JPH09238690A - 殺虫性タンパク質を発現する遺伝子、該タンパク質の製法および使用法 - Google Patents

殺虫性タンパク質を発現する遺伝子、該タンパク質の製法および使用法

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JPH09238690A
JPH09238690A JP8326045A JP32604596A JPH09238690A JP H09238690 A JPH09238690 A JP H09238690A JP 8326045 A JP8326045 A JP 8326045A JP 32604596 A JP32604596 A JP 32604596A JP H09238690 A JPH09238690 A JP H09238690A
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Raymond Douglas Shillito
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Abstract

(57)【要約】 【課題】バチルス スリンギエンシス(Bacillus thurin
giensis)により産生される結晶タンパク質である殺虫性
タンパク質を発現する遺伝子、該タンパク質の製法およ
び使用法の提供。 【解決手段】遺伝子のプロモーター、5’および3’非
翻訳領域が植物体または植物ウイルス遺伝子から誘導さ
れ、トウモロコシ植物体においてバチルス スリンギエ
ンシス結晶タンパク質の昆虫毒性を実質的に有するポリ
ペプチドを発現する遺伝子。上記ポリペプチドをトウモ
ロコシ内で製造する方法。上記ポリペプチドを植物内に
発現させてトウモロコシを有害生物から保護する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は殺虫性タンパク質を
発現する遺伝子、該タンパク質の製法および使用法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】
プロトプラストからトウモロコシ植物体の再生 カルスからトウモロコシの再生に関する記載は1970
年代半ばから主として始まっている〔例えばGreen およ
びPhillips, Crop Sc., 15 (1975) 417-421; Harms等,
Z. pflanzenzuechtg., 77 (1976) 347-351; 欧州特許出
願EP-0160390,LoweおよびSmith (1985); EP-0176162,
Cheng (1985); およびEP-0177738,Close (1985)〕。ト
ウモロコシのプロトプラストの分裂および引き続く植物
体再生を獲得するための試みが12年以上の期間にわた
り行われてきた〔Potrykus等,Cell Genetics in Highe
r Plants, Dudits等,Akademiai Kiado 発行,ブダペス
ト(1976) 129-140, およびその中の参考文献;Harms
等,"Maize and Cereal Protoplasts-Facts and Perspe
ctives" Maize for Biological Research, W. F. Sheri
dan 発行 (1982) ;Dale, Protoplasts (1983); Potryk
us等,Lecture Proceedings, Experientia Supplementu
m 46, Potrykus等,Birkhauser発行, バーゼル(1983) 3
1-41 およびそれらの中の参考文献〕。しかしながら、
トウモロコシのプロトプラストは、稔性の植物体を再生
させることのできない培養体のみ常に生じさせていた
〔Potrykus等,Mol. Gen. Genet. 156 (1977) 347-350;
Potrykus等,Theor. Appl. Genet., 59 (1981) 341-34
4; Vasil, Proc. 5th Int. Cong.Plant Tissue and Cel
l Culture, Fujiwara (編),東京 (1982) 101-104; I
mbrie-MilliganおよびHodges, Planta, 168, (1986) 39
5-401; VasilおよびVasil,Theor. Appl. Genet., 73 (1
987) 793-798 〕。しかしながら、これらの文献には稔
性の植物体を再生することのできるプロトプラストを製
造するための操作についての記載がない。そのようなプ
ロトプラストを製造するための能力は、例えば形質転換
または融合によるこの重要な作物の遺伝子操作を可能と
し、また価値のある新しい表現型の選択のための出発材
料としてのプロトプラストの使用を可能にするであろ
う。
【0003】トウモロコシの遺伝的形質転換には非常に
興味があったが、非再生性カルスの回収を導くトウモロ
コシプロトプラストの形質転換の記載があったけれども
〔Fromm 等, Nature, 319 (1986) 791-793〕、再生され
る形質転換された植物体に導き得る成功した試験管内で
の方法に関する記載はなかった。遺伝子導入トウモロコ
シを製造するための一つの方法は、完全に稔性の植物体
に再生できるプロトプラストを安定に形質転換するため
の方法を発見することであろう。しかしながら、完全に
稔性の植物体へ分化できるトウモロコシプロトプラスト
を製造するための方法の記載は見出されなかった。
【0004】この目的およびその他の目的は、分裂しカ
ルスコロニーを形成し得るトウモロコシプロトプラスト
を製造するための方法を発見することにより本発明に従
って達成された。プロトプラストは形質転換され得、そ
してカルスは稔性のトウモロコシ植物体を再生すること
ができる。分裂しカルスを形成し得るトウモロコシのプ
ロトプラストを製造するための方法は、次いで完全に稔
性の植物体に再生されるように導入され得、特別なタイ
プのカルスを要求する。そのようなカルスおよびそれを
製造する、および同定する方法は記載されており、そし
て本発明の一部とみなされる。
【0005】特別なタイプのカルスは、細胞懸濁液を開
始するために使用され、これもまた本発明の一部とみな
される。これらの細胞懸濁液は継代培養(副次培養)に
おいて、プロトプラストを分離するために使用され得る
懸濁液を生じる。これらのプロトプラストは分裂しそし
てカルスを形成し得、次いで植物体を再生するように導
入され得る。細胞分裂またはカルス形成はある種の薬
剤、例えばO−低級アルカノイルサリチル酸(O−アセ
チルサリチル酸およびその類似体)、植物生長調節剤ま
たはDMSOの存在により、またはこれらの薬剤の組合
せにより促進される。
【0006】プロトプラスト誘導トウモロコシ細胞から
培養での植物再生は、体細胞雑種形成の施用、ソマクロ
ーナル変異を介して改良されたトウモロコシ変種の製造
および新規トウモロコシ植物体、植物変種、新しい表現
型の特徴を有する栽培品種または同系繁殖体を製造する
ことにおける遺伝子工学の使用のために不可欠である。
【0007】殺虫性トウモロコシ植物体 バチルス・スリンギエンシス(以後、Btと略す)は、
デルタエンドトキシンとして記載されもする結晶タンパ
ク質を産生する細菌の一種である。この結晶タンパク質
は技術的には、鱗翅目、甲虫目および双翅目昆虫の幼虫
により摂取されて毒素に変換されるプロトキシンであ
る。
【0008】Btからの結晶タンパク質は、ヒト、その
他の哺乳類、鳥類、魚類または鱗翅目、甲虫目および双
翅目昆虫の幼虫以外の昆虫には有害効果が知られていな
い潜在的に重要な殺虫剤である。Bt毒素の有効性は極
端に高く、その結果、感受性昆虫の幼虫を殺すにはナノ
グラム量必要なだけである。殺虫剤としてBtからの結
晶タンパク質を使用するその他の利点は、鱗翅目、甲虫
目および双翅目昆虫の幼虫に対する有効性の広いスペク
トル、およびそのような幼虫が結晶タンパク質に対して
耐性を発現することの明らかな困難さを含む。前記幼虫
は農業および林業、そして特にトウモロコシ栽培におい
て大きな問題である。
【0009】結晶タンパク質は、鱗翅目、甲虫目および
双翅目昆虫の幼虫の侵入に晒されている植物に施用され
る場合に殺虫剤として有効である。これまでは、Bt結
晶タンパク質(プロトキシン)は、バチルスから分離さ
れ、そして標準法、例えば散布または噴霧により植物体
に施用していた。Bt結晶タンパク質を含む調剤は生物
学的除草剤として市販されて使用される。例えばバイオ
ケム・プロダクツ社により提供されるバクトスペイン(B
actospeine) 、アボット・ラボラトリーズ社により提供
されるジペル(Dipel) およびサンド社により提供される
サーサイド(Thurcide)。Btが胞子形成の間のみ結晶タ
ンパク質を産生するという事実は、この生物学的殺虫剤
の製造および使用との関係で重大な問題点を表す。この
ような成長段階の限定は特に工業工程において、製造に
不便およひ過剰な所要時間をもたらし得る。さらに、前
記の製造に関連する費用は、そのような生物学的殺虫剤
が化学物質に基づいたその他の市販されて利用できる物
質、例えばピレスロイド誘導体と有利に競合することを
困難にした。
【0010】Bt毒素の使用に関するその他の問題点
は、例えば該タンパク質は処理された植物体の表面に通
常残存するという事実であり、そこで表面摂取幼虫に対
してのみ有効であり、そして紫外線輻射に延期された暴
露により不活性化されることである。この不活性化は環
境における結晶タンパク質の永続性の一般的な欠乏の少
なくとも1つの原因であり得る。従って、該結晶タンパ
ク質の頻繁な、そして高価な施用が必要である。
【0011】これらの、およびその他の問題点はBt結
晶タンパク質またはBt結晶タンパク質の昆虫毒性を実
質的に有するタンパク質をコードする遺伝子を植物体に
含み、そして発現することにより解決され得る。Bt結
晶タンパク質またはBt結晶タンパク質の昆虫毒性を実
質的に有するタンパク質をコードする遺伝子をトウモロ
コシのプロトプラスト内に含み、そして発現することに
より、およびその形質転換されたプロトプラストから稔
性の遺伝子導入トウモロコシ植物体を再生し、そしてこ
れらの昆虫耐性トウモロコシ植物体を栽培することによ
り、上記問題点がどのように解決され得るかを本発明は
記載している。
【0012】遺伝子工学を利用することにより、有用な
ポリペプチドの産生に関連する遺伝子は、供与細胞から
転移され得、その細胞内で自然に生じている遺伝子が宿
主細胞に移り、その宿主細胞内で該遺伝子は自然には生
じない;Cohen およびBoyer,米国特許第4237224
号および同第4468464号。実際にはそのような転
移にはわずかの固有の制限がある。遺伝子はウイルス、
細菌、植物および動物の間を転移され得る。ある場合に
は、宿主細胞内で、転移された遺伝子は機能的である
か、または機能的であるようにされ得る。宿主細胞が植
物細胞である場合、完全な植物体は時々細胞から再生さ
れ得る。
【0013】遺伝子はプロモーターおよび転写領域を含
むDNA配列の領域を典型的に含む。該転写領域は5’
非翻訳領域、コード配列およひ3’非翻訳領域を通常含
む。転写領域がmRNAに変換される間、プロモーター
は転写の開始に必要なDNA配列を含む。真核細胞にお
いて、プロモーターはRNAポリメラーゼにより認識さ
れる領域および転写の開始のためにDNA上にRNAポ
リメラーゼを位置させる領域を含むと考えられている。
後者の領域はTATAボックスとして記載され、転写開
始の部位から約30ヌクレオチド上流に通常生じる。
【0014】プロモーターに続いている領域はmRNA
に転写される配列であるが、ポリペプチドに翻訳されな
い配列である。この配列はいわゆる5’非翻訳領域を構
成し、そして翻訳の開始に関する配列、例えばリボソー
ム結合部位を含むと考えられている。コード領域は、D
NAまたは相当するRNA内の5’非翻訳領域からわず
かに下流にある配列である。それは遺伝子コードに従っ
てポリペプチドに翻訳されるコード領域である。Btは
例えば殺虫性プロトキシン結晶タンパク質のアミノ酸配
列に翻訳されるコード配列を有する遺伝子を有する。
【0015】コード領域には、mRNAに転写されるが
ポリペプチドに転写されない配列が続く。この配列は
3’非翻訳領域と呼ばれ、そして転写の終結を導くシグ
ナルおよび真核細胞のmRNAにおいて転写されたmR
NAの糸のポリアデニル化を起こすシグナルを含むと考
えられている。mRNAのポリアデニル化はプロセシン
グおよび移送機能を有すると考えられている。天然の遺
伝子は供与細胞から宿主細胞にそれらの全体が転移され
得る。しかしながら、プロモーターおよび場合によって
はコード領域と同一な遺伝子が全く存在しない5’およ
び3’非翻訳領域を有する所望のコード領域を含む遺伝
子を構成することがしばしば好ましい。そのような構造
物はキメラ遺伝子として知られている。
【0016】遺伝子工学の方法は結晶タンパク質を産生
する改良された方法を記載している。例えばSchnepf
等, 米国特許第4448885号および同第44670
36号はBt以外の細菌の株内に結晶タンパク質を産生
するプラスミドを記載している。これらの方法は結晶タ
ンパク質の産生を可能としているが、しかし市販の殺虫
剤として結晶タンパク質を使用する問題点を解決するも
のではない。植物が植物自身を保護することを可能とす
るために該植物体内に直接Bt毒素遺伝子を無性生殖さ
れるという示唆がなされている〔Klausner, A., Biotec
hnology, 2 (1984) 409-413 〕。Adang 等, 欧州特許出
願EP−0142924号(Agrigenetics)およびDe Gre
ve, H. M. J., EP−0193259号(Plant Genetic
Systems N. V.) はタバコ内にBtからの毒素遺伝子を
クローニングする方法を主張している。これらの文献の
中には単子葉植物体の形質転換が例示されていない。
【0017】トウモロコシ植物体の細胞内にBtの結晶
タンパク質を産生する新規な方法を開発するために、お
よびBt結晶タンパク質またはBt結晶タンパク質の昆
虫毒性(殺虫有効性)を実質的に有する類似したポリペ
プチドを含むトウモロコシ植物体を摂取する昆虫の幼虫
を防除する新規な方法のためにある必要性が存在する。
「防除する」とは幼虫を殺すか、または少なくともそれ
らの幼虫の摂食を減少させるかのいずれかに関するもの
と理解すべきである。有害生物または病原体を殺すか防
除するのに十分有効な量の有害生物防除性または抗病原
体性タンパク質を植物細胞および植物体にそれぞれ産生
することからなる有害生物または病原体により引き起こ
される損傷に対してトウモロコシ植物体を保護する方法
のために他の必要性が存在する。Bt結晶タンパク質ま
たはBt結晶タンパク質の昆虫毒性を実質的に有するタ
ンパク質の殺虫有効量を増殖細胞内に産生することから
なる昆虫損傷に対してトウモロコシ植物体を保護するた
めに他の必要性が好ましくは存在する。化学薬剤例えば
除草剤がトウモロコシ植物体に安全に施用されるため
に、該薬剤による損傷からトウモロコシ植物体を保護す
る方法のために他の必要性が存在する。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】本発明のこのような状
況を考慮してなされたものであり、その課題とするとこ
ろは、バチルス スリンギエンシス(Bacillus thuringi
ensis)により産生される結晶タンパク質である殺虫性タ
ンパク質を発現する遺伝子、該タンパク質の製法および
使用法の提供である。
【0019】
【課題を解決するための手段】上記の、およびその他の
課題は、細胞およびカルスコロニーを形成し得るトウモ
ロコシ(Zea mays)のプロトプラストを製造する方法を提
供する本発明に従って達成される。プロトプラストは所
望するならば、形質転換され得、そして生成した細胞お
よびカルスは遺伝子導入トウモロコシ植物体に再生され
得る。分裂し、そしてカルスを形成し、次いで植物体に
再生され得るプロトプラストを製造する方法は、出発材
料として新規な胚形成細胞培養体(懸濁培養体またはカ
ルス培養体)を必要とする。そのような胚形成細胞培養
体並びにそれらを製造および同定する方法は記載され、
そしてまた本発明の一部として見なされるであろう。
【0020】これらの胚形成懸濁培養体は、完全に稔性
のトウモロコシ植物体に再生され得、そして本発明の好
ましい主題を表す。これらの胚形成培養体は外来DNA
で形質転換され得るプロトプラストの源であり、そして
分裂しカルスを形成し次いで土壌に生長し得る完全に稔
性のトウモロコシ植物体を含む植物体に再生され得るプ
ロトプラストの源である。
【0021】本発明はさらに、Bt結晶タンパク質の昆
虫毒性を実質的に有するポリペプチドをトウモロコシ細
胞内に発現し得るキメラ遺伝子(以後、キメラBt毒素
遺伝子)を提供する。本発明の付加的な実施態様は、培
養体におけるベクター、細菌、植物細胞内のキメラBt
毒素遺伝子、および生長している植物体内の植物細胞、
並びにトウモロコシ細胞内にBt結晶タンパク質の昆虫
毒性を実質的に有する毒素を産生する方法および該毒素
を発現する遺伝子を含むトウモロコシ細胞を昆虫に摂食
させることにより該昆虫を防除するか、または殺傷する
方法を包含する。
【0022】本発明はさらに、キチナーゼ活性を有する
ポリペプチドをコード化する遺伝子をトウモロコシ細胞
および植物体内に導入および発現することにより病原菌
からトウモロコシを保護する方法を記載している。本発
明はさらに、トウモロコシ細胞および植物体に除草性化
学物質に対する許容性を与えるポリペプチドをコード化
する遺伝子を前記細胞および植物体に導入および発現す
る方法を記載する。
【0023】トウモロコシ植物体、特に稔性のトウモロ
コシ植物体がプロトプラストから、プロトプラスト誘導
細胞またはプロトプラスト誘導カルスから再生され得る
ということは、本発明のなされた時点での従来技術から
予測することができなかった。安定に組み入れられた外
来DNAを含むトウモロコシプロトプラストが遺伝子導
入植物体、特に稔性の遺伝子導入トウモロコシ植物体に
再生され得ることさえも予測できなかった。本発明は、
細胞壁を再生し、分裂しそして稔性のトウモロコシ植物
体を含む植物体に再生され得るカルスを形成するプロト
プラストが分離され得るトウモロコシ植物体から誘導さ
れる胚形成細胞培養体(懸濁培養体またはカルス培養
体)に関する。本発明はまた、好ましくは稔性である植
物体に再生され得るトウモロコシプロトプラストおよび
生成したプロトプラスト誘導植物細胞(細胞壁の再生
後)に関し、好ましくは細胞培養体または胚形成細胞懸
濁液から誘導された前記プロトプラストに関する。
【0024】本発明はまた、稔性のトウモロコシ植物体
に再生され得る胚形成細胞懸濁培養体にも関する。本発
明はまた、プロトプラストから、形質転換された、また
はさもなければ遺伝学的に変更されたプロトプラストか
ら誘導されたトウモロコシ植物の細胞、カルス、胚形成
懸濁液、胚、小植物体および植物体にも関する。さらに
本発明は胚形成細胞懸濁培養体または培養されたプロト
プラストから誘導される再生されたトウモロコシ植物体
のムカゴ(propagule)および後代(progeny) に関する。
ムカゴは有性的または無性的に増殖させ得る、または生
体内でもしくは試験管内で増殖させ得るあらゆる材料を
含む。この増殖する材料の中で、プロトプラスト、細
胞、カルス、組織または種子が好ましい。前記の再生さ
れたトウモロコシ植物体の後代はそれらの突然変異体お
よび変種を含む。突然変異体および変種は、例えば細胞
融合または突然変異選択から得られたそれらの植物体を
含む。
【0025】本発明は好ましくは、安定に組み入れられ
た外来DNA、好ましくはトウモロコシ内で発現し得る
外来DNA、さらに好ましくは貴重な特性を有する形質
転換された植物体を提供するキメラ遺伝子を有する再生
された(プロトプラスト−誘導)遺伝子導入トウモロコ
シ植物体およびそれらのムカゴおよび後代に関する。貴
重な特性は後記する。前記遺伝子導入トウモロコシ植物
体のムカゴは、有性的または無性的に増殖され得る、ま
たは生体内でもしくは試験管内で増殖され得るあらゆる
材料を含む。この増殖する材料の中で、前記遺伝子導入
トウモロコシ植物体から得られるプロトプラスト、細
胞、カルス、組織または種子が好ましい。前記の遺伝子
導入トウモロコシ植物体の後代はそれらのそれらの突然
変異体および変種を含む。突然変異体および変種は、例
えば出発材料の特性を依然有し、外来DNAの以前の形
質転換により引き起こされる突然変異体およびそれらの
変種を含む。
【0026】本発明はまた、植物体特に稔性の植物体に
再生され得るトウモロコシプロトプラストおよびトウモ
ロコシ植物細胞を製造する方法にも関し、さらに前記プ
ロトプラストまたはプロトプラスト誘導細胞から誘導さ
れたトウモロコシカルスを製造する方法および植物体、
好ましくは稔性の植物体に再生できる方法にも関する。
加えて、本発明はこれらの細胞(カルスまたは懸濁培養
細胞)からトウモロコシ植物体および遺伝子導入トウモ
ロコシ植物体を再生する方法に関する。
【0027】これらの方法を以下に詳しく記載する。B
t結晶タンパク質またはBt結晶タンパク質の昆虫毒性
を実質的に有するタンパク質をトウモロコシ細胞内に産
生する方法を提供することは、本発明の別の目的であ
る。バチルス スリンギエンシス結晶タンパク質の昆虫
毒性を実質的に有するポリペプチドをトウモロコシ内に
産生する方法が特に好ましく、その方法は: (a)遺伝子プロモーター、5’非翻訳領域および場合
によっては3’非翻訳領域が植物または植物ウイルス遺
伝子から誘導され、Bt結晶タンパク質の昆虫毒性を実
質的に有するポリペプチドをコードする遺伝子をトウモ
ロコシ細胞に導入し、そして (b)前記ポリペプチドを発現させることからなる。抗
病原性または病原防除有効性を有するタンパク質の抗病
原性有効量または病原体を防除するのに十分な量を植物
細胞内に産生させることからなるトウモロコシ植物体を
攻撃する病原体により引き起こされる損傷に対してトウ
モロコシ植物体を保護する方法を提供することは本発明
