KR19990036251A - DNA Structures - Google Patents

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이안 젭슨
작켈린 앤 메리 페인
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크로우 캐씨 엘
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Abstract

alcR 유전자로부터 유래되어 조절 단백질을 엔코드하는 조절 서열에 기능적으로 연결된 제 1프로모터 및, 곤충에 손상을 주거나, 혹은 그 발현이 식물에 손상을 주는 대사물을 생산하는 대사경로를 유도하는 단백질을 엔코드하는 타겟 유전자에 기능적으로 연결된, 유도가능한 프로모터를 포함하는, 화학적으로-유도가능한 식물 유전자 발현 카셋트.a first promoter derived from the alc R gene and functionally linked to a regulatory sequence that encodes a regulatory protein, and a protein that induces metabolic pathways that produce insect metabolites that damage insects or whose expression damages plants A chemically-inducible plant gene expression cassette comprising an inducible promoter functionally linked to an encoding target gene.

Description

디엔에이 구조물DNA Structures

본 발명은 DNA 구조물 및 이를 합체시킨 식물에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 프로모터 서열 및 식물에 살충 활성을 부여하는 유전자의 발현에 있어서의 그 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a DNA construct and a plant incorporating the same. In particular, the present invention relates to promoter sequences and their use in the expression of genes that impart pesticidal activity to plants.

식물 생물공학의 발달의 결과, 유충의 벌레 먹음에 대항하여 보호된, 트렌스제닉(transgenic)식물을 생산하게 되었다.The development of plant biotechnology has resulted in the production of transgenic plants that are protected against the larvae's eating of insects.

많은 생물들은 곤충에 해로운 단백질을 생산하며, 이들 중에는 유충을 소화시켜 죽이는, 결정-관련된 단백질δ엔도톡신을 생산하는 바실루스 투린지엔시스(Bacillus thuringiensis)가 있다. 그렇지만, 이 생물은 동물에 해롭지는 않다. B. 투린지엔시스의 많은 균주는 곤충 페스트에 대항하는 활성이 있고, 상기 곤충 엔도톡신을 엔코딩하는 유전자가 특성화되었다. B. 투린지엔시스 δ엔도톡신은 레피돕테란(Lepidopteran) 유충에 대해 특별히 살충적인 것(CryI 형 단백질), 콜레옵테란(Coleopteran) 유충에 특별히 살충적인 것(CryIII 형 단백질), 및 레피돕테라 및 콜레옵테라 모두에 특이성이 있는 것(CryV)을 포함한다. 최소한 B. 투린지엔시스의 일부분을 포함하는 가상의(chimeric) 단백질 또한 어떤 방법, 예를 들면 살충속도 향상의 방법으로 엔도톡신의 성질을 향상시킬 목적으로 제안되었다. 살충 엔도톡신을 엔코드하는 트렌스제닉 식물 발현 유전자가 또한 알려져있다.Many organisms produce proteins that are harmful to insects, among them Bacillus thuringiensis, which produces the crystal-associated protein δ endotoxin, which digests and kills larvae. However, this creature is not harmful to animals. Many strains of B. thuringiensis are active against insect plagues and the genes encoding the insect endotoxins have been characterized. B. Turingiensis δ endotoxin is particularly pesticidal for Lepidopteran larvae (CryI-type protein), specifically pesticidal for Coleopteran larvae (CryIII-type protein), and Lepidotera and Includes specificity to both choloptera (CryV). Chimeric proteins, including at least a portion of B. thuringiensis, have also been proposed for the purpose of improving the properties of endotoxins in some way, such as by increasing the insecticidal rate. Transgenic plant expression genes that encode the insecticidal endotoxin are also known.

곤충에 손상을 주는 기타의 방법에는 살충성인 대사물을 생산하는 식물 대사 경로를 자극하는 것을 포함된다.Other methods of damaging insects include stimulating plant metabolic pathways that produce insecticidal metabolites.

본출원인은, B. 투린지엔시스 엔도톡신 같은 활성 살충 단백질을 엔코드하는 유전자가, 특이적 활성화 화학물질의 적용에 의존적인, 유도가능한 방법으로 발현되는 시스템을 제안한다. 택일적으로, 곤충에게 피해를 주는 대사물을 생산하는 경로의 유도가 달성될 수 있다. 이러한 접근법은 다음과 같은 사항을 포함하는, 많은 이점이 있다:The present applicant proposes a system in which a gene encoding an active pesticidal protein, such as B. thuringiensis endotoxin, is expressed in an inducible manner, depending on the application of specific activating chemicals. Alternatively, induction of pathways that produce metabolites that damage insects can be achieved. This approach has many advantages, including the following:

1. B. 투린지엔시스 엔도톡신과 같은 곤충 내성 유전자의 식물의 본질적(constitutive) 발현은, 곤충 저항성 종에 대한 선택의 압력을 상당히 증가시킨다.곤충 내성 유전자의 유도가능한 조절은 내성 페스트의 개발 위험을 감소시킨다. 예를 들면, 살충성 유전자 발현은 보호가 필요한 성장 시즌에서의 시점에서만 유도될 수 있다. 부가적으로, 스위치가능한 곤충 내성은 통합된 페스트 관리 시스템의 부분으로서 사용될 수 있는데, 그 시스템에서 살충 유전자 발현을 유도하는 화학적 처리는 표준 살충 농약처리와 번갈아 사용할 수 있다.Plant constitutive expression of insect resistant genes, such as B. thuringiensis endotoxin, significantly increases the pressure of choice for insect resistant species. Inducible regulation of insect resistant genes may reduce the risk of developing a resistant plague. Decrease. For example, insecticidal gene expression can be induced only at the time of growth season in need of protection. Additionally, switchable insect resistance can be used as part of an integrated pest management system in which chemical treatments that induce pesticidal gene expression can be used alternately to standard pesticidal pesticide treatments.

2. 강한 본질적 프로모터로부터의 과다 발현은 식물 성장에 치명적 영향을 유도하여, 과다한 발아 개화(flowering) 또는 수율이 나빠지는 결과를 낳을 위험이 있다. 유도가능한 발현은 치명적 영향의 위험을 감소할 수 있는데, 왜냐하면 트렌스유전자는 단기간에 발현가능하므로 발육에 있어서의 민감 시점을 피할 수 있기 때문이다.2. Overexpression from a strong intrinsic promoter risks a fatal effect on plant growth, resulting in excessive germination and poor yield. Inducible expression can reduce the risk of fatal effects, since the transgene can be expressed in a short period of time, thereby avoiding a sensitive point in development.

3. 스위치 화학물질은 표준 살충 제제에 부가되어 화학적 효과 및 유전적 효과 모두를 부여하여, 2 개의 독립적 매카니즘에 의해 곤충을 죽인다.3. Switch chemicals are added to standard pesticidal agents to confer both chemical and genetic effects, killing insects by two independent mechanisms.

본출원은 아스퍼질루스 니둘란스(Aspergillus nidulans)로부터의 alcR 조절 단백질에 근거한 유도성 유전자 조절 시스템(유전자 스위치)을 개발하였는 바, 아스퍼질루스 니둘란스는 특정의 알콜 및 케톤의 존재 하에서 alcA 프로모터로부터의 유전자 발현을 활성화한다. 이 시스템은 본명세서에 참고문헌으로 합체된 국제 특허공개 제 WO93/21334 호에 기술되었다.The present application has developed an inducible gene regulatory system (gene switch) based on alcR regulatory proteins from Aspergillus nidulans. Aspergillus nidulans are derived from the alcA promoter in the presence of certain alcohols and ketones. Activates gene expression. This system is described in WO93 / 21334, which is incorporated herein by reference.

균류인 아스퍼질루스 니둘란스로부터의 alcA/alcR 유전자 활성화 시스템은 또한 잘 특성화되있다. A. 니둘란스내에서의 에탄올 이용 경로는 알콜 및 알데하이드의 분해에 대한 원인이 된다. 에탄올 이용 경로에는 3개의 관련된 유전자가 알려졌다. 유전자 alcA 및 alcR은 연결그룹 VII에 서로 근접하여 존재하고, aldA는 연결 그룹 VIII에 위치하는 것으로 알려졌다(Pateman JH 등, 1984, Proc. Soc. Lond., B 217:243-264;Sealy-Lewis HM 및 Lockington RA, 1984, Curr. Genet. 8:253-259). 유전자 alcA는 A. 니둘란스 내에서의 ADHI를 엔코드하고, aldA는 AldDH를 엔코드하는데, AldDH 효소는 에탄올의 이용의 원인이 된다. alcA 및 aldA 양자의 발현은 전사 활성화제 alcR를 경유하여 에탄올 및 다른 많은 유도제(Creaser EH 등, 1984, Biochemical J., 255: 449-454)에 의해서 유도된다. alcR 유전자 및 보조-유도제가 alcA 및 aldA 발현의 원인이 되는데, 왜냐하면 alcR에서의 많은 돌연변이화 및 결실(deletion)은 ADHI 및 aldDH의 다면적 손실을 가져온다(Felenbok B 등, 1988, Gene, 73:385-396;Pateman 등, 1984;Sealy-Lewis & Lockington, 1984). ALCR 단백질은, alcA 프로모터내에서의 3개의 특이적 부위에 결합함에 의해, alcA로부터의 발현을 활성화한다(Kulmberg P 등, 1992, J. Biol. Chem, 267:21146-21153).The alcA / alcR gene activation system from the fungus Aspergillus nidulans is also well characterized. A. The ethanol use pathway in nidulans is responsible for the degradation of alcohols and aldehydes. Three related genes are known in the ethanol pathway. The genes alcA and alcR are present in close proximity to linking group VII and aldA is located in linking group VIII (Pateman JH et al., 1984, Proc. Soc. Lond., B 217: 243-264; Sealy-Lewis HM And Lockington RA, 1984, Curr. Genet. 8: 253-259). The gene alcA encodes ADHI in A. nidulans and aldA encodes AldDH, which causes AldDH enzymes to utilize ethanol. Expression of both alcA and aldA is induced by ethanol and many other inducers (Creaser EH et al., 1984, Biochemical J., 255: 449-454) via the transcription activator alcR. The alcR gene and co-inducers contribute to alcA and aldA expression, because many mutations and deletions in alcR result in the multifaceted loss of ADHI and aldDH (Felenbok B et al., 1988, Gene, 73: 385-). 396; Fatman et al., 1984; Sealy-Lewis & Lockington, 1984). The ALCR protein activates expression from alcA by binding to three specific sites in the alcA promoter (Kulmberg P et al., 1992, J. Biol. Chem, 267: 21146-21153).

