JPH04504500A - 雑種種子の生産 - Google Patents
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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
鯉 千七!
本発明は、雑種M物の生産方法に関するものである。
特に5本発明(=、作物植物の稔性の分子制御に関する。
A業は、人間が消費する食物の生産、人間の消費層の製品を生み已す商業的プロ
セス、動物用飼料の生産、工業製品の開発及びその他の目的のために多くの作物
植物を利用する。このプロセスには、種子生産者から屑入された種子の農家によ
る植付けが必然的に含まれる。?[物全体であれ、植物の種子あるいは果実であ
れ、作物によって作り出される産物は、収穫された後、上記のような様々な食物
用途のため利用される0種子会社から種子を購入する他、農家は前年の作物から
備冨しておいた一部の種子を植え戻す、しかしながら、これは通交系、または、
異系交配種子として用いられる作物の場合において経済的に有益であるに過ぎな
い、これは、雑種強勢によって達成される生産性向上を実現するために植えられ
る雑種植物にとっては、経済的に有利ではない、主要な黒業領域において植え付
けられる主要作物は、雑種作物として植え付けられ、農家に相当の収量増を保証
する。
専門の種子会社による雑種種子の生産は、高コストで複雑なプロセスである。こ
のプロセスは、近交親系等の育種と選択を含み、組み合わせが週明であれば、環
境条件に最大の適応を示すと共に最大収量の実現が可能な子孫が得られる1M種
種子の生産のためにf*、FLの雑種種子を生み出す交配に2げる雄または雌の
親として通交系刀二遍択される。大部分の作物は雌だ同体であるため、交配にお
ける雌親は、種子生産の間における自家受粉を回避するために、除雄しなけれげ
たもない。トクモロコ7のような自然受粉植物の場合、雌親の自家受粉を最小限
にするために、特殊な植付は方式が用いられる。それには、雄として使われる植
物を雌親から分離することが含まれる。これによれば、季節の終シにおいてFL
雑種種子を容易に分離することができる。
除雄は、トウモロコシの場合に用いられているような機械的方法によシ、トマト
の場合のように手作業で、あるIAは小麦または米の場合のように化学的方法に
より、また七イヨウアブラナ、テンサイ及びその他において用和合性を利用して
遺伝学的方法によシ行5ことができる0これらの手法は、農業実践や植物の取扱
い操作の複雑さにという点においてAするものの、概してf理するのにコストが
かかり、実施が′M、雑であり、またどのシステムを用いるかに応じて比較的非
効率的である。この非効率性は、信性植物を種子白層のためにg種あるいは不稔
化(sterilise)する必要があり、それが非常に広大なf積にりたって
行われるということから生じる。従って、大規模な乏の4物体の処tを行う必要
がある。また櫟々な処置では、農家が櫃えつげる次の世代に2いて発芽可能(v
iabte) 7!一種子を生みと=す必要fr: 7rr ル。
本@明の目的は、上記のような欠点を解消ないしは組成することにある。
本発明によ1ば、発芽可能な花粉のバイオゲネシスを分断さぞることが可能なタ
ンノ1り質をコード化するデイスラプタ遺伝子(disrupter prot
ein gene )と、種物遺伝子(plant gene constru
ct )組立て体を含む植物に対して外因性である化学的インデューサーを外部
添加することによって誘導されるプロモーター配列を含む遺伝子調?塩基配列(
gene regulatory 5equence )とを含有してなる植物
遺伝子組立て体が提供される。
遺伝子側f@塩基配列は、上記のディスラブメタン、2り質遺伝子を制御するオ
はレータ、及びこのデイスラプタタンパク質遺伝子の第5レータを結合するよう
lIl成されたりプレッサタン・ξり質をコード化するリプしツサ遺伝子を含む
ものであって、それのリプレッサタンパク質の遺伝子が上記の化学誘導性のプロ
モーターの簡■憚下t装置かれているようなものである。
でた、好ましくは、本発明の遺伝子組立て体は、デイスラプタタンパク質遺伝子
の発現を植物の雄花部分に制限するために、作用的に上記のディスラブメタン・
5り質遺伝子に連結された雄花に#異的彦オはレータ配列を含むものである。
また、不発明に、本発明の遺伝子組立て体を組み込んだ形質転換された植物並び
に細胞、原形質体、及び、種子のようf−植物5分を提供するものであるつ本4
!明の一実施法においては、植物のゲノムへ挿入してこれに再生性の司性不捻注
を与えるための下記の(a)〜(e)よシなる組換DNA組立て体であって、外
因性の化学的インデューサーの有無によシ雄8:捻性または不稔性を選択するこ
とを可能にする組換DNA組立て情が得られる:
(&)外因性の化学的インデューサーの!無に応答して作用する第1の遺伝子プ
ロモーター配列、(b)上記gtのプロモーター配列の制帽下にシいてリプレッ
サタンパク質をコード化する遺伝子、(c)上記のリプレッサタン・4り質に応
答して作用する1はレータ配列、
(d)植物の雄の部分においてのみ発現可能な疼2の遺伝子プロモーター配列、
(e)発芽可能な花粉の生産に不可欠な植物と特江のタン・ξり質抑印しを;−
ド化する遺伝子。
さらに、本発明によれば、再生可能な雄ε不稔の植物であって、安定的にそのゲ
ノムに組み込まれた形の上記組* D N A組立て体を含む植物が得られる。
好ましくは、上記の第1のプロモーターは、外因性の化学的インデューサーによ
る刺激に応答した時にリプレッサタンパク質の発現を促進するものであり、シ2
:l−もこれによって化宇万インデューサーがない場合をこはリプレッサタンパ
ク質が全くオはレータと相互に作用するたつの発現をされず、従ってミ性捻性の
抑制因子をコード化する遺伝子の発現を許容する一方、化学的インデューサーが
ある場合には、リプレッサタン・ξり質が発現されることにより、雄性稔性の抑
制因子をコード化する遺伝子の発現を妨げ、こうして植物を捻性状態に再失、す
なわち、回復させるプロモーターであるのが好ましい。このように、本発明の遺
伝子組立て体は、いくつかの作動的に相互に連結された塩基配列(5equen
ce )を含む。これらの配列において、上記の(a)を説明の便宜上、「化学
スイッチ」と称し、(b)を「リプレッサ配列」と称し、(C)を「オはレータ
」と称し、(d)をMFS制a(すなわち雄花に特異的な制御(rnale f
lower 5pecific cont=rol))と称し、(e)をディス
ラプタ遺伝子と称する。以下、これらの各配列の基本的要素及びそれらの相互作
用につhて、添付図fを参照しつつ説明する。本発明は、様々な分子技術及び手
法を用いて雄性不稔化される通交系の生産を可能にするものである。これらの通
交系植物は、稔性の逆転(可逆性雄性不稔;RMS)のための化学スイッチ系を
必要とする。このスイッチ系の両相はメンデル形質として受け継がれる。このこ
とは、RMSの制御された機能に必要な分子状要素(rnolecular e
le+ne−nts )を植物ケ゛ツムへ挿入することによって連取される。
本発明は、育種家または栽培者がFlの雑種種子として生産することを望み、ま
た適当な転換孜術が利用可能であるかあるいは利用可Wととなるあらゆる単子葉
植物のあるいは双子葉の4物に適用することができ、特にトウモーコン、小麦、
ヒマワリ、セイヨウアブラナ、トマト、及び、その他の野菜類、テンサイ、及び
i!葉碩物やS花植物に通用可能である口
不発明に、FLの廻種種その生産に付4する作物管理コストの低減、4種種子の
純度管理の容易さ、RMS系1(lines)と集団(populat 1on
s )の維持、及び系統と集団の間のRMSのIE移(transfer )
等において大きな利点を!する口
不発明の一応用例に訃バでは、植物の生産、特に分子工学的手法を用いて不稔化
される通交系植物の生産について説明する。これらの植物は、分子Inカスケー
ドの利用による徳性の回復を行う化学薬剤のスプレーを用いることにより徳性を
回復することができ、これが分子制御カスケードの使用による徳性耳白につなが
フ、大願で開示する方法は、多くの個別要素で與収されて訃り、これらの要素は
それらの要素のよシ広範な応用を開示する個別の特許出aの対象となる。
L、全体のプロセス
添付図fの図1は、「雄性不稔な」状態にコ・ける不発明のDNA組立て体のブ
ロック図である。外因性の化学的インデューサーがない時は、化学スイッチは作
動イず、リプレッサタンパク質は、リプレッサ配列によって全く発現されない。
リプレッサタンパク質がない時に、万Rレータ配列は、選に辞A罰な組織中での
ディスラブメタンバク質の発現を許写し、その発現はMF’S簡j≦垣基配列の
存在によって特異的に植物の雄部分に指向させられる。その結果、植物は雄性不
稔とカリ、発芽可能な花粉を生じることができず、従って自家受粉することがで
きない。この効果の実用価値は、意図した交配の雌を代表する前記の如き植物が
その交配の意図した雄性の親の近傍に植え付けられると、意図した雄からの花粉
によって授精されるということである。
図2は、「雄性稔性」状態における本発明の遺伝子組立て体の作動を示す。化学
的インデューサーを植物と接触させると、化学スイッチが作動して、リプレッサ
タンパク質を発現させる。すると、リプレッサタンパク質は、オはレータと結合
し、ディスラブメタン・ξり質の発現を抑制して雄性稔性を回復させる。この遺
伝子組立て体のこの作動モードの実用性は、その植物系統が将来の使用のために
永伏維持することができるよう、該遺伝子組立て体を含む植物の発芽可能力花粉
の生産及び自家受粉を可能にさせることである。
2、化学スイッチ
多数の植物プロモーターは、化学的信号を用いて誘導されるものと推7j!1さ
れる。しかしながら、特定の化学薬品がこのモデルに必要な植物組織中の遺伝子
発現をスイッチオンするということはほんの少数の例において実証されているだ
けである。特別な関心がもたれる遺伝子は、クルタチγンーs−トランスフェラ
ーゼIJ (G S T Jj、)の27にのサブユニットをコード化する遺伝
子である。この遺伝子は、叫に植物組織の処置によって特異的に誘導さn、岬に
化学セーフナー(safener)を用いて約を発達させる化st薬品処理時に
誘導される。このよつなセーフナーとしては、N、N−ジアリル−2,2−ジク
cxロアセト。
アミドであるが、植物組織において改良された移動性(+nobil ity
) 特e−を示すd#化合物があシ、それらの化合物はこの用途のために改善さ
れた持続性、効力、及び安全性をも有している。これらの化合物については、文
献に記載がなされている。
この場面においては、その他の化学的に誘導されるプロモーターを用いることが
可能なことは明らかである。
それらの中には、植物起源のものもあれば、真M起源のものあるいはイースト起
源のものもある・本願にシいては、1M5手法に通ずるブーモーター及び化i的
化合物は、GSTII及びセーフナー〇場合に使用することができるものと意味
される@
3、リフレツサ配列及びオはレータ配列gtの実施法に2いて、本発明では、「
キラー」遺伝子@能の発現を制御するために、バクテリア起源のオはレータとそ
れらのりプレソサの間の元弁に特徴付けられた相互作用を利用することを提案す
る。バクテリア起源のりプレツブ、′#しζlacリプレッサ、または434、
p22及び、ラムダ(1arnbda )バクテリオファージによって使われる
リプレッサは、植物細胞において発現を3御する比めに非常に効果的に用いるこ
とができる。
第2の実施法において社、「疑似オはレータ」、スナわち特定のオはレータ−リ
プレッサ組み合わせで通常用いられるオはレータに類似しているが、同じではな
いオはレータを用いることが可能である。我々は、適当な選択システムをもちい
ることによシ、植物遺伝子において見いだされる疑似オはレータを識別する突然
KA体リプレッサが発生させることができるということを実証した。
植物遺伝子において見出される疑似オにレータを識別する突然変異体リプレッサ
の選択について以下に説明する。
考えられる「キラー」遺伝子のダウン(down )レギュレーションのもう一
つのアプローチハ、アンチセンスRNAの使用である。これは、トマト果実成熟
期間中に発現されたポリガラクツロナーゼのレギュレーシ51. ンについては
効果的であることが実証されておシ、文献に説明がなされている。
4、雄花に特異的な発現カセット
前述したようVζ、「キラー」遺伝子の発現は、雄花に特異的な組織(MFS)
中に生じなければならない、これらの組織は、生育中の約において見いだされる
組織のこともあれば、生育中の約や花粉と関連している組織に見いだされること
もある。
MF 5ffi織における遺伝子の発現を駆動するDNAプロモーター配列は、
様々なベクター系にクローニングされるcDNAライブラリの差動スクリーニン
グを通じての。
MFS組織へ発現された遺伝子の確認のために従来確立したプロト;ルを使りこ
とによって獲得、実現されることができる。また、バクテリオファージ・ラムダ
(フタ−を使うゲノミツクライブラリからこれらのCDNA5を;−ド化する遺
伝子のJ!lL+1のためのプロトコル、及び、DNA4:x基配列決定、及び
、分析的な植物転換実験を使うそれらのプロモーター配列を特徴付けるためのプ
ロトコルを用いても、前記のDNAプロモータ配列を実現で花粉形成の抑制は、
新規な「キラー」遺伝子の使用によって運放される。その用いられる「キラー」
遺伝子は、花粉形成(その詳細は上記参照)の間の連符において特異に発現され
た時には約とそれに連合し九組嫌の細胞死、花粉母細喝、花粉とそれに連合した
組織の細龜死をもたらす「中ブー」遺伝子である。そのような細店死は、花粉形
成の流産、及び雄性不稔である植物を生ずる。「キラー」遺伝子の起源は、様々
な自然に発生しているノースから来たものであることができる;例えば人間の細
ぺ、イースト細胞、植物−相、真1r!胞をノースとするものであることができ
、あるいは「キラー」遺伝子は、完全に合式の遺伝子であることもでき、それを
′1pIsするDNA垣基配列の−5は自然界に存在する配列であることができ
、あるいは自然界に−A常は存在しない配列であることもで1、あるいはそれら
岡者の混合物であることもで建る。[キラーJffie子に、ミトコンドリア代
佑への影響を持つものが好まし−。その理由は、十分なエネルギー供給がa性花
粉の生者の絶対的条件であることが従来側らカ1にされているからである。しか
しながら@キラー”機能がDNA代鮒、タン/ξり質合成、及び他の新茨代庸経
路のよう々他の本質的な生化学的機能を目標として効果的に働き得るよりにさせ
ること吃考えられる。2つのそのようなりNA構造は哺乳類の茶色の脂肪質組織
の説共役蛋白質またはそれのに異物をコードするDNA配列から成るか、または
合成の遺伝子から成るミド;ンドリア質の目標となる領域と、ミド;ンドリアの
膜へのメン、+り質の挿入を行わぜる親油性の領域(lipophiLic d
o−rQ工in)から成る。
8、MFS−/ロモーター配列及び「キラー」遺伝子より麿る発現モジニールの
生産
雄花に特異な遺伝子の制御の環基配列(MFS:7ントロール)と「キラー」遺
伝子とから成る発現モジニールの生産は、従来確立した分子S築技術を用いて行
われる。
エリート近又系における上記のモジュールの発現は、雄花に特異な組織に訃いて
のみ、「キラー」遺伝子の生成物の生産を生ずる。これは、tS性不aカ植#J
を生産すること
7、@換
トランスジェニック[咽は、植物のゲノム千に本発明による上記に示された遺伝
子組立て体を挿入することによって44される。植物ゲノムへの本発明の遺伝子
組立て体の挿入のために採用された特異的な転換(transfo−r+nat
ior+ )法は、不発明の本質とは別の技術に漠する。
それの多数の手法が多くの文献に記載されており、Agrobacteriu+
n tu+nefaciens 11または、そのTiプラスミドを使りアグロ
インフエクシミンの技ε、ニレクトクボレーション、植物細胞やプロトプラスト
のマイクロインジェクション、微量投射転換、及び、花粉萱転換が挙げられるが
、これらに限定されない。既知の諸方法の十分な詳細を知るには文献を参照され
たい。
8、不稔の反転
前述の孜術及び方法を用いて不稔性の状91こされている植物はそれ自体は究極
的にはMましいものではないことは明らかである。従って、設計的に仕組まれて
作られ子状要素、すなわち回復された徳性でこれらの植物の系綻維持を可能にさ
せ、そしてFlのith′ai種子の主意に該植物を利用させ得る分子状要素(
+nolecular ele+nenVs )を用いるカスケードを使うこと
が本発明で提案される。
不稔性から徳性への反転メカニズムの設計この点で提案された反転メカニズムは
、3つの個別の要素から成る:
λ、化学的に切り換え可能なプロそ一ターb、バクテリア起源のオぼレータ配列
C1荊述のオはレータと高い親和力で結合(bind )するバクテリア起源の
リプレッサ遺伝子。
こ・れら3つの要素は、下記の要領で作動する。すなわち徳性の復活が必要とさ
れる(例えば、通交系の維持用の木場プロット内の場合)とき、不稔性の植物は
、化学薬品を噴霧されて徳性に転換される@この化学薬品は、NFS制御埴基配
列中のオはレータDNA埴基配列に結合するバクテリアのリプレッサ分子の発現
を化学誘発性プロモーターを介して誘導するものである。この時の結合は、「キ
ラー」遺伝子の機能の抑制を生じさぞ、正常な花粉形成を生起させ得る。
9、A、PL雑種生産への応用
図1は、RMSがエリート植物に使われる場合に、起こる分子的事象の概要を示
す。3通りの遺伝学的シナリオは、導入された特性(Introduced t
rait)の発現に町用可能であるが、それらの利用可能性はそれぞ入のシナリ
オがドミナント(do+n1nant )な又はレセッシブ(recess−4
ve )なジーンとして慟らくように予定されているかどうかによって左右され
、更に親の胞子体や配偶体の組織中に発現が生起するようにアレンジされでいる
かどり刀Aに二つでもE、石される。これらのシアリγ憂:、下記の表工に22
で要約される。
衰 工
Fl14種の三!