のその他の目的である。
【0028】殺有害生物性または有害生物防除有効性を
有するタンパク質の殺有害生物有効量または有害生物を
防除するのに十分な量を植物細胞内に産生させることか
らなる有害生物損傷に対してトウモロコシ植物体を保護
する方法を提供することは本発明のその他の目的であ
る。有害生物が昆虫である方法が特に好ましい。Bt結
晶毒素またはBtβ結晶タンパク質の昆虫毒性を実質的
に有する毒素の殺虫量を発現するキメラ遺伝子を含むト
ウモロコシ植物細胞を昆虫の幼虫に摂食させることによ
り該昆虫の幼虫、好ましくは鱗翅目、甲虫目および双翅
目の幼虫を防除する方法を提供することは本発明のその
他の目的である。
【0029】Bt結晶タンパク質またはBt結晶タンパ
ク質の昆虫毒性を実質的に有するタンパク質の防除有効
量または殺虫有効量を植物細胞内に産生させることから
なる昆虫損傷に対してトウモロコシ植物体を保護する方
法を提供することは本発明のその他の目的である。殺虫
性トウモロコシ植物細胞は植物全体および一部からのも
の並びに培養されたトウモロコシ細胞を含む。昆虫が植
物体上での摂食を止めるように植物体を昆虫に忌避させ
るのに十分な量でタンパク質が産生される方法を提供す
ることは本発明のその他の目的である。上記の方法に関
連した遺伝子およびその他のDNA断片並びに細胞およ
び植物体を提供することは本発明のその他の目的であ
る。これらの、およびその他の目的は下記の詳細な記載
から利用できるようになるであろう。
【0030】定義 トウモロコシ(Zea mays, corn):本明細書を通してこれ
らの用語はトウモロコシの種に属しているあらゆる植物
体または植物体の部分(プロトプラスト,細胞,組織,
器官,オルガネラ,胚,カルス,ムカゴ,その他)に関
する。ここで使用されている用語はトウモロコシの品
種、栽培品種、変種、近交系および雑種を含む。しか
し、本発明は例えばFunk5N984,Funk5N
986,Funk2717,Funk211D,Fun
k2N217A,B73,A632,CM105,B3
7,B84,B14,MO17,R168,MS71,
A188,FA91,A641およびW117のような
トウモロコシの近交系に限定されるものではない。全て
の優良遺伝子型(変種,栽培品種,近交系,雑種,その
他)が好ましく、優良近交系はFunk5N984,F
unk5N986,Funk2717,Funk211
DおよびFunk2N217Aを含み、最も好ましくは
優良近交系Funk2717である。
【0031】BMS:ブラックメキシカンスイートコー
ン(Black Mexican Sweet Corn)。穀粒に「黒色」の外観
を与え、暗黒色の色合いの穀粒の果皮を有する色のくす
んだ小さい穂のスイートコーンの変種。 植物細胞:プロトプラストおよび細胞壁からなる植物の
構造的および生理学的単位。「植物細胞」という用語は
植物の一部であるか、または植物から誘導されたいずれ
かで、あらゆる細胞に関する。本発明により包含される
細胞のいくつかの例は、生存している植物の部分である
分化した細胞;培養における分化した細胞;培養におけ
る未分化細胞;カルスまたは腫瘍のような未分化組織の
細胞;種子;胚;ムカゴ(零余子)および花粉を含む。 植物組織:構造的および機能的単位の形態に組織化され
た植物細胞の群。プランタまたは培養液におけるあらゆ
る植物の組織。この用語は、完全な植物体、植物細胞、
植物器官、植物種子、プロトプラスト、細胞培養体並び
に構造および/または機能単位内に組織化された植物細
胞のあらゆる群を含むが、しかしこれに限定されるもの
ではない。上記の植物組織の特定のタイプまたはこの定
義に含まれる同様なものと関連した、またはこれらの不
在下でのこの用語の施用は、植物組織の他の他のタイプ
を除外するものではない。 植物器官:明確なおよび可視の構成され、そして分化し
た植物の部分、例えば根、茎、葉、花、芽または胚。
【0032】プロトプラスト:細胞壁のない分離された
植物細胞。 遺伝子導入植物体:その遺伝子材料内に安定に組み入れ
られた外来DNAを有する植物体。この用語は種々の形
態にあるプロトプラスト内に導入され得る外来DNAを
含み、例えば環状、線状または超らせん状の裸のDN
A、ヌクレオソームまたは染色体または核またはそれら
の一部内に含まれるDNA、その他の分子と複合または
関連したDNA、リポソーム内に包まれたDNA、スフ
ェロプラスト、細胞またはプロトプラストを含む。プロ
トプラスト内に外来DNAを導入する種々の異なった方
法は当該分野において公知であり、そして本発明の遺伝
子導入プロトプラスト、遺伝子導入細胞または遺伝子導
入植物体を製造するために使用し得る。 培養体:未分化または部分的に分化した状態にある細胞
の増殖集合体。「細胞培養体」の用語は、固化された培
地上で増殖する細胞集合体および攪拌された液体培地内
に拡散された状態で増殖する懸濁培養細胞からなるカル
ス培養体を含む。
【0033】胚:接合体(次いで生殖胚と呼ばれる)ま
たは胚形成体細胞(次いで体細胞胚と呼ばれる)のいず
れかから誘導される植物の微小な早期の生長段階で、識
別できる形態、構造および細胞の球状ないし子葉の段階
からなる細胞器官の段階にあるもの。〔トウモロコシ胚
生長は、例えばRandolph, L. F., J. Agric. Research,
53 (1936) 881-916に記載され;一般的な草の胚生長は
例えばBrown, W. V., Phytomorphology, 10 (1960) 215
-223に記載されている〕 小植物体:小さい植物の形態にある新芽および根からな
る多細胞構造体。 キメラ配列またはキメラ遺伝子:少なくとも2つの非対
応部分、例えば予め存在する状態と関連しない予め存在
するDNA配列から誘導された、またはそれと実質的に
同一な配列を有する部分を含むDNA配列。予め存在す
るDNA配列は天然起源または合成起源であってよい。
【0034】コードDNA配列:転写および翻訳された
場合に細胞のポリペプチドの形成を行うDNA配列。 遺伝子:発現の調節、すなわち転写されそして翻訳され
て明確なポリペプチドを与えるコード配列の転写および
翻訳に関連する調節DNA配列を含む明確に区別される
染色体の領域。から誘導される:本明細書において、遺
伝子、遺伝子の部分またはその他のDNA源「から誘導
される」その他のDNA配列は、DNA源物質に同一で
あるか、または実質的に相同である遺伝子、遺伝子の部
分またはその他のDNA配列を含む。 表現型の特徴:1つまたはそれ以上の遺伝子の発現から
生じる可視の特徴。予め存在するDNA配列:本発明に
係る生成物または方法において、少量あるいはある程度
その使用の前に存在するDNA配列。そのような予め存
在するものは典型的に天然起源であることを表している
けれども、予め存在する配列は合成またはその他の起源
であってもよい。 十分な配列相同:ヌクレオチドまたはアミノ酸の配列の
間の十分な機能的および/または構造的相同。十分な配
列相同を有する配列間の機能的および/または構造的相
違は相当に小さいであろう。
【0035】ジカムバ:3,6−ジクロロ−2−メトキ
シ安息香酸。 NES:2−〔N−モルホリノ〕エタンスルホン酸。 2,4−D:2,4−ジクロロフェノキシ酢酸。 ピクロラム;4−アミノ−3,6,6−トリクロロピコ
リン酸。 トリス塩酸:α,α,α−トリス(ヒドロキシメチル)
メチルアミン塩酸。 EDTA:1−エチレンジアミンN,N,N’,N’−
四酢酸。 PEG:ポリエチレングリコール。
【0036】アガロース:アガロースの調製および精製
は、例えばGuiseleyおよびRenn, "TheAgarose Monograp
h", Marine Colloids Division FMC Corp. (1975)に記
載されている。アガロースは寒天の成分の一つである。
市販されて利用できる寒天は通常、多数の側鎖を有する
中性アガロースおよびイオン性アグロペクチンの混合物
からなる。市販のアガロースは通常、慣用の方法で寒天
から得られる。通常かなりの側鎖はそのまま残り、アガ
ロースの物理化学的特性、例えばゲル形成温度および融
点を決定する。低融点アガロース、特にシープラークア
ガロース(登録商標)は後記する方法での好ましい固化
剤である。
【0037】SH培地:Schenk, R. U. 等, Can. J. Bo
t., 50 (1972) 199-204 の、生長調節剤のない培地。
(SH培地は液状であるか、または0.8%(w/v)
寒天もしくは0.5%(w/v)ゲルライト(登録商
標)で固化され得る)培地は当該分野で公知の方法、例
えば約15ないし20分間、121℃および圧力15l
b/in2 (1.2kg/cm2 )でオートクレーブす
ることによる加熱または殺菌により通常殺菌される。
【0038】MS培地:Murashige, T. およびSkoog,
F., Physiol. Plant., 15 (1962) 473。 B5培地:Gamborg 等,Exp. Cell Res., 50, (1968) 1
51。 N6培地:Chu 等,Scientia Sinica, 18 (1975) 659。
組成は下の第1表に示す。KM培地:Kao, K. N.等,Pl
anta, 126 (1975) 105-110。この培地は液状であるか、
または寒天、アガロースもしくはゲルライトで固化され
てもよく、そして同様にアスコルビン酸、ビタミンDお
よびビタミンAなしで調製および使用してもよい。固化
剤なしの培地成分は通常0.2μmフィルターを通して
濾過により滅菌される(組成は第1表に示す)。
【0039】
【表1】
【表2】
【表3】
【0040】セルラーゼRS:セルラーゼRS,株式会
社ヤクルト本社,東京都港区東新橋1−1−19。 ペクトリアーゼY−23:盛進製薬株式会社,東京都日
本橋小網町4−13。 ナルゲン(登録商標)フィルター:ナルゲン社,シブロ
ン社の一部門,米国ニューヨーク,ロチャスター。 BglII :制限酵素BglII ;ニューイングランドバイオブ
ラス,米国マサチューセッツ,ビバリー,トザーロード
32またはその他の市販している提供者。 BamHI :制限酵素BamHI ;ニューイングランドバイオブ
ラス,米国マサチューセッツ,ビバリー,トザーロード
32またはその他の市販している提供者。 ハイグロマイシンB:サイトトキシン:ハイグロマイシ
ンB,精製されたもの;カタログ番号400050カル
ビオケム・ベーリング・タイアグノスチカ社,米国カリ
フォルニア,ラヨーラ,ロット番号702296。 ゲルライト:ゲルライト・ゲルラン・ガム,スコット・
ラボラトリーズ社,RIフィスカロスビレ。 プライム・タイム・ランダム・プライマー・キットまた
はIBIランダム・プライマー・キット:インターナシ
ョナル・バイオテクノロジー社,米国コネチカット,ニ
ューヘイブン,ピーオー・ボックス1565(カタログ
番号77800;ロット番号F630−01)。
【0041】GA7(登録商標)容器:半透明のフタを
有する半透明のプラスチックからなる小さな無菌容器
(約7×7×10cm);小植物体、新芽培養体、その
他を生長させるために使用される。供給者:マゼンタ,
米国イリノイ州シカゴ,エヌ.ミルウォーキー・アベニ
ュー3800。同様の無菌の半透明の容器により代替さ
れ得る(例えばガラスまたはプラスチック)。
【0042】
【表4】
【0043】微生物のプラスミドまたは植物細胞の寄
託:本発明に関して下に記載したプラスミドおよび植物
細胞をブダペスト条約の規定に従って寄託した。 (1)Funk2717のトウモロコシ懸濁細胞培養体
6−2717CGは、米国ロックビレのアメリカン・タ
イプ・カルチャー・コレクション(ATCC)に寄託し
てあり、そしてATCC承認番号第40326号を有す
る〔寄託日:1987年5月20日〕。 (2)プラスミドpCIB712〔大腸菌MC1061
内〕はATCCに寄託してあり、そしてATCC承認番
号第67407号を有する〔寄託日:1987年5月1
8日〕。 (3)プラスミドpSCH1〔大腸菌株K12内〕はド
イツ国ゲッチンゲンにあるドイチェ・ザンムルンク・フ
ォン・ミクロオルガニスメン(DSM)に寄託してあ
り、そしてDSM承認番号第4129号を有する〔寄託
日:1987年5月29日〕。 (4)プラスミドpCIB10/35SBt〔大腸菌株
MC1061内〕はATCCに寄託してあり、そしてA
TCC承認番号第67329号を有する〔寄託日:19
87年2月27日〕。 (5)プラスミドpE16/8−c4〔大腸菌株HB1
01内〕はATCCに寄託してあり、そしてATCC承
認番号第67420号を有する〔寄託日:1987年5
月29日〕。 (6)プラスミドpCIB10/19SBt〔大腸菌株
HB101内〕はATCCに寄託してあり、そしてAT
CC承認番号第67330号を有する〔寄託日:198
7年2月27日〕。
【0044】プロトプラストからトウモロコシ植物体の
再生 本発明において使用されるカルスはトウモロコシ植物体
のあらゆる組織から生じる。組織は好ましくは未成熟の
組織、例えば未成熟の雄花の穂、未成熟の胚、幼若葉の
基部および原理的にはカルスを形成できるトウモロコシ
のその他の組織である。特に有用な組織は未成熟トウモ
ロコシの胚の胚板である。原理的には全てのトウモロコ
シ遺伝子型(変種,栽培変種,近交系,雑種,その他)
が本発明において有用である。市販のための遺伝子型が
最も重要である。全ての優良遺伝子型、特に全ての近交
系、最も優良近交系が好ましい。適当な近交系は例えば
Funk2717、Funk211D、Funk2N2
17A、B73、A632、CM105、B37、B8
4、B14、Mo17、R168、MS71、A18
8、FA91、A641およびW117である。Fun
k5N984およびFunk5N986が有用なトウモ
ロコシ遺伝子型のその他の例である。優良近交系Fun
k2717、Funk211D、Funk5N984ま
たはFunk2N217Aが特に好ましく、そして優良
遺伝子型Funk2717が最も好ましい。
【0045】以下の記載において、それからプロトプラ
ストが分離され得、そして稔性の植物体が再生し得るF
unk2717の胚形成懸濁液の製造方法が記載される
であろう。その他のトウモロコシの遺伝子型の記載され
た方法を用い得、せいぜい当業者に公知の決まりきった
変法を用い得ることは理解すべきである。
【0046】工程(a)カルス形成 遺伝子型Funk2717のトウモロコシ植物体を開花
するまで生長させ、そして受粉させる。未成熟の胚を穀
粒から分離し、そして開始培地上に置く。胚は典型的に
は1mmと4mmの間の長さであり、好ましくは1.5
mmと3mmの間、そして最も好ましくは2mmと2.
5mmの間である。開始培地は液状であっても固体であ
ってもよい。カルスを導入し得るあらゆる開始培地が使
用し得る。いくつかの適当な例は適当な濃度の糖および
植物生長調節剤を含む、MS培地、N6培地、B5培
地、SH培地またはKM培地をベースとするものである
が、これに限定されない。その他の適当な組成は"Plant
Culture Media", George, E. F.等,Exegetics Ltd.発
行, 英国ビルトシェアー,ウエストバリー,エジトンに
記載されている。カルスを培養した未成熟の胚から除去
し、そして保持培地上に置く。カルス増殖を支え得るあ
らゆる保持培地が使用し得る。いくつかの適当な例は、
適当な濃度の糖および植物生長調節剤を含む、MS培
地、N6培地、B5培地またはKM培地をベースとする
ものであるが、これに限定されない。材料を新鮮な保持
培地に適当な間隔、例えば1ないし120日毎、好まし
くは3ないし21日毎、そして最も好ましくは5ないし
14日毎に継代培養する。開始および保持は明所または
暗所、好ましくは暗所で行い得る。温度は0℃と50℃
の間、好ましくは20℃と32℃の間、最も好ましくは
25℃と28℃の間で行い得る。
【0047】カルスが特定のタイプのカルスになるま
で、継代培養を同一条件で続ける。本発明に係る開始懸
濁液での使用に適当である前記特定のタイプのカルス
は、比較的に稔性でない、そして粒状および砕けやす
い。図1は本発明に係る開始胚形成懸濁液中での使用に
適当であるカルスを示す。適当なカルスは適当な間隔、
例えば1ないし120日毎、好ましくは3ないし21日
毎、そして最も好ましくは5ないし14日毎に継代培養
する。稔性のトウモロコシ植物体を再生することがで
き、そして稔性の植物に再生され得るプロトプラストが
分離され得る特定のタイプのカルスは、本発明の好まし
い実施態様の一つを表す。
【0048】従って、本発明は植物、好ましくは稔性の
植物体が再生され得る、そして植物体好ましくは稔性の
植物体を再生し得るプロトプラストが再生され得る懸濁
培養体を製造し得るトウモロコシカルスに関する。本発
明は、(a1)割合に稔性でない、そしてカルス誘導ま
たはカルス保持培地上で粒状または砕けやすいカルスを
得、そして(a2)工程(a1)のカルスをカルス保持
培地上で生長させる工程からなる、稔性の植物体に再生
させることができるプロトプラストが分離され得るトウ
モロコシのカルス培養体を製造する方法に関する。
【0049】工程(b)ないし(d)懸濁培養体 工程(a)からの特定のタイプのカルスは液体培地中に
置き細胞の懸濁液および細胞集合体を形成する。液体培
地のいくつかの適当な例は、適当な濃度の糖および植物
生長調節剤を含む、MS培地、N6培地、B5培地およ
びKM培地をベースとするものであるが、これに限定さ
れない。好ましくは培地はN6培地である。培養体は生
存できる増殖状態にある細胞にある細胞および細胞集合
体を保持するのに十分な頻度で、例えば1ないし120
日毎、好ましくは3ないし21日毎、そして最も好まし
くは5ないし10日毎に継代培養する。濃密に細胞質の
分裂している細胞の集合体を含む培養体は保持される。
増加した細胞の高い比率を有するものは捨てる。濃密な
細胞質である細胞の比率は時につれて増加し得る;図2
および図3を参照。懸濁培養体の望ましいタイプは、少
なくとも50%、そして最も好ましくは濃い細胞質の分
裂細胞の集合体中に少なくとも70%の細胞を含むもの
である。懸濁培養体の望ましいタイプは適当な時間の
後、通常約7日、好ましくは約30日後に得られる。温
度および光条件は工程(a)と同じである。懸濁培養体
は米国メリーランド州ロックビレのATCCに寄託し、
そして承認番号第40326号を有する(寄託日:19
87年5月20日)。
【0050】従って、本発明は、 (a)割合に稔性でない、そしてカルス誘導またはカル
ス保持培地上で粒状または砕けやすいカルスを得、 (b)該カルスを液状培地に移し、細胞または細胞集合
体の懸濁液を形成し、 (c)(i)生育できる分裂段階にある、稔性の植物体
に再生させることができるプロトプラストを得るのに十
分な期間(好ましくは約7日間)、および(ii)生育
段階におけるあらゆる細胞および細胞集合体を維持する
のに十分な頻度で前記懸濁液を継代培養し、そして (d)密集した細胞質の、分裂している細胞の集合体を
含む工程(c)の生成物から培養体を選択および保持す
る工程からなる、稔性の植物体を再生することができる
プロトプラストが分離され得るトウモロコシ細胞および
細胞集合体の懸濁培養体を製造する方法を提供する。
【0051】工程(e1)プロトプラストの製造 細胞壁を除去する酵素調剤とカルスまたは懸濁培養細胞
および細胞集合体(上記工程(a)ないし(d)により
得られる)をインキュベートすることによりプロトプラ
スト分離を行う。適当な酵素調剤は例えば4%w/vR
Sセルラーゼを1%w/vローチームと共にKMC塩水
溶液(KCl8.65g/l;CaCl2 ・2H2
1.25g/l;MgSO4 ・7H2 O16.47g/
l;MES5g/l;pH5.6)中に含有する調剤で
ある。この消化を0℃と50℃の間、好ましくは10℃
と35℃の間、最も好ましくは26℃と32℃の間で行
う。該消化はプロトプラストが分離されるまで行う。消
化に要求される時間は典型的には30分と5日の間、好
ましくは1時間と1日の間、最も好ましくは3と5時間
の間である。
【0052】従って、本発明はさらに、 (a)割合に稔性でない、そしてカルス誘導またはカル
ス保持培地上で粒状または砕けやすいカルスを得、 (b)該カルスを液状培地に移し、細胞または細胞集合
体の懸濁液を形成し、 (c)(i)生育できる分裂段階にある、稔性の植物体
に再生させることができるプロトプラストを得るのに十
分な期間(好ましくは約7日間)、および(ii)生育
段階におけるあらゆる細胞および細胞集合体を維持する
のに十分な頻度で前記懸濁液を継代培養し、 (d)密集した細胞質の、分裂している細胞の集合体を
含む工程(c)の生成物から培養体を選択および保持
し、 (e1)適当な酵素で細胞壁を除去し、そして生成した
プロトプラストを分離する工程からなる、稔性の植物体
を再生することができるトウモロコシプロトプラストを
製造する方法にも関するものである。分離されたプロト
プラストは標準法例えば濾過およひ遠心分離により集め
られ、清浄にされる。稔性のトウモロコシ植物体を再生
することのできるこれらのプロトプラストおよびプロト
プラスト誘導細胞(細胞壁再生後)は本発明の好ましい
対象である。
【0053】工程(e2)プロトプラストの外来DNA
での処理 プロトプラストの遺伝物質内に安定に組入れられた外来
DNAの全部または一部を含む細胞を製造するためにプ
ロトプラストを外来DNAで処理し得る。外来DNAは
プロトプラストに添加されるあらゆるDNAである。外
来DNAはトウモロコシ内で活性なプロモーターを含有
し得る、またはトウモロコシゲノム内に既に存在するプ
ロモーターを利用し得る。外来DNAはキメラ遺伝子ま
たはそれらの部分であり得る。プロトプラストの外来D
NAでの処理は下記文献に記載された方法に従って行わ
れ得る:Paszkowski, J.等, The EMBO Journal, 3, No.
12, (1984) 2717-2722;欧州特許出願EP-0164575 (Pasz
kowski, J.等) ; Shillito, R. D.等, Bio/Technolog
y,3 (1985) 1099-1103; Potrykus, I.等, Mol. Gen. Ge
net., 199 (1985) 183-188; Loerz, H. 等, Mol. Gen.
