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JP3172766B2 - Method for producing protein in recombinant plant - Google Patents

Method for producing protein in recombinant plant

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Publication number
JP3172766B2
JP3172766B2 JP06880996A JP6880996A JP3172766B2 JP 3172766 B2 JP3172766 B2 JP 3172766B2 JP 06880996 A JP06880996 A JP 06880996A JP 6880996 A JP6880996 A JP 6880996A JP 3172766 B2 JP3172766 B2 JP 3172766B2
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JP
Japan
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gene
promoter
plant
tobacco
expression cassette
Prior art date
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JP06880996A
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一朗 光原
正弘 大島
浩樹 松古
佳澄 松川
俊二 名取
祐子 大橋
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農林水産省農業生物資源研究所長
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Publication date
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  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本願発明は植物中で外来の有
用タンパク質を効率的に生産させる方法に関する。ま
た、本願発明は外来タンパク質を発現させ植物に新たな
形質を付与する方法に関し、植物の育種に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for efficiently producing a foreign useful protein in a plant. The present invention also relates to a method for expressing a foreign protein to impart a new trait to a plant, and to breeding of a plant.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、植物細胞の核内に外来遺伝子を導
入した場合、外来遺伝子産物であるペプチド発現量は多
い場合で総タンパク質の0.1〜0.3%であることが報告さ
れている。特に、外来遺伝子による産物が分子量7,000
以下の小さいペプチド(以下ショートペプチドという)で
ある場合は、植物内で分解される可能性が高く大量に蓄
積させることが非常に困難である。従って、植物内で、
ショートペプチドを効率よく発現させる方法が望まれて
いる。
2. Description of the Related Art It has been reported that when a foreign gene is introduced into the nucleus of a plant cell, the amount of peptide expressed as the foreign gene product is 0.1 to 0.3% of the total protein when the amount of expression is large. In particular, the product of the foreign gene has a molecular weight of 7,000
In the case of the following small peptides (hereinafter referred to as “short peptides”), there is a high possibility that they will be degraded in plants, and it is very difficult to accumulate them in large quantities. Therefore, in the plant,
A method for efficiently expressing a short peptide is desired.

【0003】植物に外来遺伝子を導入し発現させる場
合、ほとんどの場合はCaMV35Sプロモーターのような、
常に発現している(構成的な)プロモーターを用いてい
る。しかしこの発現方法は、少なくとも植物のタンパク
質生産能力に負担となる可能性があるうえに、発現する
タンパク質が植物に悪影響を与える事も考えられる。実
際に植物ホルモン合成に関与する遺伝子のような、植物
の育成に影響を与えるようなタンパク質を生産させる試
みは失敗に終わることが多い。このような影響は特に植
物に導入したタンパク質の生産量を多くしようとするほ
ど深刻になると考えられる。
[0003] When a foreign gene is introduced into a plant and expressed, in most cases, such as the CaMV35S promoter,
We use a constantly expressed (constitutive) promoter. However, this expression method may at least burden the protein production capacity of the plant, and the expressed protein may adversely affect the plant. Attempts to produce proteins that actually affect plant growth, such as genes involved in plant hormone synthesis, often fail. Such an effect is considered to be particularly serious as the production amount of the protein introduced into the plant is increased.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題を
解決するためのものであり、その目的とするところは; (1)外来タンパク質(ペプチド)を他のタンパク質との
融合タンパク質として植物に発現させることによって、
目的の外来タンパク質の植物体内での安定性を高めるこ
と; (2)上記融合タンパク質をコードする組換え遺伝子を
構成的に一定レベルの発現させ、なおかつ誘導的に発現
量の増大するような発現カセットまたはこの発現カセッ
トを含む発現ベクターを提供し、外来タンパク質の植物
内での生産量を増大させること; (3) 誘導条件下で、一旦融合タンパク質として発現さ
れるタンパク質をその融合部分で切断しそれぞれの遊離
型タンパク質として生産させること;および (4)上記の発現カセットまたは発現ベクターを用いて
形質転換された植物を提供すること;および、 (5)外来タンパク質として、病原菌耐性のタンパク質
を用いることにより、病原菌に対して抵抗性のある植物
を提供すること;にある。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has the following objects: (1) A foreign protein (peptide) is used as a fusion protein with another protein in plants. By expressing
(2) an expression cassette that constitutively expresses the recombinant gene encoding the fusion protein at a constant level and that inducibly increases the expression level. Or providing an expression vector containing the expression cassette to increase the amount of the foreign protein produced in the plant; (3) cutting the protein once expressed as a fusion protein under the inducing condition with the fusion portion, And (4) providing a plant transformed with the above expression cassette or expression vector; and (5) using a pathogen-resistant protein as the foreign protein. Providing plants that are resistant to pathogens.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本願発明は外来遺伝子と
植物遺伝子とがタバコキチナーゼのhinge領域を介して
結合している組換え遺伝子に関する。
Means for Solving the Problems The present invention relates to a recombinant gene in which a foreign gene and a plant gene are linked via the hinge region of tobacco chitinase.

【0006】好適な実施態様においては、前記植物遺伝
子がタバコPR1aタンパク質をコードする遺伝子である。
In a preferred embodiment, the plant gene is a gene encoding a tobacco PR1a protein.

【0007】好適な実施態様においては、前記外来遺伝
子が植物タンパク質のシグナル配列と結合している。
[0007] In a preferred embodiment, the foreign gene is linked to a signal sequence of a plant protein.

【0008】好適な実施態様においては、前記外来遺伝
子が双翅目昆虫由来の抗菌性ペプチドをコードする遺伝
子であり、さらに好適にはSarcotoxin1aをコードする
遺伝子である。
[0008] In a preferred embodiment, the foreign gene is a gene encoding an antibacterial peptide derived from a dipteran insect, and more preferably a gene encoding Sarcotoxin1a.

【0009】本願発明はさらに、植物遺伝子プロモータ
ーと前記組換え遺伝子とを含有する発現カセットに関す
る。
[0009] The present invention further relates to an expression cassette containing a plant gene promoter and the recombinant gene.

【0010】好適な実施態様においては、前記植物遺伝
子プロモーターが誘導性のタバコPR1a遺伝子のプロ
モーターである。
[0010] In a preferred embodiment, the plant gene promoter is an inducible tobacco PR1a gene promoter.

【0011】好適な実施態様においては、発現カセット
はタバコPR1a遺伝子由来のターミネーターを有す
る。
In a preferred embodiment, the expression cassette has a terminator from the tobacco PR1a gene.

【0012】好適な実施態様においては、前記外来遺伝
子が植物タンパク質のシグナル配列と結合している発現
カセットである。
In a preferred embodiment, the expression gene is an expression cassette in which the foreign gene is linked to a signal sequence of a plant protein.

【0013】また、本願発明は上記発現カセットを植物
に導入する発現ベクターに関する。
[0013] The present invention also relates to an expression vector for introducing the above expression cassette into a plant.

【0014】好適な実施態様においては、前記発現ベク
ターは、さらにT−DNA領域と薬剤耐性遺伝子とを有
する。
[0014] In a preferred embodiment, the expression vector further has a T-DNA region and a drug resistance gene.

【0015】好適な実施態様においては、前記薬剤耐性
遺伝子を発現させるカリフラワーモザイクウイルス35S
プロモーターによって、外来遺伝子を発現させる誘導性
のプロモーターが構成的に発現され、かつ、サリチル酸
あるいは病原体感染(例えばタバコモザイクウイルス感
染)に伴う壊死病斑形成によって、該誘導性のプロモー
ターの活性を増大させる。
In a preferred embodiment, cauliflower mosaic virus 35S expressing the drug resistance gene
The promoter constitutively expresses an inducible promoter for expressing a foreign gene, and increases the activity of the inducible promoter by necrotic lesion formation associated with salicylic acid or pathogen infection (eg, tobacco mosaic virus infection). .

【0016】また、本願発明は、前記組換え遺伝子、前
記発現カセットあるいは前記発現ベクターで形質転換さ
れた植物に関する。
The present invention also relates to a plant transformed with the recombinant gene, the expression cassette or the expression vector.

【0017】さらに、本願発明は、以下の工程: (1)前記組換え遺伝子、発現カセット、あるいは該発
現カセットと構成的に発現する植物プロモーターに連結
された薬剤耐性遺伝子とを有する遺伝子からなる群から
選択される外来遺伝子を有する遺伝子で形質転換された
植物細胞を取得する工程; (2)該形質転換された植物細胞を誘導条件下で培養す
る工程;および、 (3)該外来遺伝子にコードされるペプチドを回収する
工程; を含む、該外来遺伝子にコードされるペプチドを製造す
る方法に関する。
Further, the present invention provides the following steps: (1) a group consisting of the recombinant gene, an expression cassette, or a gene having the expression cassette and a drug resistance gene linked to a constitutively expressed plant promoter; Obtaining a plant cell transformed with a gene having a foreign gene selected from the group consisting of: (2) culturing the transformed plant cell under inducing conditions; and (3) encoding the foreign gene Recovering the peptide to be obtained, and a method for producing a peptide encoded by the foreign gene.

【0018】好適な実施態様においては、前記薬剤耐性
遺伝子を構成的に発現させる植物プロモーターがカリフ
ラワーモザイクウイルス35Sプロモーターであり、この
カリフラワーモザイクウイルス35Sプロモーターによっ
て、外来遺伝子を発現させる誘導性のプロモーターが構
成的に発現され、かつ、サリチル酸あるいは病原体感染
に伴う壊死病斑形成よって、病原細菌に抵抗性を有する
植物外来遺伝子の発現量を増大させる。
In a preferred embodiment, the plant promoter for constitutively expressing the drug resistance gene is a cauliflower mosaic virus 35S promoter, and the cauliflower mosaic virus 35S promoter constitutes an inducible promoter for expressing a foreign gene. It increases the expression level of a plant exogenous gene that is specifically expressed and has resistance to pathogenic bacteria due to necrotic lesion formation associated with salicylic acid or pathogen infection.

