JPS60248176A - ヒ−トシヨツクプロモ−タ−および遺伝子 - Google Patents

ヒ−トシヨツクプロモ−タ−および遺伝子

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JPS60248176A
JPS60248176A JP60079127A JP7912785A JPS60248176A JP S60248176 A JPS60248176 A JP S60248176A JP 60079127 A JP60079127 A JP 60079127A JP 7912785 A JP7912785 A JP 7912785A JP S60248176 A JPS60248176 A JP S60248176A
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JP
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gene
heat shock
fragment
plasmid
soybean
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JP60079127A
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ジヨー エル.キー
ウイリアム ビー.ガーレイ
ロナルド テイ.ナガオ
フリードリツヒ シヨエフル
エバ チヤルネツカ
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Agrigenetics Research Associates Ltd
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8216Methods for controlling, regulating or enhancing expression of transgenes in plant cells
    • C12N15/8237Externally regulated expression systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/195Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria
    • C07K14/32Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria from Bacillus (G)
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  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (概要) ヒートショック遺伝子もしくはストレス遺伝子として知
られる類の遺伝子は細菌からヒトにいたる全ての生物に
存在する。これらの遺伝子の転写はストレス処理(例え
ば、ヒートショック)に伴って開始しそして該転写物の
翻訳により蛋白質が生産され、該蛋白質はおそらく細胞
を一時的に保護する。ストレス下では、正常なポリリポ
ソームは速やかにこわれてモノリポソームとなりこれら
はその後ヒートショックmRNAを翻訳するために利用
される。ストレス処理する前に存在していた正常なmR
NAはストレス処理中は何らかの方法で保護されそして
ストレス終了に伴ってそれらは翻訳に再利用される。ヒ
ートショックmRNAおよび蛋白質の生産は単に一時的
な現象にすぎずまたヒートショック遺伝子の発現は数時
間後には平衡状態に達しそしてその後は下降する。もし
温度を急激にではなくむしろ徐々に上げたならば。
生物はその温度が致死的であるにもかかわらす耐えるこ
とができ、すなわち生物はより高い温度に適応できる。
(発明の背景) 20年以上も111ノに、トロソフィラ・ハスキー(D
rosophila busckii)の多糸染色体に
おいて特異なパフ形成パターンが短時間の熱処理によっ
て誘導され得ることが発見されたくリトノサ、エフ(1
962) エクスベリエンティア」影: 571−57
3 (Ritossa、 F、(1962) Expe
rienLia 18 : 571−573) )。
ドロソフィラ(Drosophila)種の多糸染色体
におけるこのパフ形成部位はmRNAが活発に合成され
ている場所であり、したがって活性遺伝子座位であるこ
とを示している(ビアマン、ダブリュ。
(1956)コールド スプリング バーバー エスワ
イエムビー、キューユーエーエヌティー、ビーアイオー
エル、 21 : 217−232 (Beerman
、 W、 (]956)Cold Spring l1
arbor Symp、 Quant、 Biol、 
21 :217−232) )。その後、様々な因子が
9例えば亜砒酸塩もしくは嫌気的条件が、熱により誘導
されるのと似た反応を引き起こし得ることが示されてき
たため、これらの遺伝子に対するより適切な名称は「ス
トレス遺伝子」であるべきだと提唱された。
しかしながら、「ヒートショック」遺伝子という命名法
は今や明らかに確立し以後この命名法を採用する。
1950年代の初期以来ディブチラン・シーバー(Di
ptcran 1arvae)の多糸染色体におけるパ
フのパターンが発生中に規則性をもって変化することが
知られ、また、これらの変化がエフジステロイドホルモ
ンによりコントロールされていることが示された(クレ
ハー、ニー、およびピー、カールソン(1960)イー
エクスピー、シーイーエルエル。
アールイーニス、 20 : 623−626 ;ベソ
カー、エイチ、ジェイ、(1962)クロモツマ基: 
341−384(C1ever、 Ll、およびP、K
arlson (1960) Exp、Ce1l。
Res、 20 : 623−626 ; Becke
r、 Il、 J、 (1962)Chromosom
a 13 : 341−384)) o特に、このパフ
形成のパターンが短時間の熱処理(もしくはある化学薬
品を用いた処理)によって破壊されそしてその結果とし
て3つの新しいパフの出現することが示された。これら
の新しいパフの誘導は非常に速やかでありピー1−ショ
ック処理後数分内に起こるが、その誘導は一時的なもの
であった。例えば。
温度を25℃から37°Cに上げたとき、30分以内で
パフの大きさは最大となりそれからもとに戻った。
同時に、ヒートショック前に活性化していた全てノパフ
が処理後もとに戻った。このヒートショックに対するパ
フ形成反応は、研究された全ての組織においてそして発
生の全ての段階で起こることもまた見出された。
その後ヒートショック処理は少量のポリペプチドの合成
を誘導しそして他のほとんどのものの合成は抑制するこ
とがわかり(ティソシーレ、ニー。
等(1974)ジエイ、エムオーエル、ビーアイオーエ
ル、 84 : 389−398 (Tissiere
s、A、等(1974)J、 Mo1. Biol、 
84 = 389−398) )また新しいヒートショ
ックにより誘導されたパフで生産されたmRNAは新し
く誘導されたポリペプチドをコードすることが示された
(ルイス、エム、ジェイ0等(1975)ピーアールオ
ーシー、エヌエーティー。
ニーシーニーディー、ニスシーアイ、ニーニスニー72
 : 3604−3608 (Lewis、 M、 J
、等(1975) Proc。
Nat、 Acad、 Sci、 USA 72 : 
3604−3608>。
ヒートショック後数分以内で、全てのポリリポソームは
分解して速やかに新しいポリリポソームビークに置き換
わる。この新しいポリリポソームはヒートショック蛋白
mRNAを含む。このmRNAはヒートショックにより
=’Jされたパフに戻ってハイブリダイズされそしてイ
ンビトロでヒートショック蛋白質に翻訳された(マツケ
ンジー。
ニス、 等(1977)ジエイ、エムオーエル、ビーア
イオーエル、旦互: 279−283 、ミラウル、エ
ム。
イー、等(1978)コールド スプリング エイチェ
ーアールビー、エスワイエムピー、キューユーエーエヌ
ティー、ビーアイオーエル、 42 : 819−82
7 (McKenzie、 S、等(1977) J、
 Mo1. Biol。
117 : 2’79−283 ; Mirault、
M、B、 等 (1978) ColdSpring 
Harb、 Symp、 Quant、 Biol、 
42 : 819−827)全てのポリリポソームが分
解してそして新しく誘導されたhs−mRNAが選択的
に翻訳されるにもかかわらず、正常なmRNAのほとん
どがヒートショック中にも残存することに注目すると興
味深い(アシュバーナー、エヌ、およびジェイ、エフ。
ホーナー(1979)セル 、1ご7 : ’241f
f (八5hburner。
N、およびJ、 li、 Bonner (1979)
 Ce1l 1’7 : 241ff) )。
ヒートショック遺伝子に関する初期の研究の大部分はド
ロソフィラ(Drosoph i Ia )種を用いて
行われた。しかし、 1978年に、同様のストレス反
応がニワトリの胚繊維芽細胞(ケリイ、ピー、およびエ
ム、ジェイ、シュレジンガ−(1978)セル15 :
 1277−1286 (Kelly、 P、およびM
、 J。
Schlesinger (197B) Ce1l 1
5 : 1277−1286> ) 。
チャイニーズハムスターの卵巣細胞(Bouche。
Go等(1979) Nucleic Ac1ds R
e5earch 7 : 1739−1747) 、大
腸菌(Lemeaux、 P、 G1等(1978) 
Ce1113 : 427−434) 、酵母(Mil
ler、 M、 J、等(1979)Proc、Nat
、八cad、Sci、USA 76 : 5222−5
225) 。
ナエグレリア(Walsh、 C,(1980) J、
 Biol、 Chem。
225 : 2629−2632)、テトラヒメナ(F
ink、 K、および E、Zeutheu (197
8) ICN−UCLA Symp、Mo1.’ Ce
1l。
Biol、 12 : 103−115)そして他の多
くの種においても発見された。この中には植物も(Ba
rnett、 T。
等(1980) Dev、 Genet、 1 : 3
31−340)含まれている。同じようなパターンのヒ
ートショック蛋白合成は液体培地で生育するタバコおよ
びダイズ細胞についても報告され(Barnett、 
’ T、等(1980)supra)ダイズ苗の組織で
も報告されている。を推動物の細胞に対する創傷の影響
がヒートショックの効果と類似していることもまた示さ
れた()1ightower、 L、 E+およびF、
 P、 White (1981) J。
Ce11. Physiol 108 : 261)。
ヒートショック遺伝子の転写時および翻訳時の制御は自
己調節であるらしい。このようにこれらの遺伝子の活性
は細胞中に存在するヒートショック蛋白質の濃度によっ
て制御されるらしい。したメクって、ヒートショック遺
伝子の誘導物質はヒートショック蛋白質を壊すかまたは
それらを細胞内で効果的に利用できない状態にする因子
9例えば。
様々な細胞小器官に結合させて利用できなくするような
因子であろう。
ドロソフィラ(Drosophila)でのヒートショ
ック遺伝子の活性化およびそれに続く抑制の研究はクロ
ーン化した小断片をドロソフィラ(Drosophil
a)細胞中に導入することにより行われてきた。P成分
を媒体とした形質転換系が使われ、これによるとクロー
ン化したドロソフィラ(Drosophila) 遺伝
子をドロソフィラ(Drosoph i ] a )胚
細胞(germl 1ne)に導入することができた(
Rubin、 G、 M、および^。
C,Spradling (1982) 5cienc
e 218 : 348−353)。
このようにして構築された遺伝子は安定した単体コピー
として存在することがよくありそして染色体の様々な位
置でかなり一定した活性を有する(Scholnick
、 s、 B、等(1983) Ce1l 34 : 
37−45 ;Goldberg、 D、等(1983
) Cell 34 : 59−73 ;Spradl
ing、八、C9およびG、 M、 Rubin (1
983)Cell 34 : 47−57)。特にドロ
ソフィラhsp70遺伝子がE、 coliβ−ガラク
トシダーゼ構造遺伝子に融合され、このようにして雑種
遺伝子の活性を感受性ドロソフィラ(Drosoph 
i la )における5つの内在性hsp70ヒートシ
ョック遺伝子から区別できるようになった。ドロソフィ
ラヒートショック遺伝子はまた様々な異種系にも導入さ
れそしてそこでの活性が研究されてきた。そして、特に
、ザルのCO8細胞(Pelham、 HoR,B、 
(1982) Ce1130 : 517−528 ;
 Mirault、 M、 E、等(1982) EM
[lOJ、 1 : 1279−1285)およびマウ
スの細胞(Corces+V8等(1981) Pro
c、 Nat、 Acad、 Sci、 78 : 7
038−7042)に導入された。
この雑種hsp70−1acZ遺伝子はドロソフィラ(
Drosophi la)胚細胞(germ 1ine
)中に組み込まれると正常なヒートショック制御下にあ
るらしい(Lis、 J、 T、等(1983) Ce
1l 35 : 403−410)。組み込まれた3つ
の異なる部位はヒートショックに反応して大きなパフを
形成した。パフ形成および退縮の動力学は87C遺伝子
座位の動力学と全く同じであり、この部位からhsp7
0遺伝子の組み込みコピーが単離された。7000塩基
対のエセリシア・コリ (E、 coli)β−ガラク
トシダーゼDNA断片をhsp70構造遺伝子の真中に
挿入してもパフ形成反応に対する反作用は生じなかった
ようであった。
形質転換体中のβ−ガラクトシダーゼ活性はヒートショ
ックにより調節された。
ドロソフィラhsp70ヒートショックプロモーターの
欠失分析によりTATAボックスの上流の配列が同定さ
れた。この配列はヒートショック誘導に必要である。こ
の配列は他のヒートショック遺伝子におLjるものと相
同もしくは類似した配列を含みそして共通配列CTxG
AAxxTTCxAGが構築されていた(Pell+a
m、 H,R,B、およびM、 ’Bienz(198
2)EMBOJ、 1 : 1473−1477)。こ
の共通配列の塩基配列を基本とする合成オリゴヌクレオ
チドを構築しそしてヘルペスウィルス チミジンキナー
ゼ遺伝子(tk)のT A T Aボックスの上流に(
正常な上流プロモーター成分の代わりに)配置すると、
その結果生した組み換え遺伝子はサルのcos細胞およ
びゼノパスの卵母細胞のいずれにおいてもし一ト誘導性
であった。このtk自身はヒート誘導性ではなくそして
おそらくいかなる進化上の圧迫もtKをヒート誘導性に
するようにはががらながったのであろう。しかし以上の
事実がらtkがヒートショックにより簡単に、すなわち
正常な上流プロモーター成分に代わってヒートショック
遺伝子プロモーターと相同な配列を有する短い合成配列
を配置することによって、誘導し得ることが示唆される
TATAボックスの上流の逆反復配列はヒートショック
プロモーターの多くに普通に見られる特色であり研究さ
れてきた(Holmgren、 R,等(1981)P
roc、 Nat、 Acad、 Sci、 LISA
 78 : 3775−3778)。
7個のドロソフィラプロモーターのうち5個において、
この逆反復配列は同一配列の後ろから2番目のA残基の
5”側に集中しているが、逆反復自身の配列は保護され
ていない(Pelham、 H,R,B。
(19B2) Ce1l 30 : 517−528)
 、しかしながら、いくつかの場合では、この逆反復配
列がTATAボックスの上流に出現しそして共通配列は
存在しない。これらの場合ではヒート誘導可能性はなく
したがって逆反復が存在しても共通配列の代用とはなら
ない。
ヒートショック反応の機能上の意義は知られていない。
おそらくそれらは細胞を外界のストレスから保護しそし
てストレス状態が終わった後も細胞がその機能を維持し
得るように作用するのであろう。これらの結論は「獲得
された温度耐性」として知られる現象により支持されて
いる。単発ヒートショック、またはいくつかの他のスト
レスにさらされた細胞は、2回目のヒートショックの影
響に対し、それが致死的なヒートショックであるにもか
かわらず、かなり抵抗性を示す(Li、 G、 C。
およびG、 M、 1lahn (1978) Nat
ure 274 : 699−701;Hen1e、 
K、 J、およびり、 A、 Dethlefsen 
(197B)Cancer Res、 38 : 18
43−1851 ; Mitchell、 tt、 K
等(1979) Dev、 Genet、 1 : 1
81−192 ; McAlister。
L、およびり、 B、 Finkelstein (1
980) Biochem。
Biophys、 Res、 COmmon、 93 
: 819−824)。
より高等な植物では、ヒートショック(hs)現象はま
ず最初にダイスにおける蛋白質合成の段階で発見された
<Key、 J、 L、等(1981) Proc、 
Nat。
Acad、Sci、USA 78 : 3526−35
30 ; Barnett、T。
等(1980) 5upra)。いくつかの他の植物1
例えば。
エントウ豆、キビ、トウモロコシ、ヒマフリ。綿花そし
て小麦はダイスに対し同様に反応し、このダイスにおい
てはヒートショック処理により分子量が大体同じである
真人な数の新しい蛋白質が誘導されている。種間に生じ
る主な相違としては次のようなものがある。hs蛋白質
を誘導する最適温度、ブレイクポイント温度(すなわち
、この温度以上は致死的であるという温度) 、 15
−20kDのヒートショック蛋白質の二次元ゲル上の分
布、そしてヒートシラツク中に生ずる正常な蛋白質合成
の相対的な段階。温度を28℃から40℃に上げるとい
くつかのhs蛋白質(hsp)メージャー集団が新たに
誘導デノポ合成され、このbspの分子量はドロソフィ
ラ(Drosophila)で発見されたものと類憤し
ていることが示された。しかし、これら2つの生物間に
はhspの低分子量(1mw)集団の複雑性という点で
明らかな違いがある。ドロソフィラ(Dro−soph
ila )は22.23.26そして27キロダルトン
の4 hspを合成し、ダイスは分子量が15〜18キ
ロダルトンの範囲にわたる20以上のhspを合成する
翻訳時のhs−m RN Aに対する優先性は、明らか
ではあるが、ダイスにおいては(Key、 J、 L、
等(1981) 5upra)ドロソフィラ(Dros
ophjla)におけるよりも(Storti、 R,
V、等(1980) Ce1l 2訂825−834)
それほど顕著ではないらしい。ダイスでhsに特異的な
m RN Aの新しいセントが誘導されることはpol
y(^)” RNAのインビトロ翻訳により支持された
。ヒート処理された植物体中に新奇のRNAが存在する
ことの証拠はさらに蔗糖密度勾配分析により出され、こ
の分析によりタバコおよびササゲの葉のヒート処理中に
0.49 X 106ダルトンのRNAが蓄積すること
が示された(Daevson+騨、0.およびG、 L
、 Grantham (1981) Biochem
Biophys、 Res、 Commun、 100
 : 23−30 ) o ドロソフィラ(Droso
phila)では、 hs蛋白質合成の転写時の制御が
明らかになっているが、これらの遺伝子が同調発現する
ための信号構造を見つけるための試みがなされた(Ho
lmgren、 R,等(1981) Proc。
Nat、^cad、 Sci、 USA 78 : 3
775−3778) 、ダイスのpoly(A)” m
 RN Aに対するhsの影響はcDNA/ poly
(八)” RNAハイフ゛リダイゼーション分析および
クローン化cDNA/ナザン法(ナザンブロソトハイプ
リダイゼーション)分析を用いて評価された(Scho
ffl、 F、およびJ、 L、 Key (1982
)J、 Mo1. Appl、 Genet、 1 :
 301−314) 、ダイスでのこのhs反応は以下
の2つによって特徴づけられる。1つは新しく非常に豊
富な種類のpoly(A)”RNAが出現することでこ
れらは平均の長さが800〜900ヌクレオチドの約2
0種の異なる塩基配列から成る。そしてもう1つは28
℃塩基配列の相対的な豊富性の変化に伴って全体的にp
oly(^)“RNAの複雑性が減少することである。
この新しい豊富なりラスのpoly(A)” RN A
は40℃のヒートショック2時間後に細胞あたり約15
,000〜20,000コピー存在する。これら4つの
ドロソフィラhspに対する遺伝子は類似した配列を有
する小さなhs遺伝子ファミリーを含み、この配列はま
たα−クリスタリンの配列とも関係している(Ingo
lia、 T。
D、およびE、 A、 Craig (19B2) P
roc、 Nat、 Acad。
Sci、 LISA 79 : 2360−2364)
 。そしてこのことばある構造ドメイン(おそらく機能
的な凝集のためのもの)がこれらの蛋白質により共有さ
れていることを示している。ダイスのl mw−hsp
の遺伝子はhs条件下で最も活発に発現されそして同等
に調節された遺伝子である(Schoffl、 F、お
よびJ、 LKey (1982) J、’ Mo1.
