JPH07501701A - 植物由来の脂肪酸不飽和化酵素遺伝子 - Google Patents

植物由来の脂肪酸不飽和化酵素遺伝子

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JPH07501701A JP5510279A JP51027992A JPH07501701A JP H07501701 A JPH07501701 A JP H07501701A JP 5510279 A JP5510279 A JP 5510279A JP 51027992 A JP51027992 A JP 51027992A JP H07501701 A JPH07501701 A JP H07501701A
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 植物由来の脂肪酸不飽和化酵素遺伝子 発明の分野 本発明は、脂肪酸不飽和化酵素(デサチュラーゼ)をコード化すル核酸フラグメ ントの製造およびそれを用いて植物脂質組成物を修飾することに関する。
発明の背景 植物の脂質は、種々の産業および栄養用途を有しており、そしてこれらは、植物 の膜機能および気候適合の中心を成している。これらの脂質は、幅広い列の化学 構造を表し、そしてこれらの構造により、その脂質が示す生理学的および産業的 特性が決定される。これらの構造が多数存在していることは、直接もしくは間接 的に、その脂質の不飽和度を変化させる代謝過程の結果によるものである。異な る植物における異なる代謝管理によりこれらの変化した脂質が産生され、そして 所望の脂質を経済的に多量生産するには通常、外来植物種を内在化させるか或は 農業経営的に適合した種を修飾することが必要とされている。
植物脂質の主要な用途は、トリアジルグリセロール類の形態の食用油としてであ る。食用油が示す特定の性能および健康上の特質は、主にそれらが有する脂肪酸 組成によって決定される。商業的植物変種から誘導される大部分の植物油は主に バルミチン酸(16:O)、ステアリン酸(18:O)、オレイン酸(18:  1) 、リノール酸(18:2)およびリルイン酸(18: 3)で構成されて いる。バルミチン酸とステアリン酸は、それぞれ16−および18炭素長の飽和 脂肪酸である。オレイン酸、リノール酸およびリルイン酸は、それぞれ二重結合 を1個、2個および3個含んでいる18炭素長の不飽和脂肪酸である。オレイン 酸は−(モノ)不飽和脂肪酸と呼ばれている一方、リノール酸およびリルイン酸 は多(ポリ)不飽和脂肪酸と呼ばれている。通常用いられる食用植物油内の飽和 および不飽和脂肪酸の相対的量を下記に要約する選択した曲用作物の油の中に存 在している飽和および不飽和脂肪酸のパーセント 飽和 −不飽和 多不飽和 カノーラ(Canola) 6% 58% 36%ダイズ 15% 24% 6 1% トウモロコシ 13% 25% 62%ビーナツツ 18% 48% 34% ベニバナ 9% 13% 78% ヒマワリ 9% 41% 51% 綿 30% 19% 51% 最近の数多くの研究努力により、冠心臓病の危険を低くすることで飽和および不 飽和脂肪酸が果す役割が調査された。過去においては、飽和および多不飽和物と 対照的に、−不飽和物は血清コレステロールおよび冠心臓病の危険に対して何の 効果も示さないと信じられていた。最近のいくつかのヒト臨床研究により、−不 飽和脂肪が高くて飽和脂肪が低い食事は、「良い」 (高密度リポ蛋白質)コレ ステロールを維持しながら「悪い」 (低密度リポ蛋白質)コレステロールを低 くし得ることが示唆されている(Mattson他、Journal of L ipid Re5earch (1985) 26:l94−202)。
飽和物全体が少な(て−不飽和物が多い植物油は、消費者に有意な健康的利点を 与えると共に曲加工業者に経済的利点を与える。例として、カノーラ油は非常に 健康的な油であると見なされる。しかしながら、使用において、カノーラ油内の 多不飽和脂肪酸レベルが高いことで、この油は不安定で酸化され易いと共に、不 快な臭気と風味を生じ易い(Stumpf、 P、 K、編集「植物の生化学J  (The Biochemistry of Plants) 、Acade mic Press、 New Yorkの第4巻、85−116頁、Ga1l liard、 1980) o水添を行うことによってこの多不飽和物のレベル を下げることも可能であるが、この方法は高価であると共に、残存している不飽 和脂肪酸の、栄養的に問題となり得るトランス異性体が同時に生じることから、 その水添を行った油の全体的望ましさが低下する(Mensink池、New  England J。
Medicine (1990) N323:439−445) 、ダイズ油お よびトウモロコシ油に関しても同様な問題が存在している。
特殊な用途では、高レベルの多不飽和物が望ましい可能性がある。リル−トおよ びリルネートは、人の食事に必須な脂肪酸であり、これらの脂肪酸類が豊富な食 用油は、例えばベビーフードにおける栄養補給の目的で用いられ得る。亜麻植物 (Linum usitatissimum)から誘導されるあまに油は、リル イン酸を50%以上含んでおり、そしてこれらの脂肪酸が有する二重結合は酸素 と迅速に反応し重合して柔らかな柔軟性を示すフィルムを生じることから、家庭 用および産業用コーテイング物として幅広く用いられている。亜麻に入っている 油含有量はカノーラに匹敵しているが(種子乾燥重量の約40%)、高収率が得 られるのは温い温度の気候か或は亜熱帯気候でのみである。米国内の亜麻はさび 病感染を非常に受け易い。適当なデサチュラーゼ遺伝子(類)を用いて遺伝的に ダイスまたはカノーラの如き作物を形質転換させてリルイン酸含有量が高い油を 合成することができるならば、これは経済的有効性ヲ示すであろう。
農業経営学的種の食用油の中に見いだされる多不飽和脂肪酸レベルを変化させる において、変異育種プログラムがいくらか成功している。商業的に育てられてい る変種の例は、高(85%)オレイン酸のヒマワリおよび低(2%)リルイン酸 の亜麻である(Applewhite、 T、 H,編集「油脂産業会報のため のバイオテクノロジーに関する世界会議、American Oil Chem ists’ 5ocietyJにおける35−38頁のKnowles、 (1 980)) a表1に示す他の植物に関する同様な商業的進展は、植物の耐久力 および可能な収率に対する変異管理の操作および多相遺伝の効果が示す性質が異 なっていることから、太き(捕え所のないものであった。
主要な植物脂質の生合成が数多くの研究の焦点であった(Browse他、An n、 Rev、 Plant Physiol、 Mo1. Rial、(19 91) 42:467−506) o これらの研究の結果、可溶ステアロイル −アシル担体蛋白質デサチュラーゼが例外である点は注目に値するが、膜会合脂 肪酸デサチュラーゼが不飽和脂肪酸の産生調節段階を触媒していることが示され た。不飽和化反応は、ガラクトラピッド類、スルホラピッド類およびホスホラピ ッド類を含む種々の基質が用いられて、プラスチド類および小胞体内で生じる。
種々の脂肪酸不飽和化反応で有効性を示すアラビドプシス・タリアナ(^rab idopsis thaliana)核変異体を遺伝的および生理学的に分析し た結果、その植物内の単−遺伝塵でコード化された酵素が上記反応の大部分を触 媒していることが示された。これらの分析により更に、脂肪酸不飽和化の欠乏が 異なると、これらの植物が示す超構造形態、寒冷地感受性および光合成能力に対 して異なる難解な影響が生じ得ることも示された(Ohlrogge他、Bio chia+、 Biophys、^cta (1991) 1982:1−26 ) 、しかしながら、これらのデサチュラーゼ反応に関する生化学的特徴付けは 不完全であった。これらの酵素が不安定であることと共に、それらの適当なアッ セイが取り扱いにくいことで、粗膜調合物における酵素活性を調査する研究は太 き(制限されていた。しかしながら、このような調査が行われた結果、2−オレ オイルーホスファチンルコリンおよび2−リルオイルーホスプアチジルコリンか らそれぞれリル−トおよびリルネートが作り出される時にデルタ−12デサチユ ラーゼおよびデルタ−15デサチユラーゼが示す作用の役割が示された(fan g他、Plant Physiol、 Biochea+、 (1988) 2 6:777−792) 。従って、これらの酵素が示す活性を修飾することは、 遺伝工学を用いて脂質の不飽和レベルを変化させることに関して魅力的な標的で ある。
ステアロイルーアンル担体蛋白質デサチュラーゼ、即ち知られているただ1つの 可溶脂肪酸デサチュラーゼに関する、植物由来遺伝子が記述された(Thomp son他、Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 U、S、A、 ( 1991) 88:2578−2582; 5hanklin他、Proc、  Natl、 Acad、 Sci、 U、S、A、 (1991) 88:25 10−2514)。酵母菌、ラットおよびマウス由来のステアロイル−補酵素− Aデサチュラーゼ遺伝子もまた記述された(Stukey他、J、 Biol、  Chem、 (1990) 265:20144−20149; Th1ed e他、J、 Biol、 Chem、 (1986) 261:13230−1 3235; Kaestner他、J、 Biol、 Chem、 (1989 ) 264:14755−1476) c高等植物由来のステアロイル−ACP デサチュラーゼ以外の脂肪酸デサチュラーゼまたはそれらの相当する遺伝子の単 離を記述している証拠は、公開された技術の中には全く存在していない。ラン色 細菌であるシネコシスチス(Synechocystis) P CC6803 由来の脂肪酸デサチュラーゼ遺伝子もまた記述された(Wada他、Natur e (1990) 347:200−203) 。この遺伝子は、ガラクトリピ ッド類の第−位の所でオレイン酸からリルイン酸への変換を触媒する脂肪酸デサ チュラーゼ(desAと表示する)をコード化する。しかしながら、これらの遺 伝子は、配列依存プロトコルを用いてステアロイル−ACPデサチュラーゼ以外 の植物脂肪酸デサチュラーゼを単離するには有効でないことが確かめられており 、そしてこの技術には、ステアロイル−ACPデサチュラーゼ以外の植物脂肪酸 デサチュラーゼをどのようにして入手するか、或は脂肪酸デサチュラーゼ関連酵 素をどのようにして入手するかに関しては何ら示されていない。従って、この技 術には、グリセロリピッドデサチュラーゼをどのようにして植物から入手するか は教示されていない。更に、ステアロイル−ACPデサチュラーゼ以外の脂肪酸 デサチュラーゼをコード化する核酸を用いて植物内不飽和脂肪酸の性質およびレ ベルを調節する方法が本技術分野で公知であることの証拠は全く存在していない 。
主要でない植物脂質の生合成はあまり研究されていない。植物領域から多くの、 即ち数百に及ぶ異なる脂肪酸が見付は出されているが、それらの脂質含有量に関 する研究が行われたのは、全ての植物のわずかな部分のみであった(Gunst one他編集(1986) r脂質ハンドブックJ (TheLipids H nadbook)、Champman and Hall Ltd、 、 Ca mbridge) 、従って、このような通常でない脂肪酸および脂肪酸誘導体 の生合成に関してはほとんど知られていない。このような脂肪酸で見られる興味 の持たれる化学的特徴には、例えば脂肪酸鎖に沿った幅広い数の位置および構造 配置におけるアレン結合および共役二重結合、アセチレン結合、トランス二重結 合、多重二重結合、および単一二重結合などが含まれる。同様に、恐らくは、不 飽和化によるこの脂肪酸の化学的活性化の後に続くさらなる代謝を通して、その 通常でない脂質の中に見られる構造的修飾の多く(例えばヒドロキシル化、エポ キシ化、環化など)が生じるか、或はこれらは、機構的に不飽和化に類似した化 学反応を伴う。例えば、ステアリン酸のデルタ−9位にある炭素を硫黄原子に置 き換えることによって、脂肪酸のヒドロキシル化機構は真核生物における酵素触 媒不飽和化の一般的機構の一部であることに関する証拠が得られた。このチオス テアレートを酵母菌抽出液と一緒にインキュベートすると、これは9−スルホキ サイドに変化した(Buist他(1987) Tetrahedron Le tters 28:857−860)。このスルホキサイド化は、そのデルタ− 9位の硫黄に特異的であり、酵母菌のデルタ−9−デサチュラーゼ欠失変異体で は生じなかった(BuistおよびMarecak (1991) Tetra hedron Letters 32:891−894) oこの9−スルホキ サイドは、9−ヒドロキシオクタデカステアレートの硫黄類似物、即ち提案され ている、ステアレート不飽和化の中間体である。
従って、脂肪酸デサチュラーゼcDNAは、脂肪酸ヒドロキシラーゼ類をコード 化するcDNA、並びに脂肪酸不飽和化に類似した反応機構を有する酵素をコー ド化する他のcDNAに有効な、プローブとして働き得る。このような特徴をそ れらの構造の中に有している脂肪酸および誘導体の多くは、適当なデサチュラー ゼをコード化する遺伝子を農業経営学的に有効な種に導入することによってこれ らの種が上記脂肪酸および誘導体を合成するように誘発を行うことが可能になっ たならば、商業的有効性を示し得る。
発明の要約 出願者らは、植物内の不飽和脂肪酸の性質およびレベルを調節する手段を見い出 した。グリセロリピッドデサチュラーゼのcDNAまたは遺伝子由来の核酸フラ グメントを用いてキメラ遺伝子を作り出す。これらのキメラ遺伝子を用いて種々 の植物の形質転換を行うことによって、その植物の脂肪酸組成物か或はその植物 が産生ずる油の修飾を行うことができる。より詳細には、本発明の1つの態様は 、植物のデルタ−15脂肪酸デサチユラーゼまたは脂肪酸デサチュラーゼ関連酵 素をコード化するヌクレオチド配列を含んでいる単離された核酸フラグメントで あり、配列同定番号(SEQ ID N0S) + 1.4.6.8.10,1 2.14または16がコード化するポリペプチドに対するアミノ酸の同一性は5 0%、65%、90%またはそれ以上である。これらの態様における単離フラグ メントは、ダイズ、脂肪種子であるアブラナ種、アラビドプシス・グリアナおよ びトウモロコシから成る群から選択される植物から単離されるものである。
本発明の別の態様は、配列依存プロトコルでこれらの核酸フラグメントを用いる ことを伴うものである。その例には、これらのフラグメントをハイブリッド形成 プローブとして用いて他のグリセロリピッドデサチュラーゼのcDNAまたは遺 伝子を単離することが含まれる。関連態様は、これらの開示した配列を用いて他 のグリセロリピッドデサチュラーゼ類をコード化するDNAフラグメントを増幅 させることを伴っている。
本発明の別の面は、形質転換した植物細胞内のりルイン酸レベルを変化させ得る キメラ遺伝子を伴うものであり、この遺伝子は、植物のデルタ−15脂肪酸デサ チユラーゼまたは脂肪酸デサチュラーゼ関連酵素をコード化する核酸フラグメン トを含んでおり、適切な調節配列に適切な配向で使用可能なように連結している 配列同定番号1.4.6.8.10.12.14または16がコード化するポリ ペプチドに対するアミノ酸同一性は50%、65%、90%またはそれ以上であ る。好適なものは、デルタ−15脂肪酸デサチユラーゼのcDNAまたは遺伝子 をコード化する核酸フラグメントを取り込んでいるキメラ遺伝子である。この記 述するキメラ遺伝子を含んでいる植物およびその植物の種子から得られる油も請 求する。
本発明の更に別の態様は、リルイン酸(18:3)を変化したレベルで含んでい る種子油の製造方法を伴っており、この方法は、(a)上述したキメラ遺伝子を 用いて植物細胞の形質転換を行い、(b)段階(a)で形質転換した植物細胞か ら繁殖力のある植物を成育させ、(c)段階(b)の繁殖力のある植物由来の子 孫種子を所望レベルのリルイン酸(18:3)に関してスクリーニングし、そし て(d)段階(C)の子孫種子を処理して、変化したレベルでその不飽和脂肪酸 を含んでいる種子油を得ることを含んでいる。好適な植物細胞および油は、ダイ ス、ナタネ、ヒマワリ、綿、カカオ、ビーナツツ、ベニバナ、ココナツツ、亜麻 、アブラヤシおよびトウモロコシから誘導されるものである。上記植物細胞の形 質転換を行う好適な方法には、アグロバクテリウム(Agr。
bacterium)のTiおよびRiプラスミド類の使用、エレクトロポレー ション、および高速弾道衝撃(ballistic bombardment) が含まれる。
本発明の1つの態様はまた、植物種の育種を行うことで油産生植物の種子油内の 多不飽和脂肪酸、特にリルイン酸(18: 3)を変化したレベルで得る方法で ある。この方法は、(a)リルイン酸特性が異なる2つの油種子植物変種間の交 雑を行い、(b)段階(a)の交雑で得られるいくつかの子孫植物から単離され たゲノムDNAを制限酵素で消化させたもののサザンプロットを作成し、そして (C)このサザンプロットと、請求するグリセロリピッドデサチュラーゼをコー ド化する放射能標識核酸フラグメントとのハイブリッド形成を行うことを伴って いる。
本発明の1つの態様はまた、本明細書に記述する単離されたアラビドプシス・グ リアナのデルタ−15デサチユラ一ゼ配列を用いたRFLP地図作成方法である 。
本発明の1つの態様はまた、本明細書に記述するキメラ遺伝子を含んでいること が原因でグリセロリピッドデサチュラーゼを変化したレベルで産生じ得る植物で ある。更に、本発明の1つの態様は、上記植物から得られる種子油である。
本発明の1つの態様はまた、ゲノムRFLPマーカー内のRFLP地図作成方法 であり、この方法は、(a)植物の2つの変種間の交雑を行い、(b)段階(a )の交雑で得られるいくつかの子孫植物がら単離されたゲノムDNAを制限酵素 で消化させたもののサザンプロットを作成し、そして(C)このサザンプロット と、特許請求するフラグメントの放射能標識核酸フラグメントとのハイブリッド 形成を行うことを伴っている。
本発明の1つの態様はまた、脂肪酸デサチュラーゼおよび脂肪酸デサチュラーゼ 関連酵素をコード化する核酸フラグメントを単離する方法であり、この方法は、 (a)配列同定番号2.5.7.9.11.13.15および17と他の脂肪酸 デサチュラーゼポリペプチド配列とを比較し、(b)段階aで得られる4個以上 のアミノ酸を有する保存配列(類)を同定し、(c)段階すで同定した保存配列 を基準にして領域に特異的なヌクレオチドプローブ(類)またはオリゴマー(類 )を作成し、そして(d)段階Cのヌクレオチドプローブ(類)またはオリゴマ ー(類)を用いて、配列依存プロトコルにより、脂肪酸デサチュラーゼおよび脂 肪酸デサチュラーゼ関連酵素をコード化する配列を単離することを含んでいる。
この記述する単離方法の生成物もまた本発明の一部である。
配列記述の簡単な説明 以下に示す詳細な記述および本出願の一部を成している配列記述から本発明がよ り完全に理解され得るであろう。これらの配列記述には、ヌクレオチド配列特徴 のための一文字記号およびNucleic Ac1ds Re5earch13 :3021−3030 (19085)および37 C,F、R,1,822< これらの引用することによって本明細書に組み入れられる)に記述されているI UPAC−IUB基準に類似しているアミノ酸のための三文字記号を含める。
配列同定番号1は、プラスミドpCF3内のデルタ−15デサチユラーゼをコー ド化するアラビドプンスcDNAが有する1350個塩基対の5゛から3′への 完全ヌクレオチド配列を示している。ヌクレオチド46から48はオーブン読み 枠(ヌクレオチド46から1206)の推定開始コドンである。ヌクレオチド1 204から1206は終止コドンである。ヌクレオチド1から45および120 7から1350はそれぞれ5′および3゛の非翻訳ヌクレオチドである。配列同 定番号1内の386個のアミノ酸から成る蛋白質配列は、そのオーブン読み枠か ら推定されたものである。
配列同定番号2は、配列同定番号1のオーブン読み枠の推定ペプチドである。
配列同定番号3は、デルタ−15デサチユラーゼをコード化するアラビドプシス ゲノム領域内のゲノム配列を示す、プラスミドpFl内のアラビドプシスゲノム DNA挿入断片の部分ヌクレオチド配列である。ヌクレオチド68−255は配 列同定番号1のヌクレオチド1−188と同じである。ヌクレオチド47から4 9および56から58は、配列同定番号1内のオーブン読み枠と同じ読み枠内の 終止コドンである。
配列同定番号4は、ブラスチドのデルタ−15脂肪酸デサチユラーゼをコード化 するアラビドプシス・グリアナcDNAが有する1525個塩基対のプラスミド pACF2−2内挿入断片の5′から3′へのヌクレオチド配列を示している。
ヌクレオチド10−12およびヌクレオチド1348から1350はそれぞれオ ーブン読み枠(ヌクレオチド1゜から1350)の推定開始コドンおよび終止コ ドンである。ヌクレオチド1から9および1351から1525はそれぞれ5° および3′の非翻訳ヌクレオチドである。
配列同定番号5は、配列同定番号4のオーブン読み枠の推定ペプチドである。
配列同定番号6は、ミクロソームのデルタ−15グリセロリピツドデサチユラー ゼをコード化するプラスミドpBNSF3−2の中に見られるブラシカ・ナプス (Brassica napus)種子cDNAが有する1336個塩基対の5 ′から3′への完全ヌクレオチド配列を示している。ヌクレオチド79から82 はオーブン読み枠(ヌクレオチド79がら1212)の推定開始コドンである。
ヌクレオチド121oがら1212は終止コドンである。ヌクレオチド1から7 8および1213から1336はそれぞれ5゛および3′の非翻訳ヌクレオチド である。
配列同定番号7は、配列同定番号6のオーブン読み枠の推定ペプチドである。
配列同定番号8は、ブラスチドのデルタ−15グリセロリピツドデサチユラーゼ をコード化するプラスミドpBNSFd−2の中に見られるブラシカ・ナブス種 子cDNAが有する1416個塩基対の5゛から3゛への完全ヌクレオチド配列 である。ヌクレオチド1から1215は404個アミノ酸の連続オーブン読み枠 に相当している。ヌクレオチド1213から1215は終止コドンである。ヌク レオチド1215から1416は3′の非翻訳ヌクレオチドである。
配列同定番号9は、配列同定番号8のオーブン読み枠の推定ペプチドである。
配列同定番号10は、プラスミドpxF1の中に見られるダイズ軸1ycine  wax)ミクロソームのデルタ−15デサチユラーゼcDNAが有する完全ヌ クレオチド配列であり、この配列の2184個のヌクレオチドは、このcDNA のコーディング配列および5゛および3°の非翻訳領域両方を含んでいる。ヌク レオチド855から857はオーブン読み枠(ヌクレオチド855から2000 )の推定開始コドンである。ヌクレオチド1995から1997は終止コドンで ある。ヌクレオチド1から854および1998から2184はそれぞれ5°お よび3′の非翻訳ヌクレオチドである。配列同定番号7内の380個のアミノ酸 から成る蛋白質配列はこのオーブン読み枠から推定されたものである。
配列同定番号11は、配列同定番号10のオーブン読み枠の推定ペプチドである 。
配列同定番号12は、ダイス(glycine max)ブラスチドのデルタル 15デサチユラーゼをコード化するプラスミドpSFD−118bwp内に見ら れるダイス種子cDNAが有する1676個塩基対の5′から3°への完全ヌク レオチド配列である。ヌクレオチド169から1530は453個アミノ酸の連 続オーブン読み枠に相当している。ヌクレオチド169から171はこのオーブ ン読み枠の推定開始コドンである。ヌクレオチド1528から1530は終止コ ドンである。ヌクレオチド1531から1676は3′の非翻訳ヌクレオチドで ある。ヌクレオチド169から382は、その推定ペプチドとダイスミクロ・ノ ームのデフレター15ペプチドとの比較を基にすると、この推定ブラスチドシグ ナルベブチドをコード化する。
配列同定番号13は、配列同定番号12のオーブン読み枠の推定ペプチドである 。
配列同定番号14は、プラスミドルPcR20内に見られるトウモロコシ種子m RNAから誘導される396bpのポリメラーゼ連鎖反応生成物が有する完全ヌ クレオチド配列である。ヌクレオチド1から31および364か396はそれぞ れ配列同定番号18および配列同定番号19に記述する増幅用プライマーに相当 している。ヌクレオチド31から363は、トウモロコシ種子のデルタ−15デ サチユラーゼの内部領域をコード化し、この領域の61.9%は、配列同定番号 7に示すブラシカ・ナブスのデルタ−15デサチユラ一ゼペプチド配列が有する アミノ酸137と249の間の領域と同じである。
配列同定番号15は、配列同定番号14の推定アミノ酸配列である。
配列同定番号16は、プラスチドのデルタ−15脂肪酸デサチユラーゼをコード 化するアラビトプンス・グリアナcDNAのためのプラスミドpFadx−2お よびpYacpT内の挿入断片から誘導される5゜から3゛への部分複合472 bpヌクレオチド配列を示している。ヌクレオチド2−4およびヌクレオチド4 68から470はそれぞれこのオーブン読み枠内の最初のコドンと最後のコドン である。
配列同定番号17は、配列同定番号16のオーブン読み枠の推定部分ペプチド配 列である。
配列同定番号18 128倍縮重センス31−mer PCRプライマー。ヌク レオチド1から8はBamH1制限酵素認識配列に相当している。ヌクレオチド 9か137は、配列同定番号6のアミノ酸残基130から137に相当しており 、ヌクレオチド11の所にデオキシイノシン塩基が存在している。
配列同定番号19 2048倍縮重アンチセンス35−merPCRプライマー 。ヌクレオチド1から8はBamH1制限酵素認識配列に相当している。ヌクレ オチド9か35は、配列同定番号6のアミノ酸残基249から256に相当して おり、ヌクレオチド15の所にデオキシイノシン塩基が存在している。
配列同定番号20 配列同定番号2内のアミノ酸残基97−108に対して作り 出した16倍縮重センス36−mer0配列同定番号21 配列同定番号2内の アミノ酸残基97−108に対して作り出した16倍縮重センス36−mer。
配列同定番号22 配列同定番号2内のアミノ酸残基100−105に対して作 り出した72倍縮重センス18−mer0配列同定番号23 配列同定番号2内 のアミノ酸残基100−105に対して作り出した72倍縮重センス18−me r。
配列同定番号24 配列同定番号2内のアミノ酸残基299−304に対して作 り出した72倍縮重アンチセンス’J−8−mer。
配列同定番号25 配列同定番号2内のアミノ酸残基299−304に対して作 り出した72倍縮重アンチセンス18−mer。
配列同定番号26 配列同定番号2内のアミノ酸残基304−309に対して作 り出した72倍縮重アンチセンス18−mer。
配列同定番号27 配列同定番号2内のアミノ酸残基304−309に対して作 り出した72倍縮重アンチセンス13−mer0配列同定番号28 配列同定番 号2内のアミノ酸残基97−108に対して作り出した16倍縮重センス36− mer0配列同定番号29 配列同定番号2内のアミノ酸残基97−108に対 して作り出した16倍縮重センス36−mer0配列同定番号30 配列同定番 号2内のアミノ酸残基299−311に対して作り出した64倍縮重アンチセン ス38−mer。
配列同定番号31 配列同定番号2内のアミノ酸残基299−311に対して作 り出した64倍縮重アンチセンス38−mer0配列同定番号32 配列同定番 号2内のアミノ酸残基97−141に対するアンチセンスストランドとして作り 出した135−mer。
発明の詳細な説明 出願者らは、植物脂肪酸デサチュラーゼをコード化しそして油産生種内の脂肪酸 組成を形質転換で修飾するに有効性を示す核酸フラグメントを単離した。
従って、機能的酵素をコード化する本発明の核酸フラグメントまたはそれの一部 を、それらのmRNAの転写を支配するに適切な調節配列と−緒に、生きている 細胞の中に転移させることにより、植物脂肪酸デサチュラーゼの産生または過剰 産生をもたらし、そしてトリアジルグリセロール類を含む細胞脂質内の不飽和脂 肪酸レベルの上昇をもたらす。
本発明の核酸フラグメントまたはそれの一部を、それらアンチセンスRNAの転 写を支配するに適切な調節配列と一緒に、植物の中に転移させることにより、そ の転移させた核酸フラグメントに本質的相同性を示す内在性脂肪酸デサチュラー ゼの発現阻害をもたらし、そしてトリアジルグリセロール類を含む細胞脂質内の 不飽和脂肪酸レベルの低下をもたらす。
本発明の核酸フラグメントまたはそれの一部を、それらのmRNAの転写を支配 するに適切な調節配列と一緒に、植物の中に転移させることにより、その転移さ せた核酸フラグメントに本質的相同性を示す内在性脂肪酸デサチュラーゼ遺伝子 発現の共抑制による阻害をもたらすことが可能であり、そしてトリアジルグリセ ロール類を含む細胞脂質内の不飽和脂肪酸レベルの低下をもたらすことが可能で ある。
本発明の核酸フラグメントはまた、アラビドプシス遺伝子の地図作成および植物 育種プログラムにおける制限フラグメント長さ冬型性(restriction  fragment length polymorphism) (RF L  P) ?−カーとして用いられ得る。
本発明の核酸フラグメントまたはそれらから誘導されるオリゴマー類を用いてま た、例えば核酸ハイブリッド形成方法およびポリメラーゼ連鎖反応による増幅な どを含むよく知られている配列依存プロトコルにより、同じか或は異なる種由来 のDNA、RNAまたはクローン化されたヌクレオチド配列ライブラリーを用い て他の関連したグリセロリピッドデサチュラーゼ遺伝子を単離することが可能で ある。
!舞 この開示に関連して数多くの用語を用いる。本明細書で用いる用語「脂肪酸不飽 和化酵素(デサチュラーゼ)」は、炭素−水素結合を壊して炭素−炭素二重結合 を脂肪酸分子の中に導入するのを触媒する酵素を表している。この脂肪酸は遊離 脂肪酸であるか、或はこれに限定されるものではないがアシル担体蛋白質、補酵 素A1ステロール類およびグリセロリピッド類のグリセロール部分などを含む他 の分子にエステル化していてもよい。本明細書で用いる用語「グリセロリピッド デサチュラーゼ」は、脂肪アシル部分がグリセロールバックボーンにエステル化 するとき働く脂肪酸デサチュラーゼのサブセットを表している。[デルタ−12 デサチユラーゼ」は、炭素位6と7(メチル末端からの番号)(即ち、これらは 、18個炭素長の脂肪アシル鎮の炭素位12と13(カルボニル炭素からの番号 )が或は16個炭素長の脂肪アシル鎖の炭素位10と11(カルボニル炭素がら の番号)に相当している)の間に二重結合が生じるのを触媒する脂肪酸デサチュ ラーゼを表している。「デルタ−15デサチユラーゼ」は、炭素位3と4(メチ ル末端からの番号)(即ち、これらは、18個炭素長の脂肪アシル鎮の炭素位1 5と16(カルボニル炭素からの番号)および16個炭素長の脂肪アシル鎖の炭 素位13と14(カルボニル炭素からの番号)に相当している)の間に二重結合 が生じるのを触媒する脂肪酸デサチュラーゼを表している。脂肪酸デサチュラー ゼの例には、これに限定されるものではないが、ホスファチジルコリン脂質基質 に作用するミクロソームのデルタ−12およびデルタ−15デサチユラーゼ類、 ホスファチジルグリセロールおよびガラクトリビッドに作用するクロロプラスト のデルタ−12およびデルタ−15デサチユラーゼ類、並びにホスホリビノド類 、カラクトリビッド類およびスルホリピッド類の如き脂肪酸基質に作用する他の デサチュラーゼ類が含まれる。「ミクロソームのデサチュラーゼ」は、この酵素 が細胞質に位置していることを表しており、一方「クロロプラストのデサチュラ ーゼ」および「プラスチドのデサチュラーゼ」は、この酵素がブラスチドに位置 していることを表している。これらの脂肪酸デサチュラーゼ類は、これに限定さ れるものではないが、高等植物、ケイ環、および種々の真核生物および原核生物 微生物、例えば菌・カビおよび光合成細菌および藻類などを含む種々の有機体の 中に見いだされ得る。用語「相同性脂肪酸デサチュラーゼ」は、同じ脂質基質に 関する同じ不飽和化を触媒する脂肪酸デサチュラーゼを表している。従ってミク ロソームのデルタ−15デサチユラーゼ類は、異なる植物種由来のものでも、相 同性脂肪酸デサチュラーゼである。用語「非相同脂肪酸デサチュラーゼ」は、異 なる位置における不飽和化および/または異なる脂質基質に関する不飽和化を触 媒する脂肪酸デサチュラーゼを表している。従って、例えばホスファチジルコリ ン脂質に作用するミクロソームのデルタ−12およびデルタ−15デサチユラー ゼは、同じ植物から得られた時でも、非相同脂肪酸デサチュラーゼである。同様 に、ホスファチジルコリン脂質に作用するミクロソームのデルタ−15デサチユ ラーゼと、ガラクトリピット類に作用するクロロプラストのデルタ−15デサチ ユラーゼは、同じ植物から得られた時でも、非相同脂肪酸デサチュラーゼである 。これらの脂肪酸デサチュラーゼ類は単離されておらずそして蛋白質として特徴 付けされていないことを特記する。従って、「デルタ−12デサチユラーゼ」お よび「デルタ−15デサチユラーゼ」の如き用語は、便利さとして、分裂によっ て引き起こされる表現型効果を基にして単離された核酸フラグメントがコード化 する蛋白質を記述する目的で用いるものである。用語「脂肪酸デサチュラーゼ関 連酵素」は、それらの触媒的産物は炭素−炭素二重結合でないかもしれないがそ の作用機構は脂肪酸デサチュラーゼのそれと類似している(即ち、脂肪酸鎖が有 する炭素−水素結合の置換を触媒して脂肪−ヒドロキシアシル中間体または最終 産物を生じさせる)酵素を表している。この用語は、脂肪酸デサチュラーゼ間の 構造的類似性を表している「関連脂肪酸デサチュラーゼ類」とは異なっている。
用語「核酸」は、糖類、ホスフェートおよびプリンまたはピリミジンを含んでい る単量体(ヌクレオチド)類で出来ている、1本鎖もしくは2本鎖であってもよ い大型分子を表している。「核酸フラグメント」は、一定の核酸分子の一部であ る。高等植物におけるデオキシリポ核酸(DNA)は遺伝材料であるが、リボ核 酸(RNA)は、DNA内の情報を蛋白質に伝達することに関与している。「ゲ ノム」は、有機体が有する各細胞内に含まれている遺伝材料の全体である。用語 「ヌクレオチド配列」は、DNAまたはRNA多量体の中に取り込まれ得る合成 、非天然または変化したヌクレオチド塩基を任意に含んでいてもよく1本鎖もし くは2本鎖であってもよい、DNAまたはRNA多量体の配列を表している。用 語「オリゴマーJ it、通常長さが150個塩基以下である、短いヌクレオチ ド配列を表している。「領域に特異的なヌクレオチドプローブ」は、異なる脂肪 酸デサチュラーゼの間で保存されているアミノ酸領域を知ることでcDNAまた は遺伝子から誘導される単離された核酸フラグメントを表しており、これらは、 配列依存プロトコルを用いて他の脂肪酸デサチュラーゼ類または脂肪酸デサチュ ラーゼ関連酵素のためのcDNAまたは遺伝子を単離する目的で用いられ得る。
本明細書で用いる用語「に相同性を示すjは、2つの核酸分子が有するヌクレオ チド配列間か或は2つの蛋白質分子が有するアミノ酸配列間の関係を表している 。本分野の技術者によく知られている如き緊縮(stringency)条件下 でDNA−DNAまたはDNA−RNAハイブリッド形成(HamesおよびH iggins編集(1985) r核酸ハイブリッド形成J (Nucleic  Ac1d Hybridisation) 、IRL Press、 0xf ord、 U、 K、 )を行うか、或は2つの核酸または蛋白質間の配列類似 性を比較すること、例えばNeedleman他の方法(l Mo1. Bio l、 (1970) 48:443−453)を用いることによって、上記相同 性の見積もりが得られる。本明細書で用いる「本質的相同性」は、請求する配列 のコーディング領域にヌクレオチドレベルで90%以上の全体的同一性を示すヌ クレオチド配列、例えばこれらのコーディング領域に相当している遺伝子または 疑似遺伝子を表している。本明細書に記述する核酸フラグメントは、人工および 天然両方で起こり得る変化、例えばこれに限定されるものではないが、(a)コ ード化されたアミノ酸に変化を生じさせない塩基変化を伴うもの、或は(b)ア ミノ酸は変化しているが、DNA配列がコード化する蛋白質が示す機能的特性に 影響を与えない、塩基変化を伴うもの、(c)核酸フラグメントの欠失、再配列 、増幅、ランダムもしくは調節された変異誘発で誘導されるもの、並びに(d) 偶発的なヌクレオチド配列決定誤差さえ含む、分子を包含している。