【0019】また、本発明は、病原細菌に抵抗性を有す
る植物に関し、この病原細菌に抵抗性を有する植物は、
抗菌性ペプチドをコードする遺伝子と植物遺伝子とがタ
バコキチナーゼのhinge領域を介して結合している組換
え遺伝子、該組換え遺伝子と植物遺伝子プロモーターと
が結合している発現カセット、あるいは該発現カセット
と構成的に発現する植物プロモーターに連結された薬剤
耐性遺伝子とを有する遺伝子からなる群から選択される
遺伝子を有する。
The present invention also relates to a plant having resistance to a pathogenic bacterium.
A recombinant gene in which a gene encoding an antimicrobial peptide and a plant gene are linked via the hinge region of tobacco chitinase, an expression cassette in which the recombinant gene is linked to a plant gene promoter, or the expression cassette And a gene having a drug resistance gene linked to a constitutively expressed plant promoter.

【0020】好適な実施態様においては、前記形質転換
された植物は、野火病菌あるいは軟腐病菌に対して耐性
である。
In a preferred embodiment, the transformed plant is resistant to wildfire or soft rot fungi.

【0021】好適な実施態様においては、前記抗菌性ペ
プチドが双翅目昆虫由来のSarcotoxin1aである。
In a preferred embodiment, the antimicrobial peptide is Sarcotoxin1a derived from a dipteran insect.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail.

【0023】本願発明は、外来遺伝子と植物遺伝子とが
タバコキチナーゼのhinge領域を介して結合している組
換え遺伝子、植物遺伝子プロモーターと組換え遺伝子と
が結合した発現カセット、この発現カセットを植物に導
入する発現ベクターに関する。
The present invention relates to a recombinant gene in which a foreign gene and a plant gene are linked via the hinge region of tobacco chitinase, an expression cassette in which a plant gene promoter and a recombinant gene are linked, and the expression cassette in plants. It relates to an expression vector to be introduced.

【0024】本願明細書で使用する用語「植物」は、単
子葉植物および双子葉植物のいずれも含む。特に好まし
い植物として、タバコ、柑橘類、白菜、レタス、モモ、
イネ、ジャガイモ、トマト、オオムギ、コムギおよびリ
ンゴが挙げられる。
The term "plant" as used herein includes both monocotyledonous plants and dicotyledonous plants. Particularly preferred plants include tobacco, citrus, Chinese cabbage, lettuce, peach,
Rice, potatoes, tomatoes, barley, wheat and apples.

【0025】本願明細書で使用する用語「植物遺伝子プ
ロモーター」は、植物で発現する公知のプロモーターを
意味する。例えば、タバコの感染特異的タンパク質PR1a
のプロモーター(以下、タバコPR1aプロモーターとい
う)などのある種のストレスにより発現が誘導されるプ
ロモーター、カリフラワーモザイクウイルス35Sプロモ
ーター(以下、CaMV35Sプロモーターという)、ノパリ
ン合成酵素のプロモーター等が挙げられるがこれらに限
定されない。高発現のためにはエンハンサーが用いられ
得る。エンハンサーとしては、上記35Sプロモーター上
流の配列を含むエンハンサー領域が好適である。エンハ
ンサーは複数個用いられ得る。
As used herein, the term “plant gene promoter” refers to a known promoter expressed in plants. For example, the tobacco infection-specific protein PR1a
Promoters (hereinafter referred to as tobacco PR1a promoter), whose expression is induced by a certain stress, cauliflower mosaic virus 35S promoter (hereinafter referred to as CaMV35S promoter), nopaline synthase promoter, and the like. Not done. An enhancer can be used for high expression. As the enhancer, an enhancer region containing the sequence upstream of the 35S promoter is preferable. A plurality of enhancers may be used.

【0026】本願明細書で使用する用語「植物遺伝子」
は、植物が有する遺伝子を意味する。植物遺伝子として
は、いずれの遺伝子も使用され得る。好適にはタバコの
感染特異的タンパク質PR1a遺伝子が挙げられるが、これ
に限定されない。
The term "plant gene" as used herein
Means a gene possessed by a plant. As the plant gene, any gene can be used. Suitable examples include, but are not limited to, the tobacco infection-specific protein PR1a gene.

【0027】本願明細書で使用する用語「タバコキチナ
ーゼのhinge領域」とは、タバコのキチナーゼタンパク
質中で異なる機能領域(キチン結合領域と触媒領域)を隔
てている領域をいう。(H.Shinshi ら、Plant Mole. Bi
ol. 14巻、357-368(1990) 。植物遺伝子と外来遺伝子と
の連結部分にタバコキチナーゼのhinge領域が存在する
ことにより、各々のタンパク質の立体障害を避け得るこ
とが期待される。
As used herein, the term “hinge region of tobacco chitinase” refers to a region that separates different functional regions (chitin-binding region and catalytic region) in tobacco chitinase protein. (H. Shinshi et al., Plant Mole. Bi
ol. 14, 357-368 (1990). The presence of the hinge region of tobacco chitinase at the junction between the plant gene and the foreign gene is expected to avoid steric hindrance of each protein.

【0028】本願明細書で使用する用語「外来遺伝子」
とは、宿主植物にとって異種のタンパク質をコードする
遺伝子をいう。植物遺伝子、バクテリア、酵母などの微
生物の遺伝子、昆虫の遺伝子、動物の遺伝子などが好適
に用いられ得る。病原耐性植物を育種する場合等には、
抗菌性ペプチドが外来性遺伝子として用いられ得る。
As used herein, the term "foreign gene"
The term refers to a gene encoding a protein that is heterologous to the host plant. Plant genes, genes of microorganisms such as bacteria and yeasts, genes of insects, genes of animals and the like can be suitably used. When breeding pathogenic resistant plants,
Antimicrobial peptides can be used as foreign genes.

【0029】例えば、双翅目昆虫由来の抗菌性ペプチド
をコードする遺伝子をいうが、これに限定されない。双
翅目昆虫由来の抗菌性ペプチドとしては、センチニクバ
エに由来するザルコトキシン1A、ザーペシン、または
抗真菌タンパクが好ましいが、これらに限定されない。
発現カセットに導入する外来遺伝子にはシグナル配列が
付加され得、これにより生じる融合タンパク質は分泌さ
れ得る。
For example, it refers to a gene encoding an antimicrobial peptide derived from a dipteran insect, but is not limited thereto. The antibacterial peptide derived from dipteran insects is preferably, but not limited to, sarcotoxin 1A, zapesin, or an antifungal protein derived from the common fly.
A signal sequence can be added to a foreign gene to be introduced into the expression cassette, and the resulting fusion protein can be secreted.

【0030】本願発明の、外来遺伝子と植物遺伝子とが
タバコキチナーゼのhinge領域を介して結合している組
換え遺伝子の作成には、公知の遺伝子組換え技術が使用
され得る。
For the preparation of a recombinant gene of the present invention in which a foreign gene and a plant gene are linked via the hinge region of tobacco chitinase, known gene recombination techniques can be used.

【0031】本願明細書で使用する用語「発現カセッ
ト」とは、上記組換え遺伝子が発現し得るように、上記
組換え遺伝子とその発現を調節するプロモーター、エン
ハンサー等の種々の調節エレメントとが宿主細胞中で作
動し得る状態で連結されている核酸配列をいう。発現カ
セットは常法に従って構築され得る。適切なプロモータ
ー、例えば、タバコPR1aプロモーターを、上記組換え遺
伝子に結合させる。タバコPR1aプロモーターは、誘導性
でかつ発現量の高いプロモーターとして知られている。
さらに好適には、ターミネーターを上記組換え遺伝子に
結合させ得る。
As used herein, the term "expression cassette" refers to the expression of the above-mentioned recombinant gene and various regulatory elements such as promoters and enhancers that regulate its expression so that the above-mentioned recombinant gene can be expressed. A nucleic acid sequence that is operably linked in a cell. The expression cassette can be constructed according to a conventional method. An appropriate promoter, such as the tobacco PR1a promoter, is ligated to the recombinant gene. The tobacco PR1a promoter is known as an inducible and high-expression promoter.
More preferably, a terminator may be linked to the recombinant gene.

【0032】本願明細書で使用する用語「ターミネータ
ー」は、遺伝子のタンパク質をコードする領域の下流に
位置し、DNAがmRNAに転写される際の転写の終結、ポリ
A配列の付加に関与する配列である。ターミネーター
は、mRNAの安定性に関与して遺伝子の発現量に影響を及
ぼすことが知られている。ターミネーターとしては、カ
リフラワーモザイクウイルス35Sターミネーター、ノパ
リン合成酵素遺伝子のターミネーター、タバコPR1a遺伝
子のターミネーターが挙げられるが、これに限定されな
い。タバコのPR1a遺伝子のターミネーターは遺伝子の発
現効率を高めることが確認されている。
As used herein, the term "terminator" is a sequence located downstream of a region encoding a protein of a gene and involved in terminating transcription when DNA is transcribed into mRNA and adding a polyA sequence. It is. It is known that the terminator is involved in mRNA stability and affects the gene expression level. Examples of the terminator include a cauliflower mosaic virus 35S terminator, a nopaline synthase gene terminator, and a tobacco PR1a gene terminator. It has been confirmed that the tobacco PR1a gene terminator enhances gene expression efficiency.

【0033】本願明細書で使用する用語「発現ベクタ
ー」とは、上記発現カセットを宿主細胞中に伝達する媒
体をいう。発現ベクターのタイプおよび使用される調節
エレメントの種類が宿主細胞に応じて変わり得ること
は、当業者に周知の事項である。本願発明の発現ベクタ
ーはさらにT−DNA領域と薬剤耐性遺伝子とを有し得
る。
[0033] As used herein, the term "expression vector" refers to a medium that transfers the above expression cassette into a host cell. It is well known to those skilled in the art that the type of expression vector and the type of regulatory element used may vary depending on the host cell. The expression vector of the present invention may further have a T-DNA region and a drug resistance gene.

【0034】薬剤耐性遺伝子としては、形質転換植物の
選抜が容易であることが望ましい。薬剤耐性遺伝子とし
ては、ネオマイシンフォスフォトランスフェレース(NP
T)遺伝子、ハイグロマイシンフォスフォトランスフェレ
ース遺伝子等が好適に用いられ得る。
As the drug resistance gene, it is desirable that selection of a transformed plant is easy. Neomycin phosphotransferase (NP
The T) gene, the hygromycin phosphotransferase gene and the like can be suitably used.