 Appl、 Genet、1 : 301−314)
それらのhspは普通は高温で精製された核と結合して
いる。しかしながらまた低温では解離する(Key、 
J、 l、5等(1982) in : Schles
inger+ M、 J、。
^5hburner+ M、およびA、 Ti5sie
res (eds) )featshock frot
n bacteria to man、Co1d Sp
ring Har−bor Laboratory、 
pp、329−336) o これはhs反応でのこれ
らの蛋白質に対して一般的な機能を示唆している。その
機能はおそらく蛋白質および遺伝子における一般的な構
造上の特徴と関係があるであろう。l mw−1+sp
遺伝子はさらに8種類に分けられ。
これらはpoly(A)” m RN A間の配列の相
同性によって区別される。この8種のうち2種は遺伝子
発現に関して特に興味深い。というのはそれらはl m
w−hspJ伝子の末端成分に相当するからである。
これらはクラス■およびクラス■と命名されている:ク
ラスIが13の密接に関連するhsp遺伝子から成るの
に対し、クラス■の方は単にl hspを有するだけで
このhspについては他のhs遺伝子との配列の相同性
は知られていなかった。後にクラス■はクラスIと同じ
グループに入り得るという報告がなされた。2つの種類
の区分は根本的にはpH2019の3゛ −翻訳末端の
末梢部の試験を基にしてなされた。
広範囲の穀物植物はヒートショック条件の温度を上げる
と多量の(30あるいはそれ以上) hs蛋白質を合成
して反応する(Key、 J、 L、等(1983)C
urreut Topics in Plant、Bi
ochemistry andPhysiology 
eds、 D、 D、 Randall、 D、 G、
 Blevins+R1L、LarsonおよびB、 
J、 Ramp、 Vol、2+ Univ。
of )HssourL Columbia+ pp1
07−117) o高分子量hs蛋白質は電気泳動分析
上では種間で類似している。低分子量(15〜27kd
) hs蛋白質のより複雑なパターンとして種間で電気
泳動的にかなり異質であることが示された。確かに特定
のダイズhscDNAクローンは異なるダイスhs−p
oly(A) RN A“に対して他の種のいかなるh
sRNAに対するよりもより大きな交叉ハイブリダイゼ
ーションを示し。
そしてこのように他の種とのハイブリダイゼーションが
限定されていることは低分子量hs蛋白質の電気泳動上
の異質性が観察されたことと一致した。
細菌からヒトにいたる範囲の生物にわたってhs蛋白質
が進化」二保存されてきたことはhs蛋白質に対する本
質的な機能を示唆している。経験的に言うと、1つの機
能は許容範囲をこえたhSg度にもかかわらずそれに対
し温度上の保護もしくは温度抵抗性を示すことである(
Schlesinger、 M、等く1982)Hea
tshock from bacteria to m
an、 ColdSpring 1larbor La
boratory+ Co1d Spring Har
bor+NY p、329)。明らかに許容範囲のヒー
トショック温度で合成されたまうなhs蛋白質は生命体
がより高い温度でもhs蛋白質およびhs−mRNAを
合成し続けることそして本来なら致死的な温度でも生き
残ることを可能にする(Key、 J、 L、等(19
82)In : Heat 5hock from b
acteria to man、 M、 J。
Schlesinger、 M、 Achburner
および八、 Ti5sferes。
eds、Co1d Spring Harbor La
boratory、ColdSpring Harbo
r、 NY p329) o許容範囲の温度とはここで
はヒートショック反応を誘導するのに充分高(しかし致
死的ではないような温度として定義される。ブレイクポ
イント温度以上の温度は温度抵抗性を獲得していない植
物にとって致死的である。ダイズではこのブレイクポイ
ント温度は約40℃である。ダイス面は許容範囲のhS
’/?A度でインキュベイトして前処理しておくと致死
的な温度でインキュベイトしても生き残ることが以前に
示されていた(Key、 J、 L、等(1983) 
In : NATO八drへncedStudies 
Workshop on Genome Organi
zation andExpression in P
lants、 L、 Dure、 ed、 Plenu
mPress)。
許容範囲でのヒートショ、りをいくつかの異なった処理
法で行うとダイス面において温度抵抗性の進展が生じる
。これらの処理として以下のものを含む:fa)4Q℃
で1〜2時間連続ヒートショック後、45℃でインキュ
ベーション、(b)40’Cで30分間ヒートショック
後、28℃で2〜3時間してから45℃にシフト、(C
145℃で10分間ヒートショック後。
28℃で約2時間してから45℃にシフト;そして(d
l苗を28℃で3時間以上50μm亜砒酸塩処理後、4
5℃にシフト。これらの処理が一般的に有する重要な特
徴は可能な致死温度でインキュベーションする前にヒー
トショック蛋白質の合成を誘導しそして蓄積することで
ある。事実上、苗を上記の条件の1つで前処理しておく
とhs−m RN Aおよびhs蛋白質のいずれの合成
も45°Cで起こることが示されてきた。hs蛋白質の
よく似た役割としてヒートショック中でも致命的な機能
および構造(例えば。
転写、翻訳、そしてエネルギー生産機構)を保護し、そ
して好適温度に戻ったとき正常な機能が速やかに回復で
きるようにすることがあげられる。
温度を正常(例えば28°C)に戻したとき正常なmR
NAおよび蛋白質合成が速やかに回復することが知られ
ている(Key、 J、 Ilo等<1981) Pr
oc、 Nat。
八cad、Sci、USA 78 : 3526−35
30 ; Schlesinger。
M、 J、等(1982) Trends Bioch
em、 Sci、1 : 222−225)。正常な蛋
白合成の回復には1回復中に新しく合成されたmRNA
と同様にヒートショック中に保存されていたmRNAも
利用され、そして正常温度に戻した3〜4時間後にはヒ
ートショック蛋白質の合成は見られない。しかし、40
℃のヒートショック中に合成されたようなヒートショッ
ク蛋白質は(″H−ロイシンの取込みにより認識される
)それに続く非標識ロイシンでの追跡中も非常に安定で
あり、これは追跡を28℃または40’Cのいずれで行
うかには無関係である;すなわち20時間にわたる追跡
中ラベルの約80%がヒートショック蛋白質中に保持さ
れている。
温度抵抗性の獲得はヒートショック蛋白質の合成ばかり
でなくそれらの細胞内での選択的局在にも依存するよう
である。ダイス面では、いくつかのhs蛋白質は選択的
に核、ミトコンドリアおよびリポソーム内もしくはそれ
らに結合して局在するようになり、この状態は密度勾配
精製されたこれらの細胞内小器官の分画中でhs蛋白質
を単離できるようなものである。特に、 15〜18キ
ロダルトンhs蛋白質の複合体群はダイス面のヒートシ
ョック中にこれらの分画に選択的に局在する。hs蛋白
質のこの選択的局在は温度依存性である。hs蛋白質(
ミトコンドリア分画に所属する22−24kdのhs蛋
白質を除く)は28℃4時間のインキュベーション中は
細胞内小器官の分画から離れそしてヒートショック温度
での追跡中は細胞内小器官に結合したままである。さら
に、28℃4時間追跡後の2回目のヒートショックによ
りhs蛋白質は速やかに(15分以内に)細胞内小器官
と再結合する。ヒートショック蛋白質の核とのこの結合
はhs蛋白質が「クロマチン蛋白質」もしくはおそらく
マトリクス構造の一部になるということによって説明で
きた;いずれの示唆ともその後のドロソフィラ系を用い
た局在性の研究を提供してきた(Arrigo、 A、
 P。
等(1980) Dev、 Biol、 78 : 8
6−103) 、これらの発見は基本的にはオートラジ
オグラフィーの結果と一致しており、このオートラジオ
グラフィーではhs蛋白質は多糸染色体のバンド内領域
に局在していた(Velazquez、 J、等(19
80) Ce1l 20 : 679−689および(
1984) Ce1l 36 : 655−662)。
植物でのヒートショックの研究の大半は主に操作が簡単
であるということから日光を当てないで青白くした苗を
用いて行われてきた。ヒートショック蛋白質は正常植物
の緑色組織において広く分析されてきたが、緑葉組織と
青白い苗とではhs−mRNAの蓄積の程度がほぼ同じ
ことが示された。
さらに、はとんどの試験的研究は約10℃という大きな
温度変化で行われてきた。しかし、このような非生理学
的な変化に対する反応は、ダイスの場合では28℃から
47.5℃に徐々に上昇させた場合と。
hs−mRNAおよびhs蛋白質の合成そして蓄積の両
レベルにおいてよく似ている。したがって、非生理学的
な実験と思われるようなその結果はより正常な生理学的
条件のヒートショックのもとで。
この条件はいかにもおそらく正常な植物環境でのものだ
が、青白い苗および緑色植物を用いて複製できる。
(以下余白) (発明の要旨) ダイスの4つのヒートショック遺伝子をクローン化しそ
して配列を決定した。これら4つのヒートショック遺伝
子のヒートショックプロモーター断片をサブクローン化
しそして遺伝子操作によりこれをT−DNAシャトルベ
クターに導入した。
そして、これらの組み換えDNA断片、すなわちダイズ
ヒートショソク遺伝子プロモーターを保持するT−DN
Aシャトルベクターに結合したベクターをヘルパープラ
スミドの助けをかりてアグロバクテリウム・チューメフ
ァシエンス(Agro−bacterium Lume
faciens)内に転送させ、この細菌内で組み換え
DNA断片をTi−プラスミド内に組み込ませる。そし
てこのTi−プラスミドのT−DNA部分を植物ゲノム
へ転送させ、こうして植物の形質転換ができた。
ヒートショック遺伝子プロモーターは植物ゲノムに転送
されそしてヒートショックもしくはストレス処理後一時
的に活性化されるので、外来遺伝子を組み換えDNAプ
ラスミド内に取り込ませるのに有用である。そしてこの
取り込ませる場所はヒートショック遺伝子プロモーター
の制御下で発現できるような位置である。このようにし
て取り込まれた外来遺伝子はT−DNAによって形質転
換した植物細胞を認識するのに利用できるかもしくは一
時的に活性化することが可能である。このような一時的
な活性化はバシラス・チューリンギエンシス(Baci
llus thuringiensis)の結晶性毒素
の産生、除草剤抵抗性の産生、または病原菌に対する抵
抗性の誘導において有用である。
本発明の細菌株は9組み換えDNAプラスミドを保持し
かつ複製するものであり、以下の(a)、 (blそし
てTo)を有する: (a)ベクター。
(b)TiプラスミドのT−DNA断片に挿入されたア
グロバクテリウム(Agrobacterium)株由
来のヒートショック遺伝子の発現を制御する植物DNA
の断片、そして (C1植物DNAの前記断片の制御下にある外来遺伝子
またはダイス遺伝子。
植物DNAの前記断片がダイス植物から得られ。
該断片は次の配列を有するか、もしくは実質的にそれと
相同である: 5’−T−^−C−^−T−G−、G−
T−G−T−G−G−^−G−^−^−T−T−C−A
−A−C−C−A−^−^−T−T−G−C−A−A−
A−A−A−G−T−A−G−G−八−T−T−T−T
−T−C−T−G−G−^−八へC−A−T−^−C−
^−^−G−AmT−T−^−T−C−C−T−T−T
−C−A−C−T−T−C−C−T−T−T−A−ミー
へ−T−^−C−C−T−C−G−C−G−T−^−T
−C−C−C−C−T−T−C−G−T−C−C−T−
C−G−T−C−^−^−^−C−G−A−^−G−A
−A−^−^−A−A−G−T−T−^−C−C−T−
G−T−T−T−G−C−G−A−T−C−T−C−^
−T−T−A−C−八−八−T−C−TへCへC−C−
T−八−G−T−T−T−C−T−A−A−T−C−T
−C−八−G−3゛。
植物DNAの前記断片がダイス植物から得られ。
該断片は次の配列を有するか、もしくは実質的にそれと
相同である: 5’−T−^−C−^−T−G−G−T
−G−T−G−G−A−G−八−A−T−T−C−A−
^−C−C−^−A−A−丁−T−G−C−A−^−A
−A−A−G−T−^−G−G−^−T−T−T−T−
T−C−T−G−G−A−^−C−A−T−A−C−^
−^−G−^−T−T−八−T−CへC−T−T−T−
C−A−C−T−T−C−C−T−T−T−A−A−^
−T−A−C−C−T−C−G−C−G−T−A−T−
C−C−C−C−T−T−C−G−T−C−C−T−C
−G−T−C−A−^−A−C−G−^−A−G−^−
A−A−^−A−^−G−T−T−八−C−C−T−G
−TへT−T−G−C−G−A−T−C−T−C−A−
T−T−A−C−^−A−T−C−T−C−C−C−T
−A−G−T−T−T−C−T−A−^−T−C−T−
C−^−G−C−T−A−^−G−A−A−A−A−^
−C−C−^−^−A−A−G−^−T−G−T−C−
T−C−T−G−A−T−T−C−C−^−G−G−T
−T−T−C−T−T−C−G−G−T−G−G−C−
C−G−A−A−G−G−^−G−C−A−A−C−G
−T−C−T−T−C−G−A−T−C−C−A−T−
T−C−T−C−^−C−T−C−G−A−C−A−T
−G−T−G−G−3’。
植物DNAの前記断片がダイズ植物から得られ。
該断片は次の配列を有するか、もしくは実質的にそれと
相同である: 5’ −A−G−A−C−C−A−A−
T−C−C−T−^−A−C−C−A−A−T−G−T
−C−T−G−G−T−T−A−A−G−A−T−G−
G−T−C−C−A−A−T−C−C−C−G−A−A
−A−C−T−T−C−T−A−G−T−T−G−C−
G−G−T−T−C−G−A−A−G−A−A−G−C
−C−A−G−A−^−T−G−T−T−T−C−T−
G−A−A−A−G−T−T−T−C−A−G−^−A
−A−八−T−TへC−T−A−G−T−T−T−T−
G−A−G−A−T−T−T−T−C−^−G−A−^
−G−T−A−C−G−G−C−A−T−G−A−T−
G−A−T−G−C−^−T−A−A−C−A−A−に
−G−A−C−T−T−T−C−T−C−G−A−A−
A−G−T−A−C−T−A−7−^−T−T−G−C
−T−C−C−T−C−T−A−C−A−T−C−A−
T−T−T−T−八−A−A−T−A−C−C−C−C
−^−T−G−T−G−T−C−C−T−T−T−G−
A−ミーG−A−C−^−C−^−T−C−A−C−A
−G−^−A−A−G−八−八−G−TへGへA−A−
G−G−C−A−T−C−G−T−T−A−G−C−A
−G−T−T−T−T−G−T−^−G−^−T−T−