上表で、RMSま分悸に「キラーit云子」1F=−発÷2優性形賃」にとける
R、 M S/÷分項)にδいてIyイS!−利用することは、望ましい、そt
は、この−IJ合クりおいて意味されるFlの雑9i種子生産の間、その結果生
じるハ1′ブリッドイ=、それらの遣F、子:においてR2,t S /÷か÷
/÷のいずれがであるということ、植物(÷/÷89する花粉生産I:提供下る
ことができる。こnば、大5分の。作物に十分である(特に多量の石粉が竺まれ
るトフモロコシにおいて)。
1宴なの(=、 :?、;45 r、2、三種、及び、O:1種2セのようtハ
イブリ、1−″の→の・7−7スのとヨC7チ1−1百η−スー2ができる。支
配的な胞子体的な発現を使う上記の実施例において、PL;71の交配における
雌の遺伝子型RM S / RMSの使用に、÷/十花粉媒介者と共に交差して
遺伝子型RMS/÷を都合よく発生させる。rms/÷遺伍子型は、その時第2
の交配における使用のための雄性不稔な雌の親を構成する。(下表I工を参照、
)本これらの笑殺においては、第1の花粉媒介者を化学スイッチで処理して雄性
稔性を回復させ2゜不文M 2の花粉媒介者は近交系(3種)でも雑種(47J
l)て例えば、RkiSの発明(;、實種プログラム(例え)ゴ)においてまた
都合よく利用される新しい近2系系統が得らnるべきである合成の人口に、異形
交配を’jjj421%iする際1シナリオ同様のではなく制限する3及び4方
伝交配の主属におけるt!L初の71′クルのたのの前述の表にといて示さnな
それらに採用されてもよい。化学スイッチ設備の次のラウンドの新しい、及び、
成員された遺伝子型そ生むだめの自照ザイクルの使月。RMS発明を促進するた
めに使われるDNA塩基配列から得られたD N A塩基配列を使う分子の響f
(RFLP分析)である都合よく使う近親交配の間のプローブとして前進するた
めの結果がRM S系の全ての元票を保持したことを保証するために。これらの
戦略は、RMS特性を新しい生NXへE送するために、便利な、及び、効率的な
手続きを提供する。今発明は、示される(利月されてもよい様々な改分遺伍そモ
ジニールの次の特異約の説明による説明として)。参照)よ、添付図面に行われ
る。
【I
図1は、雄性不稔な状態における植物による本発明の遺伝子組立て体のブロック
図である。
図2は、雄の稔性状態における植物による大発明の遺伝子組立て体のブロック図
である。
図3は、下で示されたように、R25による処置後の23、及び、44#間をも
たらされたルート、及び、発射における全体のGST后動のための結果を示す3
図4)=、イソ酵’J!!GST r、及び、GST’EIのクロマトグラフ分
離を示す。
図5は、米処理の巧組織中に存在するGST rの后特表千4−504500
(7)
動は、ことを示す。
図6;=、後述するR 25にまる処置後のQ S7 f T活動の刺激を示す
。
図7は、結果がステムリザバー技術を使っているのを示す。
図8は、スプレーによる吹き付けの結果を示す。
そして、図9は、下で示された方法において発生させられた時間経過グラフであ
る。
図10は、ベクターp35s1acIの組立て体を示す、 図11は、pcGl
、及び、pCG2の基礎的な組立て体を示す。
図12は、トウモロコシCABプロモーターのヌクレオチド配列を示す。
図13は、プラスミドのpAD、及び、pus lシリーズのマツプである
図14は、トウモロコシの花の特有クローンの単離のために使われるライブラリ
スクリーニング要領を示す。
図15は、増加している長さのトウモロコシ房から抽出された全体のRNA (
ドツトにつき4μg)のドツト汚れ分析を示す。
図16A、B、Cは、現場で現れるp M S l 4アンチセンスRNAプロ
ーブによるトウモロコシ小LI!テクシ冒ンの異種混合を示す。
図17は、MFS cDNAクローンpMs10のヌクレオチド、及び、推測−
されたアミノ酸配列を示す。
図18は MFS CDNAクローンp M S l 4のヌクレオチド、及乙
J、推2− C:r−たブミノ゛酸配T4を示す。
図19は、M F S CD N Aクローンpus 18のヌクレオチド、及
び、推測−されたアミノ酸配列を示す。
図20は、りO−ン10/CT8−3から9kb EcoF’rフラグメントの
制限マ・ノブである。
図21は、クローン14/L7Mから9kb Ec。
RIフラグメントの制限マツプである。
図22は、クローンl 8/CT3かも9kbEc。
R,エフラグメントの制限マツプである。
図23は、クローンpMsLo−5のプラスミドマツプである
図24は、pTAKl、pTAK2、及び p TAK3の組立て体を示す;
図25は、クローンpMs 10−60USのマツプである。
図26は、プラスミドpc’s 110−UCP(7)?−/ブである。
図27は、プラスミドpc’s l 19−tJcP (図24に現れる)から
の哺乳類のR共役タンパク質遺e予のm RN A配列を示す。
図、28+!、1eu2の生成の流れ図発現、胆汁イースト細胞株である。
図29は、付加のガラクトースの効果をBET9の;長、及び、BET27形′
XE喚細胞に示す表である。
図30は、ガラクトースの存在、または、欠如において6時間の期賀に9たるs
’−:y’ / Ca s煤賃上で攻長さぜられたB、ET9(図28A)、
及び、BET27 (図28B)形′XE換細胞の成長白線分析の結果を示す。
図31は、ガラクトースの存在、または、欠如において50時間の期間にわたる
gly/cas媒質上で成長さぜられた細胞株BET9におけるネズミUCPの
成長白線分析である。
@32は、ガラクトースの存在、または、欠如において45時間の期間にわたる
ラフィノース媒賀上で成長させられた細胞株BET9におけるネズミUCPの成
長白線分析である。
図33は、pKV49−UCP、及び、YIp5・からのプラスミドY’IP/
UCPの組立て体を例証する。
(図32A)。
図34は、プラスミドpGR20Bのマツプである及びF+−ATPアーゼ(図
22B)のβ−ザブユニット遺伝子をF化させるために使われるオリゴヌクレ7
チドの配列。
図35は、pKV49 (図33A)、及び、pKVA9−UCP (図33B
)をプラスミドのマツプを示す。
図36は、概略的にβ−サブユニット/β−ガラクトシダーゼ融解タンパク質の
組立て体を示す。
図37は、pKV49/BLZのプラスミドマツプである。
lm3Bは、pMslo−5のプラスミドマツプである図39は、pBin/M
SI○−UCPのプラスミド次のパラグラフにおいて種々の遺伝子組立て体に就
いて説明するが、これらの組立て体は、Industrial & Marin
e BacteriaのNat 1onal Co11ection、Aber
deenUKに寄託されたものである。それらの寄託の日付、及び、寄託書号は
次表I11にまとめられている。
表 III
このモジニールは、トウモロコシグルタチオン−8−トランスフ;ラーゼ(GS
T r工)遺伝子の27kdサブ、ユニットから分離された化学的に誘導される
遺伝子プロモーター配列によって例示される。
笑浦上発明の化学誘発性プロモーターは、挿入される植物の使用になる運命にあ
った組換え体遺伝子複合概念におけるプロモーター配列として。組立て体は、転
換によってその時植物に挿入される。複合概念にδけるタンパク賀二ンコーディ
ング遺伝子の発現、発明の化学的に切り換え可能なプロモーターの制御されてい
るg在は、化学的インデューサーの植物への応用によって制御されてもよい。
効果的なプロモーター/インデューサー化合の例は、プロモーターが前述のGS
T IIプロモーターであることであり、及び、インテ・ニーす−は、N、N−
ジアリル−2,2−ジクロロアセトアミド(一般名:ジクロルアミド)である、
y)るいはベンジル−2−クロロ−4−(トリフルオロメチル)−5−チアゾー
ル−カルボキシレート(一般名:フルラゾール)。
化学的インデューサーGSTII 27kdサブユニット発現の潜在的なインデ
ューサーは下記のような化合物を含むこ、とである:
1、ベンジル−2−クロロ−4−(トリフルオロメチル)5−チアゾール−刀ル
ボキシレート;2、ナフタレン−1,8−ジカルボキシリックアンヒドライド
3.2−ジクロロメチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン;
4’、1−(ジクロロアセチル)−へキサヒドロ−3,3−,8a−1リメチル
ービロール(1,2−a)ピリミジン−6(2H)−one :
5.2,2.5−トリメチル−N−ジクコロオキサゾリンン:
6.1.3−ジ丁キソランー2−y1メトキシイミノ(フェニル)ベンゼンアセ
トニトリル:
7.4.6−ジグコロ−2−フェニル−ビリミジン:8.2.2−ジクロロ−口
N−アリル−N(1,3−ジオキソシノー2−メチル)]アセトアミド:91−
(シアノメトキシイミノ)ベンズアセトニトリル:
10.4’−(クロロ−2,2,2−トリプルγロアセトフニノンー〇−1,3
−ジオキソラン−2−y1 メチルオキシム。
11.2.2−ジクロロ−1−(3,4−ジにドロー3−メチル−2H−1,4
−ペンズオキザジン−4−y1)ニタノン:
12.3−ジクロロアセチル−2,2−ジメチルオキ丁シリジン:
13.4−メトキシ−3,3−ジメチルベンゾフニノン14.1−シクロへモジ
ルー4,4−ジメチル−2−(LH−1,2,4−トリアゾール−1−yl)p
antゾリン−2−y l 1d=n=)アセトアミド。
16、O,O−’、;ニチルーO−フェニルホスホロチτニート:
17.2.2−スビ=シタ=ヘシシルーN−ジク::アセチルオモ、プゾリジン
:
1日、N−ベンジル−N−二チルージクロロアセトアミド;
19.3−クロロアセチル−41,4−シクロヘモザノースビロ−2,2−ジメ
チル−1,3丁キザゾリジン:20、スピロγキサゾリジンアセトアミド。
グルタチ万ンーS−トランスフニラーゼ(GST)は、スルフヒドリル基経白の
グルタチオンの共役を大きい範囲の疏水性の2を子性の化合物へ触媒的に促進す
る酵素族である。云役は、これらの化合物の、及び、ユニ、及び、は乳動物にお
ける!!4毒f′?用、組織からの除去に帰着下る。
GST酵紫は、トウモロコシ、小麦、モロコシ、及び、エントウを含む作@J植
物の範囲において確認された。
GSTは、1から黄化したトウモロコシにおける全体の可溶性のタンパク質の2
%まで百本よりなる。
GSTの主要なアイソフオームは、トウモロコシ組織においてキュっている。G
ST Iは、組立て体的に発現さn、及び、発芽前の除I剤アラクロル、及び、
アトラジンと共にグルタチオンそ活用させることが可詣である。化学セーフナー
(例えばN、N−ジアリル−2,2−ジクロロアセトアミド)に;るトウモロコ
シ組織の処置は、発芽前の除I剤の解毒作用に参加するGST Iの活動を上げ
る。
コーン琺−J−−−一719゜
牙いトウモロコシ百本の処置のために、種子は、湿っぽいろ紙上で発生させらn
た。発芽、及び、成長(1週間まで)の後でセーフナーN、N−ジアリル−2,
2−ジクロロアセトアミド(以下に参照されるR25として)は、集中(0,0
03〜30 ppm)の11Q舌、及び、成長させられた百本を与えるために、
ろ紙における不に加えられた根、及び、発射組織の収攬の前の更なる23〜44
時間の。図3は、示されたように、処置後の23、及び、44F4間をもたらさ
れたルート、及び、発射における全体のGST后動のための結果を示し、及び、
図4に、イソ酵素GST 工、及び、GST IIの分離を示す。
5の800 μgの溶液(=、直接、生育中の房の下方で節に注射された。摂取
はその後48〜72時間続いた。
図5はGST I活動のみが未処理の朽胆織に存在し、及び、示されたように、
図6は処置後のGST II活動のクツ激を示すことを示す。
代りに、R20の100 ppm溶液は、生″1II9の房の下方で1[接、さ
らさnたステムに付けられたガラスリザバーから供給さnた。図7は、結果がス
テムリザバー技術を使っているのを示す。
さらに、R25は、印加された0[接、さらされた竺貰特表千4−504500
(9)
中の房のLOOpprrtスプレーとして。図8は、スプレーにiるアブ′;7
−シ1ンによるだ果を示す。
双方のGSTタンパク質は、約50 kdのネ1′ティi ブの分子量を持つ、
ようには乳動物においてトウモロコシGSTは、二量@系のである:GST I
は、29kdの明らかに同じザブユニットを持つ一方GST r工は、GST
Iにおいて発見さnたそれと同様の29に−dザブニニソトのへテロダイマー、
及び、小1!27k dであるそれが組立て体的に発現さnる百木桟を除いてセ
ーフア−で処理された組織にほんの存在するザブユニットしかし、セーフナー処
置によってまだ引き起こされることができる。
以前にcDNA、及び、GST Iの29 kdサブユニットと一致する遺伝子
は、クローニングされ、及び、塩基配列決定さられな。
更に3分の1の26 k(fサブユニットと一致するcDNA以前にトウモロコ
シ苗木(GST I I I)におけるGST活動のマイナーな成分は、クロー
ニングされた、及び、塩iIi配列決定された。
L1L
#紫活動は、ザブストレートとしての1−クロロ−2,4−ジニトロベンゼン(
CDNB)を使う340 n ml M εD T A、O,OOl、M CD
NB、及び、0゜0025Mグルタチグルタチオンれた。
i4中や ミ7 研 惰 I
経モ:;、0.05二、= τ=is、ニー:C!、ペーハー7.8において均
買にさit:o、001M EDTA:09001M DTT:及び4°Cの乳
棒、及び、モルタルにおける7、5%ポリビニルピロリドン及び未加工の抽出を
獲得するために、30,000gで遠心分離搬にか)すもれる。
未10工の抽出からのGSTアイソフr−ムの分離は、次のとおりに達成されな
:未加工の抽出は、DEAEセファロースコラムへ印加され、及び、0.OIM
Tr i s、 HC1、ペーハー7.8、○、001 M E D TA、
D、U、0.001M DTTで洗eれた。 捕捉gれなGSTは、0.3Mカ
リウム塩化物によって溶離させられた。GST活動そ含む留分は、結合された、
及び、脱塩された(FDIOゲルろ過コラムを使っている)。
GST I、及び、GST IIIIソフオームの分離(=、嵐核ニー〇コラム
上のFPLCl及び、ゼロによって04,1カリウム塩化物濃縮勾配に達成され
た。
GST I、及び、GST IIの純粋な試料:;、FPLCからペーハー7,
3で0.05Mリン酸塩緩衝液によって平衡させられるグルタチオン−8−セフ
ァロース親、和カコラムまでのGST I、及び、GST 1工の脱塩された留
分を印加することによって獲得さまた。
繕衝液による洗うことの後、捕捉されたG S T t:、0005Mグルタチ
オンによってに溶離された。
GST I、またば、GST IIのS D S −P A GE (L 7−
5%、30 C1−T4アクリルアミド゛ビスアクリルアミド)は、Laer
rxmli緩衝液を含むメルカプトエタノールにおいて試料のE成させるアミコ
ンセントリコン1oマイクロコンセントレージ直ン(可り)を使う、及び、ゲル
をCoomassie Blueで汚す純粋なGST試料を濃縮することによっ
て達成された。
11L11丸L
ウサギの免疫化を可能にするのに十分なタンパク質り=、多数の個別の寅験から
上で示されたように、分離された分離した酵素ザブユニットを共同出資すること
によって獲得される。27 kD GST 11ポリペプチドは、ポリアクリル
アミドゲルスライスから電気溶離によるfAヨな等質性まで続いて純化される。
坑血清は、27kdポリペプチドに対して準備をされる。ウサギの免疫化(;、
主にplayer、Qび、Walker(1978年〕の方法に従って芙行され
る。
N−π、夕
GST II、または、部分豹なタンパク質分解狗開生成物の兜全な27 k(
iザブユニットのアミン大端配列は、HPLCによる順次的なEcLman減成
、及び、次のアミノ酸分析にJ)で決定さfi7″:5二3冒L」−
経時!!験:=、セーファー処置後のGSTの発現を調デするなめに、英行され
た。R25の30pprr+、溶液は、’A ”I 8 Z’したづ−フナー処
置に絖く嘩・テな坤賀賀渭後の3日の言い百木根、及び、組織へ印加された。試
料は、上で示された酵素分析を便うGST活動を試験された。
二の寅験の結果は、図9図式的に呈示されている。
N−−1全一
時間経過英検は、セーフナーによる処置後の48時間でGST発現のピークを明
らかにしな、従って、2CD N Aライブラリは、セーフチー処置後の24、
及び、48#間で組織から抽出されたRNAかも組、み立てられた。誘導手続き
が成功したことを保証するために、24時間の誘導された組織の1グラム試料は
、GST IIのためにとられた、及び、分析された。この英検は、GST I
Iが全体のGST活動の45.5%を占めたので、c D N Aライブラリを
組み立てるために使われる組織が寅に1尾よく引き起こされたことを明らかにし
た。
ダブルストランドCDNAは、RNas=H,及び、大腸M DNA ポリメラ
ーゼを採用する方法シニよってオリゴ(iT−細胞ロース−精製RNAから準備
をされた私シングルを一1!!憔さぜたcDNA(Gub l e r、 D。
び、Hoffmar+、1983)の事前fll製なしの第2のストランドの合
成において。
・血清に+−N −イ −警 : M 7 +%+、0ヘニ1
トウモロコシ房GST酵素をコード化するc D NAりローンをa認するため
に:lI41されたc DN Aライブラリからのバクテリアファージ=−トフ
モ:=シG S T #素皿清によりてスクリーニングされる。i!にも強い信
号を発生するクローンは、再び一スクリーニングされる。
オ「イ ロー t−Tまた N−−1’″r上で決定されたアミノ酸配列に基づ
いた合成のオリゴヌクレオチドの混合物は、ホスホルアミダイトの化学合成によ
って−amをされた。オリゴヌクレオチドの5゛端部は、ラベル付された(文献
において示されたように、ポリ−ヌクレオチドキナーゼを使っている)。
約c D N Aを含む40,000フアージは、プレート上で増幅され、及び
、ニトロ細胞ロースへ転送する。フィルタは、温度のオリゴヌクレオチド調査に
交配させられたのから零下2〜5°C混合における最も低い融点プローブを対象
としている融解温度、ちょうど、ように、ただ更に低い密度で上で示される、雑
種を生んでいるセリ額が2回以上にわけて選択された、及び、再び−スクリーニ
ングされた。
p r−N・” ?−嵐
c D N A 、または、DNA塩基配列は、部分的なタンパク賀分解剪開か
も獲得されたアミノ酸配列に基づいたオリ5ゴプライマーを使う示されたライブ
ラリから分m=nる〜あるいはゲノミックDNAの場合り;以前に決定されたc
D N A !ii!列に基づいたプライマー。
N・ ローン 、′C゛−゛ ゴ茎rη1丘」L
配列に分離し7:0フN−;:、漂1の利月可詣なま術の1かそれ以上が特色で
めらnる、及び、支配される。
ミ 、 −11
λEMBL3にクローニングされる全体のトウモロコシDNAのフラグメントの
現存するゲノミツクラ□′ブラリは、上で示されたように、分離されたCDNA
クローンに雑種を生むクローンを分離するために使われる。
あるいは、上で示さnたPCR方法は、遺伝子フラグメントそ選択的に増幅する
、及び、クローニング下るために使われてもよい。その時GSTII遺伍子、及
び、それらのプロモーター配列は、分離され得る、及び、特徴付けられ得る(′
4立した技術を使っている)、GSTIIプロモーター配列がトランスジニニツ
ク植物でそれらをGUS、及び、CATのよつなマーカ遺伝子、及び、試験を行
うことにその時溶かすことによってセーフナーー引き起こされた遺伝子活動を媒
介するということが論証されることができる。
I 工、’ レー ′ で オベレー 配このモジニールは、植物遺伝子発現を
調整する。更に特に、モジニールを;、バクテリアの、あるいは、!!:こ低い
真核起源のリプレッサ分子?用いて植物遺伝子発現?調整する1
従来、作物植物種の改善);、遺伝の交配による所望の特性の導入を包含下る。
しかしながら、これらの育種技術が高度に成功するが、そnらは、最近獲得され
た特性の発現f−制御することの手段そ供給しない。技術における最近の前、遭
は、今確認される、及び、分離されるために、植物組立て体、及び、作物の生産
性、及び、&買を決定することの1因となると遺伝子を認めている。改善の分野
における主要な目的は、従って遺伝学上複雑な発達上のプロセスを操作すること
ができることである作物パフォーマンスを改夷するために、この目的への大賀は
、特異的の植物遺伝子の発現が思うままに調整さnることを許す戦略の決定であ
る。
情況に基づいた特性の発現を制御する能力は、多くの重要なアプリケージ1ンを
持つ昆虫耐性の遺伝子、開花の植物の高さ、及び、タイミングの決定、及び、植