【0035】薬剤耐性遺伝子を発現させるプロモーター
としては、上記植物遺伝子プロモーター、例えばタバコ
PR1aプロモーター、CaMV35Sプロモーター、ノパリン合
成プロモーター等が挙げられるがこれらに限定されな
い。好適には、構成的に高発現するCaMV35Sプロモータ
ーが使用され得る。上記発現カセットに外来遺伝子を発
現させるプロモーターとして誘導性のタバコPR1aプロモ
ーターを用いると、このCaMV35Sプロモーターによっ
て、この誘導性のPR1aプロモーターが構成的に発現さ
れ、かつ、サリチル酸あるいは病原体感染に伴う壊死病
斑形成によって、PR1aプロモーター発現量が増大され
る。これは、CaMV35SプロモーターとPR1aプロモーター
とが隣り合って存在するため、PR1aプロモーターの性質
が35Sプロモーター上にあるシスエレメントの影響を受
けるからと考えられる。
As the promoter for expressing the drug resistance gene, the above-mentioned plant gene promoter, for example, tobacco
Examples include, but are not limited to, PR1a promoter, CaMV35S promoter, nopaline synthesis promoter, and the like. Preferably, a CaMV35S promoter that constitutively expresses high may be used. When an inducible tobacco PR1a promoter is used as a promoter for expressing a foreign gene in the expression cassette, the CaMV35S promoter constitutively expresses the inducible PR1a promoter, and necrotic lesions associated with salicylic acid or pathogen infection. Formation increases the expression of the PR1a promoter. This is probably because the CaMV35S promoter and the PR1a promoter are adjacent to each other, so that the properties of the PR1a promoter are affected by the cis element on the 35S promoter.

【0036】発現ベクターの構築に用いるベクターとし
ては、pBI系のベクター、pUC系のベクターあるいはpTRA
系のベクターが好適に用いられ得る。 pBI系のベクター
はバイナリーベクター系あるいは中間ベクター系のよう
なアグロバクテリウムを介して植物に発現カセットを導
入し得る。例えば、pBI121、pBI101、pBI101.2、pBI10
1.3等が挙げられる。pUC系のベクターは、直接植物に発
現カセットを導入し得る。例えば、pUC18、pUC19、pUC9
などが挙げられる。本願では、pTRA系(Ohshima et al,
Plant Cell 2巻、95-106頁(1990))のバイナリーベク
ターが好適に用いられ得る。この発現ベクターは、 植
物に導入されうる領域(T-領域)に融合遺伝子を含む発現
カセットと、マーカー遺伝子としてCaMV35Sプロモータ
ーの支配下で発現されるNPT遺伝子を含んでいる。
The vector used for the construction of the expression vector may be a pBI vector, a pUC vector or pTRA.
A system vector can be suitably used. A pBI-based vector can introduce an expression cassette into a plant via Agrobacterium such as a binary vector system or an intermediate vector system. For example, pBI121, pBI101, pBI101.2, pBI10
1.3 and the like. A pUC-based vector can directly introduce an expression cassette into a plant. For example, pUC18, pUC19, pUC9
And the like. In this application, the pTRA system (Ohshima et al,
Plant Cell, Vol. 2, pp. 95-106 (1990)) can be suitably used. This expression vector contains an expression cassette containing a fusion gene in a region (T-region) that can be introduced into a plant, and an NPT gene expressed under the control of the CaMV35S promoter as a marker gene.

【0037】本願発明の発現ベクターがT−領域を有す
る場合、そのT−領域構造に: (1)アグロバクテリウムから植物に移行する際に、導
入を意図する外来遺伝子が先に移行し、続いてマーカー
遺伝子が移行する様にT-領域の右側に外来遺伝子を含む
発現カセットが配置され得る。このため薬剤耐性によっ
て選抜された形質転換植物は極めて高い確率で外来遺伝
子を含み得る、および(2)マーカー遺伝子の発現を支
配するCaMV35Sプロモーターと外来遺伝子の発現を支配
するPR1a遺伝子のプロモーターを隣り合わせに配置して
ある。このことにより、本来PR1aプロモーターを用いて
外来遺伝子を植物に発現させた場合非誘導条件下では発
現が殆ど見られないが、おそらくCaMV35Sプロモーター
の影響により非誘導状態でも構成的な発現を示し、なお
かつ誘導により高いレベルの発現を示すようになる、と
いう特徴を有する。
When the expression vector of the present invention has a T-region, the structure of the T-region is as follows: (1) When transferring from Agrobacterium to a plant, the foreign gene to be introduced moves first, An expression cassette containing a foreign gene can be arranged on the right side of the T-region so that the marker gene is transferred. Therefore, transgenic plants selected by drug resistance can contain a foreign gene with extremely high probability. (2) The CaMV35S promoter that controls the expression of the marker gene and the PR1a gene promoter that controls the expression of the foreign gene are placed side by side. It is arranged. Thus, when a foreign gene was originally expressed in a plant using the PR1a promoter, almost no expression was observed under non-inducible conditions, but it probably showed constitutive expression even in non-inducible states due to the influence of the CaMV35S promoter, and It is characterized in that it shows a high level of expression upon induction.

【0038】上記発現ベクターは、PR1aプロモーターを
用いると、サリチル酸あるいは病原体感染に伴う壊死病
斑形成によって誘導的に発現量が増大する。
When the PR1a promoter is used, the expression level of the above expression vector is inducibly increased by salicylic acid or necrotic lesion formation associated with pathogen infection.

【0039】本願発明の発現ベクターは、当業者に周知
の遺伝子組換え技術を用いて作成され得る。
The expression vector of the present invention can be prepared by using a gene recombination technique well known to those skilled in the art.

【0040】植物細胞への組換え遺伝子、発現カセッ
ト、あるいは発現ベクターの導入、エレクトロポーレー
ションによって当業者に周知の方法が用いられ得る。
A method well known to those skilled in the art can be used by introducing a recombinant gene, an expression cassette or an expression vector into a plant cell, and electroporation.

【0041】上記得られた発現カセット、あるいは発現
ベクターを細胞に導入するには、上記のようにアグロバ
クテリウムを介する方法と直接細胞に導入する方法とが
ある。
The above-obtained expression cassette or expression vector can be introduced into cells by the above-described method via Agrobacterium or directly into cells.

【0042】アグロバクテリウムを介する方法は、例え
ば、Nagelらの方法(Micribiol. Lett., 67, 325(1990))
が用いられ得る。この方法は、まず、例えば発現ベクタ
ーをエレクトロポレーションによってアグロバクテリウ
ムに形質転換し、ついで、形質転換されたアグロバクテ
リウムをPlant Molecular Biology Manual (S. B. Gelv
in et al., Academic Press Publishers) に記載の方法
で植物細胞に導入する方法である。発現カセット、発現
ベクターを直接細胞に導入する方法としては、エレクト
ロポレーション法、遺伝子銃法がある。
Agrobacterium-mediated methods are described, for example, in the method of Nagel et al. (Micribiol. Lett., 67, 325 (1990)).
Can be used. In this method, first, for example, an expression vector is transformed into Agrobacterium by electroporation, and then the transformed Agrobacterium is transformed into a plant molecular biology manual (SB Gelv.
in et al., Academic Press Publishers). Methods for directly introducing an expression cassette and an expression vector into cells include an electroporation method and a gene gun method.

【0043】発現カセット、発現ベクターを導入された
細胞は、まずカナマイシン耐性等の薬剤耐性で選択さ
れ、ついで、常法により、植物体に再生され得る。
Cells into which the expression cassette and the expression vector have been introduced can be first selected for drug resistance such as kanamycin resistance, and then regenerated into plants by a conventional method.

【0044】形質転換された植物における外来遺伝子の
発現の確認には、当業者に周知の方法が用いられ得る。
例えば、形質転換された植物から可溶性のタンパク質を
抽出し、Analytical Biochemistry 166, 368-379に記載
のように、SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動で抽出
した蛋白質を分離し、PVDF膜に転写した後、目的の蛋白
質に対する抗体と反応させ、生じるバンドを免疫化学的
に検出する事によって、発現が確認され得る。
For confirming the expression of a foreign gene in a transformed plant, a method well known to those skilled in the art can be used.
For example, a soluble protein is extracted from a transformed plant, and the protein extracted by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis is separated and transferred to a PVDF membrane as described in Analytical Biochemistry 166, 368-379. Expression can be confirmed by reacting with an antibody against the target protein and immunochemically detecting the resulting band.

【0045】病原菌抵抗性の測定は、植物体に再生され
た形質転換植物およびコントロール植物の葉に病原菌を
細針束を用いて接種し、適当な時間、例えば6日後に壊
死病班の大きさおよび葉色の変化により病徴の程度を判
定する。病原菌としては、野火病菌(P. sylingae pv. t
abaci)、軟腐病菌(E. cartovara subsp. carotovora)
などが挙げられる。
The pathogen resistance is measured by inoculating the leaves of the transformed plant and control plant, which have been regenerated into a plant, with the pathogen using a fine needle bundle, and after an appropriate time, for example, 6 days, the size of the necrotic lesion. The degree of the symptom is determined from the change in leaf color. As the pathogen, wildfire fungus (P. sylingae pv. T
abaci), soft rot fungus (E. cartovara subsp. carotovora)
And the like.

【0046】本願発明の一態様として、植物遺伝子とし
てタバコPR1aタンパク質遺伝子を、外来遺伝子として双
翅目昆虫由来の抗菌性ペプチドであるSarcotoxin1aの遺
伝子をそれぞれ用いて、タバコキチナーゼのhinge領域
を介して連結させたものについて説明する。
In one embodiment of the present invention, a tobacco PR1a protein gene is used as a plant gene, and a Sarcotoxin1a gene, which is an antibacterial peptide derived from a dipteran insect, is used as a foreign gene, and is linked via the hinge region of tobacco chitinase. The following is a description of what has been made.