Genet., 199 (1985) 178-182; Fromm, M. E.等, Natur
e, 319 (1986) 791-793; 英国特許出願GB-2140822 (Met
tler, I. J.); Negrutiu, I. 等, Plant Mol. Biology,
8 (1987) 363-373。これらの文献は参照により本明細
書に編入される。
【0054】外来DNAはあらゆる形態、例えば裸の線
状または環状DNA、リポソーム内に取り囲まれたDN
A、スフェロプラスト内のDNA、その他の植物プロト
プラストのDNA、塩と複合したDNA、ヌクレオソー
ム、染色体または核の形態のDNA、またはそれらの部
分、その他の形態で添加され得る。外来DNAの取込み
は、上記の参考文献に記載された方法を含む当該分野で
公知のあらゆる適当な方法により刺激され得る。主とし
て本発明において意図されるキメラ遺伝子は、新しい表
現型の特徴(価値ある特性)例えば有害生物(例えば昆
虫およびダニを含む節足動物、ダニ他)にたいする増加
した耐性;病原体(例えば植物病原菌,バクテリア,ウ
イルス他)に対する増加した耐性;化学物質〔例えば除
草剤(例えばトリアジン,カルバメート,尿素,ジニト
ロアニリド,スルホニル尿素,イミダゾリノン,トリア
ゾロピリミジン,ビアラホス,グリホセート他)、殺虫
剤またはその他の殺生物剤〕に対する増加した耐性;細
胞毒素(例えばハイグロマイシン,カナマイシン,クロ
ラムフェニコール他)に対する増加した耐性;不利な環
境の(土壌のまたは大気の)影響(例えば熱,冷たさ,
風,土壌状態,水分,乾燥他)に対する増加した耐性;
望ましい物質〔例えば葉,種,塊茎,根,茎他におい
て。遺伝子的に変更された植物体により産生される望ま
しい物質はタンパク質,デンプン,糖,アミノ酸,アル
カロイド,芳香剤,色素,脂肪他を含む〕の増加した形
成;望ましくない物質(例えば毒素,プロテアーゼ阻害
剤,望ましくない香り,望ましくないタンパク質,脂
肪,炭水化物または二次代謝物他)の減少した形成;ま
たは変性された形態的なまたは生長の表現型の特徴(例
えば変更された高さ,生長性,形態,色彩,強靱性,開
花時期他)を有する形質転換された植物プロトプラス
ト、プロトプラスト誘導組織および最後にプロトプラス
ト誘導植物体を提供する遺伝子である。
【0055】細胞毒素に対する耐性は、細胞毒素を解毒
する酵素例えばカナマイシン、ハイグロマイシンおよび
その他のアミノグリコシド抗生物質の解毒のためのネオ
マイシンホスホトランスフェラーゼII型またはアミノ
グリコシドホスホトランスフェラーゼIV型またはグル
タチオンs−トランスフェラーゼまたはチトクロームp
450またはトリアジン、スルホニル尿素またはその他
の除草剤を解毒する公知のその他の代謝酵素を細胞内に
発現する遺伝子により与えられ得る。細胞毒素に対する
耐性は、細胞毒素に耐性である「標的酵素」の形態(細
胞毒素の活性部位)、例えばスルホニル尿素またはイミ
ダゾリノンまたはこの代謝段階で作用するその他の除草
剤による阻害に非感受性であるアセトヒドロキシ酸シン
ターゼの形態、またはグリホセートによる阻害に非感受
性である5−エノールピルビルシキメート−3−ホスフ
ェート(EPSP)シンターゼの形態を植物体内に発現
する遺伝子によっても与えられ得る。植物細胞内におい
て正しい細胞の区画、すなわち上記の例におけるクロロ
プラストへのそれらの移動を可能にする形態のこれらの
変更された標的酵素を発現することが有利である。
【0056】ある場合において、遺伝子産物をミトコン
ドリア、液胞内に、原形質小胞またはその他の細胞部分
または細胞間の(アポプラスティック)空間にさえも打
ち込むことは有利である。あるクラスの菌に対する耐性
は植物組織内にキチナーゼを発現する遺伝子の導入によ
り与えられ得る。多くの植物病原菌は菌糸および胞子構
造の必須部分としてキチンを含む、バシジオマイセテス
(basidiomycetes)(黒穂病菌およびさび病菌)およびア
スコマイセテス(ascomycetes) および不完全菌〔アルテ
ルナリア(Alternaria)およびビポラリス(Bipolaris) を
含み、エキセロヒルム・チュルシカム(Exerohilum turc
icum) 、コレトトリクム(Colletotricum) 、グレオセル
コスポラ(Gleocercospora)およびセルコスポラ(Cercosp
ora)〕を含む。キチナーゼはある種の病原体のマイセリ
アの生長を試験管内で阻害し得る。キチナーゼを発現す
る植物の葉または根は多くのタイプの菌の攻撃に対して
保護される。
【0057】有害生物に対する耐性は、殺有害生物性ポ
リペプチドをコード化する遺伝子により与えられる。節
足動物に対する耐性は、例えば幼虫または成虫段階に毒
性であるか、または植物体を幼虫に忌避させ、その結
果、それらの摂食を減らすポリペプチドをコード化する
遺伝子により与えられ得る。本明細書において適当な遺
伝子はBtの結晶タンパク質である。昆虫耐性に関する
であろうタンパク質の第2の類はプロテアーゼ阻害剤で
ある。プロテアーゼ阻害剤は植物貯蔵構造の共通な構造
物である〔Ryan, C., Ann. Rev. Plant Physiol. 24 (1
973) 173-196〕。昆虫成長の阻害はエサ内にトリプシン
阻害剤の存在により起こされた〔Lipke, H., Fraenkel,
G. S. およびLiener, I. E., J. Agr. Food Chem., 2
(1954) 410-414 〕。ダイズから分離された精製ボウマ
ン−バークプロテアーゼ阻害剤はテネブリオ幼虫の消化
管プロテアーゼを阻害することが判明している〔Birk,
Y.,Gertler, A. およびKhalef, S., Biochem. Biophys.
Acta, 67 (1963) 326-328〕。ササゲトリプシン阻害剤
をコード化する遺伝子はHilder等, Nature, 330 (1987)
160-163に記載されている。
【0058】プロテアーゼ阻害剤をコード化する遺伝子
は植物プロモーター、好ましくは構造プロモーター、例
えばカリフラワーモザイクウイルス(CaMV)35S
プロモーターの制御下で、適当なベクター、例えば下記
のpCIB710ベクター内に挿入され得る。遺伝子、
例えばダイズボウマン−バークプロテアーゼ阻害剤のコ
ード配列はHammond 等, J. Biol. Chem., 259 (1984) 9
883-9890に記載のcDNAクローニング法を用いて得ら
れ得る。適当なクローンはHammond 等により記載された
雑種選択mRNAの免疫沈降によるか、またはアミノ酸
配列から予測されるコード配列の5’末端から50また
はそれ以上の塩基を含む合成オリゴヌクレオチドでもっ
て低い厳密さでプローブすることにより同定され得る
〔アミノ酸配列はFasman,G. Handbook of Biochemistry
and Molecular Biology, 2 (1976) 611-620 に編集さ
れている〕。例えば、ダイズクニッツトリプシン阻害剤
のための遺伝子をコードするために、プローブとして下
記のオリゴヌクレオチドが使用される:
【化1】
【0059】クローン化DNA断片は例えばMaxam およ
びGilbert, Methods Enzymol., 65(1980) 499-560に記
載の方法を用いて配列決定し、そして翻訳開始部位を同
定し得る。クローン化DNA断片がコード配列より長い
場合には、付加的な5’および3’配列がBal31で
切断される。クローン化DNA断片がコード配列より短
い場合には、クローン化DNAをmRNAと共にプライ
マー伸長のためのプライマーとして〔Maniatis等, Mole
cular Cloning: A Laboratory Manual, (1982), ニュー
ヨーク, コールドスプリングハーバー〕および再クロー
ン化伸長DNAとして使用される。適当なリンカーはタ
ンパク質をコード化するDNAおよひ選択されたベクタ
ー内に挿入された断片(カセット)例えばpCIB71
0に添加され、その結果、遺伝子は所望のプロモーター
の制御下にある(pCIB710内のCaMV35
S)。
【0060】100個より少ないアミノ酸を有するプロ
テアーゼ阻害剤、例えばリマビーントリプシン阻害剤の
遺伝子を得るための選択的な方法はそれを合成すること
である。コード配列はバックトランスレーションおよび
各端部で含まれている所望のベクターに適当な制限部位
により予測される。合成遺伝子を30〜60個の塩基の
重複オリゴヌクレオチドを合成することにより製造す
る。これらの断片にリン酸を結合し、結合し(Maniatis
等,上掲)、そして適当なベクター内にクローン化す
る。正しい開始部位に挿入されているクローンは配列決
定により同定し得る。プラスミドDNAを分離し、そし
てトウモロコシプロトプラスト内に組み入れるために使
用する。従って本発明は、工程(a)ないし(g)に加
えてさらに、 (e2)稔性の植物体に再生され得る工程(e1)のプ
ロトプラストを、それらを遺伝子物質内に安定に組み入
れられる外来DNAの全部または一部を含む細胞を製造
するために外来DNAと処理する工程からなる方法も提
供する。
【0061】稔性の植物体を再生し得るトウモロコシプ
ロトプラストまたはプロトプラスト誘導細胞(細胞壁の
再生後)、特に安定に組み入れられ外来DNA、好まし
くはトウモロコシ内に発現される外来DNAを有するト
ウモロコシプロトプラストおよび細胞がその他の本発明
の好ましい対象である。外来DNA、通常はキメラ遺伝
子が、価値ある特性、例えば有害生物(例えば昆虫およ
びダニを含む節足動物、線虫他)にたいする増加した耐
性;病原体(例えば植物病原菌,バクテリア,ウイルス
他)に対する増加した耐性;化学物質〔例えば除草剤
(例えばトリアジン,カルバメート,尿素,ジニトロア
ニリド,スルホニル尿素,イミダゾリノン,トリアゾロ
ピリミジン,ビアラホス,グリホセート他)、殺虫剤ま
たはその他の殺生物剤〕に対する増加した耐性;細胞毒
素(例えばハイグロマイシン,カナマイシン,クロラム
フェニコール他)に対する増加した耐性;不利な環境の
(土壌のまたは大気の)影響(例えば熱,冷たさ,風,
土壌状態,水分,乾燥他)に対する増加した耐性;望ま
しい物質〔例えば葉,種,塊茎,根,茎他において。遺
伝子的に変更された植物体により産生される望ましい物
質はタンパク質,デンプン,糖,アミノ酸,アルカロイ
ド,芳香剤,色素,脂肪他を含む〕の増加した形成;望
ましくない物質(例えば毒素,プロテアーゼ阻害剤,望
ましくない香り,望ましくないタンパク質,脂肪,炭水
化物または二次代謝物他)の減少した形成;または変性
された形態的なまたは生長の表現型の特徴(例えば変更
された高さ,生長性,形態,色彩,強靱性,開花時期
他)を有する形質転換された植物体をその中に提供する
トウモロコシプロトプラストまたはプロトプラスト誘導
組織(細胞壁の再生後)が特に好ましい。安定に組み入
れられた外来DNAが、Bt結晶タンパク質の昆虫毒性
(殺虫有効性)を実質的に有するポリペプチドをコード
するキメラ遺伝子が中にあるプロトプラストまたは細胞
が遺伝子導入トウモロコシプロトプラストまたはプロト
プラスト誘導細胞の中でも特に好ましい。
【0062】工程(f)プロトプラストのプレーティン
グ プロトプラストを培養するためにDNAでの処理をする
か、またはしないで液体培地または固体培地中プレーテ
ィングする。適当な培地の例は、適当な濃度の糖および
植物生長調節剤を含むKM培地、N6培地、B5培地お
よびMS培地をベースとするものであるが、これに限定
されない。好ましい培地は固化剤を含むKM培地であ
る。好ましい固化剤はアガロース、特にシープラークア
ガロースである〔欧州特許出願EP−0129668号
(Shillito, R. D. 等,1984) 〕。使用の場合、シープ
ラークアガロースの濃度は、0.1%と0.2%w/
v、好ましくは0.6%と1.5%w/vの間であり得
る。その他の固化剤の最適濃度は変化してもよいが、容
易に決定され得る。
【0063】プロトプラストが適当な植物生長調節剤
(例えばオーキシンおよび/またはサイトカイニン他)
の存在下で通常培養される培地はプロトプラストを支持
し、分裂しコロニーを形成する。適当な植物生長調節剤
は2,4−ジクロロフェノキシ酢酸(2,4−D)、
3,6−ジクロロ−2−メトキシ安息香酸(ジカム
バ)、4−アミノ−3,6,6−トリクロロピコリン酸
(ピクロラム)およびパラクロロフェノキシ酢酸(pC
PA)を含むが、これに限定されない。生長調節剤の量
が生長調節に有効で非毒性の量である。そのような植物
生長調節剤の濃度は0.01ないし100mg/l、好
ましくは0.1ないし100mg/l、より好ましくは
0.1ないし10mg/l、最も好ましくは0.3ない
し3mg/lの範囲が通常である。
【0064】驚くべきことに、O−低級アルカノイルサ
リチル酸(O−アセチルサリチル酸およびその類似体)
単独または植物生長調節剤および/またはDMSOとの
組合せが植物プロトプラスト、好ましくはトウモロコシ
のプロトプラストの分裂またはそれからのコロニー形成
を促進することを見出した。「低級アルカノイル」とい
う用語は1〜7、好ましくは1〜4、最も好ましくは2
〜3個の炭素原子を有する基を表す。好ましいO−低級
アルカノイルサリチル酸はO−アセチルサリチル酸およ
びO−プロピオニルサリチル酸、最も好ましくはO−ア
セチルサリチル酸である。O−低級アルカノイルサリチ
ル酸の量は細胞分裂およびコロニー形成を促進するのに
十分な量であり、好ましくは生長調節に有効で非毒性の
量である。O−低級アルカノイルサリチル酸の適当な量
は0.1〜3000mg/l、好ましくは10〜300
mg/l、より好ましくは10〜100mg/l、そし
て最も好ましくは約100mg/lである。
【0065】DMSOの量は細胞分裂およびコロニー形
成を促進するのに十分な量である。DMSOの適当な量
は0〜3%、好ましくは0.01〜2%、より好ましく
は0.1〜1%の範囲である。従って本発明は、細胞分
裂およびコロニー形成を促進するのに十分なO−低級ア
ルカノイルサリチル酸の生長調節に有効で非毒性の量の
存在下でプロトプラストを培養することからなるプロト
プラスト、好ましくはトウモロコシプロトプラストの分
裂またはそれからのコロニー形成を増加させる方法を提
供する。本発明の好ましい態様において、前記方法はさ
らに、0.01〜100mg/l、好ましくは0.1〜
100mg/l、より好ましくは0.1〜10mg/
l、最も好ましくは0.3〜3mg/lの植物生長調節
剤の存在下で行うことからなる。本発明はさらに好まし
い態様において、前記方法はさらに、細胞分裂およびコ
ロニー形成を促進するのに十分な量のDMSOの存在下
で行うことからなる。好ましいDMSOの量は0と3
%、好ましくは0.01と2%、さらに0.1と1%の
間である。
【0066】プロトプラストの分裂またはコロニー形成
を増加させる方法は全ての植物プロトプラストに適当で
あり、トウモロコシに限定されない。被子植物および裸
子植物、例えば下記の科:ナス科、アブラナ科、キク
科、ユリ科、ブドウ科、アカザ科、ミカン科、パイナッ
プル科、アカネ科、ツバキ科、バショウ科またはイネ
科、およびレグミノセアエ目(Leguminoseae)、特にパリ
オナセアエ科(Papilionaceae) に特に適当である。好ま
しい植物体はナス科、アブラナ科およびイネ科の代表的
なものである。
【0067】プロトプラストが培養される培地は適当な
細胞、例えばトウモロコシまたはダクチリス・グロメラ
タ(Dactylis glomerata)の生長により予め調整された培
地を含んでいてもよい。プロトプラストは固体または液
体培地中12週間までの期間、好ましくは6週間、最も
好ましくは3ないし4週間継代培養しないで培養し得
る。選択的に、固体培地は欧州特許出願EP−0129
668号(Shillito, R. D. 等,1984) に記載されてい
るように液体培地中に置くか、またはプロトプラストの
分裂および/またはコロニー形成を支持するその他の方
法で処理し得る。一つの適当な培地はShneyour等, Plan
t Science Lett., 33 (1984) 293およびSmith 等, Plan
t Science Lett., 36 (1984) 67 、および実施例8sに
記載されているナース細胞と関連した培養である。
【0068】プロトプラストは明所で、好ましくは暗所
において、0℃と50℃、好ましくは20℃と32℃、
最も好ましくは25℃と28℃の間の温度で培養され
る。光強度は典型的には0.1と200μE/m2 se
c(マイクロアインシュタイン/m2 秒)、好ましくは
0.1と100μE/m2 sec、より好ましくは30
と90μE/m2 sec、最も好ましくは10と40μ
E/m2 secの間である。
【0069】図4は固体培地に培養したプロトプラスト
から生長するカルスを示し、図5は工程(f)によるプ
ロトプラストから誘導されるカルスを示す。このカルス
は保持培地上で、工程(a)においてカルスのために記
載されたように継代培養し、そして工程(g)による再
生培地上で継代培養するか、または工程(g)による再
生培地上で直接継代培養することができる。
【0070】工程(g)小植物体の再生 工程(f)によるプロトプラストから形成されるカルス
を稔性の植物体に再生させるための適当な培地上に1度
またはそれ以上継代培養する。適当な培地のいくつかの
例は、適当な濃度で糖、植物生長調節剤および場合によ
ってはDMSOを含むN6培地、B5培地、MS培地ま
たはKM培地をベースとするものであるが、これに限定
されない。好ましくは培地は生長調節剤を含まない、ま
たは小植物体の再生を刺激するサイトカイニンおよび/
またはその他の植物生長調節剤を含むおよび/または工
程(f)に記載されたようなO−低級アルカノイルサリ
チル酸、場合によってはDMSOとさらに組み合わせて
含むN6培地である。適当な期間の後、典型的には1週
ないし6ヵ月後、より典型的には1ないし3ヵ月後、カ
ルスは分化細胞および細胞集合体を含むようになる(図
6)。カルスは適当な期間の後、典型的には1週ないし
6ヵ月後、より典型的には1ないし3ヵ月後、小植物体
を形成するようにさらに分化する。カルスはこの段階で
明所で培養される。光強度は典型的には0.1と100
μE/m2 sec、30と80μE/m2 secの間で
ある。細胞またはカルスが小植物体を再生する前に胚ま
たは後期胚を形成する方法が特に好ましい。
【0071】工程(h)小植物体から稔性の植物体の製
造 小植物体を適当な培地、例えば植物生長調節剤を含まな
いN6培地に移す。選択的に、根または新芽の生長を刺
激する生長調節剤を添加してもよい。小植物体が根を形
成するまでこの培地上で小植物体を培養する。根形成に
要する時間は典型的には1ないし6週間、より典型的に
は約2週間である。根および若芽が十分に生長したら、
植物を土壌に移し、そして穏やかに寒さに晒す。この段
階での十分な長さは1ないし10cm、より典型的には
2ないし5cmの範囲であり、そして若芽は1ないし1
5cm、より典型的には2ないし10cmの範囲であ
る。
【0072】植物を開花まで生長させ、そして慣用の方
法で有性の後代または生長するムカゴを得る。外来DN
Aを含有する遺伝子導入トウモロコシ植物体を培養体に
維持しても、また植物体に再生させてもよい。外来DN
Aを導入し得るトウモロコシ植物細胞は、外来遺伝子を
適当なレベルで受容し、複製し、そして発現し得るあら
ゆるトウモロコシ植物細胞を含む。いくつかの適当なト
ウモロコシ植物細胞は、例えば近交系Funk5N98
4,Funk5N986,Funk2717,Funk
211D,Funk2N217A,B73,A632,
CM105,B37,B84,B14,MO17,R1
68,MS71,A188,FA91,A641および
W117から分離される細胞を含む。全ての優良遺伝子
型が好ましい。全ての近交系がより好ましい。全ての優
良近交系、特に優良近交系Funk5N984,Fun
k5N986,Funk2717,Funk211Dお
よびFunk2N217A、さらに優良近交系Funk
2717が最も好ましい。培養体において特に植物細胞
を支持し得る培養培地は、使用されるトウモロコシ植物
細胞の遺伝子型に依存し得る。例えばいくつかの適当な
培地は、適当な濃度で糖および植物生長調節剤を含むM
S培地、N6培地、B5培地およびKM培地を含むが、
これに限定されない。
【0073】このように本発明は、(e1)細胞および
工程(d)の細胞集合体から稔性の植物体を再生するこ
とができるプロトプラストを製造し、(f)プロトプラ
ストが分裂し、そして細胞を形成する適当な培地中にプ
ロトプラストをプレーティングし、(g)小植物体を再
生するために工程(f)から生成される細胞を継代培養
し、そして(h)該小植物体を生長培地上で培養し、稔
性の植物体を得る工程からなる、プロトプラストからト
ウモロコシ植物体を再生する方法を提供する。
【0074】トウモロコシプロトプラストが安定に組み
入れられた外来DNAを含有し、好ましくは外来DNA
がトウモロコシ植物体内で発現され得る方法が好まし
い。トウモロコシプロトプラストが、0.01ないし1
00mg/lの植物生長調節剤(好ましくは2,4−
D、ジカムバ、ピクロラムまたはpCPA、最も好まし
くは2,4−D)の存在下で、そして細胞分裂またはコ
ロニー形成を促進するのに十分な量のO−低級アルカノ
イルサリチル酸(好ましくはO−アセチルサリチル酸ま
たはO−プロピオニルサリチル酸、最も好ましくはO−
アセチルサリチル酸)の存在下で培養される方法がより
好ましい。さらに、細胞分裂またはコロニー形成を促進
するのに十分な量のDMSOの存在下で行うことからな
る方法が最も好ましい。
【0075】本発明は、遺伝子物質内に組み入れられた
外来DNAの全部または一部を含有する細胞を生成する
ために、稔性の植物体に再生されることができるトウモ
ロコシプロトプラストを外来DNAで処理することから
なる稔性の遺伝子導入植物体に再生されることができる
遺伝子導入トウモロコシプロトプラストを製造する方法
をも提供する。さらに、本発明はプロトプラストまたは
プロトプラスト誘導細胞から再生されたトウモロコシ植