alcR 유전자는 클로닝되어(Lockington RA 등, 1985, Gene, 33:137-149) 서열화되었다(Felenbok 등, 1988). alcR 유전자의 발현은 CREA 억제자(repressor)에 의해 매개된 글루코스 억제로 유도되고, 자동조절되고,지시될 수 있다(Bailey C 및 Arst HN, 1975, Eur. J. Biochem. 51: 573-577; Lockington RA 등, 1987, Mol Microbiolgy, 1: 275-282; Dowzer CEA 및 Kelly JM, 1989, Curr. Genet. 15: 457-459; Dowzer CEA 및 Kelly JM, 1991, Mol. Cell. Biol. 11: 5701-5709). ALCR 조절 단백질은 아연 2핵 클러스터내에서 배위된 N 말단근처에서 6개의 시스테인을 함유한다(Kulmberg P 등, 1991, FEBS Letts., 290:11-16). 이 클러스터는 다른 자낭균의 전사 인자에서 발견된, 고도로 보존된 DNA 결합 도메인에 관련되 있다. 전사 인자 GAL4 및 LAC9은 2개의 Zn(II) 원자를 함유한 클로버잎 타입 구조를 가진, 2핵 복합체인 것으로 알려졌다(Pan T 및 Coleman JE, 1990, Biochemistry, 29:3023-3029; Halvorsen YDC 등, 1990, J. Biol. Chem, 265: 13283-13289). ALCR의 구조는, Cys-3 및 Cys-4 사이의 16 잔기의 비대칭적 루프의 존재를 제외하고는, 이러한 타입과 유사하다. ALCR은 프로모터 영역내에서 2개의 특이적 부위에 결합에 의해 그 자신의 발현을 양성적으로 활성화시킨다(Kulmberg P 등, 1992, Mol. Cell. Biol., 12:1932-1939).The alcR gene was cloned (Lockington RA et al., 1985, Gene, 33: 137-149) and sequenced (Felenbok et al., 1988). Expression of the alcR gene can be induced, autoregulated and directed to glucose inhibition mediated by CREA repressors (Bailey C and Arst HN, 1975, Eur. J. Biochem. 51: 573-577; Lockington RA et al., 1987, Mol Microbiolgy, 1: 275-282; Dowzer CEA and Kelly JM, 1989, Curr. Genet. 15: 457-459; Dowzer CEA and Kelly JM, 1991, Mol. Cell. Biol. 11: 5701 -5709). The ALCR regulatory protein contains six cysteines near the N terminus coordinated in a zinc binuclear cluster (Kulmberg P et al., 1991, FEBS Letts., 290: 11-16). This cluster is related to a highly conserved DNA binding domain found in other Streptococcus transcription factors. Transcription factors GAL4 and LAC9 are known to be binuclear complexes with a cloverleaf type structure containing two Zn (II) atoms (Pan T and Coleman JE, 1990, Biochemistry, 29: 3023-3029; Halvorsen YDC et al., 1990, J. Biol. Chem, 265: 13283-13289). The structure of ALCR is similar to this type except for the presence of an asymmetric loop of 16 residues between Cys-3 and Cys-4. ALCR positively activates its own expression by binding to two specific sites in the promoter region (Kulmberg P et al., 1992, Mol. Cell. Biol., 12: 1932-1939).

에탄올 이용 경로에 수반되는 3 개의 유전자, alcR, alcA 및 aldA의 조절은, 전사 수준에서이다(Lockington 등, 1987; Gwynne D 등, 1987, Gene, 51: 205-216;Pickett 등, 1987, Gene, 51:217-226).The regulation of the three genes, alcR, alcA and aldA, involved in the ethanol utilization pathway is at the level of transcription (Lockington et al., 1987; Gwynne D et al., 1987, Gene, 51: 205-216; Pickett et al., 1987, Gene, 51: 217-226).

A. 니둘란스에는 2개의 서로다른 알콜 탈수소효소가 존재한다. ADHII는 비-유도된 매체 내에서 성장한 균사에 존재하며, 에탄올의 존재에 의해 억제가능하다. ADHII는 alcB에 의해 엔코드되며, 또한 alcR의 제어하에 있다(Sealy-Lewis & Lockington, 1984). 제 3 알콜 탈수소효소도 에스 세레비시아(S cerevisiae) 의 adh-균주의 보충에 의해 클론되었다. 이 유전자 alcC는 연결그룹 VII에 위치하지만, alcA 및 alcR에는 연결되지 않았다.A. Nidulans has two different alcohol dehydrogenases. ADHII is present in mycelia grown in non-derived medium and is inhibitable by the presence of ethanol. ADHII is encoded by alcB and is also under the control of alcR (Sealy-Lewis & Lockington, 1984). Tertiary alcohol dehydrogenase was also cloned by supplementation of adh-strains of S cerevisiae. This gene alcC is located in linking group VII but not in alcA and alcR.

유전자 alcC는 ADHIII를 엔코드하고 에탄올을 극히 적게 이용한다(McKnight GL 등, 1985, EMB0. J., 4:2094-2099). ADHIII는 혐기성 스트레스의 기간동안 A. 니둘란스의 생존에 관여하는 것으로 밝혀졌다. alcC의 발현은 글루코스의 존재에 의해 억제되지 않는데, 이는 alcR의 제어하에 있지 않을 것이라는 것을 암시하다(Roland LJ and Stromer JN, 1986, Mol. Cell. Biol. 6: 3368-3372).The gene alcC encodes ADHIII and uses very little ethanol (McKnight GL et al., 1985, EMB0. J., 4: 2094-2099). ADHIII has been shown to be involved in the survival of A. nidulans during the period of anaerobic stress. The expression of alcC is not inhibited by the presence of glucose, suggesting that it will not be under the control of alcR (Roland LJ and Stromer JN, 1986, Mol. Cell. Biol. 6: 3368-3372).

요약하면, A. 니둘란스는, 다양한 알콜 및 케톤의 존재 하에서 성장할 경우에만, alcA유전자에 의해 엔코드된 탈수소효소I(ADHI) 효소를 발현시킨다. 상기 유도는 alcR에 의해 엔코드된 조절 단백질을 통하여 이어지고, 본질적으로 발현된다. 유도제(알콜 또는 케톤)의 존재 하에서, 조절 단백질은 alcA 유전자의 발현을 활성화한다. 조절 단백질은 또한 유도제의 존재 하에서 그 자신의 발현 또한 자극한다. 이것은, 높은 수준의 ADH 효소가 유도조건(예를 들면, 알콜 또는 케톤이 존재할 때) 하에서 생산됨을 의미한다. 반대로, alcA 유전자 및 그 생성물인 ADHI은 유도제의 부존재하에서는 발현되지 않는다. alcA의 발현 및 그 효소의 생산은 또한 글루코스의 존재 하에서 억제된다.In summary, A. nidulans express dehydrogenase I (ADHI) enzyme encoded by the alcA gene only when grown in the presence of various alcohols and ketones. This induction is followed through and essentially expressed through regulatory proteins encoded by alcR. In the presence of an inducer (alcohol or ketone), the regulatory protein activates the expression of the alcA gene. Regulatory proteins also stimulate their own expression in the presence of inducers. This means that high levels of ADH enzyme are produced under inducible conditions (eg when alcohols or ketones are present). In contrast, the alcA gene and its product, ADHI, are not expressed in the absence of inducers. Expression of alcA and production of its enzymes are also inhibited in the presence of glucose.

그러므로, alcA 유전자 프로모터는 유도가능한 프로모터이며, 유도제의 존재 하에서 alcR 조절 단백질(예를 들면,상기 단백질/알콜 또는 단백질/케톤 조합에 의한)에 의해 활성화된다. alcR 및 alcA 유전자(각각의 프로모터를 포함)는 클론되고, 서열화되었다(Lockington RA 등, 1985, Gene, 33:137-149;Felenbok B 등, 1988, Gene, 73:385-396; Gwynne 등, 1987, Gene, 51:205-216).Therefore, the alcA gene promoter is an inducible promoter and is activated by an alcR regulatory protein (eg, by said protein / alcohol or protein / ketone combination) in the presence of an inducer. The alcR and alcA genes (including the respective promoters) were cloned and sequenced (Lockington RA et al., 1985, Gene, 33: 137-149; Felenbok B et al., 1988, Gene, 73: 385-396; Gwynne et al., 1987 , Gene, 51: 205-216).

알콜 탈수소효소(adh)유전자는 특정의 식물 종에서 연구되었다. 옥수수 및 기타 곡물에서, 이들 유전자는 혐기성 조건에 의해서 스위치된다. 옥수수로부터의 adh 유전자의 프로모터 구역은 혐기성 조건하에서의 발현을 위한 300bp 조절 요소를 함유한다. 그렇지만, alcR 조절 단백질에 상당하는 것은 어떠한 식물에서도 발견되지 않았다. 그러므로, alcR/alcA 형의 유전자 조절 시스템은 식물에서는 알려지지 않았다. 식물 세포에서의 alcR의 본질적 발현은 내인성 adh 활성의 활성화를 낳는 것은 아니다.Alcohol dehydrogenase (adh) genes have been studied in certain plant species. In maize and other grains, these genes are switched by anaerobic conditions. The promoter region of the adh gene from corn contains 300 bp regulatory elements for expression under anaerobic conditions. However, no equivalent to alcR regulatory protein was found in any plant. Therefore, a gene regulation system of alcR / alcA type is unknown in plants. Essential expression of alcR in plant cells does not result in activation of endogenous adh activity.

본 발명의 제 1관점에 따르면, alcR 유전자로부터 유래되어 조절 단백질을 엔코드하는 조절 서열에 기능적으로 연결된 제 1프로모터 및, 곤충에 손상을 주거나, 혹은 그 발현이 식물에 손상을 주는 대사물을 생산하는 대사경로를 유도하는 단백질을 엔코드하는 타겟 유전자에 기능적으로 연결된, 유도가능한 프로모터를 포함하는, 화학적으로-유도가능한 식물 유전자 발현 카셋트가 제공되는데, 상기 유도가능한 프로모터는 효과적인 외인성 유도제의 존재 하에서 조절 단백질에 의해 활성화되고, 여기서 유도제는 타겟 유전자의 발현을 유발한다.According to a first aspect of the invention, a first promoter derived from the alcR gene and functionally linked to a regulatory sequence encoding a regulatory protein and a metabolite that damages insects or whose expression damages plants is produced. There is provided a chemically-inducible plant gene expression cassette comprising an inducible promoter functionally linked to a target gene that encodes a protein that induces a metabolic pathway, said inducible promoter regulated in the presence of an effective exogenous inducer. Activated by a protein, wherein the inducer causes expression of the target gene.

타겟 유전자가 곤충-손상 단백질을 엔코드할 때, 이러한 단백질이 경구적으로 활성인 것이 유리하다. 경구적으로 활성인 살충 단백질의 예에는 B. 투린지엔시스(B. thuringiensis) δ 엔도톡신이 있으며, 그러므로, 타겟 유전자는 B. 투린지엔시스(B. thuringiensis) δ 엔도톡신의 최소한 일부분을 엔코드할 수 있다.When the target gene encodes an insect-damaged protein, it is advantageous that such protein is orally active. An example of an orally active pesticidal protein is B. thuringiensis δ endotoxin, and therefore, the target gene can encode at least a portion of B. thuringiensis δ endotoxin. have.

본출원인 alcA/alcR 스위치가 최소한 다음의 이유에서 B. 투린지엔시스(B. thuringiensis) δ 엔도톡신을 엔코드하는데 특히 적합하다는 것을 발견하였다.We have found that our alcA / alcR switch is particularly suitable for encoding B. thuringiensis δ endotoxins for at least the following reasons.

alcA/alcR 스위치는 유전자 발현의 높은 수준을 조종하기 위하여 개발되었다. 추가적으로, 조절 단백질 alcR은 바람직하기로는, 폴리유비퀴틴(polyubiquitin) 같은 강한 본질적 프로모터로부터 조종된다. 높은 수준의 유도된 트랜스유전자 발현은, 35 CaMV 같은 강한 본질적 프로모터로부터의 그것과 비교가능하도록, 달성될 수 있다.The alcA / alcR switch was developed to control high levels of gene expression. In addition, the regulatory protein alcR is preferably manipulated from a strong intrinsic promoter such as polyubiquitin. High levels of induced transgene expression can be achieved, comparable to that from a strong intrinsic promoter such as 35 CaMV.