「遺伝子」は、コーディング領域に先行する(5゛ 非コーディング)およびそ れに続<(3°非コーデイング)調節配列を含む、特定蛋白質を発現する核酸フ ラグメントを表している。「脂肪酸デサチュラーゼ遺伝子」は、脂肪酸デサチュ ラーゼ活性を示す蛋白質を発現する核酸フラグメントを表している。「未変性」 遺伝子は、天然に見いだされる如きそれら自身の調節配列を有する単離された遺 伝子を表している。「キメラ遺伝子」は、天然に見られない非相同調節およびコ ーディング配列を含んでいる遺伝子を表している。「内在性」遺伝子は、ゲノム 内のその天然の位置に通常見いだされる単離されていない未変性遺伝子を表して いる。「外来性」遺伝子は、宿主有機体の中に通常見いだされるものではなく遺 伝子転移によって導入される遺伝子を表している。「疑似遺伝子」は、機能的酵 素をコード化しないゲノムヌクレオチド配列を表している。
「コーディング配列」は、特定蛋白質をコードするDNA配列を表しており、非 コーディング配列を排除する。これは、「介在なしコーディング配列」、即ちイ ントロンが入っていないコーディング配列を構成していてもよいか、或はこれは 、適当なスプライス結合で限定されているイントロンを1個以上含んでいてもよ い。「イントロン」は、−次転写物内に転写されるがその細胞内のRNAの開裂 を通して除去されそして細胞内のRNAの再連結で成熟mRNA (これは蛋白 質に翻訳され得る)を作り出すヌクレオチド配列である。
「開始コドン」および「終止コドン」は、蛋白質合成(mRNA翻訳)のそれぞ れ開始および連鎖停止反応を指定するコーディング配列内の隣接する3個のヌク レオチドから成る単位を表している。「オーブン読み枠」は、アミノ酸配列をコ ード化する開始コドンおよび終止コドンの間の、イントロンが介在していないコ ーディング配列を表している。
rRNA転写物」は、DNA配列のRNAポリメラーゼ触媒転写で生じる産物を 表している。このRNA転写物がそのDNA配列の完全な相補的コピーである時 これを一次転写物と呼び、或は−次転写物の後転写プロセシングから誘導される RNA配列であってもよくそしてこれを成熟RNAと呼ぶ。[メツセンジャーR NA (mRNA)Jは、イントロンが介在しておらずそして細胞によって蛋白 質に翻訳され得るRNAを表している。rcDNAJは、mRNAに相補的であ りそしてそれから誘導される2本鎖DNAを表している。「センスJ RNAは 、mRNAを含むRNA転写物を表している。「アンチセンスRNAJは、標的 −次転写物またはm RN Aの全部または一部に相補的でありそしてその一部 転写物またはmRNAのプロセシング、輸送および/または翻訳を妨害すること によって標的遺伝子の発現をブロックするRNA転写物を表している。アンチセ ンスRNAが示す相補性は、特定遺伝子転写物の何らかの部分に対する相補性、 即ち5°非コーディング配列、3°非コーディング配列、イントロンまたはコー ディング配列における相補性であってもよい。加うるに、本明細書で用いるアン チセンスRNAは、アンチセンスRNAが遺伝子発現をブロックする効力を上昇 させるリポザイム配列の領域を含んでいてもよい。「リボザイム」は、触媒的R NAを表しており、これには、配列に特異的なエンドリボヌクレアーゼ類が含ま れる。
本明細書て用いる「適切な調節配列」は、本発明の核酸フラグメント内および/ または上流(5°)および/または下流(3゛)に位置している未変性もしくは キメラ遺伝子内のヌクレオチド配列を表しており、これらは、本発明の核酸フラ グメントの発現を調節する。本明細書で用いる用語「発現」は、本発明の核酸フ ラグメント(類)から誘導されるセンス(mRNA)またはアンチセンスRNA の転写および安定な蓄積を表しており、これは、この細胞の蛋白質器官と協力し て、変化したレベルで脂肪酸デサチュラーゼ(類)をもたらす。この遺伝子の発 現または過剰発現は、この遺伝子の転写、並びにmRNAが翻訳されて前駆体で あるか或は成熟した脂肪酸デサチュラーゼ蛋白質を生じることを伴っている。「 アンチセンス阻害」は、標的蛋白質の発現を防止し得るアンチセンスRNA転写 物の産生を表している。「過剰発現」は、正常であるか或は形質転換していない 有機体における産生レベルを越える、形質転換した有機体における遺伝子産物の 産生を表している。「共抑制」は、外来性および内在性両方の遺伝子発現の抑制 をもたらす、内在性遺伝子に本質的相同性を示す外来性遺伝子の発現を表してい る。「変化したレベル」は、正常であるか或は形質転換していない有機体のそれ とは異なる量または割合で、形質転換した有機体内に遺伝子産物(類)が生じる ことを表している。
「プロモーター」は、適当な転写に必要とされているRNAポリメラーゼおよび 他の因子に関する認識を与えることによってコーディング配列の発現を調節する 、通常そのコーディング配列の上流(5°)にある、遺伝子内のDNA配列を表 している。人よりNA構築物内でも、アンチセンスRNAの転写を行う目的でプ ロモーターが用いられ得る。プロモーターはまた、生理学的または発生状態に応 答して転写開始の有効性を調節する、蛋白質因子の結合に関与しているDNA配 列を含んでいてもよい。これはまたエンハンサ−成分を含んでいてもよい。「エ ンハンサ−」は、プロモーター活性を刺激し得るDNA配列である。これは、こ のプロモーターの先天性成分であるか、或はプロモーターのレベルおよび/また は組織特異性を増強する目的で挿入された非相同成分であってもよい。「構成プ ロモーター」は、全ての組織および全ての時間における遺伝子発現を支配してい るプロモーターを表している。本明細書で表す「組織に特異的」または「発生に 特異的」なプロモーターは、それぞれ、はとんど排他的に特定の組織、例えば葉 または種子内の遺伝子発現を支配しているか、或は組織における特定の発生段階 、例えば初期もしくは後期胚形成を支配しているプロモーターを表している。
「3゛ 非コーディング配列」は、ポリアデニル化シグナルおよびmRNAプロ セシングまたは遺伝子発現に影響を与え得る他の何らかの調節シグナルを含んで いる遺伝子のDNA配列部分を表している。このポリアデニル化シグナルは、通 常、mRNA前駆体が有する3′末端へのポリアデニル酸部分の付加に影響を与 えることによって特徴づけられる。
用語「シグナルペプチド」は、ブラスチドまたはミトコンドリアの如きオルガネ ラの中にその蛋白質を吸収および輸送させるためのシグナルとして働く蛋白質の N末端伸長部を表している。
「形質転換」は、本明細書において、宿主有機体が有するゲノムへの外来遺伝子 の転移およびそれの遺伝的安定性を示す遺伝を表している。
[制限フラグメント長さ冬型性」は、変異形態の遺伝子の中が或はその回りに存 在しているヌクレオチド配列が変化したことが原因となる、大きさが異なる制限 フラグメント長を表している。「繁殖力のある」は、性的に繁殖し得る植物を表 している。
「油産生種」は、本明細書において、トリアンルグリセロールを産生して特定の 器官、主に種子の中に貯蔵する植物を表している。上記種には、大豆(グリシン ・マックス(Glycine max) )、ナタネおよびカノーラ(ブラシカ ・ナブス、B、カムペストリス(B、 caa+pestris)を含む)、ヒ マワリ(へりアンラス・アヌス(Helianthus annus) )、綿 (ゴシヒウム・ヒルスッム(Gossypium hirsutum) )、ト ウモロコシ(ゼアーフイス(Zea rnays) )、ココア(テオブロマ・ カカオ(Theobroma cacao) )、ベニバナ(カルタムス・チン クトリウス(Carthamus tinctorius) )、アブラヤシ( エラエイス・グイネエンシス(Elaeis guineensis) )、コ コヤシ(ココス・ヌシフェラ(Cocos nucifera) ) 、亜麻( リヌム・ウシタチシムム(Linum usitatissiium) ) 、 ヒマ(リシヌス・コムニス(Ricinus communis) )およびビ ーナツツ(アラキス・ヒポガエア(^rachis hypogaea) )な どが含まれる。この群にはまた、適当な発現ベクターを開発するに有効な非農業 経営種、例えばタバコ、ラピドサイク1ルグ(rapid cycling)ブ ラシカ種およびアラビドプシス・グリアナ、並びにユニークな脂肪酸の給源とな り得る野生種も含まれる。
「配列依存プロトコル」は、それらの利用度に関してヌクレオチド配列に頼って いる技術を表している。配列依存プロトコルの例には、これに限定されるもので はないが、核酸およびオリゴマーのハイブリッド形成方法、並びにポリメラーゼ 連鎖反応の種々の使用で例示されている如きDNAおよびRNAの増幅方法など が含まれる。rPCR産物」は、ポリメラーゼ連鎖反応を通して得られるDNA 産物を表している。
実験操作で用いる種々の溶液を、rSSCl、rS S P EJ、「デンハル ト(Denhardt)溶液」などの如き通常名を用いて表す。これらの溶液の 組成は、Sambrook他の付録Bを参照することで見付は出され得る(「分 子クローニング、実験室? −’−ユアルJ (Molecular Clon ing、 A Laboratory Manual) 、第2版(1989) 、Co1d Spring Harbor Laboratory Press )。
デルタ−15不飽和化が不完全なアラビドプシス変異体のT−DNA変異誘発お よび同定 T−DNA変異誘発(Feldmann他、5cience (1989) 2 43二1351−1354)では、ゲノム内へのT−DNA組み込みによって、 この組み込み部位におけるか或はその近くの正常な遺伝子発現が妨害され得る。
その得られる変異体表現型が検出可能であり、そして遺伝的にそのT−DNA挿 入断片にしっかりと連結していることが示されている場合、その「標識を付けた 」座およびそれの野生型相対物は、本分野の技術者による分子クローニングによ って容易に単離され得る。
プラスミドpBR322の複製開始点領域とアンピシリン耐性遺伝子、細菌のカ ナマイシン耐性遺伝子および植物のカナマイシン耐性遺伝子で置き換えられてい る左側と右側のT−DNA境界の間にT−DNA領域を有している弱毒性Tiプ ラスミドpGV3850・:pAK1003を有するアグロバクテリウム・ツメ ファシェンス(^grobacterium tunefaciens) C5 8Cl r i f菌株を用いて、アラビドプシス・グリアナ種子の形質転換を 行った(Feldmann他、Mo1. Gen、 Genetics (19 87) 208+1−9)。処理した種子由来の植物は自己繁殖し、そしてカナ マイシンの存在下で発芽するその得られる子孫種子は自己繁殖して、T3と表示 する個体群をもたらし、これはT−DNA挿入に関して分離していた。
約6000個のT2植物から得られるT3種子を脂肪酸組成に関して分析した。
3703と表示する1つの系統が示すリルイン酸(18:3)のレベルが低下し ていた。変異体である系統37o7の自己繁殖をもう1回行うことで、T4子孫 種子を生じさせた。T4個体群におけるホモ接合変異体種子中の18:2/18 :3比率は約14であり、そして化学的変異誘発によって得られる野生型アラビ ドプシスおよびアラビドプシス・ファド(fad) 3変異体におけるその比率 はそれぞれ約1.8と約23である[Lemieux他(1990) Theo r、 App、 Gen、 80:234−2401 、これらの種子を植え付 けて、263個から成る個々の植物を、葉抽出液の中にツバリンが存在している が否かに関して分析した。脂肪酸組成およびカナマイシン存在下における発芽能 力に関して更に、これらの植物から得られる15種子を分析した。この変異体で ある脂肪酸表現型は、カナマイシンに関する発芽性と同様、1・2:1の比率で 分離することが見いだされた。ツバリンは、変化した脂肪酸表現型を有する全て の植物で見いだされたが、野生型の分離体(segregants)内には見い だされなかった。これらの結果は、デルタ−15不飽和化を調節している座は変 異体系統3707内のT−DNAによって妨害されることの証拠を与えていた。
デルタ−15不飽和化を調節する遺伝子を含んでいるアラビドプシスゲノムDN Aの単離 野生型アラビドプシスからデルタ−15不飽和化を調節する遺伝子を単離する目 的で、宿主植物のDNAの中に組み込まれたT−DNA境界を含んでいるT−D NA−植物のDNA r結合」フラグメントを、アラビドプシス変異体37o7 がら単離した。この目的で、その変異体植物からゲノムDNAを単離した後、B amHIまたは5alIどちらかの制限酵素を用いて完全に消化させた。各場合 共、その得られるフラグメントの1つは、pBR322の複製開始点およびアン ピシリン耐性遺伝子と共に左側のT−DNA−植物DNA結合フラグメントを含 んでいる。
自己連結を容易にする希釈した濃度でその消化させたゲノムDNAフラグメント を連結させた後、この連結させたフラグメントを用いて大腸菌細胞の形質転換を 行うことによって、上記フラグメントをプラスミドとして回収した。左側または 右側どちらかのT−DNA境界を含んでいるフラグメントに対するコロニーハイ ブリッド形成を行うことによって、アンピシリン耐性を示す大腸菌形質転換体の 単離およびスクリーニングを行った。5alI消化ゲノムDNAのプラスミド回 収で得られる192個のコロニーの中の31個がその左側T−DNA境界フラグ メントにハイブリッド形成し、その中の4個が右側T−DNA境界フラグメント にハイブリッド形成し、両方にハイブリッド形成するものは全(存在していなか った。BamHI消化ゲノムDNAのプラスミド回収で得られる85個のコロニ ーの中の63個がその左側境界にハイブリッド形成し、そして右側境界にハイブ リッド形成するものは全く存在していなかった。
BamH1消化で得られそしてその左側T−DNA境界にハイブリッド形成する 7種の回収プラスミドに関する制限分析を行った結果、これらを区別することは 不可能であり、1.4kbの推定フランキング植物DNAを含んでいることが示 された。5a11消化で得られそしてその左側T−DNA境界にのみハイブリッ ド形成する別の回収プラスミドpS1に関する制限分析を行った結果、これは2 .9kbの推定フランキング植物DNAを含んでいることが示された。このフラ ンキングDNAは、その左側T−DNA境界からそれぞれ1.4kbおよび2. 2kb離れているBamH1部位とHindlN1部位を有しており、このこと は、BamHI回収プラスミド内の1.4kb推定植物DNAは5ail回収プ ラスミド内の2.9kb推定植物DNA内に含まれていることを示唆している。
ハイブリッド形成プローブとして放射能標識した1、4kbのDNAフラグメン トを用いて野生型および変異体3707アラビドプシスのゲノムDNAをサザン プロット分析した結果、このフラグメントは植物DNAを含んでおり、そしてそ のT−DNA組み込み部位は野生型アラビドプシスDNAが有する2、8kbの BamHI、5.2kbのHindlll、3.5kbの5ail、5.5kb のEcoRIおよび約9kbのC1alフラグメントの中に存在していることが 確認された。左側T−DNA境界配列に対して作り出したプライマーを用いてプ ラスミドpS1のヌクレオチド配列決定を行った結果、pSlは、ヌクレオチド 位置65に及んでその左側T−DNA境界の配列と共直線性を示すことが確認さ れ(Yadav他、Proc、 Natl、^cad、 Sci、υS^(19 82) 79:6322−6326) 、これは、T−DNA境界反復の中に存 在している。
T−DNA−植物のDNA結合を越えるpSl内、即ちその左側T−DNA境界 に隣接している植物DNA内の、約800bpから成る追加的配列は、pGV3 850 : : I)AK1003(7)T−DNAに有、tな相同性を示さな いと共に有意なオーブン読み枠を示さなかった。
その回収したプラスミドから単離した1、4kbの植物DNAをハイブリッド形 成プローブとして用いてラムダファージアラビドプシス・グリアナのゲノムライ ブラリーをスクリーニングすることにより、その系統3707内のT−DNAに 接している植物DNAに相当する野生型アラビドプシス由来核酸フラグメントを 単離した。正のハイブリッド形成を示すゲノムクローンを7種単離したが、これ らは、部分制限地図作成を基準にして5つの種類の1つに入うた。それらの平均 挿入断片サイズは約15kbであったが、それらを−緒にすると、全体で約40 kbのゲノムDNAに及んでいた。制限分析とサザン分析とを組み合わせた結果 、5つのクローンがT−DNAの左側境界の組み込み部位をオーバーラツプして おり、そして野生型ゲノム植物DNA内のそれと比較して、回収されたプラスミ ド内には検出され得る程の植物DNA再配列は存在していないことが確認された 。1111と表示するこれらのラムダファージクローンの1つは、その回収され たクローンの代表的なものであり、そしてこれは、そのT−DNAの左側境界の 挿入部位の回りに多少とも対称的に配列している約20kbのゲノムDNA挿入 断片を含んでいた。
このクローンを、ブダペスト条約の規定の下で^merican Type C u1tureCollectiono of Rockvill、Maryla ndに1991年11月27日付けで寄託し、取得番号^TCC75167を受 理した。
アラビドプソスデルター15デサチュラーゼcDNAの単離系統3707から回 収した1、4kbのフランキング植物DNAにハイブリッド形成しそして系統3 707内のその中間部近(にT−DNA挿入断片が介在している野生型ゲノムD NA含有5.2kbのHindIIIフラグメントをラムダファージクローン4 1A1から単離し、そしてSambrook池[分子クローニング、実験室マニ ュアル」、第2版(1989) 、Co1d Spring Harbor L aboratory Press(7)中に記述されテイル標準的クローニング 操作を用いて、pBluescript SKベクター(Stratagene )Hindl I I部位にクローン化した。この得られるプラスミドをpFl と表示した。この単離した5、2kbのHindlllフラグメントを放射能標 識ハイブリッド形成プローブとして用いてまた、ラムダZAPIIベクター(S tratagene)内の3日才の黄化アラビドプシス・グリアナ(生態型コロ ンビア)実生胚軸由来のポリA”mRNAに対して作り出したcDNAライブラ リーのスクリーニングを行った。正のハイブリッド形成を生じるいくつかのプラ ークの中で、強力にハイブリッド形成する4種にプラーク精製を受けさせた。そ の精製したファージストックの各々から得られる、cDNA挿入断片を含んでい るpBluescript (Stratagene)ベクターの配列を、ヘル パーファージの存在下で切除した。
その得られるファージミドを用いて大腸菌細胞の感染を行い、これによって、2 本鎖プラスミドであるpcFl、pCF2、pCF3およびpCF4が得られた 。これらの4種は全て、その単離したファージクローン内に存在している野生型 植物ゲノムDNAの同じ領域にハイブリッド形成する約1.3から1.4kbの NotI挿入断片フラグメント(N。
tl/EcoRIアダプターをこのcDNAライブラリーの製造で用いた)を少 なくとも1個含んでいることが示された。この領域、即ち系統3707内の左側 T−DNA境界の組み込み部位近(に存在している領域は、以前にプラスミド回 収(rescue)を通して単離した左側T−DNA境界に接している植物DN Aのそれの反対側に在る、T−DNA挿入断片の側面に存在している。これらの 異なるcDNAの部分的配列決定を行うことにより、共通した同一性が存在して いることが確認された。
デルタ−15不飽和化を発現すると期待される黄化組織から作り出しなcDNA ライブラリーではただ1つの型のcDNAから多数の変形が得られることと、高 すノール酸/低すルイン酸表現型を有する系統3707内のT−DNA組み込み 部位に相当するゲノムDNAにこれらのCDNAがハイブリッド形成することか ら、出願者らは、デルタ−15デサチュラーゼをコード化する遺伝子の正常な発 現を系統3707内のT−DNAが妨害するとの結論に到達した。pCF3と表 示する1つの。
DNAの完全なヌクレオチド配列を決定し、配列同定番号1として示す。
これは、386個のアミノ酸から成るポリペプチドをコード化するオーブン読み 枠を表している。そのpCF3挿入断片に対して作り出した配列決定用プライマ ーの1つを用いてまた、pF1由来の255bpから成る配列が得られ、これを 配列同定番号3として示す。pF1内のゲノムDNAのヌクレオチド68がら2 55(配列同定番号3)は、そのCDNAのヌクレオチド1から188(配列同 定番号1)と同じであり、このことは、これらが共直線性を示すことと、その単 離したゲノムDNA内の遺伝子がそのcDNAの遺伝情報を指定していることを 示している。配列同定番号3内のヌクレオチド113から115は、配列同定番 号1内のヌクレオチド46−48に相当している最大オーブン読み枠の開始コド ンである。このことは、ヌクレオチド47から49およびヌクレオチド56から 58の所に枠内終止コドンが存在しておりそして配列同定番号3内には観察され 得るイントロンスプライス結合が存在していないことから明らかである。この3 86個のアミノ酸から成るポリペプチドをデサチュラーゼとして同定したことは 、PearsonおよびLipmanのFAST^演算方式(Proc、 Na tl、^cad、 Sci、 USA (198g) 85:2444−244 8)およびBLASTプログラム(^1tschul他、J、 Mol、 Bi ol、(1990) 215:403−410)が用いられている!JISSP ROTEINデータベースのリリース19.0の中に見られる全ての蛋白質配列 とそのアミノ酸配列とを比較することによって立証された。両方の研究で見付は 出された最も高い相同性を示す蛋白質は、ラン色細菌シネコンスチスFCC68 03(Wada他、Nature (1990)347:200−203: G enbank ID:C3DESA; Genbank取得番号: X5350 8)由来ノdesA脂肪酸デサチュラーゼであった。配列同定番号1内の386 個のアミノ酸から成るペプチドをまた、Needleman他の方法(J、 M o1. Bi。
1、 (1970) 48:443−453)により、desAが有する351 個ノアミノ酸から成る配列と比較した。それらが有する長さ全体に渡って、これ らの蛋白質は26%の同一性を示し、そしてこの比較により、そのdesA蛋白 質配列の中に主要なギャップが4つ示された。この全体的相同性は低いが、より 短い範囲内の相同性は良好であった。例えば、78個のアミノ酸から成る範囲に おいて、アラビドプシスのデルタ−15デサチユラーゼ(配列同定番号1内のア ミノ酸78がら155)、およびdesA蛋白質(アミノ酸67がら144)は 、40%の同一性と66%の類似性を示した。更に短い範囲内の相同性は表2に 示すように更に大きかった。
ラン色細菌のデサチュラーゼポリペプチドと配列同定番号2との間の、短い範囲 のアミノ酸におけるこのような高いパーセントの同一性は、これらの2つの間に 有意な関係が存在していることを示唆している。
配列同定番号1に相当するmRNAをコード化する遺伝子の発生発現を分析する 目的で、Maniatis他「分子クローニング、実験室マニュアル」(198 2) 、Co1d Spring flarbor Laboratory P ressの中に本質的に記述されているように、野生型および変異体3707両 方のアラビドプシス植物由来の葉、根、発芽実生および発生長角果から得られる m RN Aサンプルに対する放射能標識ハイブリッド形成プローブとして、プ ラスミドpCF3内のcDNA挿入断片を用いた。その結果、配列同定番号1に 相当しているmRNAはその変異体植物由来組織全ての中で検出されるがそのレ ベルは野生型組織内よりも低いことが示された。このことは、系統3707内の 脂肪酸変異は化学的変異誘発で得られた公知のアラビドプシス・ファド3変異体 に関する漏出であることの観察と一致している。これらの結果により、系統37 07内のT−DNAは脂肪酸デサチュラーゼ遺伝子の正常な発現を妨害すること が確認された。ホモ接合変異体系統3707の脂肪酸表現型を基にして、出願者 らは、pCF3内のcDNA挿入断片がそのデルタ−15デサチュラーゼをコー ド化すると結論付けた。更に、出願者らは、これはミクロソームのデルタ−15 デサチユラーゼであり、クロロプラストのデルタ−15デサチユラーゼではない と結論付けた、その理由は下記の通りである・a)この変異体発現型は系統37 07の種子内て強力に発現するが、その葉の中では発現したとしても僅かである こと、そしてb)このデルタ−15デサチユラーゼのポリペプチドは、desA のポリペプチドに比較して、核コード化クロロプラストデサチュラーゼに期待さ れるシグナルペプチドのN末端伸長部を有していないこと。
アラビドプシスミクロソームのデルタ−15デサチユラーゼとして配列同定番号 2を同定したことを、それを植物組織内で生物学的に過剰発現させることによっ て立証した。この目的で、デルタ−15デサチユラーゼのcDNAを含んでいる プラスミドpCF3の1.4kb Not■フラグメントを、CaMV 35S プロモーターの後方のセンス配向の中に入れて構成発現を生じさせるか、或はB −コングリシニン(7s)種子貯蔵蛋白質のダイズa′サブユニットをコード化 する遺伝子のためのプロモーターの背後のセンス配向の中に入れて胚に特異的な 発現を生じさせた。次に、アグロバクテリウム・ツメファシェンスのバイナリ− Tiプラスミドベクター系[)1oekema他(1983) Nature  303:179−180; Bevan (1984) Nucl、 Ac1d s Res、 12:8711−87221を用いて、キメラ遺伝子である35 Sプロモ一ター/センス配列同定番号1/3゛ ツバリンシンターゼとB−コン グリシニン/センス配列同定番号1/3′ ファセオリンを植物細胞に形質転換 した。
配列同定番号1の同定を立証しそして非相同植物種内におけるそれの過剰発現の 生物学的効果を試験する目的で、キメラ遺伝子である35Sプロモ一ター/セン ス配列同定番号1/3′ ツバリンシンターゼをバイナリ−ベクターに形質転換 し、これを次に、アグロバクテリウム・リゾゲネス(rhizogenes)由 来のRiプラスミドpRiA4bを有するアグロバクテリウム・ツメファシェン ス菌株R100Oに形質転換した[M。
ore他(1979) Plasmid 2:617−626] 。Petit 他の方法(1986) [Mo1. Gen。
Genet、 202:388−393]を用いて、そのキメラ遺伝子を有して いる菌株R100Oと一緒にニンジン(ダウクス・カロタ(Daucus ca rota L、 ))の根雪を共培養することにより、ニンジン細胞の形質転換 を行った。形質転換したニンジンの「毛状」根の脂肪酸分析を行った結果、アラ ビドプシスミクロソームのデルタ−15デサチユラーゼが過剰発現する結果、1 8:2が失われて18.3が10倍以上増加し得ることが示された。
T−DNA変異体系統3707におけるデルタ−15不飽和化変異の補足を行い そして種子内で配列同定番号1が過剰発現することの生物学的効果を試験する目 的で、その胚に特異的なプロモーター/配列同定番号1/3′ ファセオリンの キメラ遺伝子をバイナリ−ベクターに形質転換した後、これを弱毒性アグロバク テリウム菌株LBA4404/pAL44041m形質転換した[)loeke ma他(1983) Nature 303:179−1801゜遺伝工学した アグロバクテリウムを用いて系統3707の根の形質転換を行い、形質転換した 植物を選択した後、成育させることで種子を生じさせた。2つの植物から得られ る種子の脂肪酸分析を行った結果、各植物における6個の種子の中の1つが変異 体である脂肪酸表現型を表す一方、その残りの種子に関しては約55%に及んで 18:3が10倍以上増加したことが示された。このサンプルサイズは小さいが 、このような分離により、その脂肪酸表現型はメンデル遺伝を示すことが示唆さ れた。
この増加の大部分は18:2が失われることで生じる一方、それのいくらかは1 8:1が失われることでも生じる。従って、油作物、特にアラビドプシスに近い 関係にあるカノーラにおけるこの遺伝子の過剰発現はまた、亜麻の特殊な油の中 に見いだされる18:3を高レベルでもたらすと期待される。
Needleman他の方法(J、 Mo1. Biol、 (1970) 4 8:443−453)による386個のアミノ酸から成るポリペプチド配列と、 ラット、マウスおよび酵母菌由来ミクロソームのステアロイル−CoA (デル タ−9)デサチュラーゼに関するそれらと比較した結果、それぞれ21%、19 %および17%の同一性が確認された。膜に会合しているアラビドプシスデルタ ー15デサチュラーゼ蛋白質はそのdesA蛋白質に対して有意であるが限定さ れた相同性を示す一方、これは、アラビドプシス由来のものを含む高等植物由来 の可溶ステアロイル−ACP (デルタ−9)デサチュラーゼに有意な相同性を 全(示さなかった。
プラスミドpF1とpSlが有する部分的ヌクレオチド配列を比較した結果、左 側のT−DNA境界:植物DNA結合は配列同定番号1内の開始コドン由来の約 700bpであることが示された。そのpFl配列に関するもう一方のT−DN A:植物DNA結合の位置を決定する目的で、このT−DNA:植物のDNA結 合フラグメントの単離を行った。
上に記述した如く単離した変異体系統3707由来のゲノムDNAを制限酵素M bolで部分消化させることにより、約15kbの平均フラグメントサイズが生 じた。クレノーを用いてそのフラグメント末端をdGTPおよびgATPで部分 充填した後、製造業者のプロトコルに従って、ラムダGEM (商標) −11 (Promega Corporation)のXhoI半分部位にクローン化 した。このファージライブラリーのタイターを測定し、そして本質的にAu5u bel他[[分子生物学における現代プロトコルj (Current Pro tocols in Mo1ecular Biology) (1989)  John Wiley & 5onsn に記述されているように使用した。pFl内の遺伝子の5°末端から誘導した約 0.6kbの放射能標識PCR産物を用いて、そのゲノムファージライブラリー のスクリーニングを行った。この産物の長さは、その左側T−DNA境界が挿入 されているところの右側3bpの所から、配列同定番号1内のヌクレオチド位置 1の左側15bpの所までである。
EcoRI制限消化および電気泳動に従って精製した正のハイブリッド形成を示 すファージの1つから得られるDNAをサザンプロット分析した結果、その0. 6kbのPCR産物に4kbのEcoRIフラグメントがハイブリッド形成する ことが示された。このEcoRIフラグメントをサブクローン化して、配列決定 分析を受けさせた。このフラグメントから誘導される配列であるpFlとpSl を比較することにより、T−DNAが挿入される結果としてその挿入部位に56 bpの欠失が生じ、そしてこのT−DNAが配列同定番号1内の開始コドンにア ラビドプシス遺伝子711bpの5°が向かうのを妨害していることが示された 。
従って、このT−DNAはそのオーブン読み枠に5゛を挿入し、これは、配列同 定番号1をコード化する遺伝子の漏出発現および変異体3707における漏出脂 肪酸表現型に一致している。この左側T−DNA:植物のDNA結合は正確であ る、即ちこの左側T−DNA境界またはフランキング植物DNAのいずれも如何 なる配列転位も伴っていないが、他のT−DNA:植物のDNA結合は複雑であ り、充分な特徴付けは行っていない。
プラスミドpCF3を、ブダペスト条約の規定の下でAmerican Typ eCulture Co11ection of Rockvill、 Mar ylandに1991年12月3日付けで寄託し、受託番号ATCC68875 を受理した。
アラビドプシスデルター15デサチュラーゼcDNAをハイブリッド形成プロー ブとして用いた、アラビドプシスからの関連デサチュラーゼ類をコード化するc DNA単離 プラスミドpCF3から単離した1、4kbのNotl挿入断片フラグメントを 精製し、放射能標識した後、これを用いて、低緊縮(Lowerstringe ncy) ハイブリッド形成(1〜丁のNaCl、50mMのトリス■(CL  pH7,5,1%のSDS、5%のデキストランスルフェート、0.1mg/m Lの変性サケ精子DNAおよび50℃)および洗浄(続けて、2X 5SPE、 領 1%SDSを用いて室温で5分間、そして再び新鮮な溶液を用いて10分間 、そして最後にQ、5X 5SPE、0.1%SDSを用いて50°Cで5分間 )を用いる以外は上述したように、3日才黄化アラビドプシス・グリアナ由来ポ リA”mRNAに対して作り出したcDNAライブラリーから、約80,000 個のクローンをスクリーニングした。強力にハイブリッド形成するプラークを約 17個そして弱(ハイブリッド形成するプラークを17個、−次スクリーニング で同定した。これらの弱(ハイブリッド形成するプラークの4つを取り上げて、 それらが純粋になるまで、上述した如き放射能標識プローブを用いたスクリーニ ングを更に1回または2回受けさせた。これらがデルタ−15デサチユラーゼク ローンでないことを保証する目的で、デルタ−15デサチユラーゼcDNA ( pCF3)の3゛非コーデイング領域に特異的な18bpオリゴマーにそれらが ハイブリッド形成するか否かを決定するさらなる分析を行った。これらのフィル ターをオートラジオグラフィーにかけた後、これらのクローンの1つが上記プロ ーブにハイブリッド形成しないことが確認された。このクローンを取り上げ、そ して上述したようにして、そのcDNA挿入断片を含んでいるプラスミドクロー ンが得られた。pCM2と表示するこのプラスミドの制限分析を行った結果、こ れは、pCF3のアラビドプンスデルター15デサチュラーゼcDNAに特徴的 な0.7kbのNco I−Bg 111フラグメントが欠乏している約1.3 kbのCデサチュラーゼ挿入断片を有していることが示された。(このフラグメ ントは、配列同定番号1内のヌクレオチド474から479の所のNco1部位 とヌクレオチド1164から1169の所のBgl+1部位との間に位置してい るDNAに相当している)。pCM2の5°領域および3゛領域由来の1本鎮の 部分ヌクレオチド配列により、このcDNA挿入断片は不完全であり、そしてこ れは、pCF3内のcDNAがコード化するそれと類似しているがそれとは異な るポリペプチドをコード化することが確認された。プラスミドpCM2内のcD NAの全長板を単離する目的で、このc DNA挿入断片を含んでいるプラスミ ドpCM2由来の1.3kb Ncolフラグメントを単離し、そしてこれを放 射能標識ハイブリッド形成プローブとして用いて、上と同じアラビドプシスcD NAライブラリーの再スクリーニングを行った。強力にハイブリッド形成するプ ラークを3つ精製し、前に記述したのと同様にして、これらのプラスミドの切除 を行った。この得られる3種のプラスミドをNcol制限酵素で消化させた結果 、これらは大きさがlkbから1.5kbの範囲のcDNA挿入断片を含んでい ることが示された。これらのプラスミドの1つ(pACF2−2と表示する)内 のcDNA挿入断片の完全ヌクレオチド配列決定の測定値を配列同定番号4の中 に示す。配列同定番号4は、脂肪酸デサチュラーゼをコード化するアラビドプシ ス・グリアナcDNAが有する塩基対の5゛から3°へのヌクレオチド配列を示 している。ヌクレオチド10−12およびヌクレオチド1358から1350は 、それぞれオーブン読み枠(ヌクレオチド10から1350)の推定開始コドン と終止コドンである。その推定アミノ酸配列を、本出願におけるダイズ由来の関 連デルタ−15脂肪酸デサチュラーゼのそれと比較することにより、このオーブ ン読み枠が立証された。ヌクレオチド1から9および1351から1525はそ れぞれ5゛および3′非翻訳ヌクレオチドである。配列同定番号5における44 6個のアミノ酸から成る蛋白質配列は、配列同定番号4におけるオーブン読み枠 から推定された配列であり、51kDの概算分子量を有している。配列同定番号 2と5を並べることにより、全体で約80%の相同性が示され、そしてその前者 は約55個のアミノ酸長から成るN末端伸長部を有しており、これは、核コード 化ブラスチド蛋白質内に見られるシグナルペプチドであると推定される。