物徳性のコントロールのコントロールのような。その上、二つままにで、あるい
は、下がって遺伝子そHえるための能力は、植物生理学、または、環境を妨害せ
ずにx′X的に植物遣伍学の研宛における貴重なツールであろう。
現在トウモロコシのような雑種の作物のための種子の生lは、親植物の手、また
は、機械的除雄の困難な、及び、高価なプロセスを包含する自家愛吟を妨げるた
めにそのような除雄(しかしながら)は、多種多様な作物種さnることができる
。CM S +:、花粉形1改の抑ffJに帰着する雄配偶子形成を妨害する、
しかし、雌の稔世に通常影響しない、従って、「雄性不稔な」植物は、種子、他
花受頂にただ起=するその−うな橿÷そづ−、・トする二とができる。二nらの
遺伝子の発現を81J御する拒刀は、雄配偶子形成が高価な除雄プロセスの必要
性なしの雑種の作物種子の生産において抑制されることを許すであろう−1まだ
従来の育種プログラムによって雄の遺伝の改讐S−親であると認める
1核生物及び真核生物における遺伝子発現のコントロールは、特異的のDNA塩
基配列を持つ規定のタンパク質の相工作用に主として依存する。これらの11作
用の性質に応じて、同族語のプロモーターからの転写;;、抑えらnてもよい、
あるいは、活動的にされてもよい、冥際、いくらかのケースにおいて、同じタン
パク質は、行われた接触の性質に従って転写を減少してもよい、あるいは、高め
てもよい、!!に、そnらのターゲット配列を結合するためのいくらかの規定の
タンパク質の能力);、配位子の結合によって、あるいは、特異的のタンパク質
分解勇開によって調節される。そのようなメカニズムに、植物遺伝子規則のため
のali!中でも鰐導可能住そ含むために、開発さnてもよい。
最も夷く特°微行けられた規定の系は、D N A−弓合タンバ、り賀(リプレ
ッサ)の間の相工作用、及び、ターゲットD N A塩基配列(7ベレーター)
が大きい詳細において理解さスるバクテリアのそれらである。比f2最も1い理
解された系の共通のいくらかのファクタ);、バクテリオファージλ、及び、4
34のリプレッサ、及び、時代タンパク質、LaCZリブレフ7、ユび、コタボ
ライト遺伝子−后動的にされたタンパクf (CAP)を含むことを明らかにす
る。これらの規定のタンパク質は、結合するダイアト対称の高い@度ヲ示す短い
オペレータへの二量体、または、テトラマーとして。大部分のケースにおいてD
NA−認識の!因となるl域単量体のオリゴマー化に関係するそれから分離して
いる保存されたへりクスーターンーへりクス組立て体を含む。各単量体における
この組立て体の中の特異的のらせん認識らせんDNAの主要な溝と提携させられ
る、そうすれば、特異的の接触がこの認識らせんのアミノ酸の間で形成され、及
び、近接のD’NAのベースが′a能的なリプレッサ/オペレータ錯体が形成さ
れる。そのような相工作用は、高度に特異的であり、及び、高い一親和力#体は
、非常に速い動力学によって形成される。
遺伝子発現が真核生物において調整されるメカニズムの@豫は、はるかにあまり
詳述されるとはかぎらない。
イースト、及び、噌乳顕の細胞において推定上の規定のタンパク質のための多数
の結合部位は、プロモーター配列においてqa記された及びいくらかのケースに
おいてタンノ炙り質責任を果たし得るまた分離された。しがしながら2.3の場
合はおいてのみ1、聞いていたタンパク貫−DNA相工作用、及び、転写がそう
であるものによるメ刀二ズムが調整した分子の詳細である。
植物において、遺伝子発現の規則);、初歩のレベルのみで理解5ニーる。いく
らかの規定の元素:よ、ブ=モーター配列、及び、予備のレベルでifされたい
くらかの規定のタンパク質において確認された。しかしながらそのようなタンパ
ク質Q;、今なお分離されなげればならないそして包含された解明されたメカニ
ズムの詳細。
真核の規定の系(=、更に大gいさまざまな組立て体、及び、複雑さの更に高い
8崖を示すように、已わnるそれらのyK核相対物より。例えば、真核プロモー
ターからの転写のコントロールは、規定のD N A ′+持つ多くのタンパク
ff(おそらく数10の7−ダで )の相工fA″月を包含すると考えられる。
更に、少なくとも3つの異なるタンパク質組立て体(ヘリクスーターンーへりク
ス、亜鉛−指、及び、ロイシンジッパ−)は、様々な真核の規定のファクタによ
ってDNA−結合することの特異性に讐き込よれた。
DN A−IN合タンパク質膚改するクラスのタンパク質、特性を示すそれらの
倉百力結合下る遺伝子のDN、八にどちらの再圧縮のでも効果を与えるためにあ
るい(=、遺伝そご活動的にするぞnらが結合する。ほかの点で)=そのような
りNA−M合タンパク賀が嵐に「リプレッサ」とこのモジニー )しく=、下る
とバクテリアのE Qのりブレ1f遺伍子よつなる 組換え体櫨物遺伍子、及び
、プロモーターである作動する植物においてリプレッザ遣1:子の発現そ動二1
丁なめに、τベレータ配列との相=;乍、用が可能であるリプレ7ザタンパク質
?コード化する上記の遣云子結合された選択されたターゲット植物遺伝子ターゲ
ットのりブレッサタンパク賀発現の発現に関して植物遺伝子が抑制されるように
。
上記のDNAを含むp35S 1 ac Iという名称のベクターが、the
National Co11ection of Industrial an
d %arine Bacteria Lim1ted、Absrdeen、U
nited Kingdomに1989年12月12日付寄託された寄託譬号N
CIB 40092の大5!百株TO−2のホストに組み込んで寄託された適当
な植物E換ベクターは、Agrobact=rium tumefaciens
よつなる(前述のプラスミドに避難させている)。
このモジニールの特異的の実施例において、バクテリアの1acI丁ベレータ系
は、遺伝子発現を調整する;めに、利用さnる。lac抑制は、イソプロビルチ
万ガラクトシド(IPTO)、及び、他の砂糖アナログにばつで、軽減されるこ
とができる。
次に、このモジニールに関する特定の例をいくつり・示九
、g −−’ 1 レー°′
ベクター:=、経み二てらエニ表明する11(工遺1′テそから〜か〜のいずれ
かベクターpJR1で、あるいは、緑の組織−特異的のプロモーター、トウモロ
コシCA Bプロモーターから発見された’me要素のC,aMV 35Sプロ
モーター、しかしながらバクテリアのリブレ、す植物の他の部分において発現さ
れたあらゆる植物プロモーターから絞り出されることができる(このように植物
のあらゆる特異的の一部における植物遺伝子発現のコントロールを許している)
。
、 へ 1 レー゛°′ げ 修
正−二に一一!ノ。
lacリプレッザ(lacIa)は、プラスミドpMJR156に別層可能であ
る。植物でこの遺伝子を発現するために、翻訳開始コドン(GTG)l:、A
T Gに変えられなければならなかった。更に、植物発現ベクターへのこの遺伝
子のクローニングのために適当な制限酵素鍔間部位を造ることは、適切でっな、
1acrの3′端部で、植物発現ベクターへの挿入のために遍轟な制限場所(H
indIII、及び、Ps t I)がある。
5′端部で週嚢な制限部位を造るために、次の笑殺は、行われなければならなか
った。
(a) Cf r l 0flJA%位は、位置134に位置下る、pMJRは
、Cfr 10、及び、合成のDNAフラグメントによって切断された1acl
遺伍子のN−末端を再l11.5する変更さh7に:翻訳−的なスタート・コド
ンATG効z5″、:翻訳関Sのたのの植物=ンでン7ス配列、及び、BamH
I制晟部位は、pJRlに挿入さnた。この合成のフラグメントの配列は、以下
の通りであった:1uiL工二1ム立L
GATCC久ACAATGGCT AAACCAGTAACGTTATACGA
TGTCGCAGAGTATG G TTGTTACCGA TTTGGTCA
TTGCAATATGCTACAGCGTCTCAT入GGCC
Cfr 10
pJRlは、B amHI 、及び、pStxと共に切断された。上で示された
合成のフラグメント、及び、lac工遺伝子を含むPslIフラグメントへのC
frlOは、原準状態の下でcutなベクターpJR1と共に結紮された。M紮
ミックスは、大ISI百 TG−2に転換された。kl換え体は、カナマイシン
含有プレート上で選択された。それらは、D N A塩基配列分析が特色でめっ
た。
組立て体は、p35s1acIと称された。
(b)PCR(ポリメラーゼチニーン度応)Saikiet、al、、5cie
nce、239によって示されたように487−491)は、保存がきいている
間には、p )I J RL 56に交配さぜられな。このγリボヌクレオチド
の配列(=下記の通りである。
(1)遺伝子の“5′端部力・ら
GAGAGTCHTTCへGGGT GGATCCAACAATGGCTAAA
CCAGT八ACGTTATACG(11)遺伝への3゛t4部から
CGTTGT入AAACGACGGCCAGTGCCPCRの、度応は1.J定
されたコンディジ盟ンの下で冥行された。製品は、BamHI(最近導入された
部位で)、及び、pstrと共に切断された。その結果生じるフラグメントは、
BamHI、及び、Pstlと共にカットされたpJRlにクローニングされた
。組換え体は、原産のプロトコルを使う異種混合、及び、制限分析によって確認
された。その結果生じるクローンの1つば、DNA塩基配列分析が特色であった
。
方法(a)、及び、(b)の双方共、同じ組立て伽を与エタ(p 35 S l
a c I ト称すn o ) s Q I O+=、ベクターp35sla
cIの組立て体を示す。
9 ′ 二ロココ 口ニー −〉 〜rV −ロニー −
植物におけるLacリプレッサ/γベレータ系の一般的なユーティリティを示す
ために、我々);、植物で誘導さn、る、及び、組織−特異的の1acI発現を
許す発現ベクターを組み立てな、この仕事のたのに我々シ;、義務仝)な光誘導
トウモロコシ葉緑素a/bをコード化する遺伝子のプロモーターを便っなタンパ
ク質(C,八B)3このベクターの組立て体は、p35slacrにδげるC
a M入°プ:モーターを3ウモ:=シ0人3ブ:モーターと21Aすることに
よって達成されたこれと共に、どちらのD N A塩基配列は、図12に与えら
nるベクターpCAB48.Lで発見される。CaMVプロモーターは、p35
S 1 ac 1の制限によって原産状態を使うヨcoRI、及び、Barrt
HIと共に除去された。CABプロモーターは、5au3Aのために部分的な制
限コンディションを使うXba l及び、S a u 3 Aによる制限によっ
てpCAB48.1から分離された。このプロモーターフラグメントは、次いで
プロモーターレヌp35S 1 aCIに挿入さnた。このベクター、示されな
pCABlacIは、制限マツピング、及び、D N A塩基配列分析が特色で
あった。
、JW!
上で示されたベクターからの発現モジニールは、BIN19へ、その後、s燻プ
ロトコルに続いて薄片ディスク転換を月いて煙Iへ移された。プラスミドは、ト
リバレンタル掛シナ合わせを用いてA g r Ob a Ci e r 1
umへ転送さn7′:。AgrObACter iaはf!Igさn、薄片ディ
スク転換爽秋で使用された。BAB−1ac工組立て体を含むCaMV−1ac
I発現モジニール、及び、38の植物を含rj37の植物は、tacrの相対的
な発現の−のに里生させらまた、及び、分析ぎnた・14クシR,f−トーンS
゛−二一−ケm
E a Ca遣:ミ子、)発現:;、推とタンパク質つ=世つ分析を用いてモニ
ターさnな。抽出は、虚傭をされたポリアクリルアミドゲル上で回復され、及び
、百年の分析に備えてj傭されたタンパク質5分析G;、E換された植物のLa
c工遺伍子組立て体の発現を確認しな、1acI遺伝子発現のAなるレベルは、
異なる独立した形賀I5:換によって転換された植物のたこの結果は、次のWl
rVにおいて与えられる。
’:)、 −−ト:f;−へ a2″ベレー 1″)〉 と9−I A″′二ニ
ー々−
とうもろこしCABプロモーターは、プラスミドpCA848.1で発見さnる
ことができ、及び、我々(=、このプロモーターが一時的な煙!発現システムに
おける、及び、安定的にの転換された植物の外来の遺伝子の発現を動か丁ことが
できるということが分かっな、この遺伝子従って1acIを経てコントロールを
示すために、優nたターゲットである発現の高いレベルが試験管同でそして;た
生体円で獲得されることができるので、第二に他の系(小麦、エントウ、及び、
ζ軍)かものCA Bプロモーター詳細に広く分析された及び文献において報告
されている。公表された情報は、オペレータ挿入のための適当な部位の選択を促
進する。第三にpcAB48.1は、とうもろこしプロモーターである及びこの
系の使用である重要な本発明のapp L 1cab、i I i t’Jをと
うもろこしのような嵐子葉植物に示すために小麦、大麦、及び、ト1ワモロコシ
。
ド 3+l:lニア S 口ニー −へ 7ベ二==ムニ」L【
比較的わずかな研究しか、CABプロモーターの重要なシス作用形の元素の特徴
fT(アに関しては報告ぎ1ていない、従って、C1八Bプロモーターに対する
いくらつ・の植物遺伝子のコンセンサスの土沢の規定の元素(U’FI三5)t
−比較するコンビニータザーチ(;、寅行さfq−た、予想さnたように、多数
の推定上のURE sは、CA Bプロモーターの双方のストランドに3いて発
見された。
万ペレーダ挿入のための多数の潜在的な部位は、選択された。
1、CAA’l’箱の5゛ :
2、CAATとT A T Aボックスの間:。
3、TATAボックスの回つ;
4.7ATAボツクスと転写開始点の間;5、転写開始点翻訳開始点との間。
2つの方法は、lacオペレータをとうもろこしCABプロモーターに挿入する
ために使われた:(1)自然に発生している11限部位への挿入選択された部位
でオペレータを紹介するなめにPCRを使う
(2)これらの方法は、1acIオペレータを選択された部位に挿入するなめに
使われた。
二1工二L
プロモーター配列の分析は、この領域があまり多くの唯一の制限部位を含まない
ことを示す。しかしながら2つの部位様々なベクターへのプロモーター領域を藺
嵐にリクローニングすることによって利用回路にされることがで、きる。
) −−。 −14−
制flsJygP v u I Iは、CA B遺伝子を含t)2.Q。
kb PstI破片の中でシングルの部位を認識する。
部位は、T A T A yc紫、及び、CA Bプロモーターのξ写開始A(
TSP)の間にある。しかしながら、ベクターpCAB4B、1は、多数のPv
u11部位(pUC19以円に)そ含0′。
従って(pvuII部位を欠<)、2.8. kb PstIi片は、原産のク
ローニングベクターpA’r15.3にクローニングされたpCABPlを与え
るために1ベレ一タ配列は、pcABP1以内に唯一のPvu I工部位に挿入
された。
配列の後で、どちらのクローンが1つの、及び、縦並びのオペレータ挿入を含む
かを決定することは、可會巨であった・
この仕事のために必要とされた合成の相称的なlac万ベ万一レータ下で示され
、及び、突然変異体オペレータに頭似している18塩基ベア回文すなわちである
8倍更に強< lacリプレッサーを結合する荒野−タイプの第5°−ATTG
TGAGCGCTCACATT−3’!f:Il l−r” −・4
使わnる方法は、次のとおりであった
(i)pCAB48.1は、HindIIIと共に消化されたプロモーター領域
の外で、及び、pUc18、及び、Bgl!1の中で切る下流で切る唯一のNc
oIi位の、及び、コーディング領域の甲で
これば、上流へCA A T半分の唯一の5phz部位によつu(amノコでテ
へl++
(i 1)pUclBは、HindIII、及び、BamHIと共に消化され、
及び、上の(1)からのプロモーター破片は、pcABP2を与丸るために、挿
入された、BamHIによるpUctsの消化は、polylinke rから
シングルのSph工場所を除去する。従って、pcABP2は、オペレータが挿
入されることができる唯一の5phI部位を含rj。
この手続きに使われるオペレータは、配列を持った5’−ATTGTGAGCG
CTCACAATCAT G−3’3’ −GTACTA、ACTCTCGCG
AGTGTTA−5’プロモーター活動が影響されそうであるが、オペレータ配
列が推定上の規定の元素にに接全く挿入されないことは、覚書にとって重要であ
る配列が他の場所へ挿入され上で示されたように、オペレータ配列は、2つの別
層可能な制限場所に挿入さnることができる。
他の部位への挿入は、他の方法論を必要とする。
Cコドン 1 。
こnは、もたらされることができる(PCRを使っている)。唯一のPvu I
部位がTSP領域の近くにあるのでそれは、使われるサブ−無性生殖目的のため
の基準点としてPCR反応のための巴発厘料は、p CAB P L、す1.:
9ちでるるpAT L53 C=先Bとで示さエフ:ように、組み立てられたプ
ロモーターベクター、pvuII部位と丁−バーラップする、及び、度更を含ま
ないオリゴヌクレオチドは、1端部から反応の下處傭テするために使われた
オlイ レオ−゛−
LLL二二
5’ −GG CAGCTG CTGTGTTCTGTTATGAC−3゜第2
のオリゴヌクレオチドは、NcoIflS位と1−バーラップし、及び、下で示
されたオペレータ塩基配列を含む。
1 し ′ ゛ −9
Σ」L立」二 主乙」ムニn
5’−GATAG CCATGG TGGCGGCAGCCATGTfJ AT
TGTGAGGCGCTCACAAT−ATCAGATCGTAGCTCCTT
CTGATGC−3’A Iイ レオ″に−
二二り立」−オニ二二:二り」−
5°−GATAG CCATGG TGGCGGCAGCCATGTCG AT
TGTGAGGCGCTCACAAT
F’CR反応に続いて、最近合a @ iたD N A i:、p yuII、
及び、NcoIと共に割られる。破片は、その時類似して消化ざnたpcABp
lまで転送する、及び、塩基配列決定さらnる。
−F賀のり:−ニングステップをp C−1−B P 1に除去する僅かに具な
るアプローチは、また使ねnでもよい。
これは、オリゴヌクレオチドを使うことを必要とする唯一のXbalが以前に概
説されたオペレータヌクレオチドと共にCABプロモーターに置くγ−バラツブ
、XbaI/NcorによるPCRDN−Aの消化は、pCGl、及び、pCG
2にrIL接クローニングされることができる破片に帰着する。しかしながら、
PCR反応からNcoI破片までのXbarは、はるかに大きい前の戦略から獲
得されなNcoI破片へのPvurIより。
−ベ −−−
これは、もたらされる(PCRを使っている)。
レ パ−
X」Llニー
5’−CCCAAACAG TCTAGA TATGTTTCTC−3“レオ−
゛−−
LLLL二 ヱゴ」−二l−
5’−CAGAACACAG CAGCTG CCTTTTATACATTGT
GAGCGCTCACAAT−AGTTGGGTTTGGA T A G CA
C−G T CA T C−3し°パ−
二二LL二 工ニ辷ン:二え」−
5°−CAGAACACAG CAGCTG CCTTTTATACATTGT
GAGCCCTC,tCAA二二H1,−二IL
−ATTGTGAGCGCTCACAAT AGTTGGGTTTGGATAG
CAGGTCATC−3’p CRに= ッて、つN、!−!:、Xba工、及
び、”) ■+=工と共に消化され、及び、類似して消化されたE) CA B
Plにクローニングされる。クローンは、再び配列が特色であり、及び、あらゆ
る適切なりNAsは、xbar、及び、Nco Iと共に消化され、及び、皮、
及び、pCG2にクローニングされる。こnらのベクターの基礎的な組立て体は
、図11に示される。
1 v ″−ロニー −
我々は、プロモーター−的な355のベクターがa’ct 1vat ingな
配列の挿入のための優れた受容器であるということが分かった。lacオペレー
タに、このベクター、E) −A −353に挿入されることができ、及び、い
ったん、挿入されれば、35Sエンハンサ−は、上流でクローニングされた5゛
であるlacオペレータの。
べP・た畠−2−ムに一゛(゛ −・ト涜T子エ コントロール
植物p351acIと共に組立て体的に転換された1acrを発現する原形質体
から1傭をされてもよい上で示された方法を使っている、そして、それら)よ、
1acrタンパク質の発現を試験されてもよい。ターゲット遺伝子組立て体は、
その時の漂準の方法、及び、プロトコルを便う厘形iit体に導入されてもよい
、lii:換されない植物コ・らのy!、綜買z:;、貫厭することができるよ
うにコントロール、さらにコントロールは、オペレータ挿入なしのCA Bプロ
モーターのコントロールの下でGUSマーカ遺伍子を発現するM物からのfJ!