도 1은 유도 화학물질의 적용 이후의 마커 유전자 발현(CAT)의 시간 경과를 보여준다. 이 연구는 유도가능한 화학물질의 적용 이후의 CAT 발현의 급격한 증가(2 시간)을 보여준다. 즉, 즉각적인, 유도의 초기 동력학은 본질적 방법으로 상기 조절 유전자가 발현함에 의해 발생하며, 그러므로, 전사 인자의 합성이 일어나고 있는 동안에도 시간 지체가 없다. 추가로, 본출원인은 복합 신호 형질도입 시스템에 의존하지 않는 단순한 2 성분을 선택하였다.1 shows the time course of marker gene expression (CAT) after application of induction chemicals. This study shows a sharp increase in CAT expression (2 hours) after application of inducible chemicals. That is, the immediate, initial kinetics of induction occurs by the expression of the regulatory genes in an intrinsic manner, and therefore there is no time delay while synthesis of transcription factors is taking place. In addition, the applicant chose a simple two component that does not depend on the complex signal transduction system.

본출원인은 농업 실무에 사용되는 광범위한 용매시스템을 사용하여 alcA/alcR의 특이성을 테스트하였다. 수경(水耕) 묘종 시스템은 에탄올, 부탄-2-올 및 시클로헥사논 모두가 높은 수준의 리포터 유전자 발현을 유도함을 밝혀내었다( 도 2). 표 1에 열거되고, 농업실무에서 사용되는 다양한 알콜 및 케톤이 분무로서 응용되었지만, 에탄올만이 높은 수준의 리포터 단백질의 활성을 유도한다(도 3). 이것은,트렌스유전자의 부적법한 유도는 제제화 용매에 노출될 기회가 없기 때문에 중요하다. 에탄올은 농업화학적 제제의 통상적인 성분이고, 그러므로, 적절한 분무 조절과 함께, 필드 상황에서 alcA/alcR유전자 스위치의 특이적 유도제로 고려된다.Applicants tested the specificity of alcA / alcR using a wide range of solvent systems used in agricultural practice. Hydroponic seedling systems have found that ethanol, butan-2-ol and cyclohexanone all induce high levels of reporter gene expression (FIG. 2). Although various alcohols and ketones listed in Table 1 and used in agricultural practice have been applied as sprays, only ethanol induces high levels of reporter protein activity (FIG. 3). This is important because improper induction of transgenes does not have an opportunity to be exposed to the formulation solvent. Ethanol is a common component of agrochemical formulations and, therefore, with proper spray control, is considered a specific inducer of alcA / alcR gene switches in field situations.

[표 1]TABLE 1

1. 이소부틸 메틸 케톤1. Isobutyl methyl ketone

2. 헨콘(Fenchone)2. Fenchone

3. 2-헵타논3. 2-heptanone

4. 디-이소부틸 케톤4. Di-isobutyl ketone

5. 5-메틸-2-헥사논5. 5-Methyl-2-hexanone

6. 5-메틸펜탄-2,4-디올6. 5-Methylpentane-2,4-diol

7. 에틸 메틸 케톤7. Ethyl Methyl Ketone

8. 2-펜타논8. 2-pentanone

9. 글리세롤9. Glycerol

10. γ- 부티로락톤10.γ-butyrolactone

11. 다아세톤 알콜11.Dacetone alcohol

12. 테트라히드로퍼퓨릴 알콜12. Tetrahydrofurfuryl Alcohol

13. 아세토닐 아세톤13. Acetonyl Acetone

14. JF5969(시클로헥사논)14.JF5969 (cyclohexanone)

15. N-메틸 피롤리돈15.N-methyl pyrrolidone

16. 폴리에틸렌 글리콜16. Polyethylene Glycol

17. 프로필렌 글리콜17. Propylene Glycol

18. 아세토페논18. Acetophenone

19. JF4400(메틸시클로헥사논)19.JF4400 (Methylcyclohexanone)

20. 프로판-2-올20. Propan-2-ol

21. 부탄-2-올21.Butan-2-ol

22. 아세톤22. Acetone

23. 에탄올23. Ethanol

24. dH2O24. dH 2 O

광범위한 생물적 및 비생물적 스트레스, 예를 들면, 병원체 감염, 열, 추위, 가뭄, 상처, 홍수는 alcA/alcR 스위치를 유도하는데 실패하였다. 추가로, 광범위한 비-용매 화학물질 처리, 예를 들면, 살리실산, 에틸렌, 압시식산(absisic acid), 옥신(auxin), 지베렐릭산, 다양한 농업화학물질 등 모두는 alcA/alcR시스템을 유도하는데 실패하였다.Extensive biological and abiotic stresses such as pathogen infection, fever, cold, drought, wounds, and floods have failed to induce alcA / alcR switches. In addition, a wide range of non-solvent chemical treatments, such as salicylic acid, ethylene, asisic acid, auxin, gibberellic acid, and various agricultural chemicals all fail to induce the alcA / alcR system. It was.

본 발명은 특정의 엔도톡신에 제한되지 않으며, 가상(chimeric) 엔도톡신에도 또한 응용가능하다.The present invention is not limited to specific endotoxins, but is also applicable to chimeric endotoxins.

제 1 프로모터는, 본질적, 또는 조직-특이적, 발육적으로-프로그램된 또는 심지어 유도가능하기까지 하다. 조절 서열 , alcR 유전자는 아스퍼질루스 니둘란스로부터 얻어질 수 있고, alcR조절 단백질을 엔코드한다.The first promoter is essentially or tissue-specific, developmentally-programmed or even inducible. The regulatory sequence, alcR gene, can be obtained from Aspergillus nidulans and encodes alcR regulatory protein.

상기 유도가능한 프로모터는, 바람직하기로는, 아스퍼질루스 니둘란스로부터 얻어질수 있는 alcA 유전자 프로모터, 또는, alcA 프로모터의 조절 서열 및 식물 세포에서 작동하는 유전자 프로모터부터 얻어진 코어 프로모터 구역(어떠한 식물유전자 프로모터도 포함)으로부터 유도된 "가상의" 프로모터이다. alcA 프로모터 또는 관련된 가상 프로모터는 , 알콜 또는 케톤 유도제가 적용된 때, alcR 조절 단백질에 의해 활성화된다.The inducible promoter preferably comprises an alcA gene promoter obtainable from Aspergillus nidulans, or a core promoter region derived from the regulatory sequence of the alcA promoter and a gene promoter operating in plant cells (any plant gene promoter) ) Is a "virtual" promoter. The alcA promoter or related hypothetical promoter is activated by the alcR regulatory protein when an alcohol or ketone inducer is applied.

유도가능한 프로모터는, 아스퍼질루스 니둘란스로부터 얻어질 수 있는, aldA 유전자 프로모터, alcB 유전자 프로모터 또는 alcC유전자 프로모터로부터 또한 유도될 수 있다.Inducible promoters can also be derived from the aldA gene promoter, alcB gene promoter or alcC gene promoter, which can be obtained from Aspergillus nidulans.

상기 유도제로는 어떠한 효과적인 화학물질도 가능하다(알콜 또는 케톤과 같은). alcA/alcR-유래된 카셋트와 함게 사용하는데 적합한 화학물질은 부탄-2-온(에틸 메틸 케톤), 시클로헥사논, 아세톤, 부탄-2-올, 3-옥소부티릭산, 프로판-2-올, 에탄올 같은, Creaser 등(1984, Biochem. J., 225, 449-454)에 의해 열거된 것을 포함한다.The inducer may be any effective chemical (such as alcohol or ketone). Suitable chemicals for use with alcA / alcR-derived cassettes include butan-2-one (ethyl methyl ketone), cyclohexanone, acetone, butan-2-ol, 3-oxobutyric acid, propan-2-ol, Such as those listed by Creaser et al. (1984, Biochem. J., 225, 449-454), such as ethanol.

유전자 발현 카셋트는 카셋트에 의해 조절되는 타겟 유전자의 발현의 외부적 활성화를 가능하게 하는, 적용된 외인성 화학적 유도제에 반응성이다. 상기 발현 카셋트는 고도로 조절되고, 식물에서의 일반적 사용에 적합하다.Gene expression cassettes are responsive to applied exogenous chemical inducers that allow external activation of expression of target genes regulated by the cassette. The expression cassette is highly regulated and suitable for general use in plants.

발현 카셋트의 2개의 부분은 동일한 구조물 또는 분리된 구조물 상에 있을 수 있다. 제 1부분은, 그 발현을 조종하는 식물-작동 프로모터와 함께 발현 벡터내로 서브클론된 조절 cDNA 또는 유전자 서열을 포함한다. 제 2부분은 타겟 서열 하류의 발현을 제어하는 유도가능한 프로모터의 최소한 일부분을 포함한다. 적절한 유도제의 존재 하에서, 상기 카셋트의 제 1 부분에 의해 생산된 조절 단백질은, 상기 카셋트의 제 2부분내의 유도가능한 프로모터를 자극함으로써 타겟 유전자의 발현을 활성화한다.Two portions of the expression cassette may be on the same construct or on separate constructs. The first portion contains a regulatory cDNA or gene sequence subcloned into an expression vector with a plant-acting promoter that controls its expression. The second portion includes at least a portion of the inducible promoter that controls expression downstream of the target sequence. In the presence of a suitable inducer, the regulatory protein produced by the first portion of the cassette activates expression of the target gene by stimulating an inducible promoter in the second portion of the cassette.

실무적으로, 상기 구조물 또는 본 발명의 상기 발현 카셋트를 포함하는 구조물은 형질전환에 의해 식물에 삽입될 것이다. 구조물 내에서의 타겟 유전자의 발현은, 본 발명의 화학적으로 스위치가능한 프로모터의 제어하에 있는데, 이후 식물에 화학적 유도제를 적용함에 의해 활성화될 수 있다.In practice, the construct or construct comprising the expression cassette of the invention will be inserted into the plant by transformation. Expression of the target gene in the construct is under the control of the chemically switchable promoter of the invention, which can then be activated by applying a chemical inducer to the plant.

타겟 식물 또는 식물 세포에 적합한 어떠한 형질전환 방법도 사용될 수 있는데, 재조합 Ti플라스미드를 함유하는 아그로박테리움 투메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens)에 의한 감염, 전기이동, 세포 및 원형질의 미소주입, 미소사출성 형질전환 및 꽃가루관 형질전환을 포함한다.Any transformation method suitable for the target plant or plant cell may be used, including infection, electrophoresis, microinjection of cells and protoplasts, microinjection traits with Agrobacterium tumefaciens containing recombinant Ti plasmids Conversion and pollen tube transformation.

생산될 수 있는 일반적으로 개질된 식물의 예로는 야외 농작물, 곡류, 과일 및 야채, 예를 들면: 카놀라, 해바라기, 담배, 사탕무, 면, 콩, 옥수수, 밀, 보리, 쌀, 수수, 토마토, 망고, 복숭아, 사과 ,배, 딸기, 바나나, 멜론, 감자, 당근, 상추, 양배추, 양파를 포함한다.Examples of commonly modified plants that can be produced include outdoor crops, cereals, fruits and vegetables, such as: canola, sunflower, tobacco, sugar beets, cotton, soybeans, corn, wheat, barley, rice, sorghum, tomatoes, mangoes. Contains peach, apple, pear, strawberry, banana, melon, potato, carrot, lettuce, cabbage and onion.