配列同定番号4に相当する遺伝子の発生発現を分析する目的で、Maniati s他[分子クローニング、実験室マニュアルJ (1982) 、Co1d S pring Harbor Laboratory Pressの中に本質的に 記述されテいルよウニ、野生型および変異体系統3707両方のアラビドプンス 植物由来の葉、根、発芽実生および発生長角果から得られるmRNAサンプルに 対する放射能標識ハイブリッド形成プローブとして、上記配列を用いた。その結 果、配列同定番号1をコード化する遺伝子の構成発現とは対照的に、配列同定番 号4に相当しているmRNAは、緑色の組織内に豊富で、根および葉の中には少 なく、そして葉の中では、配列同定番号1のそれよりも約3倍豊富であった。プ ラスミドpcM2内のcDNAはまた、EcoRIで消化させたアラビドプシス ・グリアナ(生態型Wassileskijaおよびマーカー系統W100生態 型Landesberg背景)由来のゲノムDNAに冬型的にハイブリッド形成 することが示された。これをRFLPマーカーとして用いて、アラビドプシス内 でこの脂肪酸デサチュラーゼをコード化する遺伝子に関する遺伝座地図作成を行 った。このデサチュラーゼcDNAに対応して単一の遺伝座が位置していた。こ のようにして、この位置はラムダAT228とコスミドc3838RFLPマー カーの間の染色体3上、即ち無毛(glabrous)座の「北」に存在してい ると決定した(Chang他、Proc、 Natl、 Acad、 Sci、  USA (1988) 85:6856−6860 ; Nal11他、Pl ant Ce1l (1989) 1:699−705)) 。これは、アラビ ドプシスの脂肪酸デサチュラーゼであるファド2、ファドDおよびファドB変異 が位置している領域に近い[Somervi11他、(1992)、出版物]o  pcF3および、ACF2−2のcDNA挿入断片を用いてミクロソームのデ ルタ−12脂肪酸デサチュラーゼをクローン化する試みが不成功であったことと 共に、上記データにより、出願者らは、フッドD座に相当しているプラスチドの デルタ−15脂肪酸デサチユラーゼをpACF2−2内のc D N Aがコー ド化すると結論付けた。このcDNAをpACF2−2内で生物学的に発現させ ることによって上記結論を立証する。
プラスミドpCM2を、ブダペスト条約の規定の下でAmerican Typ eCulture Co11ection of Rockvill、Mary landに1991年11月27日付けで寄託し、取得番号ATCC68852 を受理した。
プラスミドpCF3、pCM2およびpACF2−2から単離した1゜4kb、 1.3kbおよび1.5kbのNotI cDNA挿入断片フラグメントを精製 し、放射能標識した後1、これらを用いて、上述した如き低緊縮で2つの異なる cDNAライブラリーを数回スクリーニングした、即ち、上記ライブラリーの1 つを、上述した如き3日才黄化アラビドプシス・グリアナ(「黄化」ライブラリ ー)由来のポリA”mRNAに対して作り出し、そして1つを、アラビドプシス ・グリアナ植物の地上部由来のポリA’mRNAに対して作り出したが、これら のサイズは、それらの−吹音が開いた直後のものから、抽だいを生じて開化する 植物に及んで変化していた[E11edge他(1991) Proc、 Na tl、 Acad 5ciUS^88:l731−1735コ。このライブラリ ー内のcDNA挿入断片を、ラムダYeSベクター[E11edge他(199 1) Proc、 Natl、 Acad Sci、 USA 88:1731 −1735]内のEcoRIに接しているXholの中に入れた(「葉」ライブ ラリー)。配列同定番号1および4両方に対して弱く2倍の盛り上がりでハイブ リッド形成する両方のライブラリーから得られるい(っかのプラークにプラーク 精製を受けさせた。上述した如き「黄化」ライブラリー由来の純粋なファージか らファージミドを切除した。大腸菌株BNN 132 [E11edge他(1 991) Proc、 Natl、Acad Sci、 USA88:1731 −1735]内のcre−1ox組換えシステムを用いた部位特異的組換えを用 いて、その「葉」ライブラリーの精製ファージからプラスミドを切除した。全て の場合において、そのクローン化したDNAのヌクレオチド配列決定を行った結 果、配列同定番号1または4と同じクローンか或は認識不可能な配列が確認され た。
別の組の試験において、低緊縮(26C,LMのNa’、50%のホルムアミド )および高緊縮(42C,IMのNa’、50%のホルムアミド)で「葉」ライ ブラリー内の約400,000個のファージを配列同定番号1および4に関して スクリーニングした。この−次プラークリフト(lift)上のいくつかの陽性 シグナルの中で11個が、配列同定番号1に対して高緊縮ハイブリッド形成し、 その35個が配列同定番号4に対して高緊縮ハイブリッド形成し、そして39個 がそれらの両方に対して低緊縮でのみハイブリッド形成した。これらの低緊縮シ グナルの27個のプラークに二次低緊縮スクリーニングを受けさせ、これらの1 7個を用いて、切除したプラスミドからDNAを作り出した。その17種のプラ スミドDNAの配列決定を行い、その8個は認識不可能な配列であり、5つは配 列同定番号1と同じであり、2つは配列同定番号2と同じであり、そして2つは 互いに同じであり関係していたが、配列同定番号1および4とは異なっていた。
pFad−x2と表示するこの新規なデサチュラーゼ配列をまた「葉」ライブラ リーから単離したが、ここでは、本明細書の別の所に記述するように、植物デル タ−15デサチユラーゼ類とラン色細菌desAデサチュラーゼの間で保存され ている配列に対して作り出した縮重したオリゴマーを用い、カノーラの種子と共 にアラビドプシスの葉の両方から作り出したポリA”RNAに対するポリメラー ゼ連鎖反応によって誘導される0、6kbのPCR産物を独立してハイブリッド 形成プローブとして用いた。pYa c p 7と表示するそのPCR誘導プラ スミドを、両末端から部分配列決定した。pFad−x2とpYa c p 7 の配列を比較することにより、これらの2種の、独立してクローン化したcDN Aは、その他のデルタ−15デサチユラーゼに関係している同じ配列を含んでい ることが確認され、そして両方とも不完全なcDNAであった。両方のプラスミ ドpFad−x2およびpYacp7から誘導される部分複合配列を、472b pから成る5゛から3°へのヌクレオチド配列として配列同定番号16の中に示 す。ヌクレオチド2−4およびヌクレオチド468から470はそれぞれそのオ ーブン読み枠内の最初のコドンと最後のコドンである。このオーブンギヤツブ重 量およびギャップ長さ重量値を用いてNeedleman他[J、 Mol。
Biol、 (1970) 48:443−4531の方法により、配列同定番 号17と、本出願の中に開示する他のデルタ−15デサチユラーゼポリペプチド 類との比較を行った。アラビドプシス、カノーラおよびダイズ由来のミクロソー ムのデルタ−15デサチユラーゼと配列同定番号17との間の全体的同一性は6 5%から68%の間であり、そしてアラビドプンス、カノーラおよびダイズ由来 のブラスチドのデルタ−15デサチユラーゼと配列同定番号17との間の全体的 同一性は77%から87%の間であった。
加つるに、配列同定番号17は、ミクロソームのデルタ−15デサチユラーゼに 匹敵するN末端ペプチド伸長物を有しており、このことは、アラビドプシスブラ スチドのデルタ−15デサチユラーゼ内のシグナルペプチド配列の相同性を示し ている。これらの比較を基にして、配列同定番号16がブラスチドのデルタ−1 5デサチユラーゼをコード化すると推定する。ブラスチドのデルタ−15デサチ ユラーゼのための座が2個存在していることを示唆する、アラビドプシスに関す る遺伝的データが存在している。本分野の技術者は配列同定番号16の全長版を 容易に単離することができるであろう。配列同定板16またはそれの全長版を植 物の中に導入することの生物学的効果を用いて、これの同定を立証する。
プラスミドpYacp7を、ブダペスト条約の規定の下でAl1erican  Type Cu1ture Co11ection of Rockvill、 Marylandに1992年11月20日付けで寄託し、受託番号ATCC6 9129を受理した。
アラビドプシスデルター15デサチュラーゼcDNAをハイブリッド形デルター 15脂肪酸デサチュラーゼをコード化するブラシカ・ナブス種子cDNAのクロ ーニングを行う目的で、pCF3およびりCM2由来のcDNA挿入断片をその 個々のプラスミドからポリメラーゼ連鎖反応で単離し、放射能標識した後、これ をハイブリッド形成プローブとして用いて、授粉して20−21日後の発生ブラ シカ種子由来のポリA”mRNAを用いて作り出したラムダファージcDNAラ イブラリーのスクリーニングを行った。このcDNAライブラリーを、低緊縮で 数回、上述したアラビドプシスcDNAプローブを用いてスクリーニングした。
この初期スクリーニングで得られるブラシカ・ナブスcDNAの1つを、次の高 緊縮スクリーニングにおけるプローブとして用いた。
アラビドプシスpCM2挿入断片を放射能標識し、そしてこれをプローブとして 用いて、低緊縮ハイブリッド形成条件下で約300,000個のプラークをスク リーニングした。このフィルターハイブリッド形成を、5QmMのトリス、p) (’7.6.6X SSC,5Xデンノ1ルト液、0.5%のSDS、1100 uの変性ウシ胸腺DNA中50℃で一晩実施した後、ハイブリッド形成後洗浄を 、6X 5SC10,5%SDS中室温で15分間実施し、そして2X 5SC 10,5%SDSを用い45℃で30分間繰’) 返シf: 後、0.2X S SC,0,596SDSを用いて2回、50℃で30分間繰り返した。強力にハ イブリッド形成するファージが5つ得られた。これらをプラーク精製し、そして これを用いて、Stratagene製pB1uescriptIIファージミ ドキット(Stratagene 1991力タログ品目212205)のマニ ュアルに記述されているように、これらのファージミドの切除を行った。これら の1つ(pBNSF3−2と表示する)は1.3kbの挿入断片を含んでいた。
ストランドおよびヌクレオチド配列の両方に関してpBNSF3−f2を完全に 配列決定し、そしてこのヌクレオチド配列を配列同定番号6の中に示す。プラス ミドpBNSF3−2を、ブダペスト条約の規定の下で^merican Ty pe Cu1ture Co11ection of Rockvill、 M arylandSUSAに1991年11月27日イ寸けで寄託し、受託番号A TCC68854を受理した。
pCM2プローブを用いた追加的低緊縮スクリーニングにより、強力にハイブリ ッド形成するファージが8つ得られた。これらの1つ(pBNSFd−8と表示 する)は0.4kbの挿入断片を含んでいた。1本鎖に関してpBNSFd−8 を完全に配列決定し、このヌクレオチド配列は、その相同性を示す領域内で有意 に配列同定番号6と一致しておらず、このことは、これが配列同定番号6の中に 示すものとは異なる新規なブランカ・ナブス種子デサチュラーゼに相当している ことを示唆していた。pBNSFd−8挿入断片を放射能標識し、そしてこれを 、ブラシカ・ナブス種子cDNAライブラリーの高緊縮スクリーニングにおける ハイブリッド形成プローブとして用いた。このハイブリッド形成条件は上に記述 した低緊縮スクリーン条件と同じであるが、但し、0.2XSSC10,5%S DS内におけるハイブリッド形成後洗浄の最後2回の30分間の温度を60°C にまで上昇させた。このスクリーニングにより、強力にハイブリッド形成するフ ァージが3つ得られ、これらを精製した後、切除した。この切除したプラスミド の1つであるpBNSFd−3は1.4kbの挿入断片を含んでおり、これを、 両方のストランドに関して完全に配列決定した。配列同定番号8は、pBNSF d−2の完全ヌクレオチド配列を示している。
発生ダイズ種子から単離したポリA’mRNAに対してcDNAライブラリーを 作り出しそして本質的に上述したのと同様にスクリーニングしたが、但し、50 mMのトリス−HCl、pH7,5、IMのNaC1,1%のSDS、5%のデ キストランスルフェートおよび061mg/mLの変性サケ精子DNAから成る ハイブリッド形成緩衝液(Sigma Chemical Co、 )の25m L中50℃で2時間、フィルターの前ハイブリッド形成を行った。上述した如< pCF3から調製した放射能標識プローブを加えて、50°Cで18時間ハイブ リッド形成させた。これらのプローブを2X 5SPE、1%のSDSで5分間 、室温で2回洗浄しりVt、0.2X 5SPE、1%SDS中50°Cで5分 間洗浄した。これらのフィルターをオートラジオグラフィーにかけることにより 、強力にハイブリッド形成するプラークが1つ、そして弱くハイブリッド形成す るプラークが約5個存在していることが示された。このより強力にハイブリッド 形成するプラークに、2回目の上記スクリーニングを受けさせたが、但し、その 最終洗浄は0.2X 5SPE、1%SDS中60℃で5分間であった。強力に ハイブリッド形成するプラークが多数観察され、そして他のファージから充分に 分離している1つを取り上げてさらなる分析を行った。
そのcDNA挿入断片を含む、その精製したファージ由来のpB1uescri ptベクターの配列を、ヘルパーファージの存在下で切除し、そしてその得られ るファージミドを用いて、大腸菌XL−IBlue細胞に感染させた。Samb rook他([分子クローニング、実験室マニュアル」、第2版(1989)  Co1d Spring Harbor Laboratory Press) の中に記述されているアルカリ性溶菌ミニ製造(miniprep)操作を用い て、pXFlと表示するプラスミドからDNAを作り出した。pXFlから得ら れるアルカリ変性2本鎖DNAを、両方のヌ訃ランドに関して完全に配列決定し た。pXFlの挿入断片は1783個のヌクレオチドから成る範囲を含んでおり 、これらは、未知のオーブン読み枠を含んており、そしてまたこのオーブン読み 枠に3゛が向いている16個のヌクレオチドから成るポリーA範囲(ヌクレオチ ド1767から1783)そして続いてEcoR1制限部位を含んでいた。この EcoRI部位に1<218411(7)塩基は、1145bpのオーブン読み 枠を含んでおり、これは、配列同定番号2の中に挙げるアラビドプシスデルター 15デサチュラーゼのポリペプチドに対して約68%の同一性を示すと共に共直 線性を示すポリペプチドをコード化する。この1145bpのオーブン読み枠が 有する推定出発メチオニンは、アラビドプシスミクロソームのデルタ−15ペプ チドの出発メチオニンに相当しており、そしてこのメチオニンに5゜が向いてい るブラスチドのシグナルペプチドに相当するアミノ酸は全く存在していなかった 。pXFl内の挿入断片をEcoRIで消化させると4つのフラグメントが観察 され、これらは、pXFl内の挿入断片が有する最初の1783bpから誘導さ れる約370bpと1400bpのフラグメントと、I)XFI内の挿入断片が 有するその他の2184個のヌクレオチドから誘導される約600bpと約16 00bpのフラグメントであった。サザンプロットにおいて、pCF3から誘導 されるプローブにハイブリッド形成するのは600bpのフラグメントと160 0bpのフラグメントのみであった。pXFlはEcoR1部位で分離されてい る2つの異なるcDNA挿入断片を含んでおり、これらの挿入断片の2番目のも のは、グイズミクロソームのデルタ−15デサチユラーゼをコード化する218 4bpのcDNAであると推定した。プラスミドpXFIの中に含まれているこ の2184bpのグイズミクロソームデルタ−1,5cDNAの完全ヌクレオチ ド配列を配列同定番号10の中に挙げる。プラスミドpXF1を、ブダペスト条 約の規定の下でAmerican Type Cu1ture Co11ect ion of Rockvill、 Marylandに1991年12月3日 付けで寄託し、受託番号^TCC68874を受理した。
グイズミクロソームのデルタ−15デサチユラーゼcDNAをハイブリッド形成 プローブとして用いた、ダイズからの関連デサチュラーゼをコード化するcDN A単離 プラスミドpXF]の中に含まれているダイズミクロソームのデルタ−15デサ チユラーゼcDNAのコーディング領域の一部に相当するDNAの1、Okbフ ラグメントを、制限酵素Hhalで切除して、ゲル精製した。上に記述したのと 同様にして、これらのフラグメントに32pの標識を付け、そして上に記述した のと同様にして、これをダイズcDNAライブラリー用のプローブとして用いた 。これらのフィルターをオートラジオグラフィーにかけることにより、ハイブリ ッド形成するプラークが8個存在していることが示され、これらに2回目のスク リーニングを受けさせた。cDNA挿入断片を含むその精製したファージの8個 全てからそのpBluescriptベクターの配列を、ヘルパーファージの存 在下で切除し、そしてその得られるファージミドを用いて大腸菌XL−IBlu e細胞に感染させた。Sambrook他(「分子クローニング、実験室マニュ アル」、第2版(1989) Co1d Spring Harbor Lab oratory Press)の中に記述されているアルカリ性溶菌ミニ製造操 作を用いて、それらのプラスミド類からDNAを作り出した。制限分析により、 これらは大きさが1.0kbから3.0kbの範囲の挿入断片を含んでいること が示された。これらの挿入断片の1つ(pSFD−118bwpと表示する)は 、約1700bp挿入断片を含んでいた。pSFD−118bWl)由来のアル カリ変性2本鎖DNAを、両方のストランドに関して完全に配列決定し、配列同 定番号12の中に示す。このpSFD−118bwpの挿入断片は、配列同定番 号13に示すポリペプチドをコード化するオーブン読み枠を含んでいる1675 個のヌクレオチドから成る範囲を含んでおり、これらは、配列同定番号5に挙げ るアラビドプシスプラスチドのデルタ−15デサチユラーゼのポリペプチドに対 して約80%の同一性を示すと共に共直線性を示していた。このオーブン読み枠 はまた、このオーブン読み枠の5゛末端で、ブラスチドのシグナルペプチドに相 当するアミノ酸をコード化した。このシグナルペプチドは、アラビドプシスブラ スチドのデルタ−15グリセロリピツドデサチユラーゼに関して記述したシグナ ルペプチドと共直線性を示すと共に、いくらかの相同性を共有していた。この1 675bpから成るダイズブラスチドのデルタ−15グリセロリピツドデサチユ ラーゼcDNAの完全ヌクレオチド配列を配列同定番号12の中に挙げる。
それぞれ3.0および0. 1のギャップ重量およびギャップ長重量値を用い、 Needleman他(J、 Mo1. Biol、 (1970) 48:4 43−453)の方法により、本出願で開示する異なるデルタ−15デサチユラ 一ゼ配列を比較した結果、表3に示す如きそれらの間の関係が確認された。
表3 アミノ酸レベルにおける、異なるデルタ−15脂肪酸デサチユラーゼ類a3 6 6 93 66 68 67 aD 67 90 67 69 c3 − 68 68 68 cD −−−6874 a3、ad、c3、cD、s3およびsDはそれぞれ配列同定番号2(アラビド プシスミクロソームのデルタ−15デサチユラーゼ)、配列同定番号5(アラビ ドプシスブラスチドのデルタ−15デサチユラーゼ)、配列同定番号7(カノー ラミクロソームのデルタ−15デサチユラーゼ)、配列同定番号9(カノーラブ ラスチドのデルタ−15デサチユラーゼ)、配列同定番号11(グイズミクロソ ームのデルタ−15デサチユラーゼ)、および配列同定番号13(ダイズブラス チドのデルタ−15デサチユラーゼ)を表している。これらの比較を基にして、 ミクロソームおよびブラスチド型両方のデルタ−15デサチユラーゼは、異なる 植物種由来の時でさえ、アミノ酸レベルで65%以上の全体的同一性を示す。
相同性および非相同グリセロリピッドデサチュラーゼ類をコード化するヌクレオ チド配列の単離 本発明のフラグメントを用いて、本発明のフラグメントと同じ種からか或は異な る種から、相同性および非相同グリセロリピッドデサチュラーゼのcDNAおよ び遺伝子を単離することができる。配列依存プロトコルを用いた相同性遺伝子の 単離は本技術分野でよく知られている。サザンプロット分析により、アラビドプ シスミクロソームのデルタ−15デサチユラーゼcDNA(配列同定番号1)は トウモロコシおよびダイズのゲノムDNAフラグメントにハイブリッド形成する ことが確認された。加つるに、出願者らは、ブラシカ・ナブス(配列同定番号6 )およびダイズ(配列同定番号10)由来の種子ミクロソームのデルタ−15デ サチユラーゼ類をコード化するcDNAを単離する目的でそれを用いることが可 能であることを示した。従って、同じか或は異なる高等植物種、特に油産生種か ら、相同性グリセロリピッドデサチュラーゼのためのcDNAおよび遺伝子を単 離することが可能である。
より重要なことには、プラスチドの中に見られるものを含む非相同グリセロリピ ッドデサチュラーゼのためのcDNAおよび遺伝子を単離する目的で本発明のフ ラグメントを用いることができる。従って、アラビドプシスミクロソームのデル タ−15デサチユラーゼcDNA (配列同定番号1)をハイブリッド形成プロ ーブとして用いて成功裏に、アラビドプシス(配列同定番号4)およびブラシカ ・ナブス(配列同定番号8)由来の関連プラスチドデルター15デサチュラーゼ 類をコード化するCDNAを単離したと共に、ダイズミクロソームのデルタ−1 5デサチユラーゼcDNA (配列同定番号10)を用いて成功裏に、ブラスチ ドのデルタ−15デサチユラーゼ(配列同定番号12)をコード化するダイズc DNAを単離した。
本発明の特別な態様において、異なるデサチュラーゼ類の間で保存される本発明 の核酸フラグメントの領域を、本分野の技術者が用いて、他の相同性もしくは非 相同グリセロリピッドデサチュラーゼcDNAまたは遺伝子をコード化する核酸 フラグメントを単離することを目的とした配列依存プロトコルで用いるための縮 重オリゴマー類の混合物を設計することが可能である。例えば、全てのデサチュ ラーゼポリペプチド類を比較することにより、それらの間で保存されるアミノ酸 の範囲を同定した後、その保存アミノ酸配列を用いて、短縮型または畏縮型両方 のオリゴマーを設計するか、或は本分野の技術者に知られている[ゲスマー類( guessmers) Jを設計することが可能である(Sambrook他( 「分子クローニング、実験室?−ユアル」、第2版(1989) Co1d S pring HarborLaboratory Press参照)。上記オリ ゴマー類および「ゲスマー類」を、本分野の技術者に知られているようにハイブ リッド形成プローブとして用いることができる。
例えば、ラン色細菌のdesAと植物のデルタ−15デサチユラーゼとを比較す ることにより、特に良好に保存されているアミノ酸の範囲(配列同定番号1内の アミノ酸97−108)を確認した。配列同定番号20および21は2組の35 −marを表しており、各々この領域に対して作り出した16倍縮重物である。
配列同定番号20および21の中に示した末端標識オリゴマーを混合し、これら をハイブリッド形成プローブとして用いて、アラビドプシスcDNAライブラリ ーのスクリーニングを行った。正にハイプリント形成するプラークの大部分はま た、アラビドプシスミクロソームおよびプラスチドのデルタ−15デサチユラー ゼ(配列同定番号1および4)をコード化するcDNAにハイブリッド形成した 。しかしながら、配列同定番号20および21の使用は、一定した再現性のある 結果を与えなかった。同じ保存領域のより長い範囲である配列同定番号1内のア ミノ酸97から141 (FVLGHDCGHGSFSD I PLLN5VV GHI LH3F I LVPYHGWRI 5HRTHH)に対するアンチセ ンスストランドとしてまた、長さが135個塩基のオリゴマー(配列同定番号3 2)も作り出した。曖昧な位置における設計では、デオキシイノシン類を用いる か、或はアラビドプシス遺伝子におけるコドン使用を基としたコドンを最も頻繁 に用いた。ハイブリッド形成プローブとして用いる場合、この135−marは 、アラビドプシスミクロソームおよびプラスチドのデルタ−15デサチユラーゼ (配列同定番号1および4)をコード化するcDNAにもハイブリッド形成する 全てのプラークにハイブリッド形成した。加うるに、これはまた、配列同定番号 1および4にハイブリッド形成しなかったプラークにもハイブリッド形成した。
後者を精製して、上に記述した如く切除した。その得られるプラスミド内のcD NA挿入断片のヌクレオチド配列決定を行った結果、いずれのデサチュラーゼに も何ら関係を示さないDNA配列が確認された。
別の実施例では、ポリメラーゼ連鎖反応(Innis他編集(1990) rP CRプロトコル:方法および応用に対する指針J (PCRProtocols : A Guide to Methods and Application s) 、Academic PressSSan Diego)において、本発 明の現在のフラグメントが有する2つの短い片を用い、DNAまたはRNAから より長いグリセロリピッドデサチュラーゼDNAフラグメントを増幅することが できた。このポリメラーゼ連鎖反応をまた、本発明のフラグメントを基とする1 つのプライマーを用いてクローン化したヌクレオチド配列のライブラリーに対し て行うことが可能であり、そしてその他、ポリA”テールまたはベクター配列の どちらかに対して行うことも可能である。これらのオリゴマー類は、本発明の核 酸フラグメントから誘導されるユニークな配列であるか或は縮重しだ配列であっ てもよい。本方法を用いて生じさせた相同性グリセロリピッドデサチュラーゼD NAの長い片は、その後、アラビドプシスまたは他の種から関連グリセロリピッ ドデサチュラーゼ遺伝子またはcDNAを単離するためのプローブとして用いら れ得る。デオキシイノシンが用いられている長いオリゴマー類を含むオリゴマー 類の設計、並びにハイブリッド形成またはポリメラーゼ連鎖反応のための「ゲス マー類」の設計は、本分野の技術者に知られており、そしてSambrook他 (「分子クローニング、実験室マニュアル」、第2版(1989) Co1d  Spring Harbor Laborat。
ry Press)の中で考察されている。デルタ−15デサチユラーゼと他の デサチュラーゼ類、特にdesAとの間で保存されているアミノ酸範囲を用いる ことで、上記オリゴマー類の設計を行うことが可能になる。例えば、desAと デルタ−15デサチユラーゼの間で保存されているアミノ酸範囲(上で考察した )は、ハイブリッド形成のための長いオリゴマー類の設計で有効性を示すと共に 、ポリメラーゼ連鎖反応におけるプライマーとして用いるための短いオリゴマー 類を設計するに有効性を示す。これに関連して、配列同定番号2のアミノ酸97 から108の保存アミノ酸範囲が特に有効である。この目的で用いるに有効な、 配列同定番号2内の他の保存領域は、アミノ酸299から309、アミノ酸11 5から121、およびアミノ酸133から141である。配列同定番号2内のア ミノ酸範囲133から141は、いくつかデサチュラーゼ類に対して特に良好な 相同性を示す。例えば、この範囲において、アミノ酸133.137.138. 140および141は、植物のデルタル15デサチュラーゼ類、ラン色細菌のd esA、酵母菌および哺乳動物ミクロソームのステアロイル−CoAデサチュラ ーゼ類の中で保存されている。ラン色細菌のdesAと植物のデルタ−15デサ チユラーゼ類を比較することにより、PCRで用いられ得る特に良好に保存され た2つのアミノ酸範囲(配列同定番号1内のアミノ酸97−108およびアミノ 酸299−311)が確認された。これらの領域に対して下記の組のPCRプラ イマーを作り出した: 20 36 16 97−108 (S) FVLGHDCGHGSF21 3 6 16 97−108 (S) FVLGHDCGHGSF28 36 16  97−108 (S) FVLGHDCG[(GSF29 36 16 97 −108 (S) FVLGHDCGHGSF22 18 72 100−10 5 (S) (AIDCGR231872100=105 (S) GHDCG H241872299−304(AS) HDIGTH251872299−3 04(AS) HDIGTH2623416304−309(AS) HVIR HL27 23 416 304−309 (AS) IIVIHHL30 3 8 64 299−311 (AS) 1lDIGTIffIHHLFP31  38 64 299−311 (AS) HDIGTHVIHHLFPlつの実 験において、配列同定番号22および23をセンスプライマーとして用いてPC Rを実施し、そして配列同定番号24と25または配列同定番号26と27を、 アラビドプシスの葉およびカノーラ発生種子両方から精製したポリA”RNAに 対するアンチセンスプライマー類として用いた。全てのPCRで、適当な大きさ を有するPCR産物が生じた(約630bp)。アラビドプシスおよびカノーラ 由来のPCR産物を精製し、これらを放射能標識ハイブリッド形成プローブとし て用いて、上述した如きラムダYesアラビドプンスcDNAライブラリーのス クリーニングを行った。これにより、純粋なファージの単離がもたらされ、これ を切除することでプラスミドpYa c p 7が得られた。pyacp7内の cDNA挿入断片を部分配列決定した。これは、この配列により、前に記述した 如き低緊縮ハイブリッド形成で単離した別のcDNA(プラスミドpFadx− 2)と同じ不完全なデサチュラーゼポリペプチドをコード化することが示された 。pFadx−2およびpYacp7内のcDNA挿入断片由来の部分配列から 誘導される複合配列を配列同定番号16の中に示し、そしてこれがコード化する ポリペプチドを配列同定番号17の中に示す。以前に考察したように、配列同定 番号17は推定プラスチドデルター15デサチュラーゼである。これは更に、い くつかの酵素の1つで消化させたアラビドプシスゲノムDNAに関して行った、 pCF2、pACF2−2またはpYacp7由来の放射能標識cDNA挿入断 片を用いたサザンブロソト分析により支持された。
これは、この異なる挿入断片は異なる制限フラグメントにハイブリッド形成し、 モしてpACF2−2およびpYa c p 7由来の挿入断片のみがある程度 の交差ハイブリッド形成を表すことを示している。
別のPCR実験において、アラビドプシス変異体系統3707から精製したポリ A+RNAに対し、センスプライマーとして配列同定番号28および29の各々 を約80pモル用いそしてアンチセンスプライマーとして配列同定番号30およ び31の各々を約94pモル用いてPCRを実施した。GeneAmp (商1 )RNA PCRキットを用い、製造業者のプロトコルに従うと共に下記のプロ グラムを用いて上記を実施した:a)95℃で2分間を1サイクル、b)95° C(変性)で1分間、50℃(7二−リング)で1分間および65°C(伸長) で1分間を35サイクル、そしてc)65℃で7分間を1サイクル。適当な大き さく約630bp)を有するその得られるPCR産物を精製し、放射能標識した 後、上述したように、アラビドプシスゲノムD N Aのサザンプロットに対す るハイブリッド形成プローブとして用いた。これは、配列決定番号1(アラビド プシスミクロソームのデルタ−15デザチユラーゼ)、配列決定番号4(アラビ ドプシスプラスチドのデルタ−15デサチユラーゼ)、および配列決定番号16 (アラビドプシスプラスチドのデルタ−15デサチユラーゼ)にもハイブリッド 形成する制限フラグメントにハイブリッド形成するが、これはまた、以前にクロ ーン化したデサチュラーゼcDNAにハイブリッド形成しなかった新規なフラグ メントにもハイブリッド形成した。しかしながら、何回か試みた後でさえ、その 放射能標識したPCR産物は、異なるアラビドプシスcDNAライブラリーに対 するプローブとして用いた時、如何なる新規cDNAクローンにもハイブリッド 形成しなかった、即ち全ての場合において、これがハイブリッド形成したのは、 公知デサチュラーゼcDNAにもハイブリッド形成するプラークに対してのみで あった。更に、このPCR産物をプラスミドベクターにサブクローン化し、そし てこれらの約100個についてスクリーニングを行った後、新規なデサチュラー ゼ配列を有するクローンは全く生じなかった。
本発明のフラグメントを用いて更に多(のグリセロリピッドデサチュラーゼの例 を単離するにつれて、他のグリセロリピソドデサチュラーゼの単離がより容易に なるであろう。多様なデサチュラーゼ類から保存アミノ酸配列を知ることでまた 、更に多くのより良好な共通配列を同定することが可能になるであろう。上記配 列を用いることでハイブリッド形成プローブまたは増幅プライマーを作り出すこ とが可能になり、これらは更に、菌・カビ、藻類およびラン色細菌などの如き非 植物給源由来のデサチュラーゼ類を含む異なるグリセロリピッドデサチュラーゼ 類、並びに他の有機体由来の他の膜会合デサチュラーゼ類を単離することの補助 になるであろう。
本発明を用いて単離され得るグリセロリピッドデサチュラーゼ類をコード化する 多様なヌクレオチドフラグメントが示す機能は、植物発現に必要とされる適切な 調節配列にセンスもしくはアンチセンス配向で連結させたその単離したデサチュ ラーゼ配列を用いて植物の形質転換を行いそしてその得られる形質転換した植物 の脂肪酸表現型を観察することによって同定され得る。この形質転換に好適な標 的植物は、アンチセンス阻害または共抑制でその相当する内在性遺伝子の阻害を 得ることがその目標である場合、その単離したヌクレオチドフラグメントの給源 と同じである。その単離した核酸フラグメントの発現または過剰発現で用いるに 好適な標的植物は、不飽和化反応で識別される変異を有する植物、例えばアラビ ドブノスデサチュラーゼ変異体、デルタ−15不飽和化が不完全な変異体亜麻、 またはデルタ−12不飽和化が不完全な変異ヒマワリなどである。また、その単 離した核酸フラグメントが示す機能は、同様に、その核酸フラグメントと適切な 調節配列を含んでいるキメラ遺伝子を用いて他の有機体、例えば酵母菌またはラ ン色細菌の形質転換を行いそして脂肪酸組成および/または酵素活性を分析する ことによっても決定され得る。
形質転換した種におけるグリセロリピッドデサチュラーゼ酵素の過剰発里 適切な調節配列と一緒に機能的グリセロリピッドデサチュラーゼ(類)をコード 化する本発明の核酸フラグメント(類)を用いて、形質転換した有機体内でその 酵素(類)を過剰発現させることができる。上記組換え型DNA構築物は、未変 性のグリセロリピッドデサチュラーゼ遺伝子か或はその宿主有機体と同一もしく は異なっていてもよい種から単離されたキメラグリセロリピッドデサチュラーゼ 遺伝子のどちらかを含んでいてもよい。グリセロリピッドデサチュラーゼ(類) の過剰発現では、その導入する遺伝子は共抑制の起こり易さを低くする目的で異 なる種由来のものであるのが好適である。例えば、ダイズ、ナタネまたは他の油 産生種内でデルタ−15デサチユラーゼを過剰発現させて多不飽和脂肪酸を変化 したレベルで産生させることは、pCF3内で見られるcDNA全体からRNA を発現させることによって達成され得る。同様に、アラビドブノス、ナタネおよ びダイズ由来のグリセロリピッドデサチュラーゼ類をコード化する単離された核 酸フラグメントを、本分野の技術者が用いてまた、本質的に相同性を示す全長c DNAを得ること力呵能である(もし既に得られていないとしても)と共にその 相当する遺伝子を本発明のフラグメントとして得ることも可能である。これらを 用いて今度は、その相当するデサチュラーゼ類を植物内で過剰発現させることが できる。本分野の技術者はまた、Sambrook他(「分子クローニング、実 験室? ニュアル」、第2版(1989) Co1d Spring Harb or Laboratory Press)の中に記述されているように、制限 エンドヌクレアーゼ類を用いそして/またはそれらのための部位を作り出すこと によって、本発明のフラグメント(類)からコーディング配列(類)を単離する ことも可能である。例えば、プラスミドpCF3の中に入っている配列同定番号 1内のフラグメントをNot1部位の側面に位置させてこれをNotlフラグメ ントとして単離することが可能であるが、このNotlフラグメントは、適切な 植物調節配列に関してセンス配向に導入され得る。また、最初のコドンrATG Jから出発するコーディング配列を正確に除去することを可能にするNcol  (5’ −CCATGG−3°)または5phI (5’ −GCATGC−3 ’ )のための部位を、本発明のフラグメント(類)の中に遺伝工学で入れるこ とが可能である。例えば、pCF3由来のデルタ−15デサチユラーゼのコーデ ィング配列を用いる場合、配列同定番号1の位置44.45および49にあるヌ クレオチドをそれぞれG、CおよびCで置き換えることによってsph 1部位 の遺伝工学処理を行うことが可能である。
アンチセンスRNAを用いた植物標的遺伝子の阻害組織に特異的な様式で植物標 的遺伝子を阻害する目的でアンチセンスRNAが用いられている(van de r Krol他、Biotechniques (+988) 6:958−9 76参照)、cDNA配列全体(Sheehy他、Proc、 Natl、 A cad、 Sci。
US^(1988) 85:8805−8809)並びに部分的cDNA配列( Cannon他、PIant、 Mo1ec、 Biol、 (1990) 1 5:39−47)を用いたアンチセンス阻害が示されている。3°非コーディン グ配列(Ch’ ng他、Proc、 Natl、Acad、 Sci、 l] S^(+989) 86:10006−10010) 、並びにi、、87kb のcDNAの5′ コーディング配列のフラグメント(41個の塩基対の如き少 ない数で塩基対を含んている) (Cannon他、Plant、 Mo1ec 、 Biol、 (1990) 1539−47)がアンチセンス阻害で重要な 役割を果し得るとの証拠も存在している。