に形質体によフて提供さnてもよい。
キ ;費 アニコ−・
I PTGは、lacリプレッサーによって抑制を克服するために使われること
ができる。このようにそこへ形成されるスイッチ−的な遺伝子系。
−−′:費 子 。
lacリプレ7ザー/オペレータ相工作用は、植物でマーカ遺伝子発現を異なる
レベルに下へ一調整することができる。これは、そこのそれにおける重要な効果
が下りの一規則の異なる程度が必要とされてもよい状況であってもよいことであ
る。
#9、−郭′−六 ° た −−゛ ニ −コン ロール
現れた上で示されたように1ac−リプレッサーは1、駆動されたCABプロモ
ーターを下へ一調整することができるということぶ形質体におけるGUS発現週
巖なγべに一夕揮入組立て体は、上で示された方法によって理工植物へ転送する
。!!生させられた植物は、上で示された植物(構成要素のCaMV35Sプロ
モーターの制御されているlacリプレッサーを発現下る)!−発現するtac
rと井に横切らnてもよい。植物は、また組み立てろ21.てジ郵い光誘導とう
もろこしC1ζ3ブ:モーターの制御さnているtacr遣モ子を発現する。こ
れらの植物の1acI遺伝子の発現は、その時光誘導である。
これらの植物は、1aclオペレータ挿入管含むCaMVプロモーターからのG
USマー刀遺伍子を含t M ’21によって横切られてもよい。
重万ペレー ロエー −へ 橿−
同様の技術を用いて、1人のオペレータの挿入のなめに示さnたように、複合的
オペレータば、ターゲットプロモーターに挿入されることができる。こnは、1
つの#5所にオペレータの複合的なコピーの挿入によるものであるかもしれない
或いはプロモーターの破片の結合1ベレータは、プロモーターにおける異なる位
置で挿入されるこの作物ができること複合的τベレータがプロモーターにδける
複合的な場所に位置するベクター。
3−と1菖匡]L士−
この実施例において遣e−F発現を調整する方εに、位置することよりなる。以
内に挿入する遺伝子に疑似オペレータ配列、及び、供給下るアミノ酸配列を待つ
リプレッサーをコード化する突然変異僅の規定の遺伝子疑似万ベレータに結合下
る。
相=にで乍、弔している:Jブレッ丁−1及び、7ベレータi伝−r!−含な細
1胞(=、プレベアリングよりする ゴミシこよって分離していてもよい、(1
)組換え体プラスミド大腸yilacオヘロン(1acZ、1acY、及び、l
ac、入選1′r、子そ含r:)、及び(2)づブレッザータンパク質をコード
化する遺伝子を含む上記のプラスミドをγルトー、;た);、バラm:トロヘニ
ルー1−チオ−β−ガラクトシダーゼの存在下でバクテリアのホスト、及び、培
饗と同じに挿入する。細胞の成長宇へJac遣1ヨ子の発現は、前記のりブレッ
ザー分子によって抑えも乙ない抑制されるのに反して細胞の成長中ヘリプレアサ
/オペレータ結合発生するそのように抑制されない及び非−抑制された成長特性
を展示するB胞を回復する。
突然変異体リプレッサーは、使われてもよいが、蔽いは、外因性の潜在的な疑似
オペレーターは、lacオペロンのオペレーター領域の中へ挿入されてもよい。
外因性の潜在的な疑似オペレータは、なるべく植物起源である。
匣利なバクテリアのホストに、大腸百である。このように、我々は、遺伝子が不
活発にされることを可能にする遺伝子発現のりプレッザーを変更するための手段
を持つ。疑似1ベレータは、オペレータの全体の染めらnた対称そ維持するDN
A塩基配列であるしかし異なる構成要素のベースを含Cもの。多くの他のもの田
でもフランスの、:GPAL2遺伝子の既匂のDNA塩基配列、及び、プロモー
ター、及び、場乳類のC−m 3/ C遺伝子のコンビエータ分析)=、多数の
可能な疑似オペレータを異なるバクテリアのリプレッサーに明らかにした。
〔プラスミドp G A L 2は、the NationaL Co旨e C
Z I On Or :n Cu 5 Z r i Ll and Marin
a Bacteria、A bard=en、英国に1988年12月6日付寄
託番号NCIB 40087として大腸菌株DH5ホストに組み込んで寄託され
たmonodearu、)*コこのように、それは、可能性の高い° pseu
do−operator’ 配列が全ての遺伝子において発見されることができ
ることである。概して疑似−オペレータは、遺伝子における適当な位置に存在す
るD N A塩基配列である(植物遺伝子を含んでいる)リブレッザー結合が遺
伝子発現の抑制に導くもので。
プラスミドpAD1Bは、プダベスト粂約に基づご、the National
Co11ectiort 。
f Industrial and Marine Bacteria Lim
1ted、Aberdeen。
Ursited Kingdomに1989年12月21日付寄託された寄託番
号NCIB 40096の大MIM株DH35αのホストに組み込んで寄託され
たものでめある。
プラスミド1)Psiは、ブダペスト条約に基づき、the National
Co11ectiorx ofIndustrial and Marine
Bacteria Lim1tsd、Aberdesr+、Unijed K
ingdomに1989年12月21日付守託された寄託番号NCIB 400
97の大腸菌株り三S5αの丁ス、−にdf>込んで寄託53ものである、この
手順は、タンパク質分子にまた適用できる遺伝子活動における44加へのリード
part icu 1ary特異的の化学薬品に反応するリプレッザー/活性体
タンパク質の選択。これらの化#薬品のための結合トメ1′ンは、明確に特異的
のタンパク質/ D N A効果化学化合の生成を許すために選択され得る、及
び、うまく操ってさせられ得る生物工学において有益である例えば外因性の化学
誘導#素のアプリケージ曹ンによる植物遺伝子の制御された規則を可能にする化
学スイッチパッケージとして突然変異リプレッサー及び生体内でXtが持っ1ベ
レータに影響するDNA認識特異性をE更したリプレッサーが試験管内で設計さ
れることができることを示された、手続き(その時)、その時疑似オペレータ配
列の結合によって条件つきで致命的遺伝子のスイッチを切るために、珍しいリプ
レッザー突然度異体の能力に依存する立地に特異的なのリプレッサーは、認識す
ることができない
本発明の1寅施例は、示さnる(説明として)(次の例に、おいて)(マツプが
2つのシリーズのpPs、及び1.パッドと称されたプラスミドそ表しているの
を示す添付図I、及び、変異体に関して)。
我々は、リプレッザーファージ434に発明の選択システムそ′F4演するゆ
しかしながら、深刻としては、他のりプレッザーば、この選択系のために適応さ
せられることができる。
’yX
我々は、広いN囲のリプレッサー−オペレータ系における突然変異体の選択のた
めに使われることができる選択システムを設計しな。
選択系は、−組のプラスミド、及び、適切な大腸菌ホストよりなる と同様にプ
ラスミド、及び、ホスト向きに改作された自殺サブストレート選択プロトコルそ
の最終のフオームにおいて系は、’pseudo−Operator’ の結合
を経て条件つきで致命的遺伝子のスイッチを切るために、珍しいリプレッザー突
然E異体の能力に依存する野生のタイプリプレッザーば、結合することができな
い
下で示された選択系は、B胞の最終の人口において1記されるためにそのような
リプレッサー突然変異体の頻度を最大限にする特徴を含む。
選択手続きは、大MhMの1acoperon、及び、自殺ザブストレートpa
ra−n i t ropheny l −1−,1−tnio−X−D−ga
lactos iae (TPNPG)の二用に基づく。
1acop=ron (3遣伍子1acZ、1acY、及び、L a CAを含
む))=、LacIリプレッサーの結合に−ってオペレータ塩基配列、1aco
に制御さnる(転写スターミ邪に、及び、j I CZ遣伍その間に=1下る)
。
1acY遺伍子生成物、乳Npermeaseである責任のあるcytosot
への乳糖、及び、関連の化合物の活動的な理解のためにガラクトース、及び、グ
ルコースを形成するためにそれらがp−galactosiciase (1a
cZ遺伍子生成物)によってhyclro 1ysedされる所で
陽性の選択系ば、1 acY遺伍子を発現する細胞の成長が選択的にTONPG
、または、TPNPGを前にして抑制されるという発見を開発するおそらく終え
るその輸送に関する新陳代樹のニネルギーの浪責これらの化合物の選択性は、ス
クシネートが使わnるとき、高められると示された炭素ソースとして選択の後ろ
の理論的基礎は、lac遺伍子カセットのプロモーター運転発現に挿入された疑
似オペレータ配列を結合するなめに、434のリプレッサーの能力に基づく。4
34のリプレッサー/オペレータ錯体がない時は、lacオペロンに、発現され
、及び、TPNPGそ前・にして細胞死に帰着する。
逆に1、複合体に[士して、LacY ベルミーゼ(;、発現さnない、及び、
自殺ザブストレートT P N P C(:、細胞に入ることができない。
従って(結、%)、ターゲット植物遺伝子の自然的檀果υ)ら2択ざ花な偽りの
一オペレータは、5alI部位にり=−ニング5n、ユび、a:(3らぜんにお
:するあるアミノ酸がランダムに代用される434のリプレッサーをコード化す
る遺伝子のプールと結合される。
疑似オペレータを結合することができる突然度異沼リプレッサーすなわらを発現
するそれらのEE胞のみ従)て1acY発現を抑えるTPNPGを前にして選択
さ几るL−二LLLL
9 ゴ ° 休 −ミ ド 。
!滋−
一連のプラスミドは、これらの爽秋における使用のなめに全農した。
これらのプロトタイプは、pADI8、図18に示されるものの71ブである。
このベクターは、psclol (大腸菌に安定的に維持され、及び、低いコピ
ー数を持つということを知らnる)からレプリコンに基づく。
DNA結合タンパク質の過度の一発現がホストの成長への有害な影響を持っても
よいので、これば、重要であるこれがいくらかの爽秋における問題であるならば
、シングル、のコピー遺伝子としてのバクテリアのゲノムへの挿入のためのバク
テリ7ファージベクターにpAD18に含まれる遺伝子+E送することは、望ま
しい。
p、入D L 8 i;、大腸百旧胞株に8けるm a l n t a i
nanceのための刀ナマイシン選択−できるマーカを持ツ* タp A D
L S ::、1acop=ro:qを含むl acZ、及び、l acY遺伍
子は、lacプロモーター/オペレータのコントロールの下で存在する。
LacオペレータにS a 11 m1限H位は、engineredさnな4
34人のオペレータの、或いは、pAD18、突然変異体4342″ベレータ、
または、選択された°pseudo−operators” の派生語における
挿入のために使われる
この部位は、それが結合するために十分なりプレッサーが合成される5teri
cなボウガイを通じてのJacプロモーターからその部位にクローニングされる
オペレータまでのlacオロンの発現を妨筈しないであろうほど方法において配
置された。
それらのベースは、包含された接触しているRNA ポリメラーゼではないとい
うことを知られる5alI制隈部位に変丸られた。
このように、Iacオペロン!!現は、434のリプレッサーのコントロールの
下で操作される。
荒野−タイプの434人のオペレータを含むpAD18(=、このようにこの−
遍のプラスミドのプロトタイプである。
p A D l 8は、テトラザイクリン耐性の遺伝子(荒野が1acUV5プ
ロモ一ター缶のコントロールの下で434のリプレッサー遺伝子をタイプする)
を含む(発現の高いし゛ベルのなのに挿入さnる)、。
このベクター;;、p 7 S 二と壬;ゴれる。
さら(こ誘導体ば、下で示さnる。
他のベクターにおいて434のリプレッサーば、修正されたそのようなそ7′L
Kpn1.及び、No、tli(fiこの鎖環に3けるネイティブのアミノ酸配
列が保存さnた、と同時に、D N A結合らせんのどちらのす1′ドででも紹
介さnた
そht′あるこのように、可能であるこの434リプレツサー遣伍その任意のオ
リゴヌクレオチドに挿入するために発現されたとき、変更されたDNA結合ドメ
インを発現する434のリプレッサー分子を発生させる自殺ザブストレートを使
う選択系は、その時「疑似オペレーター」に結合するそれらの434の突然E異
体リプレッサーの選択を許可する。
いくらかの情況に3いて、これは、リプレッサー突然夏異体のj#離に選択圧力
をまた供給しても;い。
しかしながら系それが二っているのでリプレッサー突然変異体の電離のための1
acYベルミーゼの発現/抑制に依存下る。
このように、オペレータ、または、リプレッサー遣伍その挿2人のためにpAD
18、及び、その誘導体に匣利なりローニング″’4F7がある。
万ヘレータ;;、pAD18の先駆勧賞ベクター、捧(こpRW2B 3にクロ
ーニングさnることができるからPstli片にEcoRlを含む不ベレータに
、消化されたECO三1、及び、PS=1に続いて4啄さn得る、及び、クロー
ニングされ得るpAD18(図13を見る)。1つの目的(=、上で示されたプ
ラスミドによって運ばれたLacオペロンの発現が434のりプレブザー/オペ
レータ相工i’ff用によって制御さnるであろうことを示すことであった。
これを示すために3つのプラスミドは、組み立てられな中へPAD16.17、
及び、1已によって運ばれた434人の7ベレータは、pAD15.2上で荒野
−タイプの434c I遺伝子と結合された
各々、pA015.2からの大きいXhoI/5stlミ片(9,4kb)は、
pAD16.17、及び、18からフオームプラスミドpPS2、pPs3、及
び、pPsiまで浄化さnた小さイX h o I / S s t I 破片
(3,7b)に純化された、及び、結紮された。
各結紮かものいくらかの形質耘換細胞から分離さnたプラスミドD、NAO制限
分析は、全てのpPSプラスミドが予測された全体の組立て体を持つことを示し
た。
これらのプラスミドの組立て体は、図13に示さnる。
pAD、及び、pPSプラスミドによって運ばれた万ベレー、夕の完全さは、配
列によってチニツクされた。
初のに、こしく=、約200の塩基−ベアEcoRr/?StI仮片を分離下る
ことによって達成されたlacプロモーターの全て、及び、1acZ遺伍子の5
°端郁ヲ運ぶ各々のp A D、及び、pPSプラスミド、及び、サブー@性三
殖がらそ工らご、r二3r:L;: 18のポリリンF ’フルに。
シングルを一座礁させたテンプレート(=、原準のプロトコルに従って純化され
た、及び、塩基配列決定さらnた。あるいは、この因雌なザブ−無性生殖手続き
は、回避された(プラスミド配列を使っている)。
これらの分析は、適切な14merオペレータ塩基配列が全ての適切なブラスミ
タにδける5ai1部位に存在することを示したヨ
lacプロモーターの他の!g著な特徴の存在は、また確認された。
2.2pPSプラスミドは、機能的な434のリプレッサーをコード化する。
434のリプレッサーを視覚化することは、pAD16.2、及び、pPSプラ
スミドによって産出した総蛋白抽出は、選択的コンディションの下で成長さぜら
nた真中の一5培養から1傭をされた
ポリアクリルアミドゲル電気泳動、及び、COOm aSsieの光り輝く膏い
(02509色付けFollowfngリブレッザーのサイズと一致するタンパ
ク質に、明確に434c I遺伝子を含な細胞株において1.察されないであろ
う
しかしながら、セの英検は、純化されたリプレッサーの1μgがこの比較的無感
寛な技術を用いてC;んの嵐に明白であることを示した。
従って、″ヱ9よる牲との量に8いて434のりブノッ丁−そ検出下るために、
少なくとも1%の全体の細胞タンパク質の発現レベルは、必要とされるであろう
。
まrS他の同様の一ザイズで分類ざnたタンパク質の背景は、検出を難しくする
。
従って、更に敏感な西洋のにじんでいる技術ば、使ねnな。
西洋のにじむことによって434のりブレッザーを検出することを要求された第
一抗体は、純化された兜全な434のリプレッサーをウサギに注射することによ
って1傭そされな。
このpolyclo’nalな抗血清の特異性情、示された(434c工遺e子
に避難させる大M百細胞株の純化されたりプレ7サー、及び、抽出を使っている
)。
抗血清数個の低い希釈で、バクテリアの抽出がものタンパク質、includi
ngする434リプレツサーは、検出された。
しかしながら、さらにx、m清の希釈C;、0ずが検出−できる状態を維持する
434のリプレッサーに帰着しな1/10000〜l/20000の希釈で1!
察されつつある六大の特異性
西洋のにじむことの感度この抗体製剤、及び、わざびpe r OX l d
a 5 e # 3検出技術を匣う630oΔ1ac4169の未加工の細胞抽
出を”S pL k 1 n gすることによフて評1=された様々な量の純化
され;リプレッサーを戸つ”s 34CI遺;=そを含まtい原ツ状態の下で抽
出の5oμgにおけるリプレッサーの5ngは、容易に検出されるであろう0.
