間遠
心分離することにより、脱塩した。各フィルター・ユニ
ットの洗浄に、1mlのEBを使用し、さらに5000rpmで60
分間、回転させた。保持物質を回収し、-70℃で保存し
た。遺伝子変換したカルス組織及びそのコントロールの
サンプル(0.2g)を上述のようにすりつぶし、その上澄を
陽性及び陰性のコントロールとして使用した。
Root samples (0.2 g) are cut from 7-10 day old seedlings and snap frozen in liquid nitrogen (N2). Use disposable pestle and test tube, alumina and 400μ1 EB
(50 mM Tris-HCl, 10% v / v glycerol, 0.1 mM PM
(SF, pH 7.0) for 30-60 seconds and then centrifuged for 10 minutes in an Eppendorf microcentrifuge. Certric
Transfer the supernatant to the on 30 filter unit and use the Beckman G
Desalting was performed by centrifugation at 5,000 rpm and 4 ° C. for 30 minutes using a fixed-angle rotor of an RP centrifuge. Use 1 ml of EB for washing each filter unit,
Spin for minutes. Retentate was collected and stored at -70 ° C. Transgenic callus tissue and control samples (0.2 g) were ground as described above and the supernatant was used as positive and negative controls.

【0110】Bradford, Anal. Bioshem., 72,248(1976)
の方法を用いて、BioRadキットで蛋白を定量した。根抽
出物の蛋白濃度は0.2〜2μg/μlの範囲であった。20m
Mトリス−マレイン酸、13mM MgCl2、 NH4Cl、0.5m
MDDT、50μMATP、0.61μg/μlヒグロマイ
シンB、25μg/μlウシ血清アルブミン、ならびに12
μ Ci/μl γ32P−ATPを含有する反応混合液に根
抽出物(4μg総蛋白)を加えた。反応量は32μlであっ
た。反応混合液を37℃で30分間インキュベートした。
Bradford, Anal. Bioshem., 72, 248 (1976)
The protein was quantified with the BioRad kit using the method described above. The protein concentration of the root extract ranged from 0.2 to 2 μg / μl. 20m
M Tris-maleic acid, 13 mM MgCl2, NH4Cl, 0.5 m
MDDT, 50 μM ATP, 0.61 μg / μl hygromycin B, 25 μg / μl bovine serum albumin and 12
Root extract (4 μg total protein) was added to the reaction mixture containing μ Ci / μl γ32P-ATP. The reaction volume was 32 μl. The reaction mixture was incubated at 37 ° C. for 30 minutes.

【0111】反応混合液1μlを、ポリエチレンイミン・
セルロース薄層クロマトグラフィー・プレート(Sigma
Chem 社)にスポットした。50mMホルム酸pH5.4で展開
し、風乾し、Kodak XAR−5フィルムに暴露した。反応生
成物リン酸ヒグロマイシンは、この条件下では溶媒前面
付近に移動する。
1 μl of the reaction mixture was mixed with polyethyleneimine
Cellulose thin-layer chromatography plates (Sigma
Chem). Developed with 50 mM formic acid pH 5.4, air dried and exposed to Kodak XAR-5 film. The reaction product hygromycin phosphate migrates near the solvent front under these conditions.

【0112】PCR検定を実施するために、植物組織か
らサンプル0.1gを採取し、液体窒素で凍結した。次に、
0.1Mトリス−塩酸200μl、0.1M NaCl、20mMEDTA、1
% Sarkosyl、pH8.5の中、4℃で、120グリットのカーボ
ランダムでサンプルをすりつぶした。フェノール/クロ
ロホルム抽出物ならびにエタノール及びイソプロパノー
ル沈殿の後、T.E.にサンプルを懸濁し、ポリメラー
ゼ連鎖反応で分析した。(K. B. Mullis, 合衆国特許第
4,683,202号)。 50mM KCL、10mM トリス−塩酸pH8.
4、3mM MgCl2、100μg/mlゼラチン、0.25μM/ml、各々
0.25Mの適切なプライマー、各々0.2mMのデオキシヌクレ
オチド・トリホスフェート(dATP,dCTP,dG
TP,dTTP)、2.5単位のTag DNAポリメラーゼ
(Cetus)、ならびに10μl のDNA調製品の中、容量1
00μlでPCRを実施した。混合液に鉱油をのせ、94℃
まで3分間加熱し、1分間55℃、1分間72℃、1分間94℃の
35周期に増幅した。次に、この混合液を50℃で2分間、
さらに72℃で5分間インキュベートした。PCR生成物1
0μlを、アガロースゲル中で電気泳動にかけ、エチジウ
ムブロマイドで染色して見えるようにした。
To perform the PCR assay, a 0.1 g sample was taken from plant tissue and frozen in liquid nitrogen. next,
0.1 M Tris-HCl 200 μl, 0.1 M NaCl, 20 mM EDTA, 1
Samples were ground with 120 grit carborundum at 4 ° C. in% Sarkosyl, pH 8.5. After the phenol / chloroform extract and ethanol and isopropanol precipitation, T.I. E. FIG. Samples were suspended and analyzed by polymerase chain reaction. (KB Mullis, U.S. Patent No.
4,683,202). 50 mM KCL, 10 mM Tris-HCl pH 8.
4,3mM MgCl2,100μg / ml gelatin, 0.25μM / ml, each
0.25M of appropriate primers, each with 0.2mM deoxynucleotide triphosphate (dATP, dCTP, dGTP)
TP, dTTP), 2.5 units of Tag DNA polymerase (Cetus), and 10 μl of the DNA preparation in a volume of 1
PCR was performed with 00 μl. Place mineral oil on the mixture and heat at 94 ° C
Heat up to 55 ° C for 1 minute, 72 ° C for 1 minute, 94 ° C for 1 minute
Amplified for 35 cycles. Next, the mixture was heated at 50 ° C. for 2 minutes.
Incubation was further performed at 72 ° C. for 5 minutes. PCR product 1
0 μl was electrophoresed in an agarose gel and stained with ethidium bromide to make it visible.

【0113】HPT遺伝子の存在の分析に、35Sプロモ
ーターに相補的なPCHプライマー1つ、ならびにHP
Tコーディング配列に相補的なPCHプライマー1つを
用いた。それゆえ、適切な大きさのPCR生成物を作る
ために、HPT鋳型DNAは隣接する35Sプロモーター
領域、Adh1イントロン、及び5'蛋白コーディング配
列領域を含んでいなければならない。
For analysis of the presence of the HPT gene, one PCH primer complementary to the 35S promoter,
One PCH primer complementary to the T coding sequence was used. Therefore, in order to produce a properly sized PCR product, the HPT template DNA must include the adjacent 35S promoter region, Adh1 intron, and 5 'protein coding sequence region.

【0114】GUS遺伝子の存在の分析に、GUS蛋白
コーディング領域内の配列に相補的なPCHプライマー
を用いた。鋳型DNAが、2つのプライマーの間に無傷
のコーディング領域を含んでいれば、797bpのPCR生
成物が予測される。
For analysis of the presence of the GUS gene, a PCH primer complementary to a sequence in the GUS protein coding region was used. If the template DNA contains an intact coding region between the two primers, a 797 bp PCR product is expected.

【0115】実施例II:種子貯蔵蛋白をコード化してい
る組み換えDNAを含むカルス株AB63S由来の、繁殖
能力があるトランスジェニック植物 10kDのゼイン貯蔵蛋白は、メイズ仁の胚乳に生産さ
れ、”種子貯蔵蛋白”と言われる蛋白の種類の代表的な
物の1つである。この蛋白は極めて高い濃度のメチニオ
ン(22.5%)を含有しており、ZpS10/(22)遺伝子によ
ってコード化されている(M. S. Bennerら、Tfeor. App
l.Genet., 78,761(1989);この中で、z10と言われる遺
伝子)。それゆえ、z10遺伝子の発現増加は、コーンの
メチオニン含有量の増加に使用できる。キメラz10遺伝
子を含む、繁殖能力があるトランスジェニックコーン
は、実施例Iの手順により、幾つかの小さな修飾で達成
できる。実施例IIも、実施例Iに使用されたものとは異
なるカルス株を使用して、組み換えDNAの導入を証明
するものである。
Example II: Encoding a seed storage protein
Breeding from callus strain AB63S containing recombinant DNA
The 10 kD zein storage protein of transgenic plants capable of being produced in maize kernel endosperm is one of a representative class of proteins referred to as “seed storage proteins”. This protein contains very high concentrations of methinion (22.5%) and is encoded by the ZpS10 / (22) gene (MS Benner et al., Tfeor. App.
l. Genet., 78, 761 (1989); in which the gene referred to as z10). Therefore, increased expression of the z10 gene can be used to increase corn methionine content. Fertile transgenic corn containing the chimeric z10 gene can be achieved by the procedure of Example I with some minor modifications. Example II also demonstrates the introduction of recombinant DNA using a different callus strain than that used in Example I.

【0116】I.組織培養株 本実施例に使用された、AB63Sと名付けられた胚形成
メイズカルス株は、実施例Iに記述されている開始及び
維持手順により、エリートの同系交配株A188とB73の
間の交配によって生じた未成熟胚から作られた。カルス
株は、砲撃の役7・月前に開始されていた。砲撃の11週
間前に、この組織を1.9mmのスクリーンを強制的に通し
て、ふるい分け、N6維持培地上でプレート培養した。
成育1〜2週間後に、結果として生じた植物から、砕けや
すい、胚形成カルスを選択し、新たな培地にトランスフ
ァーし、再びふるい分ける前に、1.5〜3週間成育させ
た。この周期のふるい分け及び砕けやすいカルスの回収
は、組織に砲撃する前に、合計3回実施した。
I. Tissue Culture Strains The embryogenic maize callus strain, named AB63S, used in this example was generated by crossing between the elite inbred strains A188 and B73 by the initiation and maintenance procedures described in Example I. Made from immature embryos. The callus stock was launched seven months before the bombardment role. Eleven weeks prior to bombardment, the tissue was sieved, forced through a 1.9 mm screen, and plated on N6 maintenance medium.
After 1-2 weeks of growth, friable, embryogenic calli were selected from the resulting plants, transferred to fresh medium and grown for 1.5-3 weeks before re-sieving. This cycle of sieving and recovery of friable callus was performed a total of three times before bombarding the tissue.

【0117】実施例Iに記述されているプラスミドpH
YGI1及びpBII221を本実施例で使用した。加え
て、プラスミドpZ27Z10は、DNA/タングステン調
製に含まれていた。標準的な組み換えDNA技法による
3.2kbの環状プラスミドベクタ−pUC118を用いて組
立てた(J.Vieiraら、Methods Enzymol.,153,3(1987)。
pZ27Z10は、メイズ10kDゼイン遺伝子(Kirihara
ら、Gene, 7,359(1988)本資料ではz10と言われる)の
コーディング配列及び3'非コーディング配列のすぐ隣に
位置する、メイズの27kDゼイン遺伝子(D.E.Geraght
y,ph.D.Thesis,ミネソタ大学(1987)、)の5'転写調節領
域を含む。z27調節遺伝子と、z10コーディング及び3'
配列の組合わせは、本資料ではキメラz27−z10遺伝子
と言われる。35Sプロモーターに隣接するCaMYゲノ
ム領域のポリAシグナルは、pZ27Z10のz10遺伝子配
列の3'の位置をしめる。図9と図10は、本プラスミド
の地図を表す。プラスミドpZ27Z10のサンプルのサン
プルを、ブダペスト条約の規定に従って、メリーランド
州リークビリーのAmerican Type Culture Collection
に、受入れ番号ATCC 40938で供託した。
Plasmid pH as described in Example I
YGI1 and pBII221 were used in this example. In addition, plasmid pZ27Z10 was included in the DNA / tungsten preparation. By standard recombinant DNA techniques
A 3.2 kb circular plasmid vector-constructed using pUC118 (J. Vieira et al., Methods Enzymol., 153, 3 (1987)).
pZ27Z10 is a maize 10 kD zein gene (Kirihara
Et al., Gene, 7,359 (1988) referred to as z10 in this document) and the 27 kD zein gene of the maize (DEGeraght) located immediately adjacent to the coding sequence and the 3 'non-coding sequence.
y, ph. D. Thesis, University of Minnesota (1987)). z27 regulatory gene, z10 coding and 3 '
The sequence combination is referred to herein as the chimeric z27-z10 gene. The polyA signal of the CaMY genomic region flanking the 35S promoter positions 3 'of the z10 gene sequence of pZ27Z10. FIG. 9 and FIG. 10 show maps of this plasmid. A sample of the plasmid pZ27Z10 was prepared according to the provisions of the Budapest Treaty by the American Type Culture Collection, Leakbilly, MD.
Was deposited under accession number ATCC 40938.