これらのグリセロリピッドデサチュラーゼ類のアンチセンス阻害を用いるには、 その標的植物が有する標的組織内で発現する1種以上のグリセロリピッドデサチ ュラーゼ遺伝子のための転写された配列を単離する必要がある。最も高度に発現 する遺伝子がアンチセンス阻害に最良の標的である。これらの遺伝子は、本分野 の技術者に知られている技術、例えばmRNAレベルまたは咳ランオフ転写の定 量分析などによってそれらの転写レベルを決定することにより同定され得る。
例えば、多不飽和脂肪酸を変化したレベルでもたらすブラシカ、ナブスにおける デルタ−15デサチユラーゼのアンチセンス阻害は、pBNSF3−2内に見ら れる全体もしくは部分cDNAからアンチセンスRNAを発現させることによっ て達成され得る。
共抑制による植物標的遺伝子の阻害 組織に特異的な様式で植物標的遺伝子を阻害する目的でまた共抑制現象が用いら れティる。cDNA配列全体(Napolj他、The Plant Ce1l  (1990) 2:279−289: van der Krol他、The  Plant Ce1l (1990) 2:291−299)並びに部分的c DNA配列(1770bpのcDNAから730bp)(Smith池、Mo1 . Gen、 Genetics (+990) 224:477−481)を 用いた内在性遺伝子の共抑制が知られている。
適切fj調節配列と一緒にグリセロリピントデサチュラーゼ類もしくはそれの一 部をコード化する本発明の核酸フラグメントを用いて、グリセロリピッドデサチ ュラーゼ類のレベルを低くすることで、その導入した核酸フラグメントに本質的 相同性を示す内在性遺伝子を含んでいる形質転換した植物における脂肪酸組成を 変化させることができる。これに必要とされる実験操作は、そのグリセロリピッ ドデサチュラーゼ核酸フラグメントの過剰発現に関して上述したのと同様である 。例えば、多不飽和脂肪酸を変化したレベルでもたらすブラシカ・センスにおけ るデルタ−15デサチユラーゼの共抑制は、pBNSF3−2内に見られる全体 もしくは部分的種子デルタ−15デサチユラーゼcDNAをセンス配向で発現さ せることによって達成され得る。
宿主、プロモーターおよびエンハンサ−の選択本発明の核酸フラグメントを発現 させるに好適な種類の非相同宿主は、真核生物宿主、特に高等植物の細胞である 。これらの高等植物の中で特に好適なものは、油産生種、例えばダイズ(グリシ ン・マックス(Glycine max) ) 、ナタネ(ブラシカ・センス、 B、カムペストリス(B、 campestris)を含む)、ヒマワリ(へり アンラス・アヌス(Helianthus annus) ) 、綿(ゴシピウ ム・ヒルスツム(Gossypium hirsutum) ) 、)ウモロコ シ(ゼア・マイス(Zea mays) ) 、ココア(テオブロマ・カカオ( Theobroma cacao) ) 、ベニバナ(カルタムス・チンクトリ ウス(Carthamus tinctorius) ) 、アブラヤシ(エラ エイス・グイネエンシス(Elaeis guineensis) ) 、ココ ヤシ(ココス・ヌシフェラ(Cocos nucifera) ) 、亜麻(リ ヌム・ウシタチシムム(Linum usitatissimum) )および ビーナツツ(アラキス・ヒポガエア(^rachis hypogaea) ) などである。
植物内の発現では上記植物内で機能を果す調節配列を用いる。植物内における外 来遺伝子の発現は充分に確立されている(De Blaere他、Meth、  Enzymol、 (1987) 153:277−291) 、本発明のフラ グメントを発現させる目的で選択するプロモーターの給源は決定的でないが、そ のグリセロリピッドデサチュラーゼ類のための翻訳可能mRNAのレベルを所望 宿主組織内でそれぞれ上昇もしくは低下させることで本発明を達成するに充分な 転写活性を示すことを条件としている。好適なプロモーターには、(a)植物の 強力な構成プロモーター類、例えばカリフラワーのモザイクウィルス内の19S および358転写物を支配しているプロモーター類(Odell他、Natur e (1985) 313:810−812 : Ru1l他、Virolog y (1987)86 :482−493)および(b)組織に特異的が或は発 生に特異的なプロモーター類などが含まれる。組織に特異的なプロモーターの例 は、リブロース1,5−ビス−ホスフェートカルボキシラーゼの小型サブユニッ トの光誘発性プロモーター(光合成を示す組織内で発現させることが望まれてい る場合)、トウモロコシのゼイン蛋白質プロモーター(Matzke他、EMB OJ、 (1984) 3:1525−1532)およびりooフィルa /  B結合蛋白質プロモーター(Lampa他、Nature (1986) 31 6:750−752)などである。
特に好適なプロモーター類は種子に特異的な発現を可能にするプロモーター類で ある。種子が植物油の主要源であることがら、そしてまた、種子に特異的な発現 では種子以外の組織内に起こり得る何らかの有害な影響が避けられることから、 上記が特に有効である。種子に特異的なプロモーターの例には、これに限定され るものではないが、種子貯蔵蛋白質のプロモーターが含まれ、これは、数多くの 植物における全種子蛋白質の90%に及び得る。種子貯蔵蛋白質は厳格に調節さ れており、高度に組織に特異的な様式および段階に特異的な様式でほとんど排他 的に種子内で発現が生じる(Higgins他、Ann、 Rev、 Plan t Physiol、 (1984) 35:191−221: Goldbe rg他、Ce1l (1989) 56:149−160) 、更に、種子貯蔵 蛋白質が異なると、種子発生の異なる段階で発現が生じ得る。
種子に特異的な遺伝子発現は非常に詳細に研究されている(Goldberg他 、Ce1l (1989) 56:149−160およびHiggins他、A nn、 Rev、 Plant Physiol、 (1984) 35:19 1−221の論評を参照)。現在、形質転換した双子葉植物内で種子貯蔵蛋白質 遺伝子を種子に特異的に発現させる例が数多く存在している。これらには、豆の b−ファセオリン(Sengupta−Gopal、an他、Proc、 Na tl、 Acad、 Sci、 USA (1985) 82:3320−33 24; Hoffman他、Plant Mo1. Biol、 (1988)  11ニア17−729) 、豆のレクチン(Voelker他、EMBOJ、  (1987) 6:3571−3577) 、ダイズのレクチン(Okamu ro他、Proc、 Natl。
^(ad、 Sci、 IJS^(1986) 83:8240−8244)  、ダイズのKunitz )リプシン阻害剤(Prerez−Grau他、Pl ant Ce1l (1989) 1:095−1109) 、ダイズのb−D :/グリシン(Beachy他、EMBOJ、 (1985) 4:3047− 3053) 、豆のビンリン(Higgins他、Plant Mol、 Bi ol、 (1988) 11:683−695) 、豆のコンピッリン(New bigin他、Planta (1990) 180:461−470) 、豆 のレグミン(Shirsat他、Mol、 Gen、 Genetics (1 989) 215:326−331) 、ナタネのナピ:/ (Radke他、 Theor、 Appl、 Genet、(1988) 75:685−694 ) 、のための双子葉植物由来遺伝子、並びに単子葉植物由来の遺伝子、例えば トウモロコシの15kDゼイン(Hoffman他、EMBOJ、 (1987 ) 6:3213−3221)、トウモロコンの18kDオレオシン(Lee他 、Proc、 Natl、^cadSci、 USA(1991) 888:6 181−6185) 、オオムギのb−ホルデイン(MarriS他、Plan t Mo1. Biol、 (1988) IO:359−366)およびコム ギのグルテニン(Colot他、EMBOJ、 (1987) 6:3559− 3564)のための遺伝子が含まれる。更に、キメラ遺伝子構築物における、非 相同コーディング配列に使用可能な様式で連結させた種子に特異的な遺伝子のプ ロモーター類もまた、形質転換した植物の中でそれらが示す一時的および空間的 発現パターンを維持している。このような例には、アラビドプシスおよびB、セ ンス種子内でエンケファリンペプチド類を発現させるためのアラビドプシス・ク リアナ28種子貯蔵蛋白質遺伝子プロモーターの使用(Vandekerckh ove他、Bio/Technology (1989) 7:929−932 ) 、ルシフェラーゼを発現させるための豆レクチンおよび豆p−ファセオリン プロモーター類の使用(Riggs他、Plant Sci、 (1989)  63:47−57)、並びにクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ を発現させるためのコムギグルテニンプロモーター類の使用(Colot他、E MBOJ、 (1987) 6:3559−3564)などが含まれる。
本発明の核酸フラグメントを発現させるに特別な使用は、いくつかのダイズ種子 貯蔵蛋白質遺伝子、例えばKunitZ トリプシン阻害剤(Jofuku他、 Plant Ce1l (1989) 1:1079−1093) 、グリシニ ン(Nielson他、Plant Ce1l (1989) 1:313−3 28)およびb−コングリシニン(Harada他、Plant Ce1l ( 1989) 1:415−425)のための遺伝子がら得られる非相同プロモー ター類である。形質転換した植物における種子発生の中間から最終段階における 子葉内のmRNAまたはアンチセンスRNA発現では、クイズ8−コングリシニ ン貯蔵蛋白質のa−およびb−サブユニットのための遺伝子のプロモーター類が 特に有効である(Beachy他、EMBOJ、 (1985) 4:3047 −3053)。これは、形質転換した種子におけるそれらの発現に対する位置の 効果がほとんどないことと、これらの2つのプロモーターが異なる一時的調節を 示すことが理由である。a−サブユニット遺伝子のためのプロモーターは、その b−サブユニット遺伝子のためのプロモーターが発現する数日前に発現する。こ れは、種子貯蔵蛋白質合成の約1週間前に油生合成が始まるナタネを形質転換す るにとって重要である(Murphy他、J、 Plant Physiol、  (1989) 135:63−69)。
特別な使用はまた、初期胚形成および油生合成が行われている間に発現する遺伝 子のプロモーターである。本発明の核酸フラグメントを発現するグリセロリピッ ドデサチュラーゼ遺伝子が有する、未変性のプロモーター類を含む未変性調節配 列を、本分野の技術者が単離した後、それらを用いることができる。種子油生合 成に伴う他の遺伝子、例えばB。
センスのイソサイトレートリアーゼおよびマレートシンターゼ(Comai他、 Plant Ce1l (1989) 1:293−300) 、ベニバナ(T hompson他、Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 USA( 1991) 88:2578−2582)およびヒフ (Shanklin他、 Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 USA(1991) 88: 2510−2514)由来のデルタ−9デサチユラーゼ、アラビドプシス(Po st−Beittenmiller他、Nucl、 Ac1ds Res、 ( 1989) 17:1777) 、B、ナプス(Safford他、Eur、  J、 Biochem、 (1988) 174:287−295)およびB、 カムペストリス(B、 campestris)(Rose他、Nucl、^c ids Res、 (1987) 15ニア197)由来のアシル担体蛋白it  (ACP) 、オオムギ由来のb−ケトアシル−ACPシンセターゼ(Sig gaard−^ndersen他、 Proc、Natl、Acad、Sci、 USA (1991) 88:4114−4118)およびゼアーフイズ(Le e他、Proc、 Natl、Acad、 Sci、 USA(1991)88 :6181−6185) 、ダイス(にe1bank取得番号: X60773 )およびB ナプス(Lee他、Plant Physiol、 (1991)  96:1395−1397)由来のオレオシンのための遺伝子から得られる非 相同プロモーター類も有用である。これらの相当する遺伝子の配列が開示されて いないか、或はそれらに含まれているプロモーター領域が同定されていない場合 、本分野の技術者は、その公開された配列を用いて、その相当する遺伝子および そのプロモーターが含まれているそれらのフラグメントを単離することができる 。比較的豊富なエノイル−ACPレダクターゼおよびアセチル−CoAカルボキ ンラーゼに関する部分的蛋白質配列もまた公開されており(Slabas他、B iochim、 Biophys、 Acta (1987) 877:271 −280; Cottingham他、Bi。
chim、 Biophys、Acta (1988) 954:201−20 7) 、本分野の技術者はこれらの配列を用いて、これらのプロモーターと一緒 にその相当する種子遺伝子を単離することができる。同様に、グリセロリピッド デサチュラーゼ類をコード化する本発明のフラグメントを用いて、発現するキメ ラ遺伝子内で用いる目的で、その相当する遺伝子のプロモーター領域を得ること ができる。
本発明の核酸フラグメントの発現を適当なレベルで達成するには、異なるプロモ ーターが利用されている異なるキメラ遺伝子を用いる必要があり得る。上記キメ ラ遺伝子を、単一の発現ベクターの中に入れて一緒にか或は2種以上のベクター を用いて逐次的に宿主細胞の中に転移させることが可能である。
本発明を達成する目的で、本発明の未変性もしくはキメラどちらかの核酸フラグ メントのプロモーター領域の中にエンハンサ−またはエンハンサ一様成分を導入 する結果として発現を向上させることが考えられる。
コ、ill:l;i、35Sプロモーターの中に見られる如きウィルスのエンハ ンサ−(Odell他、Plant Mo1. Biol、 (1988) 1 0:263−272) 、オビン(opine)遺伝子由来のエンハンサ−(F romm他、Plant Ce1l (1989) 1:977−984)、或 は本発明の核酸フラグメントに使用可能様式で連結させたプロモーターの中に入 れたとき転写の増大をもたらす他の何らかの給源由来のエンハンサ−類が含まれ る。
特に重要なものは、構成プロモーターに40倍の種子特異的増強を与え得るb− コングリシニンのa−サブユニットのための遺伝子から単離されるDNA配列成 分である(Chen他、Dev、 Genet、 (1989) LO:112 −122)。本分野の技術者は容易にこの成分を単離して、何らかの遺伝子のプ ロモーター領域内に挿入することで、形質転換した植物内でそのプロモーターを 用いて種子に特異的な増強発現を得ることができる。このb−コングリシニン遺 伝子とは異なる時期に発現する種子に特異的な遺伝子いずれかの中に上記成分を 挿入すると、形質転換した植物内で種子発生している間のより長い期間に渡って 発現が生じるであろう。
本発明はまた、所望の最終目的を達成する他の種々の方法で達成され得る。1つ の形態において、本発明は、本発明の核酸フラグメントを含んでいる外来遺伝子 のコピーを2個以上導入して、グリセロリピッドデサチュラーゼを増大したレベ ルで産生ずるように植物を修飾することを基にしている。ある場合には、多不飽 和脂肪酸を所望レベルにする目的で、グリセロリピッドデサチュラーゼのための 外来遺伝子を2種以上導入する必要がある。
ポリアデニル化シグナル並びに本発明の核酸フラグメントを適当に発現させるに 必要とされ得る他の調節配列を与え得る何らかの3°非コーデイング領域を用い て本発明を達成することができる。これには、未変性グリセロリピッドデサチュ ラーゼ(類)、ウィルスの遺伝子、例えば35Sまたは19Sカリフラワーモザ イクウイルス転写物由来のウィルス遺伝子、オピン合成遺伝子由来のウィルス遺 伝子、リブロース1.5−ビスホスフェートカルボキシラーゼ、またはクロロフ ィルa/b結合蛋白質などの3゛末端が含まれる。異なる3゛非コーデイング領 域の有効性を教示している例は本技術に数多く存在している。
形質転換方法 本分野の技術者は、本発明に従う高等植物細胞の形質転換を行う種々の方法を利 用することが可能である(ヨーロッパ特許出願公開筒0295959 A2号お よび0318341 At号参照)。上記方法には、アグロバクテリウム種のT iおよびRiプラスミドが利用されている形質転換ベクターを基とする方法が含 まれる。バイナリ−型の上記ベクター類を用いるのが特に好適である。Ti誘導 ベクター類は、単子葉および双子葉植物を含む幅広い種類の高等植物の形質転換 を生じさせる(Sukhapinda他、Plant Mo1. Biol、  (1987) 8:209−216: Portrykus、 Mol、 Ge n、 Genet、 (1X 85) 199:183)。本分野の技術者は、他の形質転換方法、例えば外来 DNA構築物の直接吸収(ヨーロッパ特許出願公開筒0295959^2号参照 )、エレクトロポレーション技術(Fromm他、Nature (1986)  (London) 319ニア91)または核酸構築物をコートした金属粒子 を用いた高速弾道衝撃(Kline他、Nature (1987) (Lon don) 327:70)などを利用することができる。形質転換を行った後、 本分野の技術者はその細胞を再生させることができる。
特に適切なものは、商業的に重要な作物、例えばナタネ(De Block他、 Plant Physiol、 (1989) 91:694−701) 、ヒ マワリ(Everett他、Bio/Technology (1987) 5 :1201)およびダイス(Christou他、Proc、 Natl、 A cad、 Sci IJsA (1989) 86:7500−7504)など の中に外来遺伝子を形質転換する、最近記述された方法である。
RFLP技術への応用 植物育種における制限フラグメント長さ冬型性(RF L P)マーカーの使用 は本技術分野で充分に示されている(Tanksley他、Bio/Techn ol。
gy (1989) 7:257−264)。本発明の核酸フラグメントは、グ リセロリピッドデサチュラーゼの発現と組み合わされた特性のためのRF L  Pマーカーとして用いられ得る。これらの特性には、不飽和脂肪酸のレベルを変 化させることが含まれる。本発明の核酸フラグメントはまた、変化したレベルで 不飽和脂肪酸を有する変化した(変異を含む)植物からグリセロリピッドデサチ ュラーゼ遺伝子を単離する目的で用いられ得る。これらの遺伝子の配列決定を行 うことにより、その変化を引き起こす、その正常な遺伝子とは異なるヌクレオチ ドが確認される。これらの相違の回りで設計した短いオリゴヌクレオチド類をそ の多不飽和物の変化を追跡するハイブリッド形成プローブとして用いることがで きる。その変化と組み合わされた差を基とするオリゴヌクレオチドは、これらの 変異油清性を生じさせる時の分子マーカーとして用いられ得る。
実施例 以下に示す実施例の中で本発明を更に明確に示し、ここで、特に明記されていな い限り、全ての部およびパーセントは重量であり、そして度は摂氏度である。こ れらの実施例は、本発明の好適な態様を示すものであり、説明の目的でのみ示す ものであると理解されるべきである。上記考察およびこれらの実施例から、本分 野の技術者は本発明の必須的特徴を確かめることができ、そして本発明の精神お よび範囲から逸脱することなく、本発明を種々の用途および条件に適合させる目 的で本発明の種々の変化および修飾を行うことが可能である。本明細書で言及す る特許および特許以外の文献を含む全ての出版物は特に引用することによって本 明細書に組み入れられる。
実施例1 アラビドプシス・グリアナ変異体系統37o7内のT−DNA挿入部位に接する ゲノムDNAの単離 低いリルイン酸含有量を有するアラビドプシス・グリアナT−DNA変異体の同 定 アグロバクテリウム・ツムファシェンスのT−DNAを含んでいるアラビドプシ ス・グリアナ(地方に特徴的な品種fasshilewskija)形質転換体 の個体群を、Feldmann他(Mo1. Gen、 Genetics ( 1987) 208:1−9)に記述されている如き種子形質転換で生じさせた 。この個体群において、これらの形質転換体は、pBR322細菌ベクター、ツ バリンシンターゼ、ネオマイシンホスホトランスフェラーゼ(NPTI11カナ マイシン耐性を与える)およびb−ラクタマーゼ(アンピシリン耐性を与える) をコード化するDNA配列をそのT−DNA境界配列内に含んでいる。
個々の形質転換体が有するクロモソームの異なる領域の中にそのT−DNAを組 み込むことによって、その挿入部位の所か或はその近(で植物遺伝子機能の崩壊 を引き起こすこと力呵能であり、そしてこの表現型に関してその個体群をスクリ ーニングすることにより、この遺伝子機能の損失に関連した表現型を分析するこ とができる。
Feldmann他(Science (1989) 243:1351−13 54)に記述されている如き自己受精を2回行うことにより、アグロバクテリウ ム・ツメファシェンスで処理した野生型種子がら13種子を生じさせた。これら の子孫はT−DNA挿入に関して分離を生じ、従ってこの挿入の結果として生じ る何らかの変異に関して分離を生じる。6000個の系統の各々が有する約10 0個の種子を一緒にし、そしてそのプールした6000個のサンプルの各々が有 する脂肪酸含有量を、browse他(^na1. Biochem、 (19 86)152:141−145)に本質的に記述されている如くその脂肪アシル メチルエステルをガスクロで測定したが、但しここでは、メタノール中2.5% のH2SO,をメチル化剤として用いそしてサンプルを80’Cで1.5時間加 熱してその種子のトリグリセライド類のメタノール分解を生じさせた。r370 7Jと表示する系統は、その個体群全体が示すそれに比較して変化した脂肪酸プ ロファイルを与える種子を産生じた。系統3707が産生する個々の13種子か らT3植物を成育させ、そしてホモ接合野生型、ホモ接合変異体または変異に関 してヘテロ接合体である個々の植物に関して自己受精させることにより、T4種 子を生じさせた。その個体群全体、そのプールした370713種子、およびホ モ接合T4変異体である分離体の、代表的サブサンプルが示す脂肪酸組成パーセ ントを表4に示す。
バルミチン酸 7.4(0,37) 7.0 6.4ステアリン酸 3.0(0 ,22) 2.9 3.0オレイン酸 17.0(1,5) 17.7 15. 9リノール酸 29.3(0,78) 35.0 42.4リルイン酸 1.6 .1(1,1) 10.2 3.1エイコセン酸 20.2(0,73) 20 .5 23.6系統3707の分離T3プールの表現型(高リノール酸、低すル イン酸)は、その個体群サブサンプルのそれとホモ接合T4変異体種子のそれと の中間であり、このことは、その種子内でリノール酸がリルイン酸に変化するの を調節している座に系統3707が変異を有していることを示唆している。系統 3707における変異体表現型がT−DNA挿入の結果であるか否かはまだ明ら かでなかった。従って、出願者らは、分離T4個体群を検査することで、そのT −DNA挿入断片がコード化するツバリンシンターゼ活性およびカナマイシン耐 性と一緒にその変異体脂肪酸表現型が共分離するか否かを測定した。263個の T4植植物体を成育させ、そして葉抽出液内にツバリンが存在しているか否かを 分析した(Errampalli他、The Plant Ce1l (199 1) 3:149−157)、加うるに、これらのT4植物の各々から15種子 を採取し、モして10−50個の種子から成るサンプルを取り出して、その種子 の脂肪酸組成を測定すると共に、カナマイシン存在下でそれらが発芽し得るか否 かを測定した(Feldmann他、(1989) 5cience 243+ 1351−1354) 、これらの263個の植物は表5の如き3つの分類に入 る。
表5 個体数 表現型 63 T4植物:はとんどか全くツバリンが存在していない、15種子:野生型 脂肪酸組成、 全部がカナマイシンに感受性を示す 1.34 T4植物・ツバリンが存在している、15種子 3707 T3プー ルと同様なヘテロ接合脂肪酸組成、 カナマイシン耐性に関して分離する 64 T4植物、ツバリンが存在している、15種子:ホモ接合変異体脂肪酸組 成、全部がカナマイシン耐性を示す T−DNA配列によって与えられる表現型と一緒にその脂肪酸表現型が約1:2 :1のパターンで共分離することは、系統3707における変異がT−DNA挿 入の結果であるとの強力な証拠を与えていた。次に、T−DNA配列を含んでい るプローブを用いて系統3707からT−DNA挿入断片およびフランキングゲ ノムDNAをクローン化する計画でさらなる実験を実施した。
ホモ接合3707植物からのゲノムDNA製造アラビドプシス・グリアナ(地方 に特徴的な品種Wasshilewskija (WS))から誘導されるホモ 接合系統から得られる種子を、5.25%の次亜塩素酸ナトリウム(重量/体積 )10.15%のTween 20 (体積/体積)から成る溶液中室温で5分 間表面殺菌した後、無菌蒸留水内で数回洗浄した後、最後に50%エタノールで 濯いだ。このエタノール洗浄を行った後直ちに、これらの種子を無菌濾紙に移し て乾燥させた。次に、1から3個の種子を、無菌Gamborgs B5培地( Gibco、500−1153EA) (pH6,0)が50mL入っている2 50mLフラスコに移した。70μE・7m−2・秒刊の連続光で約3週間22 °Cで培養物のインキュベーションを行った後、その根組織を収穫し、10gづ つの一定分量にしく湿潤重量)、凍結乾燥した後、−20°Cで貯蔵した。
5hare他(Cell (1983) 35:225−233)の操作の変形 を用いて、この根組織からゲノムDNAを単離した。乳鉢と乳棒を用いて、その 凍結乾燥した組織の一定分量の2つを粉砕して細かい粉末にした。この粉砕した 組織を、85mLの溶菌緩衝液(7Mの尿素、0.35MのNaCI、0.05 MのトIJス−HCl、pH8,0,0,02MのEDTA、1%の5arko syl、5%のフェノール)が入っているフラスコに加えた後ガラス棒で穏やか に混合することで均一な懸濁液が得られた。この懸濁液に等量のフェノール:ク ロロホルム:イソアミルアルコール(25:24 : 1)(10mMのトリス 、pH8,1mMのEDTAで平衡にした)を加えた。10%のSDSを8.5 mL加えた後、この混合物を室温で15分間、回転しているプラットフォーム上 で渦巻き撹拌した。2000xgで15分間遠心分離した後、その上方の水相を 取り出して新しい試験管に移し、そしてSDSを加えない以外は上と同様にして 更に2回抽出を行った。この最終的水相に1/2o体積の3M酢酸カリウム(p H5,5)を加えた後、その体積の2倍量の水冷100%エタノールを加えた。
−20℃で1時間インキュベートすることでそのDNAが沈澱シ易<シタ後、1 2,000xgで1o分間遠心分離した。その得られるペレットを、10mMの トリス、pH8,1mMのEDTAがら成る3mLの中に再懸濁させ、これに、 溶液1mL当たり0.95gの塩化セシウム(CsCI)および21.1+Lの 10mg/mL臭化エチジウム(E t B r)を加えた。次に、CsCl/ EtBrの密度勾配中15℃で16時間平衡になるまで265.000xgで遠 心分離することによって、このDNAを精製した。この勾配からそのDNAを取 り出した後、TE緩衝液(10mMのトリス、pH8,1mMのEDTA)とC sCIを飽和させたイソプロパツールで抽出することによってEtBrを除去し た後、10mMのトリス、pH8,1mMのEDTAに対して一晩4℃で透析す ることによってCsClを除去した。透析からこのDNAを取り出し、そしてl 1oechst蛍光測定アツセイを用いてその濃度を測定したが、ここでは、L X SSC(0,15MのNaCl、0゜015Mのクエン酸ナトリウム)(p H7,0)中1.5X10−6Mのビス−ベンズイミド(Hoechst 33 258、Siga)の3mLに一定分量のDNAを加え、室温で5分間インキュ ベートした後、公知セットのDNA標準に対するフルオロメーターの読みを励起 360、発光450で行った。
プラスミドの回収および分析 上述した如く製造したホモ接合3707変異体から得られるゲノムDNAの5ミ クログラムを、製造業者の仕様に従い、50μLの反応体積中20単位のBam HIまたは5ail制限酵素(Bethesda Re5earchLabor atory)で消化させた。消化後、緩衝液を飽和させたフェノール(Beth esda Re5earch Laboratory)でそのDNAを抽出した 後・エタノール中で沈澱させた。その得られるペレットを最終体積が10μLの 10mMトリス、pH8の中に再懸濁させた後、上述した如きHoechst蛍 光測定アッセイを用いてそのDNA濃度を測定した。
末端と末端との結合とは対照的に、円形化を容易にする目的で、500μLの反 応体積の中に250ngのBamHIもしくは5ail消化ゲノムDNA、3W eiss単位のT4DNAリガーゼ(Promega) 、50pLのIOXリ カーセ緩衝液(30mMのトリス−MCI、pH7,8,100mMのMgC1 □、100mMのDTT、5mMのATP)および5μLの100mMATPが 入っている希釈連結反応をセットアツプした。この反応物を16°Cて16時間 インキュベートし、70°Cで10分間加熱した後、緩衝液を飽和させたフェノ ール(Bethesda Re5earchLaboratory)で一度抽出 した。次に、2倍量の100%エタノールと1/10体積の7.5M酢酸アンモ ニウムを加えることでそのDNAを沈澱させた。その得られるペレットを最終体 積が1oルの10mMトリス、pH8の中に再懸濁させた後、上述した如きHo echst蛍光測定アッセイを用いてそのDNA8度を測定した。
製造業者の仕様に従い、100μLの細胞当たり10ngのDNA濃度で、連結 させたDNAの50ngを受容能のあるDHIOB細胞(Bethesda R e5earch Laboratory)に移入した。5ailもしくはBam H■消化物から得られる形質転換体を、それぞれ10011g/mLのアンピシ リンまたは25℃1g/mLのカナマイシンスルフェートが入っているLBプレ ート(1リツトル当たり10gのBacto−トリプトン、5gのBacto− 酵母菌抽出液、5gのNaCl、15gの寒天、pH7,4)の上で選択した。
−次形質転換体を取り上げた後、それらを最初にアンピシリンを100μg/m L含んでいるLBプレートに突き刺し続いてカナマイシンを25μg/mL含ん でいるLBプレートに突き刺すことによって、アンピノリン耐性(Amp’:ア ンビシリン感受性、Am p’)SalI形質転換体をカナマイシン耐性(Ka n’;カナマイシン感受性、Kan’)遺伝子の存在に関してスクリーニングし た。37℃で一晩インキユベートした後、これらのプレートをAmp’/Kan “コロニーに関して評価した。−次形質転換体を取り上げた後、それらを最初に カナマイシンを25μg/mL含んでいるLBプレートに突き刺し続いてアンピ ノリンを100μg/mL含んでいるLBプレートに突き刺すことによって、カ ナマイノン耐性を示すBamHI形質転換体をアンピッリン耐性遺伝子の存在に 関してスクリーニングした。37℃で一晩インキユベートした後、これらのプレ ートをKan’/Amp’コロニーに関して評価した。
11001I/mLのアンピシリンと一緒に200uLのLBブロス(1リツト ル当たりLogのBacto −トリプトン、5gのBacto−酵母菌抽出液 、5gのNaC1)が入っている深ウェルのミクロタイタープレートノ中ニ直接 192個のAmp’/Kan’Sa l I形質転換体と85個のKan’/A mp’BamHI形質転換体を入れることで培養物を作成した。5chleic her and 5chuell Minifold T装置およびNytra n膜を用い、下記の条件を用いて二重にドツトプロットをセットアツプした=5 0μLの培を物を150μLの5x sscの中に希釈し、この培養物を溶解さ せた後、0.5MのNaOH,1,5MのNaC1溶液を150uL加えて室温 で3分間そのDNAを変性させ、そのフィルターをその装置カラ取り出し、0. 5M(7)トリス、pH8,1,5MのNaClで中和し、そして続いて、St ratagene 5trataljnkerを用いてこのDNAをそのフィル ターにUV架橋させた後、これらのフィルターを80℃で2時間加熱し、室温で 貯蔵した。
これらの回収したプラスミドいずれかの中にT−DNAが含まれているか否かを 測定する目的で、T−DNAの右側境界および左側境界部分をプローブとして用 いてそのドツトプロットを試験した。この右側境界プローブは、プラスミドH2 3pKC7から得られるDNAの2,2kb Hind I I I−Dra  Iフラグメントから成っており[プラスミドベクターp K C7(Mania tis他「分子クローニング、実験室マニュアルJ 、(1982) 、Co1 d Spring l1arbor Laboratory Press)にク ローン化したTiプラスミドp T i C58(Lemmers他、J、 M o]、Biol、(1989)144 :353−376)から得られる3、2 kbのHindl[I 237ラグメントで構成されており]、そしてこの左側 境界プローブは、プラスミド)(IQpKc7から得られる2、9kb Hin dl I I−EcoR1フラグメントから成うでおり[プラスミドベクターp  K C7(Maniatis他「分子クローニング、実験室マニュアルJ 、 (1982) 、Co1d Spring Harbor 1.aborato ry Press)にクローン化したTiプラスミドpTic58(LeIII IIlers他、J、 Mo1. Biol、 (1989) 144:353 −376)から得られる6゜5kbのHindlIT 10フラグメントで構成 されており]、ここでは、Sambrook他「分子クローニング、実験室マニ ュアル」、第2版(1989) 、Co1d Spring Harbor L aboratory Pressに記述されている標準的な消化、電気泳動法お よび電気溶離条件を用いた。製造業者の仕様を用い、Elutip−Dカラム( Schleicher and 5chuell)にその溶離させたDNAを通 すことによって、最終的なりNA精製物を得た。上述した如きll。
echst蛍光測定アッセイを用いてそのDNA6度を測定した。製造業者が推 奨する条件下、Bethesda Re5earch Laboratorie sl!l!Random Pr1a+ingKitを用いて、各プローブの約1 100nをa [”P] dCTPで標識した。San+brook他[分子ク ローニング、実験室マニュアル」、第2版(1989) 、Co1d Spri ng Harbor Laboratory Pressに記述されている標準 条件下、5ephadex G−25スパンカラムにその反応物を通すことによ り、取り込まれなかったa [32P] dCTPから標識プローブを分離した 。
6X 5SC1IOXデンハルト溶液、1%SDS、および100gg/mLの 変性ウシ胸腺DNAから成る緩衝液150mL内で16時間、そのフィルターを 42℃で前ハイブリッド形成させた。6X 5SC11%SDS、10%デキス トランスルフェート、および50μg / m Lの変性ウノ胸腺DNAから成 るハイブリッド形成緩衝液の50mLにこれらのフィルターを移した後のその前 ハイブリッド形成したフィルターに、その変性させ精製し標識したプローブを加 えた。そのプローブの存在下65℃で16時間そのフィルターをインキュベーシ ョンした後、これらのフィルターを、6X SSC,0,5%SDSの150m L内で2回、1x SSC,1%SDS内で2回、そしてO,LX SSC,1 %SDS内で1回、全て65℃で洗浄した。これらの洗浄したフィルターを、8 0°Cで一晩、Kodak XAR−2フイルム使用オートラジオグラフイーに かけた。
85個のBamHI候補体の中で、63個がその左側境界プローブにハイブリッ ド形成したが、その右側境界プローブにハイブリツド形成するものは全く存在し ていなかった。192個の5all候補体の中で、31個がその左側境界プロー ブにハイブリッド形成し、4個がその右側境界プローブにハイブリッド形成した が、両方のプローブにノ\イブ1ルソド形成するものは全く存在していなかった 。BamH1候補体の12個、即ち陽性の7個と陰性の5個を、T −D N  Aの左側境界の存在に関して更に制限消化分析した。