物体およびそれらのムカゴに関し、そしてそれらの後代
に関する。安定に組み入れられた外来DNA、好ましく
はトウモロコシ内に発現され得る外来DNAを有する再
生植物体、ムカゴおよびそれらの後代が好ましい。適当
な外来DNAは、例えば以前に記載した、または以後に
記載されるであろうキメラ遺伝子である。「ムカゴ」と
いう用語は有性または無性生殖し得る、または生体内ま
たは試験管内で増殖し得るあらゆる植物材料を含む。そ
のようなムカゴは好ましくは再生植物体のプロトプラス
ト、細胞、カルス、組織、胚または種子からなる。再生
植物体およひ再生遺伝子導入植物体の後代は突然変異体
および変種を含む。
【0076】殺虫性トウモロコシ植物体 本発明はキメラBt毒素遺伝子の製造に関する。意図さ
れるトウモロコシ植物細胞は、外来DNAが導入され、
複製され、そして発現されるトウモロコシ植物体の全て
の遺伝子型(変種,栽培変種,近交系,雑種他)からの
細胞を含む。いくつかの適当なトウモロコシ植物遺伝子
型は、例えばFunk5N984,Funk5N98
6,Funk2717,Funk211D,Funk2
N217A,B73,A632,CM105,B37,
B84,B14,Mo17,R168,MS71,A1
88,FA91,A641およびW117のような近交
系を含むが、これに限定されない。Funk5N984
およびFunk5N986が有用なトウモロコシ遺伝子
型のその他の例である。好ましくは遺伝子型は優良遺伝
子型であり、より好ましくはFunk5N984,Fu
nk5N986,Funk2717,Funk211D
およびFunk2N217Aからなる群から選択される
優良近交系であり、そして最も好ましくは優良近交系F
unk2717である。
【0077】本発明のキメラ遺伝子はトウモロコシ植物
体内で有効に機能するプロモーター領域およびBtから
の結晶タンパク質またはBtから結晶タンパク質の殺虫
性を実質的に有するポリペプチドをコードする領域を含
む。キメラ遺伝子のコード配列が、天然の遺伝子におけ
る前記プロモーターと結合しているということは公知で
はない。5’および/または3’非翻訳領域は、独立し
て、本来プロモーターもしくはコード領域に結合し得る
か、またはプロモーターもしくはコード領域のいずれに
も結合し得ないかのいずれかである。好ましくは5’お
よび/または3’非翻訳領域は天然の遺伝子内のプロモ
ーターと結合し、そして最も好ましくは5’および/ま
たは3’非翻訳領域の両方が天然の遺伝子内のプロモー
ターと結合している。
【0078】トウモロコシ細胞があらゆるレベルで、そ
して特に細胞に殺虫性を付与するのに十分なレベルで、
殺虫性ポリペプチドを発現するということは、本発明が
なされた時点での当該分野の状態に基づいては想到し得
なかった。とりわけ、Bt結晶タンパク質の昆虫毒性を
有するポリペプチドと同程度の大きさで不溶性のポリペ
プチドが植物細胞内に発現されることは特に困難である
と考えられていた。殺虫性であると見なされるために、
植物細胞はBtからの結晶タンパク質の殺虫性を実質的
に有する毒素の殺虫量を含有しなければならない。殺虫
量は、植物細胞内に存在する場合には昆虫の幼虫を殺す
か、または少なくともそれらの摂食を実質的に減少させ
る量である。
【0079】遺伝子 転写調節配列 本発明のキメラ遺伝子はトウモロコシ植物体内で機能す
るプロモーター並びに5’および/または3’非翻訳領
域からなる転写調節配列を含む。これらの配列は独立し
てあらゆる源、例えばウイルス、植物または細菌の遺伝
子から誘導され得る。使用に適したウイルスのプロモー
ター並びに5’および/または3’非翻訳領域はトウモ
ロコシ植物体内で機能し、そして例えば植物ウイルス例
えばカリフラワーモザイクウイルス(CaMV)から得
られる。カリフラワーモザイクウイルスはHohn等により
同定され、Current Topics in Microbiology and Immun
ology,96 (1982) 194-220および補遺AないしGに記載
されている。この記載は参照により本明細書に編入す
る。CaMVは二重鎖DNAを含む非典型的な植物ウイ
ルスである。少なくとも2つのCaMVプロモーターが
植物体内で機能するが、CaMVの遺伝子VIの転写を
生じる、すなわち19Sプロモーターおよび35S転写
のプロモーターである。19Sプロモーターおよび35
Sプロモーターは、本発明における使用には好ましい植
物ウイルスのプロモーターである。CaMVの19Sプ
ロモーターおよび5’非翻訳領域は上記Hohn等の文献の
199頁の第4図に示された地図のような制限地図によ
って、またはHohn等の文献の補遺Cに示す配列から得ら
れ得る。CaMVの19Sプロモーターおよび場合によ
っては隣接する5’非翻訳領域を分離するために、所望
の配列を含むCaMVゲノムの制限断片が選択される。
19Sプロモーターおよび5’非翻訳領域を含む適当な
制限断片は上記Hohn等の文献の第4図および補遺Cの5
386位で始まるPstI部位と5850位で始まるHindII
I 部位との間の断片である。類似の方法により、CaM
Vの35Sプロモーターは下記の実施例6のように得ら
れ得る。
【0080】制限断片における望ましくないヌクレオチ
ドは場合によっては標準法により除去されてもよい。望
ましくないヌクレオチドを除去するいくつかの適当な方
法はヌクレアーゼ〔Maniatis等, Molecular Cloning: A
Laboratory Manual, (1982), 135-138 〕およびオリゴ
ヌクレオチド関連突然変異体〔ZollerおよびSmit, Met
h. Enzymol., 100 (1983) 468-500〕の使用を含む。望
ましい3’非翻訳領域を得るために、同様の方法を用い
てもよい。例えば適当なCaMV19S遺伝子3’非翻
訳領域配列は、上記Hohn等の文献の第4図および補遺C
のCaMV遺伝子の7342位で始まるEcoRV 部位と7
643位のBglII との間の領域を分離することにより得
られ得る。
【0081】本発明における使用に適した植物遺伝子の
プロモーター並びに5’および3’非翻訳領域の例はま
た、リブロースビスホスフェートカルボキシラーゼおよ
びクロロフィルa/b結合タンパク質の小さいサブユニ
ットをコードするそれらの遺伝子を含む。これらの植物
の遺伝子領域は、CaMVから相当する領域を分離する
ために上記された方法に適合した方法において植物細胞
から分離され得る;Moerlli 等,Nature, 315 (1985) 2
00-204参照。細菌の遺伝子からの適当なプロモーター並
びに5’非翻訳領域および3’非翻訳領域は、アグロバ
クテリウムプラスミドのT−DNA領域に存在するもの
を含む。適当なアグロバクテリウムプラスミドのいくつ
かの例は、アグロバクテリウム・チュメファシエンスの
Tiプラスミドおよびアグロバクテリウム・リゾゲネス
のRiプラスミドを含む。本発明において有用なアグロ
バクテリウムのプロモーター並びに5’および3’非翻
訳領域は特にオクトピンシンターゼおよびノパリンシン
ターゼをコードする遺伝子内に存在するものである。こ
れらの配列はCaMVおよび植物プロモーターおよび非
翻訳配列を分離するための上記の類似した方法により得
られ得る;Bevan 等,Nature, 304 (1983) 184-187参
照。
【0082】コード領域 キメラ遺伝子のコード領域はBtδエンドトキシン結晶
タンパク質の毒性を実質的に有するポリペプチドをコー
ドするヌクレオチド配列を含む。本発明の目的のために
ポリペプチドは、それがBtの亜種からの結晶タンパク
質と同様に、類似した範囲の昆虫幼虫に対して殺虫性で
ある場合、Btδエンドトキシン結晶タンパク質の毒性
を実質的に有する。いくつの適当な亜種は、例えばバチ
ルス スリンギエンシス クルスタキ変種(Bt var. kur
staki);バチルス スリンギエンシス ベルリナー変種
(Bt var. berliner);バチルス スリンギエンシス ア
レスチ変種(Bt var. alesti) ;バチルス スリンギエ
ンシス トルウオルチ変種(Bt var. tolworthi) ;バチ
ルス スリンギエンシス ソットー変種(Bt var. sott
o) ;バチルス スリンギエンシス デンドロリマス変
種(Bt var. dendrolimus) ;バチルス スリンギエンシ
ス テネブリオニス変種(Bt var. tenebrionis) ;バチ
ルス スリンギエンシス サンジェゴ変種(Bt var. san
diego);およびバチルス スリンギエンシス アイサワ
イ変種(Bt var. aisawai) を含む。好ましい亜種はBt
クルスタキ変種、そして特にBtクルスタキ変種HD1
である。
【0083】コード領域はBt内にもともと存在してい
てもよい。選択的に、コード領域はBt内に存在する配
列とは異なるが、しかし遺伝子コードの縮重のために等
価である。キメラ遺伝子のコード配列は天然に生じる結
晶タンパク質δエンドトキシンとは異なるポリペプチド
をコードしてもよいが、しかし結晶タンパク質の昆虫毒
性を実質的に依然として有する。そのようなコード配列
は通常天然のコード領域の異形である。天然のDNA配
列の「異形」とは、同一機能を示す天然の配列の変更さ
れた形である。異形は突然変異体であってよく、また合
成DNA配列であってよく、そして実質的に相当する天
然の配列に類似している。「実質的な配列の類似」は類
似の特性を有するタンパク質を産生する他のDNA断片
に十分類似したヌクレオチド配列を有するDNA断片;
または類似の特性を示す他のポリペプチドに十分類似し
たアミノ酸配列を有するポリペプチドのいずれかに関す
る。DNA配列の有効部分の少なくとも70%、好まし
くは少なくとも80%、そして最も好ましくは少なくと
も90%が類似している場合に、通常DNA配列は第二
のDNA配列に実質的に類似している。あるものの他へ
の置換が不活動突然変異を構成する場合、2つの異なる
ヌクレオチドは、実質的な類似を決定するためのコード
領域のDNA配列において類似していると見なされる。
【0084】このように本発明は開示され、そして特許
請求されている要求を満足させる殺虫性を有するアミノ
酸配列をコードするあらゆるキメラ遺伝子を含む。ヌク
レオチド配列が殺虫有効性に関する天然の配列の部分に
少なくとも実質的に類似するものが好ましい。本発明の
キメラ遺伝子により発現されるポリペプチドは、それが
少なくともいくつかの抗原決定基を有するから、一般
に、天然のBt結晶タンパク質の有する少なくともいく
つかの免疫学的特性を有するであろう。従って、本発明
のキメラ遺伝子によりコードされるポリペプチドはBt
により産生される結晶タンパク質のδエンドトキシンに
好ましくは構造的に関連する。Btは約130000な
いし140000の分子量を有するプロトキシンである
サブユニットを有する結晶タンパク質を産生する。この
サブユニットをプロテアーゼまたはアルカリにより開裂
し、50000という低い、そして可能性としてより低
い分子量を有する殺虫性断片を形成する。本発明に係る
プロトキシンのそのような断片またはそれらのより小さ
い部分をコードするキメラ遺伝子は、その断片またはそ
の部分が不可欠の殺虫有効性を有する限りは構成され得
る。プロトキシン、プロトキシンの殺虫性断片およびこ
れら断片の殺虫性部分はその他の分子、例えばポリペプ
チドに融合され得る。
【0085】本発明における使用に適当なコード領域
は、Btから分離される結晶タンパク質毒素遺伝子から
得られてもよく、例えばWhiteley等,PCT出願WO8
6−01536号および米国特許第4448885号お
よび同第4467036号参照。結晶タンパク質をコー
ドするヌクレオチドの好ましい配列は、配列番号:1の
156〜3623位のヌクレオチドまたはそのような結
晶タンパク質の殺虫性断片をコードする、より短い配列
として示されるものである;Geiser等, Gene, 48(1986)
109-118 。従って、本発明は配列番号:1のヌクレオ
チド配列を有する遺伝子、該遺伝子に実質的に類似な配
列を有する遺伝子、および配列番号:2の配列および該
配列に実質的に類似な配列を有するポリペプチドをコー
ドする遺伝子に関し、そして好ましくはそれらの中で植
物体、最も好ましくはトウモロコシ内で発現されるもの
に関する。配列番号:1の156〜3623位のヌクレ
オチドにより規定されるコード領域は、配列番号:2の
配列のポリペプチドをコード化する。
【0086】配列番号:1はバチルス スリンギエンシ
ス クルスタキ変種HD1からのエンドトキシン遺伝子
のヌクレオチド配列を示す。結晶タンパク質をコードす
るヌクレオチドの好ましい配列はそのような結晶タンパ
ク質の殺虫性断片をコードする配列において156〜3
623のヌクレオチドまたはより短い配列として示され
るものである;Geiser等, Gene, 48 (1986) 109-118 。
従って、本発明はさらに、配列番号:2の配列を有する
ポリペプチドまたは該ポリペプチドの殺虫性部分にも関
する。さらに、あるBt株は鱗翅目の昆虫以外のものに
毒性である。特にBtテネブリオニス変種は甲虫目の昆
虫に毒性である。Btサンジェゴ株の甲虫目の昆虫に対
する毒性および関連する毒素遺伝子の配列はHerrnstadt
およびSoaresによりEP−0202739号および同0
213818号に記載されている。
【0087】ベクター 本発明のキメラ遺伝子を植物細胞内に導入するために、
遺伝子を最初にベクター内に挿入する。遺伝子が形質転
換に十分な量で利用できない場合には、ベクター宿主細
胞内での複製により増幅させてもよい。増幅のための最
も慣用の宿主細胞は細菌細胞または酵母細胞である。十
分量のキメラ遺伝子が利用できる場合、それを本発明に
従ってトウモロコシプロトプラスト内に導入する。遺伝
子のトウモロコシ植物体への導入は、複製のために用い
られたのと同じヘクターによっても、また異なるベクタ
ーによってもよい。キメラ遺伝子を複製するのに適当な
細菌の宿主細胞のいくつかの例は、エスケリッチア属の
もの、例えば大腸菌およびアグロバクテリウム属のも
の、例えばアグロバクテリウム チュメファシエンスま
たはアグロバクテリウム リゾゲネスを含む。細菌内で
非相同の遺伝子をクローニングする方法はCohen 等の米
国特許第4237224号および同第4468464号
に記載されている。大腸菌内でBtの結晶タンパク質を
コードする遺伝子の複製はWong等, J. Biol. Chem., 25
8 (1983) 1960-1967に記載されている。
【0088】本発明の遺伝子を複製するのに適当な酵母
宿主細胞のいくつかの例は、サッカロミセス属のものを
含む。キメラ遺伝子が挿入され、そして適当な宿主細
胞、例えば細菌または酵母内で複製するベクターは、本
発明の遺伝子を増幅するために使用してもよい。ベクタ
ーは例えばファージまたはプラスミドから誘導され得
る。本発明において有用なファージから誘導されるベク
ターのいくつかの例はM13およびラムダから誘導され
るものを含む。M13から誘導されるいくつかの適当な
ベクターはM13mp18およびM13mp19を含
む。ラムダから誘導されるいくつかの適当なベクターは
ラムダgt11、ラムダgt7およびラムダシャロン4
を含む。
【0089】細菌内での複製に特に適当であるプラスミ
ドから誘導されるいくつかのベクターはpBR322
〔Bolivar 等, Gene, 2 (1977) 95-113 ;pUC18お
よびpUC19〔Narrander 等, Gene, 26 (1983) 101-
104 ;およびTiプラスミド〔Bevan 等, Nature, 304
(1983) 184-187〕を含む。細菌内で遺伝子を増幅する好
ましいベクターはpBR322、pUC18およびpU
C19である。
【0090】複製のためのベクターの製造 細菌内での複製に適したキメラ遺伝子を製造するため
に、プロモーター配列、5’非翻訳配列、コード配列お
よび3’非翻訳配列を適当なベクター、例えば上記のベ
クター内に挿入し、適当な順序に集める。適当であるな
らば、ベクターは宿主細胞内で複製できなければならな
い。プロモーター、5’非翻訳領域、コード領域および
3’非翻訳領域をは本発明のキメラ遺伝子を構成し、最
初にベクターの外で1つのユニットに結合されて、そし
て次にベクター内に挿入されてもよい。選択的に、キメ
ラ遺伝子の部分はベクター内に別々に挿入され得る。ベ
クターはまた好ましくは、ベクターを含む細胞の選択を
可能にする宿主細胞に特徴を与える遺伝子を含む。好ま
しい特徴は抗生物質耐性である。有用な抗生物質のいく
つかの例はアンピシリン、テトラサイクリン、ハイグロ
マイシン、G418およびネオマイシンを含む。
【0091】ベクター内での遺伝子の挿入または集合は
標準法、例えば組換えDNA〔Maniatis等, (1982)〕お
よび相同組換え〔Hinnen等, Proc. Natl. Acad. Sci.,
75 (1978) 1929-1933 〕の使用により行われる。公知の
組換えDNA法を使用して、ベクターを切断し、所望の
DNA配列をベクターの切片の間に挿入し、そして所望
のDNA配列の端部をベクターの相当する端部に連結す
る。ベクターは適当な制限エンドヌクレアーゼにより非
常に便宜的に切断される。いくつかの適当な制限エンド
ヌクレアーゼはブラント末端を形成するもの、例えばSm
aI、HpaIおよびEcoRV 、および粘着端を形成するもの、
例えばEcoRI 、SacIおよびBamHI を含む。所望のDNA
配列は通常、大きいDNA分子、例えば染色体、プラス
ミド、トランスポゾンまたはファージの部分として存在
する。所望のDNA配列はその源から切り出され、そし
て端部が切断されたベクターの端部に結合され得るよう
に、場合によっては修飾される。所望のDNA配列と切
断されたベクターの端部がブラント末端である場合に
は、それらはブラント末端リガーゼ、例えばT4DNA
リガーゼにより結合される。
【0092】望ましいDNA配列の末端は粘着端の形態
で切断されたベクターの末端に結合されてもよく、その
場合には粘着端リガーゼはT4DNAリガーゼであって
よい。その他の適当な粘着端リガーゼは例えば大腸菌D
NAリガーゼを含む。粘着端は所望のDNA配列および
ベクターを同一の制限エンドヌクレアーゼで切断するこ
とにより非常に便宜的に形成される。そのような場合、
望ましいDNA配列および切断されるベクターは互いに
相補的な粘着端を有する。粘着端は所望のDNA配列の
末端および切断されたベクターに相補的なホモポリマー
尾部を、末端デオキシヌクレオチジルトランスフェラー
ゼを使用するか、または特定の制限エンドヌクレアーゼ
により認められる合成オリゴヌクレオチド配列を添加す
ることにより添加し、そしてエンドヌクレアーゼで配列
を開裂することによって製造され得る;例えばManiatis
等, (1982)参照。
【0093】植物体の形質転換のためのベクターの製造 Bt毒素またはBt様毒素をコードするキメラ遺伝子に
加えて、ベクターは好ましくはさらに、ベクターを含ま
ない細胞の存在下にベクターを含むトウモロコシ植物細
胞の選択またはスクリーニングを可能にするDNA配列
からなる。そのような選択できる、またはスクリーニン
グできるマーカーは本発明のキメラ遺伝子が導入される
ベクター内にもともと存在していても、またはキメラ遺
伝子の導入前または導入後にベクター内に導かれてもよ
い。選択的に、選択できる、またはスクリーニングでき
るマーカー遺伝子またはそれらの部分は最初に所望のキ
メラ遺伝子またはそれらのあらゆる部分に結合させ、そ
して再結合された遺伝子または遺伝子断片をベクター内
にユニットとして導入してもよい。選択できる、または
スクリーニングできるマーカーはそれ自身キメラであっ
てよい。
【0094】好ましい選択できるマーカーは抗生物質耐
性をコードする遺伝子である。遺伝子は細胞内で発現さ
れ得、形質転換されなければならない。細胞を抗生物質
含有培地中で培養し得、そしてその培地中で生存する高
められた能力を有するベクターを含むそれらの細胞が選
択される。トウモロコシ毒素、例えばハイグロマイシン
またはG418に対する耐性を付与する遺伝子が選択で
きるマーカーとして有用である。抗生物質耐性を与える
遺伝子のいくつかの例は、ネオマインシ、ホスホトラン
スフェラーゼ〔カナマイシンおよびG418耐性,Velt
en等, The EMBO Journal, 3, (1984) 2723-2730 〕;ハ
イグロマイシンホスホトランスフェラーゼ〔ハイグロマ
イシン耐性,van den Elzen 等, Plant Molec. Biol.,
5 (1985) 299-302〕を含む。
【0095】トウモロコシ植物体を形質転換する好まし
いベクターは、Bt毒素コード領域に機能的に結合した
CaMV35Sおよび選択できるマーカー遺伝子、例え
ばG418耐性およびハイグロマイシン耐性に機能的に
結合したCaMV35Sプロモーターからなる。そのよ
うなベクターの例は下記のようなpCIB710/35
S(G418耐性)およびpIRV(ハイグロマイシン
耐性)である。本発明はまた稔性の植物体、Bt結晶毒
素またはBt結晶毒素の昆虫毒性を実質的に有するポリ
ペプチドを発現するキメラ遺伝子を含む細胞をも含む。
【0096】殺虫剤 本発明の植物細胞はキメラ遺伝子を含み、そしてBt結
晶タンパク質の昆虫毒性を実質的に有するポリペプチド
を製造するために使用し得る。植物細胞それ自身殺虫剤
を構成し得る。殺虫剤として直接使用される植物細胞は
培養された植物細胞であっても、または生存している植
物の部分であってもよい。毒素は植物細胞から公知の方
法、例えば抽出またはクロマトグラフィーにより分離さ
れ得る。抽出物は全体の植物抽出物であっても、また部
分的に精製された抽出物であってもよく、またポリペプ
チドの純粋精製物であってもよい。あらゆるそのような
抽出物またはクロマトグラフ分離物がBtからの結晶タ
ンパク質として同様の方法で使用し得る;例えばDeaco
n, Aspects of Microbiology, 7 (1983) Cole等編, ア
メリカン・ソサイアティー・フォー・ミクロバイオロジ
ーおよびMiller等, Science, 219 (1983) 715 参照。
【0097】本発明の殺虫性細胞は、トウモロコシの細
胞および植物体を攻撃する鱗翅目の昆虫、例えばコーン