【0118】III.DNA伝達過程 微小投射物砲撃法の3週間前に、メイズ胚形成カルス株
AB63Sの組織を継代培養した。1.9mmスクリーンを通
してふるい分け、その組織を砲撃用に調製した。ふるい
分けた組織を、滅菌した、フィルター当たり約500mgの
薄いローンの、5.5cmのWhatman No.1フィルターディス
ク上でプレート培養した。合計6ディスクの組織を調製
した。微小投射物砲撃法に先立って、組織を含有するフ
ィルターディスクを空のペトリプレートにトランスファ
ーした。プレートにふたをしないで、層流フードの中に
20分間放置して、組織を少し乾燥した。組織がそれ以
上乾燥するのを防ぐため、砲撃に使用するまでプレート
を多湿の中で保存した。砲撃に使用したDNAはプラス
ミドpHYGI1、pZ27Z10、及びpBII221の
1:1:1(重量で)で構成されていた。実施例Iに記
述されている通りに、タングステン粒子上にDNAを沈
澱させた。
III. DNA transfer process Three weeks prior to microprojectile bombardment, tissues of the maize embryogenic callus strain AB63S were subcultured. The tissue was prepared for bombardment by sieving through a 1.9 mm screen. The sieved tissues were plated on sterile, approximately 500 mg thin filters per filter, 5.5 cm Whatman No. 1 filter discs. A total of 6 disc tissues were prepared. Prior to microprojectile bombardment, the filter disks containing the tissue were transferred to empty Petri plates. The plate was left uncovered in a laminar flow hood for 20 minutes to dry the tissue slightly. Plates were stored in a humid environment until used for bombardment to prevent further drying of the tissue. The DNA used for bombardment consisted of the plasmids pHYGI1, pZ27Z10, and pBII221, 1: 1: 1 (by weight). DNA was precipitated on tungsten particles as described in Example I.

【0119】BiolistiTMPDS1000(DuPont)装置を使
用したこと、ならびに組織の上にスクリーンをのせなか
ったこと以外は、実施例Iに記述されている通りに、砲
撃した。カルス組織を含む6個のフィルターディスクを
下記のように処理した。フィルター2個は、DNA/タ
ングステン調製品(潜在的な陽性処理 2X)で各2回
砲撃し、フィルター3個は、DNA/タングステン調製
品(潜在的な陽性処理1X)で各1回砲撃し、フィルタ
ー1個は、DNA/タングステン砲撃に使用したタング
ステンと同一重量を用いたタングステン/水懸濁液で1
回砲撃した(陰性の処理)。
Bombardment was performed as described in Example I, except that the Biolisti ™ PDS1000 (DuPont) device was used, and that no screen was placed over the tissue. Six filter discs containing callus tissue were processed as follows. Two filters were bombarded twice with DNA / tungsten preparation (potential positive treatment 2X), three filters were bombarded once with DNA / tungsten preparation (potential positive treatment 1X), One filter is a tungsten / water suspension using the same weight as the tungsten used for DNA / tungsten bombardment.
Bombarded twice (negative treatment).

【0120】IV.形質転換カルスの選択 砲撃後、2X DNA処理のカルス組織を含むフィルタ
ーディスクを、ラウンド1選択プレート、15mg/lのヒグ
ロマイシンを含有するF培地、にトランスファーした。
1X DNA処理の2個のフィルターならびに陰性のコ
ントロール処理のフィルターも、ラウンド1選択プレー
トにトランスファーした。非選択コントロールカルスと
して使用するために、1X DNA処理の3番目のフィ
ルターを、ヒグロマイシンを含有しないF培地にトラン
スファーした。この非選択コントロールカルスは潜在的
に陽性であるため、比較の目的で、選択の初めの2ラウ
ンドの間、維持されるだけである。その後、ヒグロマイ
シンを含まないF培地に維持された非砲撃AB63Sカ
ルスをヒグロマイシン選択コントロールカルスとして用
いた。
IV. Selection of Transformed Callus After bombardment, filter disks containing callus tissue treated with 2X DNA were transferred to round 1 selection plates, F medium containing 15 mg / l hygromycin.
Two filters with IX DNA treatment as well as filters with negative control treatment were also transferred to the round 1 selection plate. A third filter of 1X DNA treatment was transferred to F medium without hygromycin for use as a non-selected control callus. Since this unselected control callus is potentially positive, it is only maintained during the first two rounds of selection for comparison purposes. Thereafter, non-bombarded AB63S callus maintained in F medium without hygromycin was used as hygromycin selection control callus.

【0121】5日後、小さな凝集塊(約25mg)のカルス
を、フィルターディスクから新たなラウンド1選択培地
にトランスファーした。プレート培養密度は、プレート
当たりカルス凝集塊10個であった。この時までに、カル
スは重量で約2倍に増加していた。同じ方法で、ヒグロ
マイシンを含まないF培地に、非選択コントロールカル
スをトランスファーした。砲撃後15日に、ラウンド1選
択培地からラウンド2選択培地(60μg/のヒグロマイシ
ンを含有するF培地)に全組織をトランスファーした。
今回のトランスファーでは、プレート培養密度は、プレ
ート当たりカルス凝集塊14個であった。前回のトランス
ファーから14日間で、カルスは容積で約3倍に増加して
いた。23日後、ラウンド2選択培地から、60μg/のヒグ
ロマイシンを含有するラウンド3選択培地に全組織をト
ランスファーした。
After 5 days, small clumps (about 25 mg) of callus were transferred from filter discs to fresh round 1 selection medium. The plate culture density was 10 callus clumps per plate. By this time, the callus had increased about twice in weight. In the same way, unselected control calli were transferred to F medium without hygromycin. Fifteen days after bombardment, all tissues were transferred from round 1 selective medium to round 2 selective medium (F medium containing 60 μg / hygromycin).
In this transfer, the plate culture density was 14 callus clumps per plate. In the 14 days since the last transfer, the callus had increased about three times in volume. Twenty-three days later, all tissues were transferred from round 2 selection medium to round 3 selection medium containing 60 μg / hygromycin.

【0122】砲撃後59日に、壊死カルス凝集塊で囲まれ
た中に、生きているセクターが5つ認められた。前回の
トランスファーからの連続的なプレート上に互いに隣接
して出現したため、このセクター5個は、ラウンド2選
択に由来するただ1つのカルス凝集塊から誘導されたも
のと考えられた。このセクターは、2X DNA処理か
ら生じ、カルス株Metlと呼ばれた。
Five days after the bombardment, five living sectors were found surrounded by necrotic callus clumps. The five sectors were considered to have been derived from only one callus aggregate from the round 2 selection, as they appeared adjacent to one another on successive plates from the previous transfer. This sector resulted from 2X DNA treatment and was called callus strain Metl.

【0123】ヒグロマイシン60μg/mlを含有するF培地
及びヒグロマイシンを含まないF培地に、カルス株Me
tlをトランスファーした。22日間インキュベートし
た後、2種の培地上の組織の成育及び外観に、見た目に
よる違いは認められなかった。このカルス株Met1は
急速に成長し、培地中にヒグロマイシンが存在すること
によって阻止されないようであった。Metlカルス
は、かなり砕けやすく、どちらの培地でも胚形成性であ
って、ヒグロマイシンを含まないF培地で成育したコン
トロールAB63Sカルスと視覚的に区別することはで
きなかった。
The callus strain Me was added to an F medium containing 60 μg / ml of hygromycin and an F medium containing no hygromycin.
tl was transferred. After incubation for 22 days, there was no apparent difference in the growth and appearance of the tissue on the two media. This callus strain Met1 grew rapidly and did not appear to be blocked by the presence of hygromycin in the medium. Metl callus was fairly brittle and embryogenic in both media and could not be visually distinguished from control AB63S callus grown on F media without hygromycin.

【0124】V.形質転換カルスの確認 Met1カルス及びコントロールAB63Sカルスを使
って、阻止検査を実施した。阻止検査を開始する前に、
ヒグロマイシンを含まないF培地でMetlカルスを2
1日間成育させた。Met1カルス及びコントロールA
B63Sカルスを、0、15、60、100及び 200mg/lのヒグ
ロマイシンを含有するF培地のプレートにトランスファ
ーした。各濃度のヒグロマイシンにつき、各カルス株の
プレートを3個調製した。各プレートには、1個約50mg
のカルスピースが、5〜6個含まれていた(プレート当た
りの総カルスは約300mg)。
V. Confirmation of transformed calli Inhibition tests were performed using Metl callus and control AB63S calli. Before you start an interdiction test,
2 Metl callus in F medium without hygromycin
Grow for one day. Met1 callus and control A
B63S calli were transferred to plates of F medium containing 0, 15, 60, 100 and 200 mg / l hygromycin. For each concentration of hygromycin, three plates of each callus strain were prepared. Approximately 50mg per plate
5 to 6 callus pieces (total callus per plate was about 300 mg).

【0125】28日間インキュベートした後、各プレー
ト上のカルス重量を測定した。各ヒグロマイシン濃度で
得られた平均重量を、0mg/lヒグロマイシンで得られた
カルスの平均重量で割り、成育阻止率を求めた。その結
果は、15、60及び 100mg/lのヒグロマイシン濃度で、M
et1カルスの成育は完全に阻止されたことを示した。
200mg/lのヒグロマイシンを含有する培地上で、Met
1カルスの成育は約20%阻止された。対照的に、AB6
3Sカルスの成育は、全てのヒグロマイシン濃度で阻止
され、200mg/lヒグロマイシンでは、AB63Sカルス
は、成育が約90%阻止された。この結果から、カルス株
Met1は、増殖培地中に存在するヒグロマイシンに耐
性を示すことが確認された。
After incubation for 28 days, the callus weight on each plate was measured. The average weight obtained at each concentration of hygromycin was divided by the average weight of callus obtained at 0 mg / l hygromycin to determine the growth inhibition rate. The results show that at hygromycin concentrations of 15, 60 and 100 mg / l, M
The growth of et1 calli was shown to be completely inhibited.
Met on a medium containing 200 mg / l hygromycin
The growth of one callus was inhibited by about 20%. In contrast, AB6
3S callus growth was inhibited at all hygromycin concentrations, and at 200 mg / l hygromycin, AB63S callus was inhibited by about 90%. From these results, it was confirmed that the callus strain Met1 exhibited resistance to hygromycin present in the growth medium.

【0126】Met1カルスDNAにヒグロマイシン耐
性遺伝子が存在することを確認するために、またカルス
がキメラz27−z10遺伝子も獲得したかどうかを決
定するために、サザンブロット検定法を実施した。HP
Tコーディング配列の検出には、Met1カルス及びコ
ントロールカルスから分離したDNAサンプルを、制限
酵素BamHI,HindII1及びBstEIIで消
化した。消化したDNAサンプルを、0.8%アガロースゲ
ルで電気泳動にかけ、実施例Iに記述されているよう
に、Nytran膜にブロットした。ブロット前のエチジウム
ブロマイド染色ゲルの視覚的検査では、BamHI消化
は完全のようであるが、HindII1もBstEII
も、かなりの程度までDNAを開裂しなかったことを示
した。ビオチン標識した、HPTコーディング配列の1.
05kbBamHIフラグメントでブロットを精査した。
交雑化、洗浄及び検出に用いた条件は、本実験に使用し
たBRL PhotogeneTMキットの示唆通りであ
った。
Southern blot assays were performed to confirm the presence of the hygromycin resistance gene in the Met1 callus DNA and to determine whether the callus also acquired the chimeric z27-z10 gene. HP
For detection of the T coding sequence, DNA samples separated from the Met1 callus and the control callus were digested with the restriction enzymes BamHI, HindII1 and BstEII. The digested DNA sample was electrophoresed on a 0.8% agarose gel and blotted onto a Nytran membrane as described in Example I. Visual inspection of the ethidium bromide stained gel before blotting shows that BamHI digestion appears to be complete, but HindII1 is also BstEII.
Did not cleave the DNA to any significant extent. Biotin-labeled HPT coding sequence 1.
The blot was probed with the 05 kb BamHI fragment.
Conditions used for hybridization, washing and detection were as suggested by the BRL Photogene ™ kit used in this experiment.

【0127】交雑化の後で、BamHI消化したMet
1 DNAを含有するレーンに、約2.7、4.5 及び6.5kb
の大きさのほか、予測した1.05kbの大きさの、標識バン
ドを確認した。この結果から、HPTコーディング配列
がカルス株MetlのDNAに存在することが示され
た。この他の2.7、4.5 及び6.5kbのバンドは、制限酵素
消化が不完全であるか、あるいはHPT配列の配列し直
した複数のコピーが存在することを示した。HindI
I1及びBstEII消化の場合には、両レーンで非消
化DNAの位置に、交雑化シグナルを見ることができ
た。この結果は、HPTコーディング配列は、Met1
ゲノムの高分子量DNAに集積されることを示した。コ
ントロールカルスのDNA消化物を含有するどのレーン
にも、非交雑化シグナルは認められなかった。
After hybridization, BamHI digested Met
About 2.7, 4.5 and 6.5 kb in the lane containing 1 DNA
In addition to the size, a labeled band having the expected size of 1.05 kb was confirmed. The results indicated that the HPT coding sequence was present in the DNA of the callus strain Metl. The other 2.7, 4.5 and 6.5 kb bands indicated incomplete digestion of the restriction enzymes or the presence of multiple rearranged copies of the HPT sequence. HindI
In the case of I1 and BstEII digestion, hybridization signals could be seen at the position of undigested DNA in both lanes. This result indicates that the HPT coding sequence is Met1
It was shown to be integrated into the high molecular weight DNA of the genome. No dehybridization signal was observed in any lane containing a control callus DNA digest.

【0128】キメラz27−z10遺伝子の検出には、
Met1カルス及びコントロールカルスから分離したD
NAサンプルを用いて、サザンブロット検定法を実施し
た。DNAサンプルを、制限酵素BamHI及びEco
RIで消化した。BamHI消化は、本形質転換に使用
した、pZ27Z10構造のz10コーディング配列及
び3非コーディング配列を含有する2.76kbフラグメント
を遊離させる。7.26kbpZ27Z10プラスミドには、
EcoRI部位がただ1個ある。Photogene kit (BR
L)に記述されている条件を用いて、z10コーディン
グ配列全体を含有するビオチン標識プローブで、作成し
たブロットを交雑化した。
For detection of the chimeric z27-z10 gene,
D isolated from Met1 callus and control callus
Southern blot assays were performed using NA samples. The DNA sample was prepared using the restriction enzymes BamHI and Eco.
Digested with RI. BamHI digestion releases the 2.76 kb fragment containing the z10 coding sequence and the three non-coding sequences of the pZ27Z10 structure used for this transformation. The 7.26 kbp Z27Z10 plasmid contains:
There is only one EcoRI site. Photogene kit (BR
Using the conditions described in L), the generated blot was hybridized with a biotin-labeled probe containing the entire z10 coding sequence.