これらのBamH1候補体由来のDNAを、Sambrook他「分子クローニ ング、実験室マニュアル」、第2版(1989) 、Co1d Spring  1larbor Laboratory Pressに記述されているのと同様 な、Birmbiom他のアルカリ性溶菌ミニ製造操作(Nuc、 Ac1d  Res、 (1979) 7:1513−1523)で作り出した。このプラス ミドDNAを、製造業者の仕様に従い、EcoRI制限酵素(Bethesda  Re5earch Laboratories)て消化させた後、LX TH E緩衝液(0,089Mのトリス−ボレート、0.089Mのホウ酸、0.00 2MのEDTA)中0.8%のアガロースゲルを通す電気泳動にかけた。このT −DNAの左側境界プローブにハイブリッド形成するBamHI候補体の全てが 同じEcoR)制限パターンを示し、このことは、これらのクローンの中に14 .2kbのT−DNAと1. 4kbの推定植物ゲノムDNAが存在しているこ とを示していた。
5all候補体由来のDNAを単離し、EcoRI、BamHIおよび5ail 酵素を用いた制限分析を行った後、上述したように0.8%のアガロースゲルを 通す電気泳動にかけた。このT−DNAの左側境界プローブにハイブリッド形成 する5all候補体の全てが2.9kbの推定植物DNAを含んでいた。この中 に含まれている2、9kbのフラグメントは、そのBamH1回収プラスミド類 に関して見られるのと同様な1.4kbのBamHI−EcoRIフラグメント であり、このことは、この1..4kbのフラグメントは2.9kbフラグメン トのサブセットであり、そしてこれはその植物ゲノム内にそのT−DNAが挿入 された位置でそれの左側境界に隣接していることを示していた。T−DNAの左 側境界配列に相同性を示すプライマーを用いて1つの5all候補体(psi) の配列決定分析を行った結果、ヌクレオチド65に続く非T−DNA (推定植 物)配列に及んで、このpSlの配列はそのT−DNA左側境界の配列(Yad av他、Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 USA (1982 ) 79:6322−6326)に共直線性を示すことが確認された。
回収したプラスミド由来の推定植物DNAを用いたサザン分析そのT−DNAの 左側境界にハイブリッド形成する7つのBamHI候補体由来のDNAをプール し、その一部を、EcoRIおよびBamHT制限エンドヌクレアーゼで消化さ せた後、lX TBE緩衝液中0゜8%のアガロースゲル使用電気泳動で分離さ せた。そのアガロースゲルから1.4kbのEcoRI−BamHIフラグメン トを切除した後、Bio 101製Gene C1ean Kitを用いてその 1,4kbフラグメントを精製した。Random Priming Kit  (Bethesda Re5earch Laboratory)を用い、この 製造業者が推奨する条件下で、その得られるDNAフラグメントの50ナノグラ ムにa [”P] dCTPの標識を付けた。
ホモ接合野生型アラビドプシスおよびホモ接合3707変異体アラビドプシス植 物由来の全ゲノムDNAの3ミクロダラムを、下記の制限酵素:Sal l5H indl ll5EcoRI、CIaIおよびBamHIの1つを用い、その製 造業者が提案する条件下で完全に消化させた。
この消化DNAに電気泳動を受けさせた後、Sambrook他「分子クローニ ング、実験室マニュアル」、第2版(1989) 、Co1d Spring  Harbor Lab。
ratory Pressに記述されているように、Hybond−N膜(Am ersham)にサザン転移させた。サザン転移後、5tratalinker  (Stratagene)を用い、その製造業者の指示に従って、これらの膜 をUV光に暴露し、空気乾燥させた後、68℃で2時間加熱した。
1MのNaCl、50mMのトリス−01、pH7,5,1%のドデシル硫酸ナ トリウム、5%のデキストランスルフェート、100μg/mLの変性サケ精子 DNA内で一晩、そのフィルターを65℃で前ハイブリッド形成させた。上で調 製し放射能標識した1、4kbのEcoRI−BamHI植物DNAフラグメン トの50ナノグラムを、そのサザンプロットが入っている前ハイブリッド形成溶 液に加えた後、更に65℃で一晩インキユベートした。このフィルターを200 mLの2XSSPE、0.1%ドデシル硫酸ナトリウム中65°Cで10分間2 回、そして200mLの0. 5%5SPE、領 1%ドデンル硫酸ナトリウム 中65℃で10分間洗浄した。オートラジオグラフィーを用いて、ノλイブリッ ド形成するフラグメントを検出した。この分析の結果、そのプローブフラグメン トは植物DNAを含んでおり、そしてそのT−DNA組み込み部位は、野生型ア ラビドプシスDNAが有する2、8kbのBamHI、5.2kbのHindl  I I、3.5kbの5alI、5.5kbのEcoRIおよび約9kbのC 1alフラグメントの中に存在していることが確認された。
野生型アラビドプシス・グリアナ植物(地方に特徴的な品種WS)から単離した ゲノムDNAから作り出したlGem−11ライブラリーをスクリーニングする ためのプローブとして、その1.4kbのEcoRl −B amHIフラグメ ント(上を参照)を用いた。このライブラリーを構築する目的で、5au3A酵 素を用いてゲノムDNAを部分消化させた後、Sambrook他「分子クロー ニング、実験室マニュアル」、第2版(1989) 、Co1d Spring  Harbor Laboratory Pressに記述されているのと同様 に、塩勾配上で大きさによる分別を行った。次に、この大きさで分別したDNA を、製造業者が概略を示すプロトコルに従い、BamHI消化させたlGem− 11フアージD N A (Promega)にクローン化した。NZY寒天培 地[1リツトル当たり5gのNaCl、2gのNgS04・7H20,5gの酵 母菌抽出液、10gのNZ Am1ne (ICN PharIIlaceut icals製カゼイン加水分解物L15gの寒天、pH7,51上に■くW25 1細胞のローンが含まれている150mmペトリ皿5個の上に、約25.000 プラ一ク生成単位のファージ各々を平板培養した。これらのプラークをナイロン 膜(Colony/Plaque 5creen、 New England  Nuclear)上に吸着させたものを2つ作成した後、製造業者の教示に従い 、これらのフィルターを空気乾燥した後、80℃で2時間のインキュベーション を追加することによってそれの調製を行った。これらのフィルターを65℃のハ イブリッド形成緩衝液(1%のBSA、0.5MのNaPiSpH7,2、(N aH,PO4およびNazHPO4) 、10mMのEDTAおよび7%の5D S)内で4時間前ハイブリッド形成させた後、これらを、その変性させた放射能 標識プローブ(上を参照)が入っている新鮮な緩衝液に移し、そして65°Cで 一晩インキユベートした。これらのフィルターを65℃のO,IX SSC,1 %SDSを用いて各々30分づつ2回洗浄した後、80℃で一晩、Kodak  XA−Rフィルム使用オートラジオグラフィーにかけた。正にハイブリッド形成 するプラーク7個に、Sambrook他「分子クローニング、実験室マニュア ル」、第2版(1989) 、Co1d Spring Harbor Lab oratory Pressに記述されているのと同様なプラーク精製を受けさ せた。
Sambrook他「分子クローニング、実験室マニュアル」、第2版(198 9)、Co1d Spring Harbor Laboratory Pre ssl:記述されテイルノト同様ニ、これらの7個のクローン各々から小スケー ル(5mL)液状溶解産物を調製し、そしてKW251細菌に関するタイターを 測定した。Sambrook他「分子クローニング、実験室マニュアル」、第2 版(1989) 、Co1d Spring Harbor Laborato ry Pressに従うがDNアーゼIおよびRNアーゼT (Sigma)の 濃度を半分にしそしてPEG沈澱段階を16時間に延長した、初期溶解産物を作 り出すChisholm (Biotechniques (1989) 7: 2l−23)方法の変形を用いて、ファージDNAを単離した。Hindlll 、5alIおよびXhol酵素を用いた制限分析を基にすると、その元の7個の 陽性ファージは、5つの異なる分類に分けられた。この挿入断片の平均サイズは 約15kbであるが、これらのクローンを一緒にするとその長さはゲノムDNA の40kbの範囲であった。4つの異なる酵素(HindII ISBamHI 、KpnlおよびSa l I)を単独および対にした様式の組み合わせで用い た制限地図作成と、1.4kbのEcoRI−BamHIプローブ(上述した如 き)およびその1クローンそれら自身から得られる他のプローブを用いたサザン 分析とを組み合わせることにより、部分地図が得られ、ここでは、5個のクロー ン(11111,141A1.14211.14311および14411)が全 てそのT−DNA挿入位置近くの約3kb範囲で相同性を共有していることが確 認された。制限分析およびサザン分析により、出願者らは、クローン1111. 41A1および4411内に存在している5、2kbのHindI I Iフラ グメントもまたそのT−DNA挿入部位の長さに及ぶことを確かめた。このフラ グメントをラムダクローン41A1から切除し、pBluescriptベクタ ー(Stratagene)のHindl l 1部位に挿入し、そしてpFl と表示するその得られるプラスミドを調製した後、欅準プロトコルを用いてそれ の単離を行った。次に、このHindel■フラグメントをプローブとして用い てアラビドプシスcDNAライブラリーを試験した(以下を参照)。
実施例2 アラビドプシス・グリアナ変異体系統37o7内のT−DNA挿入部位に接する ゲノムDNAをハイブリッド形成プローブとして用いた、アラビドプシス・クリ アナデルタ−15デサチユラーゼcDNAのクローニヱグ プラスミドpF1をHindlllで消化させた後、アガロース使用電気泳動に かけることで、そのプラスミドpF1から得られる5、2kbのHindlll フラグメントを精製した後、上述した如く32Pで放射能標識した。アラビドプ シスcDNAライブラリーの製造では、標準プロトコル[Sambrook他「 分子クローニング、実験室マニュアル」、第2版(1989) 、Co1d S pring Harbor Laboratory Press]を用い、3日 才黄化アラビドプシス(生態型Columbia)実生胚軸からポリアデニル化 mRNAを調製した。このmRNAの5ミクログラムをオリゴd (T)プライ マーと一緒に鋳型として用い、そしてMo1oney Murine 1.eu kemia Virus逆転写酵素(Pharmacia)を用いて第一ストラ ンドcDNA合成を触媒させた。DNAリガーゼを除(以外はGubler他( Gene (1983) 25:263−272)に従って第二ストランドcD NAを作り出した。この第二ストランド合成後、DNAポリメラーゼのクレノー フラグメントと反応させることにより、そのcDNAの両末端を平滑にし、Ec oRI/Notlアダプタ(Pharmacia)に連結させた。5ephac ryl S−300使用スパンカラムクロマトグラフイーを用いてこれらのcD NAを精製し、1%の低融点アガロースゲルを用い、大きさで分別した。大きさ で選択したcDNA (1−3kb)を、アガラーゼ(New England  Biolabs)を用いてそのゲルから取り出した後、フェノール;クロロホ ルム抽出およびエタノール沈澱で精製した。このcDNAの100ナノグラムを 、1ルgのIZAP II (Stratagene) E c o RI消化 デホスホリル化アームと一緒に共沈澱させた。これらのDNAを4ルの体積で一 晩連結させた後、Gigapack II Goldパソケーシング抽出(St ratagene)を用いインビトロで、その連結混合物のパッケージングを行 った。
上述したのと本質的に同様にそしてSambrook他「分子クローニング、実 験室マニュアル」、第2版(1989) 、Co1d Spring Rarb or LaboratoryPressに記述されている如く、放射能標識した 5、2kbのHindlIIフラグメントをプローブとして用い、約80.00 0個のファージを、正にハイブリッド形成するプラークに関してスクリーニング した。
これらのファージプラークのレプリカフィルターを、前ハイブリッド形成段階( 65℃で8時間)を通してIMのNaC1,50mMのトリス−HC1、pH7 ,5,1%のSDS、5%のデキストランスルフェート、0.1mg/mLの変 性サケ精子DNAの中に浸漬した後、プローブを加え、そして同じ温度で16時 間ハイブリッド形成を進行させた。
フィルターを逐次的に2X 5SPE、0.1%SDSを用い室温で5時間、そ して次に再び新鮮な溶液を用いて10分間、そして最後に0゜5X 5SPE、 0.1%SDSを用い65℃で5分間洗浄した。正にハイブリッド形成するプラ ーク約20個を一次スクリーンで同定した。
これらの4つを取り上げて更にスクリーニングと精製を2回受けさせた。
この三次スクリーンから4個の純粋なファージプラークを単離した。Strat ageneが供給するインビボ切除プロトコルに従い、ヘルパーファージの使用 を通して、cDNA挿入断片を含んでいるプラスミドクローンが得られた。上に 記述した如きアルカリ性溶菌方法を用いて2本鎖DNAを調製し、そしてその得 られるプラスミドを、アガロースゲル使用電気泳動で、大きさに関して分析した 。これらの中で最も大きいもの(pCF3と表示する)は約1.4kbの挿入断 片を含んでおり、これを、5equenase T7 DNAポリメラーゼ(U S Biochemical Corp、 )およびその製造業者の教示を用い て配列決定を行ったが、ここでは、そのc DNA挿入断片に接するベクター配 列に相同性を示すプライマーを用いて開始し、そして連続的に、この配列決定実 験が進行するにつれて新しく取得される配列から設計したプライマーを用いて継 続した。この挿入断片の配列を配列同定番号1の中に示す。
実施例3 ブラスチドのデルタ−15脂肪酸デサチユラーゼをコード化するアラビドプシス cDNAのクローニング 用いるプローブがpCF3に対するPCR反応から誘導されたものでなく、上述 した如く精製および放射能標識したpCF3から単離した実際の1.4kb N otlフラグメントである以外は同様な様式で、関連脂肪酸デサチュラーゼをク ローン化した。
上述したアラビドプシス黄化胚軸cDNAライブラリー由来の約80゜000個 のファージをプレートアウトさせた後、以下に示す以外は前と本質的に同様にし てスクリーニングを行った。前ハイブリッド形成段階(50℃で8時間)を通し て、IMのNaCl、5QmMのトリス−HCl5pH7,5,1%のSDS、 5%のデキストランスルフェート、0.1mg/mLの変性サケ精子DNAの中 にこれらのフィルターを浸漬した。次に、プローブを加え、そして同じ温度で1 6時間ハイブリッド形成を進行させた。フィルターを逐次的に2X 5SPE、 0.1%SDSを用い室温で5分間、そして次に再び新鮮な溶液を用いて10分 間、そして最後に0.5X 5SPE、0 、 196S D Sを用い50° Cて5分間洗浄した。強力にハイブリッド形成するプラークを約17個そして弱 くハイブリッド形成するプラークを17個、この−次スクリーンて同定した。こ れらの弱(ハイブリッド形成するプラークを4つ取り上げて、それらが純粋にな るまで更に、上述した如き放射能標識したプローブを用いたスクリーニングを1 から2回受けさせた。これらがデルタ−15デサチユラーゼクローンでないこと を保証する目的で、これらがデルタ−15デサチユラーゼの3′末端に特異的な プローブにハイブリッド形成するか否かを測定する分析を行った。用いたプロー ブは、配列同定番号1のヌクレオチド1229−1246に配列相補性を示す( 即ちアンチセンス)18bpのオリゴヌクレオチドであった。T4ポリヌクレオ チドキナーゼを用いてそのプローブにガンマ−”P ATPで放射能標識を付け た後、6X SSC,5Xデンハルト液、O,1mg/mLの変性サケ精子DN A、1mM(7)EDTA、1%のSDS中44℃で一晩、その単離したクロー ン由来のDNAを含んているフィルターにハイブリッド形成させた。これらのフ ィルターを、室温で2回6X SSC,0,1%SDS中で5分間、続いて44 ℃の6x ssc、0.1%SDS中で3−5分間洗浄した。これらのフィルタ ーをオートラジオグラフィーにかけた後、これらのクローンの1つはこのプロー ブへのハイブリッド形成を示さなかつた。このクローンを取り上げ、そしてSt ratageneが供給したインビボ切除プロトコルに従い、ヘルパーファージ の使用を通して、そのcDNA挿入断片を含有しているプラスミドクローンを得 た。前に記述したのと同様なアルカリ性溶菌方法を用いて2本鎖DNAを調製し 、そしてその得られるプラスミドを、Notl消化か或はNcolおよびBg! IIの両方を用いた消化を行った後のアガロースゲル使用電気泳動により、サイ ズ分析した。これらの結果は、pCF3のアラビドプンスデルター15デサチュ ラーゼcDNAに特徴的な0゜7kbのNeo I−Bg I I Tフラグメ ントが欠乏している約1. 3kbのcDNA挿入断片がこのプラスミド(pC M2と表示する)の中に存在していることと一致していた。(このフラグメント は、配列同定番号1内のヌクレオチド474−479の所のNco1部位とヌク レオチド1164−1169の所のBg111部位との間に位置しているDNA に相当している。このpCM2の完全ヌクレオチド配列を配列同定番号4の中に 示す。
実施例4 ハイブリッド形成技術を用いた、他の種からの植物脂肪酸デサチュラーゼcDN Aクローニング 配列同定番号1のアラビドプシスデルター15デサチュラーゼコーディング配列 を含んでいる約1.4kbのフラグメントを、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR) の使用を通してプラスミドpCF3から入手した。このPCRではそのpCF3 挿入断片に接しているプライマー[M13(−20)およびT7 17merプ ライマー、それぞれ1991 Stratageneカタログ番号300303 および300302]を用い、このPCRを、Perkin−E1mer/Ce tus P CRキットの売り主が供給した教示に記述されているのと本質的に 同様にして実施した。このフラグメントをNotlで消化させてベクター配列を 除去し、アガロースゲル電気泳動で精製した後、前に記述したのと同様に32P の放射能標識を付けた。
発生ブラシカ・センス種子から得られるポリソームのRNA調合物の中に含まれ ているポリアデニル化mRNA画分を用いて、発生ブラシカ。
センス種子由来のcDNAライブラリーを構築した。Kamalay他(Cel l(1980) 19:935−946)の操作に従い、授粉して20−21日 後の種子からポリソームのRNAを単離した。オリゴ−dTセルロース使用アフ ィニティークロマトグラフィー(^viv他、Proc、 Natl、^cad 、 Sci、 US^(1972) 69:1408−1411)により、その ポリアデニル化mRNA画分を入手した。ポリアデニル化mRNAの4ミクログ ラムを逆転写させた後、これを用い、ZAP−cDN^(商標) 5ynthe sis Kit (1991Stratageneカタログ品目番号20040 0)に記述されているプロトコルを用いて、ラムダファージ(Uni−ZAP  (商標) XRベクター)内でcDNAライブラリーを構築した。
デルタ−15脂肪酸デサチユラーゼ類をコード化するブラシカ・センス種子cD NAのクローニングを行う目的で、アラビドプシスcDNApCF3およびpC M2から得られる挿入断片を放射能標識ハイブリッド形成プローブとして用いて 数回、そのブラシカ・センス種子cDNAライブラリーをスクリーニングした。
これらのスクリーニングで得られるブラシカ・センスcDNAの1つを次のスク リーニングにおけるハイブリッド形成プローブとして用いた。
各スクリーニング実験に関して約300,000個のファージを低緊縮ハイブリ ッド形成条件下でスクリーニングした。50mMのトリス、pI(’7.6.6 Xの5SC15Xのデンハルト液、0.5%(7)SDS。
1100uの変性ラン胸腺DNA中50°Cで一晩、フィルターハイブリッド形 成を実施した後、ハイブリッド形成後洗浄を6x ssc、0.5%SDS中室 温で15分間実施した後、2X SSC,0,5%SDSを用い45℃で30分 間繰り返し、そして続いて0.2X SSC,0゜5%SDSを用い50°Cで 30分間を2回繰り返した。
pCM2のアラビドプシスcDNA挿入断片を低緊縮スクリーンにおけるプロー ブとして用いることで、強力にハイブリッド形成するファージが5つ同定された 。これらのファージを精製し、そしてZAP−cDN^(商標) 5ynthe sis KitおよびpBluescript II Phagemid Ki t (1991Stratageneカタログ品目番号200400および21 2205)に記述されているプロトコルに従って切除した。これらの1つ(pB NSF3−f2と表示する)は1.3kbの挿入断片を含んでいた。pBNSF 3−f2挿挿入片を両方のストランドに関して完全に配列決定した。pBNSF 3−f2のヌクレオチド配列を配列同定番号6の中に示す。この配列をアラビド プシス・クリアナデルタ−15デサチユラーゼクローンのそれ(配列同定番号1 )と比較することにより、pBNSF3−f2は種子ミクロソームのデルタ−1 5デサチユラーゼをコード化するブラシカ・センスcDNAであることが立証さ れた。
pCM2内のcDNA挿入断片をプローブとして用いた、ブラシカ・センス種子 cDNAライブラリーの追加的低緊縮スクリーンにより、強力にハイブリッド形 成するファージが8つ同定された。これらのファージをプラーク精製した後、こ れを用いて、上述した如くファージミドを切除シタ。こhらの1つ(pBNSF d−8と表示する)f;!0.3kbの挿入断片を含んでぃた。pBNSFd− 8を1本鎮に関して完全に配列決定し、この配列はpBNSF3−f2の配列と は有意に異なっていた。このpBNSFd−8のcDNA挿入断片を、ブラシカ ・センス種子cDNAライブラリーの高緊縮スクリーンにおけるハイブリッド形 成プローブとして用いた。5QmMのトリス、pH7,6,6xのSSC。
5Xのデンハルト液、0.5%のSDS、1100uの変性ウシ胸腺DNA中5 0℃で一晩、フィルターハイブリッド形成を実施した後、ハイブリッド形成後洗 浄を6x ssc、0.5%SDS中室温で15分間実施し、続いて2X SS C,0,5%SDSを用い45℃で30分間、そして0.2X SSC,0,5 %SDSを用い60℃で30分間行った。この高緊縮スクリーンの結果、強力に ハイブリッド形成するファージが得られ、これを精製し、上述した如(切除した 。この切除したプラスミドの1つpBNSFd−3は1.4kbの挿入断片を含 んでおり、これを両方のストランドに関して完全配列決定した。配列同定番号8 はpBNSFd−3のヌクレオチド配列を示している。この配列とアラビドプン ス・クリアナデルタ−15デサチユラーゼクローンのそれ(配列同定番号4)と を比較することにより、pBNSFd−3は種子プラスチドのデルタ−15デサ チユラーゼをコード化するブラシカ・センスCDNAであることが確認された。
cDNAライブラリーを下記の如く作り出した。さやからダイズの胚(各々約5 0mgの新鮮な状態の重量)を取り出した後、液体窒素の中で凍結させた。この 凍結した胚を液体窒素存在下で粉砕して細かい粉末にし、そしてChirgwi n他(Biochemistry (1979) 18・5294−5299) の方法を用いて、Po1ytron均一化て抽出した後、分別して全RNAを豊 富にした。Goodman他(Meth、 Enzymol、 (1979)  68ニア5−90)に記述されているように、全RNAをオリゴ−dTセルロー スカラムに通し、塩を用いてそのポリA’RNAを溶離させることにより、その 核酸画分のポリA”RNAを豊富にした。c DNA5ynthesis 5y ste+s (Bethesda Re5earch Laboratory) およびその製造業者の教示を用いて、その精製したポリA÷RNAからcDNA を合成した。T4 DNAポリメラーゼ(BethesdaResearch  Laboratory)を用いてその得られる2本鎖DNAの末端を埋めるに先 立ッテ、このDNAをEcoRIDNAメチラーゼ(Promega)でメチル 化し、そしてT4 DNAリガーゼ(Pharmacia)を用いてホスホリル 化EcoR1リンカ−に平滑断端連結させた。この2本鎖DNAをEcoRI酵 素で消化させ、ゲル濾過カラム(Sepharose C1−48) l:通す ことで過剰なリンカ−を分離させた後、製造業者の教示に従ってラムダZAPベ クター(Stratagene)に連結させた。Gigapackパッケージン グ抽出液(Stratagene)を用い、その製造業者の教示に従って、その 連結させたDNAをファージの中にパッケージングした。その得られるcDNA ライブラリーを、Stratageneの教示に従って増幅させた後、−80℃ で貯蔵した。
ラムダZ A PCloning Kit Manual (Stratage ne) (7)中め教示ニ従イ、このcDNAファージライブラリーを用いて大 腸菌BB4細胞に感染させた後、直径が150mmのペトリ皿の上で約so、o ooプラーク生成単位を平板培養した。これらの平板培養の二重リフトをニトロ セルロースフィルター(Schleicher & 5chuell)上に作り 出した。コれらノフィルターを、5QmMのトリス−HCl、pH7,5、IM のNaC1,1%のSDS、5%のデキストランスルフェートおよび0.1mg /mLの変性サケ精子D N A (Sigma Chemical Co、  )から成るハイブリット形成緩衝液25mL中50℃で2時間、前ハイブリッド 形成させた。上述したようにpCF3から調製した放射能標識プローブを加えた 後、50℃で18時間ハイブリッド形成させた。これらのプローブを、室温の2 X 5SPE、1%SDS中で5分間2回、続いて50℃の0.2XSSPE、 1%SDS中で5分間洗浄した。これらのフィルターをオートラジオグラフィー にかけることにより、強力にハイブリッド形成するプラークが1つ、そして弱く ハイブリッド形成するプラークが約5つ存在していることが示された。より強力 にハイブリッド形成するプラークに、前と同様な2回目のスクリーニングを受け させたが、但しここでは、最終洗浄を60℃の0.2X 5SPE、1%SDS 中で5分行った。
強力にハイブリッド形成するプラークが多数観察され、そして他のファージから 充分に離れている1つを取り上げてさらなる分析を行った。
ラムダZ A PClonjng Kit In5truction Manu al (Stratagene)に従い、その精製したファージから得られるc DNA挿入断片を含んでいるpBluescriptベクターの配列をヘルパー ファージの存在下で切除し、そしてその得られるファージミドを用いて大腸菌X L−I Blue細胞に感染させた。
Sambrook他「分子クローニング、実験室マニュアル」、第2版(198 9)、Co1d Spring Harbor Laboratory Pre ssに記述されているアルカリ性溶菌ミニ製造操作を用いて、pXFlと表示す るこのプラスミド由来のDNAを作り出した。このアルカリで変性させたpXF l由来2本鎖DNAを両方のストランドに関して完全配列決定した。このpXF lの挿入断片は、1783個のヌクレオチドから成る範囲を含んでおり、そして これらのヌクレオチドは、未知のオーブン読み枠を含んでおりそしてまたヌクレ オチド1767から1783に及ぶオーブン読み枠に3゛が向いている16個の ヌクレオチドから成るポリーA範囲とそれに続<EcoRI制限部位を含んでい た。このEcoR1部位に続<2184個の塩基対は、配列同定番号2に挙げる アラビドプシスデルター15デサチュラーゼのポリペプチドに約68%の同一性 を示すと共にそれに共直線性を示すポリペプチドをコード化する1145bpの オーブン読み枠を含んでいた。この1145bpのオーブン読み枠が有する推定 出発メチオニンは、そのアラビドプシスミクロソームのデルタ−15ペプチドの 出発メチオニンに相当しており、そしてこのメチオニンに5゛が向いているブラ スチドのシグナルペプチドに相当するアミノ酸は全く存在していなかった。この pXFl内の挿入断片をEcoRIで消化させると、4個のフラグメント即ちそ のpXFl内挿入断片の最初の1783bpから誘導される約370bpおよび 1400bpフラグメントから成るフラグメントと、このpXFl内挿入断片の その他の2184個のヌクレオチドから誘導される約600bpおよび1600 bpのフラグメントが観察された。サザンプロットでpCF3から誘導されるプ ローブにハイブリッド形成したのはその600bpと1600bpフラグメント のみであった。pXFlはEcoR1部位で分離されている2つの異なるcDN A挿入断片を含んでおり、そしてこれらの挿入断片の2番目のものがグイズミク ロソームのデルタ−15デサチユラーゼをコード化する2184bpのcDNA であると推定した。プラスミドpXF1の中に含まれている2184bpのグイ ズミクロソームデルタ−15cDNAの完全ヌクレオチド配列を配列同定番号1 0の中に挙げる。
グイズミクロソームのデルタ−15デサチユラーゼcDNAをノ\イブリッド形 成プローブとして用いたデルタ−15グリセロリビツドデサチユラブラスミドp XF1の中に含まれているダイズミクロソームのデルタ−15デサチユラーゼc DNAのコーディング領域の1.0kbフラグメントを、制限酵素HhaIを用 いた消化で切除した。この1. Okbフラグメントを、上に記述したのと同様 にして、アガロースゲル電気泳動で精製した後、32Pで放射能標識した。この 放射能標識したフラグメントを用いて、上述した如き100.000プラ一ク生 成単位のダイズcDNAライブラリーをスクリーニングした。これらのフィルタ ーをオートラジオグラフィーにかけることにより、ハイブリッド形成するプラー クが8個存在しており、そしてこれらに2回目のスクリーニングを受けさせた。
そのcDNA挿入断片を含んでいる精製ファージの8個全てから得られるpB1 uescriptベクターの配列を、ヘルパーファージの存在下で切除し、そし てその得られるファージミドを用いて大腸菌XL−I Blue細胞に感染させ た。Sambrook他「分子クローニング、実験室マニュアル」、第2版(1 989) 、Co1d Spring Harbor Laboratory  Pressに記述されているアルカリ性溶菌ミニ製造操作を用いて、上記プラス ミド由来のDNAを作り出した。制限分析の結果、これらは大きさが1. Ok bから3.0kbの範囲の挿入断片を含んでいることが示された。これらの挿入 断片の1つ(pSFD−118bwf)と表示する)は約1700bpの挿入断 片を含んでいた。このアルカリで変性させたpsFD−118bwp由来2本鎖 DNAを両方のストランドに関して完全配列決定した。このpSFD−118b wpの挿入断片は、1675個のヌクレオチドから成る範囲を含んでおり、そし てこれらのヌクレオチドは、配列同定番号5に挙げるアラビドプシスプラスチド のデルタ−15デサチュラーゼのポリペプチドに約80%の同一性を示すと共に それに共直線性を示すポリペプチドをコード化するオープン読み枠を含んでいた 。このオープン読み枠はまた、このオープン読み枠の5°末端で、ブラスチドの シグナルペプチドに相当するアミノ酸をコード化した。このシグナルペプチドは 、アラビドプシスブラスチドのデルタ−15グリセロリピツドデサチユラーゼに 関して記述したシグナルペプチドに共直線性を示すと共にある程度の相同性を共 有していた。アラビドプシスブラスチドのデルタ−15グリセロリピツドデサチ ユラーゼに相同性を示すことを基にし、そしてプラスチドのシグナルペプチドが 存在していることから、このプラスミドpSFD−118bwpの中に含まれて いるcDNAはダイズプラスチドのデルタ−15グリセロリピツドデサチユラー ゼであると推定した。この1675bpのダイズブラスチドのデルタ−15グリ セロリピツドデサチユラーゼの完全ヌクレオチド配列を配列同定番号12の中に 挙げる。
本発明で記述する異なる高等植物のグリセロリピッドデサチュラーゼ類の推定蛋 白質配列を分析することにより、本分野の技術者は、高等植物の間および高等植 物とラン色細菌desAとの間で保存されているアミノ酸配列の領域を確認する ことができる。これらの短い範囲のアミノ酸を用いてポリメラーゼ連鎖反応用プ ライマーとしてオリゴマー類を設計することが可能である。そのdesAと植物 のデルタ−15デサチユラーゼポリペプチドとの間で高度に保存されている2つ のアミノ酸配列は、アミノ酸配列97−108と299−311 (配列同定番 号2)である。Gene^−p(商標) RNA PCRWit (Perki n Elmer Cetus)を用い、その製造業者のプロトコルに従って、ポ リメラーゼ連鎖反応(PCR)を実施した。1つのPCR実験において、アラビ ドプシスの葉およびカノーラの発生種子の両方から精製したポリA’RNAに対 するセンスプライマーとして配列同定番号22と23を用い、そしてアンチセン スプライマーとして配列同定番号24と25または配列同定番号26と27どち らかを用いた。この目的で、上述したように約100nHのポリA0RNAを単 離し、そしてランダム六量体が用いられている上記キットを用いて逆転写を行っ た。次に、センスプライマーとして配列同定番号22と23各々64pモル、モ して64pモルの配列同定番号24と78pモルの配列同定番号25との混合物 か或は35pモルの配列同定番号26と50pモルの配列同定番号27との混合 物を用いたPCRで、上記cDNAを用いると共に下記のプログラムを用いた: a)95℃で2分間と50℃で15分間を1サイクル、b)65℃で3分間(伸 長)、958Cで1分20秒(変性)、50°Cで2分間(アニーリング)を3 0サイクル、そしてc)656Cで7分間を1サイクル。ゲル電気泳動でPCR 産物の分析を行った。全てのPCRで適当な大きさく約630bp)を有するP CR産物が生じた。アラビドプシスおよびカノーラ由来のPCR産物を精製し、 そしてこれを放射能標識ハイブリッド形成プローブとして用いて、上述した如き 低緊縮で、ラムダYesアラビドプシスCDNAライブラリーのスクリーニング を行った。これによって純粋なファージの単離がもたらされ、これを切除するこ とでプラスミドpYa c p7が得られた。このpYa c p 7内のcD NA挿入断片の部分配列決定を行った。この配列は、上述した如き低緊縮ハイブ リッド形成で単離した別のcDNA(プラスミドpFadx−2内の)に同一性 を示す不完全なデサチュラーゼポリペプチドをコード化することが示された。p Fadx−2およびpYa c p 7内のcDNA挿入断片由来の部分配列が ら誘導される複合配列を配列同定番号16の中に示し、そしてこれがコード化す るポリペプチドを配列同定番号17の中に示す。上で考察したように、配列同定 番号17は推定プラスチドデルター15デサチュラーゼである。これをハイブリ ッド形成プローブとして用いることで容易にpYa c p 7の全長板を単離 することができる。
2つの追加的保存領域は、配列同定番号7(ブラシカ・ナプスのグリセロリピッ ドデサチュラーゼデルタ−15)のアミノ酸残基130から137および249 と256に相当している。PCR産物のサブクローニングを容易にする目的で各 オリゴヌクレオチドの5°末端に付加させたBamHlのための制限部位を含ん でいる追加的ヌクレオチドを用いて、上記領域に対する縮重オリゴマー類を設計 した。F2−3およびF2−30と表示するこれらのオリゴヌクレオチド類のヌ クレオチド配列をそれぞれ配列同定番号18と配列同定番号19に示す。
縮重オリゴヌクレオチドF2−3およびF2−3cの混合物を用い、Perki n Elmer Cetusから購入したGeneAmp RNA PCRKi tおよびInn15M1i集、(1,990) r P CRプロトコル、方法 および応用に対するガイドJ (PCRProtocols:^Guide t o Methods and Applications) 、^cademi c PressSSan Diegoの中に記述されているのと本質的に同様に して、トウモロコシ種子mRNA個体群内の代表的グリセロリピントデサチュラ ーゼ配列を増幅、単離およびクローン化した。