C−八−^−C−C−T−Cへ^−八へT−T−T−G
−C−A−G−^−G−T−T−A=C−G−T−T−
C−T−^−^−T−A−T−A−T−T−T−^−C
−^−C−A−A−G−^−C−T−G−八−C−C−
C−3’。
植物DNAの前記断片がダイズ植物から得られ。
該断片は次の配列を有するか、もしくは実質的にそれと
相同である=5′−^−G−A−C−C−A−A−T−
C−C−T−A−A−C−C−^−八へT−G−T−C
−T−G−G−T−T−A−A−G−A−T−G−G−
T−C−C−八−^−T−C−C−C−G−八一八−八
−C−T−TミーへTへA−G−T−T−G−C−G−
G−T−T−C−G−A−A−G−A−A−G−C−C
−A−G−A−^−T−G−T=T−T−C−T−G−
^−八へΔ−G −T −T −’T −C−^−G−
A−A−A−^−T−T−C−T−^−G−T−T−T
、−T−G−^−G−へ−T−T−T−T−C−ミーG
−A−A−G−T−A−C−G−G−C−A−T−G−
へ−T−G−A−丁−G−C−A−T−A−A−C−^
−A−G−G−A−C−T−T−T−C−T−C−G−
A−A−A−G−1°−^−C−T−A−T−A−T−
T−G−C−T−C−C−T−C−T−A−C−^−T
−C−^−T−T−T−T−^−A−A−T−A−C−
C−C−C−^−T−G−T−G−T−C−C−T−T
−T−G−A−^−G−A−C−八−C−八−TへC−
へへC−へ−G−A−A−A−G−A−A−G−T−G
−A−A−G−G−C−^−T−C−G−T−T−八−
G−C−^−G−TへT−T−T−G−T−A−G−A
−T−T−C−^−^−C−C−T−C−^−八−T−
T−T−G−C−^へG−^−G−T−T−A−C−G
−T−T−C−T−A−八−T−^−T−A−T−T−
T−A−C−A−C−A−へ−G−A−C−T−G−へ
−T−へ−^−G−A−G−A−八−^〜A−T−Gへ
T−C−T−C−T−G−A−T−T−C−C−A−A
−G−T−T−T−C−T−T−C−ロー6−T−G−
G−C−C−G−A−A−G−G−A−G−C−^−G
−T−G−T−T−T−T−C−G−^−C−C−C−
T−T−T−C−T−(ニーC−C−T−C−G−へ−
T−G−T−G−T−G−G−3!。
本発明の組み換えDNAプラスミドは以下の+a)およ
び(b)を有する: (alベクター、そして (blアグロバクテリウム(^grobacteriu
n+)株由来のTi−プラスミドのT−DNA断片に挿
入されるヒートショック遺伝子の発現を制御する植物D
NAの断片。
植物DNAの前記断片がダイズ植物から得られ。
該断片は次の配列を有するか、もしくは実質的にそれと
相同である: 5’−T−^−C−A−T−G−G−T
−G−T−G−G−A−G−^−A−T−T−C−^−
八−C−C−^−^−八へTへT−G−C−^−A−^
−A−^−G−T−A−G−G−A−T−T−T−T−
T−C−T−G−G−八−八−C−八−T−A−C−A
−A−G−A−T−T−^−T−C−C−T−T−T−
C−^−C−T−T−C−C−T−T−T−A−A−A
−T−A−C−C−T−C−G−C−G−T−A −T
−C−C−C−C−T−T−C−G−T−C−C−T−
C−G−T−C−A−^−A−C−G−^−八−G−A
−A−^へA−A−A−G−T−T−^−C−C−T−
G−T−T−T−G−C−G−ミーT−C−↑−C−^
−T−T−^−C−八−^−T−C−T−C−C−C−
T−八−G−T −T −T −C−T −^−A−T
−C−T−C−^−6−3゛。
植物DNAの前記断片がダイズ植物から得られ。
該断片は次の配列を有するか、もしくは実質的にそれと
相同である: 5’ −T−A−C−A−T−G−G−
T−G−τ−G−G−^−G−A−^−T−T−C−^
−A−C−C−A−^−^−T−T−G−C−^−A−
A−A−^−G−T−^−G−G−^−T−T−T−T
 −T −C−T −G−G −A−^−C−A−T−
A−C−^−^−G−^−T−7−^−?−C−C−T
−T−T−C−八−C−T−T−C−C−T−T−T−
八−A−^−T−八−CへC−T−(ニーG−C−G−
T−A−T−C−C−C−C−T−T−C−G−T−C
−C−T−C−G−T−C−^−A−A−C−G−A−
^−G−A−^−A−^−A−^−G−T−T−八−C
−C−T−G−T−T−T−G−C−G−A−T−C−
T−C−4−T−T−ミー〇−へ−へ〜T−C−T−C
−C−C−T−A−G−T−T−T−C−T−^−^−
T−C−T−C−八−G−C−T−八−AへG−A−^
−八へA−A−C−C−八へA−A−A−G−A−T−
G−T−C−T−C−T−G−八−T−T−C−C−^
−G−G−T−T−C−C−T−T−C−G−G−T−
G−G−C−C−G−A−A−G−G−^−G−C−A
−A−C−G−T−C−T−T−C−G〜^−T−C−
C−^−T−T−C−T−C−^−C−T、−C−G−
^−C−A−T−G−T−G−G−3’。
植物DNAの前記断片がダイズ植物から得られ。
該断片は次の配列を有するか、もしくは実質的にそれと
相同である=5′−^−G−A−C−C−A−A−T−
C−C−T−A−^−C−C−A−A−T−G−T−C
−T−G−G−T−T−^−八へG−^−T−G−G−
T−C−C−A−八−T−C−C−C−G−八−八−八
−C−T−T−C−T−八−G−T−T−G−C−G−
G−T−T−C−G−ミーへ−G−へ−A−G−C−C
−へ−G−八−A−T−G−T−T−T−C−T−G−
A−A−八−G−T−T−T−C−へ−G−へ−^−へ
−へ−T−T−C−T−A−G−T−T−T−T−G−
A−G−A−T−T−T−′r−C−八−G−へ−A−
G−T−八−C−G−G−C−八−T−G−A−T−G
−A−T−G−C−八−T−八−八−C−ミーへ−G−
G−A−C−T−T−T−C−T−C−G−八−八−A
−G−T−へ−C−T−A−T−ミーT−T−G−C−
T−C−C−T−C−T−^−C−八−TへC−八−T
へT−T−T−A−A−A−T−A−C−CLC−C−
A−T−G−T−G−T−C−C−T−T−T−G−八
−八−G−A−C−八−C−A−T−C−へ−C−A−
G−A−へ 八−G−八−^−G−T−G−八−A−G
−GへC−へ−T−C−G−T−T−へ−G−C−八−
G−T−T−T−T−G−T−A−G−へ−T−T−C
−A=へ−C−C−T−C−A−A−T−T−T−G−
C−A−G−八−G−T−T−A−C−G−T−T−C
−T−へ〜^−T−へ−T−ミーT−T−T−A−C−
A−(ニール−八−G−A−へ−T−G−八−C−C−
ミー3”。
植物DNAの前記断片がダイズ植物から得られ。
該断片は次の配列を有するか、もしくは実質的にそれと
相同である= 5”−A−G−Δ−C−C−八−A−T
へC−C−T−A−A−C−C−A−八−T−G−T−
C−T−G−G−T−T−八−八−G−八−T−G−G
−T−C−C−へ−A−T−C−C−C−G−A−へ−
A−C−T−T−C−T−八−G−T−T−G−C−G
−G−T−T−C−G−A−八−G−A−へ−G−C−
C−へ−G−A−ミーT−G−T−T−T−C−T G
−八−八−へ−G−T−T−T−C−A−G−へ−八−
八−A−T−T−C−T−A−G−T−’I’ T−T
−G−A−G−A−T−T−T−T−C−A−G−A−
A−G−T−八−C−G−G−C−ミーT−G−A−T
−G−A−T−G−C−A−T−A−A−C−八−八−
G−G−A−C−T−′r−T−C−T−C−G−A−
A−へ−G−T−へ−C−T−A−T−へ−T−T−G
−C−T−C−C−T−C−T−A−C−八−T−C−
Δ−T−T−T−T−^−八−八−T−八−c−cへc
へc−ミーT−G−T−G−T−C−C−T−T−T−
G−A−A−G−八−C−A−C−八−T−C−A−C
−八−G−八−A−A−G−八−A−G−T−G−八−
八−G−G−C−へ−T−C−G−T−T−へ−G−C
−八−G−T−T−T−T−G−T−へ−G−A−T−
T−C−へ−へ−C,−C−T −C−Δ−A−T−T
−T−G−C−^−G−八−G−T−T−へ−C−G−
T−T−C−T−へ−A−T−A−T−A−T−T−T
−A−C−A−C’−A−八−G−八−C−T−G−へ
−T−へ−A−G−A−G−へ−へ−八−八−T−G−
T−C−T−C−T−G−へ−T−T−C−C−へ−Δ
−G−T−T−T−C−T−T−C−G−G−T−G−
G−C−C−G−八−八−G−G−八−G−C−ミーG
−T−G−T−T−T−T−C−G−A−C−C−C−
T−T−T−C−T−C−C−C−T−C−G−ミーT
−G−T−G−T−G−G−3”。
植物DNAの前記断片がダイズ植物から得られ。
該断片は次の配列を有するか、もしくは実質的にそれと
相同である: 5’−T−A−C−八−T−G−G−T
−G−T−G−G−A−G−八−八−T−T−C−A−
八−C−C−A−八−Δ−T−T−G−C−八−A−A
−八−AへG−T−八へG−G 八−T−T−T−T−
T−C−T−G−G−八−八−C−ミー丁一へ−C−A
−ミーG−^−T−T−A−T−C−C−T−T−T−
C−^−C−T−T−C−C−T−T−T−八−八−ミ
ーT−A−C−C−T−C−G−C−G−T−八−T−
C−(ニーC−C〜T−T−C−G−T−C−C−T4
ニーG−T−C−Δ−八へ八へC−G−八へ八へG−八
へ八−へ−A−へ−へ−G−T−T−A−C−C−T−
G−T−T−T−G−C−G−ミーT−C−T−C−A
−T−T−A−C−八−A−T−C−T−C−C−C−
T−ミーG−T−T−T−C−T−A−A−T−C−T
−C−へ−G−C−T−へ−A−G−A−へ−へ−八−
八−C−C−八−A−八−八−G−八−T−G−T−C
−T−C−T−G−A−T−T−C−C−八−G−G−
T−T−T−C−T−T−C−G−G−T−G−G−C
−C−G−八−A−[;−G−A−G−C−ミーへ−C
−G−T−C−T−T−C−G−^−T−C−C−八−
T−T−CへT−C−八−(ニーT−C−G−へ−C−
へ−T−G−T−G−G−3’。
本発明〕、アグロハタテリウム(八grobacter
ium)種のT−DNAにより形質転換した植物細胞を
認識する方法は、ダイズヒートショソク遺伝子プロモー
ターの制御下で形質転換認識遺伝子を発現させることに
よるものであり9次の工程を含む二(a)ダイズヒート
ショソク遺伝子プロモーター配列、ヒートショック遺伝
子コード配列および該ヒートショック遺伝子配列の下流
塩基配列を有すルタイズヒートショソク遺伝子を単離す
ること。
fbl前記形質転換認識遺伝子を単離し、そしてポリリ
ンカーを付着すること。
(C)前記形質転換認識遺伝子を前記ダイズヒートショ
ソク遺伝子に、前記ヒートショック遺伝子コード配列お
よび前記形質転換認識遺伝子の読み取りの枠を保存する
ような位置に挿入して組み換えダイズヒートショソク遺
伝子を生産すること。
該組み換えダイズヒートショソク遺伝子内では前記形質
転換認識遺伝子は前記ダイズヒートショソク遺伝子プロ
モーター配列に対してその制御下で発現できるような方
向で配置されている。
(dl前記組の換えダイズヒートショソク遺伝子をT−
DNAシャトルへクターヘクローニングし共に取り込ま
れた組み換えDNA断片を生産すること。
tel前記共に取り込まれた組み換えDNA断片を、細
菌株へ形質転換すること、該細菌株は前記共に取り込ま
れた組み換えDNA断片の複製を維持し得る。
(fl前記細菌株をヘルパープラスミドを有する第2の
細菌株と混合すること、該ヘルパープラスミドは前記共
に取り込まれた組み換えD NA断片を第3の細菌株に
転送することができる。該第3の細菌株は前記共に取り
込まれた組み換えDNA断片の複製を維持し得す、該第
3の細菌株は内在性プラスミドを有する。
fg)前記共に取り込まれた組み換えDNA断片および
前記内在性プラスミド間の組み換え体を選択し組み換え
内在性プラスミドを生産すること。
(h)前記第3の細菌株を植物に感染させること。
該第3の細菌株は前記組み換え内在性プラスミドを保持
しかつそこで複製する。そして (1)前記組み換えダイズヒートショソク遺伝子を保持
する植物細胞を有する植物を選択すること。
このようにして前記植物細胞の形質転換を証明すること
前記ヒートショックプロモーター配列が次の塩基配列を
有するか、もしくは実質的にそれと相同である: 前記ヒートショックプロモーター配列が次の塩基配列を
有するか、もしくは実質的にそれと相同である:5′−
八−G−A−C−C−A−^−T−C−C−T−A−A
−C−C−八−^−T−G、−r−c−r−c−c−T
−T〜^−A−G−A−T−G−G−T−C−C−ミー
ミーT−C−C−C−G−A−^−Δ−C−T−T、C
−T−^−G−T−T−G−C−G−G−T−T−C−
G−^−八へG−八へ八へG−C−C−A−G−A−^
−T−G−T−T−T−C−T−G−A−A−A−G−
T−T−T−C−A−G−八−^−A−八−TへT−C
−T−A−G−T−T−T−T−G−へ−G−ミーT−
T−T−T−C−A−G−A−^−G−T〜八−C−G
へG−C−A−T−G−八−T−G−へ−T−G−C−
A−T−へ−へ−C−A−八−G−G−A−C−T−T
−T−C−T−C−G−^−A−A−G−T−八−C−
T−八−TへA−T−TへG−C−T−C−C−T−C
−T−^−C−A−T−C−A−T−T−T−T−A−
A−A−T−A−C−C−C−C−A−T−G−T−G
−T−C−C−T−T−T−G−八−A−G−A−C−
^−C−A−T−C−A−C−八−G−八−^−A−G
−AへA−G−T−G−八−八−G−G−C−A−T−
C−G−T−T−^−G−C−八−G−TへT−T−T
−G−T−A−G−A−T−T−C−A−八−C−C−
T−C−八−A−T−T−T−G−C−A−G−^−G
−T−T−A−C−G−T−T−C−T ^−A−T−
八−T−AへT−T−T−八−C−A−C−八−八−G
−A−C−T−G−A−T−A−A−G−A−G−八−
八−A−A−T−G−T−C−T−C−T−G−A−T
−T−C−C−八−八−G−T−T −T−C−T−T
 −C−G−G−T −G −G−C−C−G −^−
八へG−に−A−G−C−八−G−T−GへT−T−T
−T−C−G−八−C−C−C−T−T−T−C−T−
C−C−C−T−C−G−A−T−G−T−G−T−G
−G−3’。
本発明のダイズヒートショソク遺伝子プロモーターの制
御下で構造遺伝子を発現させる方法は。
以下の工程を包含する: fa)前記ダイズヒートショソク遺伝子プロモーター断
片を単離すること。
(bl前記ダイズヒートショソク遺伝子プロモーター断
片をT−DNAシャトルへクターヘクローニングし組み
換えDNAプラスミドを生産すること。
(C)外来構造遺伝子もしくはダイズ遺伝子を有するD
NA断片を単離しそして該DNA断片を前記組み換えD
NAプラスミド中の前記ダイズヒートショソク遺伝子プ
ロモーターの読み取り鎖3゛−側の位置に挿入しヒート
ショック発現プラスミドを生産すること、該ヒートショ
ック発現プラスミド内では前記DNA断片は前記ダイズ
ヒートショソク遺伝子プロモーターに対してその制御下