【0129】BamHI消化の場合には、Met1及び
コントロールカルスの両DNAを含有するレーンの9kb
及び約15kbに、内因性z10配列が交雑化シグナルを示
した。Metlサンプルの約 3.5kbに、補足的なバンド
が認められたが、コントロールDNAサンプルでは認め
られなかった。予測されたMet1 DNAの2.76kbサ
イズに、強度の交雑化信号は認められなかった。Met
1 DNAのBamHI消化に2.76kbの標識バンドが存
在しなかったことは、DNAの不完全消化、もしくは導
入したDNAの再配列を示した。
In the case of BamHI digestion, a 9 kb lane containing both Met1 and control callus DNA was used.
And at about 15 kb, the endogenous z10 sequence showed a hybridization signal. A complementary band was observed at about 3.5 kb in the Metl sample, but not in the control DNA sample. No strong hybridization signal was observed at the expected 2.76 kb size of Met1 DNA. Met
The absence of a labeled 2.76 kb band in BamHI digestion of 1 DNA indicated incomplete digestion of the DNA or rearrangement of the introduced DNA.

【0130】EcoRI消化の場合、Mer1及びコン
トロールの両カルスDNAの、約12kb及び16kbに、内因
性z10配列の交雑化シグナルを示した。Met1サン
プルの約14kbに、補足的なバンドが認められたが、コ
ントロールDNAサンプルでは認められなかった。この
結果は、コントロールカルスDNAのサンプルには存在
しない、Met1カルスのDNAに新たなz10配列が
存在することを示した。
In the case of EcoRI digestion, hybridization signals of the endogenous z10 sequence were shown at about 12 kb and 16 kb in both Mer1 and control callus DNA. A complementary band was observed at about 14 kb in the Met1 sample, but not in the control DNA sample. This result indicated that a new z10 sequence was present in the Metl callus DNA, which was not present in the control callus DNA sample.

【0131】以上の結果を、Met1及びコントロール
カルスDNAをBamHI、NcoI及びNsiIで消
化した、2回目のサザンプロット検定法で確認した。M
et1及びコントロールカルスの非消化DNAのサンプ
ルも含めた。32P標識したz10コーディング配列プロ
ーブで、フィルターを精査した。消化物の全てに、陰性
のコントロールカルスDNAサンプルには存在しない新
たなz10交雑化シグナルが、Met1カルスDNAに
は認められた。以上の結果から、Met1カルスに新た
なz10コーディング配列が存在することが確認され
た。非消化DNAを含有するレーンの、Met1及びコ
ントロールカルスの非消化DNAの位置に、交雑化シグ
ナルが認められた。これらの結果は、Met1カルスの
染色体DNAに導入されたz10配列が集積されること
を示した。
The above results were confirmed by the second Southern blot test in which Met1 and control callus DNA were digested with BamHI, NcoI and NsiI. M
Samples of undigested DNA of et1 and control callus were also included. The filters were probed with a 32P-labeled z10 coding sequence probe. All of the digests showed a new z10 hybridization signal not present in the negative control callus DNA sample in the Metl callus DNA. From the above results, it was confirmed that a new z10 coding sequence was present in the Met1 callus. A hybridization signal was observed in the lane containing the undigested DNA at the position of the undigested DNA of Met1 and control callus. These results indicated that the z10 sequence introduced into the chromosomal DNA of Met1 callus was accumulated.

【0132】VI.植物再生及びトランスジェニック種子
の生産 実施例Iに記述されているように、Met1株及びコン
トロールAB63S株のカルスをRM5培地にのせた。
26℃、暗がりで14日間インキュベートした後、実施例
Iに記述されているように、カルスをR5培地にトラン
スファーした。26℃、暗がりで7日間インキュベート
し、次に実施例Iに記述さてれている条件の明るい所に
移した。明るい所で14日後、RS培地100mlが入ったMag
enta box(Sigma Chemical社)に苗木をトランスファー
した。本培地で7〜14日後、苗木をバーミキュライト
に7日間、次に土壌に移したところ、成熟するまで成育
した。Met1カルスから、合計49本の植物(Met
l−1〜mMet1−49と呼ばれる)が再生し、コン
トロールAB63Sカルスから合計25本の植物が再生
した。Met1カルスから再生した植物が、導入された
DNAを保持していたことを確認するために、葉の組織
から調製したDNAのサンプルに、PCR分析を実施し
た。この目的のために、6種のオリゴデオキシリボヌク
レオチド1組を使用した。これらのオリゴヌクレオチド
の配列、配向及びず8に示したキメラz27−z10遺
伝子構造内の相対的位置を下記の表7にまとめた。
VI. Plant regeneration and production of transgenic seeds As described in Example I, calli of the Metl strain and the control AB63S strain were plated on RM5 medium.
After incubation for 14 days in the dark at 26 ° C., the calli were transferred to R5 medium as described in Example I. Incubate at 26 ° C. in the dark for 7 days, then transfer to light under the conditions described in Example I. After 14 days in a bright place, Mag containing 100 ml of RS medium
The seedlings were transferred to an enta box (Sigma Chemical). After 7-14 days in this medium, the seedlings were transferred to vermiculite for 7 days and then transferred to soil, where they grew to maturity. From the Met1 callus, a total of 49 plants (Met
l-1 to mMet1-49), and a total of 25 plants were regenerated from the control AB63S callus. To confirm that the plants regenerated from the Metl callus retained the introduced DNA, PCR analysis was performed on DNA samples prepared from leaf tissue. One set of six oligodeoxyribonucleotides was used for this purpose. Table 7 below summarizes the sequences, orientations and relative positions within the chimeric z27-z10 gene structure shown in Figure 8 for these oligonucleotides.

【0133】[0133]

【表7】 [Table 7]

【0134】オリゴヌクレオチド(またはプライマー)
の1組を、1つのz27オリゴヌクレオチド(z27
5’またはz27mid)と1つのz10オリゴヌクレ
オチド(z10midまたはz103’)からなる1対
のオリゴヌクレオチドを用いて、内因性のトウモロコシ
z227またはz10遺伝子からではなく、キメラz2
7−z10遺伝子だけからフラグメントの増幅が起るよ
うにデザインした。これらz27−z10−特異オリゴ
ヌクレオチド対を用いたPCR反応中に期待する大きさ
の増幅フラグメントが現れることは、特別のカルスまた
は植物DNA試料中にキメラz27−z10遺伝子が存
在することを示す特徴である。
Oligonucleotides (or primers)
To one z27 oligonucleotide (z27
5 ′ or z27mid) and one z10 oligonucleotide (z10mid or z103 ′) using a pair of oligonucleotides, rather than from the endogenous maize z227 or z10 gene,
The design was such that fragment amplification occurred only from the 7-z10 gene. The appearance of an amplified fragment of the expected size during a PCR reaction using these z27-z10-specific oligonucleotide pairs is a feature indicating the presence of the chimeric z27-z10 gene in a particular callus or plant DNA sample. is there.

【0135】z27オリゴヌクレオチド(z275’ま
たはz273’を有するz27mid)の一対あるいは
z10オリゴヌクレオチド(z10midを有するz1
05’またはz103’)の一対を用いると、対照AB
635カルスDNA、Met1カルスDNAまたはpz
27z10プラスミドDNAについて実施されたPCR
反応において使用するとき、それぞれz27調節配列ま
たはz10コーディング配列を表すフラグメントの増幅
が起こる。これらの反応は特定のカルスまたは植物DN
A試料からの内因性トウモロコシ遺伝子配列の増幅に関
する陽性対照として役立つ。
A pair of z27 oligonucleotides (z27mid having z275 ′ or z273 ′) or z10 oligonucleotides (z1mid having z10mid)
05 'or z103'), the control AB
635 callus DNA, Met1 callus DNA or pz
PCR performed on 27z10 plasmid DNA
When used in a reaction, amplification of fragments representing the z27 regulatory sequence or z10 coding sequence, respectively, occurs. These reactions are specific callus or plant DN
Serves as a positive control for amplification of the endogenous maize gene sequence from the A sample.

【0136】葉のDNAは以下に述べるように、二つの
Met1 RO植物(Met1−1及びMet1−2と
命名)と一つの対照AB63SRO植物から調製した。
PCR反応はこれらのDNA試料について、HPTコー
ディング配列、キメラz27−z10遺伝子、z27調
節配列およびz10コーディング配列に特異的なオリゴ
ヌクレオチド対を用いて実施した。PCR反応生成物の
ゲル解析から、期待した大きさの増幅生成物がMet1
−1DNA及びMet1−2DNAを用いたすべての反
応について得られた。対照AB63SDNAはHPTコ
ーディング配列とキメラz27−z10遺伝子に関して
陰性であったが、内因性z27調節配列とz10コーデ
ィング配列に関しては陽性であった。これらの結果か
ら、験べたMet1 RO植物は導入されたHPTDN
Aとキメラz27−z10DNAを保持していることが
実証された。
Leaf DNA was prepared from two Met1 RO plants (designated Met1-1 and Met1-2) and one control AB63SRO plant, as described below.
PCR reactions were performed on these DNA samples using oligonucleotide pairs specific for the HPT coding sequence, the chimeric z27-z10 gene, the z27 regulatory sequence and the z10 coding sequence. From the gel analysis of the PCR reaction product, the amplification product of the expected size
Obtained for all reactions using -1 DNA and Met1-2 DNA. Control AB63S DNA was negative for the HPT coding sequence and the chimeric z27-z10 gene, but positive for the endogenous z27 regulatory sequence and the z10 coding sequence. Based on these results, the Met1 RO plants tested showed that the introduced HPTDN
A and the chimeric z27-z10 DNA.

【0137】特徴的なz27−z10PCR反応生成物
がz27調節配列とz10コーディング配列の両者を含
んでいることの確実な証拠として、PCR反応生成物に
ついてサウザーンブロット分析を行った。同じ試料を負
荷した二つのアガロースゲルからサウザーンブロットフ
ィルターを調製した。その試料には、上に述べたz27
調節配列、z10コーディング配列、およびキメラz2
7−z10遺伝子配列の増幅によって得られたPCR反
応生成物が含まれている。一つのブロットをz10コー
ディング配列プローブとハイブリダイズし、他のブロッ
トそz27調節配列プローブとハイブリダイズさせた。
その結果、z10コーディング配列プローブはz10コ
ーディング配列PCR反応およびキメラz27−z10
遺伝子PCR反応からの増幅フラグメントとハイブリッ
ドを形成したのに対して、z27調節配列PCR反応か
らの増幅フラグメントとはハイブリッドを形成しなかっ
た。同じように、z27プローブはz27調節配列PC
R反応およびキメラz27−z10遺伝子PCR反応か
らの増幅フラグメントとハイブリッドを形成したのに対
して、z10コーディング配列PCR反応からの増幅フ
ラグメントとはハイブリッドを形成しなかった。これら
の結果から、PCR反応において増幅されたフラグメン
トは期待した遺伝子配列を含むこと、そしてキメラz2
7−z10遺伝子に対する特徴的なPCR増幅生成物は
z27調節配列とz10コーディング配列の両方を含む
ことが示された。
As a solid evidence that the characteristic z27-z10 PCR reaction product contained both the z27 regulatory sequence and the z10 coding sequence, Southern blot analysis was performed on the PCR reaction products. Southern blot filters were prepared from two agarose gels loaded with the same sample. The sample contains z27 as described above.
Regulatory sequence, z10 coding sequence, and chimeric z2
Includes PCR reaction products obtained by amplification of the 7-z10 gene sequence. One blot was hybridized with the z10 coding sequence probe and the other blot with the z27 regulatory sequence probe.
As a result, the z10 coding sequence probe was converted to the z10 coding sequence PCR reaction and chimera z27-z10
While hybridized with the amplified fragment from the gene PCR reaction, it did not hybridize with the amplified fragment from the z27 regulatory sequence PCR reaction. Similarly, the z27 probe is the z27 regulatory sequence PC
It hybridized with the amplified fragment from the R reaction and the chimeric z27-z10 gene PCR reaction, but did not hybridize with the amplified fragment from the z10 coding sequence PCR reaction. From these results, it was found that the fragment amplified in the PCR reaction contained the expected gene sequence, and that chimera z2
The characteristic PCR amplification product for the 7-z10 gene was shown to contain both the z27 regulatory sequence and the z10 coding sequence.

【0138】トウモロコシの近交系A100、B73、
A654およびH99について成熟Met1 RO植物
の授粉調節を行なった。さらに、いくつかの自家−およ
び同胞受粉を実施した。Met1 RO植物を雄花粉ド
ナーと雌花粉レシピエントの両方に用いて全部で130
の授粉を行なった。授粉後45日に成熟した種子を収穫
してのち1〜2週間乾燥させた。
Inbred lines of corn A100, B73,
Pollination regulation of mature Met1 RO plants was performed for A654 and H99. In addition, several self- and sib pollinations were performed. Met1 RO plants were used as both male pollen donors and female pollen recipients for a total of 130
Was pollinated. Mature seeds were harvested 45 days after pollination and dried for 1-2 weeks.

【0139】VII.R1子孫の分析 HPT配列とキメラz27−z10遺伝子の存在をR1
子孫の3つの組についてR1植物組織からのDNAのP
CR分析によって評価した。
VII. Analysis of R1 progeny The presence of the HPT sequence and the chimeric z27-z10 gene
P of DNA from R1 plant tissue for three sets of progeny
Evaluated by CR analysis.