본 발명은 추가로, 본 발명에 따른 유전자 발현 카셋트를 함유하는 식물 세포를 제공한다. 상기 유전자 발현 카셋트는 형질전환에 의해 식물 게놈에 안정적으로 합체될 수 있다. 본 발명은 또한 이러한 세포를 포함하는 식물 조직 또는 식물, 및 이들로 부터 유래된 식물 또는 씨를 제공한다.The invention further provides plant cells containing the gene expression cassette according to the invention. The gene expression cassette can be stably incorporated into the plant genome by transformation. The invention also provides plant tissues or plants comprising such cells, and plants or seeds derived therefrom.

본 발명은 추가로, 식물 유전자 발현을 제어하는 방법을 제공하는데, 전기의 방법은, alcR 유전자로부터 유래되어 조절 단백질을 엔코드하는 조절 서열에 기능적으로 연결된 제 1프로모터 및, 곤충에 손상을 주거나, 혹은 그 발현이 식물에 손상을 주는 대사물을 생산하는 대사경로를 유도하는 단백질을 엔코드하는 타겟 유전자에 기능적으로 연결된, 유도가능한 프로모터를 포함하는, 화학적으로-유도가능한 식물 유전자 발현 카셋트로, 식물 세포를 형질전환시키는 단계를 포함한다.The present invention further provides a method of controlling plant gene expression, wherein the foregoing method comprises: a first promoter derived from the alcR gene and functionally linked to a regulatory sequence encoding a regulatory protein and / or damaging an insect, Or a chemically-inducible plant gene expression cassette comprising an inducible promoter whose expression is functionally linked to a target gene that encodes a protein that induces a metabolic pathway that produces a damaging metabolite. Transforming the cells.

본 발명의 다양한 바람직한 특징 및 실시예는, 다음의 비-제한적 실시예 및 도면에 의해서 기술될 것인 바, 도면 중:Various preferred features and embodiments of the invention will be described by the following non-limiting examples and figures, wherein:

도 1은 7.5% 에탄올로 AR10 분리 집단의 유도의 시간 경과를 보여주는 도면;1 shows the time course of induction of AR10 separation population with 7.5% ethanol;

도 2는 각종 화학물질로 적신 뿌리에 대한 AR 10-30 동형접합체 라인에서의 CAT 활성을 보이는 도면;FIG. 2 shows CAT activity in the AR 10-30 homozygous line for roots moistened with various chemicals; FIG.

도 3은 각종 화학물질로 적신 뿌리에 대한 AR 10-30 동형접합체 라인에서의 CAT 활성을 보이는 도면;FIG. 3 shows CAT activity in the AR 10-30 homozygote line for roots moistened with various chemicals; FIG.

도 4는 35 S 조절 구조물의 생산을 도시;4 shows the production of a 35 S regulating structure;

도 5는 리포터 구조물의 생산을 도시;5 shows the production of the reporter structure;

도 6은 스위치가능한 곤충 내성 벡터를 도시;6 shows a switchable insect resistance vector;

도 7은 최적화된 Cry IA(c)유전자의 서열을 도시;7 shows the sequence of an optimized Cry IA (c) gene;

도 8은 최적화된 Cry IA(c)유전자의 제한 부위를 도시;8 shows restriction sites of the optimized Cry IA (c) gene;

도 9는 Cry V유전자의 서열을 도시;9 shows the sequence of a Cry V gene;

도 10은 Cry V 유전자를 함유한 벡터 5129 염기쌍을 도시;10 shows vector 5129 base pairs containing Cry V gene;

도 11은 벡터 pMJB1의 서열을 도시; 및11 shows the sequence of a vector pMJB1; And

도 12mss 벡터 pJRIi의 지도이다.12mss is a map of the vector pJRIi.

실시예 1Example 1

alcR 조절 구조물의 제조Preparation of alcR Regulating Structures

alcR 게놈 DNA 서열은 공지되어, alcR cDNA의 샘플의 분리가 가능하다.The alcR genomic DNA sequence is known, allowing the isolation of a sample of alcR cDNA.

alcR cDNA 는 발현 벡터, pJR1(pUC)내로 클론되었다. pJR1은 콜리플라워 모자이크 바이러스 35S 프로모터를 함유한다. 이 프로모터는 본질적 식물 프로모터이고, 연속적으로 조절 단백질을 발현한다. nos 폴리아데닐화 신호는 발현 벡터에 사용된다.alcR cDNA was cloned into the expression vector, pJR1 (pUC). pJR1 contains the cauliflower mosaic virus 35S promoter. This promoter is an intrinsic plant promoter and continuously expresses regulatory proteins. nos polyadenylation signal is used in the expression vector.

도 4는 alcR cDNA 의 pJR1 내로의 결찰(ligation)에 의한 35S 조절 구조물의 생산을 도시한다. alcR cDNA 클론의, BamHI를 사용한 부분 제한에 연이어서 아가로스겔 내에서 전기영동, 절단, 및 2.6Kb 조각의 분리를 하였다. 상기 조각은 이후, BamHI로 제한되고, 재순환을 방지하기 위해 인산화된 pJR1벡터내로 결찰되었다. 그러므로, alcR 유전자는 CaMV 35S 프로모터 및 이 "35S alcR"구조물내의 상기 nos 3′폴리아데닐화 신호의 제어하에 놓이게 되었다.4 shows the production of 35S regulatory constructs by ligation of alcR cDNA into pJR1. Subsequent restriction with BamHI of the alcR cDNA clone was followed by electrophoresis, cleavage, and separation of 2.6 Kb fragments in agarose gel. The fragments were then ligated into BJHIl and phosphorylated into a phosphorylated pJR1 vector to prevent recycling. Therefore, the alcR gene was placed under the control of the CaMV 35S promoter and the nos 3 ′ polyadenylation signal in this “35S alcR” construct.

실시예 2Example 2

가상 프로모터를 함유한 alcT-CAT 리포터구조물의 생산Production of alcT-CAT Reporter Structure Containing Virtual Promoter

플라스미드 pCaMVCN은 박테리아 클로람페니콜 트랜스퍼라제(CAT)리포터 유전자를, 35S 프로모터 및 nos 전사 터미네이터 구조물의 사이에서 함유한다("35S-CAT").Plasmid pCaMVCN contains the bacterial chloramphenicol transferase (CAT) reporter gene between the 35S promoter and the nos transcription terminator construct (“35S-CAT”).

상기 alcA 프로모터는 "alcA-CAT" 구조물을 생산하기위하여, 벡터 pCaMVCN 내로 서브클론되었다. alcA 프로모터 부분 및 35S 프로모터 부분의 융합은 그 제어 하에서 유전자 발현을 허용하는 가상 프로모터를 만들어냈다.The alcA promoter was subcloned into the vector pCaMVCN to produce an "alcA-CAT" construct. Fusion of the alcA promoter moiety and the 35S promoter moiety created a virtual promoter that allows gene expression under its control.

도 5는 리포터 구조물의 생산을 도시한다. alcA 프로모터 및 35S 프로모터는 재조합 PCR 기술을 사용하여 2 개의 프로모터를 함께 링크하는데 사용되는, 동일한TATA 박스를 가지고 있다: alcA 프로모터로부터의 246 염기쌍 구역 및 pCaMVCN으로부터의 CAT 유전자의 5′말단 (35S 프로모터의 -70 코어 구역의 부분을 함유)는 분리적으로 증폭되었고, 이후 PCR을 사용하여 함께 접합하였다. 재조합 조각은 이후 BamHI 및 HindIII를 사용하여 제한소화시켰다. pCaMVCN벡터는 BamHI 및 HindIII로 부분 제한시켰고, 이후 전기영동시켜, 올바른 조각이 분리되어 재조합 조각내로 결찰되었다.5 shows the production of the reporter structure. The alcA promoter and the 35S promoter have the same TATA box, which is used to link two promoters together using recombinant PCR technology: the 246 base pair region from the alcA promoter and the 5 ′ end of the CAT gene from pCaMVCN (of the 35S promoter Containing a portion of the -70 core region) were amplified separately and then conjugated together using PCR. Recombinant fragments were then digested using BamHI and HindIII. The pCaMVCN vector was partially constrained with BamHI and HindIII and then electrophoresed so that the correct fragment was separated and ligated into the recombinant fragment.

결찰 혼합물은 E.coli 내로 형질전환되었고, 풍부한 아가 배지상에서 배양시켰다. 플라스미드 DNA가 얻어진 콜로니로부터 미니프렙(miniprep)에 의해 분리되었고, 재조합 클론이 크기 전기영동 및 제한 지도화에 의해 회수되었다. 결찰 접합부는 올바른 재조합이 회수되었는지를 체크하기 위해 서열화되었다.The ligation mixture was transformed into E. coli and cultured on abundant agar media. Plasmid DNA was isolated by miniprep from the resulting colonies and recombinant clones were recovered by size electrophoresis and restriction mapping. Ligation junctions were sequenced to check that correct recombination was recovered.

실시예 3Example 3

유전자 구조물Gene structure

본출원인은 도 6에 요약된 다음의 구조물을 만들어내었다:The applicant has created the following structure, summarized in FIG.

벡터 1은 담배 모자이크 바이러스 오메가 서열 번역 인헨서(TMV) 바실루스 투린지엔시스 Cry I A(c) 유전자 및 노폴린 합성효소(NOS) 터미네이터로 융합된 35S CaMV 프로모터를 함유한다.Vector 1 contains a 35S CaMV promoter fused to a tobacco mosaic virus omega sequence translational enhancer (TMV) Bacillus thuringiensis Cry I A (c) gene and a nopoline synthase (NOS) terminator.

벡터 2는, 바실루스 투린지엔시스 Cry I A(c) 유전자가 B. 투린지엔시스 Cry V 유전자로 대체된 것을 제외하고는 벡터 1과 같다.Vector 2 is the same as Vector 1 except that the Bacillus thuringiensis Cry I A (c) gene is replaced with the B. thuringiensis Cry V gene.

벡터 3은 35S CaMV 프로모터로부터 조종된 아스퍼질루스 니둘란스로부터의 alcR 조절 단백질 유전자, alcA 프로모터 구역, TMV 인헨서 CryIA(c) 및 nos 터미네이터를 함유한다.Vector 3 contains alcR regulatory protein gene from Aspergillus nidulans, alcA promoter region, TMV Enhancer CryIA (c) and nos terminator, piloted from the 35S CaMV promoter.

벡터 4는 , Cry I A(c) 유전자가 CryV 유전자로 대체된 것을 제외하고는 벡터 3과 같다.Vector 4 is the same as Vector 3, except that the Cry I A (c) gene is replaced with the CryV gene.

Cry I A (c) 유전자는 바실루스 투린지엔시스를 엔코드하는 최적화된 레피돕테라(Lepidotera) 특이적 합성 서열이고 도 7 및 8에 도시되었다. 상기 서열은 미시간주 대학 파멜라 그린(Pamela Green) 실험실로부터 얻어졌다.The Cry I A (c) gene is an optimized Lepidotera specific synthetic sequence that encodes Bacillus thuringiensis and is shown in FIGS. 7 and 8. The sequence was obtained from Pamela Green Laboratories, University of Michigan.