で発現できるような方向に配置されている。
(dl前記ヒートショック発現プラスミドを第1の細菌
株へ形質転換すること、該細菌株は前記ヒートショック
発現プラスミドの複製を、維持し得る。
let前記ヒートショック発現プラスミドの複製を維持
し得る前記細菌株をヘルパープラスミドを有する第2の
細菌株と混合すること、該ヘルパープラスミドは前記ヒ
ートショック発現プラスミドを第3の細菌株に転送する
ことができる。該第3の細菌株は前記ヒートショック発
現プラスミドの複製を維持し得す、該第3の細菌株は内
在性プラスミドを有する。
(fl前記ヒートショック発現プラスミドおよび前記内
在性プラスミド間の組み換え体を選択し。
組み換え内在性プラスミドを生産すること。
tg+前記第3の細菌株を植物もしくは植物培養細胞に
感染させること、該第3の細菌株は前記組み換え内在性
プラスミドを保持しかつそこで複製する。そして fhl前記外来構造遺伝子もしくはダイズ遺伝子を保持
する植物細胞を含有する植物体または植物培養細胞を前
記ダイズヒートショソク遺伝子プロモーターの制御下で
選択すること、該ダイズヒートショック遺伝子プロモー
ターは前記組み換え内在性プラスミドから前記植物細胞
へ転送されたものであり、該外来構造遺伝子もしくはダ
イズ遺伝子はヒートショック処理または他のストレス処
理により発現する。
前記ヒートショック遺伝子プロモーター断片が次の塩基
配列を有するか、もしくは実質的にそれと相同である:
 5’ −T−A−C−A−T−G−G−T−G−T−
G−G−A−G−^−八へT−T−C−A−A−C−I
C−A−^−A−T−T−G−C−A−八−八−A−ミ
ーG−T−AへGへG−A−T−T−T−T−T−C−
T−G−G−^−八へC−A−T−A−C−^−A−G
−A−T−T−A−T−C−C−T−T−T−C−A−
C−T−T−C−C−T−T−T−A−^−A−T−A
−C−C−T−C−G−C−G−T−ミーT−C−C−
C−C−T−T−C−G−T−C−C−T−C−G−T
−(ニーA−^−A−C−G−^−^−G−へ−A−へ
−へ−へ−A−G−T−T−^−C−C−T−G−T−
T−T−G−C−G−A−T−C−T−C−A−T−T
−A−C−A−^−T−C−T−(ニーC−C−T−ミ
ーG−T−T−T−C−T−八−A−T−C−T−C−
^−G−3’ 。
前記ヒートショック遺伝子プロモーター断片が次の塩基
配列を有するか、もしくは実質的にそれと相同である:
 5’−A−G−A−C−C−A−A−T−C−C−T
−^−A−C−C−A−A−T−G−T−C−T−G−
G−T−T−^−八へG−A−T−G−G−T−C−c
−a−a−7−c−c−c−6−八−A−A−C−T−
T−C−T−A−G−T−T−G−C−G−G−T−T
−C−G−八−^−G−八−^へG−C−C−A−G−
A−^−T−G−T−T−丁−C−T−G−^−^−八
−GへT−T−T−C−八−Gへ八−A−A−A、−T
−T−C−T−A−G−T−T−T−T−G−^−G−
A−T−T−T−T−C−八−G−A−^−G−T−A
−CへG−G−C−^−T−G−八−T−G−A−T−
G−C−A−T−A−A−C−A−A−G−G−^−C
−T−T−T−C−T−C−G−八−八−A−G−T−
A−C−T−ミーT−^−T−T−G−C−T−C−C
−T−C−T−A−C−ミーT−C−^−T−T−T−
T−A−八−^−T−A−C−C−C−C−Δ−T−G
−T−G−T−C−C−T−T−T−G−^−八へG−
八へC−A−C−A−T−C−へ−C−A−G−A−A
−^−G−へ−ミーG−T−G−A−A−G−G−C−
へ−T−C−G−T−T−ミーG−C−A−G−T−T
−T−T−G−T−^−G−A−T−T−C−A−八−
C−C−T−C−へ−AへT−T−T−G−C−へ−G
−A−G−T−T−A−C−G−T−T−C−T−ミー
A−T−A−T−A−T−T−T−八−C−A−C−ミ
ーへ−G−^−C−T −G−ミーC−C−C−3’。
(発明の構成) 以下に本発明の詳細な説明する。
ダイズ精製核゛から単離した染色体D N Aを制限酵
素分析およびサチン法(サザン プロット ハイブリダ
イゼーション)にかけた、ハイブリダイゼーションプロ
ーブとしてクローン化hs−c D NAを用いた。6
セツトのcDNAクローンを同定した。これらは15〜
27キロダルトンにわたるhs蛋白質に対して(植物に
はこの範囲のサイズのhs蛋白質が少な(とも30はあ
る)「異なる」複遺伝子族のメンバーを写している。さ
らに、プローブとしてcDNAクローン196Bを用い
て1つの遺伝子クローン(hs6871)を単離した。
これらのグループは以下の通りである; (以下余白) λ1059ダイズライブラリー(Agrigeneti
cs Ad−vanced Re5earch Lab
oratory、Madison、Wisconsin
で構築された)から単離されるゲノムクローンを単離す
ること、制限地図を作ること、サブクローニングするこ
と、そして配列決定を行うこと、および上記のcDNA
クローンのDNA配列分析に主に努力専念した。
4つのサブクローン、名称はpE2019. pL20
05. I)M2O2Sそしてhs6B71をλゲノム
クローンから作った。
これら4つのサブクローンは3つの異なる遺伝子族を表
している。すなわち、 cDNAクローン2005.2
019そして1968である。これらゲノムクローン由
来のcDNAに相同であることに基づいてEco R1
断片を選択しそしてpUC9へサブクローン化した。こ
れら挿入物の部分の配列分析を行った。すなわち。
pE2019の856ヌクレオチド(第1図) 、 p
L2005の971ヌクレオチド、pM2005の94
4ヌクレオチド。
そしてhs6B71の1536ヌクエオチドそれぞれに
ついて行った。配列相同性分析(Sequence h
omolo−gy analysis )によりそれぞ
れのゲノムサブクローン配列内で相当するcDN^相同
性の位置を探した。
交叉相同性分析(Cross−homology an
alysis )によりゲノムサブクローンにおいて次
のような実質的なcDN^相同性がしめされた: (a
 ) pE2019はpFS2019cDN八クローン
の340塩基について98%以上の相同性に相当する。
(b)この2019相同性の直接上流は、350塩基の
pCE53 cDNAクローン配列に対して90%以上
の相同性を示す領域である。従って配列データおよび雑
種選択/翻訳のデータはpCE53がpPs2005遺
伝子族のメンバーであることを示唆する。(C)さらに
、 pFs2019は2005遺伝子族のメンバーの3
゛−側の翻訳されない領域であることがわかった。(d
)ホモロジーマトリクス分析により交叉相補結合(クロ
スハイブリダイズ)しないcDNA (例えば、 pC
E75およびPF52033 )でさえも40ヌクレオ
チドにいたる長さについて70%の相同性とともに50
%以上の相同性を示す長い範囲を含むことが示された。
c D N A2019に相補結合(ハイブリダイズ)
するダイズゲノムクローンpE2019の7000塩基
HindllI断片(H2)を同定した(第2図)。p
E 2019遺伝子をH2の左末端Ban旧小断片(O
Hと呼ばれる一第2図)にマツプした。というのはこの
領域はcDNA2019プローブに相補結合する唯一の
部分であることが示されたからである。この断片を配列
決定の研究およびTi−プラスミドへの導入のために選
別した。M13キロプリージョン戦法([1arnes
+W、M、およびBsvan (1983) Nucl
eic Ac1ds Re−5earch 11 : 
349−368)によりBH断片の配列を決定しそして
この小断片を欠失した一連の欠失ファージを構築した。
ドロソフィラヒートショック共通配列(CTxGAAx
xTTCxAG) (第3図)について78%の相同性
を示す、またSV40反復塩基対(GGTGTGGAA
AG ) (第3図)について73%の相同性を示すい
くつかの領域は興味深い。
H2において転写およびcDNA相同性の位置に損性が
あること(コード配列は第4図参照)から遺伝子201
9に対するプロモーターがH2上でサブ断片BHのBa
m■■部位の右側約190塩基対の所に位置することが
証明された。この2019遺伝子の極性は112の一番
左のBam I11部位の157ヌクレオチド上流から
左H4ndll[部位に向かって5”−から3°−と進
む。
この結論は阿13一本鎖プローブのハイブリダイゼーシ
ジンおよびダイズヒートショックRNAを用いたS1雑
種保存(hybrid protection )の研
究をもとにしている。全ての3つの遺伝子の5°末端は
“TATA″モチーフ(TTAAATAC)の最初のT
から32から28塩基の位置にあり、この領域がプロモ
ーターとして作用することを示唆している。ナザン法お
よびヒートショックRNAを用いたS1雑種保存の結果
から転写物は長さが680−900塩基で、長さ約15
0塩基と示されているpoly (A)束部を含まない
ことが示された。cDNAは全長より短く (約350
塩基)そしてオリゴ−dTをプライマーとして得たので
従ってそれは転写物の3′一部分に相当する。
従って、B1!断片上のcDNA相同性の位置より、転
写物は3°−から5゛一方向に部位590からBam 
H1部位へそしてそれを越えて伸びているにちがいない
この結論は3゛−標識BH断片を用いたS1雑種保存マ
ツピングにより確実になった。590 ±10塩基対の
保存されたバンドが見られ、これはcDNA相同性の3
′−末端と一致する。そして5゛末端およびプロモータ
ーがBam旧部位の右方に存在することが示された。ク
ローンpE2019のコード配列を完成した(第4図)
。図中の空欄はヌクレオチド配列もしくはアミノ酸配列
と同一であることを示す。図中の”Delはコドンの削
除を示す。それは462塩基対のオープンリーディング
フレームから成る。
さらに、 ATG翻訳開始コドンの5゛側(すなわち。
上流)の291塩基対の配列を決定した。これら291
の塩基対はプロモーター領域の本質的な因子、すなわち
、 CAATボックス、 TAATAボックスそして転
写開始点の全てを含む。その上、「共通配列」があり(
翻訳開始コドンATGから131−144塩基対上流に
あり5’CTxGAA xxTTCxへG−3’ の配
列を持つ)これはすべてのヒートショック遺伝子で見い
出されておりしかもヒート誘導に必要とされる(Pel
ham。
H,R,BおよびM、Bienz (1982) EM
BOJ、旦: 1473−1477)。仮にこの共通配
列がプロモーター領域から欠失したならば、ヒートショ
ックのストレスまたは他のいかなるストレスによっても
ヒートショック遺伝子は誘導されない。翻訳開始コドン
から172−185塩基対上流に」[40エンハンサ−
配列に高度に相同な別の配列が生じているが、目下この
発見の意義は定かではない。保存配列は、はるか上流に
存在しそしてこの配列はまた2つのドロソフィラヒーl
ショックプロモーターのよく似た位置で見つけられてい
る。最後に、停止コドンTGAの3゛側(ずなわら、下
流)上の731の塩基対の配列を明らかにした(第5図
にこの配列の一部を示す)。
他の3つのヒートショック遺伝子(すなわちクローンp
M2005. pL2005およびhs6871)のコ
ード配列およびフランキング配列を決定した。9M20
05については、423塩基対のオープンリーデングフ
レームも決定した(第4図)。同様に翻訳開始コドンA
TGから418塩基対上流(そして前節中でpH201
9に対して記載した全てのプロモーター調節配列を含ん
でいる)(第3図)、および停止コドンTAAから17
1塩基対下流(そのうち100塩基対を第5図に示す)
も決定した。pL2005については、450塩基対の
オープンリーデングフレーム(第4図)。
翻訳開始コドンATGから422上流(そして前節中で
pH2019に対して記載したすべてのプロモーター調
節配列を含んでいる)(第3図)、および停止コドンT
へへから842塩基対下流(そのうち100塩基対を第
5図に示す)を決定した。hs6871については、4
59塩基対のオープンリーデングフレーム(第4図)、
翻訳開始コドンATGかも456上流(そして前節中で
pH2019に対して記載した全てのプロモーター調節
配列を含む)(第3図)、および停止コドンTAAから
943塩基対下流(そのうち100塩基対を第5図に示
す)を決定した。これら4つのヒートショック遺伝子は
コード領域中に実質的に相同な配列を有する(第4図)
。上流プロモーター領域(第3図)ではクローンpE2
019. pH2005およびpL2005は実質的に
相同な配列を有するが。
これら3つのクローンの塩基配列とhs6871の塩基
配列の間には多くの違いがある。しかしながら。
4つのクローン全ての“ヒートショック共通配列”すな
わちCTxGAAxxTACxxの間には強い類似性が
あること(ま注目すべきである(第3図)。この4つの
配列について停止コドンの下流にある100塩基対のデ
ータを示す(第5図)。非常に小さな配列相同性が生じ
ていることが明らかである。重要なことに、これら4つ
のダイズヒートショソク遺伝子のコード配列、上流プロ
モーター領域(すなわち翻訳開始コドンの5゛側)およ
び下流フランキング領域(すなわら停止コドンの3゛側
)はドロソフィラヒートショソク遺伝子の対応する領域
とほとんど1HIu性を持たない (Hacket、 
R,W、およびJ、T、Lis (1983) Nuc
leic Ac1ds Res、旦: 7011−70
31 : Ingolia、T、D、およびE、八、C
raig (19B2)Proc、Nat、Acad、
Sci、USA 79 : 2360−2364 ;S
outhgate+ R,等(1983) J、Mo1
.Biol、165 : 35−67)。
ドロソフィラおよびダイズヒートショソク遺伝子由来の
プロモーター領域の「共通配列」の間には類似性はある
が、ダイズヒートショソク遺伝子のプロモーター領域は
ドロソフィラ遺伝子に特徴的な逆反復配列を持たない。
ダイズヒートショソク遺伝子のプロモーター領域は外来
遺伝子もしくはダイズ遺伝子の一時的な活性化が必要な
時はいつでも多くの方法で利用することができる。〔外
来遺伝子とはここではダイズ以外のいかなる種のゲノム
においても正常に見い出されるあらゆる遺伝子として定
義される。〕例えば、アグロハタテリウム・チューメツ
アシニー7 Z (Agrobacterium tu
mefaciens )の野生株Ti−プラスミド由来
のT−DNAを植物ゲノム内へ転送した場合、その結果
形質転換した植物細胞は腫瘍である。組織培養中のこれ
らの形質転換した腫瘍植物細胞は完全な植物体の再生に
は利用できない。一方、仮に“能力を失った”T−DN
A領域を使えば、形質転換した植物細胞から組織培養に
より完全な植物体を再生できるが、しかし形質転換した
細胞と形質転換していない細胞とを区別することは難し