01%の全体の細胞タンパク質の発現レベルと一致するこの感度テストプラスミ
ドを運ぶ63oOΔ1ac4169細胞株の百の汚点における同じ第一抗体の使
用;;、全てpAD15.2、pPsl、pPs2、及び、pPs3に避難さぜ
る!胞が434のリプレッサーを合成することを最終的に示した。
獲得された走置型濃度計を使うバンドの相対的な輝度の決定は、全ての4つのM
E胞株が434のりブレッザーとしての約0.4%の全体のMB胞タンパク質を
含むことを示しな。
最終的に、戸野−タイブのオペレータ塩基配列S−結合するための434のリプ
レッサーの能力は、バクテリ不ファージ434c I、434v i r、及び
、λc工が芸能的な分析において決定された。
これらのファージのライフザイクルにおいて結合のプロモーターPrの9のオペ
レータへの遺切なリプレッサーは、紀胞fj百の厚因となる遺伝子の転写を抑え
る従っ、て、cIリプレッサーを内生−的に合成する細胞);、既に現存するリ
ブレフ丁−による溶菌遣1ヨ子発現の抑制による対応するファージに一つて溶菌
5こ対して免疫である。
のでcI突然変異体ファーシリプレツアーを合成するここができζいこnらのフ
ァージによる5染漫の溶菌発現型(;、ホスト:a胞におけるリプレッサーの欠
如のなのに診断によるものである
vir突然度真体ファージのPrオペレータは、リプレッサーとの減少したM相
方そ持つ結果に関して内生のリプレッサーの低いレベルでば、このファージ(=
、溶菌である、一方、更に高いリプレッサー集中では、超−感染は、抑制される
ということ
結果のテスト細胞株によるこれらのファージをcross−streaking
するpusプラスミドに避難させる細胞が434c I及び434virによっ
て超−感染に対して免疫である、しかし、xCIに対して@感であることを示す
他のパッドプラスミドを運ぶ細胞株は、3フアージ全てに対して敏5でめった。
これは、pPSプラスミドを運ぶMi胞が機能的に7ベレータを結合することが
できる434リブレツザーすなゎちの高いレベルを合成し、及び、転写のPrを
抑制することを明誕に示す。
更に、このリブレッザー/fベレータ相!作用の特異性は、、434のリプレッ
サーの判カにょってXc工の万ベレータを結合するために示ざnる434のそn
らと異なる配列を持つMJ胞溶溶菌帰着する
概要において全ての3 pPSプラスミド(=、正しい胆立て体であることりこ
決定した運ぶたのに434万ベレ一タ塩基配列?子り一部及び廐■巨:つζ43
4 CI、”ブノ、τ−そ合成する2のに
2 ベ −” 暮
下で示さnたように、pADの人口の割合、及び、pPSプラスミド−含む細胞
株は、選択に関してSいコロニーを形崖する。
更にこれらのプラスミドを含む細胞株が数ケ月の選択前な煤買に5!、持される
ならば、それのに気付かれたサブーculturing必要なとき、人口におけ
るヨいコロニーの割合(=、増大する
これらの白いコロニーがtacoperonの全ての一部がE化させられる、或
いは、削除されるプラスミドを運ぶということが思われる。
そのような問題を最小限にする通常の方法警;、再相合−欠陥のある細胞株を使
うことである。
しかしながら、Δ1ac4169、及び、r=c、化56対立遺云子の結合ば、
TPNPGを前にしてB胞テを不一生存可能にするこの存在の理白(=つきつし
ない従って、注!(=、rscomb 1natory出央事の可倉巨性の高い
ソースに進路を夏えた。
la、c万ベロンを発現するプロモーター、及び、D p Sプラスミドに8け
る434のリプレッサー遣伍そづlaCプロモーターから得らnた双方央である
ことがS:=される従って、配列);、非常に1!1様である間に起源配列、及
び、カナマイシン−耐性の遺伝子が謀ミnた選択主ジtコンディションの下にな
:すn:;ならtいと仮定下ると、これらの配列がlacオペロンの削除に帰着
するであろう再結合
pAD15.2の組立て体の間、434 c、r遺伝子は、lkb 5au3A
i片にプラスミドpRP42から転送する。
[434のリプレッサーリーディングフレームの停止コドンは、この破片の右手
サイドのS a u 3 入部位、従って転写−的終了が合図しないpAD15
.2運搬にクローニングされる遺伝子と同時に起こる。
更に、またこの3au3A破片は、pBR322の残余を運ぶ(アンピシリン−
耐性遺伝子プロモーターを含んでいる)。
従って、これらの問題を修正するために、上流へ、及び、下流へ434CIコー
ディング配列の102配列双方共、変更された。
領域に、トリプトファンプロモーター、及び、適切なオリゴヌクレオチドを使う
コンセンサスShine−DaIgarnO配列と流2″L′4−さかのぼって
交換さnた。
これは、プラスミド内再結合を妨げるそしてまたアンビシリ、ンー耐性遺伝子プ
ロモーターを解任する。
rrn Tlターミネータは、434cI遺伍子写しを終わらせるなめに、43
4cIコーディング配列の3″端部でまた導入された。
その報告5nた2−万岡上の終了活動が434cXの写しそ終わらでているのと
;′¥、様に、ベクターにお、Xてセつ4M″C−開始された1対している写し
からの434c I発現のあらゆる湿舌りを回避するので、このローー独ニした
ターミネータは、選択された。
0、 4 −スミFつTPT セ立′体万すゴヌクレ万チドは、上流でコンセン
サス5hine−D a l g a r n O配列(A G G 、A G
G T ) 5 塩i5−ベアと央に荒野−タイプのtrpプロモーター配列
ご導入するために使われた434cI遺伍子翻訳−的なスタート部位の
このスペーシングは、434cI遺伝子の最高の翻駅−的な活動を行う。
434c 工遺田子のスタートの便利な制限部位の欠如のためにEcoR工ば、
コーディング配列の申の33塩基−ベアを置く使われた
こnは、1リゴヌクレ万チドにおけるコーディングffmの5゛端邪の包含を必
要とした。
必要とされ7″:配列は、長さ126塩基−ペアでめつ、及び、このように4万
一バーラツプしているτリゴヌクレ2チドから岨み立てもnな。
こn、らの万すゴヌクレ7チドのannaa l 1 i=gするF O! l
OW (r’、 g 2 Prの126の塩基−ベアミ片1;、εcoRI−
割らnたpUClつベクターに分離すnた、及び、クローニングさnた
アンピシリン、及び、BCIGそ含む媒質上の形質転換細胞の選択F OI L
OWL n gいくらかのヨいコロニーからのD N、Aは、塩基配列決定さ
られな(プラスミド配列プロトコルを便っている)
これ:;、予力されたように、そうであるためのプロモーター配列の組立て体を
確認した。
り、−T+2 億
rrn Tlターミネータの配列は、双方の配向における写しのためにそれを強
いターミネータにする長いA−Tの豊かな領域の側fにある長いG1C0量かな
ステム組立て体を持つ。
この配列の逆にされた度復性賀のためにそれは、挿入されたそれによって各スト
ランドの中の細胞ツーannea l ’l i n gの問題を回避する4オ
リゴヌクレオチドを便う
オリゴヌクレオチド(=、ベアーにannealledされた及び別々に分離さ
れ、及び、割られたEcoRI/Hlv、 d r I Iに結紮された結果的
なダブルそ一ミーさせたDNA5アンピシリン−耐性への細胞の転換の前のpT
PI DN、A
挿入されたターミネータ組立て体の配列に、確かのられた。
ク 、 ;暮 ミ ド QT ′ l P旦 でア − り辷trpプロモータ
ーの後ろにクローニング:f−れるなのの434c I遺伝子のソースの組立て
体は、プラスミドpRP42−76であった。静かな突然変異は、導入さnた只
然変異三反を試験1客でミうどちらのプ1′ド上ので(J K p n I 、
及び、)lnalIIのために制限部位そ造るたのにX3認識らせんのための配
列コーディングのこれは、オリゴヌクレオチドの導入が続いて入るのを許丁。
434c I遺伍子を運ぶEcoR工/5au3Ai片(役60o塩基−ベア)
は、割らnたEcoRI/BglIIに分離された、及び、クローニングされた
pTPlこれは、正確に434CIオープンリーディングフレームを改警し、及
び、翻訳−的な停止コドンは、s a u3A/BglII接合の中で保持され
る。
いったん、分離されれば、trpP−434CI−rrnTl刀セットは、割ら
れた(カセットのどちらの#i部ででも紹介されたポリリンケルにおけるB a
mHI Baを使っている、及び、pAD、及び、pPSプラスミドにおける現
存434cI遺伝子に取って代わるために使われる)。
pTRTlを組み立てるために使われるtrpプロモーターの配列は、存在トリ
プトファンにおけるtrpリプレッサーによって転写を抑制するために縛られる
。
43.4cE遺伍子の発現が将来の仕事において制@されてもよい(必要なら)
ように、このリプレッサーのγこのの結合部位;=、故意に保持された。
しかしながら、434のリプレッサーの合成を都合よく許丁ために、細胞採番;
、t rpR遣伍子がそうであったもの:こδ−λて組み二てらスる(染色上か
ら考ゴ除さnる)、−1ロトコル
、 N を−2謬
T ON P C−選択プロトコル(;、計画された突然変異体リプレッサーが
1aCY発現(丁なわち条件付の抑制の抑制による選択)の抑制に帰着するオペ
レータを突然変異体434に今結び付けるクローンのために選択を見込む。
TONPGは、1acY permease遺仁子を発現している大腸菌B胞の
成長を抑制する。
シングルコピーl acY十大腸百による早期の仕事示すということこれらの細
胞である最大限に敏゛惑な500〜1000マイクログラム/ミリリツトルのT
ON P Gスクシネートの!!LIJ=の媒賀においてl acYを発現し
ているとき、混合笑殺は、TONPGがミックスされた1acY÷/−集団の中
から1acY細胞を選択するために使われるであろうことを示した。これらの笑
殺は、1acY”、及び、1acY−pADプラスミドによって繰り返された。
TONPG選択は、1ac−削除さnた大MIMホストにおいてただ動く。好ま
れなホストを=、下で示される。選択は、液体の培養において!!シこよく動く
、しかし、寒天プレートでまた働く、!!に異なるガラクトシダーゼ相轟物に熟
達した1英な9間の仕事に関する選択、バラー二トロフェニルーベーターチχガ
ラクトシド(7’ ? N P G> 0 プレートに3Xするq乞C培豐、二
び、TPNPGにおけるTONPGを使って、選択は、最初の人口に存在する1
a c −p A Dプラスミドの6つの5豊富そ通常達成する。
、9 ゛、四−ウッド
選択されたバクテリアのホストは、そのようであったに関してはTONPGによ
って選択を可能にするこれば、ホストの能力がスクシネートの最小の媒賀におい
て成長することを要求した。この例に使われる特3+Jなホストは、全体のla
c、tベロンが削除された1つであったl a c A 4129゜しかしなが
ら、他の遺産な突然変異体ホストは、使われることができる例えば1aci−1
l a c Y −a適当なり胞株は、細胞株W1485(CGSC6300)
誘導体から組み立てられたトランスポソンー運結さf’L7′l:PL形形厚導
入使う全体のlacオペロンのために削除された。
、 ON *(* −1
lac−細胞の背景の中から1aclEi胞を選択するために、TPNPGの能
力を試験するために63001aC−及び、そのΔ1IC4169の培養の派生
したことの混1合笑笑殺、行われた。こnらの細胞株);、1 m h(jPT
Gの存在下でミツドログ段階;で成長ミでらnた(ヲL猾γベロンの発現を引き
起こす−のに)、2つの培養(=、ミックスされた様々な割合1 rrIM X
P T G 、及び、50μg/l BCIGを含む最小塩分スクシネートプレ
ートとで遼嵩X、″希釈にめっきする前に’l’ PN P Qによる、及び、
T P N P C−なしの双方共。
最初の笑殺は、500=g/ミリリットルTPNPGがほんのLac″細胞の成
長を遅らせることができることを示した(28°Cで48h後の小さい青いコロ
ニーの形成をトしている)。しがしながら、この背景は、1mg/ミリリットル
TPNPCを前にして除去された(めっきされた(7xlO”’まで)臂いコロ
ニー(表V)を形成することができる1ac−細胞のうちの何もないことに帰着
している)、一方、このTPNPG濃縮は、1ac−細胞の生活力に著しく影響
しなかった。 これは、TPNPG againstlac”細aのiい選択的
なパワーを示す1acY遺伝子がクロモソマールであるときさえも及びこのよう
に最低僅でば、数をコピーする。この点で、更に高いコピー数、及び、従ってp
PSプラスミド上のlac遺伍子の増大された発現レベルは、TPNPGアブテ
ーク上のエネルギーの更に大きい浪費に帰着するべきである(1 ac”細胞の
殺害を更に効果的にしている)。
表 V
N、 D、 =定量不可能
TPNPG(7)fi々なpAD、及び、pPsプラ:)、ミ’r:を運ぶ63
oOΔI a c 41’ 69細胞の生存への影響は、上で示されたように、
媒質上の@養の適切な希釈にめっきすることによって試験された。2つの英検か
らの結果は、全てのプラスミドがTPNPCを前にして!及び白いコロニーの形
成に帰着することを明らかにした(表VI)、その不在中に更に白いコロニーは
、検出されるとはかぎらなかった。
表 VI
ND=定量不可能。
既に観察されたように、pAD全で、及び、pPSプラスミドは、434のリプ
レッサー/オペレータ相亙イ乍月の存在にかかわりないBCIGを含む媒質上で
腎いコロニーを与える。おそらく従って形成された白いコロニーは、プラスミー
を運ぶB!!に起因しなければならない効果的に与えるために、F化させられた
、戒いは、削除された細胞を1ac−にする。これらの白いコロニーが発圧する
(はぼめっきされた細胞の10°S)比較的低い頻度に、それを示唆する(TP
NPGを欠く媒質上で)そnらは、臂いコロニーの大多数の間に見つ(丁らnな
い状?そ維持するであろう。 そのような臼いコロニーの細胞に−って避難ざで
ろスなブラスミタの分析)=、劇乎(とで見る)を明らかにした。
rpspaを前にして、細胞株をpAD−芽つことによって形成さnた青いコロ
ニーの頻度は、10’〜10′減少した。こnは、抑圧されていない1 a C
Op e rOnに避難ごてる人口の大多数のTPNPGによって殺害を表す。
pus3を運ぶ細胞株ば、T P N P C−の前での同項の範囲にまた殺さ
nたように既に434のリプレッサーがこのプラスミドにおけるlac遣伍子の
転写を抑制することが不可能であるということが示されたと仮定すると、予力ざ
nるであろう。しかしながら、全てのケースにおいて、残りの数の青いコロニー
は、TPNPGを前にして獲得された(めっきされた細胞の約IQ−5の頻度で
)。これらのコロニーが既にTPNPGの選択的なパワーがそれら全てがlac
”のままであると仮定すると、めっgさnた細胞のミ倒的多数を殺丁のに十分で
あるということが論証さnたので、1acY−交熱E異体プラスミドに避難ざぜ
る細胞を主として表すということが、已0れる。剪の笑殺が染色体幻にに生まれ
た1aCY遣伍そのたの(こ高い突然F異類!を示ざなっ゛っ2ので、プラスミ
ド内耳結合が突然変異z(7)明らかに藁い数のj夏因となるということが忠n
7′Lる。荊の仕事り;、2八らのプラスミドがレクリエーション細胞株におけ
る不安定性、及び、そnの傾国があることそ示した6300Δ1ac4L69
recA56e胞株そのような再結合をZげる二のに便わnるであろうもの:=
、T 73 N ”) Q上で不一生存、可能である。しかしながら他の細胞株
との鋭いコントラストにおいてpus 1を含む細胞の圧I;lI約多数、また
は、pus2は、TPNPCの前に残存するわずか2−5減少つつある青いコロ
ニーの数は、折り畳めるpus 1のために最小であるこの低下従って、これは
、p−galactosidase活動における強調された減少と明瞭に関連が
あるまたおそらくこれらのプラスミドのために既に示された1 acY発現、、
従って重要な結論は、引き巴されることができる(434のリプレッサー、及び
、その同族語のオペレータの間の相!作用が減少することができる)Iac遺伝
子発現十分に細胞の大多数は、選択約手Rきがら生き歿ることを許すために。
、 鉋1−1 レー。
4 棒 1 し。
任意の1リゴヌクレオチドの挿入による434リプレツサ一結合ドメインの任意
の突然変異生成を容易にするためにF更された434遺伍子は、示された(Wh
ar−ton、及び、Ptashane、Nature3L6、[1;0l−6
05)。434のリブレッザー遺伝子(;、ネイティブのアミノ酸配列!−優存
している間に、D N 、!−認識らせんのどちらのサイド上ででもKpnI、
及び、Not工制限酵素對開場所を導入するため(こ、突然変異厚を与えらrし
た。−塊の7リゴヌクレ1チドは、正しい粘IF−Eのある項五と共に今まさn
た及びD N A認識アjVファらせんの至る所でランダムに分配された突然罠
異のF化している頻度を含rjeこれらのオリゴ混合物ば、KpnI、及び、N
otrの粘着性のある端部の間にクローニングされたの434のりブレッザー遺
伝子を修正した。代りに、「ダーティ万すゴ」アプローチは、D N A結合ド
メインの適切な位置の塩基置換による混ざったτリボの生成のために使われた。
° ° 1い Aだ “ f′オベレ一本 1−1I−雫 乙 乙1 レー
自然に発生している疑似オペレータは、変更されたリプレッサーの選択のために
便ねれた。この仕事のためのターゲットは、フランスの豆からのGPAL2遺伍
子、とうもろこしからの葉緑紫a/b結合タンパク質遺伝子、及び、他のもので
あった。我々持つコンピュータ分析によってi:確認されるいくらかの潜在的な
434疑似万ベレータは、GPAL2遺仔子の領域に位置するということ、GP
AL2プロモーターのこれらのa域は、F!!された特異性434リプレツサー
を選択するために使ねnな。「疑似1ベレーター」配列は、l a c Z /
L a c Y遺伝子を動か丁1acプロモーターの−10〜−35領域に挿
入ざh 7′:、汚れなオリゴのもの434のりブレッサー遣伍子に挿入さnた
、そうすれば、混合物は、大腸菌630oに転換され7.:、選択プロトコルは
、印加さnたそして分離されたコロニー。我々が突然変異体リプレッ7−が選択
されろ二とがでミることを論[した微生物学の、及び、分−?技術を便う。リプ
レッサー遺伝子の特徴付けば、D N A塩基配列分析によって行われ、及び、
結合は、リプレッサー結合の力を決定するために研究する。
要するに、本発明は、なるべくバクテリアの:il!l胞株、及び、プラスミド
の選択系及び、@感な@殺すブストレート選択プロトコルを提供する。この選択
系は、変更された特異性を示すリプレッサーを選択するために使われることがで
きる。本発明において意味されるである供給上記の変更された特異性のリプレッ
サーによる有機体において遺伝子発現を制御することの、遺伝子発現のコントロ
ールのこの方法の唯一の必要条件ターゲット遺伝子のDNA4s基配列である「
疑似オペレーター」の確認正常なオペレータ塩基配列と類似するDNA塩基配列
である。そして選択系結合することが可能であるリプレッサーの選択を上記の「
疑似τベレーター」に許可するI I 1. 了 Li −
このモジュールは、雄花を含む図17.18、及び、1って示されたポリ−ヌク
レオチドよりなる 特異的のDpA塩基配列これと共に、明確に男性において発
現されるものは、組織を花で飾る。
図17に示された遺伝子配列を含む大yk百株R1丁ストに寄託されたプラスミ
ドpMSLOは、1989年1月9日付寄託番号NCIB 40098としてN
atio:=lalCo二AeC’−10:’、OA上n、’−+5trial
& Marine BaCteri&に寄託されたものである。
図18に示された遺F−そ配列を含む大腸菌株DH5αホストに寄託されたプラ
スミドpMS l 4は、1989年1月9日付寄託書号NCIB 40099
としてNa110naI C011eCilOn of Industrtal
& Martne Bacteriaに寄託されたものである。
図19に示された遺伝子配列を含む大MW株DH5αホストに寄託されたプラス
ミドpMs14は、1989年1月9日付寄託番号NCIB 40100として
National Co11ection of Industrial &
Marine Bacteriaに寄託されたものである。
これらのCD N A配列のM離、及び、rF微行け、及び、確認するだめの分
子のプローブとしてのこnらのcDNA配列の利用そして、対応ゲノミック配列
を分離下る、以下説明する。
ゲノミック配列を支持するクローン、及び、例証さnたアプローチ、及び、技術
を使うクローンの1つQlらのプロモーターカセットのHiFf等しくどnへで
も印二口さh−でもよいのクローン。更に、レポーター遺伝子へのプロモーター
融解の製剤、及び、テスト種へのこの組立て2のE換)よ、示さnる。
別途明!ミしない】つ、全ての楼酸損イ乍は、Sa二b;ooIC%F、r i
tS ch、及び、M a ni a t i S 、分子のCI 0 n
1 n gにおいて示された凛準手#!きによって行わnる:A Labora
tory Manual、5econd Editior+ 1989年嵐誘
−(
トウモロコシの雄花において発現される遺伝子へのクローンcDNAsに、我々
は、2cDN−Aライブラリを組み立てた。トウモロコシにおいて、雄花は、主
なステムを終わらせる房に運ばれる。ライブラリ1は、全てのトウモロコシ房か
らの諸工芸のCAIRN−Aから準備をされた耐える遅い減数分裂巧(主として
2−広告、及び、早期のtetradステージ)を持つ全ての房からの諸工芸の
口A] +RNAからの早期の減数分裂巧(早期の減数分裂前期の大部分のme
i ocyte s)、及び、ライブラリ2.6U14ばライブラリスクリー
ンーニング手順を示す0、これば、唯一の早期の?jIt数分裂M FS cD
NAs、及び、1の唯一の遅い減数分裂cDNAt生み土した。クローンPMS
3120の塩基ベアの部分的7:c D N A !!動ススクリーニングプロ
セス;って分離さnる続いてj:!われた等身丈のクローンの近くで対応するも
のを分離するたのの異種混合プローブとしてPMS l 8゜
下表v工工;=、各々のこnらの0フN人クローンのいくらかの特徴を要約した
ものである。早期の減数分裂ライブラリから分離さiた5 MFScDNAsの
mRNA5の発現(=、双方のいつも減数分裂房試料から分WjiされたRNA
