JPH10500010A - 植物において病原体耐性を誘導する方法 - Google Patents

植物において病原体耐性を誘導する方法

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JPH10500010A JP7529439A JP52943995A JPH10500010A JP H10500010 A JPH10500010 A JP H10500010A JP 7529439 A JP7529439 A JP 7529439A JP 52943995 A JP52943995 A JP 52943995A JP H10500010 A JPH10500010 A JP H10500010A
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Abstract

(57)【要約】 斑形成した植物は増加された病原体耐性を有する:植物の細胞は、壊死及び/又は植物防御応答を含み得る表現型を発現し、この表現型を発現しない他の細胞は増加された病原体耐性を有する。本発明の実施形態は、例えば可動遺伝要素の挿入の結果として不活性化され、その後植物細胞内において再活性化されて壊死及び/又は植物防御応答を生じ、増加された病原体耐性に導くクラドスポリウム・フルブム病原体耐性遺伝子を含む種々の遺伝子を用いる。このシステムに関連した遺伝子の種々の組合せを含む細胞、植物及び他の物の組成物を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 植物において病原体耐性を誘導する方法 本発明は、植物に病原体耐性、特に広範囲の病原体耐性を導入する方法、及び 該方法により得られうる、少くとも1つ、好ましくは1を超える病原体に対する 耐性を示す植物に関する。 植物は、潜在的に病原性の微生物により常に攻撃されている。作物は、それら が通常遺伝的に均一な単一栽培として成長するため特に攻撃されやすく、病気が 襲った時、損害が激しくなり得る。しかしながら、大抵の植物は大抵の植物病原 体に対する耐性を有している。自分自身を守るために、植物は厚いもしくは化学 的に架橋された細胞壁構成物又は複合植物生合成経路由来の毒性化学物質のよう な病原体侵入に対する防壁を含む一連の予め存在して誘導可能な両方の防御を有 するように進化してきている。病原体、特に生きている植物細胞との親密な関連 から栄養を得る生物毒性病原体は、宿主の防御機構を回避するように特殊化しな ければならない。病原体が病気を引きおこすことができるなら、その相互作用は 適合可能であると言われるが、植物が耐性であれば、その相互作用は適合不可能 であると言われる。 誘導された耐性は、攻撃された病原体侵入の部位における局所的な細胞死に関 連する誘導された応答である過敏な応答(HR)と強い相互関係がある。HRにより 植物が生きている細胞の病原体をはばむことが仮説として挙げられているが、局 所的な細胞死が植物防御機構から生じるのか、又はそれを誘導するのかについて は確かでない。 大抵の植物防御機構は不成功の病原体による攻撃に応答して強く 誘発される。このような増強された耐性の誘発は、全身性(以後本明細書におい て全身的獲得耐性(SAR)という)であり得る(Ross,1961;Ryals et al.,1992) 。獲得した耐性は局所性(以後本明細書においてLARという)でもあり得る(Rya ls et al.,1992)。獲得耐性は広範囲にわたり調査されており、種々の事実が 確立されている。例えば、葉において死んだ植物細胞の領域を生じるHRを刺激す るために生物の刺激が必要とされる。創傷又は他の非生物的なストレスから生じ る細胞死は十分でないであろう(Ryals et al.,1992;Enyedi et al.,1992) 。更に、SARは抗真菌活性が証明されているものもある広範囲の一連の病原関連 (PR)蛋白質の誘発と相互関係がある(Ward et al.,1991)。 SARの種々の例が研究されており、タバコモザイクウイルス(TMV)耐性のN遺伝 子を有するタバコのTMVでの攻撃、及びタバコ壊死ウイルスもしくはコレトトリ チウム・ラルゲナリウム(Colletotrichum largenarium) でのキュウリ苗木の攻 撃を含む。結果は、1つの病原体での攻撃が広範囲の種々の他の病原体に対する 耐性の増強を導くことを示す(Ryals et al.,1992)。 SARは病原体により攻撃されている植物におけるサリチル酸のレベルの増加と も関連しており(Malamy et al.,1990;Metraux et al.,1990)、これは、外来 性サリチル酸の攻撃されていない植物への供給がSARを生じさせることができる ことを示す研究により確認されている(Ward et al.,1991;Hennig et al.,199 3)。サリチル酸の蓄積がサリチル酸ヒドロキシラーゼ遺伝子の発現により防止さ れるように設計された形質転換植物は、サリチル酸の蓄積が防止されていない非 形質転換植物と比較してSARが削減されていることを示す(Gaffney et al.,199 3)。SARは、2,6−ジクロロイソニコチン酸(INA)のようなCiba-Geigyにより 製造される多くの化学 物質によっても誘導することができる(UKnes et al.,1992)。 SARは、広範囲の病気制御を行うことができる注目の方法である。しかしなが ら、2つの大きな欠点がその商用的活用をじゃましている:SARは、遺伝性の特 徴はなく、従ってこの事象は存在する作物においてそれぞれの植物内にうまく導 入されなければならない作物の生涯を通して有効であるために、SAR表現型は規 則的な間隔をおいて再促進されなければならない。 SARを生じさせる機構は十分に理解されていないが、植物が該植物が耐性のあ る病原体により攻撃される時、適合不可能病原体の攻撃された侵入の部位におい てHRをおこさせる。誘導されたHRは、攻撃されていない植物において通常、病気 を引きおこすであろう毒性の病原体に対する植物耐性の全身的増強及び獲得を導 く。 HRに関連する病気耐性は優性遺伝子(R遺伝子)により(排他的ではないが) しばしば規定されることが長い間知られている。フローは、病原体がこのような R遺伝子を負かすために変異する場合、これらの変異が劣性であることを示した 。フローは、R遺伝子が機能するために、病原体内に相当する遺伝子、“無毒性 遺伝子”(Avr遺伝子)も存在しなければならないと結論づけた。毒性になるた めに、病原体はR遺伝子依存防御機構を活性化する産物を製造することを停止し なければならない(Flor,1971)。エソシター/レセプターモデルとしばしば呼 ばれる広く受け入れられている役立つ仮説は、病原体が相当するAVR遺伝子を有 するならば、R遺伝子は植物が前記病原体の存在を検出するのを可能にする産物 をコードすることである(Gabriel and Rolte,1990)。その後この認識は防御応 答の活性化に導入されている。 大麦のMlo遺伝子のmlo対立遺伝子は、植物育種において現在広範囲に用いられ ている劣性の病気耐性遺伝子の一例である。この遺 伝子の劣性対立遺伝子のためのホモ接合する系統は、病原体の欠損下においてで さえ(細胞壁アポジションの形成を含む)防御応答を活性化する(Wolter et al. ,1993)。これによりmlo変異は、壊死又は病気障害擬似表現型としても知られる 防御擬似表現型の原因となり、早発的に活性化されるか又はより多くの“ヘア・ トリガー(hair trigger)”により制御されるように防御応答を制御解除するよ うである。このような病気障害擬似変異のいくつかの例はトウモロコシにおいて 存在する(Johal et al,1994,Pryor,1987,Walbot,1983)。現在、このよう な変異体がアラビドプシス(Arabidopsis)において調べられている。1つのこの ような変異体、acdlのキャラクタリゼーションが報告されている(Greenberg and Ausubel,1993)このタイプの更なる変異体は科学の会合において報告されてい る(Rutgers University,New Jersey,USA,April 1993における会合におけるF .M.Ausubelによるアラビドプシスacd2変異体;Wye College,Kent,UK in Apr il 1993におけるARAPANET(Arabidopsis Pathology Network)研究集会におけるR .Dietrich and J.Danglによる(防御応答を刺激する障害のための)1sdとし て現在知られているアラビドプシス変異体)。acd2及び1sd変異体を記載する原 稿はDietrich et al.及びGreenberg et al.(1994)である。より構造的にな り、又はより迅速に活性化され、又はより容易に不活性化されない防御応答を残 すこのような変異体スクリーンにおいて同定される劣性変異は、それが植物に有 害であるような激しさになることを防ぐための防御応答を通常低下させる遺伝子 内にある。想像では、クローンされ、相当する遺伝子の発現を削減するためのア ンチセンス又はセンス配置において発現され得るであろう(Hamilton,1990,Na poli et al,1989)。 病原体無毒性遺伝子はまだほとんど理解されていない。いくつか のバクテリアAvr遺伝子は蛋白質の他のクラスと相同性のない親水性蛋白質をコ ードするが、一方、他のものはその数が無毒性を示す植物の範囲を変化させるよ うに改良され得る繰り返し単位を有する(Keen,1992;Long and Staskawicz,1 993)。付加的なバクテリアの遺伝子(hrp遺伝子)は、HRを導入するためにバクテ リアのAvr遺伝子に、及び病原性にも必要とされる(Keen,1992;Long and Stas kawicz,1993)。病原体が植物が該病原体を検出することを可能にする産物をな ぜ作り出すのかは明らかでない。特定の容易に捨てられるAvr遺伝子が、病原性 には必要とされないが寄与しており、一方他のAvr遺伝子がより重要であると広 く確信されている(Keen,1992;Long and Staskawicz,1993)。2つの真菌の 無毒性遺伝子、Avr4及びAvr9(De Wit et al.,1992;Joostenet al.,1994) も報告されている。原因となる生物マグナポルテ・グリセア(Magnaporthe gris ea)からのイネ芽球無毒性遺伝子及び大麦病原体リンコスポリウム・セカリス( Rhynchosporium secalis)の無毒性遺伝子(NTP蛋白質)をクローニングするため の研究も行われている。2つのウイルスの無毒性遺伝子も以前にクローニングさ れている。カルバー及びダウソン(Culver and Dawson,1991)は、タバコモザイ クウイルスコート蛋白質がN′遺伝子産物のための無毒性決定基であることを示 した。更に、ポテトウイルス×コート蛋白質はRx及びNx遺伝子のための無毒性 決定基であるようである(Ka 1993;Goulden et al.,1993)。 最近、バクテリアのスペック病原体シュードモナス・シリンガエ(Pseudomona s syringae)pv トマト(Pst)に対する“gene-for-gene”耐性を与えるトマトPto 遺伝子の地図ベースのクローニングが報告されている(Martin et al.,1993)。 シュードモナス・シリン ガエ耐性を与えるアラビドプシスRps2遺伝子及び(ウイルス耐性を与える)タ バコN遺伝子がクローニングされることも最近報告されている(Keystone Sympo sium,January 1994)。より最近になって、Rps2及びCf−9遺伝子の特徴が植 物における伝達の生物学における13th Annual Symposium in Columbia,Missour i,April 13th〜16th 1994において示されている、国際特許出願第PCT/GB94/028 12は、植物耐性遺伝子を一般的に同定及びクローニングするための方法を記載す る。 主に遺伝的判定基準を基礎とした遺伝子単離のための技術が近年劇的に改良さ れており、多くの研究者らは種々のR遺伝子のクローニングを現在試みている。 標的は、(特に)(トランスポゾン標識によるトウモロコシ、アンチルリヌム(A ntirrhinum) 及び亜麻におけるサビ病耐性遺伝子;(地図ベースのクローニング 及びT−DNA標識による)レタス及びアラビドプシスにおけるべと病耐性遺伝子 ;(標識、地図ベースのクローニング及び無毒性遺伝子産物のアフィニティー標 識による)トマトにおけるクラドスポリウム・フルブム(Cladosporium fulvum) (Cf)耐性遺伝子;(地図ベースのクローニング及び標識による)トマト及びタ バコにおけるウイルス耐性遺伝子;(地図ベースのクローニングによる)トマト における線虫耐性遺伝子;並びに(地図ベースのクローニングによる)アラビド プシス及びトマトにおけるバクテリア病原体に対する耐性のための遺伝子を含む 。 トマト(Lycopersicon esculentum)は葉の糸状菌病原体クラドスポリウム・フ ルブム(Cladosporium fulvum)により引きおこされる病気にかかりやすい。De Wi t,1992に従うとCf−9遺伝子を有する種々のトマトを攻撃しようとするC.フ ルブム種に無毒性を与えるC.フルブムのAvr9遺伝子は、最終的に処理された サイズが28ア ミノ酸である分泌されたシステインの豊富なペプチドをコードする。しかしなが ら、適合可能な相互作用におけるその役割は明らかでない。C.フルブムに対し て作用するR遺伝子(Cf遺伝子)が同定されており、しばしばトマトの関連した 種からの栽培された種々のものに仕込まれている(Dickinson et al.,1993;Jon es et al.,1993)。 C.フルブムは、病気を攻撃する宿主防御機構の活性化を導くCf−遺伝子を含 む植物による認識を与えるAvr遺伝子を含む(適合不可能性)。Avr4及びAvr9 遺伝子は、それらから抽出され得る感染した葉の細胞間の空間内に病原体から分 泌される小さいペプチドをマードする。これは、これらのペプチドの精製及びシ ークエンシング並びにそれらをコードする遺伝子の単離を可能にする(De Wit,1 992;Joosten et al.,1994)。実験は、Avr9遺伝子がAvr9を欠失する病原体の 種内に形質転換されている場合、その後病原体の種がCf−9遺伝子を有する植物 に対して無毒性になることを示している。更に、Cf−9遺伝子を有する植物に対 して無毒である病原体種におけるAvr9遺伝子の破壊がCf−9含有植物に対する 適合可能性を与えることが示されている(Van Den Ackerveken et al.,1992,Ma rmeisse et al.,1993)。 更に、De Witらは、Avr9遺伝子によりコードされる分泌されたペプチドが、 注入された領域における壊死的応答を誘導するためにCf−9含有トマトの葉に注 入され得ることを更に示している。壊死的応答は防御応答の局所性及び強力な活 性化で一慣している(De Wit,1992;WO91/15585)。国際特許出願第PCT/GB94/028 12号は、Cf−9植物における致死の原因となるストロングカリフラワーモザイク ウイルス355植物プロモーターを用いるAvr9の形質転換した発現を記載する。こ の形質転換した発現は、Cf−9遺伝子を単離して この遺伝子のDNA配列分析を行うために、Cf−9遺伝子がトランスポゾン挿入に より不活性化されている変異体を選択するのに用いられている。 これらのCf遺伝子を負かす種々の病原体が発生してきており、それらが打ち勝 つことができるCf−遺伝子の名をとって命名されている。例えば、C.フルブム 種4はCf−9を負かすことができ:C.フルブム種5はCf−5を負かすことがで き;そしてC.