Cry V 유전자는 콜레옵테란 및 레피돕테란 유충에 살충적인 신규한 바실루스 투린지엔시스 엔도톡신이며, 이는 본출원인의 국제특허공개 제 WO90/13651호에 기술되있다. Cry V유전자는 변조된 합성 서열이며, 식물 코드 사용을 위해 최적화되어있고, 제거되는 RNA 불안정성 지역을 가진다. 이는 도 9 및 10에 도시되었다.The Cry V gene is a novel Bacillus thuringiensis endotoxin that is pesticidal to coleopteran and lepidopteran larvae, which is described in International Patent Publication No. WO90 / 13651. The Cry V gene is a modulated synthetic sequence and is optimized for plant code use and has an RNA instability region that is removed. This is shown in FIGS. 9 and 10.

실시예 4Example 4

벡터의 제조Manufacture of vector

벡터 1-본질적 Cry 1A(c)Vector 1-Intrinsic Cry 1A (c)

PCR프라이머는, XhoI 부위에 인접한 SalI부위(순방향 오리고 누클레오타이드 참조)의 부가하고, NcoI 부위를 파괴하고, Sal Ⅰ 및 Bgl II부위를 역방향 올리고누클레오타이드에서 부가하면서, pMJB1 내의 TMV 오메가 서열(도 9 참조)를 증폭하도록 디자인되었다.The PCR primers add the SalI site (see forward Origo nucleotide) adjacent to the XhoI site, destroy the NcoI site, and add the Sal I and Bgl II sites at the reverse oligonucleotide, while the TMV omega sequence in pMJB1 ( Designed to amplify).

순방향 올리고누클레오타이드(서열 번호 1)Forward oligonucleotide (SEQ ID NO: 1)

역방향 올리고누클레오타이드(서열번호 2)Reverse oligonucleotide (SEQ ID NO: 2)

PCR는 주형상의 pMJBI플라스미드 DNA를 사용하여 순방향 및 역방향 프라이머로써 수행되었다. 얻어진 PCR 생산물은 pTAg벡터(LigATor kit, R&D systems)내로 클론되었다; 이것은 이후 Asp718 및 Xho I소화로 방출되었고, XhoI/Asp718 소화된 pMJBI(도 10)내로 클론되어, pMJB3를 형성하였다. pMJB1은 중복된 인헨서를 가진 CaMV35 프로모터를 함유하는 pIBT 211에 기초하고 (중복된 인헨서는 담배 모자이크 바이러스 번역 인헨서 서열에 링크되어있으면서, 담배 에치 바이러스 5′비-번역 리더를 대체함), 노팔린 합성효소 폴리(A) 신호(nos)로 종결된다.PCR was performed with forward and reverse primers using template pMJBI plasmid DNA. The resulting PCR product was cloned into pTAg vector (LigATor kit, R & D systems); It was then released into Asp718 and Xho I digestion and cloned into XhoI / Asp718 digested pMJBI (FIG. 10) to form pMJB3. pMJB1 is based on pIBT 211 containing a CaMV35 promoter with overlapping enhancers (duplicate enhancers replace the tobacco etch virus 5 ′ non-translating leader, linked to the tobacco mosaic virus translation enhancer sequence), nopalin Terminated with synthetase poly (A) signal (nos).

Cry IA(c)합성 유전자는 BglII Bam HI 조각으로서 절단되어 pMJB3내로 클론되었다. 인헨스된 35S CaMV 프로모터 TMV 오메가 서열을 함유한 조각, Cry IA(c) 및 nos 터미네이터는 Hind III 및 EcoRI을 사용하여 분리되었다. 얻어진 조각은 EcoRI/HIndIII 절단된 pJRIi( 도 12)내로 결찰되어 Bin19 기초 식물 형질전환 벡터를 발생시켰다.The Cry IA (c) synthetic gene was cleaved as a BglII Bam HI fragment and cloned into pMJB3. Fragments containing the enhanced 35S CaMV promoter TMV omega sequence, Cry IA (c) and nos terminators were isolated using Hind III and EcoRI. The resulting pieces were ligated into EcoRI / HIndIII digested pJRIi (FIG. 12) to generate Bin19 based plant transformation vectors.

벡터 2-본질적 Cry VVector 2-Essential Cry V

pMJB3은 HindIII로 절단되고, HindIII-EcoRI-HindIII 링커가 삽입되었다. 얻어진 벡터는 이후 BamHI으로 절단되고, CryV 유전자를 BamHI 조각으로서 함유한 조각을 삽입시겼다. CryV유전자는 제한 소화 및 서열화의 조합을 사용하여 배향시켰다. 얻어진 벡터로부터의 EcoRI 조각은 인헨스된 35CaMV 프로모터, TMV 오메가 서열, Cryv 유전자 및 nos 터미네이터를 함유하고, FRIRiMCS, 즉,pUC18 다중 클로닝 부위를 함유한 Bin 19 기초 벡터로 전이되었다.pMJB3 was cleaved with HindIII and a HindIII-EcoRI-HindIII linker was inserted. The resulting vector was then digested with BamHI and a fragment containing the CryV gene as a BamHI fragment was inserted. CryV genes were oriented using a combination of restriction digestion and sequencing. EcoRI fragments from the obtained vector were transferred to a Bin 19 base vector containing the enhanced 35CaMV promoter, TMV omega sequence, Cryv gene and nos terminator and containing FRIRiMCS, ie, the pUC18 multiple cloning site.

Cry 1A(c)를 함유한 pMJB3는Sal I으로 절단되어, Cry 1A(c) 유전자에 융합된 TMV 오메가 서열을 함유한 조각을 발생시킨다. 얻어진 조각은 SalI절단된 palc A CAT내로 클론되었고, 제한 소화에 의해 배향되었다. TMV 오메가 서열에 융합된 alcA 프로모터, Cry 1A(c) 유전자 및 nos 터미네이터를 함유하는 조각은 HIndIII을 사용하여 절단되었고, HindIII 소화로 제거된 alcAcat 리포터 카셋트와 함께, HindIII소화된 p35SalcRalcAcat, 즉, alcR cDNA로 융합된 35CaMV 프로모터 함유한 Bin 19기초 벡터로 전이된다.PMJB3 containing Cry 1A (c) is cleaved with Sal I to generate a fragment containing TMV omega sequence fused to Cry 1A (c) gene. The resulting pieces were cloned into SalI cut palc A CAT and oriented by restriction digestion. Fragments containing the alcA promoter, Cry 1A (c) gene and nos terminator fused to TMV omega sequence were cleaved using HIndIII and, together with the alcAcat reporter cassette removed by HindIII digestion, ie alcR cDNA Is transferred to a Bin 19 based vector containing a 35CaMV promoter fused to

벡터 4-유도가능한 CryVVector 4-derived CryV

Cry V 유전자를 함유한 pMJB3는 SalI으로 절단되어, CryV 유전자에 융합된 TMV 오메가 서열을 함유한 조각을 발생시켰다. 얻어진 조각은 Sal I palcACAT내로 클론되었고, 제한 소화 및 서열 분석에 의해 배향되었다. alcA 프로모터 CryV 유전자 및 nos 터미네이터를 함유한 2개의 조각이 HindIII을 이용한 소화에 의해 방출되었다. 2개의 HidIII조각의 3가지 종류의 결찰은 HindIII로 소화된 p35alcRalcAcat내로 alcACryVnos 카셋트를 삽입하여, alccat 카셋트를 제거하여 수행되었다. 카셋트의 올바른 집합은 제한 소화 서던 블롯팅 및 서열 분석에 의해 확인 되었다.PMJB3 containing the Cry V gene was cleaved with SalI to generate a fragment containing the TMV omega sequence fused to the CryV gene. The pieces obtained were cloned into Sal I palcACAT and oriented by restriction digestion and sequencing. Two fragments containing the alcA promoter CryV gene and nos terminator were released by digestion with HindIII. Three types of ligation of two HidIII fragments were performed by inserting the alcACryVnos cassette into p35alcRalcAcat digested with HindIII, removing the alccat cassette. The correct set of cassettes was confirmed by restriction digest Southern blotting and sequencing.

실시예 5Example 5

식물 형질전환Plant transformation

아그로박테리움에 의한 잎 형질전환Leaf Transformation by Agrobacterium

형질전환이 Bevan 1984에 의해 기술된 방법에 따라 수행되었다. 담배(Nicotiana tabacum cv Sansum)의 3-4주 된 무균 배양물이 MS상에서 성장하여 형질전환에 사용되었다. 잎의 모서리는 잘라내고, 잎을 조각조각 찢었다. 이후, 이들을 pJR1RI플라스미드를 함유한, 형질전환된 아그로박테리움 세포내에 넣고, 20분 동안 현탁시켰다. 상기 조각을 NBM 배지(1mg/l 6-벤질아미노 푸린(6-BAP), 및 0.1mg/l 나프탈렌 아세틱산(NAA)으로 보충된 MS 배지)를 함유한 플레이트상에 넣었다. 2일 후, 이식물은 카베니실린(500mg/l) 및 카나마이신(100mg/l)로 보충된 NBM 배지를 함유한 배양 포트(pot)로 옮겨졌다. 5주 후, 잎 디스크 당 1 싹(shoot) 이 카베니실린(200mg/l) 및 카나마이신(100mg/l)로 보충된 NBM 배지상으로 옮겨졌다. 2-3주후, 뿌리를 가진 싹이 신선한 배지로 옮겨졌다. 필요한 경우, 각 싹으로부터 2개의 절단물을 별도의 포트에 옮겨겼다. 하나는 조직 배양 스톡으로서 보존되고, 나머지 하나는 뿌리를 내린 후 글래스하우스 내에서의 성장을 위해 토양으로 옮겨질 것이다.Transformation was performed according to the method described by Bevan 1984. Aseptic cultures of 3-4 weeks old of tobacco (Nicotiana tabacum cv Sansum) were grown on MS and used for transformation. The edges of the leaves were cut off and the leaves were torn into pieces. They were then placed into transformed Agrobacterium cells containing pJR1RI plasmid and suspended for 20 minutes. The pieces were placed on a plate containing NBM medium (MS medium supplemented with 1 mg / l 6-benzylaminopurine (6-BAP), and 0.1 mg / l naphthalene acetic acid (NAA)). After 2 days, the implant was transferred to a culture pot containing NBM medium supplemented with carbenicillin (500 mg / l) and kanamycin (100 mg / l). After 5 weeks, 1 shoot per leaf disc was transferred onto NBM medium supplemented with carbenicillin (200 mg / l) and kanamycin (100 mg / l). After 2-3 weeks, rooted shoots were transferred to fresh medium. If necessary, two cuts from each shoot were transferred to separate pots. One will be preserved as a tissue culture stock and the other will be rooted and transferred to soil for growth in the glasshouse.

이러한 형질전환 방법을 사용하여, 4개의 벡터가 담배내로 도입되었고, 카나마이신-내성 1차 형질전환체가 발생하였다. 본질적 Cry1A(c)에 대해서 발생된 53개의 1차 형질전환체, 본질적 CryV에 대한 54개의 형질 전환체, 유도가능한 Cry1A(c)애 대한 73개 형질전환체 및 유도가능한CryV에 대한 62개 형질전환체가 있었다.Using this transformation method, four vectors were introduced into tobacco and kanamycin-resistant primary transformants occurred. 53 primary transformants generated for intrinsic Cry1A (c), 54 transformants for intrinsic CryV, 73 transformants for inducible Cry1A (c) and 62 transformants for inducible CryV There was a sieve.