Chirgwin他(1979) Biochemistry 18:5294 の方法を用い、授粉して15−20日後の発生トウモロコシ種子からトウモロコ シ種子のRNAを入手した。オリゴ−dTセルロース使用アフィニティークロマ トグラフィーでトウモロコシ種子のポリアデニル化mRNAを単離した(Avi v他、Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 LIS^(1972)  69:1408−1411) 、 Perkin Elmer b etusが推奨する反応緩衝液および条件を用い、オリゴ−dTおよびランダム 六量体プライマーを用いた逆転写反応では220−50nのA+mRNAを用い た。次に、この得られるcDNAを鋳型として用い、そして配列同定番号18お よび19内の縮重プライマーのセットを用いて、トウモロコシ種子グリセロリピ ッド配列の増幅を行った。反応条件はPerkin Elmer Cetusが 記述したのと同様であり、ここでの増幅プロトコルは、958C/1分間、55 6C/1分間および72℃/2分間が30−50サイクルであるシーケンスから 成っていた。その得られるポリメラーゼ反応産物をフェノール−クロロホルムで 抽出し、BamHIで消化させた後、Linker 6スビンカラム(r’ha rmacia Inc、)使用ゲル濾過クロマトグラフィーにかけることによっ て、取り込まれなかったプライマーから分離させた。その得られるPCR産物を 、そのBamH1部位の所でpBluescrfpt SKにクローン化し、そ して受容能力のある大腸菌DH5細胞に形質転換した。その得られる形質転換し たコロニー由来のプラスミドDNAの制限分析を行うことにより、そのpBlu escript SK B a mH1部位に大きさが約0.5kbの挿入断片 を含んでいるコロニーであるPCR−20が確認された。このPCR−20挿入 断片を両方のストランドに関して完全配列決定した。このPCR20挿入断片の ヌクレオチド配列を配列同定番号14に示し、そしてその翻訳されたアミノ酸配 列を配列同定番号15に示す。このアミノ酸配列は、配列同定番号7に示すブラ シ・ナプスミクロソームのデルタ−15デサチユラーゼが有するアミノ酸配列に 全体で61.9%の同一性を示す。この結果により、そのPCR20挿入断片を 、トウモロコシ種子のデルタ−15デサチユラーゼcDNAのポリメラーゼ反応 産物であるとして同定する。PCR20挿入断片をプローブとして用いることで 容易にトウモロコシ種子の全長デルタ−15デサチユラーゼcDNAを単離する ことが可能であり、或はそのままアンチセンスとして用いるか、または、適当な トウモロコシ遺伝子発現ベクターの中にそれをクローン化することで、形質転換 したトウモロコシ植物内のトウモロコシ種子グリセロリピッドデルタ−15デサ チユラ一ゼ遺伝子発現を共抑制することが可能である。
実施例7 アラビドプシス・クリアナデルタ−15デサチユラーゼのゲノムクローンを制限 フラグメント長条型性(HELP)マーカーとして用いた、アラビドプシス内の デルタ−15デサチユラーゼ座の地図作成変異体系統3707内のT−DNA挿 入部位に接するDNAを用いて、アラビドプシス・クリアナ種子のデルタ−15 デサチユラーゼをコード化する遺伝子座の地図を作成した。このアラビドプシス デルター15デサチュラーゼのコーディング配列を含んでいる約12kbのゲノ ムDNAフラグメントを、制限エンドヌクレアーゼXholを用いた消化でラム ダ−4211クローンから取り出し、アガロースゲル電気泳動でそのラムダアー ムから分離させた後、標準操作を用いてそれの精製を行った。
Pharmacia製ランダムブライミングキットを用い、この製造業者が推奨 する条件下で、その単離したDNAに3!Pの標識を付けた。この放射能を示す DNAをプローブとして用いて、いくつかの制限エンドヌクレアーゼの1つを用 いて消化させたアラビドプシス・クリアナ(生態型1assi1eskijaお よびマーカー系統W100生態型Landesberg背景)由来のゲノムDN Aを含んでいるサザンプロットを分析した。標準条件(Sa■br。
ok他「分子クローニング、実験室マニュアル」、第2版(1989) 、Co ldSpring Harbor Laboratory Press)下のハ イブリッド形成および洗浄を行うことで、オートラジオグラムが得られた。制限 エンドヌクレアーゼBglll、CIaLHindllISNsiIおよびXb aIを用いた消化で、異なるパターンのハイブリッド形成(多型性)を同定した 。
同じ放射能標識DNAフラグメントを用いて、He1entjaris他(Th eor。
^pp1. Genet、 (1986) 72−761−769)が記述した のと本質的に同様に、その多型性の地図を作成した。アラビドプシス・クリアナ マーカー系統W100と生態型Wassileskijaとの間の交雑で得られ る117個の組換え型近交子孫(F6世代に対して単一種子遺伝から誘導)から 単離したXbal消化ゲノムDNAのサザンプロットに、上述したように、その 放射能標識したDNAフラグメントを塗布した(Burr池、Genetics  (1988)118:519−526)。このオートラジオグラム上の帯を、 父方(生態型1assi1eski ja)または母方(マーカー系統W100 )どちらかのDNAからか或は両方(ヘテロ接合)DNAの遺伝の結果として解 釈した。その得られる分離データを、コンピュータープログラムMapmake r (Lander他、Genomics (1987) 1:174−181 )を用いて遺伝解析した。アラビドプシス・グリアナ内の不明な63個のRFL Pマーカーおよび9個の形態マーカーに関して以前に得られた分離データ(Ch ang他、Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 USA (198 8) 85:6856−6860; Nam他、Plant Ce1l (19 89) 1:699−705)と協力させることで、このデルタ−15デサチユ ラーゼのコーディング配列を含んでいるゲノムDNAに対応して、単一の遺伝圧 が位置していた。このようにして、このデルタ−15デサチユラーゼ遺伝子の位 置は、染色体2上、pyおよびerecta形態マーカ形態マーカームダAT2 83とコスミドc6842 RFLPマーカーとの間に存在していると決定した 。
プラスミドpCM2内のcDNAはまた、EcoRIで消化させたアラビドプシ ス・クリアナ(生態型Wassileskijaおよびマーカー系統W100生 態型Landesberg背景)由来のゲノムDNAに多量性/%イブIルノド 形成することが示された。これをRFLPマーカーとして用いて、上に記述した 如きアラビドプシス内のこの脂肪酸デサチュラーゼをコード化する遺伝子に関す る遺伝産地図を作成した。このデサチュラーゼcDNAに対応して、単一の遺伝 圧が位置していた。このようにして、その位置は、染色体3上、無毛塵(Cha ng他、Proc、 Natl、Acad、 Sci、 USA(1988)  85:6856−6860; Nam他、Plant Ce1l (1989)  1:699−705)の「北」、ラムダAT228とコスミドc3838 R FLPマーカーとの間に存在していると決定した。
実施例8 制限フラグメント長条型性(RF L P)マーカーとしてプラスミド内のダイ ズ種子ミクロソームデルター15グリセロリピ・ノドデサチュラーゼcDNA配 列の使用 Sambrook他「分子クローニング、実験室マニュアル」、第2版(198 9)、Co1d Spring Harbor Laboratory Pre ssに記述されている標準的条件における制限酵素EcoR1を用いた消化によ り、約300bpのコーディング配列とaoobpの3°非非翻訳列を含んでい る、プラスミドpXF1由来のcDNA挿入断片の600bpフラグメントを切 除した後、アガロースゲル電気泳動で精製し、そしてBethesda Re5 earch Laborat。
ry製Random Priming Kitを用い、この製造業者が推奨する 条件下でsxpの標識を付けた。この得られる放射能を示すプローブを用いて、 いくつかの制限酵素の1つで消化させたダイズ[グリシン・マックス(cult ivar Bonus)およびグリシン・ソジ+ (Glycine 5oja ) (PI81762) ]由来のゲノムDNAを含んでいるサザンプロット( Sambrook他「分子クローニング、実験室マニュアル」、第2版(198 9) 、Co1d Spring HarborLaboratory Pre ss)を分析した。標準的条件(Sambrook他[分子クローニング、実験 室マニュアル」、第2版(1989) 、Co1d Spring Harbo r Laboratory Press)下でハイブリッド形成と洗浄を行った 後、オートラジオグラムが得られ、そして制限酵素BamHI、EcoRVおよ びEcoRIを用いて行った消化でハイブリッド形成の異なるパターン(多型性 )を同定した。次に、同じプローブを用い、He1entjaris他(The or。
^pp1. Genet、 (1986) 72ニア6l−769)が記述した のと本質的に同様に、そのダイズゲノム上の多室性pXF1座の地図を作成した 。G、マックスBonus x G、ソジャP■81762の交雑で得られる6 8個のF2子孫植物から単離してEcoRI、Ps t ISEcoRVSBa mHIまたはH4ndIIIで消化させたゲノムDNAのサザンプロットに、上 述したように、プラスミドpXF1/600bpプローブを塗布した。このオー トラジオグラム上の帯を、父方(Bonus)または母方(PI81762)パ ターンどちらかか或は両方(ヘテロ接合)の遺伝の結果として解釈した。
その得られるデータを、コンピュータープログラムMapmaker (Lan der他、Genomics (1987) 1:175−181)を用いて遺 伝解析した。ダイズ内の不明な436個のRFLPマーカーに関して以前に得ら れたデータ(Tinger他、J、 Ce11. Biochem、、Supp lement 14E (1990)、291頁、abstract R153 )と協力させることで、出願者らは、ダイズ遺伝地図の上にpXF1/600  b pプローブに対応する単一の遺伝塵を位置させることができた。このことは 、ミクロソームのデルタ−15デサチユラーゼのための遺伝子はこのダイズゲノ ム内の染色体19上に位置していることを立証している。この情報は、変化した 多不飽和物レベルを示す系統を開発することの標的となるダイズ育種で有効性を 示すであろう。
DNA操作の詳細な操作、例えば制限エンドヌクレアーゼおよび他のDNA修飾 用酵素の使用、アガロースゲル電気泳動、アガロースゲルからのDNA単離、プ ラスミドDNAを用いた大腸菌細胞の形質転換、およびプラスミドDNAの単離 および配列決定などは、Sambrook他「分子クローニング、実験室マニュ アル」、第2版(1989) 、Co1d Spring Harbor La boratory Pressおよび^usubel他、(1989) r分子 生物学における現在のプロトコルJ (Current Protocols  in Mo1ecular Biology) 、J。
hn filey & 5onsの中に記述されている。全ての制限酵素および 修飾用酵素を、特に明記されていない限りBethesda Re5earch  Laboratoryから入手した。
ミクロソームのデルタ−15デサチユラーゼが示す過剰発現の生物学的効果を試 験する目的で、配列同定番号1、即ちアラビドプシス・クリアナミクロソームの デルタ−15デサチユラーゼをコード化するcDN特表千7−501701 ( 3G) Aを、センス配向で、CaMV35Sプロモーターの背後に位置させて構成発現 を生じさせるか、或はB−コングリシニン(7S)種子貯蔵蛋白質のダイズa゛ サブユニットをコード化する遺伝子のためのプロモーターの背後に位置させて胚 に特異的な発現を生じさせた。このキメラ遺伝子構築物を作り出す目的で、所望 クローンの操作を容易にする特定の発現カセットを作り出した。次に、これらの キメラ遺伝子を、アグロバクテリウム・ツメファシェンスのバイチリ−Tiプラ スミドベクター系[Hoekema他(1983) Nature 303:1 79−180; Bevan (1984) Nucl、^cids Res、  12:8711−87201を用いて植物細胞+、:形質転mした。
形質転換したニンジン毛根におけるアラビドプシスデルター15脂肪酸デサチュ ラーゼの過剰発現 配列同定番号1(アラビドプシスミクロソームのデルタ−15脂肪酸デサチユラ ーゼ)の同定を立証しそして非相同植物種におけるそれの過剰発現が示す生物学 的効果を試験する目的で、アグロバクテリウムを用いて、構成キメラ遺伝子35 S:配列同定番号1をニンジン組織の中に導入した。プラスミドpAW28の中 に入っている構成遺伝子発現のためのカセットは、pKNKから誘導されるpK 35Kを源としていた。
プラスミドpKNKは、植物カナマイシン耐性のためのキメラ遺伝子ニッパリン シンターゼ(NO3)プロモーター/ネオマイシンホスホトランスフェラーゼ( NPT)IIココ−ィング領域/3° NOSキメラ遺伝子を含んでいるpBR 322を基とするベクターである。プラスミドpKNKを、ブダペスト条約の規 定の下でAmerican Type Cu1ture Co11ection o of Rockvill、 Marylandに1987年1月7日付けで 寄託シ、受託番号ATCC67284を受理した。このプラスミドの地図はLi n他、Plant Physiol、 (1987) 84:856−861の 中に示されている。このNOSプロモーター領域は、Depicker他(19 82) J、 Appl、 Genet、 l:561−574が記述したNO 8遺伝子の転写出発部位に関してヌクレオチド−263から+33I;相当して いる296bpの5au3A−Pstlフラグメントである。
このNO3遺伝子の翻訳開始コドンの所に、3°末端のPst1部位を作り出し た。このNptIIコーディング領域は、それぞれヌクレオチド1540と25 18の所にHindlIIとBamHI部位を作り出すことによッテトランスポ ゾンT n 5 (Beck他、Gene (1982) 19:327−33 6)から得られる998bpのHindlII−BamH1フラグメントである 。この3’ NO3は、ポリアデニル化領域を含んでいるNO3遺伝子(Dep icker他、J、 Appl、 Genet、 (1982) 1:561− 574)が有する3°末端のヌクレオチド848から1550の7021)p  BamHI−C1alフラグメントである。このNOSプロモーターを含んでい るそのEcoRI−Hind T I Iフラグメントを、そのCaMV35S プロモーターを含んでいるEcoRI−Hind I I Iフラグメントで置 き換えることによって、pKNKをpK35Kに変化させた。このEcoRI− Hind II Iの35Sプロモーターフラグメントは、pUC35K(ブダ ペスト条約の規定の下でAmerican Type Cu1ture Co1 1ectiono of Rockvill、Marylandに1987年1 月7日付けで寄託し、受託番号ATCC67285を受理した)の中に含まれて いるのと同じである。以下に示す如く、モして0dell他、Nature ( 1985) 313:810−813に記述されているようにして、この35S プロモーターフラグメントを調製したが、ここでは、このフラグメントの3′末 端に、その転写出発部位に関して+21にCaMV配列を含めた。この353転 写出発部位に関して−941と+208の間の領域を含んでいるそのCaMVゲ ノムの1.15kbBglllフラグメントを、プラスミドpUC13のBam H1部位の中にクローン化した。このプラスミドを、そのCaMVフラグメント に対して3゛に位置しているポリリンカー内の5a11部位の所で線状にし、そ してこのフラグメントの3°末端を、ヌクレアーゼBa131を用いた消化で短 くした。H4ndlllリンカ−を加えた後、このプラスミドDNAは再円形化 した。その単離したクローンをヌクレオチド配列分析した結果、+21の所に位 置しているHindIIIリンカ−で3゛欠失フラグメントが選択された。この 35SプロモーターフラクメントをEcoRI−H4ndI T Iフラグメン トとして単離したが、このEcoR1部位はpUc13のポリリンカー由来のも のであった。
HindlllとBamHI制限酵素を用いた消化により、プラスミドpK35 KからこのプラスミドpK35に内のNPTIIコーディング領域を取り出した 。消化後、クレノー酵素を用いて、このDNA分子の末端を埋めた。次に、No tlリンカ−(New England Biolabs)をそれらの末端に連 結させた後、このプラスミドを再円形化させることでプラスミドpK35Ntが 得られた。35Sプロモ一ター領域=Not1部位−ノバリンシンターゼ由来3 ゛非翻訳領域を含んでいる1、7kbフラグメントを、制限エンドヌクレアーゼ EcoRIとCl a I ヲ用いてpK35Ntから遊離させた。制限消化に 続いて、クレノー酵素を用いて、これらのDNA分子の末端を満たし、その後、 Xholリンカ−(New England Biolabs)を加えた。ここ で、各末端にXho1部位を含んでいる1、7kbフラグメントをゲル単離し、 そしてユニークなXho1部位の所で、プラスミドベクターp U RA 3  (C1onetech)にクローン化した。このベクターpURA3を選択した 理由は、それにNotI制限部位が存在していないで単一のXhol制限部位が 存在していることと、このベクター(pURA3)が比較的大きなサイズを有し ていてその最終構築物から比較的容易にその遺伝子発現カセットを単離すること が可能であることである。
アラビドプシスミクロソームのデルタ−15デサチユラーゼ(配列同定番号1) を含んでいるプラスミドpCFa内の1.4kb Notlフラグメントを単離 し、そして予めNotI制限酵素で線状にしたpAW28(構成発現カセット) に連結させた後、ウシ腸アルカリ性ホスファターゼ(Boehringer M annheim)で処理することにより、そのプロモーターに関してそれぞれセ ンス配向およびアンチセンス配向でクローン化した配列同定番号1を有している プラスミドpAW29とpAW30が得られた。適当な制限エンドヌクレアーゼ を用いた消化か或はそのプロモーター−cDNA結合を交差する配列決定を用い ることにより、これらのプロモーターに関するcDNAの配向を立証した。
キメラ遺伝子である35Sプロモ一ター/センス配列同定番号1/3’ NO5 および35Sプロモ一ター/アンチセンス配列同定番号1/3’ NO5をそれ ぞれプラスミドpAW29およびpAw30がら3kbのXhoIフラグメント として単離した後、ユニークな5alI部位の所でバイナリ−ベクターpZs1 94bにクローン化することによって、それぞれプラスミドpAW31とpAW 32が得られた。pAW31およびpAW32内の植物選択性マーカー遺伝子の 配向は、適当な制限エンドヌクレアーゼを用いた消化で確かめて、その35Sプ ロモーターのそれと同じである。バイナリ−ベクターpZs194bは、pBR 322の複製開始点、このプラスミドをアグロバクテリウム内で複製させてそれ を維持するに必要とされる緑膿菌プラスミドpVs1 [Itoh他、(198 4) P1asa+id 11:206−220) (nllaJオにヒ安定化 fftj域、形質転換シタ細菌のための選択性マーカーとしてT n 5 (B erg他、(1975) Proc、 Nat’l。
Acad、 Sci、 U、S、A、 72:3628−3632)由来の細菌 NTPII遺伝子(カナマイシン耐性)、Tjプラスミド(Bevan他、(1 984) Nucl、 Acds Res。
12:8711−8720)が有するT−DNAの左側境界と右側境界を含んで おり、そしてこの左側と右側のT−DNA境界の間に、Kpnlと5alIのた めのユニークな制限エンドヌクレアーゼ部位と一緒に、形質転換した植物細胞と 大腸菌1acZ a−相補セグメンl−(VieriaおよびMessing  (1982) Gene 19:259−267)のための選択性マーカーとし て、上述した植物カナマイシン耐性のためのキメラNO3:NPTII遺伝子を 存在させる。
凍結/解凍方法(Holsters他、(1978) Mo1. Gen、 G enet、163 :181−187)を用い、アグロバクテリウム・リゾゲネ ス由来のRiプラスミドpRi A 4 b (Moore他、(1979)  Plasmid 2:617−626)を有するアグロバクテリウム・ツメファ シェンス株R100Oにそのバイナリ−ベクターpAW31とpAW32を形質 転換することにより、それぞれ形質転換体R1000/pAW31とR100O /pAW32を生じさせた。
Petit他、(1986) Mo1. Gen、 Genet、 202:3 88−393)の方法を用いて、菌KR1000/pAW31*たはR1000 /I)AW32と一緒ニニンジンの機盤を共培養することにより、ニンジン(ダ ウクス・力ロタ・L、 )細胞の形質転換を行った。接種用の外植片を調製する 目的で、地方のスーパーマーケットから購入したニンジンを最初に水と器用洗剤 で穏やかにこすった後、水道水と蒸留水で完全に濯いだ。50%C1oroxと 蒸留水から成る撹拌している溶液の中でこれらの表面を30分間殺菌した後、無 菌蒸留水で完全に濯いだ。オートクレーブにがけた野菜皮むき器を用いてこれら のニンジンの皮をむいた後、外科用メスの刃でスライスして厚さが約5 10m mの盤にした。これらの盤を、ペトリ皿の中に入っている0、7%の寒天で固化 させた蒸留脱イオン水から成る培地の上に、このニンジンの根の先端に最も近い その切断した表面を接種に暴露させるような逆配向で置いた。
アグロバクテリウム菌株R1000、R100O/pAW31およびR100O /pAW32の培養物を、最初適当な抗生物質選択剤(R1000に関しては5 0mg/Lのクロラムフェニコール、或はR1000/pAW31およびR10 00/pAW32に関しては各々50mg/Lのクロラムフェニコールとカナマ イシン)が入っているLBブロス内で新しく増殖させた平板培養から始めて、2 8℃で増殖させることにより、600nmにおける光学密度が約1.0になるよ うにした。遠心分離で細菌細胞をペレット化し、濯いだ後、抗生物質が入ってい ないLBブロス内に再懸濁させた。新しく切り取ったニンジン盤各々の切った表 面に上記細菌懸濁液を100μL塗布することによって、接種を行った。対照と して、無[iLBブロスのみを何枚かの盤に接種することで、アグロバクテリウ ムなしで根が生じる度合を示した。
接種した機盤を、Parafilmて密封したペトリ皿の中に入れて暗所中25 ℃でインキュベートした。アグロバクテリウムと一緒にニンジン盤を共培養して 2週間後、アグロバクテリウムを逆選択するためのカルベニシリンが500mg /L入っている新鮮な寒天固化水培地にこれらのニンジン盤を移した。この時点 でいくつかの機盤上に毛根生成が見られた。
これらの外植片を4週間で新鮮な逆選択用培地に移した。これらの外植片からの 個々の根の切除を6週間で始めた。1o日後、必要に応じてこれらの外植片から 更に根を採取した。
長さが約5−10mmの根を切除し、そして個々に、スクロース(Gibco、  Grand l5landSN、Y、、カタログ番号510−1118E^) が30g/Lとカルベニシリンが500mg/L入っているMS最小有機物培地 上でサブ培養した。おおよそ等しい数の根を液状培地内でサブ培養すると共に0 .6%のアガロースで固化させた培地内でサブ培養した。固体培地上の培養物を 60x100mmのペトリ皿内で増殖さ也そして液状培養物を6個のウェルが備 わっている培養皿の中で増殖させた。根を切除する時、その傷付けた表面上の個 々のカルス様生長物から根を1本選択する努力を行った。そのペトリ皿の蓋の上 にこれらの切除した場所の印を付けることで、同じ形質転換出来事を基とする組 織を繰り返してサンプリングするのを最小限にした。
これらの外植片から切除した後2がら3週間で、目で見てアグロバクテリウムに 汚染されていない個々の毛根培養物を、カルベニシリンを500mg/L補った 新鮮なMS培地に移した。各培養物の根集団を切断して、分枝した根が1本以上 含まれている断片を生じさせ、そしてこれらの断片を、1グループとして、新し い培地が入っているプレートまたはウェルに移した。次の2がら3週間以内に適 当な大きさにまで成育する根培養物の組織を約20mg (新鮮な状態の重量) サンプリングして1、 Browse他(^na1. Biochem、 (1 986) 152:141−145)が記述したのと本質的に同様にして、脂肪 アシルメチルエステルのガスクロにより脂肪酸組成を分析したが、ここでは、そ のメチル化剤としてメタノール中2.5%のH,SO,を用いそして種子のトリ グリセライド類のメタノール分解を行う目的でこれらのサンプルを80℃で1. 5時間加熱した。その結果を表6に示す。勢い良く成長している根先端の約1c mから成る2番目の組織サンプルを切除し、そしてカルベニシリンを500mg /Lとカナマイシンを25−50mg/L補充したMS培地の上に置いて、その バイナリ−ベクター(Simpson他、(1986) Plant Mo1.  Biol、 6:403−415)と−緒に共形質転換させた毛根に関するカ ナマイシン耐性選択を試形質転換したニンジン機中の18:3と18 : 2/ 18 : 3比のバーセZよ 根サンプル 用いた形質転換用ベクター 18:3 (%)18:2/18:3 (%)I R100O/pAW31 62 0.092 R100O/pA13 1 8 7.303 R100O/pAW31 10 5.694 R100O /pAW31 62 0.065 R100O/pAW31 10 5.076  R100O/pAW3] 4 14.27 R100O/pAW31 61  0.188 R100O/pAW31 4 15. ]9 R100O/pAW 31 61 0.0710 R100O/pAW31 63 0.0911 R 100O/pAW31 15 3.0412 R100O/pA1131 64  0.1413 R100O/pAf31 5 9.9414 R100O/p AW3L 9 6.7215 R100O/pAW31 8 7.0816 R 100O/pAW31 8 6.3117 R100O/pAW31 23 1 .8618 R100O/pAf31 8 7.3319 R100O/pAW 31 10 5.9920 R100O/pAW31 7 8.8321 R1 00O/pAW32 9 6.8022 R100O/pA1132 4 11 .823 R100O/pAW32 3 18.824 R100O/pAW3 2 10 6.2125 R100O/pAW32 7 8.5726 R10 0O/pAW32 3 16.427 R100O/pAW32 6 8.29 28 R100O/pAW32 5 9.1929 R100O/pAW32  5 8.473OR100O/pAW32 8 7.1731 R100O/p AW32 4 11.932 R100O/pAW32 8 7.2033 R 100O/pAW32 ’ 5 10.434 R100O/pAW32 8  7.2935 R100O/pAW32 3 17.236 R100O/pA W32 8 7.2737 R100O/pAf32 9 6.0f38 R1 00O/pA?32 9 、 6.6240 R100O/pAW32 9 6 .0241 R100O87,23 42R100O87,83 43R100O106,20 44R100O95,97 45R100O96,73 46R100O96,27 47R100O87,27 48R100O78,30 49R100O97,11 R100Oで形質転換した「毛」根が外因性植物ホルモンの存在なしに成育する 能力は、そのRiプラスミドであるpRiA4bに帰するものであり得る。R1 000/pAW31またはR100O/pAW32菌株を用いて形質転換を行っ た時、またその実験的バイナリ−ベクターであるpAW31またはpAW32で 形質転換した「毛」根は一部(約半分)のみである。従って、期待されるように 、高い18.3表現型を示すのはR1000/p AW31を用いた形質転換で 得られる毛根の全部ではない。R100O/pAW31で形質転換した「毛根」 内には有意な脂肪酸表現型が存在していないと期待される、と言うのは、ニンジ ンとアラビドプシスデルター15デサチュラーゼの配列は充分に関係していない と予測されるからである。これらの結果は、アラビドプシスミクロソームのデル タ−15デサチユラーゼが過剰発現する結果として非相同植物組織内の18:2 が失われて18:3が10倍以上増加し得ることを示している。
種子におけるアラビドプシスデルター15脂肪酸デサチュラーゼの過剰発現およ び変異体3707におけるデルタ−15不飽和化変異の補完T−DNA変異体3 707中のデルタ−15不飽和化変異の補完を行うと共に、種子における配列同 定番号1(アラビドプシスミクロソームのデルタ−15脂肪酸デサチユラーゼ) の過剰発現が示す生物学的影響を試験する目的で、胚に特異的なプロモーター: 配列同定番号1のキメラ遺伝子を変異体植物に形質転換した。部分的にベクター pcW109の修飾版を用いて、pAW42の中でこの胚に特異的な発現カセッ トを作り出した。クローニングベクターp U Cl 8(Bethesda  Re5earch Laboratory)のHind111部位の中にB−コ ングリシニン遺伝子の555bpから成る5°非コーデイング領域(プロモータ ー領域を含んでイル)ニ続いて、NcolSSmal、KpnlおよびXbaI のための制限エンドヌクレアーゼ部位を含んでいる多重クローニング配列を挿入 した後、HindI T 1部位の中に1174bpの共通豆ファセオリン3° 非翻訳領域を挿入することによって、ベクターpcW109それ自身を作り出し た[Slightom他、Proc、 Nat’l^cad、 Sci、 tl 、s、^、 (1983) 80:1897−19011゜使用したB−コンク リシニンプロモーター領域は、27ヌクレオチド位置が異なっていることから、 公開されたB−コングリシニン遺伝子(Doyle他、J、 Biol、 Ch em、 (1986) 261:9228−9238)の対立遺伝子である。さ らなる配列記述はSlightom (W091/13993)の中に見付は出 され得る。
ベクターp CWI 09に対する修飾は下記の通りであった。Ncolおよび Xbal制限酵素を用いた消化に続くムングビーン(■ung bean)ヌク レアーゼ(New England Biolabs)使用処理を行うことによ り、線状の平滑断端DNA分子を作り出すことによって、可能な翻訳出発部位を 壊した。Notlリンカ−(New England Biolabs)を連結 させモしてNotl制限酵素(New England Biolabs)を用 いた消化を行った後、このプラスミドは再円形化した。ジデオキシ配列決定によ り、その所望の変化が生じたことが確認された。この得られるプラスミドを。A W35と表示した。その修飾したB−フングリシニンプロモーター/3°フアセ オリン領域を含んでいるpAW35から得られる1、8kbのHindllIフ ラグメントを、プラスミドベクターpBluescrip SK” (Stra tagene)内のHindl11部位にサブクローン化することによって、プ ラスミドpAW36を作り出した。プラスミドpAW36をそのユニークなEc oR1部位の所で線状にし、そしてEcoRI/Xholアダプタ(Strat agene)に連結させた。Xholを用いた消化の後、そのB−コンクリシニ ンプロモーター/No t 1部位/3′ −フ7セオリン非翻訳領域を含んで いる1、7kbのXhoIフラグメントを、pURA3ベクター(C1onet ech)内のXho1部位にクローン化した。その得られるプラスミドpAW4 2は、修飾したT−DNAバイナリ−ベクターにクローン化するのを容易にする Xho1部位と標的cDNA配列のクローニングを容易にするユニークなNot 1部位とに境界を接している、種子に特異的な発現カセットを含んでいる。この ベクターpURA3を選択した理由は、それにNoLI制限部位が存在していな いで単一のXhol制限部位が存在していることと、このベクター(pURA3 )が比較的大きなサイズを有していてその最終構築物から比較的容易にその遺伝 子発現カセットを単離することが可能であることである。
アラビドプシスミクロソームのデルタ−15デサチユラーゼ(配列同定番号1) を含んでいるプラスミドpCFa内の1.4kb Notlフラグメントを単離 し、そして予めNotl制限酵素で線状にしたプラスミドpAW42(種子に特 異的な発現カセット)に連結させた後、ウシ腸アルカリ性ホスファターゼ(Bo ehringer 1lannheis)で処理することにより、そのプロモー ターに関してセンス配向でクローン化した配列同定番号1を有しているプラスミ ドpAW45が得られた。適当な制限エンドヌクレアーゼを用いた消化か或はそ のプロモーター−cDNA結合を交差する配列決定を用いることにより、これら のプロモーターに関するcDNAの配向を確認した。
キメラB−コンクリシニンプロモーター/センス配列同定番号1/ファセオリン 3′をプラスミドpAW45から3.2kbのXholフラグメントとして単離 した後、ユニークな5a11部位の所でバイナリ−ベクターpAW25にサブク ローン化した。その得られるベクターpAW50内の植物選択性マーカーの配向 は、適当な制限エンドヌクレアーゼを用いた消化で確かめて、そのB−コンクリ シニンプロモーターのそれと同じである。プラスミドpZ894にとpML2か らプラスミドpAW25を誘導する。プラスミドpZ594には、pBR322 の複製開始点、このプラスミドをアグロバクテリウム内で複製させてそれを維持 するに必要とされる緑膿菌プラスミドp V S 1 [1toh他、(198 4) Plasmid 11:206−220)の複製および安定化領域、形質 転換した細菌のための選択性マーカーとしてT n 5 (Berg他、(19 75) Proc、 Nat’1.^cad、 Sct、 U、S、^、 72 :3628−3632)由来の細菌NTPMI遺伝子(カナマイシン耐性)、オ クトピンTiプラスミドpTiA6のT−DNA左側境界フラグメントおよびv an den Elzen他(Plant Mat、 Biol、 (1985 ) 5:149−154)が記述したTiAch5から誘導される右側境界フラ グメントを含んでいる。これらの境界の間に、pUc18から誘導される制限エ ンドヌクレアーゼ部位5allおよびAsp 718と一緒に、大腸菌1acZ  a−相補セグメント(VieriaおよびMessing (1982) G ene 19:259−267)が存在している。除草剤スルホニル尿素(SU )耐性を示すアセトラクテート(ALS)キメラ遺伝子を含んでいる4、5kb のAsp 718−5a I I DNAフラグメントをプラスミドpML2か ら入手して、プラスミドpZS94にのAsp 718−3a11部位1こクロ ーン化した。このキメラALS遺伝子は、l1arpster他(ilol、  Gen、 Genet、 (1988) 212:182−190)が記述した CaMV 35Sプロモーター/Cab22L Bgl I I−Ncolフラ グメント、およびSU耐性形態のALSをコード化するように変異させたアラビ ドプシスALSコーディング配列と3゛非コーディング配列(Mazur他(1 987) Plant Physiol、 85:1110−1117)を含ん でいた。部位に特異的な変異誘発で導入した変異は、Lee他、(1988)  EMBOJ、 5:1241−1248に記述されてLするタノ〈コSU耐性H ra遺伝子内に存在している変異である。その得られるプラスミドをpAW25 と表示した。
凍結/解凍方法(llolsters他、(1978) Mo1. Gen、  Genet、 163:181−187)を用い、弱毒性アゲロバクチ1功ム菌 株LBA4404/pAL4404 (Hoekema他、(1973) Na ture 303:179−180)の中に、胚1こ特異的なり一コングリシニ ンプロモーター・センス配列同定番号1のキメラ遺伝子を含んでいるバイナリ− ベクターpAW25を形質転換した。
無菌培地を取り扱う標準的無菌技術を用いてアグロバクテリウムと共培養するこ とによって、アラビドプシスの種培養物の形質転換を行い、そして全ての転移で 薄層流フードを用いることを含む無菌植物/細菌培養に従った。この培養培地の 組成を表8に挙げる。特に明記されていない限り、植物組織培養では25x10 0mmのベトリ皿を用いた。特に明記されていない限り、蛍光とrGro an d 5hoJ植物光(General Electric)を混合した一定照射 下23℃で植物組織培養物のインキュベーションを行った。T−DNAホモ接合 変異体系統3707 (アラビドプシス・グリアナ(L、 ) Heynh、地 方に特徴的な品種fassilewshi ja)のインビトロ根培養を開始さ せる目的で、この変異体系統の種子を、SDSが0゜1%入っている50%Ch lorox溶液内で10分間殺菌し、無菌dH10で3から5回濯ぎ、無菌濾紙 上で完全に乾燥させた後、2−3個の種子を、250mLのBe1coフラスコ の中に入っている液状B5培地の中に植えた。これらのフラスコにキャップを付 け、770−8Orpのロータリーシェーカーの上に置いて3−4週間インキュ ベートした。アグロバクテリウムを接種するに先立って、カルス誘発培地(MS Ki g)上で根組織を培養した。そのBe1coフラスコからその根集団を取 り出すことによって根の収穫を行い、これをペトリ皿の中に入れた後、ピンセッ トを用いて根の小さい束をその根集団から引っ張り出して、それらをMSK1g 培地の上に置いた。ペトリ皿をフィルターテープで密封して4日間インキュベー トした。