フルブム種2,4,5,9はCf−2,Cf−4,Cf−5及びCf−9 を負かすことができる。 WO91/15585は推測に基づく方法により、Cf−9遺伝子及び/又はAvr9遺伝子 が広範囲の病原体により誘導されるプロモーターの制御下において発現されるな ら、その後一般的な防御応答が誘導されるであろうことを記載する。しかしなが ら、ポリヌクレオチド配列が耐性遺伝子として、又は広範囲の病原体により適切 に影響を受けるであろう実際のプロモーターとしてのいずれかで用いられ得るで あろう点を開示していない。この提案された方法の更なる問題はCf−9及びAvr 9遺伝子の組合せにより誘導される壊死は、植物の産出における壊死及び激しい 削減の広がりを導くAvr9及び/又はCf−9の更なる誘導を導くことができるで あろうことである。植物防御遺伝子、及びPR遺伝子(病原性関連遺伝子)のよう な防御応答に関連する他の遺伝子のためのプロモーターのようなプロモーターが 適合可能な及び適合不可能な相互作用の両方において誘導されるのでこの問題が おこる。それゆえ、広範囲の病原体により効果的に誘導されるプロモーターが存 在する場合でさえ、プロモーターが適合可能病原体の出現によってのみ誘導され るのでないならこの方法は存在できないであろう。防御応答がプロモーターの更 なる誘導を供するのであれば植物は壊死の広がりを被り得るであろう。 本発明は、最初のものはCf−9である耐性遺伝子のトランスポゾン標識に関連 する実験から得られたものである。トウモロコシ要素解離(Dissoclation)(Ds) により不活性化されているCf−9遺伝子の多量の対立遺伝子(Cf−9*Ds)を単 離した。これらの不活性Cf−9*Ds遺伝子は、構造的に発現されたAvr9転移遺伝 子(35S:SP Avr9)に応答する防御機構の構造的及び致死的活性化をおこさな い。ホモ接合状態であるがCf−9を欠失するアクティベーター(Ac)トランスポ サーゼ遺伝子(sAc)を有するトマト植物にCf−9*Ds及び35S:SP:Avr9遺伝子を 有する植物を戻し交配することによって、結果として生ずる子孫の4分の1はsA c,35S:SP:Avr9及びCf−9*Dsを有する。これらの植物は、構造的に発現され たAvr−9ペプチドの認識により、Cf−9の機能を体に復元して植物防御応答の 細胞における局所的な活性化をおこさせるCf−9*Ds遺伝子からのDsの体的削除 を示した。これらの細胞は乾燥して小さな壊死領域を作り出し、植物は壊死させ る病原体で攻撃された植物におけるSARの誘導に関連した壊死の体の斑に似た防 御に関連した壊死のための斑を示した。更なる研究は、この様に植物防御応答の 体の領域のため斑を形成する植物が特定の範囲の病原体に対して増加された耐性 を有することを示した。 これにより、本発明の第1の態様は、遺伝子が発現又は抑制されることにより 壊死が活性化されている斑を誘導することにより、植物において、病原体耐性、 特に広範囲の病原体耐性を与える方法に関する。本発明に従う方法は、(i)植 物細胞壊死に寄与するヌクレオチド配列を不活性化する又は植物細胞壊死に寄与 するヌクレオチド配列の組合せの一部を形成する1以上のヌクレオチド配列を不 活性化するステップと;(ii)前記ヌクレオチド配列を植物のゲノム内に導入す るステップと;(iii)前記ヌクレオチド配列を機能形 態に戻して特定レベルの壊死を生じさせ、病原耐性を与えるステップと、を含む 。前記植物細胞壊死は、好ましくは、防御関連植物細胞壊死である。 本発明の第2の態様は、遺伝子が発現又は抑制されることにより植物防御応答 が活性化されている斑を誘導することにより植物に病原体耐性を与える方法であ って、(i)前記植物防御応答に寄与するヌクレオチド配列を不活性化する又は 前記植物防御応答に寄与するヌクレオチド配列の組合せの一部を形成する1以上 のヌクレオチド配列を不活性化するステップと;(ii)前記ヌクレオチド配列を 植物のゲノム内に導入するステップと;(iii)前記不活性化されたヌクレオチ ド配列を機能形態に戻して病原体耐性を生じさせるステップと、を含むことを特 徴とする方法に関する。 前記斑は、一般的に体の領域においてであろう。病原体耐性は、野生型と比べ て一般的に増加されているであろう。 前記ヌクレオチド配列は1以上の遺伝子を含む。前記植物防御応答及び/又は 植物細胞壊死は遺伝子の発現によりおこる。前記防御応答及び/又は植物細胞壊 死は、1以上の相互作用性遺伝子の発現において条件的又は非条件的であり得る 。物質又は物質の組合せは、増加された病原体耐性をおこし得る。例が更に以下 に議論される。 例えば、ヌクレオチド配列は、例えば植物防御応答の活性化により、壊死を導 く物質、又は壊死のしるしなしに植物防御応答を導く物質をコードする遺伝子を 含み得る。例えば、前記配列は、植物病原体耐性遺伝子(R)、無毒性遺伝子(A vr)もしくは他のR遺伝子のエリシターもしくはガンド遺伝子(L)、又はR遺 伝子及びL遺伝子の両方を含み得る。 植物防御応答及び/又は植物細胞壊死に寄与するヌクレオチド配 列の不活性化は、好ましくは、ヌクレオチド配列又はヌクレオチド配列の組合せ を形成する1以上のヌクレオチド配列内に可動遺伝要素を挿入することにより行 われる。前記可動遺伝要素は、好ましくは、トランスポゾンの切り出しが植物防 御応答及び/又は壊死の活性化を生じさせるように特定のヌクレオチド配列に隣 接するトランスポゾン又はヌクレオチド配列である。これにより、ヌクレオチド 配列内への遺伝障害の挿入は、植物防御応答及び/又は植物細胞壊死に寄与する ことにおいて機能することができる産物の発現を防ぐための遺伝子を壊死する。 例えばトランスポゾンのような転置因子の切り出しの後の、障害の欠如において 、遺伝子が発現されて機能的産物を産生され得る。即ち遺伝子機能が元に戻され る。この障害は発現産物をコードする遺伝子の部分内に挿入され得、又は前記産 物の発現に必要とされるプロモーターのような調節配列内であり得る。 本発明のこの形態において、植物における再活性化は、好ましくは、不活性化 ヌクレオチド配列の回復により植物防御応答及び/又は壊死を活性化させること により行われる。このような回復は、植物を栽培することによる。この核酸配列 がその中の転置因子の挿入により不活性化される場合、植物ゲノムは、(例えば トランスポサーゼを含む)相当するトランスポゾン活性化システムをコードする 少くとも1つのヌクレオチド配列を含むべきである。あるいは、不活性化形態は 、組換えが遺伝子の不活性化形態を活性化するように(特異的レコンビナーゼを 含む)部位特異的組換えシステムにより作用されるレコンビナーゼ認識配列によ り隣接され得るであろう。従って、不活性化ヌクレオチド配列が植物ゲノム内に 導入される場合、トランスポゾンの体の切り出し又はヌクレオチド配列の組換え がいくつかの細胞においておこり、細胞の特定のクローンにおいて 植物防御応答及び/又は壊死の活性化を導く。 機能の回復がおこっている細胞の数は種々であり得る。更に後述されるように 、例えば必要とされるヌクレオチド配列をそのゲノム内に有する植物の栽培によ る転置因子の自然的切り出しの頻度を調節することにより、システムを最適化す るために特定の測定が利用できる。 本発明は、本発明の方法により得られうる病原体耐性が増加された形質転換さ れた植物、及びこのような植物のいずれかのクローン、種子、自己的もしくは雑 種的子孫、並びに切断物、種子のようなこれらのいずれかの一部分を更に提供す る。本発明は、切断物及び種子等を含む有性もしくは無性生殖もしくは繁殖にお いて用いられ得るいずれかの一部分であるいずれかの植物零余子を促進する。植 物の誘導体も本発明により促進される。誘導体はいずれかによって行われたそれ 由来のいずれかの機能単位(例えば、由来である植物の使用又は製造なしで作ら れ得ないであろう変異誘発、組換えDNA、合成、又は植物により作られた遺伝子 の機能的対立遺伝子)である。 本発明に従う形質転換植物は、誘導された植物防御応答及び/又は植物細胞の 壊死が隣接した細胞のような他の細胞が病原体耐性を獲得する原因となり得るの で、増加された病原体耐性を示し得る。例えば植物細胞の植物耐性遺伝子の活性 化は、この細胞の子孫により遺伝される。この植物耐性遺伝子の発現は、植物細 胞壊死の領域を生じる関与する植物細胞の死を最終的に導き得る細胞における防 御応答の開始を導く。従って、植物は、防御関連植物細胞壊死が活性化されてい る小さな体の領域のための斑を有し得る。この応答は、他の細胞において病原体 耐性を誘導することができる。同様の一般的原理により行う、代わりにおいて、 1以上の植物病原体耐性遺 伝子の発現は、植物防御応答が活性化されている小さな体の領域のための斑を生 ずるにとどまる防御応答の又は植物細胞壊死が活性化されている小さな体の領域 のための斑を生ずる植物防御応答に関連しない植物細胞壊死の開始のいずれかを 導くことができる。 従って、植物は、壊死に寄与する遺伝子に関連する病原体ばかりでなく広範囲 の病原体、例えばcf−9/Avr遺伝子の組合せの場合のC.フルブム(C.fulvum)に対 する耐性を獲得することができる。例えば、本発明に従う形質転換トマト植物は 、1以上のバクテリアの植物病原体(例えばキサントモナス・カムベストリス(X anthomonas campestris )、シュードモナス・シリンガエ(Pseudomonas syringa e )、真菌の植物病原体(例えば、フィトフトラ・インフェスタンス(Phytophth ora infestans )、フサリウム・オキシスホルム(Fusarium oxysporum)、ボト リテス・シネレア(Botrytis cinerea )、ベルチシリウム・ダーリアエ(Vertic illium dahliae )、アルテナリア・ソラーニ(Altenaria solani)、リゾクトニ ア・ソラーニ(Rhizoctonia solani ))及びウィルスの病原体(例えばTMV,PVX,P VY,TSWV)のような広範囲の病原体に対する耐性を示し得る。同様に、形質転換 タバコ、アラビドプシス及びポテト植物にような他の形質転換植物は、ペロノス ポーラ(Peronospora)、フィトフトーラ(Phytophthora)、プッシニア(Puccini a)、エリシフェ(Erysiphe)及びボトリティス(Botrytis)のような重要な作 物種の多数の主要な病気に対する耐性を示す。 これにより、本発明の更なる態様によれば、第1の表現型を発現する細胞、及 び野性型と比較して病原体耐性が増加された第2の表現型を発現する他の細胞の クローンで表現的に斑入りにされた植物又はそのいずれかの一部分を促進する。 第1の表現型は、好ましくは、壊死及び/又は植物防御応答表現型である。議論 されたように 、このような表現型のための体の領域により斑入りされた植物は、壊死している 、及び/又は植物防御応答が活性化されている第1の表現型を有する細胞に隣接 し得る細胞における第2の表現型の結果として増加された病原体耐性を有し得る 。表現型の斑は、遺伝子の第1の表現型を有する細胞、又はこのような表現型に 寄与する遺伝子を含む核酸における発現から生ずる。他方、このような表現型で ない他の細胞はこのような遺伝子発現を欠如する。本明細書に議論されるように 、これは、例えばトランスポゾンのような転置因子のランダムな切り出しにより 、耐性遺伝子のような先に不活性化されている遺伝子の再活性化からおこり得る 。 更なる態様において、本発明は、植物もしくは微生物細胞又は少くとも1つの 該細胞を含む植物のような宿主細胞であって、(i)植物防御応答及び/又は細 胞壊死を引きおす又はこれに寄与する1以上のヌクレオチド配列をコードする核 酸であって、前記ヌクレオチド配列の少くとも1つが例えばトランスポゾンのよ うな転置因子の挿入により、可逆的に不活性化されている核酸と、(ii)トラン スポゾンの場合トランスポサーゼのような、不活性化を逆転することができる分 子をコードする核酸と、を含むことを特徴とする宿主細胞を提供する。これによ り、前記細胞は、植物耐性遺伝子又は植物防御応答に関連するもしくは(単独又 は1以上の配列、例えばR遺伝子の場合相当するエリシターとの組合せのいずれ かで)その中で発現された時細胞を殺すことができる他の遺伝子を含むことがで きる。前記遺伝子はトランスポゾンのその中への挿入により不活性化され、前記 細胞はトランスポサーゼをコードする遺伝子を更に含む。 典型的な実施形態において、細胞のゲノムは、トランスポゾンのその中への挿 入により不活性化された、遺伝子Cf−9、又はCf−9 の機能を保持するその変異体、誘導体もしくは対立遺伝子を含む。前記ゲノムは Avr−9ゲノム、又はAvr−9の機能を保持するその変異体、誘導体もしくは対立 遺伝子、並びにCf−9遺伝子からトランスポゾンを切り出すことができるトラン スポサーゼをコードする遺伝子もしくはその機能的等価物も含む。他の耐性遺伝 子は、更に本明細書に記載されるような、細胞壊死を引きおこすためにエリシタ ー分子の存在を必要としない遺伝子として用いられ得る。 前記細胞は、当業者に利用できるいずれかの適切な技術を用いて、例えば形質 転換により、前記細胞又は前記核酸のその祖先内に導入することにより種々の遺 伝子をコードする核酸を含み得る。更に、前記細胞を含む植物、及びそれによる 種子は、いずれかの利用できる植物交配技術に従って、そのゲノムが必要とされ る核酸を含んでいる雑種を作り出すための適切な親を交雑することにより作られ 得る。例えばトランスポゾン又は他の不活性化障害を含む植物耐性遺伝子をその ゲノム内に含む親株は、植物耐性遺伝子のためのエリシター分子、及びトランス ポゾンの切り出しのための適切なトランスポサーゼをコードする遺伝子をそのゲ ノム内に含む第2の株と交雑され得る。親の雑種の子孫、例えば種子又はそれか ら成長した植物の少くとも一部分は、この例において植物耐性遺伝子並びにエリ シターとの相互作用に続いて植物防御応答及び/又は植物細胞壊死の植物におけ る活性化のための必要とされる核酸を含むであろう。 本発明のこの態様に従う植物は、遺伝的に斑入りにされるであろう。細胞のク ローンは、壊死のような第1の表現型が示され、他方、他の細胞において前記配 列が不活性化を維持してこれらの細胞が第1の表現型を示さないであろうように 、トランスポゾンのような不活性化障害の除去により再活性化された植物防御応 答及び/又は細胞壊死を引きおこす。又はこれらに寄与する1以上のヌクレオチ ド配列を有するであろう。 この細胞において、核酸は染色体内に組み込まれ得る。植物のゲノム内に安定 に組み込まれた遺伝子は、子孫が要求される表現型の斑を示してこれにより増強 された病原体耐性有し得るように、植物の子孫へ世代を通して残る。 植物の他に、本発明は、このような植物のいずれかのクローン、種子、自己も しくは雑種の子孫、切断物、種子のようなこれらのいずれかの一部分を提供する 。本発明は、切断物及び種子等を含む有性又は無性、生殖又は繁殖において用い られ得るいずれかの一部分であるいずれかの植物の子孫を提供する。 本発明の更なる態様は、核酸(例えばベクター)の導入に関連するこのような 細胞を作製する方法であって、(i)植物防御応答及び/又は細胞壊死を引きお こす、又はこれらに寄与する1以上のヌクレオチド配列をコードする核酸であっ て、前記ヌクレオチド配列の少くとも1つが例えばトランスポゾンのような転置 因子の挿入により、可逆的に不活性化されている核酸、及び/又は(ii)トラン スポゾンの場合、トランスポサーゼを植物細胞内に入れるように不活性化をもど すことができる分子をコードする核酸を含むことを特徴とする方法を提供する。 核酸(i)の導入は、核酸(ii)の導入の前又は後に行われ得る。このような導 入は、核酸と植物細胞ゲノムとの間の組換えによりヌクレオチドの配列をゲノム 内に導入することの前に行われ得る。核酸がその中に導入されている細胞の子孫 は、本発明の範囲内に含まれる。 小さな体の領域における植物防御応答及び/又は植物細胞壊死のレベルは、獲 得した耐性の誘導又は他の防御応答の誘導を引きおこすのに十分であるべきであ る。