・イアーウォーム(corn earworm, Heliothis zea) およ
びヨーロピアン・コーン・ボラー(European corn bore
r, Ostrinia nubilalis) に対して毒性である。さらに
Btテネブリオニス変種の結晶毒素遺伝子を産生するト
ウモロコシの細胞は甲虫目の害虫に毒性である。甲虫目
に属する重要な害虫は例えばコロラド・ジャガイモ甲虫
(Colorado patato beetle)、ボール・ビービル(boll we
evil) およびコーン・ルート・ウォーム(corn root wor
m)である。従って、本発明は、(a)遺伝子のプロモー
ター、5’非翻訳領域および場合によっては3’非翻訳
領域が植物または植物ウイルス遺伝子から誘導され、バ
チルス スリンギエンシス(Bt)結晶タンパク質の昆
虫毒性を実質的に有するポリペプチドをコードする遺伝
子をトウモロコシ細胞に導入し、そして(b)前記ポリ
ペプチドを発現させることから、バチルス スリンギエ
ンシス結晶タンパク質の昆虫毒性を実質的に有するポリ
ペプチドをトウモロコシ内に導入する方法を提供する。
本発明はまた、バチルス スリンギエンシス結晶タンパ
ク質の昆虫毒性を実質的に有するバチルス スリンギエ
ンシス結晶毒素またはポリペプチドをコードする遺伝子
を含有する遺伝子導入トウモロコシ細胞の殺虫量を幼虫
に与えることからなる昆虫の幼虫を防除する方法を提供
する。
【0098】本発明はまた、本発明のキメラ遺伝子を含
む遺伝子導入トウモロコシ植物細胞の殺虫量を鱗翅目の
幼虫に与えることからなる該幼虫を殺すか、または防除
する方法を含む。植物細胞は培養された植物細胞であっ
ても、また生存している植物体の部分であってもよい。
さらに本発明はまた、Btテネブリオニス変種の結晶毒
素のコード配列を有するキメラ遺伝子またはそれらの殺
虫性部分を含む細胞の殺虫量を鱗翅目の昆虫に与えるこ
とによる該幼虫を殺す方法も含む。さらに本発明は、種
子が挿入されたキメラ遺伝子およびそれらから生じる望
ましい特徴を有する限り、本発明に従って遺伝子操作さ
れた植物体のトウモロコシ種子を含む。有性および無性
の後代を含む本発明により製造された植物体の後代はそ
の他の態様である。有性の後代は自家受粉または他家受
粉から生じ得る。
【0099】
【発明の実施の形態】
有用性 本発明のトウモロコシのプロトプラストを稔性の植物体
に再生させることを可能とする。この可能性は植物体は
ゲノム内に安定に外来DNA(例えばBt結晶タンパク
質をコードする遺伝子)を導入することを可能にし、そ
してそれらの植物の表現型を変える。さらに、核DNA
の新規な組換え体または核およびオルガネラDNAの新
規な組換え体を製造するために、プロトプラストは同一
または異なる種からのプロトプラストと融合され得る。
この後者の可能性は例えば新規な品種改良目的の雄性無
菌植物体を製造することを可能とする。さらに、プロト
プラストをクローン材料の源として使用することもで
き、突然変異誘導および/または望ましい表現型のため
の選択が行える。望ましい表現型の例は、例えば植物病
原性化学物質、病原体、有害生物、不利な環境条件に対
する増加した耐性、変性された形態的な特徴または生長
の特徴および代謝物質の変更された含量である。
【0100】
【実施例】
実施例1a:トウモロコシ、遺伝子型Funk2717
のカルスの特定タイプの調製 遺伝子型Funk2717のトウモロコシ植物体を温室
中で開花するまで生長させ、同じ遺伝子型からの花粉で
受粉させる。長さ1.5ないし2.5mmの胚を含む未
熟な穂軸を植物体から除去し、そして10%クロロック
ス溶液中20分間殺菌する。胚を穀粒から除去し、そし
て胚軸を下方に向けて2,4−D0.1mg/l、ショ
糖6%w/vおよびL−プロリン25mMを含みゲルラ
イト0.24%w/vで固化させたMS培地(開始培
地)上に置く。暗所中27℃で2週間の培養後、胚盤上
に生長しているカルスを胚から除去し、そしてゲルライ
トで固化させたB5培地(2,4−D0.5mg/l)
上に置く。材料を2週間毎に新鮮培地に継代培養する。
胚を開始培地上に置いてから約8週間後、カルスの特定
のタイプをその特徴的な形態により同定する。このカル
スを同じ培地上でさらに継代培養する。さらに2ヵ月
後、2,4−D2mg/lを含み、そしてゲルライトで
固化させたN6培地に移し、そして連続的にカルスを継
代培養する。
【0101】実施例1b:トウモロコシ、遺伝子型Fu
nk5N984のカルスの特定タイプの調製 遺伝子型Funk5N984のトウモロコシ植物体を温
室中で開花するまで生長させ、同じ遺伝子型からの花粉
で受粉させる。長さ1.5ないし2.5mmの胚を含む
未熟な穂軸を植物体から除去し、そして15%クロロッ
クス溶液中20分間殺菌する。胚を穀粒から除去し、そ
して胚軸を下方に向けて2,4−D1.0mg/l、シ
ョ糖2%w/v、カゼイン加水分解100mg/l、ミ
オイノシトール100mg/lおよびL−プロリン25
mMを含みフィトアガー0.8%w/vで固化させたシ
エンクおよびヒルデン培地(Can. J. Bot., 50 (1972) 1
98-204) (開始培地)上に置く。暗所中27℃で2週間
の培養後、好ましいカルスは、ある種の外植体の胚盤上
に生長している十分に形成された球形の体細胞の胚の存
在により認められる。これらのカルスを除去し、そして
B5培地(2,4−D0.5mg/lとショ糖2%w/
v,カゼイン加水分解物100mg/l,ミオイノシト
ール100mg/lとL−プロリン25mM)またはシ
エンクおよびヒルデン培地(上記と同様)のいずれかの
上に置く。材料を2週間毎に新鮮培地に継代培養する。
胚を開始培地上に置いてから最低8週間後、カルスの特
定のタイプをその特徴的な形態により同定する。このカ
ルスを同じ培地上でさらに継代培養してもよいが、しか
し好ましくは2,4−D2mg/lを含み、そしてゲル
ライトで固化させたN6培地に移し、そして連続的にカ
ルスを継代培養する。胚形成懸濁培養体は実施例2に概
略を示した方法により、これらのカルスから製造しても
よい。
【0102】実施例2:トウモロコシ遺伝子型Funk
2717の懸濁液の調製 実施例1aに記載したカルスを全体で少なくとも6ヵ月
間培養液内に保つ。継代培養に選択されたカルスのタイ
プは、割合に稔性でない。そして液体培地内に位置して
いる個々の細胞集合体に分離するように粒状で非常に砕
けやすい。大きな生長した細胞を含む集合体を含有する
培養体は維持されない。上記工程(a)に記載したトウ
モロコシの特定のカルス、優良遺伝子型Funk271
7の一部約500mgを延長されたフラスコ125ml
中の2,4−D2mg/lを含むN6培地30ml中に
置く。回転攪拌機(130rpm,2.5cmスロー)
上暗所26℃での1週間の培養後、培地を新鮮培地に移
す。懸濁液をもう1週間後にこの方法で再び継代培養す
る。この時に培養体を検査し、そして大多数の増大した
細胞を示していないものを保持する。大きい、増大した
細胞を有する集合体を含む懸濁培養体を捨てる。ほとん
どの細胞集合体より特徴的な平滑な表面を有する密集し
た細胞質の分裂している細胞集合体からなる組織が好ま
しい。保持される培養体はそれらの小さな集合体内に表
される少なくとも50%の細胞を有する。これは望まし
い形態である。これらの懸濁液はまた、1週間より少な
い増殖時間の早い生長速度を有する。0.5ml充填さ
れた細胞体積(PCV:ピペット内に置かれた細胞体
積)を新鮮培地25ml内に移すことにより懸濁培養体
を週毎に継代培養する。このように4ないし6週間の継
代培養後、培養体は週毎の継代培養あたり2ないし3倍
増加する。75%以上の細胞が望ましい形態からなる培
養体をその他の継代培養のために保持する。最良の形態
を示すフラスコの内容物を継代培養のために常に選択す
ることにより培養体を維持する。630μmの孔の大き
さのステンレス鋼の篩を通す断続的な濾過(2週間毎)
を培養体の分散を増やすためにある場合には使用する
が、しかし必要ではない。トウモロコシ懸濁培養体6−
2717−CG(Funk2717)はATCCに寄託
され、承認番号第40326号である。この寄託はブダ
ペスト条約に従ってなされた〔寄託日:1987年5月
20日〕。
【0103】実施例3:トウモロコシの懸濁培養体から
プロトプラストの調製 実施例2で調製した懸濁培養細胞のPCV1〜1.5m
lを、KMC(8.65g/lKCl,16.47g/
lMgCl2 ・6H2 Oおよび12.5g/lCaCl
2 ・2H2 O,5g/lMES pH5.6)塩溶液中
の1%w/vロチームと4%w/vRsセルラーゼとか
らなる混合物10〜15ml中培養する。消化を振動テ
ーブル上30℃で、3〜4時間行う。調製は倒立顕微鏡
下、プロトプラスト解離を追跡する。解離されたプロト
プラストを以下のように集める:調製物を100μmメ
ッシュ、次に50μmメッシュの篩を通して濾過する。
酵素溶液の初期容量と同容量のKMC塩溶液と共に篩を
通して、プロトプラストを洗浄する。0.6Mショ糖溶
液(0.1%w/vモルホリノエタンスルホン酸〔ME
S〕およびKOHでpH5.6に緩衝化した)1.5〜
2mlを底に入れた数個のプラスチック製の使い捨て遠
心管の各々に、プロトプラスト調製物10mlを入れ
る。この管を60〜100gで10分間遠心分離し、そ
して界面に縞状になっているプロトプラストを集め、新
しい管に入れる。このプロトプラスト調製物を新しいK
MC塩溶液10ml中に再懸濁し、そして60〜100
gで5分間遠心分離する。上澄みを除いて捨て、そして
滴が残っている状態でゆるやかにプロトプラストを再懸
濁し、次いで13/14強KMC溶液10mlを徐々に
添加する。再び5分間の遠心分離後、上澄みを再び除去
し、そしてプロトプラストを6/7強KMC溶液に再懸
濁する。一部を計測のために採取し、そしてプロトプラ
ストを遠心分離により再び沈澱させる。プロトプラスト
をKM培地(第1表)またはKM培地と同じ浸透圧を有
し、そして6mMMgCl2 を含有するマンニトール溶
液または下記の実施例に記載したような形質転換におい
て使用に適当なあらゆる他の培地中に1mlあたり10
7 個で再懸濁する。このプロトプラスト懸濁液を実施例
8aに記載した培養に使用するか、または実施例8およ
び9に記載したプロトプラストの形質転換を行う場合に
使用する。
【0104】実施例4:一般的な組換えDNA技術 本発明において用いられる組換えDNA技術の多くは当
業者にとって一般的なものであるので、それらが出現す
る度に記載するよりもむしろ通常用いられる技術に関し
てここで簡潔に記載しておく方がよい。別に特記したこ
とを除いて、これらの全ての操作はManiatis等, (1982)
に記載されている。
【0105】A.制限エンドヌクレアーゼでの切断 反応バッチは典型的には、マサチューセッツ州ビバリー
のニュー・イングランド・バイオラブス(New England B
iolabs) により推奨される緩衝溶液中に約50ないし5
00μg/mlのDNAを含む。制限エンドヌクレアー
ゼ2ないし5単位をDNA1μgにつき添加し、そして
反応バッチを上記の会社により推奨される温度で1ない
し3時間保温する。65℃で10分間加熱するか、また
はフェノールでの抽出により反応を終結させ、エタノー
ルでDNAを沈澱させる。この方法は文献Maniatis等,
(1982)の第104ないし106頁にも記載されている。
【0106】B.ブラント末端を製造するためのDNA
のポリメラーゼでの処理 DNA断片50ないし500μg/mlを、製造会社ニ
ュー・イングランド・バイオラブスにより推奨される緩
衝液中の反応バッチに添加する。反応バッチは全4種の
デオキシヌクレオチド三リン酸を0.2mMの濃度で含有
する。反応は15℃で30分間の期間に起こり、次いで
65℃で10分間加熱することにより終結される。5’
突出末端を製造する制限エンドヌクレアーゼ例えばEcoR
I およびBamHI で切断することにより得られる断片のた
めには、DNAポリメラーゼの大断片またはクレノウ断
片が使用される。3’突出末端を製造するエンドヌクレ
アーゼ例えばPstII およびSacIにより製造される断片の
ためには、T4DNAポリメラーゼが使用される。これ
らの2つの酵素の使用はManiatis等, (1982)の第113
ないし121頁に記載されている。
【0107】C.アガロースゲル電気泳動およびゲルか
らのDNA断片の精製 アガロースゲル電気泳動をManiatis等, (1982)の第15
0ないし163頁に記載のように水平型装置で行う。使
用される緩衝液はその中に記載されているトリス−ホウ
酸塩緩衝液である。DNA断片は、電気泳動の間にゲル
またはタンク緩衝液に存在するか、または電気泳動の後
に添加されるいずれかの0.5mg/ml臭化エチジウ
ムを用いて染色される。DNAを長波長の紫外線の照射
により視覚化する。断片をゲルから分離する場合には、
使用されるアガロースは低いゲル化温度のものであり、
これはミズーリ州セントルイスのシグマ・ケミカル(Sig
maChemical)から入手できる。電気泳動後、望ましい断
片を削り取り、プラスチック管内に入れ、65℃で約1
5分間加熱し、次いでフェノールで3回抽出し、そして
エタノールで2回沈澱させる。この操作はManiatis等,
(1982)の第170頁の記載とはわずかに異なっている。
【0108】D.DNA末端への合成リンカー断片の付
加 DNA分子末端へ新規なエンドヌクレアーゼ切断部位を
添加することが望ましい場合、上の項に記載されている
ように、ブラント末端を製造するために、場合によって
はこの分子をまずDNAポリメラーゼで処理する。この
断片約0.1ないし1.0μgを、ニュー・イングラン
ド・バイオラブスから得られるホスホリル化リンカーD
NA約10ngに、同社のT4DNAリガーゼ2μlお
よび同社により推奨される緩衝液中の1mMATPを含有
する20ないし30μl容量中で添加する。15℃で一
晩保温後、65℃で10分間加熱することにより反応を
終結させる。反応バッチを次に、合成リンカー配列で切
断する制限エンドヌクレアーゼに適当な緩衝液中に約1
00μlに希釈し、そしてこのエンドヌクレアーゼ約5
0ないし200単位を添加する。混合物を適温で2ない
し6時間保温し、次に断片をアガロースゲル電気泳動に
供し、そして上記Cのように断片を精製する。精製した
断片は今では制限エンドヌクレアーゼでの切断により製
造された終端を有するであろう。これらの終端は通常粘
着性であり、その結果、精製断片は同じような粘着端を
有するその他の断片に容易に連結され得る。
【0109】E.DNA断片からの5’末端ホスフェー
トの除去 プラスミドクローニング工程の間に、ベクタープラスミ
ドのホスファターゼでの処理はベクターの再環状化を減
少させるManiatis等, (1982)の第13頁に記載されてい
る)。正しい制限エンドヌクレアーゼでのDNAの切断
の後、ベーリンガー−マンハイム(Boehringer-Mannhei
m) から得られる子ウシ消化管のアルカリホスファター
ゼ1単位を添加する。DNAを37℃で1時間保温し、
次にフェノールで2回抽出し、そしてエタノールで沈澱
させる。
【0110】F.DNA断片の連結 相補的な粘着端を有する断片を互いに結合させる場合、
各々の断片約100ngは、ニュー・イングランド・バ
イオラブスからのT4DNAリガーゼ約0.2単位をこ
の会社により推奨される緩衝液中に含有する20ないし
40μlの反応混合物中で保温される。保温は15℃で
1ないし20時間行われる。ブラント末端を有するDN
A断片が結合される場合、それらはT4DNAリガーゼ
の量を2ないし4単位に増加させる以外は上記と同様に
保温される。
【0111】G.DNAの大腸菌内への形質転換 大腸菌HB101株がほとんどの実験において使用され
る。Maniatis等, (1982)の第250および251頁に記
載されているように、塩化カルシウム法を用いてDNA
が大腸菌内に導入される。
【0112】H.プラスミドのための大腸菌のスクリー
ニング 形質転換の後に、大腸菌の生成したコロニーは迅速プラ
スミド単離法により所望のプラスミドの存在が試験され
る。2種の慣用の方法は、Maniatis等, (1982)の第36
6ないし369頁に記載されている。
【0113】I.プラスミドDNAの大規模な分離 大腸菌からプラスミドを大規模に分離する方法はManiat
is等, (1982)の第88ないし94頁に記載されている。
【0114】J.M13ファージベクターにおけるクロ
ーニング 以下の記載においてファージM13誘導体の二重鎖複製
体は決まりきった操作、例えば制限エンドヌクレアーゼ
での切断、連結その他のために用いられることが理解さ
れるべきである。
【0115】実施例5:プラスミドpBR322内のキ
メラ遺伝子の製造 CaMV遺伝子VIプロモーターおよびプロトキシンコ
ード配列を融合するために、ファージベクターmp19
の誘導体(Yanich-Perron等, (1985))を製造する。まず
最初に、約155ヌクレオチドの5’ないしプロトキシ
ンコード領域および隣接する約1346ヌクレオチドの
コード配列を含むDNA断片をmp19内に挿入する。
ファージmp19ds rf(2本鎖複製型分子)DN
Aを、制限エンドヌクレアーゼSacIとSmaIで消化し、そ
して約7.2kbp(キロ塩基対)ベクター断片を、標
準法により低いゲル化温度のアガロースを通す電気泳動
の後に精製する。プロトキシン遺伝子を含む約10kb
pのバチルス スリンギエンシスDNAを含有するプラ
スミドpKV25/4をスイス国バーゼル市のチバ−ガ
イギーのJ. Neusch 博士から入手した。プラスミドpK
V25/4に存在するプロトキシン遺伝子のヌクレオチ
ド配列は配列番号:1に示されている。プラスミドpK
V25/4DNAをエンドヌクレアーゼHpaIとSarIで消
化し、そして1503bp断片(配列番号:1の配列に
おいてヌクレオチド2〜1505を含む)を上記のよう
に精製する。(この断片は約155bpの細菌のプロモ
ーター配列および約1346bpのプロトキシンコード
配列の始まりを含む)各断片約100ngを次に混合
し、T4DNAリガーゼを加え、そして15℃で一晩培
養する。生成した混合物を大腸菌HB101株に形質転
換させ、インジケーター細菌の大腸菌JM101と混合
し、そしてプレーティングする(Messing, J., Meth.Enz
ymol., 101 (1987) 20)。mp19/btと呼ばれる1
つのファージを以下の他の製造のために使用する。
【0116】次にCaMV遺伝子VIプロモーターおよ
び遺伝子VIのコード配列のいくつかを含むDNA断片
をmp19/bt内に挿入する。ファージmp19/b
tds rf DNAをBamHI で消化し、DNAポリメ
ラーゼの大断片で処理しプンブラント末端を製造し、そ
してエンドヌクレアーゼPstIで再び切断する。より大き
なベクター断片を上記の電気泳動により精製する。プラ
スミドpABDIはPaszkowski, J.等, The EMBO Journ
al, 3, No.12, (1984) 2717-2722に記載されている。プ
ラスミドpABDI DNAをPstIとHindIII で消化す
る。CaMV遺伝子VIプロモーターおよび約75bp
の遺伝子VIのコード配列を含む約465bpの長さの
断片を精製する。2つの断片を連結し、そして上記のよ
うにプレーティングする。mp19/btcaと呼ばれ
る生成した組換えファージの1つを以下の実験に使用す
る:ファージmp19/btcaは、CaMV遺伝子V
Iプロモーター配列、遺伝子VIのコード配列の一部、
プロトキシンコード配列の上流のBtDNAの約155
bpおよびプロトキシンコード配列約1346bpを含
む。CaMVプロモーター配列をプロトキシンコード配
列に正確に結合するために、介在DNAをmp19/b
tca DNAのオリゴヌクレオチド関連突然変異誘発
を使用して欠失させる。配列(5’)TTCGGATT
GTTATCCATGGTTGGAGGTCTGA
(3’)を有するDNAオリゴヌクレオチドを、アプラ
イド・バイオシステムズ・DNAシンセサイザー)を用
いて確立された方法で合成する。このオリゴヌクレオチ
ドは、ファージmp19/btca DNA内の配列に
対して、CaMVプロモーター配列の3’末端(Hohnに
おけるヌクレオチド5762〜5778)と配列番号:
1におけるプロトキシンコード配列の始まり(ヌクレオ
チド156〜172)とで相補的である。突然変異誘発
の一般的な方法はZollerおよびSmith (1983)に記載され
ている。一本鎖ファージmp19/btcaDNA約5
μgを40μlの容量中ホスホリル化オリゴヌクレオチ
ド0.3μgと混合する。混合物を5分間65℃まで加
熱し、50℃に冷却し、そして4℃まで徐々に冷却す
る。次に緩衝液、ヌクレオチド三リン酸塩、ATP、T
4リガーゼおよびDNAポリメラーゼの大断片を添加
し、そしてZollerおよびSmith (1983)に記載されている
ように一晩15℃で培養する。アガロースゲル電気泳動
の後、環状2本鎖DNAを精製し、そして大腸菌JM1
01株にトランスフェクションさせる。生成したプラー
クは32P標識オリゴヌクレオチドと雑種形成する配列の
ためにスクリーニングされ、ファージをDNA制限エン
ドヌクレアーゼ分析により分析する。生成したファージ
クローンの中に、CaMV遺伝子VIプロモーターとプ
ロトキシンコード配列との間の望ましくない配列を正確
に欠失させたものがある。このファージをmp19/b
tca/delと呼ぶ。
【0117】次に、プロトキシン遺伝子の3’コード領
域をCaMV転写終結シグナルに結合させたプラスミド
を製造する。最初にプラスミドpABD1をエンドヌク
レアーゼBamHI とBglII とで消化し、そしてCaMV転
写終結配列を含む0.5kbp断片を分離する。次い
で、プラスミドpVC19(Yanich-Perron 等, Gene,3
3 (1985) 103-119 )をBamHI で消化し、0.5kbp
断片と混合し、そしてT4リガーゼとで培養する。該D
NAの大腸菌HB101株内に形質転換の後、生成した
クローンの1つ(プラスミドp702と呼ばれる)が得
られる。次にプラスミドp702DNAをエンドヌクレ
アーゼSacIとSmaIとで切断し、そしてより大きい約3.