プラスミドpAL4404とpAW50を有するアグロバクテリウム株LBA4 404を、カナマイシンが25mg/Lとリファムピシンが100mg/L入っ ている5mLのYEBブロスの中で増殖させた。この培養物を、28℃に維持さ れているNew Brunswickプラットフォーム振とう器(225rpm )の中に入っているガラス培養管中で約17−20時間増殖させた。前培養した 根を切断して0.5cmの断片を生じさせ、これを、Tri−Pourビーカー (VWR5cientific、 San FranciscoSCA USA )およびペトリ皿の中にセットしたワイヤーメツシュから作成した1100aの フィルターの中に入れた。アグロバクテリウムの一晩培養物の1:20希釈液3 030−5Oの中で数分間、定期的に穏やかに混合しながら、根断片への接種を 行った。接種した根を無菌濾紙に移すことで、この液体の大部分を排出させた。
数本の根断片から成る根の小さい束を、100μMのアセトシリンボン(3°、 5° −ジメトキシ−4゛−ヒトo キ’、i 7 セトーフェノン、Aldr ich Chemical Co、、Milvaukee、 II、USA)が 入っているMSKig培地上に置いた。ペトリ皿をパラフィルムまたはフィルタ ーテープで密封して2から3日間インキュベートした。
感染後、根断片を濯ぎ、そして抗生物質が入っている発芽誘発培地に移した。根 の束を100μmのフィルターユニット(上に記述した)の中に入れて、303 0−5Oの液状MSKig培地で濯いだ。このフィルターをその溶液内で激しく 振とうすることにより、奇麗なベトリ皿に移行させるアグロバクテリウムの除去 を補助し、そして再び濯いだ。根を無菌フィルターペーパー上にプロットし、そ して根の束を、500mg/Lのヴ7ンコマイシンと10もしくは20ppbの クロルスルフロンが入っているMSg培地の上に置いた。プレートをフィルター テープで密封して12から14日間インキュベートした。
約2−3週間で緑色の小結節と小さい発芽原基が見られるようになってきた。こ れらの外植片をそのまま放置するか、或は多数の片に破壊して、200−300 mg/Lのヴアンコマイシンと10もしくは20ppbのクロルスルフロンが入 っている0M培地上に置くことで、さらなる発芽発生を生じさせた。プレートを 2枚のテープで密封するか或はフィルターテープで密封した。個々の発芽が発生 するにつれて、これらをそのカルスから単離して100mg/Lのヴアンコマイ シンと10もしくは20ppbのクロルスルフロンが入っているMSRg培地の 上に置いた。上述した如く皿を密封して7から10日間インキュベートした。次 に、発芽を、25x100のペトリ皿またはMagenta G7容器の中に入 っているヴアンコマイシンが100−200mg/L含まれているGM培地に移 した。個々の容器に移した数多くの一次形質転換体(T1)が種子(T2)を生 じた。
選択した推定形質転換体から12種子を収穫して、クロルスルフロンが10pp b入っているGM培地の上に植えた。プレートをフィルターテープで密封し、2 日間以上4°Cで冷処理した後、上述した如き一定照射下23℃で10から20 日間インキュベートした。耐性(緑色、真の葉が発生)および感受性(真の葉が 発生せず)として実生を評価した。
選択したクロルスルフロン耐性T2実生を土壌に移植して、65−80%相対湿 度下、昼間(16時間)23℃夜間(8時間)18℃で成熟させた。
2つの植物から得られる12種子を成熟時に収穫して、Browse他(Ana l、 Biochem、 (1986) 152:141−145)が記述した のと本質的に同様にして、脂肪アシルメチルエステルのガスクロ分析により脂肪 酸組成を個別に分析したが、ここでは、そのメチル化剤としてメタノール中2. 5%のH,SO,を用いそして種子のトリグリセライド類のメタノール分解を行 う目的でこれらのサンプルを80℃で1.5時間加熱した。その結果を表7に示 す。
表7 形質転換した変異体3707の種子における脂肪酸パーセント種子サンプル 巧 」 旦」 旦」 胆J 胆竪野生型(6) 6 4 14 30 19変異体3 707(6) 6 4 14 44 32−5 to 5 19 9 56 2−6 to 5 17 17 48 野生型および変異体系統3707が示す脂肪酸組成は6個の単一種子各々の平均 を表している。植物1がら得られる種子を1−1か1−6で表示し、そして植物 2から得られる種子を2−1から2−6で表示する。
20:1および20:2に関する量は示していない。このデータは、各植物にお ける6個の種子の1つが変異体脂肪酸表現型を示す一方、その残りの種子は約5 5%に及んで10倍以上の18=3増加を示す。この増加の大部分は18:2が 失われることで生じる一方、これのいくつかはまた18:1が失われることでも 生じる。植物油におけるこのような高レベルのリルイン酸は、特に油作物、例え ば亜麻で観察される。従って、この遺伝子を他の油作物、特にアラビドプシスと 近い関係にあるカノーラの中で過剰発現させることによってもまたこのような高 レベルの18=3がもたらされると期待される。
Bacto牛肉抽出液 5.0g IPkgの、無スクロースムラシゲ・Bac to酵母菌抽出液 1.0g スクーグ(Murashige and Sko og)ペプトン 5.0g 最小有機物培地(Gibco #510−3スクロ ース 5.0g 118またはSigma 8M6899)MgSO4・7H2 00,5g 10mLのビタミン補充寒天(任意) 15.0g 0.05%ノ M E 3 0.5g/LpHo、s%の寒天 8g/L H 50mg/Lのピリドキシン 1%のスクロース 10g/L50mg/Lのニ コチン酸 2%のグルコース 20g/L 2%のグルコース 20g/LO,5mg/L (7)2.4−D 2.3*L O,15mg/LノIAA 0.86g110 .3mg/Lのキネチン 1.4sM 5、Osg/ Lの2 i P 24. 6IIM5 m g / LのIAA 28.5gM2%のグルコース 20g /L 12mg/LのIBA 58.8g1lO,1mg/Lのキネチン 0.46+ +M実施例10 発生種子内のデルタ−15デサチユラ一ゼ発現を低下させるためのブランカ・セ ンス形質転換用ベクターの構築制限エンドヌクレアーゼ消化を用いたDNAフラ グメント操作の詳細な操作、アガロースゲル電気泳動によるサイズ分離、アガロ ースゲルからのDNAフラグメント単離、DNAフラグメントの連結、DNAフ ラグメントが有する切断末端の修飾、並びに円形DNAプラスミドを用いた大腸 菌細胞の形質転換などは全て、Sambrook他[分子クローニング、実験室 マニュアル」、第2版(1989) 、Co1d Spring Harbor  LaboratoryPressおよび^usubel他、(1989) r 分子生物学における現在のプロトコルJ (Current Protocol s in Mo1ecular Biology) 、John filey  & 5onSの中に記述されている。
B、センスの細胞質デルタ−15デサチユラーゼおよびブラシカ・センスブラス チドのデルタ−15デサチユラーゼをコード化するc DNAの配列を、アンチ センス配向で、ダイズ貯蔵蛋白質B−コングリシニンのa゛サブユニツト由来プ ロモーター領域の背後に位置させて胚に特異的な発現を高発現レベルで生じさせ た。
デルタ−15デサチユラーゼcDNAのヌクレオチド配列をアンチセンス発現さ せるためのキメラ遺伝子構築の基本として働かせる目的で、胚に特異的な発現カ セットを構築した。クローニングベクターpUc18 (BRL)内のH4nd l11部位に、ダイズ(グリシン・マックス)由来の555個の塩基対から成る B−フングリシニン(7s種子貯蔵蛋白質のa°サブユニット)、6−コングリ シニン5゛非翻訳領域に続いて、NcoI、Sma I、KpnlおよびXba Iのための制限エンドヌクレアーゼ部位を含んでいる多重クローニング配列、そ して次に、1174個の塩基対から成る共通豆ファセオリン3゛非翻訳領域を挿 入することによって、ベクターpcW109を作り出した。このB−コングリシ ニンプロモーター配列は、27ヌクレオチド位置が異なっていることから、公開 されたQ−]ングクリニン遺伝子(Doyle他、J、 Biol、 Che■ 、 (1986) 261:9228−9238)’の対立遺伝子を表している 。さらなる配列記述はSlighto禦(W091/13993)の中に見付は 出され得る。ファセオリンの3°非翻訳領域の配列はSlightom他、(1 983) Proc、 Natl、^cad、 Set。
USA、80:1897−1901ノ中ニ記述サレテイル。
アンチセンス構築で用いるのを容易にする目的で、このプラスミドpCW109 内のNco1部位および可能な翻訳出発部位をNco Iを用いた消化で壊し、 ムングビーンエキソヌクレアーゼ消化およびその平滑断端部位の再連結により、 その修飾されたプラスミドpCW109Aが得られた。そのB−コングリシニン プロモーター配列とそのファセオリン3′配列との間をSma rを用いて消化 してpcW109Aを開くことで、これらのデルタ−15デサチユラ一ゼ配列を コード化する平滑断端cDNA配列フラグメントが連結反応で挿入するのを可能 にした。配列同定番号6に記述するcDNA挿入断片のヌクレオチド208から 1336を含んでいるプラスミドpBNSF3から、この細胞質デルター15デ サチュラーゼの平滑断端フラグメントが得られた。Hindlllを用いた消化 で配列同定番号6の塩基682から687の所にあるH4ndll1部位を除去 し、クレノーで平滑にした後、再連結させることによって、pBNSF3の修飾 を行った。この得られるプラスミド[pBNSF3 (−H)]をEcoRIお よびxhOIで消化させることによってデルタ−15cDNAフラグメントを放 出させ、全ての末端をクレノーで平滑にした後、この1.2kbのコーディング 領域をゲル単離で精製した。この1,2kbのフラグメントを、上述した如<  Sma rで切断したpcW109Aの中に連結させた。このコーディング領域 がアンチセンス配向である場合そのデルタ−15デサチユラーゼコーデイング領 域およびそのベクター内のそのΩ−コングリ7ニンプロモーターに対する5°を 切断するAat+を用いて消化すると1.4kbのフラグメントが放出されるこ とを用いて、そのローフングリノニンプロモーターに関するその挿入したcDN Aのアンチセンス配向を立証した。このアンチセンス構築物にpccFdRlの 名称を与えた。
H4ndlll消化により、pccFdRlから転写ユニット[0−コングリシ ニンプロモーター:アンチセンスデルタ−15デサチュラーゼ:)7セオリン3 °末端]を放出させ、単離した後、予めまたHindlllで消化させたpBl uescriptに連結させることで、プラスミドpCCFdR2が得られた。
この構築物は、消化させたユニークなりamHlおよび5a11部位を有してい る。その3kbの転写ユニットを単離し、以下に記述するpZ199内のBam HIおよび5a11部位にクローン化することで、バイナリ−ベクターpZCC 3FdRが得られた。この指向性クローニングで得られる配向は、同じ方向でそ の右側境界tDNA配列に向かってその選択性マーカー遺伝子とデルタ−15ア ンチセンス遺伝子両方の転写が行われる配向と同じである。
プラスミドpBNSFD−8の中に含まれている配列同定番号8の425個から 成る最大3°塩基を用いて、ブラスチドのデルタ−15デサチユラーゼを基とす るアンチセンス構築物を作り出した。pBNSFD−8は、pBluescri pt内のプラスチドデルター15デサチュラーゼのCDNAを表している。Xh olおよびSmalを用いた消化でpBNSFD−8からこのcDNA挿入断片 を取り出し、これらのフラグメントの断端を平滑にし、そしてゲル精製でその4 25個の塩基から成る挿入断片を単離した。この単離したフラグメントをpcW 109ΔのSma1部位にクローン化し、そしてPstTを用いたこのプラスミ ドの消化により、その選択したクローンのアンチセンス配向を立証した。このブ ラスチドのデルタ−15配列およびそのpcW109Aベクター内の、そのB− コングリノンプロモーターに対する5°をPstlが切断することにより、この アンチセンス配向の指示となる1、2kbのフラグメントが放出される。この構 築物を含んでいるプラスミドをpCCdFdRlと呼ぶ。
Hindlllを用いたpccdFdRlの消化により、ソノ転写ユニット[B −コングリシニンプロモーター;ブラスチドデルター15デサチュラーゼ:3° −ファセオリン配列]を含んでいる2、3kbのフラグメントを取り出す。この フラグメントをゲル単離した後、HindIIIで消化させたpBluescr iptにクローン化した。このフラグメントの配向がそのpBluescrip tのクローニング領域内のBamH1部位に関係していることを、上述した如き Pstlを用いた消化で立証した。その5all含有末端に向かうプロモーター と同じ配向のクローンを選択して、pCCdFdR2の名称を与えた。
BamHIと5allを用いてpCCdFdR2を消化させ、ソノ放出されるフ ラグメントをゲル単離した後、予めBamHTと5alIで消化させたpZ19 9に連結させることで、ノくイナリーベクターpZCCdFdRが得られた。
バイナリ−Tiプラスミドベクター系(Bevan、 (1984) Nucl 、 Ac1dsRes、 12:8711−8720)を構築することにより、 アグロノくクテリウム・′ンメファシエンスを用いて植物の中にそのトコングリ シニンプロモーター支配下のアンチセンスデルタ−15デサチユラーゼ構築物を 形質転換するためのベクターを作り出した。これらの系で用いるための出発ベク ター(pZs199)は、(1)形質転換した植物細胞のための選択性マーカー としてのキメラ遺伝子ツバリンシンターゼ/ネオマイシンホスホトランスフェラ ーゼ(Bevan他、(1984) Nature 304:184−186) 、(2)Tiプラスミドが有するT−DNAの左側および右側境界(Bevan 、(1984) Nucl、^cids Res、 12:8711−8720 )、(3)EcoRI、KpnI。
BamHI、Hind’I I Iおよび5ailのためのユニークな制限エン ドヌクレアーゼ部位を有する大腸菌1acZ a−相補セグメント(Vieri a and Messing (1982) Gene 19:259−267 )、(4)シュードモナスのプラスミドpvs1由来の細菌複製開始点(Ito h他、(1984) Plasmidll:206−220)および(5)形質 転換したA、ツメファシェンスのための選択性マーカーとしてのTn5由来細菌 ネオマイシンホスホトランスフェラーゼ遺伝子(Berg他、(1975) P roc、 Natnl、 Acad、 Set、 U、S、^。
72 :3628−3632)を含んでいるベクターを基としている。この植物 選択性マーカー内のツバリンシンターゼプロモーターを、標準的制限エンドヌク レアーゼ消化および連結反応方策により、35Sプロモーター(Odell他、 (1985) Nature、313:810−813)で置き換えた。この3 58プロモーターは、以下に記述する如きブラシカ・センスの形質転換を効率良 (行うに必要である。
実施例11 ブラシカ・センスのアグロバクテリウム介在形質転換凍結/解凍方法(llol sters他、(197g) Mol Gen Genet 163:181− 187)を用いてアグロバクテリウム株LBA4404/pAL4404 (H oekema他、(1983)、Nature 303:179−180)にバ イナリ−ベクターpZCC3FdRとpZCCdFdRを転移させた。
適当なバイナリ−ベクターを含んでいる弱毒性(dfsarmed)アグロバク テリウム・ツメファシェンス株LBA4404と一緒に実生片を共培養すること により、ブランカ・センスのカルチバーrWestarJの形質転換を行った。
10%Chrorox、0.1%SDS内で30分間B センス種子を殺菌した 後、無菌蒸留水で完全に濯いだ。3QmMのCaC1,と1.5%の寒天が入っ ている無菌培地の上でこれらの種子を発芽させ、そして24℃の暗所で6日間成 長させた。
植物形質転換用のアグロバクテリウム液状培養物を、カナマイシンが100mg /L入っている最小A培地中28℃で一晩増殖させた。遠心分離でこれらの細菌 細胞をペレット化した後、1mL当たり108個細胞の濃度で、アセトシリンボ ンが100μM入っている液状Murashige and Skoog最小有 機物培地内に再懸濁させた。
B、センスの実生胚軸を切断して5mm断片を生じさせ、これらを直ちに上記細 菌愛濁液の中に入れた。30分後、これらの胚軸片をその細菌督濁液から取り出 して、アセトシリンボンが1100II入っているBC−12カルス培地上に置 いた。この植物組織とアグロバクテリウムを鈍い光の中で3日間24°Cで共培 養した。
そのアグロバクテリウムを死滅させるためのカルベニ7リンが200mg/Lと 形質転換した植物細胞増殖を選択するためのカナマイシンが25mg/L入って いるBC−12カルス培地にその胚軸片を移すことにより、その共培養を停止し た。連続光下24℃で3週間、その実生片を上記培地上でインキュベートした。
3週間後、カルベニンジンが200mg/Lおよびカナマイシンが25mg/L 入っているB5−48再生用培地にこれらの片を移した。植物組織を、上記カル ス培地に関して記述したのと同じ培養条件下の新鮮な選択再生用培地上で2週間 毎にサブ培養した。形質転換したと推定されるカルスは、再生用培地上で急速に 成育し、モしてカルスの直径が約2mmになった時点で、これらをその胚軸片か ら取り外して、カナマイシンが入っていない同じ培地上に置いた。
B5−48再生用培地に移した後数週間以内に発芽が見え始める。これらの発芽 が区別できる程の軸を生じた後直ちに、これらをそのカルスから切除し、MSV −IA伸長用培地に移し、そして24℃の16=8時間から成る昼/夜光周期に 移行させた。
発芽が伸びていくつかの箱間が生じた時点で、これらを寒天表面上で切断し、そ してその切断した末端をRootoneの中に浸漬した。処理した発芽を直接湿 ったMetro−Mix 350土壌なしポット培地に植えた。このポットをプ ラスチック製バッグで覆い、そしてこれらの植物が明らかに成長した時点、即ち 約10日後それを取り外した。
昼の温度を23℃にしそして夜の温度を17℃にした16:8時間から成る昼/ 夜光周期で植物を成育させた。−次間花軸が伸び始めた時点で、メツシュが付い た花粉封じ込め用バッグで覆って、異系交配が生じるのを防止した。1日に数回 これらの植物を振とうすることで、自己授粉が生じるのを容易にした。自己授粉 で生じる種子を、植えた後約3カ月で収穫した。
表呈 蒸留水の中に、 10、5gの二塩基性燐酸カリウム 1リツトル当たり4.5gの一塩基性燐酸 カリウム Murashige and Skoog最小有機1、Ogの硫酸ア ンモニウム 物培地(MS塩、1(lhgルのi−イ0.5gのクエン酸ナトリ ウム ノシトール、0.4■g/Lのチアミニ水化物を溶解させた後、蒸留水テ ン; GIBCO$510−3118)で979mLにし、オートクレーブに  30gのグルコースかけ、濾過滅菌した10%スクロース 18gのマンニトー ルを20mL加え、濾過滅菌したIMの 1.0mg/Lの2.4−DMgSO ,を加える。 3.0■g/Lのキネチン0.6%のアガロース pH5,8 ブラシカ再生用培地B5−4g ブラシカ発芽伸長用培地MSV−LAムランゲ 6スクーグ(Murashige Murashige and Skoog最 小有機and Skoog)最小有機物培地ガン 物培地Ga+sborg B 5ビタミン類ボルグ(Gasborg) B5ビタミン類 10gのスクロース (SIGIIA $11019) 0.6%のアガロース10gのグルコース  pH5,g 25hHのキシロース 600i+gのMES 014%のアガロース pH5,7 濾過滅菌しそしてオートクレーブ にかけた後下記を加える: 2、0mg/Lのゼアチン(zeatin)0.1mg/ Lの IAA 実施例12 形質転換したブラシカ・センス植物の分析実施Pi5に記述したように形質転換 した植物の葉組織をDNA源として用いたサザン分析により、損傷を受けていな いアンチセンス転写ユニットが挿入されたことを立証した。1iDNAの10ミ クロダラムを、BamHIと5all制限エンドヌクレアーゼの混合物で完全消 化させた後、アガ叶スゲル電気泳動で分離した。この分離したDNAをHybo nd H’膜に転移させた後、放射能標識したpBNSF3−2由来挿入断片に ハイブリッド形成させた。ゲノム1個当たり1および58のコピーに相当してい る標準量のpBNSF3−2を用いて各サンプル平均の目盛り付けを行い、そし てこれらの標準から生じるオートラジオグラフィーシグナルの強度と、内在性デ ルタ−15デサチユラーゼシグナルと、その挿入した遺伝子のシグナルとが示す 強度を比較することによって、その挿入されたトランスジーン(transge ne)のコピー数を見積もった。今日までに、38個の独立した形質転換体をそ の遺伝子の存在に関して分析し、そして36個が陽性であると確認した。
0.5mLのメタノール系i1.Son (2,5%)内で直接個々の種子をエ ステル交換するが、或はバルクの種子サンプルをヘキサン抽出した後、メタノー ル中1%のナトリウムメトキサイド0.8mLの中で一定分量をエステル交換す ることにより、カノーラ種子の中に存在している最も豊富な5種の脂肪酸の相対 的含有量を測定した。等しい体積の水を加えると、脂肪酸メチルエステルはその メタノール系溶液から抽出されてヘキサン溶液に移行した。
18:3脂肪酸の相対的含有量は、種子発生が生じている間有意に変化する。低 い度合であるが、18:3対18:2の比率も変化する。従って、意味のあるデ ータは、成熟して乾燥して落ちた後の種子から得られるデータのみであり得る。
更に、環境上の因子、生に温度により、全脂肪酸含有量に対する18.3の比お よび18:0に対する18:3の比も有意に変化する。この状況における最も適 当な対照は、サザン分析で試験してそのアンチセンスデルタ−15トランスジー ンを含んでいない形質転換系統である。乾燥種子に到達した最初の5種の形質転 換体がら得られる分析値を以下の表10に示す。ハンドセラシャー(hand  thesher)を用いて種子を収穫し、重量を測定して、1.5g(約300 個の種子)サンプルを採取した。各形質転換体から得られる種子を乳鉢と乳棒で 粉砕し、約50℃のへキサン8mLを用いて4回抽出した。これらの抽出液を一 緒にしてその体積を5mLにまで小さくした後、50ミクロリツトルの一定分量 を2つ採取して、上述した如きエステル交換を行った。220℃の等温で運転さ れているOmegawax 320カラム(Supelco InC1,0,3 2mm内径X30LT)使用ガス−液クロを用い、各注入の間で260℃にまで 上げることにより、脂肪酸メチルエステルの分離を行った。
pZcc3FdR−916,20,390pZcc3FdR−815,90,3 31pZCC3FdR−156,(10,311! 2pZCC3FdR−11 5,60,341pZCC3FdR−148111,20,4024種の形質転 換系統と系統92との間の差は非常に小さいが、しかしながら、系統81と91 の間の18+3/18:2比の差は有意であることを試験する目的で、各系統か ら得られる個々の種子25個をエステル交換して、それらの脂肪酸組成を測定し た。系統81に関する平均比は0.345であり、その変動係数は11.6%で あったが、系統91に関する平均値は0.375であり、その変動係数は8.0 %であった。
5tudentの【試験を用いた時のサンプル平均は0.01%のレベルで有意 に異なっている。
実施例13 発生種子におけるデルタ−15デサチユラ一ゼ発現を低くするためのグリシン・ マックス形質転換用ベクターの構築上の実施例10に記述したベクターpcW1 09八を用いて、B−コングリシニンプロモーター支配下のアンチセンスG、マ ックスプラスチドデルタ−15デサチユラ一ゼcDNA配列を構築した。以下に 記述するダイズの形質転換系における使用では、適当な選択性マーカー発現系と 一緒に転写ユニットをベクターの中に入れた。この出発ベクターは、Beck他 、(1982) Gene 19:327−336の中に記述されているネオマ イシンホスホトランスフェラーゼ遺伝子の発現を引き起こす508Dと表示され ティる[Hershey (WO9011361)に記述されている]組織に特 異的でない構成プロモーターに続く、Depicker他、(1982) J、 ^pp1. Genet、 1:561−574に記述されているヌクレオチド 848から1550を含むツバリンシンターゼ遺伝子の3′末端を含んでいるp ML45であった。この転写ユニットを市販のクローニングベクターpGEM9 Z (BRL)に挿入し、そして制限部位5all、Xbal、BamHlおよ びSmaIをこの順で用いて、508Dプロモーターの5°末端に隣接させる。
追加的5a11部位を、N0S3°配列の3゛末端に存在させ、そしてこのXb al、BamHIおよび5alI部位はユニークである。
HindIllを用いた消化によりI)CW109Aからユニット[13−コン グリシニンプロモーター:クローニング領域:ファセオリン3゛末端コを取り出 し、それらの末端を平滑にした後、1.8kbのフラグメントを単離し、そして 上記単離したフラグメントをpML45のSma1部位に連結させることによっ て、発現カセットpC8Tが得られた。
この508Dプロモーターと同じ配向にB−コングリシニンプロモーターを有す るクローンを、Xbalを用いた消化で選択した。配向が適当である700bp のフラグメントが放出される。このベクターカセットをpcsTと呼ぶ。
このダイスのプラスチドデルター15デサチュラーゼをコード化する2、2kb の挿入断片を、HinPIを用いた消化でそのプラスミドpXFIからサブクロ ーン化して、約1kbの無関係なcDNAを除去した。HinPIは、そのcD NA挿入断片内の、そのデルタ−15デサチユラーゼのためのcDNAの5°末 端に非常に近い所を切断すると共にこのc D N Aの3°末端から約300 bpの所を切断する。このC1alに適合性を示す末端を、C1alで消化させ たpBluescriptにクローン化し、モしてPstlを用いた消化で90 0bpのフラグメントが放出されることを基にして、このpB1uescrip tクローニング領域内のECoRV部位にそのcDNAの5′末端が向いている クローンを選択した。このサブクローン化したプラスミドをpS3Fd lと呼 ぶ。
HincIIおよびEcoRVを用いた消化により、ps3Fdlからそのデル タ−15コ一ド化配列を取り出し、2.2kbフラグメントをゲル単離した後、 そのpcs”r1内のその開いたSma 1部位にクローン化した。Xbalを 用いた消化により、そのB−コングリシニンプロモーターに対してアンチセンス 配向にそのデルタ−15配列を有するクローンを選択した。このアンチセンス構 築物は400bpの片を放出し、このクローンをpcs3FdsTIRと表示し た。
実施例14 体細胞のダイズ胚培養物の形質転換 16:8時間の昼/夜スケジュールで蛍光と白熱発光を混合して用い、28℃で 、ロータリー振とう器(150rpm)の上に置いた3 5mLの液状培地(S B55または5BP6)の中に、ダイス胚形成懸濁培養物を維持する。35mL の液状培地に約35mgの組織を接種することによって4週毎に培養物のサブ培 養を行った。
粒子ガン衝撃方法(Kline他、(1987) Nature (Londo n) 327:70)により、pcs3FdsTIRを用いてダイスの胚形成懸 濁培養物の形質転換を行った。これらの形質転換てはDu Pont Biol istic PDS100O/IIE装置(ヘリウムレトロフィツト)を用いた 。
60mg/mLの1mm金粒子督濁液の50mLに、(次の順で)5μLのDN A (1Mg/μL) 、20aLのスペルミジン(0,1M)および50μL のCaC12(2,5M)を加えた。この粒子調合物を3分間撹拌し、ミクロフ ユージ内で10秒間高速回転した後、その上澄み液を除去した。次に、このDN Aがコートされている粒子を400μLの70%エタノール内で一度洗浄した後 、40uLの無水エタノール内に再懸濁させた。このDNA/粒子懸濁液の各1 秒間音波処理を3回行った。
次に、このDNAがコートされている金粒子の5μLを各マクロ担体盤の上に置 いた。
4週間才の懸濁液培養物の約300−400mgを、空の60X15mmペトリ 皿の中に入れ、そしてピペットを用いて、その組織から残留液を除去した。各形 質転換実験で、約5−10枚の組織プレートに通常衝撃を与えた。膜崩壊圧力を 1000psiにセットし、そして28インチ水銀の真空に至るまでそのチャン バの排気を行った。この組織を、その保持用スクリーンから約3.5インチ離し て位置させて3回衝撃を与えた。衝撃を与えた後、この組織を液体の中に戻して 、上述した如く培養を行った。
衝撃後11日で、この液状培地を、ヒグロマイシン(hygromycin)が 50mg/mL入っている新鮮な5B55と交換した。この選択性培地を週毎に 新しくした。衝撃後7週間で、緑色の形質転換した組織が、形質転換していない 壊死した胚形成りラスターから増殖して来るのが観察された。分離している緑色 の組織を取り出して、個々のフラスコに接種することにより、新しいクローン的 に繁殖する形質転換した胚形成懸濁培養物を生じさせる。このように、新しい系 統の各々を独立した形質転換出来事として処理した。次に、これらの懸濁液をサ ブ培養により未成熟発生段階中のクラスター状胚懸濁液として維持するか、或は 成熟させることによって全植物に再生させて個々の体細胞胚を発芽させてもよい 。
形質転換した胚形成りラスターを液状培養物から取り出して、ホルモンまたは抗 生物質が全く含まれていない固体状寒天培地(S B 103)の上に置く。1 6:8時間の昼/夜スケジュールで蛍光と白熱発光を混合して用い、26°Cで 8週間胚を培養した。この期間の間、これらのクラスターから個々の胚を取り出 して、胚発生の種々の段階における分析を行った。8週間後、これらの胚は発芽 に適切になる。
表11 培地: 5B55および5BP6ストツク溶液(g/L) : B 5ビタミンストック MS硫酸塩の100Xストツク 10gのm−イノシトール1!gsO4・71 1□0 37.0 100mgのニコチン酸1llnsO4・n2o 1.69  100mgのピリドキシンHClZn5O<”7H200,861gのチアミ ンCuSO4”5T120 0.0025 3 B 55 (1リツトル当たり )MSハロゲン化物の100Xストツク lQmLの各MSストックCaCl2 ”2R2044,01mLのB5ビタミンストックKI O,0830,8gの NH4NO。
CoCl2・6JOO,001253,033gのKNO3KH2PO417, Q IBLの2 、4− D (10mg/ mLの143BO30,62スト ック) Na2MoO4−2H200,02560gのスクロースMS FeEDTAの 100xストツク 0.667gのアスパラギンNa、EDT^ 3.724  pH5,7FeSOn”7tlz0 2.784 5BP6T:は2.4−Dを 0.5+oL1.:置き換える 5B103(1リツトル当たり) MS塩 6%のマルトース 750mgのMgCl2 0.2%のGe1rite 形質転換したグリシン・マックス植物の分析ダイズの体細胞胚は、実施例14に 記述したように液状培養物内の小球胚状態にある間、成熟している接合ダイズ胚 に典型的な非常に少ない量でトリアジルグリセロールまたは貯蔵蛋白質を含んで いる。この発生段階における全トリアジルグリセライドと全極性脂質(ホスホリ ピッド類およびグリコリピッド)の比は、体細胞胚培養を始める発生段階におけ る接合ダイズ胚に典型的なように約1・4である。小球段階でも同様に、重要な 種子蛋白質(B−コングリシニンのa°サブユニット、Kunitzトリプシン 阻害剤IIIおよびダイズ種子レクチン)のためのmRNAは本質的に存在して いない。実施例14に記述したように、ホルモンが入っていない培地に移して、 成熟する体細胞胚状態に分化させると、トリアジルグリセロールが最も豊富な脂 質群になる。同様に、B−コングリシニンのa°サブユニット、Kunitz  トリプシン阻害剤IIIおよびダイズ種子レクチンのためのmRNAは、全mR NA集団の中で最も豊富なメツセージになる。これに関して、この体細胞ダイズ 胚系は、インビボにおいて、成熟する接合ダイズ胚に非常に類似した挙動を示し 、従ってこれは、脂肪酸生合成経路における遺伝子発現修飾が示す表現型効果を 分析するに良好で迅速なモデル系である。別の油種子作物であるナタネ(Tay lor他、(1990) Planta 181:18−26)でも、同様な体 細胞胚培養系が示されておりそして用いられている。実施例12に記述したよう に、その組織源として単一の胚を用いて脂肪酸分析を行った。系統2872(p C3Tで形質転換した対照組織)、および系統299,303,306および3 07(プラスミドpcs3FdsTIRで形質転換した系統2872)由来の数 多くの胚を脂肪酸含有量に関して分析した。pC33FdSTIRで形質転換し た組織から採取した胚が示す相対的脂肪酸組成を、pcsTで形質転換した対照 組織と比較した。この分析結果を表12に示す。
系統 胚 二 −n2 五 4 303−7−1 1 1<、1 2.2 10.6 59.) 13j2 14 .0 2.B 、12.5 59,3 11.4306−4−5 1 17.5  4゜2 ’f1.l 62゜77.4215・73・3 9.0 60゜5  11.53 17.1 3.< 9.3 60.’7 9.54 15、V 3 .8 9.2 G1.2 9.7S 17j、3.9 6.5 SC213,6 6ユ6.6 3.< 10.2 59.2 10.6306−4−6 1 16 .6 3,9 15.3 50.711.82 17・fl 3.6 15.7  50,0 10.B3 16.7 3.3 11.ユ 52.0 14.64  19.0 4.0 10.3 53,1 12.3S 19j 3.5 9. 0 53.6 13.06 1!1.o 2.9 13,1 52.8 10. 9307−1−1 1 14.4 3.7 112 64.4 6.32 15 、< 3.4 7.8 61.0 11.33 17.2 2.5 12.0  57t2 11.130′7−1−2113.43.08.455,419.9 2 16−3 3.1 6,4 55.7 18.71 14.0 3.3 B 、I] SB、1 15.2< 15.8 2.5 9.e 59j 12.2 S 1<、6 3.7 14,9 51.1 15,714.3 3.9 ユ1 .4 55.5 14 13 18j 2.6 6,8 53.0 19.0系 統 胚 −二」 二 ニー ■− 307−1−7 1 15.3 3,5 12.s fio、3 ・ B−53 14,93,1,12,25B、0 11.1!307−!−9ユ16.<2. 923.247.99.62 19.6 0.0 20.< 51.3 B、8 3 16、fl 3.3 24.6 49.6 5.7307−1−1ユ l  111.1 3.6 5,7 52.9 19.7対照胚の平均18:3含有量 は14,5%であり、その範囲は11゜1%から18.0%であった。形質転換 した胚の平均18:3含有量は11.5%であり、その範囲は6.3%から19 .9%であった。これらの形質転換した胚の約80%(38/48)が示す18 :3含有量はその対照平均よりも低かった。約44%が示す18:3含有量は、 対照で観察された最小値よりも低く、そして12.5%が示す18:3含有量は 、その対照平均値の半分以下であった(即ち7.5%未満)。形質転換した組織 内で観察される最小18:3含有量は、その対照の最小値が11.1%であるの に比較して6.3%であった(299−1−3.307−1−2#1)。全ての 場合において、形質転換した組織における18:3含有量の低下は、18・2含 有量が相当して増加することが反映されており、このことは、18・2から18 =3への不飽和化が低下したことを示している。他の残りの脂肪酸が示す相対的 含有量は変化しないままであった。
BamHIで切断したcDNAを用い、実施例12に記述したのと同様にして、 単一の形質転換出来事由来の胚のグループを用いた以下に挙げる数多くの形質転 換系統に関して、その導入したアンチセンス構築物が損傷を受けないで存在して いることに関するサザン分析を実施した。