この方法は、獲得した耐性の活性化を導くが遺伝されるので、遺伝獲得耐性 (Genetic Acquired Resis tance)(GAR)と呼ばれる。従って、GARへ導く斑を生じさせるいずれのシステム も本発明に適用できる。 本発明に従う方法及び植物等は、植物防御応答及び/又は植物細胞壊死に寄与 するヌクレオチド配列、例えば無毒性遺伝子及び植物耐性遺伝子が、構成プロモ ーターもしくはR遺伝子の場合それ自体の内在性プロモーター、又は細胞型特異 的プロモーターのようないずれかの適したプロモーターの制御下においてであり 得るため、特に有利である。更に、例えばトランスポゾンの体の切り出しによる 、ヌクレオチド配列の回復は、病原体に攻撃されているか否かにかかわらず、植 物を通した細胞の多くの小さなクローンにおける植物防御応答の再発的かつ広範 囲の誘導をおこす。植物に与えられた耐性は、それゆえ構成的かつ幅広い。 本発明は、多くの適用のために用いられ得、F1ハイブリッド種子産生システム における展開に適している。このシステムにおいて、親の1方は、例えばトラン スポサーゼ又はリマンビナーゼ遺伝子について、ホモ接合であるべきである。更 に、2つの構成物がAvr9/Cf−9遺伝子組合せにおけるもののように壊死を誘 導するために必要とされるシステムにおいて、この親も構成的に発現された遺伝 子についてホモ接合的である。他方の親は、トランスポゾン又はリマンビナーゼ −認識配列のような非自律性不活性システムをコードする遺伝子についてホモ接 合的であるべきである。体的切り出し又は組換えにより、この遺伝的構成の組の 間の交雑を作った後に、防御応答及び/又は植物細胞壊死を起こす遺伝子の機能 は、結果として生じる子孫における体の領域において復元される。 植物防御応答及び/又は植物細胞壊死のための斑を供するいずれかの遺伝子又 は遺伝子の組合せが本発明の方法において用いられ得ることは当業者に明らかで あろう。更に、ヌクレオチド配列の不活 性化を行い、次に機能的配列の回復を行ういずれかのシステムが用いられ得る。 本発明は、更なる態様において、本明細書において用いられる種々の物質をコ ードするヌクレオチド配列の組合せを含む物質の種々の組成物も提供する。本発 明に従う細胞内に導入され得るヌクレオチド配列のこのような組合せは次の通り である: (X):タイプXの1以上の遺伝子を有するヌクレオチド配列を表す。 (XY):タイプXの1以上の遺伝子及びタイプYの1以上の遺伝子等を有するヌ クレオチド配列を表す。 R:レセプター遺伝子 L:(R遺伝子と相互作用することができる)リガンド遺伝子 I:遺伝的挿入物 A:遺伝的挿入物の転位のアクティベーター Rは、植物におけるその存在が植物防御応答、壊死及び/又は増加された病原 体耐性を引きおこす物質をコードし、ここでIは、Rを不活性化することができ る遺伝的挿入物であり、Aは、Iにより不活性化されたRを再活性化することが できる物質をコードする。 (1)1.(R),(I)及び(A); 2.(R)及び(IA); 3.(I)及び(AR);又は 4.(A)及び(RI); 5.(RIA) のいずれかの組合せ。 あるいは、R及びLは、植物におけるその一緒の存在が植物防御応答、壊死及 び/又は増加された病原体耐性をおこす物質をコードし得る。ここで、Iは、R 及び/又はLを不活性化することができ る遺伝的挿入物であり、Aは、Iにより不活性化されたR及び/又はLを再活性 化することができる物質をコードする。 1.(R),(L),(I)及び(A); 2.(R),(LI)及び(A) 3.(R),(LA)及び(I) 4.(R),(IA)及び(L) 5.(L),(IR)及び(A) 6.(L),(AR)及び(I) 7.(I),(LR)及び(A) 8.(R)及び(LIA) 9.(L)及び(IAR) 10.(I)及び(ARL);又は 11.(A)及び(RLI); 12.(RLIA) のいずれかの組合せ。 遺伝的挿入物(I)がR又はL遺伝子のいずれかと連結されるなら、可能な組 合せの数は、 (1):(RI)及び(A);又は (RIA) (2):(RI)(L)及び(A) (R),(LI)及び(A) (RI)及び(LA) (RA)及び(LI) (RLIA) となろう。 本発明は、R,I及びAをコードするヌクレオチド配列を含む核酸を含む植物 、又はその一部分、零余子、誘導体もしくは子孫を作 る方法であって、Rが、植物におけるその存在が植物防御応答及び/又は増加さ れた病原体耐性を引きおこす物質をコードし、Iが、Rを不活性化できる遺伝的 挿入物であり、そしてAが、Iにより不活性化されたRを再活性化することがで きる物質をコードし、前記方法が、ゲノムがR,I,A及びその組合せのいずれ かを含む植物系統を交雑して植物又はその先祖を作ることを含むことを特徴とす る方法も提供する。 更なる態様において、R,L,I及びAをコードするヌクレオチド配列を含む 核酸を含む植物、又はその一部分、零余子、誘導体もしくは子孫を産生する方法 であって、R及びLが、植物における一緒のその存在が植物防御応答及び/又は 増加された病原体耐性を引きおこす物質をコードし、IがR及び/又はLを不活 性化することができる遺伝的挿入物であり、そしてAがIにより不活性化された R及び/又はLを再活性化することができる物質をコードし、前記方法が、その ゲノムがR,L,I,A及びその組合せのいずれかを含む植物系統を交雑して植 物又はその祖先を製造することを含むことを特徴とする方法を提供する。 前記植物系統は、植物又はその祖先の細胞の形質転換の結果として、R,L, I,A及びその組合せのいずれかを含む核酸を含むことができる。 本明細書において、文脈が他を要求しないのであれば、“レセプター”は他の 産物、即ちリガンドと相互作用することができる遺伝子によりコードされた産物 である。 本発明の種々の実施形態が、限定されない実施例により、以下に更に詳細に記 載される。 植物防御応答及び/又は壊死を与えるヌクレオチド配列又は配列 配列の少くとも1つが不活性化されているヌクレオチド配列又は ヌクレオチド配列の組合せは多数であり、ユビキチン接合酵素の作製された対立 遺伝子(Becker et al.,1993),CaMV遺伝子VI蛋白質(Takashashi et al.,1989) 適切なウイルス耐性遺伝子の存在下におけるウイルスコート蛋白質、例えばタバ コモザイクウイルスエリシターコート蛋白質及び遺伝子N′(Culver and Dawson ,1991)、バクテリアヘアピン蛋白質(Wei et al.,1992;He et al.,1993)、 遺伝子N(例えばWhitham et al(1994)を参照のこと)及び(Padgett及びBeachy (1993)によりクローニングされた)ToMb−Ob遺伝子、ポテトウイルスXコート 蛋白質及びその無毒性決定基(Ka 1993;Goulden et al.,1993),Pto及びavrPto(例えばRommens et al.,1995を 参照のこと)、アラビドプシス・タリアナ(Arabidopsis thaliana)のRPS2及 びその無毒性遺伝子avrRPt2(Bent et al.,Mindrinos et al.)、並びにGreenbe rg et al.(1994),Dietrich et al.,(1994)及びBowling et al.,(1994)によ り同定されたもののようなアラビドプシスの遺伝子を含み得る。 BARNASE(Mariani et al.,1990)又はジフテリア毒(Thorsness et al.,1993 )のような迅速な細胞死を導く物質をコードする遺伝子は、これらの後者の例に おける細胞死が防御応答の活性化によるものでない場合でさえ、GARを誘導する 変化を誘導するのに用いられ得る。細胞死が防御応答の局所的誘導から発生し、 この細胞死が隣接した細胞を活性化して防御応答をひきおこさせることができる ことはこの分野の研究者の間で広く信じられている。しかしながら、これらの出 来事の間の正確な原因及び効果の関係は現在明らかでない。植物における防御応 答が壊死に必然的に関連しているか否かも明らかでない。従って、細胞は、例え ばプロテアーゼインヒビター又はアルカロイド生合成の活性化を導くように創傷 誘導可能防御 応答を活性化することにより隣接細胞のBAR,NASE誘導死に応答し得る。この様 に用いられ得る他の遺伝子は、形質転換タバコ植物においてMittler et al(1995 )により発現されたもののようなバクテリアプロトンポンプのようなプロトンポ ンプを含む。 本発明の好ましい例は、Cf−9/Avr9遺伝子システムの使用である。これは 、Avr9遺伝子の構成的発現へのCf−9遺伝子のトランスポゾン不活性化対立遺 伝子のマッチングに関連し得る。このシステムは、関連する遺伝子の同様の組合 せ、例えば、本明細書において提供される配列であるAvr4及びCf−4遺伝子(C f−4のクローニングは本願と同時に出願された同時係属中のGB出願において記 載される);本明細書において提供される配列であるAvr2及びCf−2遺伝子( Cf−2のクローニングは本明細書においてクレームされる優先権であるGB9506 658.5に記載される);Avr5及びCf−5遺伝子、又は本明細書において提供され る配列であるRPP5のような他のシステムからの耐性遺伝子及び相当する無毒性 遺伝子をクローニングすることにより置き換えられ得る(RPP5のクローニング は本明細書内でクレームされる優先権であるGB9507232.8に記載される)。それ は、例えば過剰発現により相当するAvrの欠如下においてR遺伝子を発現する植 物細胞において適切な応答を刺激することが可能であり得る特定の場合である。 完全なAvr又は他のエリシター遺伝子が必要とされ得ないことも注目すべきで ある。代わりに、植物防御応答及び/又は植物細胞壊死を刺激するために相互作 用するエリシター分子の一部分を表すフラグメントを用いることができる。 ヌクレオチド配列が不活性化R遺伝子、不活性化Avr遺伝子もしくは両方を含 む、又はその遺伝子の一方が不活性化されているR及びAvr遺伝子の両方を含む ことが可能である。用いられる遺伝子に よって、植物防御応答及び/又は植物細胞壊死は両遺伝子の発現に依存し得るの で、1つの例は、R遺伝子が構造的に発現され、Avr遺伝子がAvr9遺伝子発現の 体的切り出し及び回復のため発現のために体の斑を示し得るであろうこと、又は その逆であろう。 本発明において用いられるヌクレオチド配列は、利用できるものから選択され た野生型配列(例えば遺伝子)、又はこのような配列の1以上のヌクレオチドの 挿入、付加、欠失もしくは置換の手段による変異体、誘導体もしくは対立遺伝子 をコードし得る。ヌクレオチド配列の代わり又は違いは、遺伝コードの縮退によ って、コードされたアミノ酸配列における変化において反映され得る又は反映さ れ得ない。好ましい変異体、誘導体及び対立遺伝子は、野生型遺伝子によりコー ドされる蛋白質の機能的特徴、即ち本文脈において植物防御応答及び/又は植物 細胞壊死を与える能力を保持するものである。もちろん、コードされたアミノ酸 配列に差異を与える核酸への変化が含まれる。 同様に、他の種又は類からのその使用が本明細書に開示される種々の遺伝子の 相同体は、該相同体の変異体、及び誘導体と共に、用いられ得る。 植物防御応答及び/又は壊死を与えるヌクレオチト配列又は配列の不活性化及 び再活性化 本発明に従う方法は、トウモロコシActivator/Dissociation(本明細書にお いてAc/Dsシステムと呼ぶ)(Fedoroff,1989);トウモロコシEnhancer/Supp ressormutator(En/Spm)システム(Fedoroff,1989);及びAntirrhinum Tam1 及びTam3システム(Coen et al.,1989)を含む当業者に周知である種々のトラン スポゾンシステムのいずれかを用いることができる。更に、バクテリアCre−Lox p(Odell et al,1990)又は“FLP/FRT”システム(Lloyd及び Davis,1994)のような適切な結果を生じるよう作製されたいずれかの改良された 組換えシステムが用いられ得る。 植物防御応答及び/又は植物細胞壊死を導く物質をコートするヌクレオチド配 列を不活性化するのに用いられるトランスポゾン、組換え又は他のシステムの特 定の選択が本発明に本質的なものでなく、又は本発明を限定するものでいなこと は当業者に明らかであろう。 いくつかのシステムにおいて、トランスポゾン又は組換えシステムは、許容さ れないレベルの壊死が見られるように活性であり得るであろう。敵対したなら、 これは、活性化されたヌクレオチド配列の頻度がAc(Cla)になるように減少され ているトランスポゾン又はリコンビナーゼ認識配列の対立遺伝子を作製すること により克服し得る(Keller et al.,1993)。あるいは、化学的又は部位特異的変 異誘発が、より活性化されていない壊死誘導性遺伝子の対立遺伝子を回復するの に用いられ得、それにより、植物細胞壊死のより容易なレベルを生ずる(Hammond -Kosack et al.,1994)。 他のシステムにおいて、トランスポゾン又は組換えは、不十分なレベルの植物 細胞壊死を導くほとんど活性化されていないヌクレオチド配列を生ずる不十分な ものであり得る。これは、有効なレベルまで切り出し又は組換えの頻度を増加さ せるために、植物遺伝子内のトランスポサーゼ又はリコンビナーゼ遺伝子への適 切なプロモーター融合体を作製することにより克服し得る(Swinburne et al., 1992)。最も適切なプロモーターは、早期の大きな領域よりむしろ器官発達の間 の後期の壊死の小さな領域に主におこり得る。 トランスポゾン切除又は組換えの後、防御応答及び/又は壊死を活性化するた めのメカニズムとして多くの他のバリエーションが可能である。Cf−9遺伝子の 形態は、それがそのリガンドの欠如下に おいてでさえ防御応答を活性化するように作製され得る。例えば、(目の発達に 関連する)キイロショウジョウバエ属のレセプターは、それがそのリガンドの欠 如下において活性化されるように変異され得る(Basler et al,1991)。例えば 、病気耐性遺伝子の高レベル発現、又は他の種における病気耐性遺伝子の発現は 、無毒性産物の欠如下においてでさえ防御応答及び/又は壊死の活性化を導き得 る(Bonneus,et al(1995))。代わりに、もとの病気耐性遺伝子は、それが農薬の ような規定された化学物質と結合してこれがCf−9を活性化して防御応答及び/ 又は壊死を開始するように変異され得る。従って、遺伝子を活性化する切除のた めの遺伝子型の斑は、防御応答による体的壊死反応の開始なしにおこり得る。防 御応答は、農薬が適用されて、無毒性遺伝子産物が存在するかのように同じ反応 を誘発する耐性遺伝子により認識される時に開始するであろう。 植物防御応答及び/又は壊死のための斑形成を与えるヌクレオチド配列又は配 列の植物ゲノム内への導入 不活性化されたヌクレオチド配列、又はその少くとも1つが不活性化されたヌ クレオチド配列の組合せは、植物において発現された時に防御応答を活性化する 、又は植物細胞壊死を誘導して広範囲の病原体耐性を与える物質をコードする。 核酸は、組換えベクター、例えばプラスミド又はアグロバクテリアバイナリー ベクター(Van den Elzen et al.,1985)の形態であり得る。核酸は、植物細胞 における発現のための適切なプロモーター及び調節因子の制御下においてであり 得る。ゲノムDNAの場合、これは、それ自体のプロモーター及び調節因子を含む ことができ、cDNAの場合、これは宿主細胞内での発現のための適切なプロモータ ー及び調節因子の制御下であり得る。 当業者は、組換え遺伝子発現のためのベクター及びプロトコルを 十分に作製することができる。プロモーター配列、ターミネーター配列、ポリア デニル化配列、エンハンサー配列、マーカー配列及び適切な他の配列を含む適切 な調節配列を含む適切なベクターが選択され、又は作製され得る。