い。本発明ではヒートショックを誘導できる制御下でエ
セシリア・コリー(E、coli)のβ−ガラクトシダ
ーゼ遺伝子をダイズヒートショ・7り遺伝子プロモータ
ー・で置き換えることによりこの困難は除りた。この組
み換え構造はダイズヒートショックプロモーター領域お
よびヒートショック遺伝子の5”末端における24のコ
ドンをコードとする領域を有する(実施例5参照)。こ
の組み換えDNA断片はその後Ti−プラスミドのT−
DNA内に組み込まれそして植物細胞を形質転換するの
に使われる。適当な基質存在下では2組織培養中の形質
転換細胞はヒートショック処理により青色に生育するの
で形質転換していない細胞と区別できる。このようにβ
−ガラ′クトシダーゼーヒートショソクプロモーター複
合体は形質転換細胞を認識する手段として利用される。
本発明はβ−ガラクトシダーゼ遺伝子の例に限らず、そ
して他の遺伝子も含むであろう。その遺伝子とは植物ヒ
ートショック遺伝子プロモーターの制御下で置き換えら
れたときに特異的な植物細胞の型を認識するのに利用し
得るものである。形質転換細胞の認識に有用であるこの
ような遺伝子をここでは形質転換認識遺伝子と定義する
。実施例2では一時的な発現を望む遺伝子をダイズヒー
トショソクプロモーターの制御下で置き換えること以外
は上記のプロトコールに従うのが有用であろう。この組
み換え構造は単にダイズし一トプロモーター領域を含む
だけである。すなわちAluI部位(翻訳開始コドンA
TGから17塩基対上流)からEco R1部位(翻訳
開始コドンATGから176塩基対上流)まで伸びてい
る159塩基対だけを含む(実施例7参照)。
仮に殺虫剤蛋白質を(バシラス・チューリンギエンシス
の結晶性内毒素と\限定はしないがそれを含む)植物ヒ
ートショック遺伝子プロモーター制御下で置き換えれば
、そのiのヒート中に殺虫剤蛋白質の発現を活性化する
ことができる。この時期は昆虫の幼虫の摂食時と一致し
、従って植物に対する抵抗性が昆虫に与えられる。しか
しこれば各日々の限定された微妙な時期のみである。同
様に。
除草剤抵抗性を与えるような遺伝子をヒートショック遺
伝子の制御下で置き換えると、除草剤抵抗性遺伝子がそ
の日のヒート中に活性化した後除草剤を野原にまくこと
ができる。
摩r(’t−) ダイズマメ (グリシンマックス変種ハイネ)を湿らせ
たバーミキュライト中で暗黒、28℃−30°Cのもと
に3日間発芽させた。その後植物体を2×10−3Mの
2,4−ジクロルフェノキシ酢酸とともにまき、24時
間後成熟した胚軸組織を収穫した。
組織を1%シヨ糖、1+nMK−リン酸塩(p)16.
0 ) 。
50μg/nlxクロラムフェニコール、10μg 7
mβ2.4−ジクロルフェノキシ酢酸を含む緩衝液中で
28℃(コントロール)または40℃および42.5℃
(ヒートショック)でそれぞれ、別に指定がなければ2
時間インキユヘイトした。
インキベーション後(実施例1参照)胚軸組織から全I
?NAを抽出し、そしてpoly(A>“RNAを従来
の方法(Si1floiy、C,D、等(1979) 
Bio−chemistry 23 : 2725−2
731 )に従って変法(Key。
、r、m、等(1981) Proc、NaT、Aca
d、Sci、USA 78 : 3526−3530 
’)を用いて単離した。hsダダイ胚軸由来のPo1y
 (A) ”RNAをオリゴ−(dT)−プライマー二
重鎖cDNA合成の鋳型として用いた。
(Wickens+M、P、等(197B) J、Bi
ol、Chem、253 ;2485−2495 ; 
BaulcoIIlbe、D、C,およびJ、L、Ke
y (1980) J。
Biol、Chem、255 : 8907−8913
による変法)。さらなる変法として、第1鎖の合成は標
識せずそして20/jM (”P、) dCTP (4
00Ci / mM、Amershan+)をDNAポ
リメラーゼI (Boehringer Mannhe
im )による第2鎖合成に対するトレーサーとして用
いた。Sl−断片化二重鎖cDNAをシg糖密度勾配法
でサイズ分画した。ショ糖の濃度は10〜30%。
緩栃液は10mMTris−HCj!PH7,5,1m
M EDT^および100a+M NaC1を含み、遠
心はベックマン5W50.10−ターを用いて20℃の
もとで50.OOOrpm 6時間行った。約0,5 
pgの二重鎖cDNA(長さは500 bp以上)にホ
モポリマーをティリングした。末端トランスフェラーゼ
(Bethesda Re5earch 1abo−r
atories)を用いて断片の3′末端にpoly 
(dC)を付加した(Roychoudhury、 R
,およびR,Wu (1980)In : Gross
man、 L、 + Mo1dave+ K、 、編集
、 Methods inEnzymol、Vol、6
5 ; New York : Academic P
ress+pp。
43−62 )。 平均の長さ30ヌクレオチド/末端
が合成された。同様の反応によりI IIgのハ[■切
断pBR322にpoly (dG)を同程度ティリン
グした。
0.7μgの(+IG)−尾部pBR322および0,
14μgの(dC)−尾部cDNAをアニーリイング反
応に用いた。アリール化した分子を用いてエセリシア・
コリー(Escherichig coli) 5K1
590を形質転換させた(Kushner、S、R,(
1978) In : Boyer+ H,W、+N1
cosia、S、編集、Genetic Engine
ering+Amsterdam :Elsevier
/North 1lolland Biomedica
l Press+pp17−23 )。形質転換体をテ
トラサイタリン含有培地で選択し、そのうち99%がT
cRApS表現型で示されるような組み換えプラスミド
を有していた。
実施例3 ニグイズゲノムDNAライブラリーの選囲 本質的には従来の方法で(Nagao、 R,等(19
81)DNA叢:1−9)精製核から高分子量DNAを
単離した。グイズゲノムDNAライブラリーの選別、λ
シャロン4八ベクターのEco RI部位へのクローン
化を従来の方法(Nagao、R,T、等(1981)
 DNA1 :1−9)に基づいて行った。このときc
DNAクローンの放射活性標識挿入プローグを用いたc
DNAクローンはヒートショック処理したダイズ胚軸の
poly (A) ’″RNAから合成されたものであ
る(Schoffl、 F 、およびJ、 Key (
1982)J、Mo1.Appl、Genet、1 :
301−314 )。
制限エンドヌクレアーゼEco R1,Hind II
およびPst IによるDNA切断の分析条件は従来の
方法(Maniatis、To等、 (1982) M
o1ecular cloning。
a Laboratory Manual、Co1d 
Spring Harbor Labora−tory
)に基づきそして1%アガロースゲル上でのDNA断片
の標準的な電気泳動もまた従来の方法(Schoffl
、’F、および^、Puhler (1979) Ge
net、Res。
Ca+wb、 34 : 287−301)に依った。
ダイズ染色体DNAの切断には10.crg /レイン
そしてスラスミドもしくはλ−DNAの切断には約0.
5μg/レイン使用した。ダイズrDNAプローブ(D
r、 R。
Nagao、1Iniversit、y of Geo
rgiaから親切にも頂いた)を用いた・す・ザンブロ
ソトハイブリダイゼーションによってダイズ染色体DN
Aの切断が完全であるかどうか調べた。断片の大きさは
一般に、λ−DNA断片(旺I11.肛閃I[1,Ec
虹111 /肛閃■)と同じゲルに流してこれと比較す
ることにより決定した。グイズゲノムDNAのEco 
R1/Hind■断片をpBR322の各部位にサブク
ローニングするのは従来の方法(Maniatis、T
、等(i9J32)前出)に基づいて行った。潜在性組
み換えクローンの選別は、クローン化DNA断片のサイ
ズをp70参考に用いて測定することにより行った。特
異的クローンの固定は、クローン1968のcDNAプ
ローブを用いた サザンブロソトハイブリダイゼーショ
ン により行った(Schof f 1 、 F、およ
びJ、L、Key (1982) J、Mo1.八pp
1. Genet、土: 301−314 ) 。
五豊北を本・ この構築の出発材料(ここでは組み換えダイズヒートシ
ジ・ツク遺伝子と定義する)は、ヒートショック遺伝子
2019のプロモーターを保持する7キロベース(kb
)の財皿■断片(R2) 、同じヒートショック遺伝子
のコード配列およびこのコード配列の読み取り鎖の3′
側上のフランキング配列である(以後、 hs2019
と記す)(第6図)。このR2配列を制限エンドヌクレ
アーゼEco RIで切断しそしてその産物をアガロー
スゲル電気泳動によ・り分離する。それからヒートショ
ック遺伝子2019の全構成要素を含むような1.78
kbのFlind DI −Eco R1を、前もって
HindI[[およびEco R1で切断したプラスミ
ドpBR322内へ挿入する。この組み換えプラスミド
(pBR322−hs2019)をE、coli JM
lolへ形質転換し、ここで増幅させる。増幅させた後
、 pBR322−hs2019をBan+旧で部分切
断し、そしてZ遺伝子(β−ガラクトシダーゼをコード
する)をhs2019Bam旧部位に挿入する。このZ
遺伝子は両末端にポリリンカーを有している(Casa
daban、M、J、等(1983) Methods
 Enzymol、100 : 293−308 ) 
、 Z遺伝子の各末端上のポリリンカーを前もってBa
a Hlで切断しておく。Z遺伝子がpBR322のB
an旧部位にも挿入する可能性があることに注意すべき
である。この2部位における挿入は制限マツピングによ
り識別できる。hs2019遺伝子のBaa H1部位
はhs2019コード領域のコドン24に位置し、従っ
てこの構築物はhs2019遺伝子の最初の24コドン
に続いてZ遺伝子インフレームのコード領域を保持する
こと になる。pBR322に挿入されたこの組み換え
ダイズヒートショソク遺伝子は以下pBR322/ 5
B13と呼ふ(ずなわhs2019プロモーター−hs
2(119コ一ド配列の24コドン−Z遺伝子−hs2
019コード配列−3゛フランキング配を有するpBR
322)。5B13(以下2組み換えダイズヒートショ
ソク遺伝子と記す)は1lindll[およびEco 
R1で切断してpBR322/5B13から回収し続い
てその産物をアガロースゲル電気泳動に分離することが
可能である。
の、アグロバクテリウム・チューメファシエンス(A 
robacterium tumefaciens )
 Ti−プラス旺pBR322およびアグロバクテリウ
ム・チューメファシエンス(^、tumefacien
s )のTi−プラスミドのTL−DNAを保持するT
−DNAシャトルベクターp233 Gをアグリジェネ
テイクス アドバンスト リサーチ ラボラトリ−、マ
ジソン、ウイスコンシン(the Agrigenet
ics Advanced Re5earchLabo
ratory、 Madison、 Wisconsi
n)から得た。このT−DNAシャトルベクター(p2
33G)は1coliJM101へ形質転換されていた
。pBR322はアンピシリン(a+sp’ )および
テトラサイクリン(tet’ )のいずれにも抵抗性で
あるが、 p233Gはamp’にのみ抵抗性である。
というのはtet’遺伝子中にTL −DNAが挿入さ
れてしまっており従ってその活性を破壊するからである
(第7図)。増殖させた後、 p233Gを単離し、そ
してアグロバクテリウム チューメファシエンス(^、
 tumefaciens)株15955由来のT−D
NAの転写体10番中の展I制限エンドヌクレアーゼ部
位で切断する(Barker+R,F、等(1983)
 Plant Mo1.Biol−,2: 335−3
50 )。
このSa+a 1部位に1■リンカ−を結合して11−
I[で切断する。
5B13. DI順(■および匡oRIでpBR322
/ 5B13を切断して前もって回収したものには体鎖
末端が突き出ており、これはこれら制限エンドヌクレア
ーゼの作用で生じたものである。これらの重なりをDN
Aポリメラーゼ■ (クレノー断片)を用いてふさぎ、
そしてBgl IIリンカ−をプラント末端に結合する
(第7図)。その後5B13をhしII制限エンドヌク
レアーゼで切断し、そして打LI[断片をアガロースゲ
ル電気泳動で分離する。L■制限部位がhs2019 
mRN Aの3゛末端から39塩基対で生じること(第
2図)、従ってこのハLI[部位はhLII断片の一端
に相当することが注目されるであろう。この理由から、
5B13断片の名称は5B13゜と変わる。zn断片は
その後線状化p233 G 、すなわちT−D N A
シャトルベクター内へ挿入し、その結果プラスミドp2
33G/5B13’ (ここでは共にとりこまれた組み
換えDNA断片と定義する)ができる、そしてこれをE
、coli株J旧01へ形質転換する。増幅さ−Uた後
、以下(1)、(2)および(3)を用い−ζζトリプ
ルマツチングを行う、 (1)影至り」−株のヘルパー
プラスミド(pRK2013 ) 。
(2)L部具1101のプラスミドp233 G / 
5B13’ 。
(3ンTi−プラスミドを含むアゲロバ゛クテリウムチ
ューメファシエンス(八、tumefacjens )
株15955(第8図)。15955株はストレプトマ
イシン抵抗性である( str’ )。pRK2013
および組み換えシャトルヘクターp233 G / 5
B13’ は複製開始点を有するがこれらはE、col
i株では機能するがアグロバクテリウム チューメファ
シエンス(紅則調ユfaciens )では機能しない
。従ってヘルパープラスミドは、正常では転送すること
ができないような第2のプラスミドをある細菌株から他
へ転送するのを促進するプラスミドとして定義すること
ができる。しかし、 pBR322は動員8部位(mo
b )を有しこれはpRK2013の転送遺伝子(tr
a )によって認識されるので従って組み換えシセトル
ヘクターp233G/5B13’ は1アグロバクテリ
ウム チューメファシエンス(A、 tumefaci
μは−)に転送さh 得る。しかしながら、 p233
 G / SR]、3’ はアグロハクテリウムチュー
メファシエンス(A、tumefaciens )では
複製できず、よってその存在は内在性Ti−プラスミド
を用いた組み換え(1回の交叉もしくは2重連交叉)に
よって安定化されるにすぎない。
これら3株を混合そして16時間インキユヘイトした後
組み換え内在性Ti−プラスミド(すなわちTi−p2
33G/5B13’ )をストレプトマイシンおよびカ
ーへニジリンを含む培地に72時間プレートして選択す