オートラジオグラム上のハイブリッド形成帯の数および強度から、おおよその無 傷アンチセンスコピー数を見積もり、表13に示す。
2872 0 11.1 14.5 3.6303−7/1 1 11.4 1 2.6 4.7307−1/2 3 12.2 16.0 3.5306−4/ 8 3 1θ、8 12.2 4.3307−1/7 4 8.5 10.3  5.7306−415 6 7.4 10.4 5.8307−1/1 6 6 .3.9.6 6J299−15/1 7 8.1 9.7 6.1307−1 /4 8 6.7 7.7 8.0無傷アンチセンスコピー数と18:3含有量 との間にはかなりの相関関係が存在しており、18・3の含有量が低下すること に対応してコピー数が増加し、その結果として18 : 2/18 : 3比が 増大する。アンチセンスcDNAのコピー数が少なくとも8である系統307− 1/4が示す平均18 : 2/18 : 3比は、その対照が示すそれの2倍 以上であった。
配列表 (1)一般的情報 (i)出願者: Browse、 John、 Kinney、^nthony  J、、 Pierce、 John、 fierzbicki、^nna M 、、 Yadav、Narendra S、、 Perez−Grau、 Lu 1s(i j)発明の表題:植物由来の脂肪酸不飽和化酵素遺伝子(iii)配 列の数=32 (iv)通信住所: (A)住所: E、 1. du Pont de Nemours and  Co+npany(B)通り: 1007 Market 5treet(C) 市+ llilmington (D)州: Delaware (E)国:米国 (F) ZIP : 19898 (V)コンピューター読み取り形態: (A)媒体型:フロッピーディスク (B)mンビューター: MaCintO3h(C)操作システム: Maci ntosh System、 6.0(D)ソフトウェア: Microsof t Word、 4.0(vi)現在の出願臼: (A)出願番号 (B)出願臼 (C)分類 (vii)優先出願臼: (A)出願番号: 07/804.259AC入ττ入O入入GG口Gτ入入^  1350(2)配列同定番号2に関する情報・ (1)配列の特徴・ (A)長さ、386個のアミノ酸 (B)型;アミノ′酸 (D)トポロジー、直鎖状 (i i)分子型 蛋白質 (x i)配列記述、配列同定番号2・Het Val Valλla het  Asp Gin Arqτhr Asn Val Asn Gly Asp  Pro Glyl 5 10 15 pxo !lha Lys lie Giy Asp 工1喀 入;9^1a  入1a X1e Pro Lys )Iis Cys rr■ 35 <o <s Va上 LyS Ser PXOLeu Arg 5er He7 SeX T yr Val Val ^:q^sp Xle l1eSo 55 60 A1a Val 入1a Ala X/eu Ala Ile 八la Ala  VaI Tyr Val Asp 5er Trp Ph■ 65 70 75 S。
Pro Tyr )Iis GLy 丁xp Azg Ile Se: His  λ:g Thr His His Gin Asn HL■ 13C135140 Gly His Val Glu Asr+ Asp Glu 5er 丁rp  Val Peo Leu Pro Glu 入rg VaP 丁yr Lys Lys Leu Pro Hi55e: Thr Arg H et Leu Arg Tyr 丁hr VaI Pr。
シcu Pro set Leu Ala Tyr 1’:o Leu 丁yt  Leu Cys Tyr Arg Ser Pro G1■ Glu A:g Lys Leu lie へユa Thr 5er Th:  丁hr Cys Trp Ser Ile Net Pheva1 Se: L eu ズle Ala !7au Ser Phe Vil i’he Gly  Pro Lau Ala VaL Iモ■ Lys Val Tyr Gay ValPro Tyr Ile Ile P he Val k4et Trp Leu^sp Jua245 250 25 5 ・ Val Thr Tyz Leu His His His Gly )li3  八3P Giu pys Leu f’=o 丁rpQr260 265 、  270 人rg Giy Lys Giu Trp 5er Tyr L=u Arg  Gly Gコy Leu Thr Thr Xよe Asp275 2B0 2 65 人xq Asp Tyx Gly 1よe Phe Asn Asn Ile  )lis Hi5 A5p Ile Gly 丁hr Hi■ Val He His His L、eu Phe Pro Glr、 Ile  Pro His lyx His Leu Val^3P^1a Thr L y5 八la Ala Lys His Val Le* Giy 入rg T yr Ty: 八rg Glu Pr。
Lys Ihx Ser Gly 入1a Xle PrQ Il= His  Leu Val Glu Ser Izu Val AlaSex Ile L ys Lys Asp His Tyr −JaL S=r Asp 丁nr  C1y Asp Xle VaL th■ tyr Glu Thr A5P PXOAsp Leu Tyr VLL 7 yx Ala Sir Asp L、ys Ser Lys370 375 B 80 T1e Asn (2)配列同定番号3に関する情報 (i)配列の特徴− (A)長さ 255個の塩基対 (B)型・核酸 (C)鎮 二本鎖 (D)トポロノー:iii鎗状 (i i)分子型 DNA (ケノム)(i i i)ハイポセティカル配列・ なしくvi)起源・ (A)有機体 アラビドプシス・グリアナ(v i i) 1!接の起源・ (A)名称/鍵、エキノン (B)位置:68..255 (xi)配列記述・配列同定番号3・ (2)配列同定番号4に関する情報・ (1)配列の特徴・ (A)長さ 1525個の塩基対 (A)有機体、アラビドプシス・クリアナ(v i i)直接の起源: (B)クローン:pACF2−2 (ix)性質: (A)名称/6!:CD5 CB)位置:10..1350 (xi)配列記述:配列同定番号4: 24B 151り (2)配列同定番号5に関する情報 (j)配列の特徴: (A)長さ 446個のアミノ酸 (B)型 アミノ酸 CD)トポロジー 直鎖状 (11)分子型:蛋白質 (xi)配列記述:配列同定番号5 )let 入1a Asn L4u Val Lcu 5er Glu Cys  Gly 工1c 入rg Pro Leu f’ro 入窒X 1 S 10 15 エユe 丁yt 丁h1 τhf Pro A:g Se: 入sn Phe  Lcu Set 入sn Asn J’sn Lys Ph■ Asn Leu Ala Asp lle Arg Ala Ala ゴle  f’ro Lys )Iis Cys Trp Val L凾■ loo 105 110 八sn Prp 丁rP LY3 Ser l7eu S6r Tyr Vai  Vai 入xq Asp Val Ala X1e Va■ mis 120 125 Phe Ala L4u Ala 入1a Gly Ala 入ua Tyx  Leu Asn 八sn 丁rp Xis Val TrpPro Leu T yx Trp Leu Ala Gin Gly Thr Met Phe T rp Ala Leu Phe Valユ45 150 155 160 LegGユyHis^5pCysGuyHisGlyS’exPheSer入s n^5pProLysLeuAsn 5er Val Val Gly His  Leu lzu )His Ser Sex lie lau Val Pr o 丁y■ 180 185 19G HisGiyτxpArg工1eSer)liskxqThr)lisI(is Gln^コnHLsG上yH4sku Val C10Leu A!In Ph e Thz 工1e Gly Pro )le Gin Het Lsu Ly s シeuTy= Gly mis Pro Tyr 丁r2 工1e Asn  Val Met 丁rp Leu ksp Phe Val τhr!05  310 315 320 ↑yr Leu 14is )lis Hls Gly His Glu 入s p Lys Leu Pro テrp T7t Arg G撃■ Lys Glu T=p Ser Tyx Leu Arg Gly Gly  1<u 丁hr 丁hr Laau Alp Arg As■ τyx Giy 1.eu エエC八sn 入sn Ile Hls HLs  入sp ズle Gly τhr Hls val !1eHis H二s L eu Phe P:o Gin Ile Pro )lis 丁yr I(is  ku Val GLu 入1a τhF Giu Ala 入1a Lys Pro Val Leu Guy Lys  Tyr Tyr Arg Glu Pro 入sp LysSer Gly P ro L、eu ’?xo Leu His Leu Leu Glu Ile  Leu Ala Lys Ser Z■■ Lys Glu Asp )lis Tyr Val Sex 八sp Glu  Gly Glu Val Val Tyt Tyr L、凾■ Ala Asp Pro A3n Leu Tyr Gly Glu Val  Lys Val 八rg Ala Asp(2)配列同定番号6に関する情報= (i)配列の特徴: (A)長さ:1429個の塩基対 (B)型:核酸 (C)鎖、−重鎖 (D)トポロジー・直鎮状 (ii)分子型:cDNA (iii)ハイポセテイカル配列−なしく■1)起源 (A)有機体 ブランカ・ナプス (vii)直接の起源 (B)クローン: pBNsF3−f2(ix)性質: (A)名称/II:CD5 (B)位置ニア9..1212 (x i)配列記述、配列同定番号6:7G入八kN’−IJsG CTこT二 人G入TT TATCTATTTCTi:I′ICCACCTG ATT丁TT 丁丁TGC丁τ入TskA丁G 1272 τC入八丁丁CAττ GTG丁τACCAτ τ入τC?CT(a八人 丁へ 〇へ入τCAGム τCC入λλCCCCλλC丁丁TGT■■@1332 (2)配列同定番号7に関する情報: (i)配列の特徴: (A)長さ 378個のアミノ酸 (B)型コアミノ酸 (D)トポロジー 直鎖状 (ii)分子型、蛋白質 (Xl)配列記述:配列同定番号7: PごOphe TyX Leu Trp 入1a Arg 5er Pro G ly Lys Lys Gly Se: !!is τyxlBo )45.  190 (2)配列同定番号8に関する情報 (1)配列の特徴・ (A)長さ:1429個の塩基対 (B)型、核酸 (C)鎖 一本鎗 (D)トポロジー−直鎖状 (11)分子型 c DNA (i i i)ハイポセテイカル配列:なしくv i)起源: (A)有機体:ブラシ力・ナプス (vii)直接の起源: (B)クローン:pBNSFd−2 (ix)性質: (A)名称/II:CD5 (B)位置: 1..1215 (xi)配列記述:配列同定番号8゜ 7丁C五人λ 7丁CA(Jt CAA τcc ccτ 10丁 τC? C CCCGG 7丁τ CGT CTG AACTC丁 46GGCGCT CC T CCT CCG TiCAACC丁^ CCT (aAc 入子C入C入  GCG GCG ^T入 CCT 19Q 人AG CAT 丁G: 丁GSGττ 入へG 入へTCCへ TGG 人A G 丁CTAτGAG丁 丁入CGTCG7二 240人GA CAG Cτλ  GCCATCGTG τ丁CGCA Cτ八 CCT GCT GGA GC T GCT τ入CCTC2fla人、XCλンτ 丁GGCττ GTT T GG C口τ CTCτ入丁 TGG A丁丁 G:T CAA GGA AC CムチG 33U TTCTGG GCT CTC7丁丁 GTT CTT GG!: CAT G AC丁GT GGA CAT GGA AGC丁TC38<the Lys t he 入zg Gin Ser l’xo Ser Ser t’ro 入r9  Phe Arg Izu Asn 5■■ 1 5 10 )S Arg Asn 丁rp Ala Leu Asn VaI Thr Thr  Pro Leu 丁hrV轟1 Asp Set 5exSer Sex Pr o Pro 工le Glu Glu Glu Pro Lys Thr Gi n Arg f’he 入’P PrB c1y 入La Pro Pro Pto Phe 入sn Leu A1a  ムsp Ile Ar9 人1ゐ 入1畠 工1e Pr。
So 55 60 Lys His Cys Trp Val Lys Asn E’to 丁rp  Lys Ser Met Ser Tyx Vai VaP 人zg Glu Leu 入1a Xle Val i’he Ala I、a u Ala Ala Gly 入11 人11 丁yr Lbu A:n Asn Trp L4u Val 丁rp Pro Leu 丁yw  丁rp 工ICAla Gin GLy Thz Metloo 105 11 0 PheTrp入1aLcuPheValLeuGユyHis^5pCysG1y H4sGly5erPhe’、:s 120 125 Sex ム已r1 人sp Pxs 入rg mu 入3n Ser Val  Val Gly His L4u Leu His 5er−3S 135 1 40 5er Ile Leu Val Pfo Tyr I′I=s Gly 丁r p Arg Xle Ser )lis Arg 丁M H奄■ His Gin Asn )His Gly His Val Glu Asn  AFIP Glu Ser 丁rp His Pro N■■ 5er Glu Lys Xle Tyr Ly3 St++ tau 八sp  Lys Pro Thx 八zg Phe Phe ^rX 160 Ass 190 f’ne Thr Ltu Pro Leu Val Mgu Lcv ^l+  Tyr Pro Phe 丁yr Leu Trp 入1■ i95 2DCI 205 八rg Ser Pr+ Gly Lys Ly5 Gly Sar His  Tyr )lis Pro Asp Sar 八sp 1a■ 2ユ0 2”5 220 Phq Leu Prp Lys Glu P、rc;Asn Asp Val  Leu Thr Sex Thrλla Cys Trp225 230 2 35 −’々0 Th= 入1a set Ala Val Leu L4LI Vlll Cy S l<u Asn Phe Val Met GlY P秩B Met Gin Met L4u Ly3 Leu Tyr Val Ile  Pto Tyr Trp Zle 入sn Val MetTrp 1<u A sp Phe Val Thr Tyr Lcu HLa HLa HLa G ly His Glu^sp Lys273 2B0 285 Lau Pro Trp Tyr Arg Gly Lys Gluシ?p S er %r Leu^rg Gly Gly L4L1τh: 丁hr: Le u 入3p入=q入sp Tyy: Gly Leu 工1七入sr+ ksn  Ile His HLa Asp!le Gly Thx )Iis Val  Ile His His !xu the Pro Gin 工le Pro  Hls ?y■ His L4u Val Glu Ala Thr Glu Ala Ala  Lys Pro Val !au Gl!/ Lys ’t■j 丁yr Arg Glu Pro hsp Lys Ser Gly 1)ro  L4u Py:o Leu His tau Leu G撃■ 工le Leu 入1a Lys 5er Xle Lys Glu Asp  1lis Phe Val Ser Asp Glu Gl■ 人sp Val Val テyr Tyr Glu 入1a 入sp Pro  八sn Lau Tyr Gly Glu XLe Lys(2)配列同定番号 10に関する情報;(i)配列の特徴: (A)長さ+ 2181個の塩基対 (B)型 核酸 (C)鎖、一本舗 (D)トポロジー:直鎖状 (i i)分子型: cDNA (iii)ハイポセテイカル配列、なしくvi)起源: (A)有機体 グリシン・マックス (vii)直接の起源・ (B)クローン・pXFl (ix)性質。
(A)名称/II・CD5 (B)位置 855..1997 (x i)配列記述・配列同定番号10゜G^τ 入GCCCτ 丁丁GC丁G  へ人丁 AGCC丁G (iTG GGA CAC^丁CTTG CAT T cC1′cA 122U 八3p 5@r i’ro Leu I、eu 入sn Ser Mu Val  Gly HLs 工1e L+eu oia Sar S翌■ ユlD mis 120 AGTTTCA 21B! (2)配列同定番号11に関する情報 (i)配列の特徴: (A)長さ2380個のアミノ酸 (B)型・アミノ酸 (D)トポロノー:直鎖状 (11)分子型・蛋白質 (xl)配列記述・配列同定番号11 Lcu Asn Sir Leu Van GAy14is Ile lau  His Ser Sex Ile lau Val llrB T′yr His Gly Trp Arg Xis Ser His 入r9  丁hrH工s 141s G工n Asr+ HLa c■■ His Xis Glu Lys Asp Glu Sex Trp Val  Pro Leu Thr Glu Lys Xhm ?yr145 150 1 55 1g。
f’ro Lnu Phe Val Tyr Pro工L−Tyr lau P ha Sex kxq Sex Pro Gly 1ays110 1!I5  190 Glu Gly Ser Hls the Asn Pro Tyr Sex  Asn lau the Pro I’ro Sex Gl■ Arg Lys Gly Ile 入1a Ile 5@r Thr Lnu  Cys 丁L’p 入111 tht mt PM jarLnu Lnu 工 1e ’ir Leu Ser Phe 1ユCThr Ser Pro La u 14u Val Leu Lysτhr Tyr Leu Fli5 HL 5 His Gユy14土S +4is Gin Ly!l L<u Pro  丁rp Tyに Or9 Asp 丁yr Gly Trp X1e Tyr Asn 工1e I(is  His Asp Ile Gly 丁hrH工3 Va1(2)配列同定番号 12に関する情報・(1)配列の特徴: (A)長さ:1675個の塩基対 (B)型、核酸 (C)鎖ニ一本舗 (D)トポロジー 直鎖状 (11)分子型:cDNA (iii)ハイポセテイカル配列 なしくvl)起源 (A)有機体:グリシジ・マックス (vii)直接の起源、 (B)クローン pSFD−11,8bwp(ix)性質 (A)名称/鍵: CD5 (B)位置 169..1530 (Xl)配列記述 配列同定番号12ニアG; へ人′: CTCAGG G入 GAGG へ入子 τGG GGG CTy へ人入 GTG ^GT GCC CC丁 丁子G 3U9 T?A GAG TGAATATTAA AATTCTTTTCTATATAG ACA JLGAGAGGCTT A?ACACAATT P577 Leu Glu (2)配列同定番号13に関する情報:(i)配列の特徴: (A)長さ、453個のアミノ酸 (B)型二アミノ酸 (D)トポロジー・直鎖状 (11)分子型:蛋白質 (xi)配列記述 配列同定番号13:Pro Leu xrg Cys As n ′IAu ktq Glu krq Asn 丁rp Gly ku Ly s Val 5erL@u テhr Asn Gly Thr Asn Gly  Val Glu )Iis Glu Lys Leu Pro Glu th ■ II5 90 95 Asp Pro Gly 入1a Pro Pro Pro i’h@に!In  Ljlu 入ユa 入sp )l* 入t9 人1− 人Pa Zoo 105 110 11e Pro Lys HLs Cys 丁rp Val Lys Asp  heo Trp Arg 5er Met Ser TyxVal Val A rg Asp Val 工me lLa Val phe Gly Lau 入 1轟 入1aJu−^ユaAl慇tyr Leu Asn Asn Trp L eu Val Trp Pro lzu Tyt 丁rp Ala 入1a G inρ1y145 150 1ss ユ6゜ Thr Met Phe Trp Ala I、eu Phe Val Leu  Gly His Asp Cys Gly HLs Gl■ Ser Phe Ser Asn Asn Ser Lys Leu Asn  Set Val Val Gly His LIeu L4■ 1g0 185 190 丁hr His His Gin HLs His Gly His Ala  Glu Asn hsp Glu 5er Trp HisPro Leu P ro G11l Lys Leu Phe 八r9 Ser Leu Asp  Thr Val 丁hz 入に95etLeu Arg Phe Thr Al a Pro f’he Pro Leu IJau Ala Phe Pro  Val Tyr L■■ Phe 5er Arg S七 P:o Gly Lys Thr Gly S er +4is Phe Asp Pro Ser 5erAsp Leu t he Val Pro Asn Glu Arg Lys ksp Val X le Thr Sex Thr ^1aCys Tl kla Ala Met  Lau Gly LTeu L@LI Val Gly Leu Gly t he Val He■ Gly Pro Ile Gin L4u Leu Lys Leu Tyr  Gly Val f’ro Tyr Val Zle Ph■ Val M!: τq Leu Asp Leu Val 丁hr Tyr L eu )lis His His Gly )lis G工t Asp Lys Leu Pro Trp Tyr Arg Gly Lys  Glu Trp Ser 丁yr Leu Arg GlyGly Lsu 丁 hr Thr L4u ksp Azg Asp 丁y1 Gly τll’p  X>@ Asn Asn 工le H奄■ +4is Asp Zle Gly Thr His Val !l@ )li s )lis Leu f’he Pro Gin lle@Pr。
Hxs 丁yr His Leu Val Glu Ala Thr Glu  入1m kla Lys Pro Val the GlyLys Tyr T yr krq Glu Pro LyS LqB Ser Ala Jum P ro L<u Pro Phe Mix1aulieGユyGluXleXle Arg5erPheLysThrAsp)listheVa15er^sp T hr Guy Jup Val Val Tyr Tyt Gin Thr J up Sex Lys Xis Asn Gly(2)配列同定番号14に関す る情報。
(1)配列の特徴。
(A)長さ、396個の塩基対 (B)型:核酸 (C)鎖、一本舗 (D)トポロジー・直鎖状 (ii)分子型: cDNA (iii)ハイポセテイカル配列、なしくvi)起源・ (A)有機体、ゼア・マイズ (vii)直接の起源: (B)クローン: pPcR20 (1x)性質・ (A)名称/鍵 エキソン (B)位置:31..363 (xl)配列記述;配列同定番号14゜GGATCCACGCATCATCAl lL”i−4TCJIロGGτCムc 1Tcchこ^GSG へCGIAGT C入子G GこACbCGA’lC60 ^CCC,Ii[i入λQCτGτ入口’5GGC^ 入口τへGAGに八 C GこA口C五人Gへ AGCτGAG八Tτ CAへGGTfCCC二2り 丁丁C口二口口7G; 丁CGCA丁τCCCCGTC丁ACCTCT7GTA CAGGA GCCCCGGCAA GCTCGCCTCCP80 こfi、cTT:CTτCCCAGmAGCGA CCTGTTCAGCCCC J、AGSAGA AGAG口GACGT CATGGTGVCA 24O A’:CA::τGこ丁 GGTGCATC入T GCTCGCCTCCCTC CTCGに^ τGGCGTGCG: GT丁CG(/:CbA 300 C7COGGTGCTCAAQATGTA CGGCATCCCA TkCCT GGTGT ?CGTGATGTG GCTTGkCCTG@360 GTGACGT)”:T TAこATCACCA CGGCCACGAT GQ AτCC396(2)配列同定番号15に関する情報:(i)配列の特徴: (A)長さ1126個のアミノ酸 (B)型二アミノ酸 (C)@:未知 (D)トポロジー二未知 (i i)分子型コ蛋白質 (i + i)ハイボセテイカル配列:有り(V)フラグメント型:中間部フラ グメント(v i)起源。
(A)有機体:ゼア・マイズ (v i i)直接の起源: (B)クローン:pPCR20 (x i)配列記述・配列同定番号15:丁rp C1011e Met La u Aia Ser Leu LCu 入1m Met Ala Cys 入1 a tha Gly(2)配列同定番号16に関する情報:(i)配列の特徴: (A)長さ2472個の塩基対 (B)型:核酸 (C)鎖ニ一本舗 (D)トポロジー:直鎖状 (i i)分子型:cDNA (i i i)ハイポセテイカル配列:なしくv i)起f!A: (A)有機体;アラビドプシス・グリアナ(vii)直接の起源: (B)りo−:、z:pFadx−2およびpYa c p 7(xi)配列記 述 配列同定番号16:(2)配列同定番号17に関する情報。
(i)配列の特徴: (A)長さ 156個のアミノ酸 (B)型二アミノ酸 (C)鎖:未知 (D)トポロジー二未知 (i i)分子型・蛋白質 (i i i)ハイポセテイカル配列:有り(V)フラグメント型二N末端フラ グメント(V])起源: (A)有機体・アラビドプシス・グリアナ(v i i) @接の起源: (B)りO−:/: pFadx−2およびpYa c p 7(xl)配列記 述、配列同定番号17゜Phe Asp Pr口 cxy 入ユa PLQ P ro Pro the 入11n Leu 入ユa Asp Us Arg ^ 1a人1a l@ Pro Lys His Cys Trp Val Lys  Asn 1lro Trp )4et Ser Met 5e■ τyr Val Val Arg^sp Val Ala ff1e Val  f’he Gly XAu^1a^la Val Ma65 70 75 g。
A上+1 Ty: Phe 八!In Asn 丁rp Leu Leu 丁z p Pro Leu 丁y= 丁rp Phe 入1a GP゜ Gly Thr Met Ph@ 丁rp Ala Leu I’he Val  Leu Gly His Asp Cys GユysユSユ00 105 1 10 Gly Sex Phe Sex A3n Asp PrO人f9 Leu A Sr+ Sex Val Ala Gly His Lauユ15 120 1 25 XJeuHisSe:SewX:AeLeuValp:o’T’yr14isG ユyTrpArgX1eSerHis(t) Iり別口JA[:曾7テ101− 1笑1991霞稚:(1)配列の特徴: (A)長さ;31個の塩基対 (B)型:核酸 (C)鎖ニ一本舗 (D)トポロジー・直鎖状 (ix)性質8 (A)名称/鍵 雑多な性質 (B)位置:1..11 (D)他の情報:/注=「N=イノシン」(ix)性質: (A)名称/鍵・雑多な性質 (B)位置:12..31 (D)他の情報:/注= rN=AまたはTまたはGまたはC」(xi)配列記 述・配列同定番号18:CGGG^τCCACNCAYCAYCARAAYCA YGGNC^(2)配列同定番号19に関する情報。
(1)配列の特徴: (A)長さ 35個の塩基対 (B)型:核酸 (C)鎖ニ一本舗 (D)トポロジー・直鎖状 (ix)性質; (A)名称/鍵・雑多な性質 (B)位置:1..15 (D)他の情報:/注−4N−イノシン」(1x)性質・ (A)名称/鍵:11多な性質 (B)位置 16..35 (D)他の情報・/注= rN=AまたはTまたはGまたはC」(xi)配列記 述 配列同定番号19:CGGSA丁CCR丁 CR丁GNCCR丁G RTG R?GN入R只 丁入ドG丁(2)配列同定番号20に関する情報:(i)配列 の特徴。
(A)長さ=42個の塩基対 (B)型 核酸 (C)鎖、−木調 (D)トポロジー 直鎖状 (1x)性質: (A)名称/11・雑多な性質 (B)位置 1..36 (D)他の情報 /注=「N=イノシンン(xi)配列記述、配列同定番号20 ゜(2)配列同定番号21に関する情報。
(1)配列の特徴: (A)長さ:36個の塩基対 (B)型:核酸 (C)鎖ニ一本舗 (D)トポロジー:直鎖状 (ix)性W: (A)名称/鍵:雑多な性質 (B)位置・1. 36 (D)他の情報 /注=[N=イノシンン(xi)配列記述 配列同定番号21 TτCGTトドτNG GNCAYGAYTG YGGNCAYGGN 丁Cド 丁子C(2)配列同定番号22に関する情報:(1)配列の特徴 (A)長さ、18@の塩基対 (B)型・核酸 (C)鎖ニ一本舗 (D)トポロジー・直鎖状 (xl)配列記述 配列同定番号22 GGHこAY(aAYT GYGGHこ^C(2)配列同定番号23に関する情 報 (i)配列の特徴 (ix)性質。
(A)名称/鍵:雑多な性質 (B)位置+1..36 (D)他の情報:/注=「N=イノシン」(xi)配列記述:配列同定番号28 :丁子CGTNNTNG GNCAYGAYTG YGGNCAYGGN AG )ff??(2)配列同定番号29に関する情報。
(i)配列の特徴。
(A)長さ:36個の塩基対 (B)型:核酸 (C)鎖・一本舗 (D)トポロジー:直鎖状 (ix)性質: (A)名称/鍵:雑多な性質 (B)位置:1..36 (D)他の情報・/注=「N=イノシンン(Xl)配列記述 配列同定番号29 ・τ?CGTN’NTNG GNCAYGAYTG YGGNCAYGGN T Cド丁丁子(2)配列同定番号30に関する情報。
(i)配列の特徴・ (A)長さ・38個の塩基対 (B)型、核酸 (C)鎖ニ一本舗 (D)トポロジー:直鎖状 (ix)性質: (A)名称/鍵・雑多な性質 (B)位置:i、、as (D)他の情報:/注=「N=イノシン」(xi)配列記述:配列同定番号30 :G球CTR丁入n: CNTGNG丁NCA Nτ入NG丁λGTG λ入N へ人GGG(2)配列同定番号31に関する情報:(i)配列の特徴: (A)長さ・38個の塩基対 (B)型:核酸 (C)鎖ニ一本舗 (D)トポロジー・直鎖状 (!X)性質: (A)名称/l! 雑多な性質 (B)位置:1..38 (D)他の情報:/注=「N=イノシン」(xi)配列記述:配列同定番号31 :GTRCTRτ八NCCへTGNGTNCλ ド丁AJJG丁CaτG 罠入 にA^GGG(2)配列同定番号32に関する情報・(1)配列の特徴。
(A)長さ・138個の塩基対 (B)型・核酸 (C)鎖 一本舗 (D)トポロジー・直鎖状 (ix〕性質 (A)名称/l!・雑多な性質 (B)位置・1..135 (D)他の情報・/注=「N=イノノン」(xl)配列記述:配列同定番号32 NTCGTGN:”:11 A)JNACG人A 1国際調査報告 )CTAJ S 92/10284国際調査報告 フロントページの続き (51) Int、C1,’ 識別記号 庁内整理番号C11C3100211 5−4H C12Q 1/68 A 9453−4B// C12N 5/10 9100 9359−4B (72)発明者 キニー、アンソニー・ジエイアメリカ合衆国プラウエア州19 809ウイルミントン・ロアアベニュー609 (72)発明者 ピアース、ジョン・ダブリュー、ジュニアアメリカ合衆国プラ ウエア用19803ウイルミントン・ジャクソンブールバード302I (72)発明者 ウィアーズビッキ、アンナ・エムアメリカ合衆国プラウエア用 19805ウイルミントン・アイドルウッドロード1312(72)発明者 ヤ ダブ、ナレンドラ・ニスアメリカ合衆国プラウエア用19810ウイルミントン ・ジエイドドライブ127

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.配列同定番号1、4、6、8、10、12、14または16がコード化する ポリペプチドに対するアミノ酸同一性が50%以上である、脂肪酸デサチュラー ゼまたは脂肪酸デサチュラーゼ関連酵素をコード化する核酸配列を含んでいる単 離された核酸フラグメント。
  2. 2.配列同定番号1、4、6、8、10、12、14または16がコード化する ポリペプチドに対する該アミノ酸同一性が65%以上である請求の範囲1の単離 された核酸フラグメント。
  3. 3.配列同定番号1、4、6、8、10、12、14または16に対する該核酸 同一性が90%以上である請求の範囲1の単離された核酸フラグメント。
  4. 4.上記フラグメントがダイズ、油種子ブラシカ種、アラビドプシス・タリアナ およびトウモロコシから成る辞から選択される植物から単離される請求の範囲1 の単離された核酸フラグメント。
  5. 5.形質転換した植物細胞内のリノレイン酸のレベルを変化させ得るキメラ遺伝 子において、該遺伝子が、請求の範囲1、2または3いずれかの核酸フラグメン トを含んでおり、ここで、このフラグメントが使用可能様式で適切な調節配列に 連結しているキメラ遺伝子。
  6. 6.請求の範囲5のキメラ遺伝子を含んでいる植物。
  7. 7.請求の範囲5のキメラ遺伝子を含んでいる植物の種子から得られる油。
  8. 8.リノレイン(18:3)酸を変化したレベルで含んでいる種子油を生じさせ る方法において、 (a)請求の範囲5のキメラ遺伝子を用いて油産生種の植物細胞の形質転換を行 い、 (b)段階(a)で形質転換した植物細胞から繁殖力のある植物を成育させ、 (c)段階(b)の繁殖力のある植物から得られる子孫種子を所望レベルのリノ レイン(18:3)酸に関してスクリーニングし、そして(d)段階(c)の子 孫種子を処理することで、リノレイン(18:3)酸を変化したレベルで含んで いる種子油を得る、ことを含む方法。
  9. 9.請求の範囲8の方法の産物。
  10. 10.上記油産生種の植物細胞が、アラビドプシス・タリァナ、ダイズ、油種子 ブラシカ種、ヒマワリ、綿、ココア、ピーナッツ、ベニバナおよびトウモロコシ から成る群から選択される請求の範囲8の方法。
  11. 11.油産生植物種の種子油内のリノレイン酸を変化したレベルで産生する植物 種を育種する方法において、(a)リノレイン酸特性が異なっている油産生種の 2つの変種間の交雑を行い、 (b)段階(a)の交雑の結果として得られるいくつかの子孫植物から単離した 制限酵素消化ゲノムDNAのサザンブロットを作成し、そして(c)請求の範囲 1の放射能標識核酸フラグメントに該サザンブロットをハイブリッド形成させる 、 ことを含む方法。
  12. 12.請求の範囲11の方法の産物。
  13. 13.ゲノムRFLPマーカーにおけるRFLP地図作成方法において、 (a)植物の2つの変種間の交雑を行い、(b)段階(a)の交雑の結果として 得られるいくつかの子孫植物から単離した制限酵素消化ゲノムDNAのサザンブ ロットを作成し、そして(c)請求の範囲1の放射能標識核酸フラグメントに該 サザンブロットをハイブリッド形成させる、 ことを含む方法。
  14. 14.脂肪酸デサチュラーゼおよび脂肪酸デサチュラーゼ関連酵素をコード化す る核酸フラグメントを単離する方法において、(a)配列同定番号2、5、7、 9、11、13、15および17と他の脂肪酸デサチュラーゼポリペプチド配列 とを比較し、(b)段階(a)で得られる、4個以上のアミノ酸を含んでいる保 存配列(類)を同定し、 (c)段階bで同定した保存配列を基にして、領域に特異的なヌクレオチドプロ ーブ(類)またはオリゴマー(類)を作り出し、そして(d)段階cのヌクレオ チドプローブ(類)またはオリゴマー(類)を用いて、配列依存プロトコルによ り、脂肪酸デサチュラーゼおよび脂肪酸デサチュラーゼ関連酵素をコード化する 配列を単離する、ことを含む方法。
  15. 15.請求の範囲14の方法の産物。
  16. 16.受託番号ATCC 75167で識別されるアラビドプシス・タリアナの 単離ゲノムDNA。
  17. 17.ダイズのデルタ−15デサチュラーゼのためのコード化を行う単離された cDNAクローンにおいて、pXF1と表示するこのクローンが配列同定番号1 0のDNA配列を含んでおりそして受託番号ATCC68874で識別されるク ローン。
  18. 18.油種子ブラシカ種のデルタ−15デサチュラーゼのためのコード化を行う 単離されたcDNAクローンにおいて、pBNSF3と表示するこのクローンが 配列同定番号6のDNA配列を含んでおりそして受託番号ATCC 68854 で識別されるクローン。
  19. 19.ゼア・マイスのデルタ−15デサチュラーゼのための単離されたポリメラ ーゼ連鎖反応産物において、pcr20と表示するこのクローンが配列同定番号 14のDNA配列を含んでいる。
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