更に詳しくは 、例えばMolecular Cloning:a Laboratory Manual:2nd edition,Sambrook et al,1989,Cold Spring Harbor Laboratory Pressを参照のこと。例えば核酸作 製、変異誘発、シークエンシング、細胞内へのDNAの導入及び遺伝子発現、並び に蛋白質の分析の操作のための多くの周知の技術及びプロトコルは、Short Prot ocols in Molecular Biology,Second Edition,Ausubel et al.eds.,John Wi ley & Sons,1992に詳しく記載されている。Sambrook et al.及びAusubel et a l.の開示は引用により本明細書内に組み込まれる。 選択された遺伝子又は遺伝子構成物を細胞内に導入する場合、当業者に公知で ある特定の問題が説明されなければならない。挿入されるべき核酸は、転写を促 進するであろう有効な調節因子を含む構成物内に構築され得る。細胞内に構成物 を輸送する方法が利用できなければならない。いったん構成物が細胞メンブラン 内に入ると、内在性の染色体材料内への一体化が本発明の異なる実施形態に従っ ておこり得る、又はおこり得ない。好ましい実施形態において、本発明の核酸は 、宿主細胞のゲノム(例えば染色体)内に一体化される。一体化は、標準的な技 術に従って、ゲノムとの組換えを促進する配列の含有により促進され得る。最後 に、植物を考える限り、標的細胞タイプは、細胞が全植物内に再生され得るよう にあるべきである。 プレ配列を含むDNA断片で形質転換された植物は、植物の遺伝的操作について 既に知られている標準的な技術により作製され得る。DNAは、自然遺伝子転位能 力を利用するアグロバクテリア(Agroba cterium)により行われるジスアームドTi−プラスミドベクター(EP−A−270355 ,EP−A−0116718,NAR12(22)8711〜87215,1984)、粒子もしくはマイクロ プロジェクティルボンバードメント(US5100792,EP−A−444882,EP−A−434 616)、マイクロインジェクション(WO92/09696,WO94/00583,EP331083,EP175 966)、エレクトロポレーション(EP290395,WO8706614)又は直接的DNA取り込み の他の形態(DE4005152,WO9012096,US4684611)のようないずれかの適切な技術 を用いて植物細胞内に形質転換され得る。双子葉植物種を形質転換するために、 アグロバクテリア形質転換が当業者に広く用いられている。アグロバクテリアは いくつかの単子葉植物内に外来性DNAを形質転換することができると報告されて いる(WO92/14828)が、アグロバクテリアが不十分又は有効でない場合にはマイ クロプジェクティルボンバードメント、エレクトロポレーション及び直接的なDN A取り込みが好ましい。あるいは、異なる技術の組合せ、例えばアグロバクテリ アコート微粒子を用いてのボンバードメント(EP−A−486234)、又は創傷を導 くためのマイクロプジェクティルボンバードメントの後のアグロバクテリアとの 同時培養(EP−A−486233)が形質転換過程の効能を増強するのに用いられ得る 。 形質転換技術の特定の選択は、特定の植物種を形質転換する効能並びに選択さ れた特定の方法を用いて本発明を行う人の経験及び好みにより決定されるであろ う。植物細胞内に核酸を導入するための形質転換システムの特定の選択が本発明 に本質的なものでなく、また本発明を限定するものでないことは当業者に明らか であろう。 カナマイシン、ヒグロマイシン、ホスフィノトリシン、クロルスルホロン、メ トトレキサート、ゼンタマイシン、スペクチノマイシン、イミダゾールイノネス 及びグリホセートのような抗生物質に対する耐性のような選択可能な表現型を与 えるキメラ遺伝子からなる 選択可能遺伝マーカーを用いることができる(Herrera-Estrella et al,1983; van den Elzen et al,1985)。 本発明は、作物及びアメニティー植物において用いるのに特に有利である。適 切な植物の例は、タバコ、ポテト、コショウ、ウリ科植物、ニンジン、アブラナ 属野菜、レタス、ストロベリー、脂肪種子アブラナ属、テンサイ、小麦、大麦、 トウモロコシ、コメ、大豆、エンドウ、ヒマワリ、カーネーション、キク属、他 の観賞植物、芝、ポプラー、ユーカリノキ及びマツを含む。 本発明の更に詳しい実施形態は、添付の図面の参照と共に以下の非限定の実施 例において記載される。 図1は、標識された対立遺伝子を示すCf−9遺伝子を概略的に示す。 図2は、Avr9発現性トマト植物においてCf−9耐性遺伝子からのDs要子の切 除により引きおこされる壊死領域形成の後に誘導されたC.フルブムに遺伝的に 獲得された耐性を示す。接種後14日における葉当りのC.フルブムのいぼの数を 示す。 図3は、フィトフトーラ・インフェスタンス(Phytophthora infestans)(ト マト及びポテトの遅延性の葉枯れ病)に対する遺伝的に獲得した耐性を示す。Cf −9*DsからのGA+及びGAR-植物、変異体系統M31及びM50並びにCf0植物を10,0 00胞子嚢柄/mlでスプレー様に接種した。パネルAにおいて、接種後7日の変異 体50の実験からの葉の外観を示す。パネルBにおいて、接種された種々の遺伝子 型における(接種後の)葉の器官脱離の比率を示す。 図4は、フィトフトーラ・インフェスタンス(遅延性の葉枯れ病)に対する遺 伝的に獲得した耐性を示す。Cf−9*DsからのGAR+及びGAR-植物、変異体系統M3 1及びM50並びにCf0植物を100胞子嚢柄/mlでスプレー様に接種した。パネルA において、接種後7 日の変異体50の実験からの葉の外観(GAR+−右手側)をGAR-(左手側)と比較して 示す。パネルBにおいて、接種された種々の植物遺伝子型への胞子形成性障害形 成の比率を、接種後5,7,10,13及び16日において得られた胞子形成障害/木 葉の平均数と共に示す。 図5は、オイジウム・リコペルシシ(Oidium lycopersici)(粉末状ウドンコ 病)に対する獲得した耐性を示す。Cf−9*DsからのGAR+及びGAR-を植物、変異 系統M31及びM50並びにCf0植物を当量の数の胞子でぬった。パネルAにおいて 、接種後14日の葉の外観を示し、GAR-を左側に、GAR+を右側に示す。Bにおいて 、種々の植物遺伝子型における退縁障害(上側パネル)及び胞子形成性障害(下 側パネル)形成の比率を、接種後7,10,14,21,24及び30日において得られた 障害の平均数と共に変異体31について示す。Cは変異体50での同じ結果を示す。 図6は、花の授粉後2,3,4,5,6及び7週間における変異体系統M23か らのGAR+(sAc,Cf−9*Ds−右手側)及びGAR-(sAc,Cf−9*Ds,Avr−9左手 側)植物におけるトマト果実の外観を示す。暗緑色の領域が5週間によりGAR+果 実上に形成されるがGAR-果実上に形成されていない。これらの暗緑色の領域は、 赤色の果実においては見ることができない。 図7は、病原体接種実験直後のCf−9*Ds変異体系統M23,M31及びM50から のGAR+及びGAR-植物における防御関連遺伝子のレベルを示す。ノーザン分析は、 パネルAにおいて塩基性β−1,3グルカナーゼ遺伝子転写物のレベルを、パネ ルBにおいて陰イオン性ペルオキシダーゼ遺伝子転写物のレベルを示す。 図8は、タバコ及びポテトにおけるそれ自体のプロモーターの制御下における Cf−9遺伝子の機能的発現を示す。パネルAは、Avr 9ペプチドを含むか又はAvr9ペプチドを欠如するかいずれかの細胞間流体(IF )が接種されているタバコの葉を示す。Avr9+IFは形質転換タバコ又は品種5 に関連する適合可能なC.フルブム−トマト相互作用から得られた。Avr9−IF は、形質転換されていないタバコ又は品種2,4,5,9に関連する適合可能な C.フルブム−トマト相互作用から得られた。灰色の壊死は、Avr+IFを受容し ている葉のパネルにおいてのみ、注入後3〜4時間で目で見ることができた。パ ネルBにおいて、IFの単ータイプが注入されている各々を有する4つの別れたポ テトの葉を示す。Avr9+IFを受容した2つの葉のみが24時間により灰色の壊死 を発達させた。 図9は、タバコ・クロス・cv.Petite Havana 6201A(35S:SP:Avr9)ホモ 接合体X cos 34.1(ゲノムCf−9)ヘテロ接合体からの接種における壊死の致死 的表現型の発達を示す。種子の植えつけ後5〜12日の時間の過程(dsp)を示す。 苗木の50%が種子の発芽の2日以内に葉枯れして死んだ。 図10は、アラビドプシス・クロス・6201B4(35S:SP:Avr9)ヘテロ接合体X cos 138(ゲノムCf−9)ヘテロ接合体からの苗木の壊死的致死的表現型の発達 を示す。苗木の大部分が発芽した後19日の苗木の外観。1つの苗木が死んで他は 壊死的子葉を有していた。 図11は、ポテト植物にGARを適用するための単一T−DNA構成物システムを示す 。T−DNAは、低レベルの切除をすることができるのみである自律性Ac因子、Ac( Cla)因子(Keller et al.1993;Schofield et al.1994)及び35S:SP:Avr9 トランスジーンにより不活性化されているそれ自体のプロモーターの制御下にお けるCf−9遺伝子配列を含む。 図12は、3つの葉の写真を示し、これらの2つはC.フルブムで 病気にかかっており、1つはGARを発現してC.フルブムの同じ接種物に耐性を 有している。 図13は、いかにしてGAR+植物が(1)Dsトランスポゾンの挿入により不活性化 されたCf−9遺伝子、及びAvr−9遺伝子、並びに(2)実施例1に記載されるA cトランスポサーゼ遺伝子を含む安定した系統を交雑することにより作られ得る かを示す。 図14は、増加された病原体耐性を有する植物を作るための基本的な単純化した 半数体交雑スキームを示す。 T:形質転換系統 P:形質転換系統の子孫 T1/P1:4つの遺伝子R,L,I又はAの各々の少くとも1 つをそのゲノム内に含む系統 T1,2/P1,2:4つの遺伝子R,L,I又はAの2つの各々の 少くとも1つをそのゲノム内に含む系統 T3/P3:T1,2内に存在しない4つの遺伝子R,L,I又は Aの各々の少くとも1つをそのゲノム内に含む系統 T3,4/P3,4:T1,2内に存在しない4つの遺伝子R,L,I 又はAの2つの少くとも1つをそのゲノム内に含む 系統 T1,2,3/P1,2,3:4つの遺伝子R,L,I又はAの3つの各 々の少くとも1つをそのゲノム内に含む系統 T4/P4:T1,2,3内に存在しない4つの遺伝子R,L,I又 はAの各々の少くとも1つをそのゲノム内に含む系 統 配列番号:1は、Cf−9遺伝子のゲノムのDNA配列を示す。特徴:核酸配列− ヌクレオチド898において翻訳開始;ヌクレオチド3487において翻訳停止;ヌク レオチド3703〜3708においてポリアデニ ル化シグナル(AATAAA);ヌクレオチド3823においてポリアデニル化部位;ヌク レオチド3507/9〜ヌクレオチド3622/4の3′非コーディング配列における11 5bpイントロン。予想される蛋白質配列−主要翻訳産物863アミノ酸;シグナルペ プチド配列アミノ酸1〜23;成熟ペプチドアミノ酸24〜863。 配列番号:2はCf−9蛋白質アミノ酸配列を示す。 配列番号:3はCf−9cDNAクローンの1つの配列を示す。翻訳は位置+58.Cf −9ゲノム配列におけるATGにおいて開始する。 配列番号:4は、本明細書に記載されるように用いられるキメラAvr9遺伝子 の好ましい形態のアミノ酸配列及びDNA配列を示す。 配列番号:5は、Cf−2.1遺伝子のゲノムのDNA配列を示す。特徴:核酸配列− ヌクレオチド1677において翻訳開始;ヌクレオチド5012において翻訳停止;翻訳 停止の下流の特徴的な配列において共通のポリアデニル化シグナル(AATAAA)は 存在しない。予想される蛋白質配列−主要翻訳産物1112アミノ酸;シグナルペプ チド配列アミノ酸1〜26;成熟ペプチドアミノ酸27〜1112。 配列番号:6はCf−2.1と命名されたCf−2蛋白質アミノ酸配列を示す。 配列番号:7はCf−2.2遺伝子によりコードされるアミノ酸配列を示す。2つ のCf−2遺伝子間で異なるアミノ酸を下線で示す。 配列番号:8はCf2−2遺伝子に相当するほぼ全長のcDNAクローンの配列を示 す。 配列番号:9は、RPP5遺伝子のゲノムのDNA配列を示す。予想されるイントロ ンを小文字で示す。特徴:核酸配列−ヌクレオチド966において翻訳開始;ヌク レオチド5512において翻訳停止。 配列番号:10は予想されるRPP5蛋白質アミノ酸配列を示す。 配列番号:11は、Cf−4のゲノムのDNA配列を示す。この配列の 特徴は、ヌクレオチド201における翻訳開始部位、ヌクレオチド2619における翻 訳停止開始部位;ヌクレオチド2835における共通なポリアデニル化配列開始部位 、2641における3′未翻訳配列におけるスプライシングドナー配列、ヌクレオチ ド2755におけるスプライシングアクセプター配列終了部位、ヌクレオチド2955に おけるポリアデニル化の提唱される部位を含む。 配列番号:12は、予想されるCf−4アミノ酸配列を示す。予想される蛋白質配 列は、806アミノ酸の主要な翻訳産物、シグナルペプチド配列アミノ酸1〜23、 成熟ペプチドアミノ酸24〜806から構成される。 配列番号:13は、C.フルブムAVR4の成熟処理された形態をコードするよう 提唱された配列に融合されたPR1aシグナルペプチド配列をコードするClaI/Sal I DNAフラグメントの二本鎖核酸及び導き出されたアミノ酸配列を示す。ヌクレ オチド5における翻訳開始コドン、ヌクレオチド413における停止コドンの開始 。アミノ酸1〜30はシグナルペプチドを表し、アミノ酸31〜136は成熟AVR4ペプ チドを表す。 実施例1 Cf−9を用いて遺伝的に獲得した耐性(GAR) (i)変異誘発されたCf−9遺伝子を有する配偶子が得られかつ同定され得る 保存体の確立 トランスポゾン標識によりCf−9遺伝子を単離するための実験において、トラ ンスポゾンDsの挿入により不活性化されているCf−9遺伝子(Cf−9*Ds)の対 立遺伝子を単離した(更に詳しくは国際特許出願番号PCT/GB94/02812を参照のこ と)。この不活性化されたCf−9*Ds遺伝子は、構造的に発現された35S:SP:Av r9遺伝子に対して防御メカニズムの構造的かつ致死的活性化をおこさなかっ た。 我々は、トウモロコシトランスポゾンアクティベーター(Ac)及びその解離( Ds)誘導体を用いてトマトにおけるトランスポゾン標識(tagging)を行う能力を 確立している(Scofield et al 1992;Thomas et al 1993;Caroll et al 1993) 。これらのトランスポゾンが結合部位に優先的に転移するという事実によりスト ラテジーを見い出した。その位置においてDssを有する種々の系統が有用であり 、これは、Cf−9に結合したDsを有するFT33(Rommens et al 1992)、並びに( a)T−DNA***系を監視するためのβ−グルクロニダーゼ(GUS)遺伝子(Jeffer son et al 1987)及び(b)トランスポサーゼを発現してDsをトランス−活性化 することができるが転移しないであろう安定なAc(sAc)(Scofield et al 1992) を含む構成物SLJ10512(Scofield et al 1992)を有する系統を含む。 系統FT33はCf−9遺伝子を有さない。我々は、結合した標的とされた標識を行 うために、FT33におけるT−DNAをシスにおけるCf−9に置く組換え体を得た。 2つのストラテジーを同時に追跡した。 (a)FT33をCf−9遺伝子を有する保存体であるCf9と交雑した。