る。ストレプトマイシンはアグロバクテリウム(Agr
obacterium)を選択し、そしてカー−、ニジ
リンはpBR322を選択する。アグロハタテリウムチ
ューメファシエンス(A、tumefaciens )
株1595内の組み換えTi−p233G/5B13’
 プロモータープラスミドは今や利用可能である。
今2組み換えTi −p233 G / 5B13’ 
内在性プラスミドはβ−ガラクトシダーゼ誘導遺伝子(
すなわち、Z遺伝子)を保持し、この遺伝子はTi−プ
ラスミドのT−DNA内のhs2019ヒートシヨ’7
クブクロモーターの制御下にありまたアグロバクテリウ
ム チューメファシェンス(A、tumefacien
s )株15955で安定な形で存在する。この細菌を
植物または植物培養細胞に感染させるとT−DNAは植
物ゲノムへと転送され得る。このようにして形質転換し
た植物組織または植物細胞はZ遺伝子(ここでは形質転
換認識遺伝子と定義する)の発現により認識することが
可能である。すなわちZ遺伝子が発現すると5−ブロモ
−4−クロル−3−インドリル−β−D−ガラクトシダ
ーゼ(X−ga+)を含む培地で熱処理した後青色に生
育する(旧11er。
J、M、 (ed、 )(1975) Experim
ents in Mo1ecularGenetics
、 Co1d Spring Harb、Lab、+ 
Co1d SpringHarbor、New Yor
k ) 、最も重要なのはこの青色の発現が単に一時的
であることである。
遺伝子20】9ヒートシヨツクプロモーター単離の出発
材料はpvc a由来クローンBE250である(第2
図)。プラスミドpUC8−BE250 ばH2のハL
旧−Eco RI小断片を保持し、この展旧−Eco 
RI小断片はヒートショック遺伝子2019のプロモー
ターおよびコード領域の一部を含む。このプラスミドを
制限エンドヌクレアーゼAlu Iで切断しそしてプロ
モーター含有断片を単離する(第8図)。この断片は転
写開始点の下流65塩基対 に広がりその結果翻訳され
ない先導配列の主要部分を含む、しかし翻訳開始コドン
は含まない。fling■リンカ−をこの断片のプラン
ト末端に結合しそしてこの結合産物をHindn[およ
びBam IIIで再切断して同様に切断されたpUC
8へクローン化する。
単離された3遺伝子(E2019. M2O05,L2
005)全てに由来するヒートショックプロモーターを
同様にクローン化してそれぞれhsprE2019.h
spr M2O05゜およびhsprL2005 と呼
ぶ。プラスミドp233 GをBgl IIで切断しそ
の結果性じた1本鎖末端をDNAポリメラーゼIのクレ
ノー断片を用いてふさぐ。合成ポリリンカー(5’ −
GAGATCTAAGCTTCTAGAC−3′。
二本鎖)をp233 Gのこのふさがれた傾し■部位に
結合する。このポリリンカーはBgl H,HindI
[[およびXbaIエンドヌクレアーゼの制限部位を有
し。
ソシてハ1tll/ l1ind IIを両端に有する
プロモーター断片および肚皿111/Xbalが両端の
コード領域断片いづれもの挿入に利用される。コード領
域断片は、この断片が翻訳開始コドン以外の上流ATG
配列を含まない限りいかなる遺伝子からも得ることがで
きる。コード断片はm RNAの正確なプロセシングの
ためにpolyA付着部位をともなう翻訳されない3゛
−尾部(AATAAA)を有するに違いない。
このようなヒートショック発現プラスミドはそのIE、
coli株9例えば、 JMIOI もしくはJM10
3へ形質転換し、そしてこれは複製可能である。このよ
うな宿主株内で増幅させた後、ヒートショック発現プラ
ミスドをアグロバクテリウム株へ転送し。
これは実施例6で記述法の植物細胞を形質転換するのに
利用できる。
犬1雌〔L辷豆二上乞lJ叉1七q−ty三:!濯印坦
Uからのヒートショックプロモニター配列の−m組み換
えプラスミドphs6871を作るためのダイズヒート
ショソク遺伝子の単離およびこの遺伝子のpBR322
への挿入の方法は報告されている5choffl。
F、およびJ、L、Key (1983) Plant
 Mo1.Biol、2 F 269−278 ) 、
 E、coli株に12内で増殖させた後1組み換えプ
ラスミドを単離しそして制限エンドヌクレアーゼCfr
lおよびA匹■の混合物で切断する。
翻訳開始コドンATGの最初のヌクレオチドAに+1の
番号をつけると、これら2つの制限エンドヌクレア゛−
ゼを用いた切断によりヌクレオチド−314(すなわち
、上記Aの「上流」314個のヌクレオチド)にわたる
断片ができる(第8図)。上流とはここではDNAの読
み取り鎖上の翻訳開始コドンATGのAヌクレオチドか
ら5゛ 一方向そして下流は3” 一方向と定義する。
その後この断片を単離しそして制限酵素により出来た1
本鎖の突出部分を当業者に周知な方法(Maniati
s、 T、等。
1982 ) Mo1ecular cloning−
a 1aboratory manual。
Gold Spring Harbor Labora
−tory)でプラントエンドする。そしてEco R
1リンカ−をこの断片の両端に付着してM13mp9の
Eco R1部位へクローン化する。E、coliJM
 103へ形質転換した後、クローン化断片を増幅させ
そしてヒートショック遺伝子の読み取り鎖に相当する1
本鎖鋳型をまとめて培地へ溶出する。これら1本鎖鋳型
を上流から回収して宿主菌を除く。4種のデオキシヌク
レオチド3リン酸(うち1つは放射活性を有する)存在
下で、4塩基対でミスマツチがあるような合成りNAプ
ライマー(5°TTTCCC皿虹TC^GTCTTGT
G−3′)を10倍量前もって構築しておきこれとDN
AポリメラーゼI (クレノー断片)を用いて修飾され
た2本鎖DNAを作る。4つのミスマツチヌクレオチド
CCGGGは下線で示しである。混合物を37℃で十分
な時間インキュベイトして複製全2周期を行わせる。そ
れからhs6871プロモーター領域を含む断片を単離
精製し制限エンドヌクレアーゼEco R1およびSm
alで混合切断する。E、coRI混合切断する。Ec
o R1切断でできた突出部をプラントエンドしこの断
片(両末端ともプラントである)をp233 GのSm
aI部位へプラントエンド結合させそしてこの組み換え
DNAプラスミドを増幅させ適当な宿主へ形質転換する
。ミスマツチ合成りNAプライマーから開始した全2周
期のDNA複製によりSmal制限部位が生しることが
注目されるhs6871プロモーターを含む断片をp2
33 GのSmaI部位に両方向性で挿入するが、この
両方向性の場合hs6871プロモーター配列の下流に
Sma1部位が再生されこれは外来遺伝子もしくは興味
深いことにダイズ遺伝子の挿入に利用できる。特に、 
hs68T1プロモーター領域の上流にはSmaI部位
は全くできないことに注意すべきである。 実施例7で
記述したように、挿入ヒートショックプロモーターhs
6871を有するp233 G構築物は組み換えDNA
プラスミドと定義する。外来遺伝子もしくはダイズ遺伝
子が挿入されたこれら組み換えDNAプラスミドを(実
施例7と同様に)ヒートショック発現プラスミドと命名
する。ヒートショック発現プラスミドの植物ゲノムへの
転送を実施例7の記述に従い完了する。
【図面の簡単な説明】
第1図はpF2019の制限部位および塩基配列、第2
図はH,(2019)のマツプ、第3図はpH2019
゜pM2005. pl、2005およびhs6871
ヒートショック遺伝子プロモーターの塩基配列、第4図
はpH2019゜pM2005. pL2005および
hs6871ヒートシ’ayり遺伝子コード配列の塩基
配列、第5図pE2019. pM2005゜pL20
05およびhs6B71のコード配列の下流領域(すな
わち、停止コドンの3°側)の塩基配列、第6図はダイ
ズヒートショソク遺伝子2019のコード領域に挿入さ
れたβ−ガラクトシダーゼ遺伝子を保持する組み換えプ
ラスミドの作成手順を示す工程図、第7図はダイズhs
−プロモーター〜β−ガラクトシダーゼ−hsコード−
hs3’ −尾部(すなわち、5B13)をアグロバク
テリウム・チューメファシエンスに組み込む手順を示す
工程図、第8図はダイズヒートショック遺伝子2019
からのヒートショックプロモーターの単離およびこのヒ
ートショックプロモーターのプラスミドp233 Gの
TLDNAへの挿入手順を示す工程図、第9図は制限部
位およびhs6871の配列である。 以上 ゛ 代理人 弁理士 山本秀策 図面の浄書(内容に変更なし) FIG、I ATGATGA TGAAAAAT(AAAMACCT
ACTAATGTATTTA TGAATAATGTC
CAGAAG71− CG Sauj^ ’ FIG、 I rn七き) +1pal1 5ph! FIG、 2 FIG、 3 FIG、 4 FIG、4 (条し&ン hs68711 1 1 1 1 1 1 1 1 G
l l l GlpE2019 IA A GIG T
 TICA GIA T TIG A AIG A T
IG A TIA G GIG T 丁Ic T TI
CA GIA T 丁1p<oos 、Lys、Val
 、GIn、lIe、GIu、Aspl”sp 、 A
rg 、 Val 、 Leu 、 Gl”Ile、。 puoosl i l l l l l l l l 
l l 1hs6871 l lCGIG IIc 1
1Gc、l Al l l l ^ILeu Glu 
Gln Gly hs6anl l l l l 丁1 1 1 AI 
l l l TlFIG、 4 (廷と〉 FIG、 5 p8R322/5813 FIG、 7 手続補正書(自発) 昭和60年5月22日 昭和60年特許願第79127号 2、発明の名称 ヒートショックプロモーターおよび遺伝子3、補正をす
る者 事件との関係 特許出願人 住所 アメリカ合衆国 コロラド80301−2244
ポールグー、ミンチエル レーン33フ5名称 アグリ
ジェネティクス リサーチアソシエイツ リミテッド 代表者 ゾール ジェイ、ハンセン 国籍 アメリカ合衆国 4、代理人 住所 〒530大阪府大阪市北区西天満電話(大阪) 
06−361−11395、補正の対象 願書の特許出願人の代表者の欄 図面 および委任状 6、補正の内容 願書の特許出願人の代表者の欄は別紙のとおり。 トレーシングペーパーに濃茶で描いた正式図面(内容に
変更なし)および委任状(訳文添付)を別紙のとおり差
し出します。 手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示 昭和60年特許願第79127号 2、発明の名称 ヒートショックプロモーターおよび遺伝子3、補正をす
る者 事件との関係 特許出願人 住所 アメリカ合衆国 コロラド80301−2244
ボールグー、ミンチエル レーン33フ5名称 アグリ
ジェネティクス リサーチアソシエイッ リミテッド 代表者 ゾール ジェイ、ハンセン 国籍 アメリカ合衆国 4、代理人 住所 〒530大阪府大阪市北区西天満1iLj2i 
L人ViノUb−Jbl −11395、補正の対象 明細書全文 6、補正の内容 別紙のとおり(浄書のため内容に変更なし)手続補正書
(自発) 1.事件の表示 昭和60年特許願第79127号 2、発明の名称 ヒートショックプロモーターおよび逍イ云二F3、補正
をする者 事件との関係 特許出願人 住所 アメリカ合衆国 コロラド80301−2244
ボールダー、ミノチェル レーン33フ5名称 アグリ
ジェ不ティクス リザーチアソシエイツ リミテッド 代表者 ゾール ジェイ、ハンセン 国籍 アメリカ合衆国 4、代理人 住所 〒530大阪府大阪市北区西天満5、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 fil明細書第52頁16行から18行の「植物DNA
の前記断片がダ・fズ植物から得られ、該断片は次の配
列を有するか、i)b<は実質的にそれと相同である:
」を削除しまず。 (2)明細書第52頁18行から第53頁10行の「5
”−T−A−C−^−T−G4i 1’ G−T−G−
G−^−G−八−八へTへT−C−八−AへC−C−ミ
ーへ−^−T−1’−G C八 八 八−^−八へG−
T−八へG−G−A−T−T−T−T−T−C−T−G
−G−八 八−C−^−T・八−C−A−A−G−八−
T−T−八−T、−C−C−T−T−T−C−八−C1
”l’−CC−T−T−T−A−八−A−T−八−C−
C−T−C−G−C−[;−T−ミーT−C−C−C−
C−T−T−C−G−T−C−C−T−C−G−T−C
−八−八−A−C−G−^−八 G−八−八−八−八−
ミーへ−G−T−T−へ−C−C−T−G−T−T−T
−G−C−G A−T−、C−T−C−八−T−T−A
−C−A−A−T−C−T−C−C−C−T−八−に−
T ’l’ 1’−C−T−ミーへ−T−C−T−C−
A−G−C−T−八−八−G−A−A−A−A−八 C
C八−八−A−八−G−八−T−G−T−C−T−C−
T−G−A−T−T−C−C−A I: G T−T−
T−C−T−T−C−G−G−T−G−G−C−C−G
−八−A−G−G−AGC八^へC,、G−T−C−T
−T−C−G−A、−T−C−C−へ−T−T−C−T
−C−へ CTCG−Δ−C−^−T−G−T−G−G
−3’、Jを削除し、これを明細書第55頁16行から
12)行の「前記ヒートショックプロモーター配列が次
の塩括配列を有するか、もしくは実質的にそれと相同で
ある:」の後ろに挿入いたします。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、以下の(a)、 (b)そして(C)を有する組み
    換えDNAプラスミドを保持し、かつそこで複製する細
    菌株; (a)ベクター。 (b)Ti−プラスミドのT−DNA断片に挿入された
    アグロバクテリウム(Agrobacterium)株
    由来のヒートショック遺伝子の発現を制御する植物DN
    Aの断片、そして (C1植物DNAの前記断片の制御下に穐る外来遺伝子
    またはダイズ遺伝子。 2、前記ベクターがpBR322である特許請求の範囲
    第1項に記載の細菌株。 3、植物DNAの前記断片がダイズDNAの断片である
    特許請求の範囲第1項に記載の細菌株。 4、植物DNAの前記断片がダイズ植物から得られ、該
    断片は次の配列を有するか、もしくは実質的にそれと相
    同である特許請求の範囲第1項に記載の細菌株: 5’
    −T−A−C−A−T−G−G−T−G−T−G−G−
    A。 G−A−^−T−T−C−^−八−C−C−A−AへA
    −T−T−G−C−^−A−A−A−’A−G−T−A
    −G−G−A−T−T−T−T−T−C−T−G−G−
    A−A−C−A−T−^−C−八一八へGへ^−T−T
    −八−TへC−C−T−T−T−C−A−C−T−T−