【0047】Sarcotoxin 1aは細菌類に広く抗菌性を示
すペプチドであり本ペプチドをタバコに導入することに
より、病原菌に対して一定の抵抗性を示す植物が得られ
ることがすでに確かめられている(特開平7-250685)。し
かしながら、このSarcotoxin1aの様な短いペプチドは植
物体内では不安定であることが予想されるため、タバコ
の持つ感染特異的タンパク質であるPR1aとの融合タンパ
ク質として生産させることにより安定化させることが期
待される。タバコキチナーゼのhinge領域は、タバコの
キチナーゼタンパク質中で異なる機能領域(キチン結合
領域と触媒領域)を隔てている領域である。タバコPR1a
タンパク質とSarcotoxinとの連結部分にタバコキチナー
ゼのhinge領域を挿入することにより、各々のタンパク
質の立体障害が避けられ得る。また、融合タンパク質の
N末端にはタバコPR1aタンパク質のシグナル配列が付加
されておりこれにより、融合タンパク質は分泌され得
る。病原菌に対する抗菌性が向上することが見込まれる
が、これは、融合タンパク質が細胞間隙に分泌される結
果、植物細胞に対する損傷を防ぎ、さらに細胞間隙から
侵入してくる病原菌を防ぐからであろう。
Sarcotoxin 1a is a peptide that has widespread antibacterial activity against bacteria, and it has already been confirmed that introduction of this peptide into tobacco can produce plants that exhibit a certain level of resistance to pathogenic bacteria (particularly). Kaihei 7-250685). However, since short peptides such as Sarcotoxin1a are expected to be unstable in plants, they are expected to be stabilized by producing them as fusion proteins with PR1a, an infection-specific protein possessed by tobacco. You. The hinge region of tobacco chitinase is a region that separates different functional regions (chitin-binding region and catalytic region) in tobacco chitinase protein. Tobacco PR1a
By inserting the hinge region of tobacco chitinase into the junction between the protein and Sarcotoxin, steric hindrance of each protein can be avoided. Further, a signal sequence of tobacco PR1a protein is added to the N-terminus of the fusion protein, whereby the fusion protein can be secreted. It is expected that the antibacterial property against pathogens will be improved, because the fusion protein is secreted into the intercellular space, thereby preventing damage to plant cells and further preventing pathogens from entering the intercellular space.

【0048】[0048]

【実施例】以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明す
る。この実施例で使用した制限酵素、プラスミド等は宝
酒造株式会社、東洋紡績株式会社等から入手可能であ
る。
The present invention will be specifically described below with reference to examples. Restriction enzymes, plasmids and the like used in this example can be obtained from Takara Shuzo Co., Ltd., Toyobo Co., Ltd. or the like.

【0049】(実施例1 組換え遺伝子および発現カセ
ットの作成)外来遺伝子と植物遺伝子とがタバコキチナ
ーゼのhinge領域を介して結合している組換え遺伝子を
以下のように作成した。図1に基づいて説明する。
Example 1 Preparation of Recombinant Gene and Expression Cassette A recombinant gene in which a foreign gene and a plant gene are linked via the hinge region of tobacco chitinase was prepared as follows. A description will be given based on FIG.

【0050】(1) P+S PR1a断片(PR1aプロモーター
の一部とPR1a蛋白質のシグナルペプチドをコードする配
列を有するDNA断片)の調製 図1に示すタバコPR1a遺伝子のゲノミッククローンを有
するプラスミドpPR-γ(M.Oshimaら、FEBS Letters 2
55巻、243ー246頁(1987))を鋳型として、PR1aプロモー
ター領域にあるXhoI部位からシグナルペプチドをコード
している領域までを増幅し、DNA断片(P+S PR1a断片)
を得た。P+S PR1a断片は、配列番号1の配列を有するプ
ライマーPPR1a51と配列番号2の配列を有するプライマ
ーSPR1a31とをプライマーとして、Pfuポリメラーゼ(st
ratagene社製)を用いてPCRで得られた断片である。こ
のPCRに用いたプライマーのうちSPR1a31はPR1a遺伝子の
シグナルペプチドをコードする配列と相補的な配列を有
しているが、図2に示すように、塩基が一部置換されて
いる。この塩基の置換により制限酵素部位Pst1が新たに
導入されたが、コードするアミノ酸配列には変化がな
い。
(1) Preparation of P + S PR1a Fragment (DNA Fragment Having Part of PR1a Promoter and Sequence Encoding Signal Peptide of PR1a Protein) Plasmid pPR-γ having a genomic clone of the tobacco PR1a gene shown in FIG. (M. Oshima et al., FEBS Letters 2
55, 243-246 (1987)), a DNA fragment (P + S PR1a fragment) was amplified from the XhoI site in the PR1a promoter region to the region encoding the signal peptide using the template.
I got The P + SPR1a fragment was prepared by using a primer PPR1a51 having the sequence of SEQ ID NO: 1 and a primer SPR1a31 having the sequence of SEQ ID NO: 2 as primers, using Pfu polymerase (st
ratagene). Among the primers used in this PCR, SPR1a31 has a sequence complementary to the sequence encoding the signal peptide of the PR1a gene, but has a partial base substitution as shown in FIG. Although the restriction enzyme site Pst1 was newly introduced by this base substitution, the encoded amino acid sequence was not changed.

【0051】(2) TPR1a断片(PR1a遺伝子のターミネ
ーター領域を有するDNA断片)の調製 図1のタバコPR1a遺伝子のゲノミッククローンを有する
プラスミドpPR-γを鋳型として、PR1a遺伝子のターミネ
ーター領域を有するDNA断片(TPR1a断片)を得た。 TPR
1a断片は、配列番号3のプライマーTPR1a51および配列
番号4のプライマーBKSBEを用いて、PR1aのターミネー
ター領域をPCRで増幅して得られたDNA断片である。この
PCRに用いたプライマーのうち、TPR1a51は5'端にSarcot
oxin 1aをコードするcDNAの3'端と相同な配列を有し、
さらにその終止コドンの直後にSacIの認識配列を有す
る。また、終止コドン直前に、図3に示すように塩基が
一部置換されている。この塩基の置換により制限酵素認
識部位PmaCIが新たに導入されたが、コードするアミノ
酸配列には変化がない。他方、プライマーBKSBEは、pPR
-γのベクター部分のEcolI部位からBamHI部位までと相
同な配列を持つ。この部位はpPR-γのPR1a遺伝子のター
ミネーターに相当する部分の3'端と隣接している。
(2) Preparation of TPR1a Fragment (DNA Fragment Having Terminator Region of PR1a Gene) Using the plasmid pPR-γ having the genomic clone of the tobacco PR1a gene of FIG. 1 as a template, a DNA fragment having a terminator region of the PR1a gene ( TPR1a fragment). TPR
The 1a fragment is a DNA fragment obtained by amplifying the terminator region of PR1a by PCR using the primer TPR1a51 of SEQ ID NO: 3 and the primer BKSBE of SEQ ID NO: 4. this
Among the primers used for PCR, TPR1a51 had Sarcot at the 5 'end.
Has a sequence homologous to the 3 'end of the cDNA encoding oxin 1a,
In addition, immediately after the stop codon, it has a recognition sequence for SacI. Immediately before the stop codon, a base is partially substituted as shown in FIG. Although the restriction enzyme recognition site PmaCI was newly introduced by this base substitution, the encoded amino acid sequence was not changed. On the other hand, the primer BKSBE
-Has a sequence homologous from the EcolI site to the BamHI site in the vector portion of -γ. This site is adjacent to the 3 'end of the portion corresponding to the PR1a gene terminator of pPR-γ.

【0052】(3)HMPR1a断片(タバコのキチナーゼの
hinge領域およびPR1aの成熟型タンパク質をコードする
領域を有するDNA断片)の調製 図1のタバコPR1a遺伝子のゲノミッククローンを有する
プラスミドpPR-γを鋳型として、PR1aの成熟型タンパク
質をコードする領域を有するDNA断片(H MPR1a断片)を得
た。 H MPR1a断片は、配列番号5のプライマーHMPPR1a5
1および配列番号6のプライマーMPR1a31を用いて、PCR
により増福された断片である。このPCRに用いたプライ
マーのうち、HMPR1a51は5'端にTPR1a51のPmaCI部位およ
びその周辺の12塩基の配列と同一の配列を含み、さらに
その3'側にタバコのキチナーゼのhinge領域をコードす
る領域と同一の配列を有する。
(3) HMPR1a fragment (tobacco chitinase
Preparation of DNA fragment having hinge region and region encoding PR1a mature protein) DNA having region encoding mature PR1a protein using plasmid pPR-γ having a genomic clone of tobacco PR1a gene in FIG. 1 as a template A fragment (H MPR1a fragment) was obtained. The HMPR1a fragment was prepared using the primer HMPPR1a5 of SEQ ID NO: 5.
PCR using primers MPR1a31 of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 6
It is a fragment that has been blessed by. Among the primers used in this PCR, HMPR1a51 contains the same sequence as the 12-base sequence of the PmaCI site of TPR1a51 at the 5 ′ end and a region encoding the hinge region of tobacco chitinase on the 3 ′ side. Has the same sequence as

【0053】また、MPR1a31は3'側の終止コドン直後
に、制限酵素SacIの認識部位が付加されている。
[0053] MPR1a31 has a recognition site for the restriction enzyme SacI added immediately after the 3'-side stop codon.

【0054】(4)MSARCO断片(Sarcotoxinの成熟型ペ
プチドをコードする領域を有するDNA断片)の調製 Sarcotoxin1AのcDNAを含む既知のプラスミドpTO19(N. M
atsumoto et al., BioChem. J., 239, 717(1986))を鋳
型として、 Sarcotoxinの成熟型ペプチドをコードする
領域を有するDNA断片(MSARCO断片)を得た。このMSARCO
断片は、配列番号7のプライマーMSARCO51および配列番
号8のプライマーMSARCO31を用いてSarcotoxinの成熟型
ペプヂドをコードする領域をPCRにより増幅して得られ
たDNA断片である。プライマーMSARCO51およびMSARCO31
の配列をそれぞれ図4および図5に示す。プライマーMS
ARCO51は5’端付近にSPR1a31のPstI部位およびその周辺
の14塩基と相補的な配列を持つ。MSARCO31は、図5に示
すように終止コドンをコードする領域と相補的な配列周
辺に制限酵素PmaCIおよびSacIの認識部位が導入されて
いる。この制限酵素部位の導入は、TPR1a51と同様にし
て行った。
(4) Preparation of MSARCO Fragment (DNA Fragment Having Region Encoding Sarcotoxin Mature Peptide) Known plasmid pTO19 (N.M.) containing the cDNA of Sarcotoxin1A
Using atsumoto et al., BioChem. J., 239 , 717 (1986)) as a template, a DNA fragment (MSARCO fragment) having a region encoding a mature Sarcotoxin peptide was obtained. This MSARCO
The fragment is a DNA fragment obtained by amplifying a region encoding the mature peptide of Sarcotoxin by PCR using primer MSARCO51 of SEQ ID NO: 7 and primer MSARCO31 of SEQ ID NO: 8. Primers MSARCO51 and MSARCO31
Are shown in FIGS. 4 and 5, respectively. Primer MS
ARCO51 has a sequence complementary to the PstI site of SPR1a31 and its surrounding 14 bases near the 5 ′ end. As shown in FIG. 5, MSARCO31 has recognition sites for restriction enzymes PmaCI and SacI introduced around a sequence complementary to a region encoding a stop codon. This restriction enzyme site was introduced in the same manner as in TPR1a51.