において検出される。これらの(D N A sと一致するffl RN A
Sば、雄花に完全に特有であると(=かキラス、及ヒ、it片(pMS 10、
及び、pMS 18)におけるかなり低いレベルで、或いは、薄片、トウモロコ
シの穂軸、及び、根(pMs 1、p M S 2、及び、pM S 4 )表
V工Iにおいて検出される。一方、pMS14mRNAば、遅い減数分裂RN
Aにおいてのみ、発見され、及び、薄片、トウモロコシの@!粕、また、根(表
Vl x>において検出されない。
ニー−jL
’=DNAう1′ブラリ1 (剪の減数分裂);之:;ライブラリ2から単離さ
れたもの。
2 塩基ベアにおける概略のサイズ。
3 ヌクレオチドにおける概略のサイズ4 ÷=房に、及び、薄片、トウモロコ
シの穂軸、及び、根におけるはるかに低いレベルでノ発現。
÷+=房のみにおいて、及び、葉においてはるかに低いレベルで発現。
+++=房のみにおいて発現。
5 E/L=mRNAが早遅両方の減数分裂房からのRNA中に存在する。
L = m RN’ Aが遅い減数分裂房からのRN −A *のみに存在する
ゆ
我々は、ドツト汚れ異種混合(図15)を使う房開発の間のこれらのcDNAs
と一致する遺伝子の発現を調萱した。ドツト汚れ分析は、放射線ラベル−された
p %fS cDNAsに異種混合を従えているニトロ細胞ロースに全体のRN
Aを結び付けることによフて発生させられ之。全てのフィルタは、168時間の
間さらさnたpMSIOを除いて一70゛Cで48時間の間フィルムにざら、さ
れた、各試料における房長さ(=、次のとδつであった:Z 2cm、B=2−
5cm、C=5−10cm、DI++10−15cm、E=15−20cm、F
=20−30 cm、及び、G = 20−30 c rn 、図15にδげる
堅圓なバー(;、各々の試料における小、抱子形成と比較して発達上のステージ
を示ず; F >、(=わ−?#2数分裂、更=減数分裂、IP=の未熟な花粉
、及び、M P =4、花粉を成熟させる。
早期]減数分裂m RN As (pM S 1.2.4.10、及び、1日)
は、あまりその時非常に房における開発の初のに集積しない長さにおける2セン
チメートル我々は、このステージの前の花の分裂組織において発現を分析しなか
っな。これらのmRNA5は、減数分裂巧ステージを騒で国歌し、その後、花粉
グレンが成熟するので、低下する。pMs14の一方先の減数分裂m RNAは
、めまつ房においてその時検出されない長さにおける5cmLかし弱の胞子形成
la胞が減数分裂(図15)に入るので、非常に増大する。早期の減数分裂m
RN ASに関してま熟するように、pMs14 mRNAが交熱低下するので
、花粉は、巧(図15)において集積する。こnらのデータは、遺伝子発現の異
なる一時的なコントロールがトウモロコシにおける雄花の開発の間に発生下るこ
とを示す。コントロール早期の減数分裂m RNAsの1槓のブ:グラムを組む
おそらく非常にl!]槽である、しかし、外観、W積、及び、先の減数分裂m
R,N −Aの、、pMS14!調整下るそ調整上著しく対称的である双方のい
つも減数分裂rn RN A s l:、成熟した花粉グレンの1積の前に発生
する発達上のブコセスに従事している。それらである明誕に裂開のように巧開発
の後のステージに関連していないまた、それらではない:i熟した花粉に3いて
其攬する二三N、屯S、までのもとの場、7へ異種混合は、トウモロコシの雄花
におけるm RN A s夫人の組織局部化を決定するなめに使われた。使わ几
る技術は、Wright、及び、グリーンランド(1990年において示される
:SEB 5ezinar 5=riesvol 43広告N Harris、
及び、DWj l k m a nによって、ケンブリッジ大学出版部、ケンブ
リッジ;プレス)において、示されたデータは、pMS14mRNAのためのそ
nである。
図16A、Bは、pMs14アンチセンスRNAプローブによって5itu 5
itu異種混合を示す。
感覚、及び、アンチセンスプローブは、pMs14の300の基礎的なベア破片
をベクター、pBSにザブクローニングすることによって1傭をされた。従えて
いる放射線ラベル−されたT3、及び、T7の製剤によってベクター(Stra
tagene、商漂)のザブラ1′ヤによって提案された方法を利用する写しを
重合体−するこれらの異種混合は、2MS14 mRNAが開発途上の小胞子を
百む胞子嚢の細胞層に位置することを示す。
pMS 14アンチセンスプローブの異種混合は、てクシ!イにおける他の細胞
に発生しない、M様に、p)rS 14!F!、寛プローブ(;、特異そつの異
種混合(図工6C)を全く示さない、pus 14 mRNAのレベルがI!L
ス図15)であるとき、こnらのセクシまン(=、ステージの15−20センチ
メートルトウモロコシ房から作らnな、こnらのでクシ;ンにどいて、及び、次
の英検:〜らのそnらにおいて、異種混合は、他方ではなく1つの小さな花にお
いて巧の胞子嚢に発生する。図18A、Bに8いて、pMs14 rnRNAを
含;ないtapetalな層が減数分裂そ受けなかった胞子形成細胞そ目む、と
同時に、p M S 14 m RN Aを含tJR子嚢層は、四集粒段階の遅
い減数分裂小胞子を囲む。小芭の個々の小さな花の中のセットの朽が弁動的に発
展させないことは、トウモロコシの特徴である。このように現場異種混合は、p
Ms14mRNAの1積が組織−特異的であることを示すそして、データを確認
する獲得するドツト汚れ分析(図 15)からPm514 mRNAの発現は、
ステージであるということ特異的のそれが最初に減数分裂細胞を囲TJt ap
e t umにおいて検巴されるので。
九り
つ 1 X 惚茎「 9
cDNAクローンからのDNA、標處手続きを便うMl 3mp 18へのザブ
ー無住生題による塩基配列分析のたののpMS I O,サブ−クローンのヌク
レオチド配列ば、漂ま手続きそ使うdideoxyな方法によって決定さ、nた
。!!に、5equence (商凛)方法:;、匣0れ7.:(ザブライヤに
よって示さ2′した方法を利用している)、クローンの領域(=、前のゲルリー
ディングつ・ら獲得さnな配列から合成ざnた合成のオリゴヌクレ万チドと共に
供給下ることによって塩基配列決定さらnた。
ラフ1Sングの7:!:′)に゛ヱニ:′、る万すゴヌクレ万チダ集=は、ユニ
バーサルなプライマーによって使わnるそれちと同じであった。
MFS、1353の塩基のC1one p、Msloの十分な長さCD N A
i:、ベアになる。
完全なヌクレオチド配列、及び、予測されたアミノ酸配列は、図17に示される
。
配列は、ポリペプチドが!富である37371 kdの推論された分子量を持つ
341のアミノ酸のポリペプチドをコード化する1022ヌクレオチドのオーブ
ンのリーディングフレームを含むglycine残留物オーブンのリーディング
フレームは、5゛の側面にあり、及び、3°は、各々129及び201ベースの
9域を非−翻訳した。
1 4 N 惚3&1]1 勺
Examp 1 e ’ 2に示されたように、ヌクレ万チド配列を決定するこ
との手続き
クローンpM314である581の塩基ベアの完全なCDNAにおいて完全なヌ
クレオチド配列、及び、推論されたアミノ酸配列は、図18に示される配列(=
、ヌクレ万チド1かも278に及ぶオーブンのリーディングフレームを含む(1
27のアミノ酸のテ;分ミ)なポリペプチドをコード化している)。
ポリペプチドは、アラニン、及び、a r g l rl L h”r e残−
物が坤に畳重である。
7−ブンのリーディングフレームは、領域203ヌクレオチドを非−コード化す
る3゛の側Iにある。
コンセンザス処理、及び、polyadenylat ion償号ヘモサヌクレ
万チドA A T A A A l:、位置548に発生ずる
九り
つVζI Y −i基や −守
E X a、 m p 1 e 2に示されたように、ヌクレ万チド配列を決定
するための手続き
クローンpMS 18は、933のベースのにとんど等青火のCDNAである。
完全な、ヌクレオチド配列、及び、推論されたアミノ酸配列は、図19に示され
る。
pMs181;i:、その3′終点に28ヌクレ7チドそ欠く紛矢したヌクレ万
チドは、クローンpMJ 3に存在する万一パーラップ下るpMs 18掛ける
!!なる91の配列ヌクレ万チド
p M S 3 ’r;、CDNA 1nbranssLj′)差動スクリーニ
ングに;って分離された万すジアルのクローンであり、及び、pMsisを分離
下るたの)こ、異種1合ブ=−ブとして纜いて便07′Lな。
p!’i S ’−8i’:、ヌクレTチド151からEl13に及ぶ7−ブン
のリーディングフレームを含み、及び、25 ki 10dartOnSの推論
された分子量を持つ221のアミノ酸のポリペプチドをコード化する。
ポリペプチドに、a r g l n 1 m e残留物が特に豊富である。
オーブンのリーディングG;、各々150及び120ヌクレオチドの領域を非−
コード化する5°、及び、3゛の側=にある。
立1
ON・] ンー:″ ミー ローン 電−CDNAと一致する遣伍テを運ぶゲラ
ミックDNAクローンpMS I Oば、EMBL、3相から分離されたトウモ
ロコシDNAの部分的なM b O1破片のライブラリライブラリは、試験管内
で1 abe 11 ingしている系において合成さnた放射線ラベル−され
た「長い−merJプローブを用いて選別さnた。
この系よりなる 合反の100塩基オリオヌクレ7チド(pMsl○の塩基位置
452−551 :図17)の5 mg
合成のグラ1′マーフリゴヌクレ万チドの500 rr、 g配列−TAGTT
TCCT−CGGT粍及び長い7リゴヌクレ万チド、1.2の放!を線ラベル−
された万すゴヌクレ7千と(通常32− PaCT?、かつ、または、32−
p−ac”r?)、及び、v N 、< =リメラーゼlのK L e rr
o zvフラグメント5−10ユニツトの3′端部と共に塩基対そ形成する5反
応(=、それを除<DN−A laballirtg C” 二a1己〇ニーp
=i二三=g方ミのなのに使9れるそnと同じである緩衝液において30分の間
37゜Cで行わnた任意のへキサヌクレγチドは、省略された5ナイロンrHy
bajdJ (商漂名)フィルタ上で固定さnな5百万フア一ジクローン番=、
フィルタ(A rr1ershamインターナシ;ナル)のザプライヤによって
提案された前−異種混合、及び、異種混合tik衝液を使うこnらの調音と共に
65°Cで交配させられた。フィルタは、a x SSC上で洗われた9M31
0遺二子の完全な或いは部分的な領域を含むこれらの手続き50−60 EMB
L3ファージクローンを使う65゛ Cの0.1パーセントSDSは、獲得され
た
完全なpMS 10遺伍子を結合した3 EMBL3ファージクローン10/C
T8−1.10/CT8−3、及び、l O/ CT 25−3 カラ77)
D N A ハ、flllJ 混u 業’Ff+ 要によって準備をされた、及
び、分析された。各々のこnものクローンは、−aの9Kb EcoRIフラグ
メントそ含むと示されたpxs 10遺牙その第3のイントロンから5′に延長
する遺伝子の非−コーディング、及び、プロモーター領域。9Kb EcoRI
フラグメントmこ対応−P“ ミー を−ローン 電相CDNAと一致する遺伝
子を運ぶゲノミックD N Aクローンそ分離する!l)MS14 2アプロー
チ;;、行われた最初のアブ:−チにおいてE :(aニア j 65に3いて
示された方法(;、5(百方)ファージクローンを除いて採用された完全なCD
N A配列、及び、異種混合の手研き後の洗浄厳しさによってヌクリーニング
さnた14/CTA、及び、14/CTDを2つの陽性のクローンに譲った
第2のアプローチにおいてカットされた12 KOEcoR1戸のBlottf
ngによってpMs14遺云子を運ぶたのに示されたトウモロコシgeomic
なりN Aの留分カットされたEcoR工に結紮されたライブラリを製造するた
めのXxファージEMBL4 ONAの17 Kb DNAフラグメントをクロ
ーニングする上で示されたように、おおよそ200,000のクローン(=、ス
クリーニングさn、及び、pMs14’i!で雑種を生んだ17 Kb Eco
RIフラグメントを結合した2つの陽性のクローン、14/17m、及び、14
/17Rは、分離された。
さらに分析に関して、部分的なM b o I / E M B L 3ライブ
ラリから分離された2つの陽性のクローン3;、内部の1−7Kk)フラグメン
トを含むことを発見され7:5全てのクローンと共通のこの17 Kb Eco
R,rフラグメントの部分的な制限マツプは、図21に示ミnる忠ユニ
フ′″l″:″″1:対二τ二′ ミ・・ )″:ローン嵐詐c DN Aと一
致する遺伝子を運ぶゲノミックD N Aりローンを分W iるpMS 18E
x amp l e 5に8いて示された手続8番=、採用された
5百万ErrxB L 3フアージクローンに、pMs18の配列、位置133
−222>から得られた「長い−n’、 e r」プローブに交配させられた。
3″の′4足的オリゴヌクレオチドの配列は、5’ −GCCT CG G C
G C−T CG A C−3°であった。
pMS 18遺伝子を運ぶ2つのクローン、18/CT3、及び、18/CT2
3は、このスクリーンから分離された。
これらのクローンの制限マツピングは、それら双方共が遺伝子のプロモーター、
及び、上流の領域のpMs 18、及び、約4 Kbのコーディング配列の5°
9!よりなる 、4.5 Kb BamHI−3alrフラグメントを含むこと
を示した。
クローン18/CT3の部分的な制限マツプは、722− ハ fJL″′t・
ロニー−77′−″−の知立一体
X x E Nr B L 3りC’−ン10 / CT 8−375’ ラノ
a ノfブークコーンは、f乍らnた。
4.5 Kb PstI−EcoRエフラグメントを;、pン、工S二O−2を
与える−の:二、p ′:CL 9にり:−ニングさnた。
2.7 K;OXbaI−EcoRIフラグメントは、pMslo−3を与える
ために、puc 、18にクローニングさh f: 5
XbaIフラグメントへの1.6 Kb HindI!■は、pmslo−4を
与えるために、pUc18にクローニングされた。
ボ’J メラーゼ遁類反E(PCR)i:、E)MSIO−3がら930 bp
フラグメントl!−1嗜するために使われたPCR反応のたのに、usedされ
るプライマーは、次のとおりであフな。
プライマーE)UC/2は、po ly l i nka r部(nの側fに位
置するpUC配列に一致する。
それがベース123、及び、124の間に追加のチミジン残留物を含むというこ
とを除けば、プライマー10/9は、位置106−129からpMsloの配列
までオ足的である。
これらのプライマーの配列は、以下である。
p U、C/ 2 5 ’ CGACtl:TTGTAAAACGACGGCC
AGT−3’10 / 9 5 ’ 4GTCGGATCCCGCCCCCCG
CAGCCG−3゜?CR反応にδげる次の拡大、D N Aフラグメント;;
、;造ミnる〒ヘフランモングしているXbaI邪に及び翻訳創始者の前のI接
、塩基へのクローン10/CT8−3つ町ご慣塚にδ;ブるそのブレゼンミと寛
仁で力る配列、已英ζこ耳現さnる
その1の新奇なり amHI !−除いて、場所は、チミジン長g物の導入によ
って導入される。
この930 bpフラグメントは、純化されたゲルであり、及び、X!:+aI
、及び、Ba rn HIと央に消化ghな。
それは、その時XbaIと共に以前に消化されたp M 510−4にクローニ
ングされ、及び、歩留りへのBanHIば、pMslo−5をクローニングする
。
pMslo−5において配列は、結合されたプロモーター活動のためにMSIO
遺伝子を必要としなである度応した及びプロモーターが今あらゆる遺伍子にヒニ
ーズがついていることができるそのようなそれを修正した翻訳開始点の前にIi
接、発生するB amHI部位これら、及び、他の変態なしが発生したというこ
とが塩基配列分析によって確認された。
L
■ ゛貴千千 −゛ ル ロニ −〆レポ一 −;賃i二 ♂ ロニー −解
翻″r 休
p;jS I O−5(図38)からBamHエフラグメント;での1830
bp HirsdI I Ii:、p T A K1、以前にHm d 工I
I、及び、DamHiによるガツトに結紮さnた。
p T AK Lは、27=櫂物転換ベクターBin 19(Be ’s’ l
n 、 二 92ヨ :、 ニミE ; N ; C! B 二 CA (二
、: 5Rasearch 128711)に基づき、及び、glucuro
nidase (GUS) レポーター遣云子、及び、Nos 3° ターミネ
ータ図 24)を運ぶ。
その結果生じるプラスミド(;、pMslo−60USと称され、及び、MSI
O遺Iヨ子のプロモーター、及び、GUSレポーター遺伝子の間で転写−的な遺
伍子駐解を1 盲!−;い゛”JB−′起″r ヶを埠 煙亘 ゛ 許岨換え体
ベクターpmsxo−6GUsAgrObaCterium tumefaci
ens (LBA4404) (7)E、 Co l i (TG−2)から動
員さnたようにpRK2013にiaさf6E CoLi (HBIOl)を持
つ仮免許プレート上のトリバレンタル仲間になることにおいて
Transconjμgantsは、カナマイシン(50:、!g/cm)、及
び、ストレプトマイシン(500!、tg/cm’ )を含む最小の煤買上で選
択さnな。
50、g/cm’のカナマイシンを含むL−Bro:h(OCm ) 、i:、
シングルのAgr Oba Cte r l u mコロニーを予防接種された
。
一晩中培警は、150 rpmの震動によって30′cで反長ざでらnた。
この”is l (500I:l ) i:、刀アマ1′シ:/ OOug /
(7,):含むL−B r OT、h、 iこ予N m種ざi、及び、収長ざて
らn i+よう:二前に
使用の!fiのia掴−1−grobactar iai:、5分の3ooo
rpmで系を紡ぐこと(m;ってベレット−ざn、及乙ζ、=しいボリュームの
9億のM u r L S h、 、 i g e、及び、S ko Og (
MS) Iこおいて懸濁さ7−した瞑買フィーダプレート);、久のとおつに9
枚の5に径phiri皿において1傭そされた。
6−ベンジル−アミノプリン(1rrr g / i ) 、及び、1−酢酸ナ
フタレン(N A A ) (0、1二g/l)で補わf’−7’:固体のMS
媒質は、N1cotiana tabacur:L va、r Samsah、
懸濁液培看(1センチメートル)で−ffi L iねれた。
19てンチメートル、及び、L 7 CrQ’) kデノスク);、表fに!か
れた。
EL″3させられた組織計1・もの全ての薄片植物S;、フィーダプレートクこ
tかコーな
プレート、;、rN=s cof i工34 (9%名)コ井に封そざn、及び
、植物:長邪ま(羽るい室光=9元の1の2.6゛C)に−晩=卵を砲い一5
フイーダブレートD−ちのj、ミ;;、12でンチメートノシI径p 5 f、
、+ i f:i に A g ;−00a CZ e : i a ミ子 ’
L 狂Σ :二 】虻力ゝn、及び、1にぐ断ざ工な15づンチメートルでクシ
ジン
薄片部分がフィーダプレートに戻c”nた2o分以降ζ長部屋で封をされた、及
び、交換された
成長余地における48時間潜伏期の後で植物材料;;、6−BAP(1rng/
l)、N−A−A(0,4mg/l)、カルベニシリン(500μg/cm’)
、及び、カナマイシン(100μg/cm)で襦われたM S 3賞へ転送する
(petri皿において)
petri!は、封をさn、及び、膜長部屋へ戻った。
−Agrobactsriumによる接種後の3:A間を始めて、発射は、外植
片から除去され、及び、roOtingのためのカルベニシリン(200μg/
cm’)、及び、カナマイシン(IN OOttg/cm3J ) でMわれな
MS媒賀に置かれた。
転換された植物は、移動後の1−2週間を定着させ7″:5根を下ろす、転換さ
れた植物は、土を含むポットへE送する、及び、温室において成長させられた。
おおよそ植物が花で飾った移動後の1月、pMS 10−60US組立て体を含
rJ煙夏植物の巧は、原準手#!gを使うGUS活動のなめに慣霧された。
ト:ンドリアの様相そ抑制するために)(従って特!の選択ざnた植物の十分な
発現を分断ざでている)。
従って我々);、ターゲット植物組織において遺伍子発現を抑制する方法を提供
する転換することを安定的によりなる タイプの)物則し・ら全での植物;;、
遣伍そ組立て体によって更生ざぜらnてもよい経織−特異的の、或いば、開発−
特異nのプロモーターを運んでいるターゲット植物組織の細胞、及び、タンパク
質をコード化下るディスラブタ遺伝子において作動する有能である発現されたと
き前記のターゲット組織の細胞において呼′7Lを抑制することの細胞の死に帰
着する好んで、ディスラブタ遺丁ミ子f;、以下の中から選択される。
(a)晴乳類の(通常ネズミ)茶色の脂肪質の組織からクローニングされる哨乳
類の脱兵役タンパク質(UCP(b)変化させられた形のFニーA T Pアー
ゼのβザブユニットのための遣伍子加えられる、或いは、削除さnた配列を持つ
こnらの変化が他のザブユニットと云に組み立てる能力の保持に帰着するそのよ
うなそれしがし、A T Pシンターゼとしての機會巨を妨害する三しく組み立
てるなののこれらの変1!!ざnなザブユニットの能力は、重要であるそれらの
発現V志の必要とざnf、: p h e n Oi yp i Cな効果とし
て荒野−タイプのサブ日ニットとの酵素における結合部位を巡るそnらの競争に
依存する複Giな。このように、非−機能的サブユニットを含む錯体に、ただ弱
く活動的で、及び、こ1らのR12に避難ざぜるミトコンドリアは、非−機能的
である(c)Ai:、変化した合=の形の万イノン1遣ミそFo−ATPアーゼ
のサブユニット9をコード化する上で(b)で示さhたように、造られた突然変
異(d)度化させられた形のミトコンドリアの通過前−配列移動の生じることの
間機能不全であるおそらくミトコンドリアへのタンパク質輸送の混乱における受
容器部位のブロッキングによって
(e)大M[からイーストからのXX−ザブユニット遺伝子、及び、b6−gl
actos 1clase遺伝子の間の融解を包含する遺伝子組立て体disr
uptingな融解タンパク質の発現に帰着する