【0140】分析したR1子孫の最初の組は、RO植物
Met1−7からの4個の未成熟ふさ−種子から成って
いる。これらのふさ−種子はMet1−7のふさから成
長した絹の開放授粉を通じて得られた。授粉後約18日
目に、そのふさ−種子を植物から除去し、表面を殺菌消
毒した。各種子から内乳を切り出し、ドライアイス上で
凍結、DNA分離に使用するまで−70℃で貯蔵した。
The first set of R1 progeny analyzed consisted of four immature tuft-seed from the RO plant Met1-7. These tuft-seed were obtained through open pollination of silk grown from Met 1-7 tufts. About 18 days after pollination, the tuft-seed was removed from the plant and the surface was disinfected. Inner milk was cut out from each seed, frozen on dry ice, and stored at -70 ° C until used for DNA separation.

【0141】各種子からの胚をR5培地に移し発芽させ
た。10日後芽生えをvernmiculateに7日間継代し、つ
いで土壌に移して発育熟成させた。HPTコーディング
配列、キメラz27−z10遺伝子およびトウモロコシ
Adh−1遺伝子に特異的なオリゴヌクレオチドの組を
用いてそれぞれの内乳から分離したDNAについてPC
R分析を実施した。4個の内乳DNA試料のうちの三つ
は、上記遺伝子配列のすべてに対して陽性であることが
わかった。第4番目のDNA試料はHPTコーディング
配列とキメラz27−z10遺伝子配列に対して陰性で
あったが、内因性Adh−1配列に対しては陽性であっ
た。これら野結果からHPT配列とキメラz27−z1
0遺伝子のいずれもMet1−7のR1子孫にトランス
ミットされていたことがわかった。同様の分析をA65
4XMet1−1の交雑から得た24個の種子について
実施した。授粉後24日に種子を穂から除去し、表面を
殺菌消毒した。内乳と胚を分離し、上に述べたと同じよ
うに処理した。内乳DNA試料のPCR分析によって、
24個の子孫のうち9個がHPT配列とキメラz27−
z10遺伝子の両方を受け取っていることがわかった。
残りの15個の子孫は導入した遺伝子配列のいずれも保
持していなかった。分析したR1子孫の3番目の組はR
O植物Met1−6の自家授粉から由来する28個の2
週齢芽生えの葉組織から調整した。
Embryos from various offspring were transferred to R5 medium and germinated. After 10 days, the seedlings were subcultured to vernmiculate for 7 days, and then transferred to soil for growth and ripening. PC for DNA isolated from each endosperm using a set of oligonucleotides specific for the HPT coding sequence, the chimeric z27-z10 gene and the maize Adh-1 gene
An R analysis was performed. Three of the four endosperm DNA samples were found to be positive for all of the above gene sequences. The fourth DNA sample was negative for the HPT coding sequence and the chimeric z27-z10 gene sequence, but positive for the endogenous Adh-1 sequence. From these results, the HPT sequence and chimera z27-z1
It was found that all 0 genes were transmitted to the R1 progeny of Met1-7. A similar analysis was performed on A65
This was performed on 24 seeds obtained from the 4XMet1-1 cross. 24 days after pollination, the seeds were removed from the ears, and the surface was sterilized and disinfected. Endosperm and embryos were separated and processed as described above. By PCR analysis of endosperm DNA samples,
Nine of the 24 progeny contained the HPT sequence and the chimera z27-
It was found that both z10 genes were received.
The remaining 15 offspring did not carry any of the introduced gene sequences. The third set of R1 progeny analyzed was R
28 plants 2 derived from self-pollination of O plants Met1-6
It was prepared from the leaf tissue of a week-old seedling.

【0142】葉DNA試料の分析からR1子孫の24個
がHPT配列とキメラz27−z10遺伝子の両方を保
持していることがわかった。残り4個のR1子孫(proge
ny)は導入した遺伝子のいずれも保持していなかった。
上記分析結果を表8に要約し、これによりMet1植物
のR1子孫のかなりの部分が導入DNAに遺伝されてい
ることが実証された。
Analysis of the leaf DNA samples indicated that 24 of the R1 progeny contained both the HPT sequence and the chimeric z27-z10 gene. The remaining four R1 descendants (proge
ny) did not carry any of the introduced genes.
The results of the above analysis are summarized in Table 8, which demonstrates that a significant portion of the R1 progeny of the Metl plant is inherited by the introduced DNA.

【0143】[0143]

【表8】 [Table 8]

【0144】遠縁交雑群からのz27z10/HPT−
植物に対するz27z10+/HPT+植物の比は単一
遺伝子座の1:1分離比と矛盾しない。さらに、自家授
粉群からのz27z10/MPT植物に対するz27z
10+/HPT+植物の比は単一遺伝子座の3:1分離
比と矛盾しない。データはまた導入HPTとz27−z
10配列が結合していることを示している。
Z27z10 / HPT- from a distantly crossed group
The ratio of z27z10 + / HPT + plants to plants is consistent with a 1: 1 segregation ratio at a single locus. In addition, z27z10 / MPT plants from the self-pollinated group
The ratio of 10 + / HPT + plants is consistent with a 3: 1 segregation ratio of a single locus. Data also includes introductory HPT and z27-z
This shows that 10 sequences are linked.

【0145】実施例III:殺虫性蛋白質をコードする組
み換えDNAを含むカルス系AB12からの稔性トラン
スジェニック植物 種々のバチルスthuringiensis遺伝子によってコードさ
れる蛋白質は多くの殺虫上の応用において有用なことが
示されている。特定のヘテロBt遺伝子によるトランス
ジェニックトウモロコシ植物の産生は、特定の病害虫に
対するその植物の抵抗性を増強するだろう。組換えBt
遺伝子を含む稔性トランスジェニック植物は、以下に示
すように、例1に従い、それにいくつかのわずかの変更
をほどこして作られる。
Example III: Set encoding insecticidal proteins
Fertility transcript from callus AB12 containing recombinant DNA
Proteins encoded by various Bacillus thuringiensis genes in sgenic plants have been shown to be useful in many pesticidal applications. Production of a transgenic corn plant by a particular hetero-Bt gene will enhance the plant's resistance to certain pests. Recombinant Bt
Fertile transgenic plants containing the gene are made according to Example 1 with some minor modifications, as shown below.

【0146】同時に、例1のカルス系であるAB11を
イニシエートし、他のカルス系も作製する。AB12は
同じ両親型遺伝子型(A188XB73)をもつ植物の
分離交雑から作製する。この例はAB11とAB63S
に加えて第3のカルス系から稔性トランスジェニック植
物が再生することを示し、さらに稔性トランスジェニッ
ク植物の産生が単一カルス系だけに特異な性質によるの
ではないことを示している。
At the same time, the callus AB11 of Example 1 is initiated to produce another callus. AB12 is produced from an isolated cross of plants having the same parental genotype (A188XB73). This example is AB11 and AB63S
In addition, it shows that the fertile transgenic plant regenerates from the third callus line, and that the production of the fertile transgenic plant is not due to properties unique to the single callus line alone.

【0147】例1に記述したプラスミドpHYGI1を
用いたが、同時に、ネオマイシンフォスホトランスフェ
ラーゼ(NPTII)遺伝子とフレーム融合した殺虫剤
性のバチルスthuringiensisエンドトキシン(BT)遺
伝子を含むプラスミドであるpMS533も用いた。融
合遺伝子からの5’位置にCaMVとノーパリンシンタ
ーゼプロモーターからのDNAのセグメントが位置して
いる。融合遺伝子からの3’位置には、ノーパリンシン
ターゼ遺伝子のpolyA領域とトマトプロテアーゼ阻
害剤I遺伝子から由来するDNAのフラグメントがあ
る。
The plasmid pHYGI1 described in Example 1 was used, but pMS533, a plasmid containing the insecticide Bacillus thuringiensis endotoxin (BT) gene fused in frame with the neomycin phosphotransferase (NPTII) gene, was also used. The segment of DNA from the CaMV and nopaline synthase promoter is located 5 'from the fusion gene. At the 3 'position from the fusion gene is the polyA region of the nopaline synthase gene and a fragment of DNA derived from the tomato protease inhibitor I gene.

【0148】カルスに対しては例Iに述べた方法で行う
が、プラスミドpHYGIIとpMS533を含むタン
グステン/DNA調製物中に用いたDNAだけが異な
る。一つのチューブはわずかに5μlTE(10mM Tris-
Hcl pH8.0、1m MEDTA)を含むだけである。
The callus is carried out as described in Example I, only the DNA used in the tungsten / DNA preparation containing the plasmids pHYGII and pMS533 is different. One tube contains only 5 μl TE (10 mM Tris-
Hcl pH 8.0, 1m MEDTA).

【0149】つぎの打込みが行われた:11 × pHY
GII/pMS533(陽性処置能あり)と3XTE調
製物(対照処置)。
The following implantations were made: 11 × pHY
GII / pMS533 (possible for positive treatment) and 3XTE preparation (control treatment).

【0150】打込み後、pHYGII/pMS533処
理からのカルスを、プレートあたり10個のピースとし
て15mg/lのハイグロマイシンを含むF培地であるラウ
ンド1セレクションプレート(選択平板)上に置いた。
同様のことをTE調製物(セレクト対照カルス)を打込
んだプレートのうちの2個について行った。TE調製物
を打込んだカルスの一つのプレートをハイグロマイシン
のないF培地上に置いた;このカルスを対照組織(非セ
レクト対照カルス)のソースとして実験期間中保持し
た。
After implantation, calli from the pHYGII / pMS533 treatment were placed on round 1 selection plates (selection plates), F medium containing 15 mg / l hygromycin as 10 pieces per plate.
The same was done for two of the plates that had been implanted with the TE preparation (select control callus). One plate of callus with the TE preparation was placed on F medium without hygromycin; this callus was retained as a source of control tissue (non-selective control callus) throughout the experiment.

【0151】18日後、カルスをラウンド1セレクショ
ンプレートから、60mg/lハイグロマイシンをプレート
あたり10個の30mgピースとして含むラウンド2セレ
クションプレートに移した。ラウンド2セレクションプ
レート上で21日間選別した後、カルスは完全に阻害さ
れていた。カルスの全部を、ラウンド2セレクションプ
レートからハイグロマイシン60mg/lを含むラウンド3
セレクションプレートに移した。
After 18 days, the calli were transferred from the round 1 selection plate to a round 2 selection plate containing 60 mg / l hygromycin as 10 30 mg pieces per plate. After 21 days of selection on round 2 selection plates, callus was completely inhibited. The entire callus was transferred from round 2 selection plates to round 3 containing 60 mg / l hygromycin.
Transferred to selection plate.

【0152】ラウンド3セレクションプレート上で42
日間経過後、周囲の壊疽組織から6つのセクターが繁殖
しているのが観察され、これらの全てがpHYGI1/
pMS533処置済試料からのものであった。カルス系
はF培地に移された。24日後、CB2で表される1つ
のカルス系が相当に成長した。各カルス系の一部が(i)
ハイグロマイシン15mg/lを含むF培地若しくは(ii)ハ
イグロマイシン60mg/lを含むF培地に移された。対照
カルスをハイグロマイシン15mg/lを含むF培地に移し
た。
On the round 3 selection plate, 42
After a period of days, six sectors were observed to have propagated from the surrounding gangrene tissue, all of which were pHYGI1 /
From pMS533 treated samples. Callus lines were transferred to F medium. After 24 days, one callus line, designated CB2, has grown considerably. Part of each callus system is (i)
It was transferred to F medium containing 15 mg / l hygromycin or (ii) F medium containing 60 mg / l hygromycin. Control calli were transferred to F medium containing 15 mg / l hygromycin.

【0153】6つのカルス系のうち1つ、CB2、だけ
が60mg/lのハイグロマイシン存在下の別培養基で成長
を続けることができた。DNAをこのカルスの一部から
離し、Bt遺伝子の存在をサザンブロット(Southern b
lot)分析で確認した。
Only one of the six callus lines, CB2, was able to continue growing on a separate medium in the presence of 60 mg / l hygromycin. DNA was released from a portion of this callus and the presence of the Bt gene was determined by Southern blot (Southern b.
lot) confirmed by analysis.

【0154】DNAは BamHIとXhoIを組合わせた制限酵
素で消化された。BamHIはBtコーディング配列の5’エ
ンドで切り、XhoIはコーディング領域の3’エンドで切
る。A 32Pと表示されたプローブはpMS533の1。8kb
BamHI/XhoI制限フラグメントから作製された。予想され
た1。8kbのバンドが、交配と放射能写真撮影の後に確認
された。非形質転換カルスからとったDNAにはバンド
が全く存在しなかった。
DNA was digested with a restriction enzyme combining BamHI and XhoI. BamHI cuts at the 5 'end of the Bt coding sequence and XhoI cuts at the 3' end of the coding region. The probe labeled A 32P is 1.8 kb of pMS533.
Made from BamHI / XhoI restriction fragment. The expected 1.8 kb band was confirmed after mating and radiography. No bands were present in DNA from untransformed calli.