2kbp断片をゲル電気泳動により分離する。プラスミ
ドpKV25/4DNAをエンドヌクレアーゼAhaIIIと
SacIで消化し、そしてプロトキシンコード配列の3’部
位(配列番号:1のヌクレオチド1504〜3773
位)を含む2.3kbp断片(配列番号:1のヌクレオ
チド1502〜3773位)をゲル電気泳動後に分離す
る。これら2つのDNA断片を混合し、T4DNAとで
培養し、そして大腸菌HB101株内に形質転換する。
生成したプラスミドはp702/btである。
【0118】最終的に、ファージmp19/btca/
del ds rf DNAの一部とプラスミドp70
2/btを結合し、CaMVプロモーターおよび終結配
列が両側に連結したプロトキシンコード配列を含むプラ
スミドを製造する。ファージmp19/btca/de
l DNAをエンドヌクレアーゼSacIとSphIで消化し、
そして約1.75kbpの断片を次にアガロースゲル電
気泳動により精製する。同様に、プラスミドp702/
btDNAをエンドヌクレアーゼSacIとSalIで消化し、
そして約2.5kbpの断片を分離する。最後にプラス
ミドpBR322DNA(Bolivar 等, (1977))をSalI
とSphIで消化し、そしてより大きな4.2kbp断片を
分離する。全ての3種のDNA断片を混合し、T4DN
Aリガーゼとで培養し、そして大腸菌HB101株内に
形質転換させる。生成したプラスミド、pBR322/
bt14は、CaMV遺伝子VIプロモーターおよびB
t結晶タンパク質コード配列に結合した翻訳開始シグナ
ルを含み、CaMV転写終結配列が続く、pBR322
の誘導体である。
【0119】実施例6a:バチルス スリンギエンシス
テネブリオニス変種の殺虫性毒素遺伝子をコード化す
るキメラ遺伝子を含むpTOXの製造 バチルス スリンギエンシス テネブリオニス変種の殺
虫性結晶タンパク質をコード化する遺伝子は同定され、
そして配列決定されている(Sekar, V., Proc.Natl. Aca
d. Sci. USA, 84 (1987) 7036-7040)。このコード配列
は慣用の制限断片、例えば約3kbの大きさの大きさの
HindIII 断片に分離され、そして適当な植物発現ベクタ
ー、例えばプラスミドpCIB770(Rothstein, S.,
Gene, 53 (9187) 153-161)内に挿入される。プラスミ
ドpCIB770は植物体内での発現のためのキメラカ
ナマイシン遺伝子並びに非反復BamHI 部位により分離さ
れるCaMVの35SRNA転写のプロモーターおよび
ターミネーターを含む。毒素コード配列を有する制限断
片は適当な分子アダプターの使用によりpCIB770
の非反復BamHI 部位に適合しており、そして一緒に連結
する。
【0120】実施例6b:バチルス スリンギエンシス
サンジェゴ株の殺虫性毒素遺伝子をコード化するキメ
ラ遺伝子を含むpSANの製造 バチルス スリンギエンシス サンジェゴ株の殺虫性結
晶タンパク質をコード化する遺伝子は同定され、そして
配列決定されている(Herrnstadt 等,EP−02027
39号およびEP−0213818号)。このコード配
列は慣用の制限断片に分離され、そして適当な植物発現
ベクター、例えばプラスミドpCIB770内に挿入さ
れる。プラスミドpCIB770は植物体内での発現の
ためのキメラカナマイシン遺伝子並びに非反復BamHI 部
位により分離されるCaMVの35SRNA転写のプロ
モーターおよびターミネーターを含む。毒素コード配列
を有する制限断片は適当な分子アダプターの使用により
pCIB770の非反復BamHI 部位に適合しており、そ
して一緒に連結する。
【0121】実施例7a:プラスミドpCIB710の
製造 プラスミドpLW111(サンジェゴのカリフォルニア
大学のS. Howell から入手できる)はpMB9内にクロ
ーン化された、CaMVのBJI株の3種のより小さい
EcoRI 断片(Franck 等, Cell, 21 (1980) 285-294)から
なる。pLW111をBglII で消化し、そして1150
bp断片(塩基対番号6494−7643,Hohn等,Cu
rrent Topics in Microbiology and Immunology, 96 (9
182) 193-236) を分離する。この断片をpVC19のBa
mHI 部位に連結する。この制限断片はCaMVの35S
RNAのプロモーターおよび転写のためのポリ付加シグ
ナル(すなわち、ターミネーター)の両方をコードす
る。
【0122】試験管内での突然変異誘導 非反復BamHI 部位をこのプロモーターとターミネーター
との間での試験管内での突然変異誘導を介して挿入す
る。BamHI 制限部位が配列において塩基対第7483位
に挿入されていることを除いてその領域においてはCa
MV配列と同一である。36塩基オリゴヌクレオチドを
合成する。上で得られた1150bpBglII 断片をMB
mp19内にクローン化し、そして1本鎖ファージDN
Aを分離する。この1本鎖DNAを合成オリゴヌクレオ
チドとアニーリングし、新しい鎖をプライマーとしてオ
リゴヌクレオチドを用いて合成し、そしてそのDNAを
JM101株内にトランスフェクションさせる(Zoller
およびSmit, DNA, 3 (1984) 479-488)。挿入されたBamH
I 部位を有するM13ファージをZollerおよびSmit(上
掲)に記載されたように分離する。
【0123】所望の突然変異ファージ選択 36塩基オリゴヌクレオチドを32P−ATPでリン酸付
加することにより標識する。1組のトランスフェクショ
ンされたM13ファージプラークをニトロセルロースフ
ィルター上に局在化させる。このフィルターを標識され
た36merでハイブリッド化する。フィルターを高め
た温度で洗浄する。突然変異されたファージより高い洗
浄温度で安定である。より高い温度で安定なこれらのフ
ァージの1つを分離し、BamHI 部位の存在を確認するた
めに配列決定する。
【0124】pCIB710の最終的アッセンブリー このファージから分離された2本鎖DNAをHindIII と
EcoRI で消化する。pVC19をHindIII とEcoRI で切
断する。これら2種の消化されたDNAを連結する。形
質転換体をアンピシリン耐性により選択する。この連結
からの1つの形質転換体がpCIB710である。プラ
スミドpCIB710は挿入されたこのBamHI 部位と転
写の開始位置との間にATG開始コドンを持っていな
い。
【0125】実施例7b:pCIB712の製造 ハイグロマイシン耐性遺伝子(Gritz, L. およびDavie
s, J., Gene, 25 (1983) 179-188 )はプラスミドpL
G90からの約1150塩基対BamHI 断片上に存在す
る。プラスミドpLG90はLinda Gritz 博士(Linda
Gritz, Applied Biotechnology, マサチューセッツ州ケ
ンブリッジ, ロジャース・ストリット80)からのもの
を利用できる。この断片をBglII リンカーで連結し、そ
して次にpCIB710の非反復BamHI 部位に挿入し、
BamHI 部位を破壊し、そしてプラスミドpCIB712
を製造する。プラスミドpCIB712は米国メリーラ
ンド州ロックビレのATCCに寄託されており、承認番
号第67407号である。この寄託はブダペスト条約に
従って行われた(寄託日:1987年5月18日)。プ
ラスミドpCIB712を適当な酵素、例えばSmaIを使
用して直線化する。
【0126】実施例7c:pCIB10/35sBtの
製造 プラスミドpCIB712は上に記載されている。 pCIB10の製造(図8〜14参照) 15.pTiT37からの左側境界を含むT−DNA断
片をpBR325(EcoRI29)から分離する(Ya
dav 等, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79 (1982) 6322
-6326 )。pBR325(EcoRI29)をEcoRI で
切断し、そして1.1kb断片をHindIII リンカー(ニ
ューイングランドバイオラブス)で連結する。 16.プラスミドpBR322(Bolivar 等, Gene, 2
(1977) 95-103 )をHindIII で切断する。 17.工程15に記載した左側境界を含有する断片をプ
ラスミドpBR322のHindIII 消化物内に連結する。 18.工程17で製造した左側境界を含有するプラスミ
ドをClaIとHindIII で切断し、そして1.1kbHindII
I /ClaI断片を分離する(Hepburn 等, J. Mol.Appl. G
enet., 2 (1983) 315-329)。 19.プラスミドpVC18(Norrander 等, Gene, 26
(1983) 101-106 )をHindIII とEcoRI で切断し;60
bpポリリンカーをT4ポリヌクレオチドキナーゼおよ
びγ−32P−dATPを使用して末端標識し、そしてア
クリル・アミドゲルから分離する。 20.プラスミドpBR322をEcoRI およびClaIで切
断し、そして大きな断片を分離する。 21.60bpHindIII /EcoRI ポリリンカーおよびE
coRI29の1.1kpHindIII /ClaI断片を、ClaI
とEcoRI で切断したpBR322内に連結し、pCIB
5を製造する。 22.カナマイシン耐性(nos-neo )を与えるキメラ遺
伝子をSalI/EcoRI 断片としてBin6(Bevan 等, Nu
c. Acad. Res., 12 (1984) 8711-8721)から採取する。 23.プラスミドpVC18をEcoRI とSalIで切断す
る。 24.工程22のキメラ遺伝子を含有するSalI/EcoRI
断片をEcoRI とSalIで切断したpVC18内に連結す
る。 25.このキメラ遺伝子の末端配列内のBamHI 認識部位
をBamHI で切断することにより破壊し、T4DNAポリ
メラーゼを用いて充填し、そして連結する。 26.生成したプラスミドをSST II(ベセスダ・リサー
チ・ラボラトリーズ)とHindIII で切断する。 27.nosプロモーターの5’部分とpTiT37の
右側境界を含む断片は、pBR325(Hind23)
をHindIII とSstII で切断することにより分離され、そ
して1.0kb断片が分離される。 28.この1.0kbHindIII /SstI断片をpCIB4
を製造する工程26のpVC18ベクター内に連結す
る。 29.左側T−DNA境界を含むpCIB5を、AatII
で切断し、T4DNAポリメラーゼを使用した処理によ
りブラント末端を与えられ、そして次にEcoRI で切断す
る。 30.pCIB4をHindIII で切断し、大腸菌DNAポ
リメラーゼIのクレノー断片を使用した処理によりブラ
ント末端を与えられ、そして次にEcoRI で切断する。 31.工程29のベクターを工程30の大断片と連結し
てpCIB2を製造し、左右のT−DNA境界を含むC
olE1レプリコンはキメラKmr 遺伝子およびポリリ
ンカーを傍に持つ。 32.プラスミドpRZ102(Jorgensen 等, Mol. G
en. Genet., 177 (1979)65-72)をBamHI で消化し、そ
してクレノーを用いて充填する。 33.プラスミドpA03(Oka 等, Nature, 276 (197
8) 845-847およびOka 等, J. Mol. Biol., 147 (1981)
217-226 )のAluI部分消化物を製造する。 34.AluI消化物を工程32から制限pRZ102内に
連結し、カナマイシンへの耐性により望ましい形質転換
体を選択する。 35.生成したプラスミドは1.05kbBamHI 断片上
に存在するTm903のコード配列を有し;この断片を
BamHI 消化およびクレノーでの充填の後に分離する。 36.プラスミドpRK252、広い宿主範囲のプラス
ミドpRK2の誘導体はサンジェゴ・カリフォルニア大
学のDon Helinski博士からのものを利用できる。このプ
ラスミドは親であるpRK290(Ditta 等, Proc. Na
t. Acad. Sci. USA., 77 (1980) 262-269 )に存在する
BglII 部位がない。pRK252をSnaIとSalIとで消化
し、クレノーを用いて充填し、そしてこの消化から得ら
れる大断片を分離する。 37.工程35で分離された断片を含有するTN903
をpRK252からの大断片内に連結し、pRK252
Kmを製造する。 38.プラスミドpRK252KmをEcoRI で切断し、
クレノーを用いてブラント末端化し、そしてBglII リン
カー(ニューイングランドバイオラブス)で連結する。 39.プラスミドpCIB2をEcoRV で切断し、そして
BglII リンカー(ニューイングランドバイオラブス)で
連結する。 40.工程39のBglII 連結pCIB2を工程38のベ
クター内に連結し、pCIB10を製造する。
【0127】実施例7d:pCIB10aの製造 プラスミドpRK290をpRK252に置き換えて実
施例7cを繰り返す。 41.プラスミドpRZ102(Jorgensen 等, (1979)
上掲)をBamHI で消化し、そしてクレノーを用いて充填
する。 42.プラスミドpA03(Oka 等, (1978) 845-847上
掲)のAluI部分消化物を製造する。 43.AluI消化物を工程32からの制限pRZ102内
に連結し、カナマイシンへの耐性により望ましい形質転
換体を選択する。 44.生成したプラスミドは1.05kbBamHI 断片上
に存在するTm903のコード配列を有し;この断片を
BamHI 消化およびクレノーでの充填の後に分離する。 45.プラスミドpRK290、広い宿主範囲のプラス
ミドpRK2の誘導体はサンジェゴ・カリフォルニア大
学のDon Helinski博士からのものを利用できる。pRK
290をSnaIとSalIとで消化し、クレノーを用いて充填
し、そしてこの消化から得られる大断片を分離する。 46.工程35で分離された断片を含有するTN903
をpRK290からの大断片内に連結し、pRK290
Kmを製造する。 47.工程46のプラスミドをBglII で消化し、クレノ
ーを用いて充填し、そして連結し、BglII 部位を破壊し
て、pRK290Kmを製造する。 48.プラスミドpRK290KmをEcoRI で切断し、
クレノーを用いてブラント末端化し、そしてBglII リン
カー(ニューイングランドバイオラブス)で連結する。 49.プラスミドpCIB2をEcoRV で切断し、そして
BglII リンカー(ニューイングランドバイオラブス)で
連結する。 50.工程39のBglII 連結pCIB2を工程47のベ
クター内に連結し、pCIB10aを製造する。
【0128】実施例7e:CaMV35Sのプロモータ
ーを有するバチルス スリンギエンシスプロトキシンキ
メラ遺伝子の製造 A.CaMV35Sプロモーターカセットの製造 プラスミドpCIB710を図17に示すように製造す
る。このプラスミドは35SRNA転写のためのCaM
Vプロモーターおよび転写終結配列を含む(Covey, S.
N., Lomonossoff, G. P.およびHull, R., Nucleic Acid
s Research, 9(1981) 6735-6747)。CaMVDNAの
1149bpBglII 制限断片(Hohn等,(1982))に記載
されているbp7643−6494)を、上記の調製ア
ガロースゲルによりプラスミドpLV111(サンジェ
ゴのカリフォルニア大学のS. Howell から入手でき、ま
たその断片CaMVDNAから直接分離し得る)から分
離し、そしてBamHI 開裂プラスミドpVC19DNAと
混合し、T4DNAで処理し、そして大腸菌内で形質転
換させる(生成したプラスミドのBamHI 部位はBglII 粘
着端のBamHI 粘着端への連結により破壊されたことに注
意)。生成したプラスミドをpVC19/35Sと呼
び、これを次にオリゴヌクレオチド関連の試験管内での
突然変異誘導において使用し、BamHI 認識配列GGAT
CC、同時に続くHohn等の記載のCaMVヌクレオチド
7483を挿入する。生成したプラスミドpCIB71
0はCaMV35Sプロモーター領域およびBamHI 認識
部位により分離される転写終結領域を含む。このBamHI
認識部位内で挿入されたDNA配列は、これらのCaM
V転写調節配列により植物体内に発現されるであろう
(pCIB710は転写の開始部位とBamHI 部位との間
にATG翻訳開始コドンを含有していないことにも注
意)。
【0129】B.CaMV35Sプロモーター/ターミ
ネーターカセットのpCIB10内への挿入 下記工程は図18に概略的に示す。プラスミドpCIB
10およびpCIBDNAをEcoRI とSalIで消化、混合
および連結する。生成したプラスミドpCIB/710
は植物形質転換ベクターpCIB10内に挿入されたC
aMV35Sプロモーター/ターミネーターカセットを
有する。CaMV35S配列はpCIB10のT−DN
A境界の間にあり、そしてこうして植物形質転換実験物
内の植物ゲノム内に挿入されるであろう。
【0130】C.バチルス スリンギエンシスプロトキ
シン遺伝子のpCIB10/710への挿入 下記工程を図19に概略的に示す。プロトキシン遺伝子
の源として、プラスミドpCIB10/19SbtをBa
mHI とNcoIで消化し、そしてプロトキシン遺伝子を含む
3.6kb断片を調製ゲル電気泳動により分離する。断
片を次に配列5’−CATGGCCGGATCCGGC
−3’を有する合成NcoI−BamHI アダプターと混合し、
次にBamHI で消化する。この工程はプロトキシン断片の
両末端でBamHI 粘着端を形成する。この断片を次にBamH
I 開裂pCIB10/710内に挿入する。この生成し
たプラスミド、図19に示すpCIB10/35SBt
はCaMV35Sプロモーターと転写終結配列の間にプ
ロトキシン遺伝子を含む。プラスミドpCIB10/1
9SBt(大腸菌HB101株)はATCCに寄託され
ており、ATCC承認番号第67330号を有する(寄
託日:1987年2月27日)。MC1061株内のp
CIB/35SBtはATCCに寄託されており、AT
CC承認番号第67329号である。この寄託はブダペ
スト条約に従って行われた(寄託日:1987年2月2
7日)。
【0131】実施例8a:エレクトロポレーションによ
るトウモロコシプロトプラストの形質転換 熱ショックを除く全工程は室温で行う。プロトプラスト
を実施例3の最終工程において、0.1%w/vMES
および6mM MgCl2 を含む0.5Mマンニトール
内に再懸濁する。この懸濁液の抵抗をダイアログ・エレ
クトロポレーターのチャンバー内で測定し、300mM
MgCl2 溶液を用いて1〜1.2kオームに調節す
る。試料を含むチューブを水浴中45℃で5分間浸漬
し、続いて氷上で室温まで冷却することによる熱ショッ
クをプロトプラストに与える。この懸濁液の0.25m
lを分取し、これにハイグロマイシン耐性遺伝子を含む
線状pCIB712プラスミド4μgおよびウシ胸腺キ
ャリアーDNA20μgを添加する。30mM MgC
2 を含む0.5Mマンニトール中の24%w/vポリ
エチレングリコール(PEG)溶液(PEGの分子量8
000)0.125mlをプロトプラストに添加する。
混合物を十分にしかし緩やかに混合し、そして10分間
培養する。試料をエレクトロポレーターのチャンバー内
に移し、そして10秒の間隔で3回、開始電圧100
0、1200、1500、1800、2300および2
800Vcm-1並びに10マイクロ秒(μ秒)のパルス
の対数減衰時間で振動させる。プロトプラストを以下の
ように培養する:試料を6cmの直径のペトリ皿に室温
でプレーティングする。さらに5〜15分後、1.2%
w/vシープラークアガロース、1mg/l2,4−D
および100mg/lO−アセチルサリチル酸を含むK
M培地を加える。アガロースおよびプロトプラストを十
分に混合し、培地をゲル化する。
【0132】実施例8b:エレクトロポレーションによ
るトウモロコシプロトプラストの形質転換 実施例8aを繰り返すが、プロトプラスト調製の抵抗は
0.5〜0.7kオームに調整する。
【0133】実施例8c:エレクトロポレーションによ
るトウモロコシプロトプラストの形質転換 実施例8aを繰り返すが、使用されるPEGは分子量4
000のものである。
【0134】実施例8d:エレクトロポレーションによ
るトウモロコシプロトプラストの形質転換 実施例8cを繰り返すが、プロトプラスト調製の抵抗は
0.5〜0.7kオームに調整する。
【0135】実施例8e:エレクトロポレーションによ
るトウモロコシプロトプラストの形質転換 実施例8aを繰り返すが、PEGを使用しない。
【0136】実施例8f:エレクトロポレーションによ
るトウモロコシプロトプラストの形質転換 実施例8bを繰り返すが、PEGを使用しない。
【0137】実施例8g:エレクトロポレーションによ
るトウモロコシプロトプラストの形質転換 実施例8aを繰り返すが、12%w/vPEGの1/2
容量を添加する。
【0138】実施例8h:エレクトロポレーションによ
るトウモロコシプロトプラストの形質転換 実施例8bを繰り返すが、12%w/vPEGの1/2
容量を添加する。
【0139】実施例8i:エレクトロポレーションによ
るトウモロコシプロトプラストの形質転換 実施例8cを繰り返すが、12%w/vPEGの1/2
容量を添加する。
【0140】実施例8j:エレクトロポレーションによ
るトウモロコシプロトプラストの形質転換 実施例8dを繰り返すが、12%w/vPEGの1/2
容量を添加する。
【0141】実施例8k:エレクトロポレーションによ
るトウモロコシプロトプラストの形質転換 実施例8a−8jを繰り返すが、パルスは3秒間隔で与
える。
【0142】実施例8l:エレクトロポレーションによ
るトウモロコシプロトプラストの形質転換 実施例8a−8kを繰り返すが、プロトプラストを16
℃に冷却した皿内のエレクトロポレーション後に置く
【0143】実施例8m:エレクトロポレーションによ
るトウモロコシプロトプラストの形質転換 実施例8a−8lを繰り返すが、プロトプラストをエレ
クトロポレーション工程後にチューブ内に入れ、そして
6/7強度のKMC溶液で洗浄し、60g10分間の遠
心分離により集め、KM培地に再懸濁し、そして実施例
8aのようにプレーティングする。
【0144】実施例8n:エレクトロポレーションによ
るトウモロコシプロトプラストの形質転換 実施例8mを繰り返すが、プロトプラストを洗浄するた
めに使用する培地はW5溶液(380mg/lKCl;
18.375g/lCaCl2 ・2H2 O;9g/lN
aCl;9g/lグルコース;pH6.0)である。
【0145】実施例8o:エレクトロポレーションによ
るトウモロコシプロトプラストの形質転換 実施例8a−8nを繰り返すが、プロトプラストをプレ
ーティングするための培地はその中でダクチリス・グロ
メラタ(Dactylis glomerata)の細胞懸濁液を予め増殖
させたジカムバ30μMを含有するシエンクおよびヒル
デブラント培地を30%容量含むKM培地である。
【0146】実施例8p:エレクトロポレーションによ
るトウモロコシプロトプラストの形質転換 実施例8a−8nを繰り返すが、プロトプラストをプレ
ーティングするための培地はその中でダクチリス・グロ
メラタ(Dactylis glomerata)の細胞懸濁液を予め増殖
させたジカムバ30μMを含有するシエンクおよびヒル
デブラント培地を15%容量含むKM培地である。
【0147】実施例8q:エレクトロポレーションによ
るトウモロコシプロトプラストの形質転換 実施例8a−8nを繰り返すが、プロトプラストをプレ
ーティングするための培地はその中で実施例3に記載し
た細胞懸濁液を予め増殖させたN6培地を30%容量含
むKM培地である。
【0148】実施例8r:エレクトロポレーションによ
るトウモロコシプロトプラストの形質転換 実施例8a−8nを繰り返すが、プロトプラストをプレ
ーティングするための培地はその中で実施例3に記載し
た細胞懸濁液を予め増殖させたN6培地を15%容量含
むKM培地である。
【0149】実施例8s:エレクトロポレーションによ
るトウモロコシプロトプラストの形質転換 実施例8a−8rを繰り返すが、プロトプラストをナー
ス培地フィルター上の培地(0.5mg/l2,4−D
および100mg/lO−アセチルサリチル酸を含むK
M培地、および1.2%w/vシープラークアガロー
ス)内に、0.5ミリオンプロトプラスト/mlの濃度
で採取する。この態様において、デュラポアフィルター
(カタログ番号GVWP04700,孔サイズ0.22
μm,直径27mm)はそれらが容器から分離されると
き上面のリードペンシルと共に角部に数えられる。これ
らは上面がナース培地上を覆っていることを保証し、そ
して唯一のフィルターをそれぞれに設置する。フィルタ
ーを滅菌した脱イオン水中、半透明の容器(GA7また
はあらゆる同様の容器)中で20分間加圧滅菌する。そ
れを冷却した後、水を上記のKM培地であるが、しかし
ナース培地上にフィルターを設置する前の少なくとも3
時間はゲル化剤なしの培地で置換する。ナース培地をブ
ラック・メキシカン・スイートコーン懸濁培養体(BM
S)(Green, Hort. Sci., 12 (1977) 131; Smith 等,
Plant Sci. Lett., 36 (1984)67)または実施例3に記
載した胚形成懸濁液から調製する。BMSをナースとし
て使用する場合、0.5mg/l2,4−Dおよび10
0mg/lO−アセチルサリチル酸(0.1%w/vM
ESを含有する2%w/vDMSO中)を含有する無菌
KM培地を無菌シープラークアガロースに添加し、1.