실시예 6Example 6

PCR반응을 위한 잎 DNA 추출Leaf DNA Extraction for PCR Reactions

잎 샘플이 무균조건에서 자란 3-4주된 식물로부터 취해졌다. 5 mm 직경의 잎 디스크를 200㎕ 추출 버퍼(0.5% 소디움 도데실 설페이트(SDS), 250 mM NaCl, 100 mM Tris HCl(tris(hydroxymethyl)aminomethane hydrochloride), pH8) 내에서 30초동안 분쇄되었다. 이 샘플을 5분동안 13,000 rpm으로 원심분리시켜고, 이후 150㎕ 이소프로판올을 동일 체적의 상층에 부가하였다.Leaf samples were taken from 3-4 week old plants grown in sterile conditions. 5 mm diameter leaf disks were ground for 30 seconds in 200 μl extraction buffer (0.5% sodium dodecyl sulfate (SDS), 250 mM NaCl, 100 mM Tris HCl (tris (hydroxymethyl) aminomethane hydrochloride), pH8). This sample was centrifuged at 13,000 rpm for 5 minutes, and then 150 μl isopropanol was added to the same volume top layer.

상기 샘플은 10분동안 얼음상에 두고, 10분 동안 13, 000rpm으로 원심분리시키고, 건조되도록 방치하였다. 이후 이들을 10㎕ 탈이온수에서 재현탁시켰다. 2.5㎕가 Jepson 등, Plant Molecular Biology Report 9(2), 131-138(1991)에 의해 기술된 조건에서 PCR반응에 사용되었다.The sample was placed on ice for 10 minutes, centrifuged at 13, 000 rpm for 10 minutes, and left to dry. They were then resuspended in 10 μl deionized water. 2.5 μl was used for the PCR reaction under the conditions described by Jepson et al., Plant Molecular Biology Report 9 (2), 131-138 (1991).

발생된 1차 트렌스제닉(transgenics)이 PCR 분석에 의해 테스트되어 완전한 길이의 트렌스유전자를 함유한 식물을 동정하였다.The generated primary transgenics were tested by PCR analysis to identify plants containing full length transgenes.

본질적 Cry1A(c)Intrinsic Cry1A (c)

2개의 PCR반응이 다음의 프라이머 쌍을 사용하여 이들 추출물에 대해 수행되었다.Two PCR reactions were performed on these extracts using the following primer pairs.

PCR 조건은 95℃, 1.2분, 61℃ 1.8분, 72℃ 2.5분 및 72℃ 6분의 35 사이클이었다.PCR conditions were 35 cycles of 95 ° C, 1.2 minutes, 61 ° C 1.8 minutes, 72 ° C 2.5 minutes, and 72 ° C 6 minutes.

9개의 1차 형질전환체가 각 프라이머 세트에 대한 PCR 생산물을 제공하였다;이들 2개의 PCR 음성 라인은 글래스하우스내의 7.5" 포트내의 토양내에 이식되었다.Nine primary transformants provided the PCR product for each primer set; these two PCR negative lines were transplanted into soil in 7.5 "ports in the glasshouse.

본질적 CryVIntrinsic CryV

2개의 PCR 반응이 당므의 프라이머 쌍을 사용하여 이들 추출물에 대하여 수행되었다.Two PCR reactions were performed on these extracts using primer pairs of sugar.

TMV1 (상기 참조)TMV1 (see above)

PCR 조건은 94℃ 0.8분, 64℃ 1.8분, 72℃ 2.5분 및 72℃ 6분의 35 사이클이었다.PCR conditions were 35 cycles of 94 ° C 0.8 minutes, 64 ° C 1.8 minutes, 72 ° C 2.5 minutes, and 72 ° C 6 minutes.

PCR 조건은 94℃, 0.8분, 58℃ 1.8분, 72℃ 2.0분 및 72℃ 6분의 35 사이클이었다.PCR conditions were 35 cycles of 94 ° C, 0.8 minutes, 58 ° C 1.8 minutes, 72 ° C 2.0 minutes, and 72 ° C 6 minutes.

24개 1차 형질전환체가 양 프라이머 세트에 대한 PCR 생산물을 제공하였다;이들 7개 PCR 음성 라인은 글래스하우스내의 7.5" 포트내의 토양내에 이식되었다.Twenty-four primary transformants provided PCR products for both primer sets; these seven PCR negative lines were implanted in soil within 7.5 "ports in the glasshouse.

유도가능한 Cry1A(c)Inducible Cry1A (c)

3개의 PCR 반응이 다음의 프라이머 쌍을 사용하여 이들 추출물에 대하여 수행되었다.Three PCR reactions were performed on these extracts using the following primer pairs.

NOS 상기참조NOS See above

PCR 조건은 94℃ 1.0분, 60℃ 1.0분, 72℃ 1.5분 및 72℃ 6분의 35 사이클이었다.PCR conditions were 35 cycles of 94 ° C 1.0 minutes, 60 ° C 1.0 minutes, 72 ° C 1.5 minutes, and 72 ° C 6 minutes.

3개의 프라이머 쌍 TMV1/CRY1A2R, CRY1A1/NOS 가 상기와 같이 사용되었다.Three primer pairs TMV1 / CRY1A2R, CRY1A1 / NOS were used as above.

25개 1차 형질전환체가 모든 프라이머 세트에 대한 PCR 생산물을 제공하였다;이들 7개 PCR 음성 라인은 글래스하우스내의 6" 포트내의 토양내에 이식되었다.Twenty-five primary transformants provided PCR products for all primer sets; these seven PCR negative lines were transplanted into soil in 6 "ports in the glasshouse.

유도가능한 CryVInducible CryV

62 프라이머 형질전환체가 발행하였지만, PCR 분석은 현재 수행되지 않았다.Although 62 primer transformants were issued, PCR analysis was not currently performed.

실시예 7Example 7

웨스턴 블롯 분석Western blot analysis

무균 조건에서 성장한 3-4주된 식물로부터의 120mg의 잎이 4℃에서, 페놀성 혼합물을 흡착하기위한 폴리비닐폴리피롤리돈(PVPP) 및, 0.5 ml 추출버퍼(1M Tris HCl, 0.5 M EDTA(ethylenediamine-tetraacetate), 5mM DTT(dithiothreiol), pH 7.8)내에서 분쇄되었다. 이후 200 l의 추가의 추출 버퍼를 부가하였다. 상기 샘플을 혼합시킨 후 15분 동안 4℃에서 원심분리하였다. 그 상청액을 제거하고, 단백질의 농도를 소 혈청 알부민(BSA)를 표준으로 사용하여, 브래드포드(Bradford) 검정에 의해 측정되었다. 상기 샘플은 필요시까지 -70℃에서 보존되었다.120 mg of leaves from 3-4 week-old plants grown under sterile conditions were treated at 4 ° C. with polyvinylpolypyrrolidone (PVPP) and 0.5 ml extraction buffer (1M Tris HCl, 0.5 M EDTA) for adsorbing phenolic mixtures. tetraacetate), 5 mM dithiothreiol (DTT), pH 7.8). Then 200 l additional extraction buffer was added. The samples were mixed and centrifuged at 4 ° C. for 15 minutes. The supernatant was removed and the concentration of protein was measured by Bradford assay using bovine serum albumin (BSA) as standard. The sample was stored at -70 ° C until needed.

33% v.v Laemmli 염료(97.5% Laemmli 버퍼(62.5mM Tris HCl, 10% w/v 수크로스,2% w/v SDS, pH 6.8)를 가진 25mg의 단백질의 샘플, 1.5% 피로닌 y 및 1% b-머캅토에탄올을 SDS-PAGE(sodium dodecyl sulphate-polyacrylamide gel electrophoresis) 겔(17.7% 30:0.174 아크릴아미드:비스아크릴아미드)상에 로드시키고, 2분후에 끊였다.Sample of 25 mg of protein with 33% vv Laemmli dye (97.5% Laemmli buffer (62.5 mM Tris HCl, 10% w / v sucrose, 2% w / v SDS, pH 6.8), 1.5% pyronin y and 1% b-mercaptoethanol was loaded on SDS-PAGE (sodium dodecyl sulphate-polyacrylamide gel electrophoresis) gel (17.7% 30: 0.174 acrylamide: bisacrylamide) and disconnected after 2 minutes.

번역 생산물이 다음의 버퍼 내에서 전기-영동적으로 분리되었다(14.4% w/v 글리신, 1% w/v SDS, 3% w/v Tris Base). 이후, 이들은 다음의 블롯팅 버퍼(14.4% w/v 글리신, 3% w/v Tris Base, 0.2% w/v SDS, 20% v/v 메탄올) 내에서, 40mV로 밤새, 전기불롯팅 공정(Biorad unit)를 사용하여 니트로셀룰로즈(Hybond-CO, Amersham)상으로 옮겨졌다.Translation products were electrophoretically separated in the following buffer (14.4% w / v glycine, 1% w / v SDS, 3% w / v Tris Base). Then they were electroblotting at 40 mV overnight in the following blotting buffer (14.4% w / v glycine, 3% w / v Tris Base, 0.2% w / v SDS, 20% v / v methanol). Biorad unit) was transferred onto nitrocellulose (Hybond-CO, Amersham).

단백질의 균등한 로딩은 0.05% CPTS(copper phtalocyanine tetrasulfonic acid, tetrasodium salt) 및 12 mM HCl내의 신선하게 블롯된 니트로셀룰로즈를 염색함으로써 체크되었다. 이후, 상기 블롯을 2-3번 12 mM HCl용액 내에서 헹굼으로써 탈염색시키고, 과량의 염료는 5-10분동안 0.5 M NaHCO3에 의해 제거되었고, 이후 탈이온수로 헹구었다. 필터를 1시간동안, 5% w/v BSA 함유한 TBS-Tween(2.42% w/v Tris HCl, 8% w/v NaCl, 5% Tween 20(polyxyetheylene soritan monolaureate), pH7.6)으로 블록하였다. 이후, 이들을 2% w/vBSA 보충된 TBS-Tween 내에서 20분동안 세척하였다. 간접 면역검출이, 1차 항체로서 Cry IA(c) 또는 CryV 혈청의 1:2000 희석물 및 2차 항체로서 토끼 항-토끼 혈청의 1: 1000 희석물을, 양고추냉이 퍼옥시다제(horseradish peroxidase, HRP)와 함께 사용하여 수행되었다. 과량의 항혈청은 2% w/v BSA 보충된 TBS-tween 으로 세척되었다. ECL(enhanced chemiluminescence)검출이 아머샴(Amersham)에 의해 기술된 프로토콜을 사용하여 수행되었다. 모든 백그라운드는 상기에서 언급한 용액 내에서 상기 막을 세척함에 의해 제거되었다. 후자는 이후 ECL 검출시킨다. B. 투린지엔시스 유전자의 발현 수준의 측정은 LKB 2222-020 Ultroscan XL 레이저 농도계(Pharmacia)상에서 수행되었다. 헬륨-네온 레이저 빔(파장 633nm)은 번역 생산물에 상응하는 중앙 밴드내의 2.4mm폭의 방사선사진 밴드상에서 스케닝한다. 각 피크는 그 면적으로 특성화되고, 빔위치의 흡수율 함수의 커브로부터 내부 소프트웨어에 의해 결정된다.Equal loading of the protein was checked by staining fresh blot nitrocellulose in 0.05% CPTS (copper phtalocyanine tetrasulfonic acid, tetrasodium salt) and 12 mM HCl. The blot was then destained by rinsing in 12 mM HCl solution 2-3 times, and excess dye was removed by 0.5 M NaHCO 3 for 5-10 minutes and then rinsed with deionized water. The filter was blocked for 1 hour with TBS-Tween (2.42% w / v Tris HCl, 8% w / v NaCl, 5% Tween 20 (polyxyetheylene soritan monolaureate), pH7.6) containing 5% w / v BSA. . They were then washed for 20 minutes in TBS-Tween supplemented with 2% w / vBSA. Indirect immunodetection results in a 1: 2000 dilution of Cry IA (c) or CryV serum as primary antibody and a 1: 1000 dilution of rabbit anti-rabbit serum as secondary antibody, horseradish peroxidase. , HRP). Excess antiserum was washed with TBS-tween supplemented with 2% w / v BSA. Enhanced chemiluminescence (ECL) detection was performed using the protocol described by Amersham. All background was removed by washing the membrane in the above mentioned solution. The latter is then detected by ECL. Measurement of the expression level of the B. thuringiensis gene was performed on an LKB 2222-020 Ultroscan XL laser densitometer (Pharmacia). A helium-neon laser beam (wavelength 633 nm) is screened on a 2.4 mm wide radiographic band in the center band corresponding to the translation product. Each peak is characterized by its area and determined by internal software from a curve of the absorbance function of the beam position.