【0055】(5)MSARCO-TPR断片(MSARCO断片とTPR1
a断片とを連結したDNA断片)の調製 上記(4)で得られたMSARCO DNA断片と(2)で得られ
たTPR1a断片とを鋳型としてプライマーMSARCO31およびB
KSBEを用いる組換えPCR法により増幅し、MSARCO-TPR断
片を得た。
(5) MSARCO-TPR fragment (MSARCO fragment and TPR1
Preparation of DNA Fragment Linked with Fragment a) Using the MSARCO DNA fragment obtained in (4) above and the TPR1a fragment obtained in (2) as templates, primers MSARCO31 and BSAR
Amplification was performed by a recombinant PCR method using KSBE to obtain a MSARCO-TPR fragment.

【0056】(6)組換え遺伝子の調製(P+S PR1a断
片、H MPR1a断片およびMSARCO-TPR1a断片の接続) 上記(1)で得られたP+S PR1a断片、(3)で得られた
H MPR1a断片および(5)で得られた(2)と(4)と
の結合断片であるMSARCO-TPR1a断片を、それぞれ、プラ
スミドpUC18にクローニングし、それぞれ、 pUC P+S PR
1a、pUC H MPR1aおよびpUC MSARCO-TPR1aと命名した
(図6を参照)。これらのプラスミドに目的の配列が正
しく挿入されていることを、アプライドバイオシステム
社製の塩基配列決定kitおよび塩基配列解析装置を用い
て確認した。これらの、pUC18にクローニングされ塩基
配列を確認したDNAを以後の遺伝子組換えの材料として
用いた。配列番号7に、配列決定されたPR1aのターミネ
ーター部分の塩基配列を示す。
(6) Preparation of Recombinant Gene (Connection of P + SPR1a Fragment, H MPR1a Fragment and MSARCO-TPR1a Fragment) P + SPR1a Fragment Obtained in (1) above, Obtained in (3)
The HMPR1a fragment and the MSARCO-TPR1a fragment, which is the binding fragment of (2) and (4) obtained in (5), were cloned into plasmid pUC18, respectively.
1a, pUC H MPR1a and pUC MSARCO-TPR1a (see FIG. 6). Correct insertion of the target sequence into these plasmids was confirmed using a base sequence determination kit and a base sequence analyzer manufactured by Applied Biosystems. These DNAs, which were cloned into pUC18 and whose nucleotide sequence was confirmed, were used as a material for subsequent gene recombination. SEQ ID NO: 7 shows the nucleotide sequence of the sequenced PR1a terminator.

【0057】以下、図6を参照しながら本願発明の組換
え遺伝子の作成を説明する。
Hereinafter, the production of the recombinant gene of the present invention will be described with reference to FIG.

【0058】まず、プラスミドpPR-γのPR1a遺伝子のプ
ロモーター領域のXhoI部位より上流(5'側)部分を制限酵
索EcoRIおよびXhoIで切断し、得られた約1.6kbの断片を
Bio101社製のGene Clean kitで精製した。他方、P+S PR
1a断片をクローニングしたプラスミドpUC P+S PR1aをEc
oRI−XhoIで切断し、その切断部位に、上記精製した約
1.6kbの断片を挿入した。得られたプラスミド(pUC P+S
PR(2.4))はインサートとして全長のPR1a遺伝子プロモ
ーターおよびPR1a遺伝子のシグナル配列をコードするDN
A領域を含む。このプラスミドはEcoRIで切り出される、
タバコPR1aプロモーターのカセットを有している。
First, an upstream (5 ′ side) portion of the XhoI site of the promoter region of the PR1a gene of the plasmid pPR-γ was digested with restriction enzymes EcoRI and XhoI, and the obtained fragment of about 1.6 kb was digested.
Purification was performed using Bio101 Gene Clean kit. On the other hand, P + S PR
The plasmid pUC P + SPR1a into which the 1a fragment was cloned
digested with oRI-XhoI.
A 1.6 kb fragment was inserted. The resulting plasmid (pUC P + S
PR (2.4)) is a DN encoding the full-length PR1a gene promoter and signal sequence of the PR1a gene as inserts.
A region is included. This plasmid is cut out with EcoRI,
It has a cassette for the tobacco PR1a promoter.

【0059】pUC MSARCO-TPR1aを制限酵素PstIで切断
し、MSARCO-TPR1aに相当するDNA断片を精製した。この
断片を、pUC P+S PR(2.4)のPstI部位に挿入した。得ら
れたプラスミドのうち挿入されたDNA配列が正しくP+S P
R1a- MSARCO-TPR1aの方向に挿入されているプラスミド
(pUC P+S PR(2.4) MSARCO-TPR1a)を選択した。このプラ
スミドは、EcoRIで切り出される、タバコPR1aプロモー
ターによって支配される、発現可能な非融合Saracotoxi
nをコードする遺伝子のカセットを有している。
PUC MSARCO-TPR1a was digested with restriction enzyme PstI, and a DNA fragment corresponding to MSARCO-TPR1a was purified. This fragment was inserted into the PstI site of pUC P + SPR (2.4). The inserted DNA sequence of the obtained plasmid is correct P + SP
R1a- Plasmid inserted in the direction of MSARCO-TPR1a
(pUC P + SPR (2.4) MSARCO-TPR1a) was selected. This plasmid contains an expressible non-fused Saracotoxi, excised with EcoRI and driven by the tobacco PR1a promoter.
It has a cassette for the gene encoding n.

【0060】ついで、プラスミドpUC H MPR1aからH MPR
1a部分を制限酵素PmaCI, SacIにより切り出した。他
方、pUC P+S PR(2.4) MSARCO-TPR1aをPmaCI-SacIで切断
し、その部位に切り出したH MPR1a部分を挿入した(pUC
P+S PR1a(2.4) MSARCO H MPR1aTPR)。このプラスミド
は、外来遺伝子として双翅目昆虫由来の抗菌性ペプチド
であるSarcotoxin1aの遺伝子と、植物遺伝子としてタバ
コPR1aタンパク質遺伝子とを、タバコキチナーゼのhing
e領域を介して連結させた本願発明の組換え遺伝子を含
有している。さらに、このプラスミドは、タバコPR1aプ
ロモーターによって支配されるSarcotoxin1a-PR1a融合
タンパク質をコードする組換え遺伝子を有しており、こ
のプラスミドを、EcoRIで切断すると、タバコPR1aプロ
モーターによって支配される発現可能なSarcotoxin1a-h
inge-PR1a融合タンパク質をコードする組換え遺伝子、
P+S PR1a(2.4) MSARCO H MPR1a TPR、つまり、本願発明
の組換え遺伝子を発現する発現カセットを有している。
Next, plasmids pUC H MPR1a to H MPR
1a was cut out with restriction enzymes PmaCI and SacI. On the other hand, pUC P + SPR (2.4) MSARCO-TPR1a was digested with PmaCI-SacI, and the excised HMPR1a portion was inserted into the site (pUC
P + S PR1a (2.4) MSARCO H MPR1aTPR). This plasmid contains the gene for Sarcotoxin1a, an antimicrobial peptide derived from dipteran insects as a foreign gene, the tobacco PR1a protein gene as a plant gene, and the tobacco chitinase hing.
It contains the recombinant gene of the present invention linked via the e region. Furthermore, this plasmid has a recombinant gene encoding the Sarcotoxin1a-PR1a fusion protein controlled by the tobacco PR1a promoter, and when this plasmid is cut with EcoRI, the expressible Sarcotoxin1a is controlled by the tobacco PR1a promoter. -h
a recombinant gene encoding the inge-PR1a fusion protein,
P + SPR1a (2.4) MSARCO H MPR1a TPR, that is, an expression cassette that expresses the recombinant gene of the present invention.

【0061】(実施例2 発現ベクターの構築)バイナ
リーベクターpTRA415(図7)(Ohshima et al, Plant
Cell 2巻、95-106頁(1990))は、BglII-BglII断片内
に、CaMV35Sプロモーターの下流にNPT遺伝子が結合した
配列を有する。このpTRA415をBglIIで切断し、ライゲー
ス(ligase)によって再連結した後、大腸菌JM109に導
入した。形質転換株の中から、pTRA415のBglII-BglII断
片が逆の方向に挿入されたプラスミド(pTRA415(R))を選
抜した。pTRA415(R)はT-領域内部にマーカー遺伝子とし
てCaMV35Sプロモーターで支配されるNPT遺伝子を有し、
その右側にpTRA415(R)内で一箇所だけ切断する(ユニー
クな)制限酵素切断部位として、EcoRI部位を持つ。この
EcoRI部位に外来遺伝子を導入した場合、この外来遺伝
子が植物に移行した後にマーカー遺伝子が移行される。
Example 2 Construction of Expression Vector Binary vector pTRA415 (FIG. 7) (Ohshima et al, Plant
Cell 2, 95-106 (1990)) has a sequence in which the NPT gene is bound downstream of the CaMV35S promoter in a BglII-BglII fragment. This pTRA415 was cut with BglII, religated with ligase, and then introduced into E. coli JM109. From the transformants, a plasmid (pTRA415 (R)) in which the BglII-BglII fragment of pTRA415 was inserted in the reverse direction was selected. pTRA415 (R) has an NPT gene governed by the CaMV35S promoter as a marker gene inside the T-region,
On the right side, it has an EcoRI site as a (unique) restriction enzyme cleavage site that cuts only one place in pTRA415 (R). this
When a foreign gene is introduced into the EcoRI site, the marker gene is transferred after the transfer of the foreign gene into the plant.