その後、結 果として生ずるF1をCf0(Cf−遺伝子を有さない保存体)と戻し交雑した。FT33 T−DNAを有する子孫はカナマイシン耐性を有している。カナマイシン耐性子 孫をCf−9の存在についてテストした;5 C.フルブム耐性個体を約180得た 。我々は、Cf−9についてホモ接合体であり、SLJ10512のsAc T−DNAを有する 子孫も作った。これらをCf−9及びFT33がシスである組換え体と交雑した。FT33 T−DNAにおいて、転置Ds因子はヒグロマイシン耐性遺伝子内にクローニング されてその機能を妨害する。トランスポサーゼ遺伝子発現の存在下においてのみ おこるこのDs因子の体性トランス活性化は、ヒグロマイシンの活性化をおこす。 これにより、 Cf−9及びFT33の間の組換え体を交雑することからsAc含有Cf−9ホモ接合体へ 、sAc及びFT33を有し、Cf−9についてホモ接合的であるようなヒグロマイシン 耐性個体が得られうるであろう。これによりこの遺伝子型の140個体を得た。 (b)sAc,FT33を有し、Cf−9ホモ接合体である個体を得ることを速めるた めに、FT33/Cf−9 F1をCf−9及びsAcのためにヘテロ接合体である系統と交雑 した。結果として生ずる子孫の25%は両方のT−DNAを有しておりヒグロマイシ ン耐性であり、これらの50%を少し超えたものが、それらがCf−9遺伝子の少く とも1つの複製を有するため病気耐性であった。Cf−9遺伝子についてホモ接合 体とヘテロ接合体との間を区別することを可能にするCP46として設計されたRFLP マーカーを利用した(Balint-Kurti et al 1993)。この方法において、Cf−9ホ モ接合体であり、FT−33 T−DNAとsAcとの両方を有する2つの個体を得た。こ れらの2つの個体を、この遺伝子型により多くの交雑が行われ得るであろうよう に切断物を取り出すことにより増殖させた。 (ii)機能的成熟AVR9蛋白質を発現するトマト保存体の確立 遺伝子標識実験においていずれかの要求される変異体を得るための頻度は1000 のうち1未満、しばしば10,000のうち1未満であろう 物をスクリーニングすることを避けるために、我々は、植物における真菌のAvr 9遺伝子を発現することを基礎にした上述の変異体のための選択方法を確立した 。 成熟Avr9蛋白質の28アミノ酸の配列は周知である(van Kan et al 1991)。 それは分泌された蛋白質であり、C.フルブムのAvr9含有類が感染した葉の細 胞間流体が抽出され得る。植物細胞からの分泌のために、我々は、成熟Avr9蛋 白質の最初のアミノ酸に先 んずるPrla遺伝子(Cornelissen et al 1987)から、30アミノ酸植物シグナルペ プチドを有する遺伝子を組み立てるためにオリゴヌクレオチドをデザインした( 配列番号:4を参照のこと)。配列番号:4に示された好ましいAvr9遺伝子配 列は、Pr−1aシグナルペプチド配列(Cornelissen et al,1987)及びAvr9遺伝子 配列(vanKan et al,1991)から作られるキメラ遺伝子を示す。この読み枠を当業 者に公知である技術及び直ちに利用できるプラスミド(Jones et al 1992)を用 いて、カリフラワーモザイクウイルスの355プロモーター(Odell et al 1984)及 びオクトパイン合成遺伝子の3′ターミネーター配列(DeGreve et al 1983)に 融合して、植物形質転換のためのバイナリープラスミドベクター内に導入した。 我々は、この遺伝子を発現する形質転換Cf0トマト系統を得た。 (iii)AVR9発現性保存体のCf−9発現性保存体との交雑 (ii)において得られた形質転換系統をCf−9遺伝子を有する植物と交雑した 。結果として生ずる子孫が発芽した時、50%が苗木の死に終わる壊死表現型であ った。この結果は、Avr9遺伝子を含む苗木においてのみ観察された。同じ形質 転換体をCf0植物と交雑した時、結果として生ずる子孫は全て十分に生存可能で あった。 最初の形質転換体を自家受粉させることから、個体はAvr9トランスジーンに ついてホモ接合体であることが同定された。Avr9ホモ接合体をCf−9と交雑し た時、全ての子孫が死んだ。これにより、このシステムは、Cf−9遺伝子におけ る変異を有する個体のための強力な選択方法を提供する。 (iv)Cf−9の標識及び不活性化 Avr9遺伝子についてホモ接合体である個体(セクション(iv))を、Cf−9 についてホモ接合体であり、FT33 T−DNAにおいてsAcとDsとの両方を有する個 体(セクション(iiia)及び(iiib) )に受粉するための雄性の親として用いた。この交雑から生じた何千もの子孫を 発芽させた。ほとんどが死んだがいくつかは生き残った。 生存体からDNAを得て、Dsプローブを用いたサザンブロット分析を行った。い くつかの独立した変異体が共通サイズのBgl IIフラグメント内へのDsの挿入と相 互関連した。これは、いくつかの独立した変異体が同じDNAフラグメント内へのD sの挿入の結果であることを示唆した。Ds配列に対するプライマーを用いて、転 移したDs含有変異体#18におけるDsに近接したDNAを逆PCR(Trig Ba et al 1988) を用いて増幅した。このDNAを他の変異体に対するプローブとして用いて、独立 した変異体においてDsが同じ6.7kb Bgl IIフラグメント内に挿入されていること を証明した。 FT33におけるDsは、バクテリアの選択可能マーカーとしてバクテリアレプリコ ン及びクロラムフェニコール耐性遺伝子を含んでいる(Rommens et al 1992)。 これは、転移されたDsを有する植物DNAが(Bgl IIのような)Ds内で切断されない 制限酵素で消化され得、この消化産物が再循環し得、そしてその後形質転換大腸 菌に用いられ得ることを意味する。Ds及び近接した植物DNAを有するクロラムフ ェニルコール耐性クローンを得ることができる。Dsの3′側の植物DNAの1.8kb、 及びDsの5′側の植物DNAの4.9kbを有するクローンを得るのにこの方法を用いた 。 Cf−9遺伝子の我々の現在の理解事項を図1に概略的に示す。Cf−9遺伝子配 列及び推定されるアミノ酸配列を配列表に示す。 一連のプライマー(図1に示されるF1,2,3,4,5,6,7,12,13,10 ,26,27及び25)を、Dsの配列を基礎にしたプライマーと組み合わせたPCR分析 により大数の独立した変異体を特徴づけるのに用いた。従って、これらのプライ マーをトランスポゾン挿入 により引きおこされるCf−9の他の変異の位置を特徴づけるために、トウモロコ シAc/Dsトランスポゾン配列を基礎にしたプライマーとのポリメラーゼ鎖反応に おいて用いた。18の独立した挿入を特徴として示されるように位置していた。変 異体E,#55,#74及び#100は不完全な生存を示し、壊死表現型を示し、利用 できる配列情報を基礎にすると、それらが実際の読み枠の5′にあり、不完全な 防御応答を活性化するために十分なCf9蛋白質発現を許容し得るであろう。 遺伝子から得れた配列を用いて、Ds因子の配列を基礎にしたプライマーと組み 合わせたポリメラーゼ鎖反応において用いられ得るであろうオリゴヌクレオチド プライマーをデザインして、遺伝子における他のトランスポゾン挿入の位置及び 方向の両方をキャラクタライズした。これらを図1に示す。この実験の結果を基 礎として、17の他のDs挿入物の地図の位置を(図1に示すように)信頼可能にア サインした。 (v)GAR植物の製造 ホモ接合体状態においてAcトランスポサーゼ遺伝子(GUS遺伝子を欠くsAc)を有 するかCf−9を欠如するトマト植物に、Cf−9*Ds及び35S:SP:Avr9遺伝子を 有する植物を戻し交配することにより、結果として生ずる子孫のsAc,35S:SP: Avr9及びCf−9*Ds(図13参照)植物の4分の1は、Cf−9*Ds遺伝子からのDs の体的切除、Cf−9機能の体的回復、及び防御応答が活性化されている壊死の体 の領域の発生を示した。これにより、表現型的に、これらの植物は、壊死性病原 体により攻撃された植物がSARの誘導に関連したHRの体の斑を示すのと同様に防 御関連壊死のための斑を示した。 壊死領域は、植物の発達を通して、子葉、葉、幹、葉柄、萼片、及び緑果実に おいて目で見えた。また、壊死領域は、全葉肉層及び 管状組織を覆う細胞において、下側及び上側表皮の両方において形成された。壊 死領域のサイズ及びそれらの形成の頻度を、Cf−9配列におけるDs因子の位置及 びDsの方向の両方により決定した。 壊死のために斑を有する植物を、それらが、Cf−9*Dsを有するか、又はCf− 9遺伝子を有さない斑のないそれらの類よりC.フルブムに対して耐性があるか 否かを評価するためにテストした。DsがCf−9遺伝子における5つの異なる位置 に独立して挿入されている5つの独立したCf−9*Ds系統をテストした。これら の5つの独立した挿入物は、Cf−9アミノ酸、7と8(<M23),28と29(<M 18),47と48(>M50),56と57(>M31)、及び789と790(>M30)の間であ る。矢印(<又は>)は、Ds因子の転写の方向を示す。体の壊死領域が発達した F1植物は、壊死領域が発達していない類の子孫よりC.フルブムに対する耐性 があった。壊死領域を有する植物において葉当り平均1〜2の小さな膿疱が、5 ×105胞子/mlの接種後14日に発達した。Cf遺伝子を欠如する植物及び斑形成し ていない個体全てが葉当り平均38の大きな胞子形成性膿疱を示した。この例を図 2に示す。 9つの斑形成したCf−9*Ds#20植物、15の斑形成したCf−9*Ds#23植物、18 の斑形成したCf−9*Ds#30植物及び28の斑形成したCf−9*Ds#31植物をテスト して、壊死のための斑形成をしていない全部で198の植物と比較した。植物が4 週間経過して2倍に広がった葉を有した時に、C.フルブム(5×105胞子/ml )を接種した。斑形成した植物及び斑形成していない植物にC.フルブムを接種 した時に同様の結果が得られた。18の斑形成したGAR+#50植物において、葉当り 1〜3の膿疱を形成し、他方、42の斑形成していないGAR-#50植物において、接 種後14日に葉当り35超の膿疱が発達した。 接種後14日及び21日の各々において目で見える胞子性膿疱の数を計数すること により、病原体に対する感受性を測定した。サンプルを顕微鏡分析のためにも取 り出した。14日後のアッセイの結果を図2に示し、21日後の各々の表現型への典 型的な感染を図12に示す。 図2は、異なる個々のトマト植物の感受性を葉当りの胞子的膿疱の数としてy 軸に表現したヒストグラムを示す。DsはGUS遺伝子を有している。M20,M23, M30及びM31は、Cf−9*DsとsAcの間の交雑から得られた、そして各々Cf−9*D s#20,Cf−9*Ds#23,Cf−9*Ds#30及びCf−9*Ds#31から得られた植物にお けるC.フルブムの増殖を示す。これらの個体はCf−9*Dsから、そしてsAcのた めに分離する。Cf0はR遺伝子を有さず、M20,M23,M30及びM31 GUS−植物 は、Cf−9*DSとsAcとの両方の分離により失なっており、これにより病気感受性 類は、感受性個体における病気の徴候のための良好な対照を供する。植物がsAc でなくDsを受容しているなら、それらは、Cf−9*DsとsAcとの両方を必要とす る壊死のための斑を発現しないGUS+であり得る。見られ得るように、(全てが3 5S:Avr9遺伝子を有する)壊死的個体は、それらの病気感受性個体と比べて明 らかに葉当りにほとんど膿疱が見られない。 図2は、これらの実験において、(Cf−9遺伝子を欠如する)Cf0植物が葉当 り約38の膿疱を示し、Cf−9*Ds#20,Cf−9*Ds#23又はCf−9*Ds#31由来の 斑形成していない個体も葉当り約38の膿疱を示した。Cf−9*Ds#30を有する斑 形成していない個体は、標識Cf−9対立遺伝子のいくつかの残った作用を示す葉 当り約17の膿疱を示した。しかしながら、Cf−9*Ds#20,Cf−9*Ds#23,Cf− 9*Ds#30又はCf−9*Ds#31を有する斑形成個体は、葉当り1〜3の膿疱を示し た。全部で70の斑形成個体を評価した。これら の結果は、この方法による極めて重大なレベルの病気制御を証明する。 図12は3つの葉を示す。葉1及び葉2は、白いけば様の外観を与えるC.フル ブムに感染されたものである。葉1はCf0であり、葉2はCf−9*Ds23からの病 気感受性の類である。最小の胞子形成を示す葉3は、Cf−9*Ds#23,sAc及び35 S:Avr9を有する(壊死の小さな領域が識別可能である)壊死的個体である。従 って葉3はGARを発現している。 この実施例において、C.フルブム病原体に耐性のある斑形成植物の領域は機 能的Cf−9遺伝子を含まないことを認識することが重要である。(その機能がト ランスポゾン切除により体に回復されている)機能的Cf−9遺伝子を有する実質 的に全ての細胞は、それらが内在的に発現されたAvr9ペプチドの認識後に防御 応答を表す時に殺される。これにより、非耐性の細胞は、壊死が隣接する細胞に おいて明らかにされることにより耐性を有するように誘導される。 実施例2 Cf−9を用いる斑形成植物の病原体耐性 実施例1において製造された斑形成植物はC.フルブムに対する耐性が増加さ れていることを証明することに加えて、我々は、この植物が3つの関係のない真 菌病原体、フィトフトーラ・インフェスタンス(Phytophthora infestans)(ト マト及びポテトの遅延的葉枯れ病の原因体)及びオイジウム・リコペルシッシ( Oidium lycopersici)(粉末状ウドンコ病)並びに(葉及び果実の斑の原因であ る)コレトトリチウム・ラルゲナリウム(Collectotrichum largenarium)に対す るより多くの耐性も有している。 P.インフェスタンス実験のために、壊死のため斑形成しているか又はそうで ないかいずれかである変異体Cf−9*Ds系統M31及び M50からの戻し交配子孫及びCf−遺伝子を欠く対照植物(Cf0)を、高度に有毒 な単離体DSSI(A1交配型)の胞子嚢柄のスプレー適用(10,000又は100胞子/ml )で攻撃した。接種後に、この植物を一定の100%RH及び16℃で12h露光時間に おける拡散光条件に維持した。 高胞子投与の適用後数日において、斑形成していたい植物の葉及びCf0植物の ものをそれらの葉緑において豊富な胞子嚢柄を有するP.インフェスタンス障害 の広がりにより完全に破壊した。対照的に、斑形成植物をP.インフェスタンス で感染させたが障害は3〜5mm径であり胞子形成しなかった(図3A,B)。斑 形成植物の完全な緑葉組織が破壊されて真菌の胞子形成が閉まる前に更に5〜6 日が必要とされた。より低量の胞子投与において、接種後7日に、平均8〜10の 大きな胞子形成障害が斑のない植物及びCf0植物の各々の葉に存在し、他方壊死 のため斑形成している植物においては、10の葉当り1〜2の小さな非胞子形成障 害が存在した(図4A,B)。18の植物の平均を各々の遺伝子型/胞子のために 用いた。 オイジウム・リコペルシッシ実験のために、同一の植物遺伝子型を用いた。全 体の上側表面にわたり一つの14日を経た胞子形成性膿疱からの胞子をハケでブラ ッシングすることにより、各々の葉に接種した。その後、接種された植物を16h の露光期間20℃、そして暗所期間18℃の拡散光条件下に維持した。RHは70%に維 持した。 接種後10日において、8〜10の退緑障害が、斑形成していない植物及びCf0植 物の葉において明らかになり、これらの1〜2において胞子形成が始まっていた 。斑を形成した植物との対比により、1〜2のより小さな退緑的非胞子形成性障 害が各々の葉に存在していた(図5)。接種後14日において葉当り20超の胞子形 成性障害が斑形成していない植物において存在し、これらは、葉の残りにおける 厳しい退緑的症状を伴っていた。