실시예 8Example 8

노던 블롯 분석Northern blot analysis

총 RNA가 2.2 M 포름알데하이드를 함유하는 1.2% 아가로스 겔상에서 분획되었다. 전기영동후, RNA는 20X SSPE내의 모세관 블롯팅에 의해 Hybond-N 막(Amersham)상으로 옮겨졌다. RNA가 UV 층 링킹(Stratagene)의 조합을 사용하여 고정되고, 80℃에서 20분 동안 구웠다. EcoRI으로 소화된 pBluescript SK로부터 절단된 cDNA 프로브가, Feinberg 및 Vogelstein에 의해 기술된, 렌덤 프라이밍 프로토콜을 사용하여,32PdCTP로써 라벨되었다. 프리하이브리다이제이션이 5X SSPE, 0. 1% SDS, 0.1% Marvel(건조 우유 분말), 100mg/ml 변성 연어 정자 DNA에서 4시간동안 65℃에서 수행되었다. 하이브리다이제이션은 라벨된 프로브를 함유하는 동일 버퍼 내에서 , 65℃에서 12-24시간동안 이루어졌다. 필터는 65℃에서 3×SSC 0.1%SDS내에서 30분동안 세척되었고, 방사선 촬영전 30분동안 -80℃, 0.5×SSC 0.1%SDS내에서 1번 세척되었다.Total RNA was fractionated on a 1.2% agarose gel containing 2.2 M formaldehyde. After electrophoresis, RNA was transferred onto Hybond-N membranes (Amersham) by capillary blotting in 20X SSPE. RNA was fixed using a combination of UV layer linking (Stratagene) and baked at 80 ° C. for 20 minutes. CDNA probes cleaved from pBluescript SK digested with EcoRI were labeled as 32 PdCTP, using a random priming protocol described by Feinberg and Vogelstein. Prehybridization was performed at 65 ° C. for 4 hours in 5 × SSPE, 0.1% SDS, 0.1% Marvel (dry milk powder), 100 mg / ml denatured salmon sperm DNA. Hybridization was done for 12-24 hours at 65 ° C., in the same buffer containing labeled probes. The filter was washed for 30 minutes in 3 × SSC 0.1% SDS at 65 ° C. and once in −80 ° C., 0.5 × SSC 0.1% SDS for 30 minutes prior to radiography.

곤충 사육 시도Insect breeding attempt

본 발명의 효과는 유도제의 존재 및 대조용으로의 부존재하 모두에서,본 발명 구조물을 함유한 트렌스제닉 식물을 곤충의 유충에게 먹이는 것에 의해 편리하게 테스트되었다.The effects of the present invention have been conveniently tested by feeding transgenic plants containing the inventive constructs to larvae of insects, both in the presence of inducers and in the absence of controls.

실시예 9Example 9

1차 스크린Primary screen

1차 스크린은 상기 식물로부터 잎을 제거하고 1cm2잎 조각으로 자름으로써 수행되었다. 레플리카(replica)가 분리적으로 0.75% 아가상에 놓여졌고, 각각은 약 10개의 멸균된 헬리오티스 비레센스(Heliothis virescens) 알로 침범되었다. 잎 디스크를 덮고, 유충 사육의 효과의 측정전에 5 일동안 70% RH, 25℃에서 인큐베이트되었다. 잎 손상은 0.5 증가율로, 0 내지 2의 범위에서 점수가 부여되었다; 2개는 잎손상이 없었고(완전히 곤충에게 먹힘으로부터 보호) 잎 디스크가 완전히 먹힌 것은 하나도 없었다.The primary screen was performed by removing leaves from the plant and cutting them into 1 cm 2 leaf pieces. Replicas were separately placed on 0.75% agar and each was infested with about 10 sterile Heliothis virescens eggs. The leaf disks were covered and incubated at 70 ° RH, 25 ° C. for 5 days before measuring the effects of larval rearing. Leaf damage was scored at a rate of 0.5 increase, ranging from 0 to 2; Two had no leaf damage (completely protected from insect feeding) and none of the leaf disks had been completely eaten.

모든 본질적 Cry1A(c) 조직 배양 형질전환체 및 야생형 담배로부터의 잎은 제거되었고, 상기한 바와 같이 헬리오티스 비레센스에 대한 효과를 테스트하였다. 그 결과는 표 2와 같다:Leaves from all essential Cry1A (c) tissue culture transformants and wild type tobacco were removed and tested for effect on heliotis nonresense as described above. The results are shown in Table 2:

전형적인 생검정 실험에서 야생형(wt) 담배는 주로 평균 점수가 0.5 미만이었다.In typical bioassay experiments, wild-type (wt) cigarettes mainly had an average score of less than 0.5.

실시예 10Example 10

1차 스크린-재테스트Primary screen-retest

글래스하우스에서 성장한 11개의 본질적 Cry1A(c) 식물 및 야생형 담배가 재테스트되었다.이 실험은, 조직 배양후 3주 동안 글래스하우스 조건의 토양에서 키워진 본질적 Cry1A(c)식물도, 또한 헬리오티스 비레센스로 인한 잎손상이 감소하였음을 증명하였다.Eleven essential Cry1A (c) plants and wild-type tobacco grown in the glasshouse were retested. This experiment also showed that the essential Cry1A (c) plants grown in soil in glasshouse conditions for three weeks after tissue culture were also tested for heliotis nonresense. It was proved that the leaf damage caused by

실시예 11Example 11

CryV 1차 형질전환체를 사용한 1차 스크린Primary screen using CryV primary transformants

본질적 CryV 1차 형질전환체 및 야생형 담배로부터의 잎은 상기한 바와 같은 방법에 의해 테스트되었다. 절단된 잎 조각에 의해 입은 손상이 아래의 표 4에 기록되었다.The leaves from the essential CryV primary transformants and wild type tobacco were tested by the method as described above. The damage inflicted by the cut leaf pieces is reported in Table 4 below.

실시예 12Example 12

2차 스크린Secondary screen

1차 스크린에서 얻은 데이터를 입증하기위해, 2차 검정이, 제 3 령 유충을 사용하여, 좀더 큰 잎 조각에 대한 트렌스제닉 라인상에서 수행되었다.To verify the data obtained on the primary screen, a secondary assay was performed on the transgenic line for larger leaf pieces, using a third larva.

담배잎은 식물로부터 절단되었고 1시간이내에서 얼음상에서 저장하였다. 40mm직경 잎 디스크가 절단되었고, 표피를 아래로 한채, 50mm 플라스틱 포트내의 3% 아가상에 놓였다. 25℃에서 5일동안 LSU 인조 식이로 키운 제 3령 헬리오티스 제아(Heliothis Zea) 의 무게를 재고, 각 디스크당 각잎 디스상으로 만연시켰다. 처리는 3일후에 사망율, 발육 단계 및 먹힌 잎디스크 %에 대해 평가하였다. 유충은 침범(infestation)시 및 3일후에 무게를 재었다.Tobacco leaves were cut from plants and stored on ice within 1 hour. A 40 mm diameter leaf disc was cut and placed on 3% agar in a 50 mm plastic pot with the epidermis down. Third Heliothis Zea, which was grown on an LSU artificial diet for 5 days at 25 ° C., was weighed and infested with each leaf disc on each disc. Treatments were assessed for mortality, stage of development and% of leaf disk eaten after 3 days. The larvae were weighed at infestation and 3 days later.

실시예 13Example 13

유도가능한 살충 활성Inducible pesticidal activity

6" 포트내의 45개 유도가능한 Cry1A(c)PCR 양성 라인, 2개의 PCR 음성 라인 및 야생형 담배는 5% 에탄올 100ml로 뿌리를 적셨다. 28시간 후에 4 레플리카 작은 잎 조각이 제거되었고, 헬리오티스 비레센스 알로 침범되었다. 그 결과는 아래와 같다( 표 5). 에탄올의 존재 하에서 성장한 45개 라인 중에서 , 66%는 헬리오티스 비레센스에 대한 1차 스크린 테스트에서 완전한 내성을 보여주었다. 상기 식물이 유도가능한이고, 본질적 발현자임을 증명하기위해, 잎들은 높은 점수인 라인 7개로부터 8일 후에 제거되었고, 헬리오티스 비레센스 알로 침범되었다. 35SalcRalcA 스위치 프로모터에 의해종된 리포터 유전자로부터dml이이전 데이터는 CAT 단백질 수준이 24/48시간에서 피크이고, 48시간후에는 감소추세인 것을 보여준다( 도 1). 다른 데이터(도시되지 않음)는 CAT 단백질이 유도후 9일에 검출되지 않았음을 보여준다.45 inducible Cry1A (c) PCR positive lines, 2 PCR negative lines and wild-type tobacco in 6 "pots were soaked with 100 ml of 5% ethanol. After 4 hours 4 replica small leaf fragments were removed and heliotis viresense The results were as follows (Table 5): Of the 45 lines grown in the presence of ethanol, 66% showed complete resistance in the first screen test for heliotis nonresense. The leaves were removed after 8 days from the high score line 7 and were invaded with heliotis nonresense eggs, to prove that they are intrinsic expressors dml previous data from the reporter genes seeded by the 35SalcRalcA switch promoter This peaked at 24/48 hours and decreased after 48 hours (Figure 1). It shows that quality has not been detected in nine days after the induction.

표 7은 에탄올 관개(灌漑)의 부존재 하에서 사망 수준이 야생형 대조구에서 보여진 것과 비교가능한 것이 발견되었음을 증명하기 위한 것이다.Table 7 demonstrates that mortality levels in the absence of ethanol irrigation were found to be comparable to those seen in wild-type controls.

본질적 Cry1A(c) 라인 10 및 대조구로서의 야생형 담배에 대한 곤충 사육의 유도의 효과를 테스트하기위하여 몇가지 라인이, 제 2 스크린에 선택되었다. 각 라인에 대한 10 잎 조각은, 100ml의 5% 에탄올로 뿌리 적심에 의해 유도된 지 12 일 후의 1차 형질전환체로부터 제거하였고, 뚜껑이 있는 50mm 포트 내의 3% 아가 상에 두고, 25℃, 60%습도에서 밤새 인큐베이트하였다. Cry1A(c) 단백질의 발현은 제 12일후에는 낮거나 검출할 수 없을 것으로 예상되었다. 이후 상기 식물은 10ml, 5% 에탄올로 뿌리를 적셨다. 5개의 비유도된 것 및 5개의 에탄올 유도된 잎 디스크는 3령 헬리오티오 제아로 침범되었고, 5개는 헬리오티오 비레센스로 침범되었고, 상기와 같이 사육되었다.Several lines were selected on the second screen to test the effect of induction of insect breeding on essentially Cry1A (c) line 10 and wild type tobacco as a control. Ten leaf pieces for each line were removed from the primary transformants 12 days after induction by root wetting with 100 ml of 5% ethanol and placed on 3% agar in a 50 mm pot with lid, at 25 ° C. Incubate overnight at 60% humidity. The expression of the Cry1A (c) protein was expected to be low or undetectable after day 12. The plant was then moistened with 10 ml, 5% ethanol. Five non-derived and five ethanol derived leaf discs were infested with third-age heliothio zea, five were heliothio nonresense and bred as above.