【0155】植物がCB2から再生され、上述のごとく
R1世代を生産すべく制御受粉が行われた。R1植物はPCR
分析でHPT及びBt遺伝子配列の存在を、また、例Iに記
載のごとく酵素アッセイでHPT遺伝子表現を確かめられ
た。例Iに記載の方法でPCR分析がR1苗木の根組織から
分離されたDNAについて行われた。各DNA標本がPC
Rに適当であることをテストするため、ネイティブメイ
ズ10Kdゼイン遺伝子に特有のプライマーを用いたPCR分
析を行った。Bt遺伝子のPCR分析に用いたプライマー
は、35Sプロモーターに相応するものとBtコーディン
グ配列に相応するものである。HPT PCR分析に用いたプ
ライマーは、例Iに記載のものと同じである。この分析
の結果は表9〜表14に示されるとおりである。結果は
雄雌の両親からの導入HPT及びBt遺伝子の伝達を示して
おり、観察された頻度はメンデルの遺伝法則と合致して
いる。結果はHPT及びBt遺伝子の染色体DNAへの挿入
と一致している。また、HPT及びBt遺伝子のリンクした
状態での遺伝が確認され、二つの遺伝子が同一の染色体
に近接して挿入されていることを示す。
Plants are regenerated from CB2, as described above.
Control pollination was performed to produce the R1 generation. R1 plants are PCR
The analysis confirmed the presence of the HPT and Bt gene sequences and the enzyme assay as described in Example I confirmed the HPT gene expression. PCR analysis was performed on DNA isolated from root tissue of R1 seedlings as described in Example I. Each DNA sample is PC
To test for suitability for R, PCR analysis was performed using primers specific to the native maize 10Kd zein gene. Primers used for PCR analysis of the Bt gene were those corresponding to the 35S promoter and those corresponding to the Bt coding sequence. Primers used for HPT PCR analysis are the same as those described in Example I. The results of this analysis are as shown in Tables 9 to 14. The results indicate transmission of the transfected HPT and Bt genes from male and female parents, and the observed frequencies are consistent with Mendelian genetic rules. The results are consistent with the insertion of the HPT and Bt genes into chromosomal DNA. In addition, inheritance in a linked state of the HPT and Bt genes was confirmed, indicating that the two genes were inserted close to the same chromosome.

【0156】[0156]

【表9】 [Table 9]

【0157】[0157]

【表10】 [Table 10]

【0158】[0158]

【表11】 [Table 11]

【0159】[0159]

【表12】 [Table 12]

【0160】[0160]

【表13】 [Table 13]

【0161】[0161]

【表14】 [Table 14]

【0162】実施例IV:二つの完全な性サイクルを通じ
て組換えDNAを伝達するカルス系統AB12からの稔性
トランスジェニック植物
Example IV: Through Two Complete Sexual Cycles
From Callus Line AB12 Transmitting Recombinant DNA by Induction
Transgenic plants

【0163】I.植物系統と組織培養 カルス系統AB12を用い、それは例IIIに記述してあ
る。
I. Plant Lines and Tissue Culture Callus line AB12 was used and is described in Example III.

【0164】II.プラスミド 例Iで述べたプラスミドpDII221とpHYGI1を
用いた。
II. Plasmids The plasmids pDII221 and pHYGI1 described in Example I were used.

【0165】III.DNA カルスの打込みは、タングステン/DNA調製物中に用
いたDNAが異なることを除いて例Iと同じように行っ
た。すべてのチューブは、水中25μ1 50mg/mlM−10タ
ングステン、25μl 2.5 M CaCl2および10μl 10
0mMスペルミジンとともに全部で5μl 1mg/ml の全プ
ラスミドを含有している。1個のチューブはプラスミド
は含まず5μl TE緩衝液を含む。
III. DNA callus implantation was performed as in Example I except that the DNA used in the tungsten / DNA preparation was different. All tubes contained 25 μl 50 mg / ml M-10 tungsten in water, 25 μl 2.5 M CaCl 2 and 10 μl 10 M
Contains a total of 5 μl 1 mg / ml total plasmid with 0 mM spermidine. One tube contains no plasmid and 5 μl TE buffer.

【0166】以下の打込みを行った:2XPBII221
調製物(一過性の発現用);7XpHYGII調製物(陽
性処置能あり);および3XTE調製物(陰性対照処
置)。
The following implants were made: 2XPBII221
Preparations (for transient expression); 7XpHYGII preparations (with positive treatment); and 3XTE preparations (negative control treatment).

【0167】すべての打込みを実施したのち、PBII2
21処理からのカルスをプレートごとに5個の50mgピ
ースとしてのF培地に移した。2日後、カルスを例Iに
おけると同じようにGUS緩衝液中に置いた。一時的に
発現したカルスの数をかぞえたところ686および84
5個のGUS陽性細胞が見出され、このことは粒子放出
プロセスが他の打込みプレート中でも起っていることを
示唆している。
After performing all the injections, PBII2
Calli from 21 treatments were transferred to F medium as five 50 mg pieces per plate. Two days later, the calli were placed in GUS buffer as in Example I. The count of the number of calli temporarily expressed was 686 and 84.
Five GUS-positive cells were found, suggesting that the particle release process is also taking place in other implantation plates.

【0168】IV.トランスフォームカルスのセレクショ
ン打込みののち、pHYGII処理からのカルスをラウン
ド1セレクションプレート、すなわちプレートあたり1
0個の25mgピースとして15mg/lハイグロマイシンを
含むF培地に置いた。同じことをTE調製物で打込みを
したプレートのうちの二つについて行った(セレクト対
照カルス)。TE調製物で打込みしたカルスの一つのプ
レートをハイグロマイシンのないF培地上に置いた;こ
のカルスは対照組織のソースとして実験期間中保持した
(非セレクト対照カルス)。
IV. After selection of transform callus, calli from pHYGII treatment were transferred to round 1 selection plates, ie 1 plate per plate.
Zero 25 mg pieces were placed in F medium containing 15 mg / l hygromycin. The same was done for two of the plates implanted with the TE preparation (select control callus). One plate of callus bombarded with the TE preparation was placed on F medium without hygromycin; this callus was retained throughout the experiment as a source of control tissue (unselected control callus).

【0169】13日後、ラウンド1セレクションプレー
ト上のカルスは非セレクト対照カルスと区別できなかっ
た。すべてのカルスをラウンド1セレクションプレート
から60mg/lハイグロマイシンを含むラウンド2セレクシ
ョンプレートに移した。プレートの数の約5倍の増加が
起こった。ラウンド2セレクションプレート上のカルス
は23日後に実質的に重量が増加したが、この時点で壊
死のように見えた。全部のカルスをラウンド2セレクシ
ョンプレートから60mg/lハイグロマイシンを含むラウ
ンド3セレクションプレートに移した。
After 13 days, the calli on the Round 1 selection plate were indistinguishable from the unselected control calli. All calli were transferred from the round 1 selection plate to the round 2 selection plate containing 60 mg / l hygromycin. An approximately 5-fold increase in the number of plates has occurred. The callus on the Round 2 selection plate gained substantial weight after 23 days, at which point it appeared necrotic. All calli were transferred from the round 2 selection plate to the round 3 selection plate containing 60 mg / l hygromycin.

【0170】打込み後58日目に、3個の生きたセクタ
ーが周囲の死んだ組織から増殖するのが観察された。3
系統すべてともpHYGII処理からのものであり、24
C、56Aおよび55Aと名づけられた。
[0170] At day 58 post-implantation, three live sectors were observed to grow from surrounding dead tissue. 3
All strains were from pHYGII treatment and 24
C, 56A and 55A.

【0171】維持培地上15日ののち、各系統の成長が
観察された。系統24Cはよく成長したが55Aと56
Aの成長はより遅かった。三つの系統すべてを60mg/l
のハイグロマイシンを含むF培地に移した。維持培地か
らの非セレクト対照カルスもまた60mg/lハイグロマイ
シンを含むF培地にプレートした。
After 15 days on the maintenance medium, growth of each line was observed. Line 24C grew well, but 55A and 56
A's growth was slower. 60 mg / l for all three strains
Was transferred to F medium containing hygromycin. Non-selective control calli from the maintenance medium were also plated on F medium containing 60 mg / l hygromycin.

【0172】60mg/lハイグロマイシン上19日のの
ち、系統24Cの成長は完全に阻害されたようにみえた
のに対して、対照は24Cの体重増加の約80%を示し
た。系統56Aは完全に壊死的であり、55A系統は壊
死に極めて近かった。系統24Cと55Aを、対照組織
と同じように60mg/lハイグロマイシンを含むF培地に
再び移した。60mg/lハイグロマイシン上に23日置い
たのち、24C系統は再び完全に阻害されなくなったよ
うにみえた。55A系統は、陰性対照カルスを60mg/l
ハイグロマイシンを含むF培地に2回目に暴露したとき
の陰性対照カルスのように完全に死滅した。
After 19 days on 60 mg / l hygromycin, the growth of line 24C appeared to be completely inhibited, whereas the control showed about 80% of the weight gain of 24C. Line 56A was completely necrotic and line 55A was very close to necrosis. Lines 24C and 55A were re-transferred to F medium containing 60 mg / l hygromycin in the same manner as control tissues. After 23 days on 60 mg / l hygromycin, the 24C line again appeared completely uninhibited. The 55A strain has a negative control callus of 60 mg / l.
It was completely killed like a negative control callus on a second exposure to F medium containing hygromycin.

【0173】V.トランスフォームカルスの確認 24C系統から得たBamHI−切断DNAからサザー
ンブロットを調製し、例Iに述べたHPTプローブでプ
ローブした。図8に示すように、24C系統に関して観
察されたバンドが期待の大きさ1.05kbに観測され、この
ことは24C系統がHPTコーディング配列を含むこと
を示している。対照組織からのDNAではバンドは観測
されなかった。カルス系統24Cの名前をPH2と変え
た。
V. Confirmation of Transform Callus A Southern blot was prepared from BamHI-cleaved DNA from the 24C line and probed with the HPT probe described in Example I. As shown in FIG. 8, the band observed for the 24C line was observed at the expected size of 1.05 kb, indicating that the 24C line contains the HPT coding sequence. No bands were observed in DNA from control tissues. The callus line 24C was renamed PH2.

【0174】ハイグロマイシン遺伝子が高分子量DNA
中に組み込まれたことを実証するために、PH2カルス
と対照カルスから分離したDNAを (i)制限酵素なし、
(ii)前に述べたようにBamHI、または (iii)HPT
コーディング配列内で1回だけプラスミドpHYGI1
を切断するPstIで処理した。試料をブロットし、前
に述べたようにHPTコーディング配列でプローブし
た。
The hygromycin gene has a high molecular weight DNA
To demonstrate that they had been incorporated into DNA, the DNA isolated from the PH2 callus and the control callus was (i) without restriction enzymes,
(ii) BamHI as described above, or (iii) HPT
The plasmid pHYGI1 only once within the coding sequence
Was digested with PstI. Samples were blotted and probed with the HPT coding sequence as previously described.

【0175】切断しないPH2DNAだけが非切断DN
Aの位置のプローブへのハイブリッド形成を示し、この
ことはハイグロマイシン遺伝子が高分子量DNA中に組
み込まれたことを実証している。BamHIで切断した
PH2DNAついての1.05kbの期待バンドが、前に示し
たように観測された。PstIで切断したPH2DNA
については、切断されない無傷のpHYGI1プラスミ
ド上にハイグロマイシン遺伝子が存在する場合には、5.
9kb のバンドがみられるはずである。もしも遺伝子がゲ
ノムDNA中に取り込まれれば、種々の大きさの2個あ
るいはそれ以上のバンド(宿主DNA内でのPstIの
作用点に依存する)が期待されるであろう。分子量が約
6.0と3.0kbの2つのバンドが観測された。これらのデー
タは高分子量DNA内へのハイグロマイシン遺伝子の組
み込みと矛盾しない。上記いずれの処理によっても、対
照カルスからのDNAについてはハイブリッド形成は観
測されなかった。
Only the uncleaved PH2 DNA is uncleaved DN
Hybridization of the position A to the probe is shown, demonstrating that the hygromycin gene has been incorporated into high molecular weight DNA. The expected band of 1.05 kb for PH2 DNA cut with BamHI was observed as indicated above. PH2 DNA cut with PstI
For 5., if the hygromycin gene is present on the uncleaved intact pHYGI1 plasmid, 5.
You should see a 9kb band. If the gene is incorporated into genomic DNA, two or more bands of various sizes (depending on the site of action of PstI in the host DNA) would be expected. Molecular weight is about
Two bands of 6.0 and 3.0 kb were observed. These data are consistent with the incorporation of the hygromycin gene into high molecular weight DNA. No hybridization was observed for DNA from control calli by any of the above treatments.

【0176】これらの結果は、HPTコーディング配列
は無傷のpHYGI1または小さな非クロモソームプラ
スミドとしてPH2カルス中に存在していないことを実
証している。これらはまた高分子量DNA中へのハイグ
ロマイシン遺伝子の組み込みとも矛盾しない。さらにサ
ザーンブロット分析によってHPTコーディング配列は
35Sプロモーター配列とも近接していることが証明さ
れた。
These results demonstrate that the HPT coding sequence is not present in PH2 calli as an intact pHYGI1 or small non-chromosomal plasmid. These are also consistent with the incorporation of the hygromycin gene into high molecular weight DNA. Southern blot analysis further demonstrated that the HPT coding sequence was also in close proximity to the 35S promoter sequence.

【0177】VI.植物の再生と種子の産生 PH2系統を非セレクト対照カルスとともに、例Iにお
けるように植物を再生させるためにRM5培地に移し
た。R5培地上25日ののち、その小植物をR5羽位置
に移し20日間生長させた。この時点で小植物を1週間
vermiculiteに移し、ついで土壌に移してそこで性的に
成熟するまで成長させた。ついで近交系統B73を用い
て調節授粉を行った。
VI. Plant regeneration and seed production The PH2 line was transferred to RM5 medium to regenerate plants as in Example I, along with the non-selective control callus. After 25 days on R5 medium, the plantlets were transferred to the R5 bird position and allowed to grow for 20 days. At this point, plantlets for a week
They were transferred to vermiculite and then to soil where they were grown to sexual maturity. Then, controlled pollination was performed using inbred line B73.