斑形成した植物において、2〜4の小さな胞子 形成障害が葉当りに存在していた(図5A)。接種後14日において斑形成していな い葉及びCf0の葉において見つけられたものと同様のレベルの胞子形成及び退緑 が斑形成している葉において形成されるのに更に7〜10日を要した(各々16の植 物)。 実施例3 果実における斑 暗緑領域が、花の授粉後5週間において、GAR植物の緑色トマト果実において 形成された(図6)。このトマト果実が、潜在的な商業的活用のために促進され る赤色にいったん変わると、これらの領域は目に見えなくなった。GAR+及びGAR- 植物から得られた成熟赤色果実にコレトトリチウム・ラジナリウム(Colletotric hum laginarium) の胞子100μl(104胞子/ml)を注入した時、GAR-果実のみが 7日後に典型的な腐敗病の症状を示した。GAR+果実の繰り返しの接種は、病気を おこさなかった。 要するに、上述の結果は、Cf−9遺伝子機能の回復のための斑形成しており、 構造的にAvr9遺伝子を発現する植物において達成され得る極めて重大なレベル の病気制御の証拠となる。このデータは、この方法により達成され得る病気制御 が、制御された4つの真菌病原体が極めて異なる形態の寄生を行うことから潜在 的に広範囲のものであることも示す:C.フルブムは、吸器を形成しないビオト ローフ(biotroph)であり、葉の葉肉層の細胞外空間において排他的に増殖する ;O.リコペルシッシもビオトローフであるが、皮の表皮上側にのみ住みついて 複合的細胞内吸器を形成する;P.インフェスタ及びC.ラルゲナリウムは、単 純な吸器を最初に形成するヘミビオトローフ(hemibiotroph)であるが、後に表 皮及び葉肉層の両方において宿主細胞を殺す。 ホモ接合体Cf−9*Ds,35S:SP Avr9系統をトマト系統M31及びM50のために 確立した。ホモ接合体sAcソースへの交雑から得られたF1戻し交配子孫は、以下 を含む種々の病原体に対する耐性について評価することができる: ポテトウイルスX、シュードモナス・シリンガエ(Pseudomonas syringae)pv .トマト、壊死性真菌−ボトリティス(Botrytis)種、コレトトリチウム(Coll etotrichum) 種、線虫−メロイドジーネ・インコグナータ(Meloidogyne incogna ta) 、アリマキ−モモアカアブラムシ、及び果実、さや、根又は塊茎攻撃性病原 体。また、菌根の群集の定着に対するGARの効果がテストされ得る。 壊死のための斑形成した植物において示される増加された耐性は遺伝獲得耐性 (Genetic Acquired Resistance)(GAR)といわれている。それは遺伝的特性であり 、全体の植物の生活を通して活性であるためSARと区別される。 いくつかの防御関連遺伝子の発現をGAR-及びGAR+植物において比較した時、GA R+植物において各々の遺伝子のより大きく高いレベルの発現が見い出された。こ の例を、塩基性トマトβ−1,3グルカナーゼプローブ及びトマト陰イオン性ペ ルオキシダーゼプローブ(pTAP 4.5)を用いたM23,M31及びM50系統からのCf −9*Ds系統について図7に示す。 植物の病気を抑制することにおけるGARの効能は、領域の大きさと逆の関係が あるようである。高頻度の小さな壊死領域を有する2つの独立したCf−9*Ds系 統(系統M31及びM50)は最もGARを示す。これは、注意深のCf−9機能の体的 回復の頻度を操作することにより、更に高レベルの植物保護が開発されるであろ う。 現在、GARを説明する2つの可能な仮説がある。まだ生きている最初に活性化 された宿主細胞が局所的及び全身的シグナルを作り出 し、壊死的障害がCf−9−Avr9媒介応答の副産物であること。あるいは、活性 化された宿主細胞の最終的な応答である実際の死及び壊死反応がSARに類似した 方式で局所的及び全身的シグナルを作りだすこと。正確にいかにしてGARが作用 するかは本発明を行うのに知る必要はない。必要な遺伝構成物が存在するなら、 GAR植物は野生型と比較して病原体耐性が増加されている。 実施例4 異種植物種におけるCf−9の発現及び細胞壊死の誘導 我々は、Cf−9遺伝子を含む異なるゲノムクローンのタバコ及びトマトへの転 移に続いて、これらの配列が形質転換植物をAvr9エリシター応答性にすること を示した(図8)。 また、形質転換タバコ発現Cf−9を、構造的にAvr9ペプチドを発現するよう に作製された形質転換タバコ植物と交雑する時、種子発芽の2日以内にF1苗木は 死ぬ(図9)。 Cf−9を発現する形質転換アラビドプシスをAvr9発現形質転換アラビドプシ スと交雑する時、種子発芽後10日でF2苗木は死ぬ(図10)。 これにより、我々は、種々の種において、Cf−9蛋白質により媒介される植物 防御の活性化に必要とされる遺伝子が存在して機能することを示した。 実施例5 ポテトにおけるCf−9を用いた遺伝獲得耐性 ポテト植物にGARを適用するために一本鎖T−DNA構成物システムを用いる。 このシステムは、低レベルの切除のみを行うことができる自律性Ac因子(Ac(C la)因子(Keller et al.1993)及び355:SP Avr9トランスジーン)により不活性 化されているそれ自体のプロモータ ーの制御下におけるCf−9遺伝子配列を含む一本鎖T−DNA構成物(図11)をお よその基礎とする。このAc因子は、Cf−9機能が回復されている高頻度の小さな 体の領域を作るための最も良い配置を決定するために、Cf−9配列において、両 方の方向における種々の位置に挿入される。 細胞型特異的プロモーターの制御下にCf−9配列及び他のR遺伝子をおくこと は、GAR表現型を増強し得る。潜在的な標的細胞の部位は、表皮及び管状柔組織 細胞を含む。 実施例6 形質転換植物におけるCf−4の発現及び増加された病原体耐性の証明 Cf−4遺伝子を以下のいくつかの方法において形質転換植物においてテストし た:最初に、相当する無毒性遺伝子Avr4を含むC.フルブムの類を接種するこ とによりこの類が形質転換植物に対する適合不可能的応答を与えるか否かをテス トし;第2に、Avr4を含む適合可能相互作用体から単離された細胞間流体を形 質転換植物の葉に注入することにより;第3に、Cf−9/AVR9相互作用の研究(H ammond-Kosack et al.,1995)において先に記載されるような組換えポテトウイ ルスXの形態においてAVR4を供することによる。 AVR4をコードするC.フルブム遺伝子のDNA配列が報告されており、成熟処理 したポリペプチドのアミノ酸配列も報告されている(Joosten et al.,1994)。 我々は、公表されている配列に対するプライマーを用いてC.フルブム類2.5か らのAvr4遺伝子をPCRにより増幅して、提唱された成熟ポリペプチドをコードす る配列を、タバコPRla蛋白質のN末端シグナルペプチドをコードするDNA配列に 融合させた。これは、発現されている形質転換植物における細胞間空間にAVR4 を標的づけするのを容易にするであろう。このキ メラ遺伝子(SPAvr4)を、先に記載(Hammond-Kosack et al.,1995)されるように ClaI/SalI DNAフラグメント(配列番号:13)としてポテトウイルスXのcDNA コピー内に挿入して、PVX:SP Avr4を作製した。組換えウイルスの感染的転写 を、試験管内転写により行った。当業者に公知である標準的な技術を用いて全て の核酸操作を行った。 トマト 3週間を経たトマト苗木において組換えウイルスをテストするため実験を計画 した。接種されたCf−4含有植物において、現われた子葉は、ウイルス接種の部 位において少しの機械的損傷のしるしを示したのみであるCf0対照と対照的に、 接種後3日(d.p.i)に最終的に脱落した。Cf0植物は、野生型ウイルスで 観察された症状、即ち退緑モザイク症状に匹敵する目に見えるウイルス感染の症 状まで7〜10d.p.iに発達した。Cf−4を含む植物において4〜5d.p. iに、壊死障害がより若い葉において観察された。これはおそらくAvr9又はCf −9含有植物を含むPVXでの同様の実験において先に記載されるようなウイルス の全身的な広がりのためであろう(Hammond-Kosack et al.,1995)。他の特徴は 、葉柄及び幹上の壊死領域を含む。壊死表現型が広く全身的に見られており、14 d.p.iにおいて、苗木を含むCf−4の大部分が死んだ。Cf0対照植物は死な なかったが、退緑及び葉脈透明化の症状を示した。 これらの結果は、Cf−4は形質転換トマト植物において機能的であり、エリシ ターAVR4の存在下で壊死性防御応答を引きおこすことを確かにする。 タバコ Cf−4を含むバイナリーベクターコスミドを用いて、当業者に公知である技術 を用いて形質転換タバコ植物も作製した(Fillatti e t al.,1987;Horsch et al.,1985)。 Cf−4を含むコスミドを含む形質転換タバコにPVX:SP Avr4を接種した。ほ とんどの形質転換体において、いくつかのウイルス耐性種におけるウイルス接種 に応答して出現する障害に見られるのと同様に、3〜4d.p.iにウイルス接 種の部位において壊死障害が観察された。これらの個体において、壊死は、最終 的に合着した局所的な障害を全く確立されず、7〜10d.p.iにおいて葉の壊 死がウイルス接種の全体の領域にわたり現れた。いくつかの形質転換体において 、PVX:SP Avr4に対する反応はより激しく、壊死的葉の領域の領域を3〜4d .p.iにおいて観察することができた。Cf−4を欠如するコスミドを含む形質 転換タバコ、又はPVX:SP Avr4で攻撃された形質転換されていない対照植物に おけるこれらの表現型のいずれも観察されなかった。 これにより、形質転換タバコにおけるCf−4の機能的発現も、エリシターAVR 4の存在下における壊死的防御応答の活性化と共に示された。 病原体耐性 12のトマト形質転換体にPVX:SP Avr4を接種することによりCf−4活性を検 出することができるように挿木により形質転換植物を増加させた。Cf−4を含む 形質転換トマト植物は、3〜4d.p.iにおいて接種された葉において葉の壊 死を示した。この壊死は、先に記載された実験においてCf−4含有植物において 先に観察されたように最終的に全身に広がった。壊死的葉領域を示す形質転換植 物は、最終的に死んだ。 形質転換実験の最初の回において得られたいくつかの形質転換植物の挿木を、 C.フルブム類5で接種することによりCf−4機能について更にアッセイした。 テストされた5の形質転換植物において 、PVX:SP Avr4依存性壊死を示す植物と病原体に対する耐性との間に明確な相 互関係が観察された。この実験において、適合可能対照植物(Cf0)において病 原体増殖が観察されたが、適合不可能対照植物(Cf2)においては観察されなか った。 本文中に言及される全ての文書は引用により本明細書に組み込まれている。
【手続補正書】特許法第184条の8 【提出日】1996年5月20日 【補正内容】 請求の範囲 1.遺伝子が細胞内において発現又は抑制されることにより植物防御応答を活 性化する斑形成を誘導することにより、植物又は植物の一部もしくは零余子にお いて病原体耐性を増加させる方法であって、 (i)植物防御応答を供するヌクレオチド配列を不活性化するステップ又は植 物防御応答を供するヌクレオチド配列の組合せの一部を形成する1以上のヌクレ オチド配列を不活性化するステップと、 (ii)前記ヌクレオチド配列を植物のゲノム内に導入するステップと、 (iii)前記植物もしくはその子孫、又は該植物もしくは子孫の一部もしくは 零余子の細胞内において前記ヌクレオチド配列を機能形態に戻して、病原体耐性 を増加させるステップと、 を含むことを特徴とする方法。 2.遺伝子が発現又は抑制されることにより壊死を生ずる斑形成を誘導するこ とにより、植物又はその一部分もしくは零余子において病原体耐性を増加させる 方法であって、 (i)壊死を供するヌクレオチド配列を不活性化するステップ、又は壊死を供 するヌクレオチト配列の組合せの一部を形成する1以上のヌクレオチド配列を不 活性化するステップと、 (ii)前記ヌクレオチド配列を植物のゲノム内に導入するステップと、 (iii)前記植物もしくはその子孫、又は該植物もしくは子孫の一部もしくは 零余子の細胞内において前記不活性化されたヌクレオチド配列を機能形態に戻す ステップと、 を含むことを特徴とする方法。 3.前記ヌクレオチド配列が病原体耐性の増加を引きおこす物質又は物質の組 合せをコードすることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。 4.前記ヌクレオチド配列が遺伝子を含み、そして前記ヌクレオチド配列の発 現による植物防御応答及び/又は壊死の活性化が、前記ヌクレオチド配列に含ま れるいずれの他の遺伝子の発現にも依存しないことを特徴とする先の請求項のい ずれか一に記載の方法。 5.前記ヌクレオチド配列又はヌクレオチド配列の組合せが1以上の遺伝子を 含み、そして前記ヌクレオチド配列の発現による植物防御応答及び/又は壊死の 活性化が、1以上の相互作用性遺伝子の発現を条件とすることを特徴とする請求 項1〜3のいずれか一に記載の方法。 6.前記ヌクレオチド配列が植物防御応答及び/又は壊死を誘導することがで きる又は共に誘導することができる1以上の物質をコードし、そして前記ヌクレ オチド配列の少くとも1つがステップ(i)において不活性化されていることを 特徴とする請求項5に記載の方法。 7.前記ヌクレオチド配列が、植物病原体耐性遺伝子(R)又は1以上のヌク レオチドの挿入、付加、欠失もしくは置換の手段によるその突然変異体、変異体 もしくは誘導体、又は病原体無毒性遺伝子(Avr)又は1以上のヌクレオチドの挿 入、付加、欠失もしくは置換の手段によるその突然変異体、変異体もしくは誘導 体、又は他のR遺伝子エリシター(elicitor)(E)、又は(i)R遺伝子又はその 突然変異体、変異体、もしくは誘導体と(ii)対応するAvr遺伝子、又はその突 然変異体、変異体もしくは誘導体、又は他のR遺伝子エリシター(E)との両方 を含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。 8.前記植物病原体耐性遺伝子(R)がトマトCf−9遺伝子又は1以上のヌク レオチドの挿入、付加、欠失もしくは置換の手段によるその突然変異体、変異体 もしくは誘導体又はその相同体であり、前記無毒性遺伝子がクラドスポリウム・ フルブム(Cladosporium fulvum) Avr−9遺伝子又は1以上のヌクレオチドの挿 入、付加、欠失もしくは置換の手段によるその突然変異体、変異体もしくは誘導 体又はその相同体である又は他のCf−9エリシターをコートすることを特徴とす る請求項7に記載の方法。 9.前記植物病原体耐性遺伝子(R)がトマトCf−2遺伝子又は1以上のヌク レオチドの挿入、付加、欠失もしくは置換の手段によるその突然変異体、変異体 もしくは誘導体又はその相同体であり、前記無毒性遺伝子がクラドスポリウム・ フルブムAvr−2遺伝子又は1以上のヌクレオチドの挿入、付加、欠失もしくは 置換の手段によるその突然変異体、変異体もしくは誘導体又はその相同体である 又は他のCf−2エリシターをコードする;又は前記植物病原体耐性遺伝子(R) がトマトCf−4遺伝子又は1以上のヌクレオチドの挿入、付加、欠失もしくは置 換の手段によるその突然変異体、変異体もしくは誘導体又はその相同体であり、 前記無毒性遺伝子がクラドスポリウム・フルブムAvr−4遺伝子又は1以上のヌ クレオチドの挿入、付加、欠失もしくは置換の手段によるその突然変異体、変異 体もしくは誘導体又はその相同体である又は他のCf−4エリシターをコードする ;又は前記植物病原体耐性遺伝子(R)がタバコN′遺伝子又は1以上のヌクレ オチドの挿入、付加、欠失もしくは置換の手段によるその突然変異体、変異体も しくは誘導体又はその相同体であり、前記無毒性遺伝子が適切なタバコモザイク ウイルスコート蛋白質、又は1以上のヌクレオチドの挿入、付加、欠失もしくは 置換の手段によるその突然変異体、変異体もしくは誘導体又はその 相同体である又は他のN′エリシターをコードする;又は前記植物病原体耐性遺 伝子(R)がポテトRx遺伝子又は1以上のヌクレオチドの挿入、付加、欠失も しくは置換の手段によるその突然変異体、変異体もしくは誘導体又はその相同体 であり、前記無毒性遺伝子が適切なPVXコート蛋白質又は1以上のヌクレオチド の挿入、付加、欠失もしくは置換の手段によるその突然変異体、変異体もしくは 誘導体又はその相同体又は他のRxエリシターである;又は前記植物病原体耐性 遺伝子が他のウイルスの耐性遺伝子であり、前記無毒性遺伝子が対応するウイル スコート蛋白質又は前記ウイルスの耐性遺伝子の他のエリシターであることを特 徴とする請求項7に記載の方法。 