【0062】上記プラスミドpUC P+S PR1a(2.4) MSARCO
TPR(非融合Sarcotoxinを発現するプラスミド)をEcoR
Iで切断し、P+S PR1a(2.4) MSARCO TPR断片を切り出
し、pTRA415(R)のEcoRI部位に挿入した。得られたプラ
スミドから、挿入された発現カセットのPR1aプロモータ
ーがマーカー遺伝子のCaMV35Sプロモーターと隣接する
ように挿入されているものを選抜した(プラスミドPS
S)。
The above plasmid pUC P + S PR1a (2.4) MSARCO
TPR (plasmid expressing unfused Sarcotoxin) with EcoR
After digestion with I, the P + SPR1a (2.4) MSARCO TPR fragment was cut out and inserted into the EcoRI site of pTRA415 (R). From the obtained plasmid, those in which the PR1a promoter of the inserted expression cassette was inserted so as to be adjacent to the CaMV35S promoter of the marker gene were selected (plasmid PS
S).

【0063】同様に、プラスミドpUC P+S PR1a(2.4) MS
ARCO H MPR1a TPR(融合Sarcotoxin-PR1aタンパク質を
発現するプラスミド)をEcoRIで切断し、P+S PR1a(2.4)
MSARCO H MPR1a TPR断片を切り出し、pTRA415(R)のEco
RI部位に挿入した。得られたプラスミドから、挿入され
た発現カセットのPR1aプロモーターがマーカー遺伝子の
CaMV35Sプロモーターと隣接するように挿入されている
ものを選抜した(プラスミドPSP)。
Similarly, the plasmid pUC P + S PR1a (2.4) MS
ARCO H MPR1a TPR (plasmid expressing fusion Sarcotoxin-PR1a protein) is cut with EcoRI and P + SPR1a (2.4)
The MSARCO H MPR1a TPR fragment was cut out and pTRA415 (R) Eco
Inserted at RI site. From the obtained plasmid, the PR1a promoter of the inserted expression cassette was
Those inserted so as to be adjacent to the CaMV35S promoter were selected (plasmid PSP).

【0064】(実施例3 発現カセットのタバコへの導
入) (Agrobacterium tumefaciensの形質転換)Agrobacteri
um tumefaciensを250μg/mlのストレプトマイシンと50
μg/mlのリファンピシンを含む培地中、28℃で培養しNa
gelら(Micribiol. Lett., 67, 325(1990))の方法に従っ
て、細胞培養液を調整し、発現ベクター(プラスミドPS
P)をエレクトロポレーションにより上記細菌に導入し
た。同様にして、プラスミドPSS(これは非融合Sarcoto
xinを発現するベクターである)、および特開平7-25068
5に記載のプラスミドPST10(これは、構成的に非融合Sa
rcotoxinを発現するベクターである)を上記細菌に導入
した。本願発明に用いたPSP、PSSおよびPST10の各プラ
スミドの模式図を図8に示す。
Example 3 Introduction of Expression Cassette into Tobacco (Transformation of Agrobacterium tumefaciens)
um tumefaciens with 250 μg / ml streptomycin and 50
Culture in a medium containing μg / ml rifampicin at 28 ° C and Na
According to the method of gel et al. (Micribiol. Lett., 67, 325 (1990)), a cell culture solution was prepared and an expression vector (plasmid PS
P) was introduced into the bacteria by electroporation. Similarly, plasmid PSS (this is the unfused Sarcoto
xin) and JP-A-7-25068
Plasmid PST10 according to 5, which is constitutively unfused Sa
rcotoxin) was introduced into the bacteria. FIG. 8 shows a schematic diagram of each plasmid of PSP, PSS and PST10 used in the present invention.

【0065】(タバコの形質転換)上記方法でプラスミ
ドPSPで形質転換されたAgrobacteriumを得、YEB培地(DN
Acloning第2巻78頁)で振とう培養した後、減菌水で20
倍に希釈し、タバコ(Nicotiana tabacum Samsun NN)の
葉片を共存培養した。2〜3日後、抗生物質を含む培地
で上記細菌を除去し、2週間ごとに選択培地で継代し、
形質転換したタバコ細胞を選抜し、定法により再分化し
た結果29個体の独立した形質転換個体を得た。
(Transformation of tobacco) Agrobacterium transformed with the plasmid PSP by the above method was obtained, and a YEB medium (DN
After shaking culture in Acloning, Vol. 2, p.
The mixture was diluted twice and co-cultured with leaf pieces of tobacco (Nicotiana tabacum Samsun NN). After 2-3 days, the bacteria are removed with a medium containing antibiotics, and subcultured with a selection medium every two weeks.
Transformed tobacco cells were selected and re-differentiated by a standard method. As a result, 29 independent transformed individuals were obtained.

【0066】同様に、プラスミドPSSあるいはプラスミ
ドPST10で形質転換された形質転換個体を得た。
Similarly, a transformed individual transformed with the plasmid PSS or the plasmid PST10 was obtained.

【0067】(実施例4 形質転換植物における融合タ
ンパク質のウェスタンブロッティングによる検出)得ら
れたPSPで形質転換された形質転換植物、プラスミドPST
10で形質転換された植物、および野生型のSamsun NN植
物からそれぞれ可溶性のタンパク質抽出液を調製した。
それぞれのタバコの葉から直径約7mmの葉片4枚を切り
取りサリチル酸0.5mM水溶液上に、および対象として純
水上に、浮遊させた状態で2日間培養した後、20μlの5
0mM Na-PO4(pH7.0), 1mM Na-EDTA, 10μM A-PMSF, 0.5
μg/ml Leupeptin, 2mM DTT中ですりつぶし、10,000rpm
で10分間遠心を行い上清を回収しタンパク質抽出液とし
た。この抽出液のうち2.5μlをAnalytical Biochemistr
y 166, 368-379で示されているSDS-ポリアクリルアミド
ゲル電気泳動で分離し、PVDF膜に転写した後、抗Sarcot
oxin抗体と反応するバンドを免疫化学的に検出した。図
9にウェスタンブロッティングの結果を示す。
Example 4 Detection of Fusion Protein in Transformed Plant by Western Blotting Transformed plant transformed with PSP obtained, plasmid PST
Soluble protein extracts were prepared from the plants transformed in step 10 and wild-type Samsun NN plants, respectively.
Four leaf pieces of about 7 mm in diameter were cut from each tobacco leaf, and cultured for 2 days in a suspended state on a 0.5 mM aqueous solution of salicylic acid and, as a target, on pure water.
0 mM Na-PO 4 (pH 7.0), 1 mM Na-EDTA, 10 μM A-PMSF, 0.5
Grind in μg / ml Leupeptin, 2mM DTT, 10,000rpm
And centrifuged at for 10 minutes to recover the supernatant to obtain a protein extract. 2.5 μl of this extract is used for Analytical Biochemistr
y After separation by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis indicated by 166, 368-379, transfer to PVDF membrane, anti-Sarcot
The band reacting with the oxin antibody was detected immunochemically. FIG. 9 shows the results of Western blotting.

【0068】融合遺伝子を導入した植物(PSP植物)で
は、サリチル酸処理の有無に関わらず融合タンパク質と
思われるバンドが検出された。ただし、検出される融合
タンパク質の量は、サリチル酸による誘導により著しく
増加した。また、サリチル酸処理により遊離型(融合し
ていない)Sarcotoxinと思われるバンドが見られるよう
になった。Samsun NN植物では抗Sarcotoxin抗体に反応
するバンドは検出されないが、PST10植物ではSarcotoxi
nに由来すると思われるバンドが検出され、これはPSP植
物の低分子側に現れるバンドと一致した。同様の実験を
抗Sarcotoxin抗体にかえて抗PR1a抗体でも行った。その
結果PSP植物で見られる高分子側のバンドは抗PR1a抗体
でも認識されることが確認されて、この高分子側のバン
ドが融合タンパク質であることが確認された。
In the plant into which the fusion gene was introduced (PSP plant), a band considered to be a fusion protein was detected regardless of the presence or absence of salicylic acid treatment. However, the amount of fusion protein detected was significantly increased by induction with salicylic acid. Salicylic acid treatment resulted in the appearance of free (unfused) Sarcotoxin bands. No band reacting with anti-Sarcotoxin antibody was detected in Samsun NN plants, but Sarcotoxi in PST10 plants.
A band presumed to be derived from n was detected, which was consistent with the band appearing on the low molecular side of the PSP plant. Similar experiments were performed with anti-PR1a antibody instead of anti-Sarcotoxin antibody. As a result, it was confirmed that the high-molecular-side band observed in the PSP plant was also recognized by the anti-PR1a antibody, and that the high-molecular-side band was a fusion protein.

【0069】(実施例5 融合遺伝子を導入した形質転
換植物の野火病菌抵抗性の検定)形質転換タバコおよび
コントロール植物の葉に細針を用いて4カ所傷を付け、
野火病菌(P. sylingae pv. tabaci)の懸濁液2×107mlを
接種した。同様の処理を1系統の植物に対し4回行っ
た。6日後に壊死病班の大きさおよび葉色の変化により
病徴の程度を判定した。
Example 5 Assay of Wild Plant Blight Resistance of Transformed Plant Introduced with Fusion Gene Four leaves were wounded on the leaves of transformed tobacco and control plants using fine needles.
2 × 10 7 ml of a suspension of wildfire fungus (P. sylingae pv. Tabaci) was inoculated. The same treatment was performed four times for one plant. Six days later, the degree of the symptom was determined based on the size of the necrotic lesion and changes in leaf color.

【0070】壊死病斑の評価を以下の数字で表した。The evaluation of necrotic lesions was represented by the following numbers.

【0071】 0 壊死部位は認められない 1 壊死部位の直径が3mm以下 2 壊死部位の直径が5mm以下 3 壊死部位の直径が10mm以下 4 壊死部位の直径が10mm以上 黄化部位の評価を以下の数字で表した。0 Necrotic site is not recognized 1 Necrotic site diameter is 3 mm or less 2 Necrotic site diameter is 5 mm or less 3 Necrotic site diameter is 10 mm or less 4 Necrotic site diameter is 10 mm or more Expressed by numbers.

【0072】 0 黄化部位は認められない 1 直径が5mm程度の淡い黄化部位あり 2 直径が5mmを越える黄化部位あり 3 直径が10mm以上の黄化部位あり 接種部位が黄化に伴い壊死部が拡大 この結果を図10に示す。融合遺伝子が導入されたタバ
コのうちいくつかの個体がコントロール植物と比べ野火
病菌による病徴の軽減が認められた。
0 No yellowing site is observed 1 There is a pale yellowing site with a diameter of about 5 mm 2 There is a yellowing site with a diameter of more than 5 mm 3 There is a yellowing site with a diameter of 10 mm or more Necrosis due to yellowing The result is shown in FIG. Some of the tobacco plants into which the fusion gene had been introduced showed reduced symptom caused by wildfire compared with control plants.