【0178】VII.R1子孫の分析 A.花粉ドナーとしてのPH2 B73XPH2.6交雑からの10個のR1子孫植物を根
伸張と黄化葉のアッセイの両方を用いてHPT発現につ
いてアッセイした。1個の陽性植物が確認された。陽性
植物中のHPT遺伝子の存在は例Iに述べたようにHP
Tプローブをもちいてサザーンブロット分析により確認
した。
VII. Analysis of R1 Progeny A. Ten R1 progeny plants from the PH2 B73XPH2.6 cross as pollen donors were assayed for HPT expression using both root elongation and yellow leaf assays. One positive plant was identified. The presence of the HPT gene in positive plants was determined as described in Example I by HP
Confirmed by Southern blot analysis using a T probe.

【0179】根伸張のバイオアッセイを行うため、市販
の漂白剤を水で1:1に薄めたものと0.1%アルコネク
ス中で20分間125mlのエルレンマイヤーフラスコ中
で殺菌し、殺菌水中で3回すすいだ。種子を50mg/ml
カプタンを含む殺菌水中で150rpmで撹拌しながら一
晩中吸水させた。
For the bioassay of root elongation, a commercial bleach diluted 1: 1 with water and sterilized in 0.1% Alconex for 20 minutes in a 125 ml Erlenmeyer flask and three times in sterile water. Rinse. 50mg / ml seed
Water was absorbed overnight in sterilized water containing captan while stirring at 150 rpm.

【0180】吸水後、溶液をフラスコから移し H2Oで
飽和した発芽紙3枚を含むフローボックス(Flow Labor
atories)へ種子を移した。4枚目の水飽和発芽紙を種
子の上部に置いた。種子を4日間発芽させた。
After absorbing the water, the solution was transferred from the flask, and contained a flow box (Flow Labor) containing three germinated papers saturated with H2O.
atories). A fourth piece of water-saturated germinated paper was placed on top of the seed. Seeds were allowed to germinate for 4 days.

【0181】種子が発芽してのち、主要根の先端約1cm
をそれぞれの芽生えから切り取り、MS塩、20g/l ショ
糖、50mg/lハイグロマイシン、0.25%ゲルライトを含む
培地上にプレートし、26℃で4日間暗所でインキュベー
トした。
After the seeds germinate, the tip of the main root is about 1 cm
Were cut from each seedling, plated on medium containing MS salt, 20 g / l sucrose, 50 mg / l hygromycin, 0.25% gellite and incubated at 26 ° C for 4 days in the dark.

【0182】根を根毛と根枝が豊富に存在するか否かに
ついて評価した。根が根毛と根枝をもっているときトラ
ンスジェニック(ハイグロマイシン受容性)と分類し、
根枝が少ない場合トランスフォームなし(ハイグロマイ
シン感受性)とした。
The roots were evaluated for abundance of root hairs and root shoots. When the root has root hairs and root shoots, it is classified as transgenic (hygromycin receptive),
When there were few root shoots, no transformation was performed (hygromycin sensitivity).

【0183】根の先端を切り取ったのち、1つのPH2
穂と1つの対照穂の芽生えを湿ったvermiculateに移
し、ついで暗所で5日間成育させた。この時点で、黄化
葉バイオアッセイを行うため1mmの切片を子葉鞘の先端
から切り取り、表面を10秒間殺菌し、MS基礎塩類、20
g/l ショ糖、ゼロ(対照)または100mg/l ハイグロマイ
シンのいずれかを有する2.5g/lゲルライト上にプレート
して暗所で26℃18時間インキュベートした。それぞれ
のプレートはそれぞれの苗条(shoot)の2重の切片を
含んでいる。ついでプレートを明14時間、暗10時間
の方式で26℃48時間インキュベートし、葉組織中の緑
色の百分率に関して0(すべて褐色)から6(すべて緑
色)までのスケールで等級づけた。苗条がゼロ段階のと
きそれらはトランスフォームしない(ハイグロマイシン
感受性)と分類し、3またはそれ以上のときトランスフ
ォーム(ハイグロマイシン抵抗性)と分類された。
After cutting off the tip of the root, one PH2
The sprouting of the panicle and one control panicle was transferred to a wet vermiculate and then grown for 5 days in the dark. At this point, a 1 mm section was cut from the tip of the cotyledon sheath to perform the yellow leaf bioassay, the surface was sterilized for 10 seconds, and MS basal salts,
Plated on 2.5 g / l gellite with either g / l sucrose, zero (control) or 100 mg / l hygromycin and incubated at 26 ° C for 18 hours in the dark. Each plate contains duplicate sections of each shoot. Plates were then incubated for 48 hours at 26 ° C. in a 14 hour light, 10 hour dark and graded on a scale from 0 (all brown) to 6 (all green) for percentage of green in leaf tissue. When shoots were at the zero stage they were classified as untransformed (hygromycin sensitive) and at 3 or higher as transformed (hygromycin resistant).

【0184】B.花粉レシピエントとしてのPH2 PH2.23XB73交雑と名づけられたPH2植物か
らの80R1子孫植物を根伸長によるHPT発現をアッ
セイし、26個が陽性とされた。HPT遺伝子の発現を
26個すべてについてフローボックス中、ハイグロマイ
シンー含有培地への芽生えの直接暴露によってさらに確
認した。抵抗性植物の二つをPCRで分析し、HPT配
列の存在を確認した。
B. PH2 as a Pollen Recipient 80R1 progeny plants from a PH2 plant named PH2.23XB73 cross were assayed for HPT expression by root elongation and 26 were positive. Expression of the HPT gene was further confirmed for all 26 by direct exposure of seedlings to hygromycin-containing medium in a flow box. Two of the resistant plants were analyzed by PCR to confirm the presence of the HPT sequence.

【0185】VII.R2子孫の分析 PH2を花粉両親として有するトランスジェニックR1
植物を成熟するまで成育させてFR4326植物を授粉
するのに用いた。この交雑からのR2種子を発芽させて
PCRによってHPT配列の存在に関してテストした。
HPT遺伝子の発現を例Iで述べたHPT酵素アッセイ
で決定した。
VII. Analysis of R2 progeny Transgenic R1 with PH2 as pollen parents
The plants were grown to maturity and used to pollinate FR4326 plants. R2 seeds from this cross were germinated and tested for the presence of the HPT sequence by PCR.
The expression of the HPT gene was determined by the HPT enzyme assay described in Example I.

【0186】テストした19個の子孫のうち3個がHP
T遺伝子配列を有しており、HPT酵素活性も発現し
た。残りのものはHPT配列も含まず酵素活性も示さな
かった。この結果は花粉の伝達と遺伝子工学によるDN
Aが2世代を通じて発現することを実証しており、遺伝
子が安定なことを示している。
Three of the 19 descendants tested were HP
It had a T gene sequence and also expressed HPT enzyme activity. The rest did not contain the HPT sequence and showed no enzymatic activity. This result is due to pollen transmission and DN by genetic engineering.
A demonstrates that A is expressed over two generations, indicating that the gene is stable.

【0187】実施例V:例IIIで述べた砕け易い、胚発
生トウモロコシカルス培養AB12を用いた。
Example V: The friable, embryogenic maize callus culture AB12 described in Example III was used.

【0188】標準の組換えDNA法を用いて、3.2k
b環状プラスミドであるベクタ−PBS+(Stratagen
e,Inc., SanDiego,CA)中にプラスミドpCIIN1-1とp
LUC-1を組み立てた。pCHN-1はAqrobacterium tu
mefaciens(Chilton and Barnes 1983 )のノパリンシ
ンターゼ(nos)ポリアデニル化配列が3’末端で付着
している大腸菌(Gritz et al.1983)からのハイグロマ
イシンBフォスホトランスフェラーゼ(HPT)コード
配列を含む。発現はHPTコーディング配列から上流に
位置するカリフラワーモザイクウィルス(CaMV)3
5Sプロモーター(Guilley et al.1982)によって推進
される。プラスミドpBII221とpHYGI1もまた
この例で用いられた。
Using standard recombinant DNA techniques, 3.2 k
vector-PBS + (Stratagen
e, Inc., SanDiego, CA).
LUC-1 was assembled. pCHN-1 is Aqrobacterium tu
Contains the hygromycin B phosphotransferase (HPT) coding sequence from E. coli (Gritz et al. 1983) to which the nopaline synthase (nos) polyadenylation sequence of mefaciens (Chilton and Barnes 1983) is attached at the 3 'end. Expression is with cauliflower mosaic virus (CaMV) 3 located upstream from the HPT coding sequence.
Driven by the 5S promoter (Guilley et al. 1982). Plasmids pBII221 and pHYGI1 were also used in this example.

【0189】PLUC−1はホタルのルシフェラーゼコ
ーディング配列(Dewet et al.1987)を含んでおり、こ
の配列は5’末端にCaMV35Sプロモーターが付着
していて、3’末端にはnosポリアデニル化配列が付
着している。このプラスは主として陰性対照DNAとし
て用いられる。プラスミドは微小投射物砲撃によってA
B12のなかに導入した。例Iで述べたのと同じ方式で
26個のプレートを調製した。1個のチューブはプラス
ミドpBII221だけを含む;2個のチューブはpHY
GI1とpBII221両方のプラスミドを含む;そして
1個のチューブはプラスミドpLUC−1だけを含む。
実施した打込みを表15に要約してある。
PLUC-1 contains a firefly luciferase coding sequence (Dewet et al. 1987), which has a CaMV35S promoter attached at the 5 'end and a nos polyadenylation sequence attached at the 3' end. doing. This plus is used primarily as a negative control DNA. Plasmids were released by microprojectile bombardment
It was introduced into B12. 26 plates were prepared in the same manner as described in Example I. One tube contains only plasmid pBII221; two tubes contain pHY
Contains both GI1 and pBII221 plasmids; and one tube contains only plasmid pLUC-1.
The implants performed are summarized in Table 15.

【0190】[0190]

【表15】 [Table 15]

【0191】pBII221で打込みしたカルスの2個の
プレートを一時的GUS発現に関してアッセイした。青
色の細胞数を数えたところ、2個のプレート中に291
個と479個の一時的GUS発現細胞があり、このこと
はDNA放出プロセスが他の打込みプレートについても
起きていたことを示唆する。
Two plates of calli bombarded with pBII221 were assayed for transient GUS expression. When the number of blue cells was counted, 291 were counted in two plates.
And 479 transient GUS-expressing cells, suggesting that the DNA release process was taking place for the other implantation plates.

【0192】すべての試料に打込みを行った直後に、p
HYGII/pBII221、pCHN1−1/pBII22
1で処理したすべてのプレートおよびpLUC−1で処
理したプレートのうちの3個からのカルスをプレートご
とに15mg/lハイグロマイシンBを含むF培地(プレート
あたり5ピース)であるラウンド1セレクションプレー
トに移した。pLUC−1で処理した第4番目のプレー
トからのカルスをハイグロマイシンのないF培地に移し
た。この組織を非セレクト対照カルスとした。
Immediately after all the samples were implanted, p
HYGII / pBII221, pCHN1-1 / pBII22
Calli from all of the plates treated with 1 and 3 of the plates treated with pLUC-1 were added to round 1 selection plates, F medium (5 pieces per plate) containing 15 mg / l hygromycin B per plate. Moved. Calli from the fourth plate treated with pLUC-1 were transferred to F medium without hygromycin. This tissue was used as a non-selective control callus.

【0193】2週間のセレクションののち、組織はセレ
クティブと非セレクティブ両方の培地上で本質的に同じ
ように見えた。pHYGI1/pBII221およびpH
N1−1/pBII221処理のそれぞれからの8個のプ
レートと、セレクティブ培地上の対照カルスの2個のプ
レートからのすべてのカルスを、ラウンド1セレクショ
ンプレートから60mg/lハイグロマイシンを含むラウン
ド2セレクションプレートに移した。ラウンド2セレク
ションプレートはそれぞれプレートあたりカルスの30
mgピースを10個含んでおり、この結果プレートの総数
の増大が起こる。
After two weeks of selection, the tissues looked essentially the same on both selective and non-selective media. pHYGI1 / pBII221 and pH
Eight plates from each of the N1-1 / pBII221 treatments and all calli from two plates of control calli on selective media were transferred from round 1 selection plates to round 2 selection plates containing 60 mg / l hygromycin. Moved to Round 2 selection plates each have 30 calli per plate
Contains 10 mg pieces, which results in an increase in the total number of plates.

【0194】セレクティブ培地上の残りの組織、すなわ
ちそれぞれpHYGI1/pBII221とpCHN1−
1/pBII221で処理した組織の2個のプレートと対
照KSルスの1個を、37℃でGUSアッセイ緩衝液中に
置き、打込み後2週間で青い細胞のクラスターが観測さ
れるかどうかを調べた。アッセイ緩衝液中6日の後、こ
の組織のGUS発現に関して計数した。結果を表16に
要約した。
The remaining tissues on the selective medium, ie, pHYGI1 / pBII221 and pCHN1-
Two plates of 1 / pBII221-treated tissue and one of the control KS Ruth were placed in GUS assay buffer at 37 ° C. to determine if blue cell clusters were observed two weeks after implantation. . After 6 days in assay buffer, the tissues were counted for GUS expression. The results are summarized in Table 16.