    C−C−T−T−T−A−A−^−T−^−C−C−T
    −C−G−C−G−T−A−T−C−C−C−C−T−
    T−C−G−T−C−C−T−C−G−T−C−^−A
    −八−CへG−A−八−GへA−A−^−A−A−A−
    G−T−T−^−C−C−T−G−T−T−T−G−C
    −G−へ−T−C−T−C−^−T−T−A−C−^−
    八へT−C−T−C−C−C−T−A−G−T−T−T
    −C−T−A−^−T−C−T−C−八−G−3’。 5、植物DNAの前記断片がダイズ植物から得られ、該
    断片は次の配列を有するか、もしくは実質的にそれと相
    同である特許請求の範囲第1項に記載の細菌株: 5’
    −T−^−C−A−T−G−G−T−G−T−G−G−
    A−G−A−A−T−T−C−^−^−C−C−A−八
    −^−T−T−GへC−A−A、−A−A−へ−G−T
    −へ−G−G−へ−T−T−T−T−T−C−T−G−
    G−A−A−C−八−T−A−C−A−A−G−A−T
    −T−A−T−C−C−T−T−T−C−A−C−T−
    T−C−C−T−T−T−A−A−A −T−A−C−
    C−T−C−G−C−G −T−A−T−C−C−C−
    C−T−T−C−G−T−C−C−T−C−G−T−C
    −^−八へ^−C−G−A−A−G−^−八−A−A−
    A−A−G−T−T−^−C−C−T −G −T−T
    −T −G−C−G−八−T−C−T−C−^−T−T
    −A−、C−A−A−T−C−T−C−C−C−T−A
    −G−T−T−T−C−T−A−八−T−C−T−C−
    八−G−C−T−Δ−A−G−八−A−AへA−A−C
    −C−A−八−A−AmG−A−T−G−T−C−T−
    C−T−G−A−T−T−C−C−AmG−G−T−T
    −T−C−T−T−(ニーG−G−T−G−G−C−(
    ニーG−A−A−G−G−A−G−C−AmA−C−G
    −T−C−T−T−C−G−A−、T−C−C−A−T
    −T−C−T−C−A−C−T−C−G−A−C−A−
    T−G−T−G−G−3’。 6、植物DNAの前記断片がダイズ植物から得られ、該
    断片は次の配列を有するか、もしくは実質的にそれと相
    同である特許請求の範囲第1項に記載の細菌株:5’−
    A−G−A−C−C−A−A−T−C−C−T−A−A
    −C−C−A−A−T−G−T−C−T−G−G−T−
    T−A−A−G−A−T−G−G−T−C−C−へ一へ
    −T−C−C−C−G−へ−へ−A−C−T−T−C−
    T−八−G−T−T−G−(ニーG−G−T−T−C−
    G−へ−A−G−^−^−G−C−C−A−G−A−A
    −T−G−T−T−T−C−T−G−八−A−A−G−
    T−T−T−C−A−G−A−八−八−A−T−T−C
    −T−A−G−T−T−T−T−G−A−G−八−T−
    T−T−T−C−A−G−八−A−G−T−A−C−G
    −G−C−AmT−G−へ−T−G−八−T−へ−C−
    ^−T−へ一へ〜C−へ−へ−G−G−A−C−T−T
    −T−C−T−C−G−A−八−^−G−T−八−C−
    Tへ八−T−八へT−TへG−C−T−C−C−T−C
    −T−A−C−へ−T−C−へ−T−T−T−T−へ−
    A−A−T−A−C−C−C−C−A−T−G−T−G
    −T−C−C−T−TLT−G−八−^−G−A−C−
    A−C−八−T−C−A−C−AへG−A−A−八−G
    −A−AmG−T−G−A−A−G−G−C−へ−T−
    C−G−T−T−へ−G−C−八−G−T−T−T−T
    、、G−T−A−G−^−T−T−C−八−^−C−C
    へT−C−へ一へ−T−T−T−G−C−A−G−へ−
    G−T−T−へ−C−G−T−T−C−T−^−八へT
    −八へT−A−T−T−T−A−C−へ−C−へ−A−
    G−A−C−T−G−八−C−C−C−3’。 7、植物DNAの前記断片がダイズ植物から得られ、該
    断片は次の配列を有するか、もしくは実質的にそれと相
    同である特許請求の範囲第1項に記載の細菌株: 5’
    −A−G−A−C−C−A−八−T−C−C−T−A−
    A−C−C−八−A−T−G−T−C−T−G−G−T
    −T−八−八−G−A−T−G−G−T−C−C−A−
    A−T−C−C−C−G−A−A−A−C−T−T−C
    −T−八−G−T−T−G−C−G−G−T−T−C−
    G−八−Δ−G−A−A−G−C−C−八−G−八−A
    −T−G−TへT−T−C−T−G−へ一へ−へ−G−
    T−T−T−C−へ−G−Δ−八へ八へ八へT−T−C
    −T−A−G−T−T−T−T−G−A−G−八−T−
    T−T−T−C−^−G−八−AへG−T−A−C−G
    −G−C−^−T−G−八−T−Gへ^−T−G−C−
    A−T−八−^−C−A−A−G−G−A−C−T−T
    −T−C−T−C−G−A−A−A−G−T−A−C−
    T−A−T−八−T−T−G−C−T−C−C−T−C
    −T−A−C−八−T−C−八−T−T−T−T−A−
    Δ−A−T−A−C−C−C−C−八−T−G−T−G
    −T−C−C−T−T−T−G−A−A−に−八へC−
    A−C−^−T−C−八へC−A−G−八−八−A−G
    −A−八−G−T−G−八−A−G−G−C−A−T−
    C−G−T−T−八−G−C−^−G−T−T−T−T
    −G−T−A−G−A−T−T−C−へ一へ−CC−T
    −C−八−八−T−T−T−G−’C−A−G−A−G
    −T−T−^−C−G−T−T−C−T−八−A−T−
    へ−T−へ−T−T−T−へ−C−へ−C−へ一へ−G
    −A−C−T−G−A−T−へ一へ−G−Δ−G−^−
    へ−へ−^−T−G−T−C−T−C−T−G−へ−T
    −T−C−C−へ−へ−G−T−T−T−C−T−T−
    C−G−G−T−G−G−C−C−G−A−八−G−G
    −Δ−G−C−八−G−TへG−T−T−T−T−C−
    G−A−C−C−C−T−T−T−C−T−C−C−C
    −T−C−G−AmT−G −T −G −T −G 
    −G −3’ a8、前記株がエセリシア・コリである
    特許請求の範囲第1項に記載の細菌株。 9、前記株がアグロバクテリウム(Agrobac t
    er ium)属の一員である特許請求の範囲第1項に
    記載の細菌株。 10、前記株がアグロバクテリウム・チューメファシエ
    ンス(Agrobacterium tumefaci
    ens)である特許請求の範囲第9項に記載の細菌株。 11、前記株がアグロバクテリウム・リゾゲネス(Ag
    robacterium rhizogenes)であ
    る特許請求の範囲第9項に記載の細菌株。 12、前記構造遺伝子が外来遺伝子である特許請求の範
    囲第1項に記載の細菌株。 13、前記外来遺伝子がβ−ガラクトシダーゼをコード
    するZ遺伝子である特許請求の範囲第12項に記載の細
    菌株。 14、前記外来遺伝子が結晶性内毒素遺伝子である特許
    請求の範囲第12項に記載の細菌株。 15、前記結晶性内毒素遺伝子がハシラス・チューリン
    ギエンシス(Bacillus thuringien
    sis)の結晶性内毒素遺伝子である特許請求の範囲第
    14項に記載の細菌株。 16、前記構造遺伝子がダイズ遺伝子である特許請求の
    範囲第1項に記載の細菌株。 17、以下のFa)そして(blを有する組み換えDN
    Aプラスミド: +a)ヘクター、そして (blアグロバクテリウム(Agrobacteriu
    m)株由来のTi−プラスミドのT−DNA断片に挿入
    されるヒートショック遺伝子の発現を制御する植物DN
    Aの断片。 18、前記ヘクターがpBR322である特許請求の範
    囲第17項に記載の組み換えDNAプラスミド。 19、植物1) N Aの前記断片がダイズDNAの断
    片である特許請求の範囲第17項に記載の組み換えDN
    Aプラスミド。 20.植物1)NAの前記断片がダイズ植物から得られ
    、該断片は次の配列を有するか、もしくは実質的にそれ
    と相同である特許請求の範囲第17項に記載の組み換え
    DNAプラスミド: 5’−T−^−C−A−T−G−
    G−T−G−T−G−G−A−G−^−^−T−T−C
    −八−A−C−C−ΔへΔ−^−T−T−G、C−八−
    A−A−A−A−G−TへAmG−(、A−T4−T−
    T−T−C−T−G−G−^−^−C−^−T−^−C
    −^−A−G−AmT−T−A〜T−C−C−T−T−
    T−C−A−C−T−T−C−C−T−T−T−A−八
    −A−T−A−C−C−T−C−G−C−G−T−八〜
    T−C−C−C−C−T−T−C−G−T−C−C−T
    −C−G−T−C−^−A−A−C−G−八−八−G−
    A−AへAへへ一へ一へ−G−T−T−A−C−C−T
    −G−T−T−T−G−C−G−へ−T−C−T−C−
    へ−T−T−A−C−八−A−T−C−T−C−C−C
    −T−へ−G−T−T−T−C−T−へ−A−T−C−
    T−C−八−6−3゛。 21、植物DNAの前記断片がダイズ植物から得られ、
    該断片は次の配列を有するか、もしくは実質的にそれと
    相同である特許請求の範囲第17項に記載の組み換えD
    NAプラスミド= 5”−T−A−C−八−T−G−G
    −T−G−T−G−G−A−G−A−八−T−T−C−
    八−八−C−C−A−^−八へT−T−G−C−A−A
    −A−A−A−G−T−AmG−G−A−T−T−T−
    T−T−C−T−G−G−へ−A−C−A−T−A−C
    −A−へ−G−A−T−T−A−T−C−C−T−T−
    T−C−A−C−T−T−(ニーC−T−T−T−A−
    A−へ−T−A−C−C−T−C−G−C−G−T−A
    −T−C−C−C−C−T−T−C−G−T−C−C−
    T−C’−G−T−C−A−A−A−C−G−A−へ−
    G−へ−^−へ−へ−A−^−G−T−T−八−C−C
    −T−G−T−T−T−G−C−G−八−T−C−T−
    C−A−T−T−A−C−A−A−T−C−T−C−C
    −C−T−A−G−T−T−T−C,−T−A−A−T
    −C−T−C−へ〜G−C−T−へ−A−G−A−へ−
    へ一へ一へ〜C−C−Δ−A−八−AへG−八−TへG
    −T−C−T−C−T−G−AmT−T−C−C=A−
    G−G−T−T−C−C−T−T−C−G−G−T−G
    −G−C−C−G−へ一へ−G−G−A−G−C−へ−
    へ−C−G−T−C−T−T−C−G−AmT−C−C
    −A−T−T−C−T−C−八−C−T−C−G−A−
    C−A−T−G−T−G−G−3’。 ゛ 22.植物DNAの前記断片がダイズ植物から得ら
    れ、該断片は次の配列を有するか、もしくは実質的にそ
    れと相同である特許請求の範囲第17項に記載の組み換
    えDNAプラスミド: 5’ −A−G−A−C−C−
    A−八−T−C−C−T−A−A−C−C−Δ−A−T
    −G−T−C−T−G−G−T−T−八−八−G−Am
    T−G−G−T−C−C,−A−A−T−C−C−C−
    G−A−八−A−C−T−T−C−T−八−G−、T−
    T−G−C−G−G−T−T−C−G−八−八−G−へ
    一へ−G−C−C−A−G−A−へ−T−G−T−T−
    T−C−T−G−八−八−A−G−T−T−T−C−八
    −G−八−八−A−八−T−T−C−T−へ−G−T−
    T−T−T−G−へ−G−A−T−T−T−T−C−A
    −G−八−八−G−T−A−C−G−G−C−A−T−
    G−A−T−G−^−T−G−C−A−T−八−八−C
    −八−八−GへGへ八−C−T−T−T−C−T−C−
    G−A−A−A−G−T−八−C−T−AmT−^−T
    −T−G−C−T−C−C−T−C−T−A−C−A−
    T−C−八−T−T−T−T−A−A−A−T−^−C
    −C−C−C−A−T−,G−T−G−T−C−C−T
    −T−T−G−へ−A−G−A−C−へ−C−へ−T−
    C−A−C−A−G−A−A−へ〜G−へ−^−G−T
    −G−へ−A−G−G−C−A−T−C−G−T−T−
    へ−G−C−へ−G−T−T−T−T−G−T−へ−G
    −へ−T−T−C−A−Δ−C−C−T−C−A−八−
    T−T−T−G−C−へ−G−^−G−T−T−A−C
    −G−T−T−C−T−A−へ−T−へ−T−A−T−
    T−T−A−C−A−C−八−八−G−A−C−T−G
    −八−C−C−C−3’。 23、植物DNAの前記断片がダイズ植物から得られ、
    該断片は次の配列を有するか、もしくは実質的にそれと
    相同である特許請求の範囲第17項に記載の組み換えD
    NAプラスミド:5′−^−G−八−CへC−A−八−
    TへC−C−T−へ−A−C−C−へ−A−T−G−T
    −C−T−G−G−T−T−A−A−G−A−T−G−
    G−T−C−C−A〜八−T−C−C−C−G−A−へ
    一へ−C−T−T−C−T−へ−G−T−T−G−C−
    G−G−T−T−C−G−八−A−G−八−A−G−C
    −C−A−G−A−A−T−G−T−T−T−C−T−
    G−A−A−A−G−T−T−T−C−A−G−八−A
    −A−A−T−T−C−T−A−G−T−T−T−T−
    G−A−G−Δ−T−T−T−T−C−A−G−A−A
    −G−T−A−C−G−G−C−八−T−G−へ−T−
    G−へ−T−G−C−A−T−A−八−C−へ一へ−G
    −G−A−C−T−T−T−C−T−C−G−A−八−
    八−G−T−AmC−T−A−T−A−T−T−G−C
    −T−CニーC−T−C−T−八−C−へ−T−C−へ
    −T−T−T−T−A−A−八−1−^−C−C−C−
    C−A−T−G−T−G−T−C−C−T−T−T−G
    −^−八へG−八へC−^−C−八へT−C−A−C−
    A−G−へ一へ−A−G−へ一へ−G−T−G−^−A
    −G−G−C−^−T−C−G−T−T−A−G−C−
    A−G−T−T−T−T−G−T−八−G−A−T−T
    −C−A−A−C−C−T−C−A−^−T−T−T−
    G−C−^−G−八−G−T−T−Δ−C−G−T−T