好んで、プロモーターは、tapetum−特異的のプロモーター、または、花
粉−特異的のプロモーターであるその点で前記のディスラプタタンパク賃の発現
に関して更生させられた植物が男性にあるように不稔の更に好んで、前記のta
petum−特異的のプロモーターは、添付図面の図17.18、または、1つ
で示された配列を持つ。
本発明のこれらの遺伍子制aI塩基配列の単離、及び、特抑制する方法を提供し
、及び、遺伝子に基づいた植物細胞のM発C;、呼吸の機能を抑制するものを題
み立てる。
技術は、特別な細胞、または、組織の抑制が必要とされる多数の収攬における広
いアプリケーションを持つ。
詳芝のうちで、関二・:;、もどの場所でELバー′ブ゛、′77の生産のため
のトワモロコシにおける雄稔性の抑制である。
雄不捻のためのメカニズムとしてのミトコンドリアの機能の抑制の概念は、雄性
不稔な発現型、及び、ミトコンドリアのciysfuctionの間の関連を示
したトワモロコシ(cms−T)におけるT−タイプの細胞室の雄不稔のいくら
かの前の研究から生じる。
1[5的なに図の関係が今なおミトコンドリアの機能障害、及び、crnsTの
間で確立さnなければならないが、証拠の1顎している団体は、その十分に機能
的ミトコンドリアを提案する(特にtapetalな細胞において)木賃的であ
る
これは、m I Cr OS p Or Og e n e S L Sの間衿
;二重要であるので新陳代謝のt ape t a 1な細胞に置かれる要求ミ
トコンドリアの数における40−折る増加に帰着下る
このように、我々は、oxidat 1ver:phosphorylatio
nを離すたのにミトコンドリアに作用下る多数のマイナスの只然変異を提供下る
。
!、!確にトウモロコシ巧組織において発現ミnたと1、こnらの只然変異(;
、雄性不稔7′:発現型に帰着下る。
提案さnなディスラブタタンパク賀、UCP清乳がの茶色の脂肪質のM’iaの
t h e rm Og e n e S j Sにオイて役二つ及び存在する
陽子チでネルを形成する、及び、この−うにχを噴断する陽子B ! 6 oユ
ニ〇 (he?、 三calな潜在的な差異の消散によってox、1dativ
eなphosphorytat ionを離すミドコニ/トリアの内側の膜にお
ける二量体として
代替は、領域が交換される空想的な遺伝子組立て体の使、用である(非−機會巨
的タンパク質を造っている)。
ここのターゲットタンパク賀ば、FO−ATPアーゼのF 1−ATPアーゼ、
及び、ザブユニット9のX−ザブユニットである。
機能的なA T Pアーゼ錯体のアセンブリの間、度!!された空想的ザブユニ
ットは、特に、キメラが終わった(内生のものと比較すると発現さnる)とき自
然に発生しているサブユニットで通f従事した部位を結合するために遺伝子を完
成する。
変更されたサブユニットと共に組み二てられるFl、及び、FOATPアーゼの
ものが弱く活動的でありそうである、或いは、非−機能的でるりそうであるので
、ミトコンドリアの11=、分断する。
植物細胞のtrnsformationのために採用された方法は、2s:発明
ととりわけ密接な関係になく、及びトランスジニニツク植物ζ;、転換されたE
胞からの耳竺によって獲得ざnる。
多数の転換手続きは、Agrobactsrium tu m e : a C
l e :’! S −、* zi;、その7ニプラスミドと使う土壌感染のよ
うな文献、ニレクトロポレーションから知られている植物細胞、及び、厘形質体
のマイクロインジニクシ1ン、微量役#を転換、及び、茹粉萱転換にんの2.3
に!及するために
参照);、既知の方法の十分な詳細のための文献に巧われてもよい。
今開発、テスト、及び、*細胞の有機体におけるミトコンドリアの機能のディス
ラプタとしてのこれらの遺伝子組立て体の、イーストは、示される。
こnらの遺伝子が組み立てるものによるメカニズムは、植物細胞成長を抑制する
ために使われてもよく、及び、転換された植物の微分は、また示される。
これらの手続きの呂的は、遺伝子の1詔、及び、opti m i S a t
i Onのなめにモデル系としてのイーストを使うことであるタンパク質を絞
り出すためにミトコンドリアの機能を分断させるものを組み立てる植@細胞は、
その時そこから更生さぜられた選択さnた組立て体、及び、全ての植物によつて
転換さnる。
モジニールの特異的の冥施例は、次のExamp工aで今伊!証される。
伝−
である知ら几ているからレポートにおいて文献そ7″L挿入されたネズミUCP
遺伝子イーストcotiシャトルベクターは、のみUCPの発現の低いレベルを
与えたイースト);、S a CCn a r Om yCe S Ce r
e visiae細胞株YM147であり、及び、UCP遺伝子は、プラスミド
pCGS 110−UCP上で利用可能であった。
野生のタイプ遺伝子による有益な発現レベルの欠如を行う示された部位を使うネ
ズミUCP遺伝子の度態突然度異生成は、実行された
次の修正は、行われた
1、BamHI部位7ヌクレオチドの導入AUG メチオニン開始コドンへの5
° ;
2、イーストコンセンサス配列ATAATGに一致させるためのAUG メチオ
ニン開始コドンの周辺の配列の変態;
3、内部のB a m HI @位のII+除4、BamHI部位ものの導入T
AG終了コドンへのヌクレオチド3゛
これらの変態は、メチオニン開始コドンのイーストコンセンサス配列の導入と同
様に、翻訳されないSo、及び、3°ネズミUCP配列の削除に帰着する。GA
LI○プロモーター領域を維持するプラスミドpcGs110−QCP (プラ
スミドのマツプが図26に示され、及び、、 U CP遺伝子のmRNA配列が
図27に示される)、及び、ネズミUCP cDNAからの1.9kb Eco
RI / P s t Iフラグメントば、M13mp19 DN AのE
co Rr / P s t I部位にクローニングされた結果市組立て体の配
列;;、三しい組立て体を保証するたのに、貢行された。
示されな交然変異生瓜を置く次のとおりに3の異なるオリゴヌクレ1チドそ便う
Am e r S h a m (甜1名)只然変異生成キットにおいて手えら
れた方向に従って貢行された:
UCP−1の野生のタイプ医然変異体
CTCTGCCCTCCGAGCCAAGATGGTGAGTTCTCTGCC
CTC坦扛江(ATAATG)GTGAGTTUCP−2の野生のタイプ突然変
異体
TGCGACTCGGATCCTGGAACGTGCGACTC匹:工CTGG
AACGTJCP−3の野生のタイプ突然gr:異体ACC,IC,AT、AG
GCGACTTGGAGACCACATA釘ム1Σ−GACTTGGAG万リゴ
ヌクレ万チドすCP−1は、f3 amHI N開邪泣(アンダーラインを引か
れる)の導入とF[に、約メチ万ニン開始コドン発生ずるイーストコンセンサス
配列(デボそつけられる)を導入するたのに使われた。
万り、ゴヌクレオチドUCP−2は、内部のB amH!部位(アンダーライン
を引かれる)を削除下るたのに匣ゎれた。
万すゴヌクレ万チドUCP−3は、TAGがコドン(アンプーラ1′ンを引かれ
る)を止めた後で、即座にB a m三ヱ場厨そ導入するなのに・夏コれた。
こnらの3つの突然度異は、0.93 kb Barr+−Hエフラグメント上
で配列をコード化する全体のUCPの*離を許した。
突然変異体クローンの選択の後で、修正されたD N A i!、BamHIと
共に消化さnた。
選択さnる2oからの3つのクローンは、BamHIによる消化に関する0、9
3kbの挿入を行った。
塩基配列決定さるの明らかにされたUCP遺伝子が正しく修正されたUCPSI
、及び、UCPS4をクローニングする不必要なに化は、現れる
UCP遺伍子ば、その時イースト発現プラスミドpKV49まで転送する強いP
GKプロモーターのコントロールの下のS、ceravisiaeにおける外来
の遺伝子の発現、及び、外来の遺伝子の誘導/抑制を註丁GaLL−10UAS
ニー許丁ガラクトースが放炎媒質に存在するかどうかによれば
修正されたりCP遺伝子を含む0.93 kb BamHI7−yグメントは、
BglII制限場所i:pKV49にクローニングさnた(組立て体pKV49
−UCPに帰責している)6
1)!、CV49〜UCP組立て体を持つイーストのE換a)適切な酵母百株の
開発
pkv4g〜UCPのためのレシビニントのために我々が適切tマーカを運ぶイ
ースト細胞株を必要とした組立で体Ez、及び、考:K 丁6 G −A L
L −’= OU A s3.賀からの遺伝子発現の誘導炭素、及び、エネルギ
ーソース(GAL、1、G A L 2 )としてのglactO9e:別層す
ることができない
そのような細胞株(;、イースト細胞株YM、147、及び、5F747と仲間
になることによって発生させらrした、ウラシルを含む最小のプレート上の二倍
体の選択の後でコロニーは、媒質esporulatingすることへ転送する
。その結果生じる胞子は、特徴付けらnつつある(図28)その結果生じるイー
ストコロニーの前のYDPプレート上で成長さぜられな。
2の新しいイースト細胞株BET9 (ura3、trpll、1eu2、hi
s3、gall)、及び、BE27 (ura3、trpl、18112ga
11)を;、分離さnな双方共の基づいなPkV49によるE換に還轟である組
立て体。
b)酵母(イースト)転換
イーストE胞aBET9、及ヒ、B E 27 i:、pKV9、及ヒ、pKV
49−’UCP DNAと共にE’Agttた:形質転換細胞は、選択され、及
び、制限マツピングを幀えているプラスミド単離によってチェックさまた(適切
なauxotrophicな選択(レウ)ソミウている)
各々の4の異なる形賀E jlA a m B E T 9 / p K V
49、BET9/pKV49−UCF、BE27/pKV49、及び、3 E
27 / p K−y″49− U CF ) ’:’:’ ラ’:’j シン
クルのコロニーである懸濁するにおいて存在にそしてまたガラクトースの久四に
様々な炭素ソース図29)を含むplatir+gな媒質で汚される前の不稔の
水これらのプレートテスト図 29)がらの結果は、使われる炭素ソースのうち
の2.3上でそnを示したガラクトース及びpKV49−UCP組立て体の存在
(=、その結果生じるイーストコロニーの更に貧しい成長に帰着した
成長の遅延への更に大きい影@It、双方のpKV49−UCP形質E換細胞の
ためのglaCtO8eを含むグリセロール/casamino (gly/c
as)媒質によってwL察された。
UCP遺伝子を欠く形′XE換細胞〜或いはガラクトースによって引き起こされ
る、同じレーb″C−成長したようにE:換されないBET9、及び、BE27
紀胞株成長曲線分析
platingなテストがガラクトースのある所でのgl y/Ca S媒質上
でpKV49−UCP形賀E A 461 ’mの貧しい成長を示したので、液
体の培養における成長白線せ析は、成長欠陥の大きさを更に正確に決定するなめ
に、売行さnた。
図30における結果は、めっきテストの結果を代用下る及び示すということどち
らもだげpKV49−UCPD N A 、まZ L、ガラクトースの存在は、
イースト拍、抱反長=へのあら:pる影響を芽つのに子分である、−万、双方云
の存在は、成長f/厳しく遍らぜる組立て体pccs L 10−UCPと共に
転換された。・−スト細胞株YM147を使う我々の最初の結果が電要を成長欠
陥をガラクトースのある所での試験された炭素ソースのうちの少しも全く示さな
かったので、UCP遺伍その変態、かつ、また)=、異なるベクター(pKV4
9)の使用が目に見える成長欠陥に帰着したと、テ、ねれるであろう。
分析、または、UCP発現
成長白線分析がBE27、及び、BETQ形賀E換El胞図 30)の間の検出
−できる差異を示さなかったので、次の笑殺におけるBET9形質転換細胞を使
うことがただ決定された。
ガラクトースの存在、及び、欠如におけるgly/caS媒′iL双方共上の反
復成長分析は、BETQ形賞転換細胞と共に売行さnた。
培養(=、47時間が以前に図 31)観察さn7′−同じ成長曲線特性が繰り
返ざnたことを保証するたのに、ミ長することを許された。
その2時細胞:;、収攬され、トータル細胞タンパク質は、分D ” n、及び
、5DS−PAGEによって10%ポリアクリルアミドゲルにfr a Ct
l On a j e d @ l”−r=(復製;こδいて)。
一組のf rac t i onav−され2タンパク質タンパク質の=;−い
ニーディングを保証するtのに、C,OO:’:’。
assie Blueで汚ざnたもう一方のセットの闇にナイロン膜へ転送する
及びネズミUCP抗体を使う分析を西洋の5乙にさらした
西洋の汚れは、2つの主な特徴を示した1)BET9/pKV49−UCP形質
転換細胞、及び、VY l 47/pCGS 110−UCP形賀E:換細胞の
間のUCP発現の比較レベルは、UCP発現が約50−100を増大したことを
明らかにする我々の変態の結果としての折り目
2〕またガラクトースのある所でのgfy/casgf上で成長させられたとき
、欠陥のある成長を示すイースト形賞転換細胞は、本貫的な量のUCPを発現す
る。
である結ぶからこれらの結果ということUCP遺伍子の変態、かつ、または、p
KV49ベクターへのその次のクローニングpcGs110−UCPと共に初め
に検出されたレベルと比較してUCP発現の増大されたレベルに帰着した組立て
体
成長白線分析は、UCPの発現があるコンディジ目ンの下で成長させらnなイー
スト細胞の崖長率への影gを搾つこ、とそ示す。
今までのところでは、我々は、UCP発現の1大ミnだレベルがイースト細胞成
長=に関して持つ特異的の効果を確認することができなかった、し乃1し、予備
の店果(=、ミトコンドリアの欠陥そ豐き込む。
ガラクトースの存在、;た:;、久=においてζ長し一3ET9形賃sl:換E
l胞のラフィノース媒質(Gal規則に影響するべきでない酵素−的な炭素ソー
ス)において冥行された成長曲線分析UCP遺伝子及びガラクトースの存在が成
長z図 32)への影響を持たないことを示すこれらの成長曲線の間に収攬され
た細胞から分離されたタンパク賃の西洋の汚れ分析は、UCP発現のレベルがガ
ラクトースのめる所でのgly/cas媒質において成長させらnた:5胞にお
いて発見されたそれらと同様であると明らかにする。
力口えられたガラクトースなしで成長しなりET9/pKV49−UCP形質転
換細胞において検出されたUCPは、おそらくラフィノースの加水分解による媒
賀にリリースざnだガラクトース残留物が濃口である或いはaUtOclaVi
ngすることの間の
これらの観測は、酵票−的な炭素ソース(oxidativeなphospho
rytat ionの必要条件なし)上で成長させられたイースト細胞における
UCPの存在が細胞成長1への影響を持たないことを示す、−万、U、CF’に
発現するg l y/c asEE賞(非−ferrhentab [e炭素ソ
ース)上で成長するE胞(=、欠陥のある!長?示す。
イースト細胞に8けるUCPの:j!所ネズミUCPは、茶色のEW肪賀の組織
のミトコンドリアの内側の漠のメジで一:、″ζ分である。
内側の漠において発見された多くの他のポリペプチドと異りそれば、c l =
avab 1 eな1号配列を含まないタンパク賀のアミノ酸配列の中で内部で
コード化さnつつあるtargst irqgしている清報状々の結果が発現さ
nたUCPが効果を持っていることを示すのでイースト細胞成長のレート、そし
て、それイースト細胞において発現されたタンパク賀の正確な#h所を決定する
ために、重要である
全体のミトコンドリアのタンパク質の最初の西洋の汚れ分析は、UCPがpKV
49−UCP形賀耘換転換細胞ってミトコンドリアの留分に位置するために発現
されるのを示す。
次のミトコンドリアの分別は、UCPの大多数がイーストミトコンドリアの内側
のFxgj分に位置することを明らかにした。
いくらかのUCPが更に内側の一膜スペースに位置するように思われるが、この
ij 6fiは、多分いくらかの内側の漠留分を持つこの留分の汚染が厚因であ
る。
l!lsの結果は、イースト細胞ミトコンドリアから複雑なFl、−ATPアー
ゼのX−ザブユニットの場Mによって獲得された。
内側の膜の成分であるX−サブユニット);、我々のインター−膜スペース製剤
においてまた検出される。
しD1シながらこnらの結果);、ネズミUCPの田のtarg=:i、′:g
二でいる1報、ヅターデソ、−;二÷分でゐろことそ示すそれが機能下るであろ
うイーストミトコンドリアの内側の膜へのUCP不−刀グラタンバク買UCP写
し分析
RN A V、、多数の:i長ヨ線夷験から分離さnた以前に記述した
我々に、UCP発現のパターンがUCP写し1号に郵って反映される力1どうか
そ決定するために、現在上の汚れ分析を貢行している。
UCP発現に関するコピー数の効果
イースト2 umがらの複写の起源を含むシでトルベクター″f持つイーストM
胞の転換pKV49−UCPのようなサークルは、細胞につき約40−50部に
存在するこれらのプラスミドに帰着下る
従ってプラスミドによって運ばれたあらゆる外来の遺伝子);、比V的高く同じ
に;在するコピー数外来のタンパク賃の発現に帰着してもよい更に高いレベルで
より低いコピー力に存在する遺伝子のなめに見らnるであろう我々それ?統合下
ることによって’UCP遺ミ子のコピー数を下げることそ従って試みた遺伍学上
安定したsing+、e−copy形質E換細胞に帰着下るシングルの場ル〒の
イース′、−染色体に
公り”y−YIp5W 33)f:、u r a 3遺(E−F−f6運ぶin
teg:”at irrgイーストベクターである。−′−ストクこおいて自治
−的に′FjL巳することは、できない。
PGKブ=モーター、JA、1.、:、、、 。、、ゐこオ、−7、いミUCP
遣C云子を含むpKV49 UCPからの1,8kL+ EcoRI/salエ
フラグメント番;、YIp5DNAのE c o RI / S AL I部位
にクローニングざn階
結果北なプラスミドUI?=UCP図 33)は、制限酵素マツピングによって
UC?遣伍子が正しく挿入さnたことを保証するためにチニツクされた。
Y I P−UCPプラスミドは、制限酵素ECORV(which v cv
ts in ths m1ddleof the tJRA3 gene[33
)と共にカットされ、及び、Jinearjs−されたYIP/U’CP DN
Aは、イースト細胞ラインBET9、及び、BE27:転換するたのに使2’:
l 2’L ;3形賀E換lEi、Zは、ワラシルプロト−トロフィーのこのの
、及び、7−10日2形jj E換細胞後のセレクテノングによって各細胞ライ
ンから最小のプレート上で初のに選3す(” FL T:Y P Dプレート(
非−選択的な)で筋をっ(アられた
形質F、換細胞は、その時非−遍択的媒賀上の成長の4の配列した期間に支配さ
nた。
各々の7リジアルの4形X E喚芝胞子らの100のコ=ニー1;、非−1択的
な(Y D ? )そしてまた選択nな瞑貫(最小の植物÷*ura)でのっき
ざnたその時レブリカであった。
全ての二二ニー;;、し゛三A3遣;ヨそ(illミ学’+ TJ (: P遣
伍子図33)と:JL給される)がイースト細胞染色体に統合さnたことを示す
選択的な媒質上で成長した。
Chromosomal DNAは、各々の4形’X E A細胞から分離さn
な(制限酵素EcoRIと共に消化される、及び、0,08%agaroseゲ
ルにfractio、natedされる)。
会頭されたUCPプローブを使う肩の汚れ分析は、UCP遺伍子が全ての4形質
f:換細胞のイースト染色体に存在することを示した。
ネズミUCP抗体を使う西洋の汚n分析は、これらの形質転換細胞におけるUC
P発現のレベルを示す。
ガラクトースのある所で成長させられたこれらの形質と換細胞の成長曲縁分析は
、そnもがミトコンドリアの矢引3
F i x AT P AS EのX−ザブユニットのF態我々がミトコンドリ
アの@能に影響するl n tr OQ uc i n g f:突然K A
;i−で乗った第2のアプローチ発現された。とき、1′−ストがATPの巨崖
?妨害すると予:j、1されるであろう機能的なミトコンドリアのタンパク質の
示さnた度態である
このアプローチに選ばれたタンパク貫(=、FX−rへTPアーゼ錯体のX−サ
ブユニットである。
−′−ス、・:<−アブユニ78遣モ子のDNA塩基配列;;、知られており、
及び、遺伝子;;、我々の研究室918)に独立してクローニングされた、及び
、塩基配列決定さられな。
ターミアルのものが踏み土ずATPシンターゼ触媒作月のoxidat ive
なphosphory lat i。
n FlのFxATPアーゼ邪分ば、斧、bx、Cx、dx、及び、元配偶者と
称された5つの異なるポリペプチドのアセンブリである。
E、Co11からのFIATPアーゼのxI−サブユニットのF態に関するPa
rsonage他によって寅行された英検は、ATP合成及び加水分解の触媒作
用にとって非常に重要であるように思われるX−ザブユニットの特異的のアミノ
酸残留物を確認した。
特に2つの突然度異は、Fl−ATPアーゼのメジマーな組立て体上の動揺を引
き起こさずに非常に損なわnた触媒作用に帰着すると示された。
これらの突然変異の1つ起因するから位置の触媒のnucleot ide−b
indingGI域において発生する強く保存された1ysine残留物をFえ
る155〜1 、glutamins残留物時間もう一方の突然変異は、位置2
09にメチγニン践留物を変えること乃1らロイシン残留物ごとまで起因しな
これらの突然変異の双方共、Flにおける触媒のC00p e r a j l
V I Z yから必要とg h 7′:確認−約な変化の防止によってそ2
tらの効果とス:;丁2のに、!;1と、を複雑な
Fl−ATPアーゼへのこれらの変化させらnたX−サブユニットタンパク賀の
アセンブリが影響されないので、その時、イーストにおけるX−ザブユニットの
閏様の突然E異体がFL−ATPアーゼへのアセンブリを競うであろうというこ
とが考えらnた。
同じFL−ATPアーゼにおける双野−タイブのそしてまた変化させられたX−
サブユニットを持つことの結果がおそら< A T P生産における減少に帰着
する損なわnた触媒作用、及び、遅らせられた細胞成長に帰着するであろうとい
うことが考えられた。
多種多様なソースからのF 1−ATPアーゼのX−ザブユニットは、示された
そばへ高度に、E、 Co!iからのそれによるS csrevisiae x