【0195】[0195]

【表16】 [Table 16]

【0196】ラウンド2選択平板(セレクションプレー
ト)上での21日後、その物質のすべての生存部分を、
60mg/lのハイグロマイシンを含むラウンド3選択平板
に転移した。明らかに死亡した細胞のみを含むラウンド
2選択平板は保存した。ラウンド2及び3の選択平板は
定期的にその生存増殖セクターを観察した。
After 21 days on round 2 selection plates, all surviving portions of the material were
Transferred to round 3 selection plates containing 60 mg / l hygromycin. Round 2 selection plates containing only apparently dead cells were preserved. Round 2 and 3 selection plates were periodically monitored for viable growth sectors.

【0197】ラウンド3選択平板上での35日後、ラウ
ンド2および3選択平板セットの両方のカルスの生存セ
クターを検査した。このような2つのセクターについ
て、pHYGI1/pBII221で処理したプレート上
の死亡組織のバックグラウンドからの増殖を観察した。
After 35 days on round 3 selection plates, the live sectors of callus on both round 2 and 3 selection plate sets were examined. For these two sectors, growth from the background of dead tissue on plates treated with pHYGI1 / pBII221 was observed.

【0198】3AAと名づけた第1セクターは、プレー
トのラウンド3グループから得た。両系列を次にハイグ
ロマイシンを含まないF培地に転移した。ハイグロマイ
シンを含まないF培地上での19日後、3AA系列は殆
ど成長しなかったが、一方のpH1系列は急速に成長し
た。両系列共に再び、F培地に9日間転移した。3AA
及びpH1系列を、次に15mg/lのハイグロマイシンを
含むF培地に14日間転移した。この時点で、3AA系
列は、質も非常に劣り、生長もおそかった。しかし、p
H1系列は、15mg/lを含むF培地上で急速に成長し
た;この系列はつぎにハイグロマイシンを含まないF培
地に継代培養を行った。
The first sector, designated 3AA, was obtained from round 3 groups of plates. Both lines were then transferred to F medium without hygromycin. After 19 days on F medium without hygromycin, the 3AA line grew very little while the pH1 line grew rapidly. Both lines were again transferred to F medium for 9 days. 3AA
And the pH1 series were then transferred to F medium containing 15 mg / l hygromycin for 14 days. At this point, the 3AA line was of very poor quality and slow growing. But p
The H1 line grew rapidly on F medium containing 15 mg / l; this line was then subcultured to F medium without hygromycin.

【0199】F培地での10日後、pH1系列の阻害試
験を開始した。ハイグロマイシンBの1、10、30、
100及び250mg/lを含むF培地上に、pH1のカル
スを転移した。それぞれの濃度のカルスプレートを5個
ずつ作り、各プレートが、約50mgのカルス片10個を
含むようにした。ハイグロマイシンの各濃度毎に非選択
の対照組織のプレートを1個作った。
After 10 days in F medium, a pH1 series inhibition test was started. Hygromycin B 1, 10, 30,
Calli at pH 1 were transferred onto F medium containing 100 and 250 mg / l. Five callus plates of each concentration were made, each plate containing 10 pieces of callus of about 50 mg. One plate of unselected control tissue was made for each concentration of hygromycin.

【0200】pH1系列は、ハイグロマイシンの0、1
0、30、100及び250mg/l濃度で9継代培養にわ
たり成長を維持する能力のあることが見出された。補足
のセクターを、色々な時間点で、ラウンド2及び3選択
平板から回収した。これらは何れも、多数ラウンド、す
なわち2または3回の継代培養において、ハイグロマイ
シンの存在下で成功することが出来なかった。
The pH1 series includes hygromycin 0, 1
It was found to be capable of sustaining growth over 9 passages at 0, 30, 100 and 250 mg / l concentrations. Supplementary sectors were collected from round 2 and 3 selection plates at various time points. None of these could be successful in the presence of hygromycin in multiple rounds, ie, two or three subcultures.

【0201】pH1カルスがハイグロマイシン抵抗遺伝
子を取込んだことを示すために、pH1からDNAを分
離して作り、非選択対照カルスは、2gのカルスを液体
窒素中で凍結し、それを6mlの抽出緩衝液(7M尿素、
250mM塩化ナトリウム、50mMトリス塩酸pH
0.0、20mMEDTApH 0.0、1%カルコシン)を
含む30mlオークリッジ管に移して微粉末にした。これ
に7mlのフエノール:クロロホルム1:1を添加し、そ
の管を振とうし、37℃で15分間培養した。試料を4℃
で10分間、8Kで遠心分離した。上澄みは、ミラクロ
ス(カルバイオケム475855)を通してピペット
で、1mlの4.4M酢酸アンモニウム、pH5.2 を含む
使い捨ての15ml管(アメリカンサイエンティフィック
製品C3920−15A)に採取した。イソプロパノール6ml
を添加し、管を振とうし、試料を−20℃で15分間培
養した。DNAは、ベックマンTJ−6遠心分離機によ
り、4℃、5分間、最大速度でペレット状になった。上
澄みを捨て、ペレットを500μl のTE−10(10
mMのトリス−塩酸pH8.0 、10mMEDTApH8.0 )
で15分間、室温で溶解した。試料を 1.5mlのエッペン
ドルフ管に移し、100μlの4.4M酢酸アンモニウム、
pH5.2及び700μlのイソプロパノールを添加した。
これを−20℃で15分培養し、DNAがエッペンドル
フのマイクロ遠心分離(12,000回転)に5分間かけてペ
レット化した。ペレットを70%エタノールで洗い、乾
燥し、TE−1(10mMトリス−塩酸 pH8.0、1mME
DTA)中に再懸濁した。
To demonstrate that the pH1 callus had taken up the hygromycin resistance gene, DNA was made from the pH1 isolate and a non-selective control callus was prepared by freezing 2 g of callus in liquid nitrogen and adding 6 ml of it. Extraction buffer (7M urea,
250 mM sodium chloride, 50 mM Tris-HCl pH
Transferred to a 30 ml Oak Ridge tube containing 0.0, 20 mM EDTA pH 0.0, 1% chalcosine) to make a fine powder. To this, 7 ml of phenol: chloroform 1: 1 was added, and the tube was shaken and cultured at 37 ° C. for 15 minutes. Sample at 4 ° C
For 10 minutes at 8K. The supernatant was pipetted through Miracloth (Calbiochem 475855) into a disposable 15 ml tube (American Scientific product C3920-15A) containing 1 ml of 4.4 M ammonium acetate, pH 5.2. 6 ml of isopropanol
Was added, the tubes were shaken, and the samples were incubated at -20 ° C for 15 minutes. DNA was pelleted at 4 ° C. for 5 minutes at maximum speed in a Beckman TJ-6 centrifuge. The supernatant is discarded and the pellet is washed with 500 μl of TE-10 (10
mM Tris-HCl pH 8.0, 10 mM EDTA pH 8.0)
For 15 minutes at room temperature. The sample was transferred to a 1.5 ml Eppendorf tube and 100 μl of 4.4 M ammonium acetate,
pH 5.2 and 700 μl of isopropanol were added.
This was cultured at −20 ° C. for 15 minutes, and the DNA was pelletized by microcentrifugation (12,000 rpm) in Eppendorf for 5 minutes. The pellet was washed with 70% ethanol, dried, and dried with TE-1 (10 mM Tris-HCl pH 8.0, 1 mM E
DTA).

【0202】分離したDNA10μlをRAmHI(N
ER)で消化し、例しに記載のように、HPTプローブ
を用いて分析した。図5に示すように、pHIカルスの
バンドが、期待した1.05kbの位置に認められ、HPTコ
ーディング配列の存在を示したが。対照カルスにはバン
ドは認められなかった。
[0202] 10 µl of the separated DNA was added to RAmHI (N
ER) and analyzed using the HPT probe as described in the Examples. As shown in FIG. 5, a band of pHI callus was observed at the expected 1.05 kb position, indicating the presence of the HPT coding sequence. No bands were found in the control calli.

【0203】ハイグロマイシン遺伝子が高分子量DNA
中に取込まれていることを明らかにするため、pHIカ
ルスと対照カルスから分離したDNAを i)制限酵素で
処理しない、ii)前記のようにBamHIで処理する、
または iii)HPTコーディング配列内のプラスミドp
HYGI1のみを切断するPstIで処理した。試料を
ブロットし、前述のようにHPTコーディング配列によ
って立証した。 不消化のpHI DNAだけは、非切
断DNAの位置で、プローブにハイブリッド形成し、ハ
イグロマイシン遺伝子が高分子重量DNA中に取込まれ
ていると明示した。BamHIで消化されたpHIDN
Aの期待した1.05kbバンドが以前示したように認められ
た。若しも、ハイグロマイシン遺伝子が無傷のpHYG
I1プラスミドに存在したならば、PstIにより消化
されたpHIDNAの 5.9kbバンドの出現が期待されよ
う。若しも遺伝子が高分子量DNAに取込まれたなら
ば、2つまたはそれ以上の可変の大きさのバンド(大き
さは、宿主DNA内の付着[フランキンダ]PstIの
位置に依存する)の出現が期待される筈である。分子量
の大きさが、約12、5.1及び4.9kbの3種類のバンドが観
察された。この結果は、ハイグロマイシン遺伝子が高分
子量DNAに取込まれたことを明示している。4.9 kbバ
ンドの強度は、他の2つのバンドのおよそ2倍程大き
く、部分的な消化か、または、HPT遺伝子の双頭反復
の可能性を示唆している。上記のどの処理法によって
も、対照カルスからのDNAについてハイブリッド形成
は観察されなかった。
The hygromycin gene has a high molecular weight DNA
DNA isolated from the pHI callus and the control callus is not treated with restriction enzymes, ii) treated with BamHI as described above, to demonstrate that
Or iii) the plasmid p in the HPT coding sequence
It was treated with PstI, which cuts only HYGI1. Samples were blotted and verified with the HPT coding sequence as described above. Only undigested pHI DNA hybridized to the probe at the position of the uncleaved DNA, demonstrating that the hygromycin gene was incorporated into the high molecular weight DNA. PHIDN digested with BamHI
The expected 1.05 kb band of A was observed as previously shown. If the hygromycin gene is intact pHYG
If present in the I1 plasmid, one would expect the appearance of a 5.9 kb band of pHI DNA digested with PstI. If the gene is incorporated into high molecular weight DNA, the appearance of two or more bands of variable size (the size depends on the location of the attachment [Frankinda] PstI in the host DNA) Should be expected. Three types of bands having molecular weights of about 12, 5.1 and 4.9 kb were observed. This result demonstrates that the hygromycin gene has been incorporated into high molecular weight DNA. The intensity of the 4.9 kb band is approximately twice as strong as the other two bands, suggesting a potential for partial digestion or double-headed repeats of the HPT gene. No hybridization was observed with DNA from control calli by any of the treatments described above.

【0204】これらの結果は、HPTコーディング配列
は、無傷のpHYGI1または小さな非−染色体プラス
ミドのように、pHIカルス中には存在しないことを示
すものである。それらは、高分子重量DNA内へ取込ま
れたハイグロマイシン遺伝子によって成り立っている。
さらに、サザンブロット分析によって、HPTコーディ
ング配列は、35Sフロモーター配列に隣接しているこ
とが明らかにされた。RMS培地への阻害試験に用いら
れたハイグロマイシンのすべての濃度からpHIカルス
を転移し、植物が例しに記載のように再生された。65
の植物がpHIから生成し、30の植物が対照のカルス
から生成した。
These results indicate that the HPT coding sequence is not present in pHI calli, as in intact pHYGI1 or a small non-chromosomal plasmid. They consist of the hygromycin gene incorporated into high molecular weight DNA.
In addition, Southern blot analysis revealed that the HPT coding sequence was adjacent to the 35S promoter sequence. The pHI calli were transferred from all the concentrations of hygromycin used in the inhibition test on RMS medium and the plants were regenerated as described in the examples. 65
Of the plants were produced from pHI and 30 were produced from control calli.

【0205】導入したDNAがRO組織に保持されたこ
とを明示するため、無作為に選んだ3つのpHIのRO
植物から得たBamHI消化の葉のDNAについて、先
に述べたようなサザンブロット法を適用した。ブロット
は、例IのようにHPTプローブで調べた。図6に示す
ように、3つの植物全部に1.05kbバンドが認められ、H
PTコーディング配列の存在を示した。対照の植物から
得たDNAについては、どんなバンドも見られなかっ
た。
To demonstrate that the introduced DNA was retained in the RO tissue, three randomly selected pHI ROs were
Southern blots as described above were applied to BamHI-digested leaf DNA from plants. Blots were probed with the HPT probe as in Example I. As shown in FIG. 6, a 1.05 kb band was observed in all three plants.
The presence of the PT coding sequence was indicated. No bands were seen for DNA from control plants.

【0206】成熟したpHI植物の調節授粉を、同系繁
殖体Zea mays系のA188、B73及びOh4
3により、標準法で行った。授粉後45日目に種を採
り、さらに1〜2週間乾燥した。
The controlled pollination of mature pHI plants was carried out by syngeneic Zea mays lines A188, B73 and Oh4.
3. Performed according to standard method. The seeds were collected on the 45th day after pollination and dried for an additional 1-2 weeks.

【0207】RI子孫中のハイグロマイシン抵抗特性の
存在は根伸長バイオアッセイ、黄化葉バイオアッセイ及
びサザンブロッティング法で評価した。再生したpHI
と対照植物から得たそれぞれ2つの穂を分析用に選ん
だ。結果を図7及び表17及び表18に示す。HPT遺
伝子の存在は、pHIの母方の親から得た2つのR2子
孫中で確認した。
The presence of hygromycin resistance properties in RI progeny was assessed by a root elongation bioassay, a yellow leaf bioassay and a Southern blotting procedure. Regenerated pHI
And two ears each from control plants were selected for analysis. The results are shown in FIG. 7 and Tables 17 and 18. The presence of the HPT gene was confirmed in two R2 progeny obtained from maternal parents of pHI.