    −C−T−八−A−T−A−T−A−TへT−T−八−
    C−Δ−C−A−A−G−A−C−T−G−A−T−A
    −A−G−A−G−A−八−八−八−T−G−T−C−
    T−C−T−G−八−T−T−C−C−A−A−G−T
    −T−T−C−T−T−C−G−G−T−G−G−C−
    C−G−へ一へ−G−G−A−G−C−A−G−T−G
    −T−T−T−T−C−G−AmC−C−C−T−T−
    T−C−T−C−C−C−T−C−G−八−T−G−T
    −G−T ニーG−3゛。 24、ダイズヒートショソク遺伝子プロモーターの制御
    下で形質転換認識遺伝子を発現させることによりアグロ
    バクテリウム(Agrobacterium)種のT−
    DNAにより形質転換した植物細胞を認識する方法であ
    って5次の工程を含む: +a+ダイズヒートショソク遺伝子プロモーター配列、
    ヒートショック遺伝子コード配列および該ヒートショッ
    ク遺伝子配列の下流塩基配列を有するダイズヒートショ
    ソク遺伝子を単離すること。 (bl前記形質転換認識遺伝子を単離し、そしてポリリ
    ンカーを付着すること。 (C)前記形質転換認識遺伝子を前記ダイズヒートショ
    ック遺伝子に、前記ヒートショック遺伝子コード配列お
    よび前記形質転換認識遺伝子の読み取りの枠を保存する
    ような位置に挿入して組み換えダイズヒートショック遺
    伝子を生産すること。 該組み換えダイズヒートショック遺伝子内では前記形質
    転換認識遺伝子は前記ダイズヒートショック遺伝子プロ
    モーター配列に対してその制御下で発現できるような方
    向で配置されている。 (d)前記組み換えダイズヒートショック遺伝子をT−
    DNAシャトルベクターへクローニングし共に取り込ま
    れた組み換えDNA断片を生産すること。 (e)前記共に取り込まれた組み換えDNA断片を、細
    菌株へ形質転換すること、該細菌株は前記共に取り込ま
    れた組み換えDNA断片の複製を維持し得る。 (f)前記細菌株をヘルパープラスミドを有する第2の
    細菌株と混合すること、該ヘルパープラスミドは前記共
    に取り込まれた組み換えDNA断片を第3の細菌株に転
    送することができる。該第3の細菌株は前記共に取り込
    まれた組み換えDNA断片の複製を維持し得ず、該第3
    の細菌株は内在性プラスミドを有する。 (幻前記共に取り込まれた組み換えDNA断片および前
    記内在性プラスミド間の組み換え体を選択し組み換え内
    在性プラスミドを生産すること。 (h)前記第3の細菌株を植物に感染させること。 該第3の細菌株は前記組み換え内在性プラスミドを保持
    しかつそこで複製する。そして +11前記組み換えダイズヒートショック遺伝子を保持
    する植物細胞を有する植物を選択すること。 このようにして前記植物細胞の形質転換を証明すること
    。 25、前記アグロバクテリウム(Agrobacter
    ium)種がアグロバクテリウム・チューメファシエン
    ス(Agrobacterium tumefacie
    ns)である特許請求の範囲第24項に記載の方法。 26、前記アグロバクテリウム(Agrobacter
    ium)種がアグロバクテリウム・リゾゲネス(Agr
    obac−terium rhizogenes )で
    ある特許請求の範囲第24項に記載の方法。 27、前記ダイズヒートショソク遺伝子がpE2019
    または9M2005またはpL2005である特許請求
    の範囲第24項に記載の方法。 28、前記ヒートショックプロモーター配列が次の塩基
    配列を有するか、もしくは実質的にそれと相同である特
    許請求の範囲第24項に記載の方法:5’−T−Δ−C
    −A−T−G−G−T−G−T−G−G−八−G−A−
    A−T−T−C−^−^−C−C−A−^−A−T−T
    −G−C−A−A−A−^−A−G−T−A−G−G−
    ^−T−T−T−T−T−C−T−G−G−A−^−C
    −^−T−八−C−^−^へG−^−T−T−A−T−
    C−C−T−T−T−C−八−C−T−T−C−C−T
    −T−T−八−八−^−T−八−CへC−T−C−G−
    CMG−T−A−T−C−C−C−C−T−T−C−G
    −T−C−C−T−C−G−T−C−A−A−A−C−
    G−A−A−G−A−八−A−A−^−^−G−T−T
    −A−C−C−T−G−T−T−T−G−C−G−A−
    T−C−T−C−A−T−T−八−C−^−^−T−C
    −T−C−C−C−T−^−G−T−T−T−C−T−
    A−^−T−C−T−C−^−G−C−T−A−A−G
    −A−A−A−A−A−C−C−A−八−A−A−G−
    A−T−G−T−C−T−C−T−G−A−T−T−C
    −C−^−G−G−T−T−T−C−T−T−C−G−
    G−T−G−G−C−C−G−A−A−G−G−AmG
    −C−A−A−C−G−T−C−T−T−C−G−^−
    T−C−C−A−T−T−C−T−C−^−C−T −
    C−G −A−C−^−T−G−T−G−G−31゜ 29、前記ヒートショックプロモーター配列が次の塩基
    配列を有するか、もしくは実質的にそれと相同である特
    許請求の範囲第24項に記載の方法:5′−^−G−A
    −C−C−^−八−T−C−C−T−AへA−C−C−
    A−^ T−G−T−C−T−G−G−T−T−八−^
    −G−A−T−G−G−T−C−C−A−^−T−C−
    C−C−G−^−A−A−C−T−T−C−T−八−G
    −T−T−G−C−G−G−T−T−C−G−A−^−
    G−A−A−G−C−C−^−G−八−A−T−G’−
    T−T−T−C−T−G−^−八へ八へG−T−T−T
    −C−^−G−A−A−A−AmT−T−!、−T−A
    −G−T−T−T−T−G−A−G−A−T−T−T−
    T−C−AmG−^−A−G−T−A−C−G−G−C
    −^−T−G−^−T−G−A−T−G−C−^−T−
    八−AへC−A−A−G−G−AmC−T−T−T−C
    −T−C−G−A−Δ−八へG−T−八へC−T−^−
    T−A−T−T−G−C−T−C−C−T−C−T−A
    −C−^−T−C−八−T−TへT−T−^−A−^−
    T−^−C−C−C−C−A−T−G−T−G−T−C
    −C−T−T−T−G−A−A−G−^−C−A−C−
    A−T−C−^−C−^−G−^−A−^−G−A−^
    −G−T−G−^−A−G−G−C−A−T−C−G−
    T−T−A−G−C−^−G−T−T−T−T−G−T
    −A−G−八−T−T−C−^−A−C−C−T−C−
    A−A−T−T−T−G−C−A−G−A−G−T−T
    −八−C−G−T−T−C−T−A−八−T−^−T−
    A−T−T−T−A−C−^−C−A−^−G−^−C
    −T−G−八−T−A−^−G−AへG−A−八−^−
    ^−T−GへT−C−T−C−T−G−A−T−T−C
    −C−A−A−G−T−T−T−C−T−T−C−G−
    G−T−G−G−C−C−G−A−A−G−G−A−G
    −C−A−G−T−G−T−T−T−T−C−G−A−
    G−C−C−T−T−T−C−T−C−C−C−T−C
    −G−^−T−G−T−G−T−G−G−3’。 30、前記形質転換認識配列がβ−ガラクトシダーゼを
    コードするZ−遺伝子である特許請求の範囲第24項に
    記載の方法。 31、前記T−DNAシャトルベクターがp233Gで
    ある特許請求の範囲第24項に記載の方法。 32、前記第3の細菌株中の前記内在性プラスミドがア
    グロバクテリウム・チューメファシエンス(Agrob
    acterium tumefaciens)株159
    55のTi −プラスミドである特許請求の範囲第24
    項に記載の方法。 33、ダイズヒートショック遺伝子プロモーター断片の
    制御下で構造遺伝子を発現させる方法であって、以下の
    工程を包含する; (a)前記ダイズヒートショソク遺伝子プロモーター断
    片を単離すること。 (b)前記ダイズヒートショソク遺伝子プロモーター断
    片をT−DNAシャトルベクターへクローニングし組み
    換えDNAプラスミドを生産するこtc>外来構造遺伝
    子もしくはダイズ遺伝子を有するDNA断片を単離しそ
    して該DNA断片を前記組み換えDNAプラスミド中の
    前記ダイズヒートショソク遺伝子プロモーターの読み取
    り鎖3゛−側の位置に挿入しヒートショック発現プラス
    ミドを生産すること、該ヒートショック発現プラスミド
    内では前記DNA断片は前記ダイズヒートショック遺伝
    子プロモーターに対してその制御下で発現できるような
    方向に配置されている。 (d)前記ヒートショック発現プラスミドを第1の細菌
    株へ形質転換すること、該細菌株は前記ヒートショック
    発現プラスミドの複製を、維持し得る。 (el前記ヒートショック発現プラスミドの複製を維持
    し得る前記細菌株をヘルパープラスミドを有する第2の
    細菌株と混合すること、該ヘルパープラスミドは前記ヒ
    ートショック発現プラスミドを第3の細菌株に転送する
    ことができる。該第3の細菌株は前記ヒートショック発
    現プラスミドの複製を維持し得ず、該第3の細菌株は内
    在性プラスミドを有する。 (f)前記ヒートショック発現プラスミドおよび前記内
    在性プラスミド間の組み換え体を選択し。 組み換え内在性プラスミドを生産すること。 (幻前記第3の細菌株を植物もしくは植物培養細胞に感
    染させること、該第3の細菌株は前記組み換え内在性プ
    ラスミドを保持しかつそこで複製する。そして (h)前記外来構造遺伝子もしくはダイズ遺伝子を保持
    する植物細胞を含有する植物体または植物培養細胞を前
    記ダイズヒートショック遺伝子プロモーターの制御下で
    選択すること、該ダイズヒートショック遺伝子プロモー
    ターは前記組み換え内在性プラスミドから前記植物細胞
    へ転送されたものであり、該外来構造遺伝子もしくはダ
    イズ遺伝子はヒートショック処理または他のストレス処
    理により発現する。 34、前記ヒートショック遺伝子プロモーター断片が次
    の塩基配列を有するか、もしくは実質的にそれと相同で
    ある特許請求の範囲第33項に記載の方法’: 5’−
    T−^−C−A−T−G−G−T−G−T−G−G−A
    −G−A−^−T−T−C−A−A−C−C−A−^−
    A−T−T−G−C−A−^−A−A−^−G−T−A
    −G−G−A−T−T−T−T−T−C=T−G−G−
    71,−A−C−A−T−A−C−ミーA−G−A−T
    −T−^−T−C−(ニーT−T−T−C−A−C−T
    −T−C−C−T−T−T−A−^−A−T−A−C−
    C−T−(1ニーG−C−G−T−A−T−C−C−C
    −C−T−T−C−G−T−C−C−T−C−G−T−
    C−A−A−A、、C−G−A−A−G−^−八へ^−
    ^−^−A−G−T−T−^−C−C−T−G−T−T
    −T−’G−C−G−^−T−C−T−C−A−T−T
    −A−C−^−^−T−C−T−(ニーC−C−T−A
    −G−T−T−T−C−T−A−A−T−C−T−C−
    A−G−3’。 35゜前記ヒートショック遺伝子プロモーター断片が次
    の塩基配列を有するか、もしくは実質的にそれと相同で
    ある特許請求の範囲第33項に記載の方法 : 5”−
    A−G−八−C−C−八−^−T−C−C−T−八−八
    −C−C−Aへ八へT−G−T−C−T−G−G−T−
    T−A−A−G−^−T−G−G−T−C−C−A−^
    −T−C−C−C−G−^−A−A−C−T−T−C−
    T−^−G−T’−T−G−C−G−G−T−T−C−
    G−A−^−G−^−^−C−C−C−^−G−A−^
    −T−G−T−T−T−C−T−G−^−八へA−G−
    T−T−T−C−^−G−A−^−A−八−TへT−C
    −T−A−G−T−T−T−T−G−^−G−^−T−
    T−T−T−C−^−G−A−^−G−T−A−C−G
    −G−C−A−T−G−A−T−G−^−T−G−C−
    ^−T−^−A−C−^−八−G−G−A−C−T−T
    −T−C−T−C−G−A−A−A−G−T−A−C−
    T−A−T−A−T、T−G−C−T−C−C−T−C
    −T−A−C−A−T−C−A−T−T−T−T−A−
    A−A−T−A−C−C−C−C−A−T−G−T−G
    −T−C−C−T−T−T−G−A−A−G−AmC−
    ^−C−A−T−C−A−C−A−G−A−A−A−G
    −A−A−G−T−G−A−A−G−G−C−八−T−
    C−G−T−T−A−G−C−A−G−T−T−T−T
    −G−T−A−G−A−T−T−C−A−A−C−C−
    T−C−A−A−T−T−T−G−C−A−G−AmG
    −T−T−A−C−G−T−T−C−T−A−A−T−
    A−T−A−T−T−T−八−C−八−C−A−^−G
    −八−CへT−G−A−C−C−C−3’。 36、前記T−DNAシャトルベクターがp233Gで
    ある特許請求の範囲第33項に記載の方法。 37、前記ダイズヒートショソク遺伝子プロモーター断
    片がhsprE2019もしくはhsprM2005で
    ある特許請求の範囲第33項に記載の方法。 38、前記組み換えDNAプラスミドがp233G/h
    s13Aもしくはp233G/hs13Bである特許請
    求の範囲第33項に記載の方法。 39、前記外来構造遺伝子がバシラス・チューリンギエ
    ンシス(Bacillus thuringiensi
    s)の結晶性毒性蛋白質である特許請求の範囲第33項
    に記載の方法。 40、前記外来構造遺伝子か除草剤耐性遺伝子である特
    許請求の範囲第33項に記載の方法。 41、前記第3の細菌株の前記内在性プラスミドがアグ
    ロバクテリウム・チューメファシェンス(Agroba
    cterium tumefaciens)株1595
    5のTi−プラスミドである特許請求の範囲第33項に
    記載の方法。 (以下余白)
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