서열 목록Sequence list

(1) 일반적인 정보 :(1) General Information:

(i) 출원인 :(i) Applicant:

(A) 성명 : ZENECA LIMITED(A) Name: ZENECA LIMITED

(B) 거리 : 15 Stanhope Gate(B) Distance: 15 Stanhope Gate

(C) 도시 : 런던(C) city: London

(E) 국가 : 영국(E) Country: United Kingdom

(F) 우편번호(ZIP) : W1Y 6LN(F) ZIP Code: W1Y 6LN

(ii) 발명의 명칭 : DNA 구조물(ii) Name of invention: DNA construct

(iii) 서열의 수 : 9(iii) Number of sequences: 9

(iv) 컴퓨터 판독 형태 :(iv) form of computer reading:

(A) 매체 형태 : 플로피 디스크(A) Medium form: floppy disk

(B) 컴퓨터 : IBM PC 호환성(B) Computer: IBM PC Compatibility

(C) 작동 시스템 : PC-DOS/MS-DOS(C) operating system: PC-DOS / MS-DOS

(D) 소프트웨어 : PatentIn Release #1.0, 버전 #1.30(EPO)(D) Software: PatentIn Release # 1.0, Version # 1.30 (EPO)

(v) 이전 출원 데이터 :(v) previous application data:

(A) 출원번호 : GB 9516241.8(A) Application number: GB 9516241.8

(B) 출원일 : 1995. 8.8.(B) Application date: August 8, 1995.

(2) 서열 제 1 번에 대한 정보 :(2) Information about SEQ ID NO: 1:

(i) 서열 특성 :(i) Sequence Properties:

(A) 길이 : 36 염기쌍(A) Length: 36 base pairs

(B) 형태 : 헥산(B) Form: Hexane

(C) 사슬성 : 일본쇄(C) Chain: Japanese chain

(D) 토폴로지 : 선형(D) topology: linear

(ii) 분자타입 : DNA(ii) Molecular type: DNA

(xi) 1 번 서열의 기술 :(xi) Description of sequence number 1:

CATCTCGAGT CGACTATTTT TACAACAATT ACCAACCATCTCGAGT CGACTATTTT TACAACAATT ACCAAC

(2) 서열 제 2 번에 대한 정보 :(2) Information about sequence number 2:

(i) 서열 특성 :(i) Sequence Properties:

(A) 길이 : 53 염기쌍(A) Length: 53 base pairs

(B) 형태 : 헥산(B) Form: Hexane

(C) 사슬성 : 일본쇄(C) Chain: Japanese chain

(D) 토폴로지 : 선형(D) topology: linear

(ii) 분자타입 : DNA(ii) Molecular type: DNA

(xi) 2 번 서열의 기술 :(xi) Description of sequence 2:

CTAGGTACCG TCGACGGATC CGTAAGATCT GGTGTAATTG TAAATAGTAA TTGCTAGGTACCG TCGACGGATC CGTAAGATCT GGTGTAATTG TAAATAGTAA TTG

(2) 서열 제 3 번에 대한 정보 :(2) Information about SEQ ID NO: 3

(i) 서열 특성 :(i) Sequence Properties:

(A) 길이 : 36 염기쌍(A) Length: 36 base pairs

(B) 형태 : 헥산(B) Form: Hexane

(C) 사슬성 : 일본쇄(C) Chain: Japanese chain

(D) 토폴로지 : 선형(D) topology: linear

(ii) 분자타입 : DNA(ii) Molecular type: DNA

(xi) 3 번 서열의 기술 :(xi) Description of sequence 3:

CTACTCGAGT CGACTATTTT TACAACAATT ACCAACCTACTCGAGT CGACTATTTT TACAACAATT ACCAAC

(2) 서열 제 4 번에 대한 정보 :(2) Information about sequence number 4:

(i) 서열 특성 :(i) Sequence Properties:

(A) 길이 : 22 염기쌍(A) Length: 22 base pairs

(B) 형태 : 헥산(B) Form: Hexane

(C) 사슬성 : 일본쇄(C) Chain: Japanese chain

(D) 토폴로지 : 선형(D) topology: linear

(ii) 분자타입 : DNA(ii) Molecular type: DNA

(xi) 4 번 서열의 기술 :(xi) Description of sequence 4:

CGATGTTGAA GGGCCTGCGG TACGATGTTGAA GGGCCTGCGG TA

(2) 서열 제 5 번에 대한 정보 :(2) Information about SEQ ID NO: 5

(i) 서열 특성 :(i) Sequence Properties:

(A) 길이 : 23 염기쌍(A) Length: 23 base pairs

(B) 형태 : 헥산(B) Form: Hexane

(C) 사슬성 : 일본쇄(C) Chain: Japanese chain

(D) 토폴로지 : 선형(D) topology: linear

(ii) 분자타입 : DNA(ii) Molecular type: DNA

(xi) 5 번 서열의 기술 :(xi) Description of sequence 5:

GCACCTCATG GACATCCTGA ACAGCACCTCATG GACATCCTGA ACA

(2) 서열 제 6 번에 대한 정보 :(2) Information about SEQ ID NO: 6

(i) 서열 특성 :(i) Sequence Properties:

(A) 길이 : 20 염기쌍(A) Length: 20 base pairs

(B) 형태 : 헥산(B) Form: Hexane

(C) 사슬성 : 일본쇄(C) Chain: Japanese chain

(D) 토폴로지 : 선형(D) topology: linear

(ii) 분자타입 : DNA(ii) Molecular type: DNA

(xi) 6 번 서열의 기술 :(xi) Description of sequence 6:

CATCGCAAGA CCGGCAACAGCATCGCAAGA CCGGCAACAG

(2) 서열 제 7 번에 대한 정보 :(2) Information about sequence seven:

(i) 서열 특성 :(i) Sequence Properties:

(A) 길이 : 23 염기쌍(A) Length: 23 base pairs

(B) 형태 : 헥산(B) Form: Hexane

(C) 사슬성 : 일본쇄(C) Chain: Japanese chain

(D) 토폴로지 : 선형(D) topology: linear

(ii) 분자타입 : DNA(ii) Molecular type: DNA

(xi) 7 번 서열의 기술 :(xi) Description of sequence 7:

GCTGTAGATG GTCACCTGCT CCAGCTGTAGATG GTCACCTGCT CCA

(2) 서열 제 8 번에 대한 정보 :(2) Information about SEQ ID NO: 8

(i) 서열 특성 :(i) Sequence Properties:

(A) 길이 : 21 염기쌍(A) Length: 21 base pairs

(B) 형태 : 헥산(B) Form: Hexane

(C) 사슬성 : 일본쇄(C) Chain: Japanese chain

(D) 토폴로지 : 선형(D) topology: linear

(ii) 분자타입 : DNA(ii) Molecular type: DNA

(xi) 8 번 서열의 기술 :(xi) Description of sequence 8:

TGTACACCGA CGCCATTGGC ATGTACACCGA CGCCATTGGC A

(2) 서열 제 9 번에 대한 정보 :(2) Information about SEQ ID NO: 9

(i) 서열 특성 :(i) Sequence Properties:

(A) 길이 : 22 염기쌍(A) Length: 22 base pairs

(B) 형태 : 헥산(B) Form: Hexane

(C) 사슬성 : 일본쇄(C) Chain: Japanese chain

(D) 토폴로지 : 선형(D) topology: linear

(ii) 분자타입 : DNA(ii) Molecular type: DNA

(xi) 9 번 서열의 기술 :(xi) Description of sequence 9:

GCGGTAAGGC TTTCAACAGG CTGCGGTAAGGC TTTCAACAGG CT

Claims (12)

alcR 유전자로부터 유래되어 조절 단백질을 엔코드하는 조절 서열에 기능적으로 연결된 제 1프로모터 및, 곤충에 손상을 주거나, 혹은 그 발현이 식물에 손상을 주는 대사물을 생산하는 대사경로를 유도하는 단백질을 엔코드하는 타겟 유전자에 기능적으로 연결된, 유도가능한 프로모터를 포함하는, 화학적으로-유도가능한 식물 유전자 발현 카셋트.a first promoter derived from the alc R gene and functionally linked to a regulatory sequence that encodes a regulatory protein, and a protein that induces metabolic pathways that produce insect metabolites that damage insects or whose expression damages plants A chemically-inducible plant gene expression cassette comprising an inducible promoter functionally linked to an encoding target gene. 제 1항에 있어서, 상기 타겟 유전자는 경구적으로 활성인 살충 단백질을 엔코드하는, 화학적으로-유도가능한 식물 유전자 발현 카셋트.The chemically-inducible plant gene expression cassette of claim 1, wherein the target gene encodes an orally active pesticidal protein. 제 2항에 있어서, 경구적으로 활성인 살충 단백질은 최소한바실루스 투린지엔시스 (Bacillus thuringiensis)δ엔도톡신인, 화학적으로-유도가능한 식물 유전자 발현 카셋트.3. The chemically-inducible plant gene expression cassette of claim 2 wherein the orally active pesticidal protein is at least Bacillus thuringiensis δ endotoxin. 제 1항 내지 제 3항에 있어서, 유도가능한 프로모터가alcA 유전자 프로모터로부터 유도된, 화학적으로-유도가능한 식물 유전자 발현 카셋트.4. The chemically-inducible plant gene expression cassette of claim 1, wherein the inducible promoter is derived from an alc A gene promoter. 제 1항 내지 제 4항에 있어서, 유도가능한 프로모터는 가상(chimeric) 프로모터인, 화학적으로-유도가능한 식물 유전자 발현 카셋트.5. The chemically-inducible plant gene expression cassette of claim 1, wherein the inducible promoter is a chimeric promoter. 6. 전기한 항 중 어느 한항에 따르는 식물 유전자 발현 카셋트를 포함하는 식물 세포.A plant cell comprising the plant gene expression cassette according to any one of the preceding claims. 제 6항에 있어서, 상기 식물 유전자 발현 카셋트는 식물 게놈에 안정적으로 합체되는, 식물 세포.The plant cell of claim 6, wherein the plant gene expression cassette is stably incorporated into the plant genome. 제 6항 또는 제 7항에 따르는 식물 세포를 포함하는 식물 조직.A plant tissue comprising the plant cell according to claim 6. 제 6항 또는 제 7항에 따르는 식물 세포를 포함하는 식물.A plant comprising a plant cell according to claim 6. 제 9항에 따르는 식물로부터 유래된 식물.A plant derived from the plant according to claim 9. 제 9항 또는 제 10항에 따르는 식물로부터 유도된 씨.Seed derived from a plant according to claim 9. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따르는 식물 유전자 발현 카셋트로 식물 세포를 형질전환시키는 것을 포함하는 곤충을 제어하는 방법.A method for controlling insects comprising transforming plant cells with a plant gene expression cassette according to any one of claims 1 to 5.
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