2%w/vのアガロースの最終濃度を得る。アガロース
を融解するために加熱した後、培地を水浴中44℃に冷
却し、BMS懸濁液のPVC1mlを培地10mlあた
り添加し、そして分取した5mlを60mmの直径のペ
トリ皿内に分ける。培地を固化させた後、無菌デュラポ
アフィルターを横に並べた表面上に設置する。
【0150】胚形成トウモロコシ懸濁培養体をナースと
して使用する場合、N6培地はグルコースを用いて約5
30〜540mOs/kg・H2 Oまで浸透圧を増加さ
せる。pHを6.0に再調整し、そして培地は0.2μ
mフィルターを通してフィルター滅菌する。0.5mg
/l2,4−Dおよび100mg/lO−アセチルサリ
チル酸(0.1%w/vMESを含有する2%v/vD
MSO中)を添加する。培地を無菌シープラークアガロ
ースに添加し、1.2%w/vのアガロースの最終濃度
を得る。アガロースを融解するために加熱した後、培地
を水浴中44℃に冷却し、胚形成懸濁培養体のPVC1
mlを培地10mlあたり添加し、そして分取した5m
lを60mmの直径のペトリ皿内に分ける。培地を固化
させた後、無菌デュラポアフィルターを横に並べた表面
上に設置する。0.5mg/l2,4−Dおよび100
mg/lO−アセチルサリチル酸を含有する1.2%w
/vシープラークアガロースを有する。冷却(44℃)
されたKM培地で、プロトプラスト調製液を希釈し、
0.5ミリオンプロトプラスト/mlの濃度とする。こ
の調製液0.5mlをフィルターの各々の表面上に徐々
にピペットで移す。
【0151】実施例8t:エレクトロポレーションによ
るトウモロコシプロトプラストの形質転換 実施例8a−8sを繰り返すが、ウシ胸腺キャリアーD
NAを添加しない。
【0152】実施例8u:エレクトロポレーションによ
るトウモロコシプロトプラストの形質転換 実施例8a−8tを繰り返すが、線状化pCIB712
プラスミド50μgを添加する。
【0153】実施例8v:エレクトロポレーションによ
るトウモロコシプロトプラストの形質転換 実施例8a−8uを繰り返すが、プラスミドpCIB7
12は線状化されていない。
【0154】実施例9a:ポリエチレングリコールでの
処理によるトウモロコシプロトプラストの形質転換 プロトプラストを実施例3の最終段階で12〜30mM
MgCl2 を含有する0.5Mマンニトール溶液中に再
懸濁する。45℃、5分間の熱ショックを実施例8aに
記載されているように与える。プロトプラストの遠心管
内での形質転換のためにいくつかに分ける(チューブ1
本あたり懸濁プロトプラスト0.3ml)。次の10分
間に下記のものを添加して:DNA(実施例8a−8v
のもの)およびPEG溶液(PEG6000 40%w
/v;Ca(NO3 2 0.1M;マンニトール0.4
M;KOHでpH8〜9)、最終濃度20%w/v。一
部を30分間、時々ゆっくりと震盪しながら培養し、そ
して次にプロトプラストをペトリ皿上に置き(直径6c
mの皿あたり初期プロトプラスト懸濁液0.3ml)、
そして実施例8aまたは8o−8rに記載したように培
養する。
【0155】実施例9b:ポリエチレングリコールでの
処理によるトウモロコシプロトプラストの形質転換 プロトプラストを実施例3の最終段階で12〜30mM
MgCl2 を含有する0.5Mマンニトール溶液中に2
0ミリオンプロトプラスト/mlの濃度で再懸濁する。
45℃、5分間の熱ショックを実施例8aに記載されて
いるように与える。プロトプラストの遠心管内での形質
転換のためにいくつかに分ける(チューブ1本あたり懸
濁プロトプラスト0.5ml)。次の10分間に下記の
ものを添加して:DNA(実施例5aのもの)およびP
EG溶液〔PEG8000(シグマまたはその他の同等
の製品)〕36%w/v;Ca(NO3 2 0.1M;
マンニトール0.4M;0.1%MES;0.2μmフ
ィルターを通した滅菌KOHフィルターでpH7〜8に
3時間かけて調整)、最終濃度18%w/v。一部を3
0分間、時々ゆっくりと震盪しながら培養し、そして次
にプロトプラストをペトリ皿上に置き、そして実施例8
a−8sに記載したように培養する。
【0156】実施例9c:ポリエチレングリコールでの
処理によるトウモロコシプロトプラストの形質転換 実施例9aおよび9bを繰り返し、そして2〜3分間隔
で5回実施例8nのW5溶液0.3mlを添加すること
によりPEG中の培養30分後に、プロトプラストを洗
浄し、それらを次に遠心分離し、上澄みを除去し、そし
てプロトプラストを実施例8a−8sに記載したように
培養する。
【0157】実施例9d:ポリエチレングリコールでの
処理によるトウモロコシプロトプラストの形質転換 また、5分間隔で実施例8nのW5溶液1ml、2ml
および5mlを連続的に添加することによりプロトプラ
ストを洗浄する。それらを次に遠心分離し、上澄みを除
去し、そしてプロトプラストを実施例8a−8sに記載
したように培養する。
【0158】実施例9e:ポリエチレングリコールでの
処理によるトウモロコシプロトプラストの形質転換 実施例9aおよび9eを繰り返すが、PEGの最終濃度
は15%w/vである。
【0159】実施例9f:ポリエチレングリコールでの
処理によるトウモロコシプロトプラストの形質転換 実施例9aおよび9eを繰り返すが、PEGの最終濃度
は25%w/vである。
【0160】実施例9g:ポリエチレングリコールでの
処理によるトウモロコシプロトプラストの形質転換 実施例9aおよび9dを繰り返すが、PEGの最終濃度
は12%w/vである。
【0161】実施例9h:ポリエチレングリコールでの
処理によるトウモロコシプロトプラストの形質転換 実施例9aおよび9fを繰り返すが、プロトプラストは
実施例8nに従いKMC塩溶液で洗浄する。
【0162】実施例10a:プロトプラストからカルス
の再生 アガロース内 uロトプラストを含むプレートを暗所に
26℃で置く。14日以内に細胞コロニーがプロトプラ
ストから生じる。コロニーを含むアガロースを0.24
%w/vゲルライトで固化させ、2,4−Dを有するN
6培地(2N6)30mlを含有する直径9cmのペト
リ皿の表面に移す。コロニーを培養し、カルスを得る。
カルスをさらに暗所中26℃で培養し、そして2mg/
l2,4−Dを含有する新鮮なN6培地(0.24%w
/vゲルライトで固化)上に2週間毎にカルス片を継代
培養する。
【0163】実施例10b:プロトプラストからカルス
の再生 ナース培地上にプロトプラストを含むプレートを暗所に
26℃で置く。約2週間でコロニーが現れる。フィルタ
ー全体を含むアガロースを0.24%w/vゲルライト
で固化させ、2mg/l2,4−Dを有するN6培地
(2N6)を含有する直径9cmのペトリ皿の表面に移
すか、またはコロニーを採取し、そしてこの培地に個々
に移す。生じるカルスをさらに暗所中26℃で培養し、
そして2mg/l2,4−Dを含有する新鮮なN6培地
(0.24%w/vゲルライトで固化)上に2週間毎に
カルス片を継代培養する。
【0164】実施例11a:トウモロコシの形質転換さ
れたカルスの選択 実施例10aおよび10bを繰り返すが、形質転換され
た細胞を選択するために、50mg/lのハイグロマイ
シンBを2N6培地に添加する。
【0165】実施例11b:トウモロコシの形質転換さ
れたカルスの選択 実施例10aおよび10bを繰り返すが、形質転換され
た細胞を選択するために、100mg/lのハイグロマ
イシンBを2N6培地に添加する。
【0166】実施例11c:トウモロコシの形質転換さ
れたカルスの選択 実施例10aおよび10bを繰り返すが、形質転換され
た細胞を選択するために、200mg/lのハイグロマ
イシンBを2N6培地に添加する。
【0167】実施例12a:植物体の再生 カルスを維持するための2N6上およびON6(ホルモ
ンを含まないN6培地)上およびN61(0.25mg
/l2,4−D+10mg/lカイネチン)上に置き、
再生を開始させる。ON6およびN61培地に生長して
いる材料を光(白色蛍光ランプから10〜30μE/m
2 秒の16時間/日光)の中で生長させる。N61プレ
ート上での延長された時間は不利であるので、N61上
で生長しているカルスを2週間後ON6に移す。カルス
が同じ培地組成上に再び移される場合でも、カルスを2
週間毎に継代培養する。小植物体は4〜8週間で現れ
る。小植物体が少なくとも2cmの高さになったら、そ
れらをGA7容器またはその他の適当な容器中のON6
培地に移す。根は2〜4週間で形成する。根が生長を支
持するのに十分に形成されたように見えたら、小植物体
をピートボット内の土壌に移し、最初の4〜7日間は遮
光する。数日間の移植で透明プラスチックカップをひっ
くり返すことは有効である。植物体が形成されたら、そ
れらを通常のトウモロコシ植物体として扱い、稔性およ
び導入された遺伝子の性質を試験するために成熟するま
で温室中で生長させる。
【0168】実施例12b:植物体の再生 実施例12aを繰り返すが、カルスを維持するための培
地に50mg/lハイグロマイシンBを添加する。
【0169】実施例12c:植物体の再生 実施例12aを繰り返すが、カルスを維持するための培
地に100mg/lハイグロマイシンBを添加する。
【0170】実施例12d:植物体の再生 実施例12aを繰り返すが、カルスを維持するための培
地に200mg/lハイグロマイシンBを添加する。
【0171】実施例13:形質転換および再生 実施例8、9、10および11を繰り返すが、プラスミ
ドDNAとしてプラスミドpCIB10/35SBtを
用い、そして選択段階でハイグロマイシンの代わりに抗
生物質G418を使用する。
【0172】実施例14:キメラハイグロマイシン耐性
およびキメラBt遺伝子の両方を含有するpIRVの製
造 プラスミドpCIB712をSmaIで消化する。プラスミ
ドpCIB10/35SBtをSphIで消化し、DNAポ
リメラーゼ(クレノー酵素)の大断片で処理してブラン
ト末端を得、次いでSmaIで消化する。キメラBt遺伝子
を含む約4.8kb断片をアガロースゲル電気泳動によ
り精製し、そしてSmaI開裂pCIB712DNAに連結
する。生成したプラスミドpIRVはキメラハイグロマ
イシン耐性遺伝子とキメラBt遺伝子の両方を含む。エ
レクトロポレーションに先立って、キメラ遺伝子の末端
の適当な部位でpIRVを線状化する。
【0173】実施例15:形質転換および再生 実施例8、9、10および11を繰り返すが、プラスミ
ドDNAとしてプラスミドpIRVを用い、そしてハイ
グロマイシンを選択の際に使用する。
【0174】実施例16:キメラキチナーゼおよびキメ
ラハイグロマイシン耐性遺伝子を有するプラスミドの製
造 cDNAクローン、タバコキチナーゼ遺伝子のコード領
域を含むpSCH1を、pBR33のPstI内にクローン
化させたタバコcDNAのライブラリィ内で同定する。
雑種の選択された翻訳はマメのキチナーゼに対してもた
らされた抗体と交差反応するタンパク質を与える(Shin
shi 等, Proc. Natl. Acad. Sci. USA,84 (1987) 89-93
)。タバコDNAのランダムライブラリィから、相当
するゲノムクローンを、プローブとしてcDNAクロー
ンを用いて同定する(Maniatis等)。雑種形成および制
限地図の研究はcDNAクローンとゲノムクローンに共
通なPstI部位を同定するために利用される。この共通な
PstI部位から上流のゲノムDNAの配列決定は、キチナ
ーゼ構造遺伝子の読み枠の開始、並びに開始部位から−
35位のSphI認識部位を明らかにする。下記の工程は、
この上流のゲノムDNA断片を下流のcDNA断片に結
合させ、キチナーゼの全長コード領域を形成するために
用いられる。
【0175】a.全長遺伝子をプラスミドベクターpG
Y1内に製造するが、これはCaMV35プロモーター
断片、CaMVからの終結/ポリアデニル化シグナルお
よびこれら2つの間のポリリンカーを含む。ポリリンカ
ーの極性は下流の断片の配向を促し;下流の断片の配向
は配列分析により決定される。ゲノムクローンから上流
のSphI/PstI断片を分離し精製し;それを次にSphIとPs
tIで消化されたプラスミドpGY1内に連結する。 b.生成した介在プラスミドをPstIで消化する。下流の
PstI断片をクローンpSCH1から分離し、そしてこの
消化介在ベクター内に連結する。 c.正しい配向および上流のゲノムDNA断片の枠内融
合を有するクローンをDNA配列分析により確認する。
生成したプラスミドをpSCH1と命名する。プラスミ
ドpSCH1(大腸菌K12株内)はドイツ国ゲッチン
ゲンにあるドイチェ・ザンムルンク・フォン・ミクロオ
ルガニスメン(DSM)に寄託してあり、そしてDSM
承認番号第4129号を有する〔寄託日:1987年5
月29日〕。Camv35Sプロモーターおよびターミ
ネーター領域により挟まれた完全なキチナーゼ遺伝子
は、EcoRI 消化によりpSCH1から切り出される。D
NAポリメラーゼIの大断片を用いて断片をブラント末
端化する(Maniatis等)。レセプタープラスミドpCI
B7には植物細胞内に発現するキメラハイグロマイシン
耐性遺伝子を含むが、このプラスミドをSmaIで消化す
る。SmaI消化pCIB712とキメラキチナーゼ遺伝子
を含むブラント末端化断片をT4リガーゼを使用して連
結する(Maniatis等)。生成したプラスミドをpCIB
chtと命名する。プロトプラスト形質転換に先立って
pCIBchtをキメラ遺伝子の末端の部位で線状化す
る。
【0176】実施例17:スルホニル尿素耐性に関する
キメラAHAS遺伝子を有するベクターの製造 a.スルホニル尿素耐性(SU−R)アラビドプシス植
物体の分離 エチルメタンスルホネート(EMS)突然変異誘導M2
アラビドプシスタリアナ(Arabidopsisthaliana )(コ
ロンビア種)の種子をHaughnおよびSomerville, Mol. G
en. Genet., 204 (1986) 430-434およびSomervilleおよ
びOgren, Methods in Chloroplast Molecular Biology,
Edelman等(編)(1982) 129-138の方法に従って製造す
る。EMSを0.3%濃度で14〜16時間使用し、そ
してM1種子を蒔き、1cm2 あたり2〜3個の植物体
の濃度に生長させる。スルホニル尿素耐性(SU−R)
アラビドプシス植物体をHaughnおよびSomervilleの方法
に従って選択し、そしてM2種子貯蔵体から生長させ
る。
【0177】b.SU−RアラビドプシスDNAの組換
えラムダファージライブラリィの製造 Jen およびChilton, J. Bacteriol., 166 (1986) 491-4
99に従ってSU−Rアラビドプシス植物体から分離す
る。アラビドプシスDNAをXbaI(ニューイングランド
バイオラブス)で完全に消化する。大きさ4〜8kbの
長さのDNA断片をNA45DEAE膜(Schleicherお
よびSchuell, Keene, N. H., カタログ番号0343
1)を使用してアガロースゲルから分離し、そしてラム
ダ−ongC−Xベクター(カリフォルニア州サンジェ
ゴ,タンシーストリートのストラタジーン)内に業者の
推奨する組換え方法を用いてクローン化する。組換えフ
ァージDNAをストラタジーンからのギガパック−プラ
スキットを用いてエンカプシドする。
【0178】c.SU−Rアラビドプシス植物体からS
U−Rアセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHAS)のク
ローニング サッカロマイセス・セレビシアエのILV2遺伝子座を
含むプラスミドpE16/8−c4(J. Polaina, Carl
sberg Res. Comm. 49 (1984) 577-584)をJ. Polainaか
ら入手し、そして大腸菌HB131内に形質転換し、そ
して大規模なプラスミド調製を行う。プラスミドpE1
6/8−c4はATCCに寄託してあり、承認番号は6
7420であるこの寄託はブダペスト条約に従って行わ
れた(寄託日:1987年5月29日)。プラスミドp
E16/8−c4DNAをEcoRIで消化し、そしてAH
ASコード配列を含む2.1kbp(Eco2.1)断
片(Falco 等, Nucl. Acid. Res. 13 (1985) 4011-402
7)をアガロースゲルから分離する。Eco2.1断片
をプライムタイムキット(インターナショナルバイオテ
クノロジー社)で5〜8×108 cpm/μgの放射活
性に32Pで放射標識する。アラビドプシスXbaI断片を含
む組換えファージを(Maniatis等, (1982) ニューヨー
ク・コールドスプリングハーバー)およびストラタジー
ンの使用者の方法に従って大腸菌VCS257上にプレ
ーティングする。複製ラムダプラーク・リフトをコロニ
ー/プラークスクリーン膜(ニューイングランドヌクレ
アリサーチプロダクツ)で業者の使用書に従って各々の
ファージプラークから製造する。
【0179】プラークソフトを下記のように処理する: i.5×SSC、2%SDS中65℃6時間洗浄する
(全ての方法はManiatis等の方法による)。 ii. ハイブリッド化混合物(5×SSC,1%SDS,
5×デンハルト溶液,200μg/ml変性および切断
サケDNA,25%ホルムアミド,10%硫酸デキスト
ラン;150mm膜あたり混合物10ml)中42℃で
16〜20時間プレハイブリット化する。 iii.変性放射標識Eco2.1断片を含むハイブリッド
化混合物(150mm膜あたり混合物10ml)中42
℃で16〜20時間プレハイブリット化する。 iv. 2×SSC、1%SDS中室温で30分間洗浄す
る。 v. 5×SSC、1%SDS、25%ホルムアミド中4
2℃6〜8時間、洗浄溶液を4回交換して洗浄する。膜
をX線フィルム(コダックX−OmatAR)に晒す。
二重線上に一致したハイブリッド化を示すファージプラ
ークを示す第2ラウンドのラムダプラークリフトで精製
し、Eco2.1プローブでハイブリッド化する。酵母
AHAS配列へ同一な挿入を含む組換えファージのプレ
ート溶解物をManiatis等,(1982)の方法に従い調製す
る。ファージDNAをプレート溶解物からラムダソルブ
(プロメガ)で業者の推奨する方法に従って調製する。
【0180】d.SU−RアラビドプシスAHAS遺伝
子を含む形質転換ベクターpCIB803の製造および
確認 組換えファージDNAをXbaIで消化し、そして5.8k
bp挿入断片をXbaI消化pCIB10形質転換ベクター
内にクローン化し、pCIB803を得る。プラスミド
pCIB803大腸菌HB101宿主からアグロバクテ
リウム チュメファシエンスCIB542に三親交雑
(Ditta 等, Proc. Acad. Sci. USA., 77(1980) 262-26
9)により移動させる。アグロバクテリウム チュメフ
ァシエンスpCIB803/CIB542をLloyd 等,
Science, 234 (1980) 464-466 およびSheikholeslam お
よびWeeks, Plant Molec. Biol., 8 (1987) 291-298 に
従ってアラビドプシスタリアナ葉を形質転換するために
使用する。形質転換組織を植物体にLloyd 等およびFeld
man およびMarks, Plant Sci., 47 (1986) 63-69に従い
再生させる。培地の形質転換された組織の生長は3〜1
0ng/mlクロロスルフロンに耐性であることを示
す。寒天培地内の遺伝子導入アラビドプシス植物体の発
芽および生長は10〜30ng/mlクロロスルフロン
に耐性であることを示す。
【0181】e.キメラSU−R AHAS遺伝子を含
む形質転換ベクターpCIB804の製造 Xba5.8断片のAHASコード配列の位置をヌクレ
アーゼS1マッピング(Maniatis等)、プライマー伸長
(Maknight等, Cell, 25 (1981) 385-398 )により決定
し、そしてDNA配列決定(Sanger等, Proc. Natl. Ac
ad. Sci. USA,74 (1977) 5463-5467 )により確認し、
そしてタンパク質配列を細菌および酵母AHAS配列
(Falco 等, Nucl. Acid Res., 13 (1985) 4011-4027)
と比較する。5.8kbXbaI断片をブルースクリプト
(ストラタジーン)内にクローン化し、そしてAHAS
コード配列の上流の配列をExo/Mungディレーシ
ョンキット(ストラタジーン)を用いてAHAS開始コ
ドンの上流10〜20bp以内で切断する。適当なリン
カーを切断の終末点に付着させる。再び分かれたAHA
S遺伝子を適当な制限部位、AHAS終結コドンの少な
くとも106bp下流で切断し、そして遺伝子の5’末
端に使用されたのと同じリンカーを遺伝子の3’末端に
付着させる。AHASコード配列を含む断片をベクター
からリンカー部位での切断により切出し、そしてpCI
B710のBamHI 部位にクローン化する。結合されたS
U−R AHAS遺伝子を受け取るために、pCIB7
10のBamHI 部位を上に使用したリンカーと一致する部
位に適合させるか、または変換させる。pCIB710
内のAHAS遺伝子挿入の配向は適当な制限酵素により
決定する。CaMV35Sプロモーターの転写方向に関
して正しく配向されているAHASコード配列を含むク
ローンはpCIB804と命名されたものである。
【0182】実施例18:2,4−Dおよびアセチルサ
リチル酸によるトウモロコシのプロトプラストからカル
ス形成の開始 プロトプラストを実施例3の最終段階で6/7強度KM
C溶液中に7.5ミリオン/mlで再懸濁する。KM培
地中2.5mg/mlでO−アセチルサリチル酸を溶解
する。溶液をフィルター殺菌する。次いでO−アセチル
サリチル酸を使用直前に培地に添加する。プロトプラス
ト懸濁液の一部を直径6cmのペトリ皿に室温で設置す
る。2,4−Dおよびアセチルサリチル酸を正しい濃度
とし、そしてプロトプラスト濃度を0.5ミリオン/m
lとするために、1.2%w/vシープラークアガロー
ス、2,4−DおよびO−アセチルサリチル酸を含有す