【0208】植物pHI3−1(表17及び表18)
は、OH43花粉によって授粉を行った。この交雑から
得られた9つの種を発芽させ、子孫の植物の4枚の葉か
らDNAが作られ、HPTコーディング配列プローブを
用いサザンブロッティング法によって分析を行った。試
験した4植物の中の2つが、高いコピー数でHPT配列
を含んでいた。HPT遺伝子は2植物中に存在していた
が、その発現は、黄化葉分析では認められなかった。
Plant pHI3-1 (Tables 17 and 18)
Pollinated with OH43 pollen. Nine species from this cross were germinated and DNA was produced from four leaves of progeny plants and analyzed by Southern blotting using HPT coding sequence probes. Two of the four plants tested contained HPT sequences at high copy numbers. The HPT gene was present in two plants, but its expression was not observed in the yellow leaf analysis.

【0209】[0209]

【表17】 [Table 17]

【0210】[0210]

【表18】 [Table 18]

【0211】植物pHI10.8(表17及び表18)は、
B73を授粉するために用いられ、また自家授粉であっ
た。異系支配からの子孫の50について、根と葉の両方
の分析でHPT発現の試験を行った。発現は何れも認め
られなかった。子孫の8つからのDNAについて行った
サザンブロット法でも同様に、HPT遺伝子は検出され
なかった。自家授粉の子孫には、9つの子孫の葉の分析
でも、あるいはこれらの植物の4つから得たDNAのサ
ザンブロットからも、遺伝子存在の証拠は得られなかっ
た。
The plant pHI 10.8 (Tables 17 and 18)
Used to pollinate B73 and was self-pollinated. Fifty of the offspring from allogeneic control were tested for HPT expression in both root and leaf analysis. No expression was observed. Similarly, Southern blotting performed on DNA from eight offspring did not detect the HPT gene. For self-pollinated progeny, no evidence of gene presence was obtained from leaf analysis of nine progeny or from Southern blots of DNA from four of these plants.

【0212】組換えDNAは、形質転換植物(RO及び
RIの両方共)が雌として用いられた場合だけ子孫に引
き継がれることが示された。これは、pHIの組換えD
NAの母系相続を示唆するものである。
Recombinant DNA was shown to be passed on to progeny only when transformed plants (both RO and RI) were used as females. This is the pHI recombinant D
It suggests maternal inheritance of NA.

【0213】ここに引用したすべての発表内容、特許文
書は、ここの文献に含まれている。本発明には、色々な
特別なまた好ましい具体例と技術に関して記載した。然
しながら、本発明の精神と範囲内にありながら、おおく
の変化と修飾がなされることを理解すべきである。
[0213] All the publication contents and patent documents cited herein are included in the literatures here. The invention has been described with reference to various specific and preferred embodiments and techniques. However, it should be understood that many changes and modifications may be made while remaining within the spirit and scope of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例Iに使用した プラスミドベクタ−pH
YGI1の地図を表している。
FIG. 1. Plasmid vector-pH used in Example I
3 shows a map of YGI1.

【図2】HPTコーディング配列及び関連調節成分を包
含する直線化したpHYGI1の関連部分を表してい
る。この塩基対番号は、指示された制限酵素の認識配列
の5’ヌクレオチドから出発し、CaMV 35Sプロ
モーターの5’末端のEcoRI部位で始っている。
FIG. 2 depicts the relevant portion of linearized pHYGI1 including the HPT coding sequence and related regulatory components. This base pair number starts at the 5 'nucleotide of the indicated restriction enzyme recognition sequence and starts at the EcoRI site at the 5' end of the CaMV 35S promoter.

【図3】実施例Iで使用した プラスミドベクタ−pB
II221の地図を表している。
FIG. 3. Plasmid vector-pB used in Example I
11 shows a map of II221.

【図4】直線化したpBII221、例えばHindI
II開裂部位からEcoRI開裂部位までを描いてい
る。
FIG. 4. Linearized pBII221, eg, HindI
The region from the II cleavage site to the EcoRI cleavage site is depicted.

【図5】PH1カルス株及び非形質転換のコントロール
カルス株から分離したDNAのサザンブロット法及び、
検定に使用したpHYGI1プローブの図解である。
FIG. 5. Southern blotting of DNA isolated from PH1 and non-transformed control callus strains,
FIG. 2 is an illustration of the pHYGI1 probe used in the assay.

【図6】PH1及び非形質転換カルスから再生した R
O植物から分離した葉のDNAのサザンブロット法及
び、検定に使用したpHYGI1プローブの図解であ
る。
FIG. 6. R regenerated from PH1 and untransformed callus
1 is an illustration of a pHYGI1 probe used for Southern blotting and assay of leaf DNA isolated from O plants.

【図7】PH1 RO植物の子孫及び非形質転換RO植
物から分離した葉のDNAのサザンブロット法及び、検
定に使用したpHYGI1プローブの図解である。
FIG. 7 is an illustration of the pHYGI1 probe used for Southern blotting and assay of DNA of leaves isolated from progeny of PH1 RO plants and untransformed RO plants.

【図8】PH2カルス株及び非形質転換のコントロール
カルス株から分離したDNAのサザンブロット法及び、
検定に使用したpHYGI1プローブの図解である。
FIG. 8: Southern blotting of DNA isolated from PH2 callus strain and untransformed control callus strain,
FIG. 2 is an illustration of the pHYGI1 probe used in the assay.

【図9】実施例IIに使用した プラスミドベクタ−pZ
27Z10の地図を表している。
FIG. 9: Plasmid vector-pZ used in Example II
27 shows a map of 27Z10.

【図10】z10コーディング配列及び関連調節成分を
包含する、直線化したプラスミドpZ27Z10を表し
ている。
FIG. 10 depicts the linearized plasmid pZ27Z10 containing the z10 coding sequence and related regulatory elements.

【図11】キメラz27−z10遺伝子内のPCRプラ
イマーの位置の図解である。
FIG. 11 is an illustration of the location of PCR primers within the chimeric z27-z10 gene.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウォルターズ、デビッド・エー アメリカ合衆国 55437 ミネソタ、ブル ーミントン、ケル・ロード 11424 (72)発明者 キリハラ、ジュリー・エー アメリカ合衆国 55425 ミネソタ、ブル ーミントン、シックスティーンス・アベニ ュ・サウス 9745 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Walters, David A United States 55437 Minnesota, Bloomington, Kel Road 11424 (72) Inventor Kilihara, Julie A United States 55425 Minnesota, Bloomington, Sixteenth Avenue South 9745

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 染色体に組込まれ、発現した組換えDN
Aであって、植物の完全な有性サイクルを介してその子
孫に伝達される組換えDNAを含む、繁殖力のあるトラ
ンスジェニックZea mays植物。
1. A recombinant DN integrated and expressed on a chromosome.
A. A fertile, transgenic Zea mays plant comprising A, wherein the recombinant DNA is transmitted to its progeny via the plant's full sexual cycle.
【請求項2】 前記組換えDNAがプロモーターから成
る、請求項1の植物。
2. The plant of claim 1, wherein said recombinant DNA comprises a promoter.
【請求項3】 前記組換えDNAが蛋白質をエンコード
する、請求項1の植物。
3. The plant of claim 1, wherein said recombinant DNA encodes a protein.
【請求項4】 種子貯蔵蛋白質をエンコードする発現し
た遺伝可能な組換え遺伝子が、増大した有効アミノ酸量
を有する、請求項3の植物。
4. The plant of claim 3, wherein the expressed transgenic recombinant gene encoding the seed storage protein has an increased amount of effective amino acids.
【請求項5】 前記組換え遺伝子が10kDのトウモロ
コシ種子蛋白質をエンコードし、全核メチオニン濃度が
前記組換え遺伝子が存在しない場合における対応する
ea mays植物中の全核メチオニン濃度以上に実質
的に増大するように、前記組換え遺伝子が発現する、請
求項4の植物。
5. The recombinant gene encodes a 10 kD corn seed protein, and the total nuclear methionine concentration is the corresponding Z in the absence of the recombinant gene.
5. The plant of claim 4, wherein said recombinant gene is expressed such that it is substantially increased above the total nuclear methionine concentration in the ea mays plant.
【請求項6】 前記組換え遺伝子が、選択可能なマーカ
ー遺伝子またはレポーター遺伝子を発現する、請求項1
の植物。
6. The recombinant gene of claim 1, wherein said recombinant gene expresses a selectable marker gene or reporter gene.
Plants.
【請求項7】 前記選択可能なマーカー遺伝子が、除草
剤に抵抗性または耐性を与える、請求項6の植物。
7. The plant of claim 6, wherein said selectable marker gene confers resistance or tolerance to a herbicide.
【請求項8】 ハイグロマイシン、2,2−ジクロロプ
ロピオン酸、ホスフィノトリシン、グリホゼート、イミ
ダゾリノン除草剤、スルホニルウレア除草剤及びトリア
ゾロプリミジン除草剤から成る群から選択された化合物
に対して、選択可能なマーカー遺伝子が抵抗性または耐
性を与える、請求項6の植物。
8. A compound selected from the group consisting of hygromycin, 2,2-dichloropropionic acid, phosphinothricin, glyphosate, imidazolinone herbicide, sulfonylurea herbicide and triazoloprimidine herbicide. 7. The plant of claim 6, wherein the possible marker gene confers resistance or resistance.
【請求項9】 前記選択可能なマーカー遺伝子が、ハイ
グロマイシンに抵抗性または耐性を与える、請求項8の
植物。
9. The plant of claim 8, wherein said selectable marker gene confers resistance or resistance to hygromycin.
【請求項10】 レポーター遺伝子を発現する、請求項
6の植物。
10. The plant according to claim 6, which expresses a reporter gene.
【請求項11】 前記組換えDNAが、細菌dap A
遺伝子、Bt−エンドトキシン遺伝子、プロテアーゼ阻
害遺伝子、細菌ESPSシンターゼ遺伝子、キチナーゼ
遺伝子、グルカン−エンド−1、3−βグルコシダーゼ
遺伝子、構造DNA、調節配列、識別配列及び配列エン
コーディング非転写RNAからなる群から選択されたD
NA配列から成る、請求項1の植物。
11. The method according to claim 11, wherein the recombinant DNA is a bacterial dap A.
Gene, Bt-endotoxin gene, protease inhibitor gene, bacterial ESPS synthase gene, chitinase gene, glucan-endo-1, 3-β glucosidase gene, structural DNA, regulatory sequence, discriminating sequence and sequence encoding non-transcribed RNA Done D
2. The plant of claim 1, consisting of an NA sequence.
【請求項12】 前記組換え遺伝子を受け継いだ請求項
1、4、6または11の植物により生産された種子。
12. A seed produced by the plant according to claim 1, 4, 6, or 11, which inherits the recombinant gene.
【請求項13】 請求項1、4、6または11の植物か
ら誘導されたRI及び後世代。
13. An RI and a later generation derived from the plant of claim 1, 4, 6 or 11.
【請求項14】 前記組換えDNAが、胚段階において
前記植物またはこの植物の祖先に導入された、請求項1
の植物。
14. The recombinant DNA of claim 1, wherein said recombinant DNA was introduced into said plant or an ancestor of said plant at an embryonic stage.
Plants.
【請求項15】 前記組換えDNAが、微小投射物砲撃
法で前記植物に導入された、請求項14の植物。
15. The plant of claim 14, wherein said recombinant DNA has been introduced into said plant by microprojectile bombardment.
【請求項16】 前記組換えDNAがカルス培養の微小
投射物砲撃法で導入された、請求項15の植物。
16. The plant of claim 15, wherein said recombinant DNA has been introduced by callus culture microprojectile bombardment.
【請求項17】 染色体に組込まれた遺伝可能な組換え
DNAを安定して発現させる、繁殖力のあるトランスジ
ェニックZea mays植物を生産する方法であっ
て、 i)形質転換されるべきZea mays植物から、再
生可能で繁殖力のあるカルス培養を設定し; ii)組換えDNA−被覆微小投射物を前記細胞に打込む
ことによって、前記培養の細胞を形質転換させ; iii)前記形質転換された細胞を同定または選択し;そし
て iv)遺伝可能な前記組換えDNAを安定して発現させ
る、繁殖力のあるトランスジェニックZea mays
植物を再生する;各段階を含む方法。
17. A method for producing a fertile, transgenic Zea mays plant that stably expresses a chromosomally integrated heritable recombinant DNA, comprising: i) a Zea mays plant to be transformed. Ii) transforming the cells of said culture by bombarding said cells with a recombinant DNA-coated microprojectile; iii) transforming said transformed callus culture Identifying or selecting cells; and iv) a fertile, transgenic Zea mays that stably expresses the recombinant DNA that is inheritable.
Regenerate the plant; a method comprising the steps.
【請求項18】 前記細胞培養が、未熟なハイブリッド
胚から開始される、もろい胚カルス培養である、請求項
17の方法。
18. The method of claim 17, wherein said cell culture is a fragile embryo callus culture initiated from an immature hybrid embryo.
【請求項19】 砲撃を受ける前記カルス培養は、群当
り約30から80mgの群である、請求項18の方法。
19. The method of claim 18, wherein said callus culture subjected to bombardment is in a group of about 30 to 80 mg per group.
【請求項20】 前記カルスは固体媒体で開始される、
請求項19の方法。
20. The callus is initiated in a solid medium,
The method of claim 19.
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