10.前記ヌクレオチド配列が、カリフラワーモザイクウイルス遺伝子VI蛋白質 、バクテリアヘアピン遺伝子蛋白質、アラビドプシス(Arabidopsis)RPP5遺伝 子蛋白質、ユビキチン接合酵素、バルナーゼ(Barnase)のようなRNase、これらの いずれかの1以上のヌクレオチドの挿入、付加、欠失もしくは置換の手段による その突然変異体、変異体もしくは誘導体又はその相同体、又はジフテリア毒のよ うな他の毒性ポリペプチドもしくはペプチド又は1以上のヌクレオチドの挿入、 付加、欠失もしくは置換の手段によるその突然変異体、変異体もしくは誘導体又 はその相同体をコードすることを特徴とする請求項5に記載の方法。 11.前記植物防御応答又は壊死が該植物防御応答を禁止的に調節する遺伝子の 発現の減少を導くヌクレオチド配列からの発現に依存し、前記植物防御応答及び /又は壊死を生ずることを特徴とする請求項4に記載の方法。 12.前記植物防御応答又は壊死が、遺伝子の産物と相互作用することができる リガンドの欠如下において前記植物防御応答を活性化 するヌクレオチド配列からの前記遺伝子の対立遺伝子の発現に依存し、前記植物 防御応答及び/又は壊死を生ずることを特徴とする請求項4に記載の方法。 13.前記植物防御応答又は壊死が、該植物防御応答及び該防御応答の弱められ た禁止的レギュレーターの発現を活性化することができるヌクレオチド配列から の遺伝子の変異対立遺伝子の発現に依存し、前記植物防御応答及び/又は壊死を 誘導することを特徴とする請求項5に記載の方法。 14.前記ヌクレオチド配列又は該ヌクレオチド配列の1以上の不活性化が、可 動遺伝要素のその中への挿入により行われることを特徴とする先の請求項のいず れかに記載の方法。 15.前記可動遺伝要素が、トランスポゾン又は部位特異的組換えシステムによ り認識され得る特定のヌクレオチド配列に隣接するヌクレオチド配列であること を特徴とする請求項14に記載の方法。 16.前記植物ゲノムが、病原体耐性を増加させるように前記不活性化されたヌ クレオチド配列を機能形態に戻すことができる物質をコードする少くとも1つの ヌクレオチド配列を含むことを特徴とする先の請求項のいずれかに記載の方法。 17.前記可動遺伝要素の切除又は転位により前記不活性化されたヌクレオチド 配列を機能形態に戻すことを含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。 18.前記可動遺伝要素がトランスポゾンである場合、前記植物ゲノムが前記ト ランスポゾンの体的切除をおこすための対応するトランスポゾン活性化システム をコードする少くとも1つのヌクレオチド配列を含むことを特徴とする請求項17 に記載の方法。 19.前記トランスポゾン及びトランスポサーゼをコードする遺伝子が、アクテ ィベーター/ジソシエーション(Activator/Dissocia tion)可動遺伝要素ファミリー(Ac/Ds)から、又はエンハンサー/サプレッサ ー(Enhancer/Suppressor)ミューテータートランスポゾンファミリー(En/Spm )から得られることを特徴とする請求項18に記載の方法。 20.前記ヌクレオチド配列の前記不活性化形態がレコンビナーゼ認識配列に隣 接する場合、該レコンビナーゼ認識配列が組換えを起こすための特定のレコンビ ナーゼを含む部位特異的組換えシステムにより作用されることを特徴とする請求 項17に記載の方法。 21.野生型と比較して病原体耐性が増加され、先の請求項のいずれかに記載の 方法を用いて得られうる形質転換植物もしくはその子孫、又は該植物もしくは子 孫の一部もしくは零余子。 22.第1の表現型を発現する細胞もしくはクローン並びに第2の表現型を発現 する他の細胞を含み、野生型と比較して増加された病原体耐性を含み、ここで表 現型の斑形成が、機能形態に戻されて該表現型を供する予め不活性化されたヌク レオチド配列からの前記第1の表現型を有する細胞における発現から生じ、前記 ヌクレオチド配列は前記第1の表現型を有さない細胞において非機能的形態であ ることを特徴とする表現型的に斑形成されている植物もしくはその子孫、又は該 植物もしくは子孫の一部もしくは零余子、又はこれらのいずれかの誘導体。 23.前記第1の表現型が壊死及び/又は植物防御応答表現型であることを特徴 とする請求項22に記載の植物、子孫、誘導体、一部又は零余子。 24.前記非機能的形態が、前記ヌクレオチド配列又は前記ヌクレオチド配列の 1以上内への可動遺伝要素の挿入から生ずることを特徴とする請求項22又は23に 記載の植物、子孫、誘導体、一部又は零余子。 25.前記ヌクレオチド配列が、植物病原体耐性遺伝子又は1以上のヌクレオチ ドの挿入、付加、欠失もしくは置換の手段によるその突然変異体、変異体もしく は誘導体である遺伝子(R);又は病原体無毒性遺伝子(Avr)又は1以上のヌク レオチドの挿入、付加、欠失もしくは置換の手段によるその突然変異体、変異体 もしくは誘導体、又は他のエリシターもしくはリガンド遺伝子である遺伝子(L )であってこれらの産物はR遺伝子の産物と相互作用することができる遺伝子; 又はR遺伝子とL遺伝子との両方を含むことを特徴とする請求項22〜24のいずれ か一に記載の植物、子孫、誘導体、一部又は零余子。 26.前記R遺伝子がトマトCf−9遺伝子又は1以上のヌクレオチドの挿入、付 加、欠失もしくは置換の手段によるその突然変異体、変異体もしくは誘導体又は その相同体であり、前記L遺伝子がクラドスポリウム・フルブムAvr−9遺伝子 又は1以上のヌクレオチドの挿入、付加、欠失もしくは置換の手段によるその突 然変異体、変異体もしくは誘導体又はその相同体である又は他のCf−9エリシタ ーをコードすることを特徴とする請求項25に記載の植物、子孫、誘導体、一部又 は零余子。 27.前記R遺伝子が、 (i)トマト病原体耐性遺伝子; (ii)タバコ病原体耐性遺伝子; (iii)ポテト病原体耐性遺伝子; (iv)アラビドプシス病原体耐性遺伝子; (v)亜麻病原体耐性遺伝子; (vi)CaMV遺伝子VI蛋白質をコードするヌクレオチド配列; (vii)バクテリアヘアピン遺伝子蛋白質をコードするヌクレオチド配列; (viii)ユビキチン接合酵素をコードするヌクレオチド配列; (ix)RNaseをコードするヌクレオチド配列; (x)毒性ペプチドをコードするヌクレオチド配列; (xi)(i)〜(x)のいずれかの1以上のヌクレオチドの挿入、付加、欠失 もしくは置換の手段による突然変異体、変異体もしくは誘導体又は相同体である ことを特徴とする請求項25に記載の植物、子孫、誘導体、一部又は零余子。 28.前記トマト病原体耐性遺伝子が、Cf−2,Cf−4,Cf−5及びCf−9を含 むクラドスポリウム・フルブム耐性遺伝子から選択され;前記タバコ病原体耐性 遺伝子がN′であり;前記ポテト病原体耐性遺伝子がNxであり;前記アラビド プシス病原体耐性遺伝子がRPP5又はRP52であり;前記亜麻病原体耐性遺伝子がL 6であり;前記RNaseがバルナーゼ(Barnase)であり;又は前記毒性ペプチドがジ フテリア毒であることを特徴とする請求項27に記載の植物、子孫、誘導体、一部 又は零余子。 29.前記L遺伝子が、 (i)クラドスポリウム・フルブム無毒性遺伝子又はクラドスポリウム・フル ブム無毒性遺伝子のための耐性遺伝子の他のエリシター; (ii)適切なTMVコート蛋白質又は他のN′エリシター; (iii)適切なPVXコート蛋白質又は他のRxエリシター;又は (iv)(i)〜(iii)のいずれかの1以上のヌクレオチドの挿入、付加、欠 失もしくは置換の手段による突然変異体、変異体、誘導体もしくは相同体、 であることを特徴とする請求項25に記載の植物、子孫、誘導体、一部又は零余子 。 30.前記クラドスポリウム・フルブム無毒性遺伝子がAvr2,A vr4,Avr5又はAvr9であることを特徴とする請求項29に記載の植物、子孫、誘 導体、一部又は零余子。 31.(i)植物防御応答及び/又は細胞壊死を供する1以上のヌクレオチド配 列であって、少くとも1つの前記ヌクレオチド配列が非機能的形態であるヌクレ オチド配列と、(ii)前記ヌクレオチド配列を機能形態に戻すことができる分子 をコードする核酸と、を含む細胞。 32.前記非機能的形態が前記ヌクレオチド配列の1以上への可動遺伝要素の挿 入から生ずることを特徴とする請求項31に記載の細胞。 33.前記可動遺伝要素がトランスポゾンであり、前記分子が該トランスポゾン の切除を行うための相当するトランスポゾン活性化システムを供することを特徴 とする請求項32に記載の細胞。 34.前記ヌクレオチド配列が、植物病原体耐性遺伝子又は1以上のヌクレオチ ドの挿入、付加、欠失もしくは置換の手段によるその突然変異体、変異体もしく は誘導体である遺伝子(R);又は病原体無毒性遺伝子(Avr)又は1以上のヌク レオチドの挿入、付加、欠失もしくは置換の手段によるその突然変異体、変異体 もしくは誘導体、又は他のエリシターもしくはリガンド遺伝子である遺伝子(L )であって、これらの産物がR遺伝子の産物と相互作用することができる遺伝子 ;又はR遺伝子とL遺伝子との両方を含むことを特徴とする請求項31〜33のいず れか一に記載の細胞。 35.前記R遺伝子がトマトCf−9遺伝子又は1以上のヌクレオチドの挿入、付 加、欠失もしくは置換の手段によるその突然変異体、変異体もしくは誘導体又は その相同体であり、前記L遺伝子がクラドスポリウム・フルブムAvr−9遺伝子 又は1以上のヌクレオチドの挿入、付加、欠失もしくは置換の手段によるその突 然変異体、変 異体もしくは誘導体又はその相同体である又は他のCf−9エリシターをコードす ることを特徴とする請求項34に記載の細胞。 36.前記R遺伝子が、 (i)トマト病原体耐性遺伝子; (ii)タバコ病原体耐性遺伝子; (iii)ポテト病原体耐性遺伝子; (iv)アラビドプシス病原体耐性遺伝子; (v)亜麻病原体耐性遺伝子; (vi)CaMV遺伝子VI蛋白質をコードするヌクレオチド配列; (vii)バクテリアヘアピン遺伝子蛋白質をコードするヌクレオチド配列; (viii)ユビキチン接合酵素をコードするヌクレオチド配列; (ix)RNaseをコードするヌクレオチド配列; (x)毒性ペプチドをコードするヌクレオチド配列; (xi)(i)〜(x)のいずれかの突然変異体、変異体、誘導体又は相同体で あることを特徴とする請求項35に記載の細胞。 37.前記トマト病原体耐性遺伝子が、Cf−2,Cf−4,Cf−5及びCf−9を含 むクラドスポリウム・フルブム耐性遺伝子から選択され;前記タバコ病原体耐性 遺伝子がN′であり;前記ポテト病原体耐性遺伝子がNxであり;前記アラビド プシス病原体耐性遺伝子がRPP5又はRP52であり;前記亜麻病原体耐性遺伝子がL 6であり;前記RNaseがバルナーゼであり;又は前記毒性ペプチドがジフテリア毒 であることを特徴とする請求項36に記載の細胞。 38.前記L遺伝子が、 (i)クラドスポリウム・フルブム無毒性遺伝子又はクラドスポリウム・フル ブム無毒性遺伝子のための耐性遺伝子の他のエリシター; (ii)適切なTMVコート蛋白質又は他のN′エリシター; (iii)適切なPVXコート蛋白質又は他のRxエリシター;又は (iv)(i)〜(iii)のいずれかの1以上のヌクレオチドの挿入、付加、欠 失もしくは置換の手段による突然変異体、変異体、誘導体もしくは相同体、 であることを特徴とする請求項39に記載の細胞。 39.前記クラドスポリウム・フルブム無毒性遺伝子がAvr2,Avr4,Avr5又 はAvr9であることを特徴とする請求項38に記載の細胞。 40.微生物細胞である請求項31〜39のいずれか一に記載の細胞。 41.植物細胞である請求項31〜39のいずれか一に記載の細胞。 42.請求項41に記載の細胞を含む植物又はそのいずれかの一部もしくは零余子 又は誘導体。 43.前記ヌクレオチド配列が不活性化又は活性化されている細胞のために斑形 成されている請求項42に記載の植物、一部、零余子又は誘導体。 44.核酸(i)及び/又は(ii)を細胞又はその祖先に導入することを含むこ とを特徴とする請求項31〜43のいずれか一に記載の細胞を製造する方法。 45.(i)Rを含むヌクレオチド配列、Iを含むヌクレオチド配列及びAを含 むヌクレオチド配列; (ii)Rを含むヌクレオチド配列、並びにI及びAを含むヌクレオチド配列; (iii)Iを含むヌクレオチド配列、並びにA及びRを含むヌクレオチド配列 ; (iv)Aを含むヌクレオチド配列、並びにR及びIを含むヌクレオチド配列; 並びに (v)R,I及びAを含むヌクレオチド配列; のヌクレオチド配列の組合せのいずれかを含み、 Rが、植物におけるその存在が植物防御応答、壊死及び/又は増加された病原 体耐性を引きおこす物質をコートし、IがRを不活性化することができる遺伝挿 入物であり、そしてAがIにより不活性化されたRを再活性化することができる 物質をコートすることを特徴とする組成物。 46.(i)Rを含むヌクレオチド配列、Lを含むヌクレオチド配列、Iを含む ヌクレオチド配列、及びAを含むヌクレオチド配列; (ii)Rを含むヌクレオチド配列、L及びIを含むヌクレオチド配列、並びに Aを含むヌクレオチド配列; (iii)Rを含むヌクレオチド配列、L及びAを含むヌクレオチド配列、並び にIを含むヌクレオチド配列; (iv)Rを含むヌクレオチド配列、I及びAを含むヌクレオチド配列、並びに Lを含むヌクレオチド配列; (v)Lを含むヌクレオチド配列、I及びRを含むヌクレオチド配列、並びに Aを含むヌクレオチド配列; (vi)Lを含むヌクレオチド配列、A及びRを含むヌクレオチド配列、Iを含 むヌクレオチド配列; (vii)Iを含むヌクレオチド配列、L及びRを含むヌクレオチド配列、並び にAを含むヌクレオチド配列; (viii)Rを含むヌクレオチド配列、並びにL,I及びAを含むヌクレオチド 配列; (ix)Lを含むヌクレオチド配列、並びにI,A及びRを含むヌクレオチド配 列; (x)Iを含むヌクレオチド配列、並びにA,R及びLを含むヌクレオチド配 列; (xi)Aを含むヌクレオチド配列、並びにA,R及びIを含むヌクレオチド配 列; (xii)R,L,I及びAを含むヌクレオチド配列; のヌクレオチド配列の組合せのいずれかを含み、 R及びLが、植物におけるその存在が植物防御応答、壊死及び/又は増加され た病原体耐性を引きおこす物質をコードし、IがR及び/又はLを不活性化する ことができる遺伝挿入物であり、そしてAがIにより不活性化されたR及び/又 はLを再活性化することができる物質をコードすることを特徴とする組成物。 47.1以上の核酸ベクターである請求項45又は46に記載の組成物。 48.細胞が前記ヌクレオチド配列の組合せのいずれかを含むことを特徴とする 請求項45〜47のいずれか一に記載の組成物。 49.請求項48に記載の組成物に従う細胞を含む植物又はその一部、零余子、誘 導体もしくは子孫。 