【0073】本願発明の発現カセットを用いることによ
り、sarcotoxinを単独で発現させるよりも抵抗性が強化
されていることがわかる。
[0073] It can be seen that the use of the expression cassette of the present invention enhances the resistance compared to expressing sarcotoxin alone.

【0074】(実施例6 融合遺伝子を導入した形質転
換植物の軟腐病菌抵抗性の検定)形質転換タバコおよび
コントロール植物の葉から直径7mmの葉片を切り出し、
軟腐病菌(E. carotovara subsp. carotovora)の懸濁液4
×107ml、および対象として純水上に浮遊させた。1系
統の植物に対し4枚の葉片を実験に用いた。3日後に病
徴の程度を葉色の変化により、細菌の増殖を懸濁液の濁
度の変化で、判定した。結果を図11に示す。
Example 6 Test for Resistance to Soft Rot of Transgenic Plant Introduced with Fusion Gene A leaf piece of 7 mm in diameter was cut out from the leaves of the transformed tobacco and control plants.
Suspension of soft rot fungus (E. carotovara subsp. Carotovora) 4
× 10 7 ml, and suspended on pure water as a control. Four leaf pieces for one plant line were used in the experiment. Three days later, the degree of symptom was determined by the change in leaf color, and the bacterial growth was determined by the change in turbidity of the suspension. The results are shown in FIG.

【0075】この結果、コントロール植物と比べて融合
遺伝子が導入されたタバコのうちいくつかの個体では軟
腐病菌による病徴が軽減され、同時に軟腐病菌の増殖が
抑えられていた。
As a result, the symptom caused by the soft rot fungus was reduced in some of the tobacco plants into which the fusion gene was introduced, as compared with the control plant, and at the same time, the growth of the soft rot fungus was suppressed.

【0076】このことから本融合タンパク質の導入によ
り野火病菌および軟腐病菌に抵抗性の植物が得られるこ
とが判明した。
From this, it was found that the introduction of the present fusion protein resulted in plants resistant to wildfire and soft rot fungi.

【0077】[0077]

【発明の効果】本発明の融合タンパク質を上記発現ベク
ターで植物に導入し発現させた結果、融合タンパク質を
構成的に生産させ、さらにサリチル酸等の誘導によりそ
の生産量を増大させることが出来た。加えて、サリチル
酸・TMV感染により誘導される未同定のタンパク質分解
活性により、融合タンパク質がその連結部分で切断され
た結果として、誘導的にそれぞれの遊離型タンパク質を
生産させることができた。
As a result of introducing the fusion protein of the present invention into a plant using the above expression vector and expressing it, the fusion protein was constitutively produced and its production was increased by inducing salicylic acid and the like. In addition, the unidentified proteolytic activity induced by salicylic acid / TMV infection allowed the inducible production of each free protein as a result of the cleavage of the fusion protein at its junction.

【0078】本発明の組換え遺伝子、発現カセットある
いは発現ベクターを用いることにより、外来タンパク質
を融合タンパク質として構成的に生産させること、およ
び誘導的にそれぞれの遊離型タンパク質を生産させるこ
とが出来る。本法により抗菌性ペプチドを植物遺伝子と
の融合タンパク質として発現させ、病原細菌抵抗性の植
物を作出することが出来る。
By using the recombinant gene, expression cassette or expression vector of the present invention, a foreign protein can be constitutively produced as a fusion protein and the respective free proteins can be produced inductively. By this method, an antimicrobial peptide can be expressed as a fusion protein with a plant gene, and a plant resistant to pathogenic bacteria can be produced.

【0079】[0079]

【配列表】[Sequence list]

【0080】[0080]

【配列番号:1】 配列の長さ:32 配列の型:核酸 トポロジー:直鎖状 配列の種類:プライマー 配列 AGTAGAATTC TTAAAACACC CTCGAGGATT TC 32[SEQ ID NO: 1] Sequence length: 32 Sequence type: nucleic acid Topology: linear Sequence type: primer Sequence AGTAGAATTC TTAAAACACC CTCGAGGATT TC 32

【0081】[0081]

【配列番号:2】 配列の長さ:23 配列の型:核酸 トポロジー:直鎖状 配列の種類:プライマー 配列: GGGCTCTGCA GGAGTGGGAT ATT 23[SEQ ID NO: 2] Sequence length: 23 Sequence type: Nucleic acid Topology: Linear Sequence type: Primer Sequence: GGGCTCTGCA GGAGTGGGAT ATT 23

【0082】[0082]

【配列番号:3】 配列の長さ:43 配列の型:核酸 トポロジー:直鎖状 配列の種類:プライマー 配列: ACAGCACGTG GTTAATTGAG CTCGAAACGA CCTACGTCCA TTC 43[SEQ ID NO: 3] Sequence length: 43 Sequence type: Nucleic acid Topology: Linear Sequence type: Primer Sequence: ACAGCACGTG GTTAATTGAG CTCGAAACGA CCTACGTCCA TTC 43

【0083】[0083]

【配列番号:4】 配列の長さ:21 配列の型:核酸 トポロジー:直鎖状 配列の種類:プライマー 配列: TCCCCCGGGC TGCAGGAATT C
21
[SEQ ID NO: 4] Sequence length: 21 Sequence type: nucleic acid Topology: Linear Sequence type: Primer Sequence: TCCCCCGGGC TGCAGGGAATT C
21

【0084】[0084]

【配列番号:5】 配列の長さ:72 配列の型:核酸 トポロジー:直鎖状 配列の種類:プライマー 配列: TACACACGTG GTCCCACACC TACACCCCCC ACCCCACCCG GTGGTGGGCA AAATTCTCAA CAAGACTATT TG 72[SEQ ID NO: 5] Sequence length: 72 Sequence type: nucleic acid Topology: linear Sequence type: primer Sequence: TACACACGTG GTCCCACACC TACACCCCCC ACCCCACCCG GTGGTGGGCA AAATTCTCAA CAAGACTATT TG 72

【0085】[0085]

【配列番号:6】 配列の長さ:30 配列の型:核酸 トポロジー:直鎖状 配列の種類:プライマー 配列: TATCGAGCTC AATTAGTATG GACTTTCGCC 30[SEQ ID NO: 6] Sequence length: 30 Sequence type: nucleic acid Topology: linear Sequence type: primer Sequence: TATCGAGCTC AATTAGTATG GACTTTCGCC 30

【0086】[0086]

【配列番号:7】 配列の長さ:36 配列の型:核酸 トポロジー:直鎖状 配列の種類:プライマー 配列: CACTCCTGCA GAGCCGGTTG GTTGAAAAAG ATTGGC 36[SEQ ID NO: 7] Sequence length: 36 Sequence type: nucleic acid Topology: linear Sequence type: primer Sequence: CACTCCTGCA GAGCCGGTTG GTTGAAAAAG ATTGGC 36

【0087】[0087]

【配列番号:8】 配列の長さ:33 配列の型:核酸 トポロジー:直鎖状 配列の種類:プライマー 配列: TTTCGAGCTC AATTAACCAC GTGCTGTAGC AGC 33[SEQ ID NO: 8] Sequence length: 33 Sequence type: nucleic acid Topology: linear Sequence type: primer Sequence: TTTCGAGCTC AATTAACCAC GTGCTGTAGC AGC 33

【0088】[0088]

【配列番号:9】 配列の長さ:508 配列の型:核酸 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タバコPR1aターミネーター 配列: TTGAAACGAC CTACGTCCAT TTCACGTTAA TATGTATGGA TTGTTCTGCT TGATATCAAG 60 AACTTAAATA ATTGCTCTAA AAAGCAACTT AAAGTCAAGT ATATAGTAAT AGTACTATAT 120 TTGTAATCCT CTGAAGTGGA TCTATAAAAA GACCAAGTGG TCATAATTAA GGGGAAAAAT 180 ATGAGTTGAT GATCAGCTTG ATGTATGATC TGATATTATT ATGAACAGCG TTTTGTACTC 240 ATACGAATCA TGTGTTGATG GTCTAGCTAC TTGCGATATT ACGAGCAAAA TTCTTAACTA 300 CATGCCTTAG GAACAAGCTT ACACAGTTCA TATAATCTAC TAGAGGGCCA AAAACATGAA 360 AATTACCAAT TTAGATGGTA GGAGGATATT GAAAGTGGAG CAGCTAGTTT TAATAACTGA 420 CCGTTAGTCT TAAAATTGAC GGTATAAAAA TATTTACATA ATCAGGTCAT TTATAAGGTA 480 ATTATAGGTA AATATTTATG ACGAATTC 508[SEQ ID NO: 9] Sequence length: 508 Sequence type: Nucleic acid Topology: Linear Sequence type: Tobacco PR1a Terminator Sequence: TTGAAACGAC CTACGTCCAT TTCACGTTAA TATGTATGGA TTGTTCTGCT TGATATCAAG 60 AACTTAAATA ATTGATATA TGACTATAG 120A TGA TGA TGA TGA TGA TGA TGA TGA GGGGAAAAAT 180 ATGAGTTGAT GATCAGCTTG ATGTATGATC TGATATTATT ATGAACAGCG TTTTGTACTC 240 ATACGAATCA TGTGTTGATG GTCTAGCTAC TTGCGATATT ACGAGCAAAA TTCTTAACTA 300 CATGCCTTAG GAACAAGCTT ACACAGTTCA TATAATCTAC TAGAGGGCCA AAAACATGAA 360 AATTACCAAT TTAGATGGTA GGAGGATATT GAAAGTGGAG CAGCTAGTTT TAATAACTGA 420 CCGTTAGTCT TAAAATTGAC GGTATAAAAA TATTTACATA ATCAGGTCAT TTATAAGGTA 480 ATTATAGGTA AATATTTATG ACGAATTC 508

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】タバコPR1a遺伝子のゲノミッククローンを有す
るプラスミドpPR-γを示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a plasmid pPR-γ having a genomic clone of the tobacco PR1a gene.

【図2】 プライマーSPR1a31の置換された配列を示す
図である。
FIG. 2 is a view showing a substituted sequence of a primer SPR1a31.