−サブユニットアミノ酸配列のアミノ酸配列、及び、比較で保存されるP a
r S On a g e他によってPi媒の活動にとって非常に重要であるな
めに示された’ 3’ S i ne、及び、メチオニン長g物がi=さnるこ
とをFiilXする。
Iysin=、及び、メチオニン残留物に関してイーストx−7ブユニツト上で
各々位!196、及び、253で発二する配列
図 34)SDMを冥行するなめにイーストがらの荒野−タイプのX−サブユニ
ット遺伝子がプラスミドpOR208から分離ざnたMl 3mp ’、9にク
ローニング5nた己COR: / B a二五:フラグメンごとして2つの変化
させられたX−サブユニット遺伝子;;、組み立てられた゛突然度異体BB1は
、Met255及び突然夏異体BB2がg l u t a m 1 n e突
然度異図 34)にiys ineのみ待つ、と同時に、各々1solsuci
ne、及び、glutamineに変丸られりLys196を井つ。
不必要な突然変異なしで正しい突然変異生放に@証するたのの塩基配列分析Fo
llowing変化さぜらnたX−サブユニット遺f+は、EcoRr/8am
HI揖要によってrr1p19から除去された遺伍そを含むフラグメントは、そ
の時鈍く−終えられ、及び、消化されたBGIIIに結紮された以前に鈍く−終
えられなpKV49図 35)
我々は、pKV49 pKV49−BBl、及び、pKV49−BB2>にクロ
ーニングさnるX−サブユニット遺伝子を双方共度化させたそして、双方のこれ
らの組立て体によってイースト細胞株BET9を転換した双方の変化させら*
f: x−ザブユニット形質f:換日胞からの成長曲線、及び、プレート成長(
;、形質転換細胞が同時に、変化させられたX−ザブユニット遺伝子による細胞
株BET9の転換に関して、遣伍子浬乱は、X−サブユニットを合成することが
でξない旧胞株B E T 9の誘導体を組み二てるたのに便2’) 2’−て
も;い。
結果市細胞株は、従ってそれがグルコースのよう7.:酵素−的な炭素ソース上
で疑いなく維持できるが、非−farmehtable炭素ソース上で成長す炭
素ソースミない。
形質転換細胞を、jI定し従えている変化さぜられなX−サブユニット遺伍子を
持つプラスミドによるこの細胞株の転換に、非−fermentablea素ソ
ー ス上f7) m長持性である五更されたX−ザブユニットがoxidati
Vsなphosphorylation:支持することができないことを示す
例4
融解タンパク質
ミトコンドリアの機能を選択的に不ヂにさせるなのの代瞥戦略は、融解タンパク
質の発現であるどちらにでも帰着する貧しい或いはイースト細胞成長なしこのプ
ロジエクトから選択されな候M看融屏タンパク賀ば、大腸菌から大部分のs−g
alactO31daseまで溶かされたイーストA T Pシンターゼχ−サ
ブユニットのN−ターミナルa域を含み、及び、遺伝÷融解図 、36)によっ
て組み立てられた。
このX −S u b u r’、 L i / X −g a l a CC
OS ; dase融解タンパク賀に、既にイーストミドコンドリア921)の
内側の漠に的を絞らnると示され、及び、この融にタンパクTLそ絞り8丁細胞
1;、非−f e r iT! e n EaOiaス素ソース二で、と長する
ことができな−)ように思われる。
H5タンパク質のある所でミトコンドリアの漠の1ran S d u CL
n g している−?〒バシティ32−P−ATP2換反応によって測定さnた
ように融にタンパク質がない時1: jJJ定されたそれのわずか9%である今
までのところでは、この説明のメカニズム);、p 5 gルなかっな、しかし
、遣伍子融屏は、内側の漠に閉じ込められる状態になるタンパク質を生むと考え
られ、及び、呼吸の成長に不可欠なfunct ion (s)を妨害プラスミ
ドpGR20S A T PシンターゼX−サブユニット道伍子図 34)をコ
ード化するイーストA T P 2D N Aを含むEcoRIプラスX−サブ
ユニットタンパク質の最初の350のアミノ酸のための1.lkbフラグメント
コーディングのリリースに帰着するB a m H工と共に消化された
pMtTRL720は、基づいたpUC8であるE COR1/NarIフラグ
メント図 36)の中に含液れるLacj遺伝子を含むプラスミド
pM U F−1720(B 36 A )のEcoR1/Ba二H1部位への
イーストX−ザブユニットタンパク質の!!初の350のアミノ酸のkめの1l
kb EcoP−r/Barr+、E(l DNAフラグメントコーディングの
クローニング:;、:(−丁ブニニノ′−の3巴○のアミノ酸C賀C不−フレー
ム融解、及び、全体の(最初の8つのアミノ酸そ引いて)LaZタンパク5L図
36)に帰着下る。
全2のχ−5ubuni=/LacZ遣伍子e fig ;:1.組立て休p
M U P−1720−B L 2図 36)にお:する43kb EcoRE
/Narlフラグメントに今含ま7′LL
この4.3kb EcoRI/NarIフラグメントに、現7E p K v
49− B L Zに帰着下るpKV49ベクターにクローニングされつつある
組立て体図 37)イースト細胞株BET9、及び、BE27を転換するために
使2−)nることができる及び示すミトコンドリアの抑制と一致しているガラク
トース成長只ム1によって引’W 2こされたとき、起こるということ
例5
M5IO遣伍子、及び、UCP遺伍その間のブ:モーター融解の組立て体
p M S 10から3 a m Hlフラグメントまでの1830bp Hi
ndEI工i:、Hirxdr I 1.及び、Bam、五1と云に以前にカッ
トさnた2元植物耘喚ベクターB1n19にだ紮ざnたつ
FX 紮F Ol l OWl n g FA果的プラスミド:;、Ba、、、
91と六にコツトざn、及び、ン[SiO遣にそブ=モーター、及び、UCP遣
伍その間で融解を組み:てるたのに、プラスミー″から:)”:C? Ba二五
二フラグメン(を930 b、p+、:pUC/UCP (s pUC19c
。
ntyair+inbgの誘導体BamH1場所にクローニングさnる疹二され
たUCP遺伝子)結紮した最終的に、ベクターp TA K 1からの250
bp Ss t 1−EcoR1フラグメントとしての獲得ざnたnos 3°
ターミネータ(よ、以前にMSIO−UCPffl立て体へのpb Iiga
tedであった(SstI、及び、EcoRlと≠にカットされる)。
その結果生じるプラスミドは、pB i n/MS I 0−UCP図 39)
と称され、及び、MSIOプロモーター、UCP遺伍子を含む設置された間にn
os 3 ターミネータ発現カセットあちこちへ効率的転換を理工細胞に許すA
g r Ob a Cte r l un T−DNAの境界配列
例6
pBfn/MSI○の更に這い遺伍子組立て体を持つ煙草植物のV、換
組換え体ベクターpB l rr / M S i 0−UCP +:、、pl
K2013に避難すせるE、 Co11(HBloi)と井、に仮光許プレート
上のトリバレンタル仲間になる二とにおけるAgr Oba Cte r j
1.J rTl : u m e i ’c ier+s (LBA4404)
のE、Co11(TG−2) vlら動員ざnた。
Transconj、=gantsi:、カナマイシン(50=g/c二′)、
1び、ストレプトマイシン(500μg / c rn )を含tJR小の媒質
上で選択された。
50 g/am’ のカナマイシンを含むL−Broth(5cm)は、シング
ルのAgrObaCt e r i urr!コロニーを予防接種された。
一晩中培養は、150 rpmで震動することに−って30’cで成長さぜらn
た。
この’!!(500ul)は、カナマイシン(50u g/cm)を含むL−B
rothに予防接種され、及び、故長ざぜられた以前と同様に
使用の前の亘i−Agrobacteriaは、5分の3000 rpmで糸を
紡ぐことによってベレット−され、及び、等しいポリニームの液体のM u r
a s h ig e、及び、Sk○Og(&iS)において懸濁された瞑質
フィーダプレート);、次のとδつに9センチメートルI径petri皿におい
て!1IIINをされた。
6−benzyl”aminopurine (l mg/l)、及び、1−n
aphthaleneac=t iC酸(NAA)(0,1mg/l)で補ねh
f: ’a 体のMSg賀は、N I COi l a n a ta b
a CU Tr Vl 9センチメートル、及び、17cmろ耘デ・・スフは、
表土に置かれた。
組kg培警の成長した植物からの全ての薄片は、フィーダプレートに!かn 7
’+ 11
プレート9;、rNescof i 1mJ (商凛名)と共に封をさn、及び
、植物成長部屋(明るい蛍光性の光の下の26’ C)に−晩中抱かれた。
フィーダプレートからの薄片は、12センチメートルI径p e i r 1皿
にAgrobacteria懸濁壇に置かれ、及び、1に切断された1、5セン
チメートルセクシ!ン
薄片部分がフィーダプレートに戻された2Q分以降成長部屋で封をされた、及び
、交換された
成長余地における48時間潜伏期の後で植物材料(;、6−BAP (1’mg
/l)、NAA (0,1mg/l)、carbenici 11 in (5
00μg/cm’)、及び、カナマイシン(100μg / c m )で遺わ
れたMS媒賀へ転送する、petri皿は、封をさ4、及び、成長部屋に戻され
た(petri皿において)Aorobacteiriumによる接種後の3週
間を始めて、!!射は、外植片から除去され、及び、root ingのための
carbentcjllin (200μg/cm)、及び、カナマイシン(「
1100=/cm」)、で補われたMS媒質に置かれた。
E換された植物G!、−移動後の1−2週間を定着させた。
根を下ろすFo l L ow i n gE’Agれな植物);1.:を含υ
ポットへ転送する、及び、1室において5長ざぜらQ 7+
おおよそ植物が花で飾った移動後の1月pB i n/MS L O−υCP組
立て体を含む煙軍植物の朽であるRNA試料の北のにじむことによってUCP遺
伝子の発現のたのに分析された及び決定さnたπ粉開発へのUCP発現の影響
RESTORABLΣMALE STERILITYFICy 3゜
FICy、4゜
GST FROM MAIZE ROOTS TREATED WITHR25
GSTI=09°10叶TOTAL SOL PROTFINGSTII :
2・5°/、 OF TOTAL SQL PROTFIN[USING DA
TA FROM MO2ER(MONSANTOIICDN日 C0NVERT
ED umoles/min/g fresh weight(コ
鵞−一
驚N−
3EQIJENCE OF Tl(E Xbaエ −Nco工 CAB PRO
M0TERFRAGMENT。
京 : Po5sible transcription 5tart 5it
es。
434 R?RESSORGENE
pADL5ユ pAD14 G、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、
、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、τα−CN潤@0PERATO
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IsOLATIONOFcDNACLONESWhols malzss ta
smsloooo pBR322clangsaoss hybrjdisat
ion of clonesρMSI、 pMs2,2MS4 pMs14pM
s10. pM8111
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pMsI0轡・・・・轡−
pMs14F″−」((1
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FIG、 15゜
FIG 76A。
FIG、 76B。
FIG 76C1
FIG、77゜
FIG、 77
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a) −
C1one pMslo−5゜
FIG、24゜
5tructure of pTAKl 、 pTAK2. pTAK3FIG
、27LSI Cf16CGLIIJucu rau6Ccuja 品心LCA
u ハ謔I獣繻20I CCAAAGLCIJ CCu1CA1iALC(JA
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5F7A7 (([1壷
gal 、his 、trp、leu 、ura 1ura 5electio
rl壷
diploids 5porulated番
會
5trains with trp7 teu、 ura7.gaに−phen
otype crossed withstrains KY117 and
KYlla to deterrmne which gat mutatio
n was pre唐■■
番
5election on galactose medium旺T9(al
BE27((11
his&、ura3.trpl、 1eu2゜gall ura3 、 trp
l、 [eu、 gallF/G、2θ、 [1eneration of a
1eu2. gall yeast strainTime (hours
)
B。
Oligo Bl昌宕七磯冶廃王
beto−subunit Loe−Z)−1indlll BamHI Ba
m+−1t 5stl EcoR1手続補正書彷幻
平成4年5月11日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、発芽可能な花粉のバイオゲネシスを分断させることが可能なタンパク質をコ ード化するデイスラブダ遺伝子と、植物遺伝子組立て体を含む植物に対して外因 性である化学的インデューサーを外部添加することによって誘導されるプロモー ター配列を含む遺伝子調節塩基配列とを含有してなる植物遺伝子組立て体。 2.上記遺伝子読師塩基配列が、上記ディスラプタ遺伝子を制御するオペレータ 塩基配列と、デイスラブダ遺伝子オペレータと相互に作用すると共に、デイスラ ブダタンパク質の発現を抑制するのに適合するリプレッサタンパク質をコード化 するリプレッサ遺伝子とを含み、上記のリプレッサタンパク質遺伝子が化学的に 誘導されるプロモーターによって調整される請求項1に記載の植物遺伝子組立て 体。 3.植物の雄花部分に対するデイスラブダタンパク質遺伝子の発現を制限するた めに上記のデイスラブダタンパク質遺伝子に対して作動的に連結された雄花に特 異的なプロモーター塩基配列を含む請求項1または2に記載の植物遺伝子組立て 体。 4.(a)外因性の化学的インデューサーの有無に応答して作用する第1の遺伝 子プロモーター塩基配列と、(b)上記第1のプロモーター塩基配列の制御下に おいてリプレッサタンパク質をコード化する遺伝子と、(c)リプレッサタンパ ク質遺伝子によって発現された上記のリプレッサタンパク質に応答して作用する オペレータ塩基配列と、 (d)植物の雄性部分においてのみ発現可能な雄花に特異的な遺伝子プロモータ ー塩基配列と、(e)発芽可能な花粉のバイオゲネシスを分断させることが可能 なデイスラブダタンパク質をコード化する遺伝子と、 とを含有してなる遺伝子組立体であって、植物中における上記外因性の化学的イ ンデューサーの有無によって雄性稔性または不稔性の選択を行うことを可能にせ しめる請求項1、2または3に記載の植物遺伝子組立て体。 5.上記の化学的に誘導される遺伝子プロモーター塩基配列が、トウモロコシの グルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GSTII)遺伝子から分離された2 7kdのサブユニットである請求項及至のいずれか1項に記載の植物遺伝子組立 て体。 6.上記の化学的に誘導される遺伝子プロモーターのためのインデューサーがN ,N−ジアリル−2,2−ジクロロアセトアミド、またはベンジル−2−クロロ −4−(トリフルオロメチル)−5−チアゾールカルボキシレートである請求項 及至のいずれか1項に記載の植物遺伝子組立て体。 7.上記インデューサーがN.N−ジアリル−2,2−ジクロロアセトアミドで ある請求項6に記載の植物遺伝子組立て体。 8.上記ディスラプタ遺伝子が、哺乳類の脱共役タンパク質(UCP)遺伝子で ある請求項1及至7のいずれか1項に記載の植物遺伝子組立て体。 9.上記ディスラプタ遺伝子が、他のサブユニットと結合するがATPシンター ゼとしての機能を妨害する能力が保持されるように塩基配列が加えられるかまた は除去されているF1−ATPアーゼのβ−サブユニットの突然変異形の遺伝子 である請求項1及至7のいずれか1項に記載の植物遺伝子組立て体。 10.上記のディスラプタ遺伝子が、Fo−ATPアーゼのサブユニット9をコ ード化するolil遺伝子の突然変異した合成形である請求項1及至7のいずれ か1項に記載の植物遺伝子組立て体。 11.上記のディスラプタ遺伝子が、転換(transfer)時に機能不全と なってミトコンドリアに対してタンパク質の輸送の分断を惹起するミトコンドリ アの転位先行塩基配列(transitpre−sequence)の突然変異 形である請求項1及至7のいずれか1項に記載の植物遺伝子組立て体。 12.上記ディスラプタ遺伝子が、イーストからのβ−サブユニット遺伝子と大 腸菌からのβ−ガラクトシダーゼ遺伝子との間でフージョン(fusion)を 有し、分断作用をもつフージョンタンパク質の発現をもたらす遺伝子組立て体で ある請求項1及至7のいずれか1項に記載の植物遺伝子組立て体。 13.上記リプレッサ遺伝子が、化学的に誘導されるプロモーターの制御下にあ るDNA−結合タンパク質遺伝子であり、コード化されたDNA結合タンパク質 遺伝子が、ディスラプタ遺伝子と関連するオペレータ塩基配列との相互作用が可 能である請求項及至のいずれか1項に記載の植物遺伝子組立て体。 14.上記DNA結合タンパク質遺伝子が、DNA結合タンパク質遺伝子の発現 時にデイスラブダ遺伝子によるタンパク質の発現が抑制されるように、リプレッ サタンパク質をコード化する請求項13記載の植物遺伝子組立て体。 15.上記DNA結合タンパク質遺伝子及び上記オペレータが共に非植物起源の ものである請求項12または13に記載の植物遺伝子組立て体。 16.上記DNA結合タンパク質遺伝子及び上記オペレータが共に、バクテリア 起源のものである請求項15記載の植物遺伝子組立て体。 17.上記リプレッサ遺伝子及びオペレータが、大腸菌のlacI遺伝子から誘 導されるものである請求項16に記載の植物遺伝子組立て体。 18.上記リプレッサ及びオペレータは、the National Coll ection of Industrial and Marine Bact eria Limited,Aberdeen、UnitedKingdomに 1989年12月12日付寄託された寄託番号NCIB40092の大腸菌株T G−2のホストに組み込んで寄託されたp35SlacIという名称のプラスミ ドから分離されるものである請求項17に記載の植物遺伝子組立て体。 19.上記ディスラプタ遺伝子オペレータが疑似オペレータ配列であり、上記リ プレッサ遺伝子が、疑似オペレータに結合するアミノ酸前列を持つリプレッサを コード化する突然変異体調節遺伝子である請求項及至のいずれか1項に記載の植 物遺伝子組立て体。 20.上記の雄花に特異的な塩基配列が添付図面の図15に示されるポリヌクレ オチドであり、該ヌクレオチドが雄花組織または遺伝子コードの退縮(dege neracy)により許容されるその変異体中で明確に発現されるものである請 求項3及至19のいずれか1項記載の植物遺伝子組立て体。 21.上記の雄花に特異的な塩基配列が、the National Coll ection of Industrial and Marine Bact eriaに1989年1月9日付、寄託番号NCIB40090として大腸菌株 R1ホストに組み込んで寄託されたプラスミドpMSIOから分離されるもので ある請求項20に記載の植物遺伝子組立て体。 22.上記の雄花に特異的な塩基配列及びデイスラブダ遺伝子が、添付図面の図 39に示す組立て体を持つpBin/MSIO−UCPという名称のプラスミド から分離されるものである請求項21または22に記載の植物遺伝子組立て体。 23.上記の雄花に特異的な塩基配列が添付図面の図16に示されるポリヌクレ オチドであり、該ヌクレオチドが雄花組織または遺伝子コードの退縮により許容 されるその変異体中で明確に発現されるものである請求項3及至19のいずれか 1に項記載の植物遺伝子組立て体。 24.上記の雄花に特異的な遺伝子が、the National Colle ction of Industrial and Marine Bacte riaに1989年1月9日付、寄託番号NCIB40099として大腸菌株D HSXホストに組み込んで寄託されたプラスミドpMS14から分離されるもの である請求項23に記載の植物遺伝子組立て体。 25.上記の雄花に特異的な塩基配列が添付図面の図17に示されるポリヌクレ オチドであり、該ヌクレオチドが雄花組織または遺伝子コードの退縮により許容 されるその変異体中で明確に発現されるものである請求項3及至19のいずれか 1項に記載の植物遺伝子組立て体。 26.上記の雄花に特異的な塩基配列が、the Nationnal Col lection of Industrial and Marine Bac teriaに1989年1月9日付寄託番号NCIB40100として大腸菌株 R1ホストに組み込んで寄託されたプラスミドpMS18から分離されるもので ある請求項25に記載の植物遺伝子組立て体。 27.前記請求項のいずれかに記載の組立て体を組み込んだ形質転換された植物 並びに細胞、原形質体、及び、種子のような転換された植物、及び、植物部分。 28.再生可能な雄性不稔性の植物であって、該植物が転換によりそのゲノム中 に安定的に組み込まれた形で請求項及至のいずれか1項に記載の組換え体植物遺 伝子組立て体を含むものである再生可能な雄性不稔性の植物。 29.双子葉植物である請求項27または28に記載の植物または植物部分。 30.単子葉植物である請求項27または28に記載の植物または植物部分。
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