るKM培地3mlを添加する。アガロースおよびプロト
プラストを十分に混ぜ培地をゲル化する。上記皿を実施
例7に記載したように培養する。3週間後、皿内に生成
する顕微鏡的コロニーを数える。結果を第2表および第
3表に示すが、これに各々異なって独立に得られた2種
の胚形成懸濁培養体からのプロトプラストのものを示し
ている。
【0183】
【表5】
【表6】
【0184】図7:2,4−Dおよびアセチルサリチル
酸の存在下および不在下でのKM培地にプレーティング
したトウモロコシプロトプラストから生じるコロニー。 左上:1mg/l2,4−D,アセチルサリチル酸なし 右上:1mg/lアセチルサリチル酸,2,4−Dなし 左下:100mg/lアセチルサリチル酸,2,4−D
なし 右下:100mg/lアセチルサリチル酸,2mg/l
2,4−D
【0185】実施例19:O−アセチルサリチル酸およ
び2,4−Dの添加によるトウモロコシのプロトプラス
トから増加したコロニー形成 直径6cmのペトリ皿の培地2ml中に、プロトプラス
トを実施例18に記載したように培養のために調製およ
びプレーティングする。上記皿を実施例10に記載した
ように培養する。3週間後、皿内に生成する顕微鏡的コ
ロニーを数える。結果を第4表に示す。O−アセチルサ
リチル酸はコロニー形成を刺激することが再び見出され
た。しかしながら、300mg/lおよひそれ以上では
毒性効果が見出された。これはpHによるものと推測さ
れ、培地の適当な緩衝化により克服できるものと考えら
れる。
【0186】
【表7】
【0187】実施例20:2,4−Dの存在下でのDM
SOおよびO−アセチルサリチル酸によるトウモロコシ
プロトプラストからのコロニー形成開始 プロトプラストを実施例18のように調製し、0.75
ミリオン/mlでプレーティングするが、このとき直径
3.5cmのペトリ皿あたり1mlの培地を用いる。O
−アセチルサリチル酸を培地に添加する。O−アセチル
サリチル酸をDMSO中に添加し、そして次にプロトプ
ラストをプレーティグ前に培地に添加する。DMSO中
の溶液を得るために、O−アセチルサリチル酸1gをD
MSO10ml中に溶解し、そして蒸留水90mlに添
加する。溶液を次に使用前にフィルター滅菌する。上記
皿を実施例10に記載したように培養する。3週間後、
皿内に生成する顕微鏡的コロニーを数える。結果を第5
表に示す。DMSO(1%w/v)のみではトウモロコ
シプロトプラストのコロニー形成は効率よく増加されな
いか、または減少させ、そしてO−アセチルサリチル酸
の刺激の有効性を明らかに示唆する。
【0188】
【表8】
【0189】実施例21:2,4−Dおよび関連植物生
長調節剤(オーキシン)の添加によるトウモロコシプロ
トプラストからのコロニー形成の増加 プロトプラストを実施例3の最終段階で6/7強度KM
C溶液中に5ミリオン/mlで再懸濁する。プロトプラ
スト懸濁液の一部を直径6cmのペトリ皿に室温で設置
する。植物生長調節剤を正しい濃度とし、1.2%w/
vシープラークアガロース、2,4−D、ピクロラム、
ジカムバまたはパラクロロフェノキシ酢酸(pCPA)
を含有するKM培地2mlを添加する。使用される最終
プロトプラスト濃度は0.54ミリオン/mlである。
アガロースおよびプロトプラストを十分に混ぜ培地をゲ
ル化する。上記皿を実施例10に記載したように培養す
る。3週間後、皿内に生成する顕微鏡的コロニーを数え
る。結果を第6表に示す。
【0190】
【表9】
【0191】実施例22:約725個のアミノ酸を含む
欠失Btプロトキシン遺伝子の製造、およびこの欠失遺
伝子とCaMV35Sプロモーターとを含むキメラ遺伝
子の製造 約725個のアミノ酸を含む欠失Btプロトキシン遺伝
子は配列番号:1における2325位のKnpI制限エンド
ヌクレアーゼ部位で切断することによる遺伝子のCOO
H末端部を除去することにより製造される。プラスミド
pCIB10/35SBt(図19)をBamHI とKnpIで
消化し、そして欠失プロトキシン遺伝子を含む約2.2
kbpBamHI /KpnI断片を、調製アガロースゲル電気泳
動により分離する。3’末端でのKpnI部分をBamHI 部位
への変換のために、この断片をKnpI/BamHI アダプター
オリゴヌクレオチドと混ぜ、そして連結する。この断片
を次にBamHI 開裂pCIB10/710と混合する(図
18)。生成した形質転換体、消化pCIB10/35
SBt(KnpI)(図21に示す)は約725個のア
ミノ酸の欠失プロトキシン遺伝子を含む。これらの形質
転換体をカナマイシン上で選択する。
【0192】実施例23:約645個のアミノ酸を含む
欠失Btプロトキシン遺伝子の製造、およびこの欠失遺
伝子とCaMV35Sプロモーターとを含むキメラ遺伝
子の製造 約645個のアミノ酸を含む欠失Btプロトキシン遺伝
子は配列番号:1における2090位のBclI制限エンド
ヌクレアーゼ部位で切断することによる遺伝子のCOO
H末端部を除去することにより製造される。プラスミド
pCIB10/35SBt(図19)をBamHI とBclIで
消化し、そして欠失プロトキシン遺伝子を含む約1.9
kbpBamHI /BclI断片を、調製アガロースゲル電気泳
動により分離する。BclIはBamHI と一致する粘着端を生
じるため、この断片をBamHI 開裂pCIB10/710
に連結する前に他の操作が必要である(図18)。生成
したプラスミドは図23に示すpCIB10/35SB
t(BclI)の構造を有し、カナマイシンで選択され
る。
【0193】実施例24:約607個のアミノ酸を含む
欠失Btプロトキシン遺伝子の製造、およびこの欠失遺
伝子とCaMV35Sプロモーターとを含むキメラ遺伝
子の製造 欠失プロトプラスト遺伝子は配列番号:1におけるヌク
レオチド1976位に続くBamHI 開裂部位(GGATC
C)を導入することにより製造される。これは上記の標
準オリゴヌクレオチド突然変異誘導法を用いることによ
り、pCIB10/35SBtからのプロトキシン配列
を含むBamHI 断片をmp18内にクローニングすること
により行われる。突然変異誘導後、2本鎖複製DNAを
M13クローンから準備し、次いでこれをBamHI で消化
する。欠失プロトキシン遺伝子を含む約1.9kbp断
片をBamHI 開裂pCIB10/710内に挿入する。生
成したプラスミドは図23に示されるような構造pCI
B10/35SBt(607)を有し、カナマイシンで
選択される。
【0194】
【配列表】
配列番号:1 配列の長さ:4351 配列の型:核酸 配列
【表10】
【表11】
【表12】 配列番号:2 配列の長さ:1156 配列の型:アミノ酸 配列
【表13】
【表14】
【表15】
【表16】
【表17】
【図面の簡単な説明】
【図1】トウモロコシの開始胚形成懸濁液中での使用に
適当であるカルスを示す図面である(約7倍に拡大,工
程a)。
【図2】工程b〜dの培養体に保有される密集した細胞
質の分裂細胞を示す図面である(約20倍に拡大)。
【図3】工程b〜dの培養体に保有される密集した細胞
質の分裂細胞を示す図面である(約20倍に拡大)。
【図4】固体培地中に培養されたプロトプラストから発
育するカルスを示す図面である(約7倍に拡大)。
【図5】工程fによりプロトプラストから誘導されたカ
ルスを示す図面である(約7倍に拡大)。
【図6】工程gにより小植物体を形成するカルスのさら
に分化したものを示す図面である(約7倍に拡大)。
【図7】2,4−Dおよびアセチルサリチル酸を有す
る、および有しないKM培地中にプレーティングされた
トウモロコシプロトプラストから生じるコロニーを示す
図面である。
【図8】pCIB5の製造を示す図面である。
【図9】pCIB4の製造を示す図面である。
【図10】pCIB2の製造を示す図面である。
【図11】pPK252Kmの製造を示す図面である。
【図12】pCIB10の製造を示す図面である。
【図13】pRK290Kmの製造を示す図面である。
【図14】pCIB10aの製造を示す図面である。
【図15】トウモロコシのプロトプラスト誘導カルスか
ら再生された小植物体を示す図面である。
【図16】プロトプラスト誘導カルスから再生されたト
ウモロコシ小植物体を示す図面である。
【図17】pCIB710の製造を示す図面である。
【図18】pCIB10/710の製造を示す図面であ
る。
【図19】pCIB/35SBtの製造を示す図面であ
る。
【図20】トウモロコシプロトプラストをpCIB71
2で形質転換した後に回収される異なるトウモロコシカ
ルスのpCIB712のEcoRI 断片で試験されたサザン
ブロット分析の結果を示す図面である。 1〜4列:制限エンドヌクレアーゼEcoRI で切断された
pCIB712のゲノム再結合物(それぞれ0.5,
1,2および5コピー)。 5〜25列:pCIB712でプロトプラストの形質転
換の後に回収されたトウモロコシのカルス培養体からの
DNAであり、制限エンドヌクレアーゼEcoRI で切断し
たもの。10列にあるDNAはフィルムの暗色化により
明らかになったようにトウモロコシ細胞のゲノム内に組
み入れられた外来DNAの存在を明示する。矢印は遺伝
子導入細胞にハイグロマイシン耐性を与えるpCIB7
12の組み入れられたAPH IV遺伝子のEcoRI 消化
から予測される975bp断片を示している。
【図21】pCIB10/35SBt(KpnI)の製
造を示す図面である。
【図22】pCIB10/35SBt(BclI)の製
造を示す図面である。
【図23】pCIB10/35SBt(607)の製造
を示す図面である。
【手続補正書】
【提出日】平成9年3月3日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】トウモロコシの開始胚形成懸濁液中での使用に
適当カルスである生物の形態を示す写真である(約7
倍に拡大,工程a)。
【図2】工程b〜dの培養体に保有される密集した細胞
質の分裂細胞である生物の形態を示す写真である(約2
0倍に拡大)。
【図3】工程b〜dの培養体に保有される密集した細胞
質の分裂細胞である生物の形態を示す写真である(約2
0倍に拡大)。
【図4】固体培地中に培養されたプロトプラストから発
育するカルスである生物の形態を示す写真である(約7
倍に拡大)。
【図5】工程fによりプロトプラストから誘導されたカ
ルスである生物の形態を示す写真である(約7倍に拡
大)。
【図6】工程gにより小植物体を形成するカルスのさら
に分化したものである生物の形態を示す写真である(約
7倍に拡大)。
【図7】2,4−Dおよびアセチルサリチル酸を有す
る、および有しないKM培地中にプレーティングされた
トウモロコシプロトプラストから生じるコロニーである
生物の形態を示す写真である。
【図8】pCIB5の製造を示す図面である。
【図9】pCIB4の製造を示す図面である。
【図10】pCIB2の製造を示す図面である。
【図11】pPK252Kmの製造を示す図面である。
【図12】pCIB10の製造を示す図面である。
【図13】pRK290Kmの製造を示す図面である。
【図14】pCIB10aの製造を示す図面である。
【図15】トウモロコシのプロトプラスト誘導カルスか
ら再生された小植物体である生物の形態を示す写真であ
る。
【図16】プロトプラスト誘導カルスから再生されたト
ウモロコシ小植物体である生物の形態を示す写真であ
る。
【図17】pCIB710の製造を示す図面である。
【図18】pCIB10/710の製造を示す図面であ
る。
【図19】pCIB/35SBtの製造を示す図面であ
る。
【図20】トウモロコシプロトプラストをpCIB71
2で形質転換した後に回収される異なるトウモロコシカ
ルスのpCIB712のEcoRI断片で試験されたサ
ザンブロット分析の結果であるクロマトグラフを示す
である。 1〜4列:制限エンドヌクレアーゼEcoRIで切断さ
れたpCIB712のゲノム再結合物(それぞれ0.
5,1,2および5コピー)。 5〜25列:pCIB712でプロトプラストの形質転
換の後に回収されたトウモロコシのカルス培養体からの
DNAであり、制限エンドヌクレアーゼEcoRIで切
断したもの。10列にあるDNAはフィルムの暗色化に
より明らかになったようにトウモロコシ細胞のゲノム内
に組み入れられた外来DNAの存在を明示する。矢印は
遺伝子導入細胞にハイグロマイシン耐性を与えるpCI
B712の組み入れられたAPH IV遺伝子のEco
RI消化から予測される975bp断片を示している。
【図21】pCIB10/35SBt(KpnI)の製
造を示す図面である。
【図22】pCIB10/35SBt(Bc1I)の製
造を示す図面である。
【図23】pCIB10/35SBt(607)の製造
を示す図面である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 56552 (32)優先日 1987年5月29日 (33)優先権主張国 米国(US) (72)発明者 リチャード ロットスタイン アメリカ合衆国,ノースカロライナ27705, ダーラム,デラウエア ストリート 1619 (72)発明者 スチーブン ジェイ ロススタイン アメリカ合衆国,ノースカロライナ27514, チャペル ヒル,オーバーランド ドライ ブ 417 (72)発明者 レイモンド ダグラス シリトー アメリカ合衆国,ノースカロライナ27514, チャペル ヒル,ローレル リッジ アパ ーツメンツ 58 (72)発明者 グレタ カースウエル アメリカ合衆国,ノースカロライナ27511, カリー,ウエスト パーク ストリート 215 (72)発明者 クリスチャン ハームス アメリカ合衆国,ノースカロライナ27514, チャペル ヒル,グレイ ブラッフ トレ イル 1412 (72)発明者 シンディー グリマー ボウマン アメリカ合衆国,ノースカロライナ27511, カリー,ペニー レーン 100 (72)発明者 イン−フー チャン アメリカ合衆国,カリフォルニア94545, ヘイワード,25800 インダストリアル ボウルバード−アパートメント エックス −2288

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 遺伝子のプロモーター、5’非翻訳領域
    および場合によっては3’非翻訳領域が植物体または植
    物ウイルス遺伝子から誘導され、トウモロコシ植物体に
    おいてバチルス スリンギエンシス結晶タンパク質の昆
    虫毒性を実質的に有するポリペプチドを発現する遺伝
    子。
  2. 【請求項2】 遺伝子のプロモーター、5’非翻訳領域
    または3’非翻訳領域が(a)リブロースビスホスフェ
    ートカルボキシラーゼもしくはクロロフィルa/b−結
    合タンパク質の小さいサブユニットをコードする植物遺
    伝子、または(b)植物DNAウイルスから誘導される
    請求項1記載の遺伝子。
  3. 【請求項3】 植物ウイルスがカリフラワーモザイクウ
    イルスである請求項2記載の遺伝子。
  4. 【請求項4】 カリフラワーモザイクウイルスプロモー
    ターが(a)遺伝子VIのプロモーター、または(b)
    35S転写のプロモーターである請求項3記載の遺伝
    子。
  5. 【請求項5】 プロモーター、5’非翻訳領域または
    3’非翻訳領域が、アグロバクテリウムプラスミドに存
    在し、そして植物体において発現を起こすDNA配列か
    ら誘導される請求項1記載の遺伝子。
  6. 【請求項6】 DNA配列が(a)オクトピンシンター
    ゼ、または(b)ノパリンシンターゼをコードする遺伝
    子から誘導される請求項5記載の遺伝子。
  7. 【請求項7】 ポリペプチドが約130000ないし約
    140000の分子量を有するか、またはその殺虫性断
    片を有する請求項1記載の遺伝子。
  8. 【請求項8】 ポリペプチドが他の分子に融合されてい
    る請求項7記載の遺伝子。
  9. 【請求項9】 バチルス スリンギエンシス内の結晶タ
    ンパク質デルタエンドトキシンをコードするヌクレオチ
    ド配列に実質的に相同である請求項1記載の遺伝子。
  10. 【請求項10】 バチルス スリンギエンシス内の結晶
    タンパク質エンドトキシンをコードする遺伝子のコード
    領域に対してハイブリッド形成できる請求項1記載の遺
    伝子。
  11. 【請求項11】 ポリペプチドがバチルス スリンギエ
    ンシスからの結晶タンパク質の免疫学的特性を実質的に
    有する請求項1記載の遺伝子。
  12. 【請求項12】 バチルス スリンギエンシスの亜種
    が、バチルス スリンギエンシス クルスタキ変種;バ
    チルス スリンギエンシス ベルリナー変種;バチルス
    スリンギエンシス アレスチ変種;バチルス スリン
    ギエンシス トルウオルチ変種;バチルス スリンギエ
    ンシス ソットー変種;バチルス スリンギエンシス
    デンドロリマス変種;バチルス スリンギエンシス テ
    ネブリオニス変種;バチルス スリンギエンシス サン
    ジェゴ変種;およびバチルス スリンギエンシス アイ
    サワィ変種からなる群から選択される請求項1ないし1
    1のいずれか1項に記載の遺伝子。
  13. 【請求項13】 バチルス スリンギエンシス クルス
    タキ変種がバチルススリンギエンシス クルスタキ変種
    HD1である請求項12記載の遺伝子。
  14. 【請求項14】 配列番号:1のヌクレオチド配列を有
    する請求項13記載の遺伝子。
  15. 【請求項15】 配列番号:2のアミノ酸配列からなる
    ポリペプチドまたは該ポリペプチドの殺虫性部分をコー
    ドする請求項1記載の遺伝子。
  16. 【請求項16】 請求項15記載のアミノ酸配列に実質
    的な配列相同性を有する殺虫性ポリペプチドをコードす
    る請求項1記載の遺伝子。
  17. 【請求項17】 請求項1記載の遺伝子からなる細菌ま
    たは酵母内で複製できるベクター。
  18. 【請求項18】 (a)ファージまたは(b)プラスミ
    ドから誘導される請求項17記載のベクター。
  19. 【請求項19】 (a)遺伝子のプロモーター、5’非
    翻訳領域および場合によっては3’非翻訳領域が植物ま
    たは植物ウイルス遺伝子から誘導され、バチルス スリ
    ンギエンシス結晶タンパク質の昆虫毒性を実質的に有す
    るポリペプチドをコードする遺伝子をトウモロコシ細胞
    に導入し、そして(b)前記ポリペプチドを発現させる
    ことからなる、バチルス スリンギエンシス結晶タンパ
    ク質の昆虫毒性を実質的に有するポリペプチドをトウモ
    ロコシ内で製造する方法。
  20. 【請求項20】 トウモロコシ細胞が(a)培養細胞で
    あるか、または(b)生長している植物体の部分からな
    る請求項19記載の方法。
  21. 【請求項21】 トウモロコシ細胞が(a)トウモロコ
    シ近交系、または(b)優良トウモロコシ近交系の細胞
    である請求項19記載の方法。
  22. 【請求項22】 優良トウモロコシがアメリカン タイ
    プ カルチャー コレクションに寄託されたATCC承
    認番号第40326号を有するFunk2717である
    請求項21記載の方法。
  23. 【請求項23】 バチルス スリンギエンシス結晶毒素
    またはバチルス スリンギエンシス結晶タンパク質の昆
    虫毒性を実質的に有するポリペプチドをコードする遺伝
    子を含有するトランスジェニックトウモロコシ細胞の殺
    虫量を昆虫の幼虫に与えることからなる昆虫の幼虫を防
    除する方法。
  24. 【請求項24】 植物細胞が生長しているトウモロコシ
    植物体の部分からなる請求項23記載の方法。
  25. 【請求項25】 抗病原性または病原防除有効性を有す
    るタンパク質の抗病原性有効量または病原体を防除する
    のに十分な量を植物細胞内に産生させることからなるト
    ウモロコシ植物体を攻撃する病原体により引き起こされ
    る損傷に対してトウモロコシ植物体を保護する方法。
  26. 【請求項26】 殺有害生物性または有害生物防除有効
    性を有するタンパク質の殺有害生物性有効量または有害
    生物を防除するのに十分な量を植物細胞内に産生させる
    ことからなる有害生物損傷に対してトウモロコシ植物体
    を保護する方法。
  27. 【請求項27】 有害生物が昆虫である請求項26記載
    の方法。
  28. 【請求項28】 タンパク質がバチルス スリンギエン
    シス結晶タンパク質またはバチルス スリンギエンシス
    結晶タンパク質の昆虫毒性を実質的に有するタンパク質
    である請求項27記載の方法。
  29. 【請求項29】 タンパク質が植物体を昆虫に忌避させ
    るのに十分な量産生される請求項28記載の方法。
  30. 【請求項30】 細胞分裂またはコロニー形成を促進す
    るのに十分なある量のO−低級アルカノイル−サリチル
    酸の存在下でプロトプラストまたは細胞を培養すること
    からなる植物プロトプラストまたは植物細胞の分裂また
    はコロニー形成を増加させる方法。
  31. 【請求項31】 O−低級アルカノイル−サリチル酸が
    O−アセチルサリチル酸またはO−プロピオニルサリチ
    ル酸である請求項29記載の方法。
  32. 【請求項32】 さらに、生長調節有効で非毒性の量の
    植物生長調節剤の存在下で行われる請求項29記載の方
    法。
  33. 【請求項33】 さらに、細胞分裂またはコロニー形成
    を促進するのに十分なある量のDMSOの存在下で行わ
    れる請求項30記載の方法。
  34. 【請求項34】 プロトプラストまたは植物細胞がトウ
    モロコシのプロトプラストまたは細胞である請求項30
    記載の方法。
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