【図3】 プライマーTPR1a51の置換された配列を示す
図である。
FIG. 3 is a view showing a substituted sequence of a primer TPR1a51.

【図4】 プライマーMSARCO51の配列を示す図である。FIG. 4 is a view showing the sequence of a primer MSARCO51.

【図5】 プライマーMSARCO31の置換された配列を示す
図である。
FIG. 5 is a view showing a substituted sequence of a primer MSARCO31.

【図6】 本願発明の組換え遺伝子の作成を説明する図
である。
FIG. 6 is a diagram illustrating the creation of a recombinant gene of the present invention.

【図7】 バイナリーベクターpTRA415およびpTRA415
(R)を示す図である。
FIG. 7: Binary vectors pTRA415 and pTRA415
It is a figure showing (R).

【図8】 本願発明に用いた各プラスミドPSP、PSSおよ
びPST10を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing plasmids PSP, PSS and PST10 used in the present invention.

【図9】 PSPおよびPST10で形質転換された植物におけ
るSarcotoxinの発現を示す図である。
FIG. 9 shows the expression of Sarcotoxin in plants transformed with PSP and PST10.

【図10】形質転換された植物のタバコ野火病菌抵抗性
を示す図である。
FIG. 10 is a view showing resistance of tobacco wildfire to transformed plants.

【図11】形質転換された植物の軟腐病菌抵抗性を示す
図である。
FIG. 11 is a graph showing resistance to soft rot fungi of transformed plants.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松川 佳澄 青森県野木字山口221−10 青森県グリ ーンバイオセンター内 (72)発明者 名取 俊二 茨城県北相馬郡利根町布川2208−19 (72)発明者 大橋 祐子 茨城県つくば市観音台2丁目1−2 農 林水産省 農業生物資源研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12N 15/00 - 15/84 A01H 5/00 C12N 5/10 C12P 21/02 BIOSIS(DIALOG) WPI(DIALOG)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Yoshimasa Matsukawa 221-10 Yamaguchi Nogi, Aomori Prefecture Green Bio Center (72) Inventor Shunji Natori 2208-19 Nagawa, Tone-cho, Kitasoma-gun, Ibaraki Inventor Yuko Ohashi 2-1-2 Kannondai, Tsukuba, Ibaraki Pref. Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries, National Institute for Agricultural and Biological Resources (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C12N 15/00-15/84 A01H 5/00 C12N 5/10 C12P 21/02 BIOSIS (DIALOG) WPI (DIALOG)

Claims (22)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 外来遺伝子と植物遺伝子とがタバコキチ
ナーゼのヒンジ(hinge)領域を介して結合している組
換え遺伝子。
1. A recombinant gene in which a foreign gene and a plant gene are linked via a hinge region of tobacco chitinase.
【請求項2】 前記植物遺伝子がタバコPR1aタンパク質
をコードする遺伝子である請求項1に記載の組換え遺伝
子。
2. The recombinant gene according to claim 1, wherein the plant gene is a gene encoding a tobacco PR1a protein.
【請求項3】 前記外来遺伝子が植物タンパク質のシグ
ナル配列と結合している請求項2に記載の組換え遺伝
子。
3. The recombinant gene according to claim 2, wherein the foreign gene is linked to a signal sequence of a plant protein.
【請求項4】 前記外来遺伝子が双翅目昆虫由来の抗菌
性ペプチドをコードする遺伝子である請求項3に記載の
組換え遺伝子。
4. The recombinant gene according to claim 3, wherein the foreign gene is a gene encoding an antibacterial peptide derived from a dipteran insect.
【請求項5】 前記外双翅目昆虫由来の抗菌性ペプチド
ザルコトキシン(Sarcotoxin)1aである請求項
記載の組換え遺伝子。
5. The recombinant gene according to claim 4 , wherein the antimicrobial peptide derived from the dipteran insect is Sarcotoxin 1a.
【請求項6】 請求項1から5いずれかの項に記載の組
換え遺伝子が、植物遺伝子プロモーターと結合している
発現カセット。
6. An expression cassette wherein the recombinant gene according to any one of claims 1 to 5 is linked to a plant gene promoter.
【請求項7】 前記植物遺伝子プロモーターが誘導性の
タバコPR1a遺伝子のプロモーターである、請求項6
に記載の発現カセット。
7. The plant gene promoter according to claim 6, wherein the plant gene promoter is an inducible tobacco PR1a gene promoter.
An expression cassette according to item 1.
【請求項8】 さらに、タバコPR1a遺伝子由来のタ
ーミネーターを有する、請求項7に記載の発現カセッ
ト。
8. The expression cassette according to claim 7, further comprising a terminator derived from the tobacco PR1a gene.
【請求項9】 請求項6ないし8いずれかの項に記載の
発現カセットを植物に導入する発現ベクター。
9. An expression vector for introducing the expression cassette according to any one of claims 6 to 8 into a plant.
【請求項10】 さらにT−DNA領域と薬剤耐性遺伝
子とを有する、請求項9に記載の発現ベクター。
10. The expression vector according to claim 9, further comprising a T-DNA region and a drug resistance gene.
【請求項11】 前記薬剤耐性遺伝子がカリフラワーモ
ザイクウイルス35Sプロモーターで発現される、請求項
9または10に記載の発現ベクター。
11. The expression vector according to claim 9, wherein the drug resistance gene is expressed by a cauliflower mosaic virus 35S promoter.
【請求項12】 前記薬剤耐性遺伝子を発現させるカリ
フラワーモザイクウイルス35Sプロモーターによって、
外来遺伝子を発現させる誘導性のプロモーターが構成的
に発現され、かつ、サリチル酸あるいは病原体感染に伴
う壊死病斑形成によって、該誘導性のプロモーターの活
性を増大させる請求項11に記載の発現ベクター。
12. A cauliflower mosaic virus 35S promoter that expresses the drug resistance gene,
The expression vector according to claim 11, wherein an inducible promoter for expressing a foreign gene is constitutively expressed, and the activity of the inducible promoter is increased by necrotic lesion formation associated with salicylic acid or pathogen infection.
【請求項13】 請求項1ないし5のいずれかの項に記
載の組換え遺伝子で形質転換されたタバコ
A tobacco transformed with the recombinant gene according to any one of claims 1 to 5.
【請求項14】 請求項6ないし8のいずれかの項に記
載の発現カセットで形質転換されたタバコ
14. A tobacco transformed with the expression cassette according to any one of claims 6 to 8.
【請求項15】 請求項9ないし12のいずれかの項に
記載の発現ベクターで形質転換されたタバコ
A tobacco transformed with the expression vector according to any one of claims 9 to 12.
【請求項16】 以下の工程: (1)請求項1から5いずれかの項に記載の組換え遺伝
子、請求項6ないし8のいずれかの項に記載の発現カセ
ット、あるいは該発現カセットと構成的に発現する植物
プロモーターに連結された薬剤耐性遺伝子とを有する遺
伝子からなる群から選択される外来遺伝子を有する遺伝
子で形質転換されたタバコ細胞を取得する工程; (2)該形質転換されたタバコ細胞を誘導条件下で培養
する工程;および、 (3)該外来遺伝子にコードされるペプチドを回収する
工程; を含む、該外来遺伝子にコードされるペプチドを製造す
る方法。
16. The following steps: (1) the recombinant gene according to any one of claims 1 to 5, the expression cassette according to any one of claims 6 to 8, or a configuration comprising the expression cassette Obtaining a tobacco cell transformed with a gene having an exogenous gene selected from the group consisting of a gene having a drug resistance gene linked to a plant promoter which is expressed in a plant; (2) the transformed tobacco A method for producing a peptide encoded by the foreign gene, comprising: culturing the cell under induction conditions; and (3) recovering the peptide encoded by the foreign gene.
【請求項17】 前記外来遺伝子が誘導性のタバコPR1a
プロモーターに連結された、請求項16に記載の方法。
17. The tobacco PR1a wherein the foreign gene is inducible.
17. The method of claim 16, wherein the method is linked to a promoter.
【請求項18】 前記構成的に発現する植物プロモータ
ーがカリフラワーモザイクウイルス35Sプロモーターで
ある、請求項16に記載の方法。
18. The method of claim 16, wherein said constitutively expressed plant promoter is the cauliflower mosaic virus 35S promoter.
【請求項19】 前記薬剤耐性遺伝子を発現させるカリ
フラワーモザイクウイルス35Sプロモーターによって、
外来遺伝子を発現させる誘導性のプロモーターが構成的
に発現され、かつ、サリチル酸あるいは病原体感染に伴
う壊死病斑形成によって、該誘導性のプロモーターの活
性を増大させる請求項18に記載の方法。
19. A cauliflower mosaic virus 35S promoter that expresses the drug resistance gene,
19. The method according to claim 18, wherein the inducible promoter for expressing the foreign gene is constitutively expressed, and the activity of the inducible promoter is increased by necrotic lesion formation associated with salicylic acid or pathogen infection.
【請求項20】 抗菌性ペプチドをコードする遺伝子と
植物遺伝子とがタバコキチナーゼのヒンジ(hinge)
域を介して結合している組換え遺伝子、該組換え遺伝子
と植物遺伝子プロモーターとが結合している発現カセッ
ト、あるいは該発現カセットと構成的に発現する植物プ
ロモーターに連結された薬剤耐性遺伝子とを有する遺伝
子からなる群から選択される遺伝子を有する、病原細菌
に抵抗性を有するタバコ
20. A recombinant gene in which a gene encoding an antimicrobial peptide and a plant gene are linked via a hinge region of tobacco chitinase, and the recombinant gene is linked to a plant gene promoter. A tobacco resistant to pathogenic bacteria, comprising a gene selected from the group consisting of an expression cassette, or a gene having a drug resistance gene linked to a plant promoter constitutively expressing the expression cassette.
【請求項21】 前記病原細菌が野火病菌あるいは軟腐
病菌である、請求項20に記載のタバコ
21. The tobacco according to claim 20, wherein the pathogenic bacterium is a wildfire bacterium or a soft rot fungus.
【請求項22】 前記抗菌性ペプチドが双翅目昆虫由来
ザルコトキシン(Sarcotoxin)1aである請求項20
に記載のタバコ
22. The antibacterial peptide is Sarcotoxin 1a derived from a dipteran insect.
The cigarette described in.
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