50.R,I及びAをコードするヌクレオチド配列を含む核酸を含む植物又はそ の一部、零余子、誘導体もしくは子孫の製造方法であって、 Rが、植物におけるその存在が植物防御応答、壊死及び/又は増加された病原 体耐性を引きおこす物質をコードし、IがRを不活性化することができる遺伝挿 入物であり、そしてAがIにより不活性化されたRを再活性化することができる 物質をコードし、 そのゲノムがR,I,A及びその組合せのいずれかを含む植物系統を交雑して 、植物又はその祖先を製造することを含むことを特徴とする方法。 51.前記植物系統の1以上が、植物又はその祖先の細胞の形質転換の結果とし て、R,I,A及びその組合せのいずれかを含む核酸 を含むことを特徴とする請求項50に記載の方法。 52.R,L,I及びAをコードするヌクレオチド配列を含む核酸を含む植物又 はその一部、零余子、誘導体もしくは子孫の製造方法であって、 R及びLが、植物におけるその存在が植物防御応答、壊死及び/又は増加され た病原体耐性を引きおこす物質をコードし、IがR及び/又はLを不活性化する ことができる遺伝挿入物であり、そしてAがIにより不活性化されたR及び/又 はLを再活性化することができる物質をコードし、 そのゲノムがR,L,I,A及びその組合せのいずれかを含む植物系統を交雑 して、植物又はその祖先を製造することを含むことを特徴とする方法。 53.前記植物系統の1以上が、植物又はその祖先の細胞の形質転換の結果とし て、R,L,I,A及びその組合せのいずれかを含む核酸を含むことを特徴とす る請求項52に記載の方法。 54.請求項50〜53のいずれか一に記載の方法を用いて得られうる植物又はその 一部、零余子、誘導体もしくは子孫。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI //(C12N 5/10 C12R 1:91) (C12P 21/02 C12R 1:91) (31)優先権主張番号 9506658.5 (32)優先日 1995年3月31日 (33)優先権主張国 イギリス(GB) (31)優先権主張番号 9507232.8 (32)優先日 1995年4月7日 (33)優先権主張国 イギリス(GB) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG ,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN, TD,TG),AP(KE,MW,SD,SZ,UG), AM,AT,AU,BB,BG,BR,BY,CA,C H,CN,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB ,GE,HU,IS,JP,KE,KG,KP,KR, KZ,LK,LR,LT,LU,LV,MD,MG,M N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU ,SD,SE,SG,SI,SK,TJ,TM,TT, UA,UG,US,UZ,VN (72)発明者 ハモンド−コサック,キム エリザベス イギリス国,ノーウィッチ アールエヌ4 6エヌエル,チェストナット ヒル 6 (72)発明者 ジョーンズ,デビット アレン イギリス国,ノーウィッチ エヌアール4 6ピーディー,イートン グリーンウェ イズ 139

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.遺伝子が細胞内において発現又は抑制されることにより植物防御応答を活 性化する斑形成を誘導することにより、植物又は植物の一部もしくは零余子にお いて病原体耐性を増加させる方法であって、 (i)植物防御応答を供するヌクレオチド配列を不活性化するステップ又は植 物防御応答を供するヌクレオチド配列の組合せの一部を形成する1以上のヌクレ オチド配列を不活性化するステップと、 (ii)前記ヌクレオチド配列を植物のゲノム内に導入するステップと、 (iii)前記植物もしくはその子孫、又は該植物もしくは子孫の一部もしくは 零余子の細胞内において前記ヌクレオチド配列を機能形態に戻して、病原体耐性 を増加させるステップと、 を含むことを特徴とする方法。 2.遺伝子が発現又は抑制されることにより壊死を生ずる斑形成を誘導するこ とにより、植物又はその一部分もしくは零余子において病原体耐性を増加させる 方法であって、 (i)壊死を供するヌクレオチド配列を不活性化するステップ、又は壊死を供 するヌクレオチド配列の組合せの一部を形成する1以上のヌクレオチド配列を不 活性化するステップと、 (ii)前記ヌクレオチド配列を植物のゲノム内に導入するステップと、 (iii)前記植物もしくはその子孫、又は該植物もしくは子孫の一部もしくは 零余子の細胞内において前記不活性化されたヌクレオチド配列を機能形態に戻す ステップと、 を含むことを特徴とする方法。 3.前記ヌクレオチド配列が病原体耐性の増加を引きおこす物質又は物質の組 合せをコードすることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。 4.前記ヌクレオチド配列が遺伝子を含み、そして前記ヌクレオチド配列の発 現による植物防御応答及び/又は壊死の活性化が、前記ヌクレオチド配列に含ま れるいずれの他の遺伝子の発現にも依存しないことを特徴とする先の請求項のい ずれか一に記載の方法。 5.前記ヌクレオチド配列又はヌクレオチド配列の組合せが1以上の遺伝子を 含み、そして前記ヌクレオチド配列の発現による植物防御応答及び/又は壊死の 活性化が、1以上の相互作用性遺伝子の発現を条件とすることを特徴とする請求 項1〜3のいずれか一に記載の方法。 6.前記ヌクレオチド配列が植物防御応答及び/又は壊死を誘導することがで きる又は共に誘導することができる1以上の物質をコードし、そして前記ヌクレ オチド配列の少くとも1つがステップ(i)において不活性化されていることを 特徴とする請求項5に記載の方法。 7.前記ヌクレオチド配列が、植物病原体耐性遺伝子(R)又はその突然変異 体、変異体もしくは誘導体、又は病原体無毒性遺伝子(Avr)又はその突然変異 体、変異体もしくは誘導体、又は他のR遺伝子エリシター(elicitor)(E)、又は (i)R遺伝子又はその突然変異体、変異体、もしくは誘導体と(ii)対応する Avr遺伝子、又はその突然変異体、変異体もしくは誘導体、又は他のR遺伝子エ リシター(E)との両方を含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。 8.前記植物病原体耐性遺伝子(R)がトマトCf−9遺伝子又はその突然変異 体、変異体、誘導体もしくは相同体であり、前記無毒 性遺伝子がクラドスポリウム・フルブム(Cladosporium fulvum)Avr−9遺伝子 又はその突然変異体、変異体、誘導体もしくは相同体である又は他のCf−9エリ シターをコードすることを特徴とする請求項7に記載の方法。 9.前記植物病原体耐性遺伝子(R)がトマトCf−2遺伝子又はその突然変異 体、変異体、誘導体もしくは相同体であり、前記無毒性遺伝子がクラドスポリウ ム・フルブムAvr−2遺伝子又はその突然変異体、変異体、誘導体もしくは相同 体である又は他のCf−2エリシターをコードする;又は前記植物病原体耐性遺伝 子(R)がトマトCf−4遺伝子又はその突然変異体、変異体、誘導体もしくは相 同体であり、前記無毒性遺伝子がクラドスポリウム・フルブムAvr−4遺伝子又 はその突然変異体、変異体、誘導体もしくは相同体である又は他のCf−4エリシ ターをコードする;又は前記植物病原体耐性遺伝子(R)がタバコN′遺伝子又 はその突然変異体、変異体、誘導体もしくは相同体であり、前記無毒性遺伝子が 適切なタバコモザイクウイルスコート蛋白質、又はその突然変異体、変異体、誘 導体もしくは相同体である又は他のN′エリシターをコードする;又は前記植物 病原体耐性遺伝子(R)がポテトRx遺伝子又は突然変異体、変異体、誘導体も しくは相同体であり、前記無毒性遺伝子が適切なPVXコート蛋白質又はその突然 変異体、変異体、誘導体もしくは相同体又は他のRxエリシターである;又は前 記植物病原体耐性遺伝子が他のウイルスの耐性遺伝子であり、前記無毒性遺伝子 が対応するウイルスコート蛋白質又は前記ウイルスの耐性遺伝子の他のエリシタ ーであることを特徴とする請求項7に記載の方法。 10.前記ヌクレオチド配列が、カリフラワーモザイクウイルス遺伝子VI蛋白質 、バクテリアヘアピン遺伝子蛋白質、アラビドプシス(Arabidopsis)RPP5遺伝 子蛋白質、ユビキチン接合酵素、バルナ ーゼ(Barnase)のようなRNase、これらのいずれかの突然変異体、変異体、誘導 体もしくは相同体、又はジフテリア毒のような他の毒性ポリペプチドもしくはペ プチド又はその突然変異体、変異体、誘導体もしくは相同体をコードすることを 特徴とする請求項5に記載の方法。 11.前記植物防御応答又は壊死が該植物防御応答を禁止的に調節する遺伝子の 発現の減少を導くヌクレオチド配列からの発現に依存し、前記植物防御応答及び /又は壊死を生ずることを特徴とする請求項4に記載の方法。 12.前記植物防御応答又は壊死が、遺伝子の産物と相互作用することができる リガンドの欠如下において前記植物防御応答を活性化するヌクレオチド配列から の前記遺伝子の対立遺伝子の発現に依存し、前記植物防御応答及び/又は壊死を 生ずることを特徴とする請求項4に記載の方法。 13.前記植物防御応答又は壊死が、該植物防御応答及び該防御応答の弱められ た禁止的レギュレーターの発現を活性化することができるヌクレオチド配列から の遺伝子の変異対立遺伝子の発現に依存し、前記植物防御応答及び/又は壊死を 誘導することを特徴とする請求項5に記載の方法。 14.前記ヌクレオチド配列又は該ヌクレオチド配列の1以上の不活性化が、可 動遺伝要素のその中への挿入により行われることを特徴とする先の請求項のいず れかに記載の方法。 15.前記可動遺伝要素が、トランスポゾン又は部位特異的組換えシステムによ り認識され得る特定のヌクレオチド配列に隣接するヌクレオチド配列であること を特徴とする請求項14に記載の方法。 16.前記植物ゲノムが、病原体耐性を増加させるように前記不活性化されたヌ クレオチド配列を機能形態に戻すことができる物質を コードする少くとも1つのヌクレオチド配列を含むことを特徴とする先の請求項 のいずれかに記載の方法。 17.前記可動遺伝要素の切除又は転位により前記不活性化されたヌクレオチド 配列を機能形態に戻すことを含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。 18.前記可動遺伝要素がトランスポゾンである場合、前記植物ゲノムが前記ト ランスポゾンの体的切除をおこすための対応するトランスポゾン活性化システム をコードする少くとも1つのヌクレオチド配列を含むことを特徴とする請求項17 に記載の方法。 19.前記トランスポゾン及びトランスポサーゼをコードする遺伝子が、アクテ ィベーター/ジソシエーション(Activator/Dissociation)可動遺伝要素ファ ミリー(Ac/Ds)から、又はエンハンサー/サプレッサー(Enhancer/Suppress or)ミューテータートランスポゾンファミリー(En/Spm)から得られることを特 徴とする請求項18に記載の方法。 20.前記ヌクレオチド配列の前記不活性化形態がレコンビナーゼ認識配列に隣 接する場合、該レコンビナーゼ認識配列が組換えを起こすための特定のレコンビ ナーゼを含む部位特異的組換えシステムにより作用されることを特徴とする請求 項17に記載の方法。 21.野生型と比較して病原体耐性が増加され、先の請求項のいずれかに記載の 方法を用いて得られうる形質転換植物もしくはその子孫、又は該植物もしくは子 孫の一部もしくは零余子。 22.第1の表現型を発現する細胞もしくはクローン並びに第2の表現型を発現 する他の細胞を含み、野生型と比較して増加された病原体耐性を含み、表現型的 に斑形成されている植物もしくはその子孫、又は該植物もしくは子孫の一部もし くは零余子、又はこれらのいずれかの誘導体。 23.前記第1の表現型が壊死及び/又は植物防御応答表現型であることを特徴 とする請求項22に記載の植物、子孫、誘導体、一部又は零余子。 24.前記表現型の斑形成が、該表現型を供するヌクレオチド配列からの第1の 表現型を有する細胞における発現からおこり、ここで前記ヌクレオチド配列から の前記発現が前記第1の表現型を有さない細胞において不活性化されていること を特徴とする請求項22又は23に記載の植物、子孫、誘導体、一部又は零余子。 25.前記発現が予め不活性化されている遺伝子の再活性化から生ずることを特 徴とする請求項24に記載の植物、子孫、誘導体、一部又は零余子。 26.前記不活性化が前記ヌクレオチド配列又は前記ヌクレオチド配列の1以上 内への可動遺伝要素の挿入から生ずることを特徴とする請求項24又は25に記載の 植物、子孫、誘導体、一部又は零余子。 27.前記ヌクレオチド配列が、植物病原体耐性遺伝子又はその突然変異体、変 異体もしくは誘導体である遺伝子(R);又は病原体無毒性遺伝子(Avr)又はそ の突然変異体、変異体もしくは誘導体、又は他のエリシターもしくはリガンド遺 伝子である遺伝子(L)であってこれらの産物はR遺伝子の産物と相互作用する ことができる遺伝子;又はR遺伝子とL遺伝子との両方を含むことを特徴とする 請求項24〜26のいずれか一に記載の植物、子孫、誘導体、一部又は零余子。 28.前記R遺伝子がトマトCf−9遺伝子又はその突然変異体、変異体、誘導体 もしくは相同体であり、前記L遺伝子がクラドスポリウム・フルブムAvr−9遺 伝子又はその突然変異体、変異体、誘導体もしくは相同体である又は他のCf−9 エリシターをコードすることを特徴とする請求項27に記載の植物、子孫、誘導体 、一部又は零 余子。 29.前記R遺伝子が、 (i)トマトからの病原体耐性遺伝子; (ii)タバコからの病原体耐性遺伝子; (iii)ポテトからの病原体耐性遺伝子; (iv)アラビドプシスからの病原体耐性遺伝子; (v)亜麻からの病原体耐性遺伝子; (vi)CaMV遺伝子VI蛋白質をコードするヌクレオチド配列; (vii)バクテリアヘアピン遺伝子蛋白質をコードするヌクレオチド配列; (viii)ユビキチン接合酵素をコードするヌクレオチド配列; (ix)RNaseをコードするヌクレオチド配列; (x)毒性ペプチドをコードするヌクレオチド配列; (xi)(i)〜(x)のいずれかの突然変異体、変異体、誘導体又は相同体で あることを特徴とする請求項27に記載の植物、子孫、誘導体、一部又は零余子。 30.トマトからの前記病原体耐性遺伝子が、Cf−2,Cf−4,Cf−5及びCf− 9を含むクラドスポリウム・フルブム耐性遺伝子から選択され;タバコからの前 記病原体耐性遺伝子がN′であり;ポテトからの前記病原体耐性遺伝子がNxで あり;アラビドプシスからの前記病原体耐性遺伝子がRPP5又はRP52であり;亜 麻からの前記病原体耐性遺伝子がL6であり;前記RNaseがバルナーゼ(Barnase) であり;又は前記毒性ペプチドがジフテリア毒であることを特徴とする請求項29 に記載の植物、子孫、誘導体、一部又は零余子。 31.前記L遺伝子が、 (i)クラドスポリウム・フルブム無毒性遺伝子又はクラドスポリウム・フル ブム無毒性遺伝子のための耐性遺伝子の他のエリシタ ー; (ii)適切なTMVコート蛋白質又は他のN′エリシター; (iii)適切なPVXコート蛋白質又は他のRxエリシター;又は (iv)(i)〜(iii)のいずれかの突然変異体、変異体、誘導体もしくは相 同体、 であることを特徴とする請求項27に記載の植物、子孫、誘導体、一部又は零余子 。 32.前記クラドスポリウム・フルブム無毒性遺伝子がAvr2,Avr4,Avr5又 はAvr9であることを特徴とする請求項31に記載の植物、子孫、誘導体、一部又 は零余子。 33.(i)植物防御応答及び/又は細胞壊死を供する1以上のヌクレオチド配 列であって、少くとも1つの前記ヌクレオチド配列が逆に不活性化されているヌ クレオチド配列と、(ii)前記不活性化を逆転することができる分子をコードす る核酸と、を含む細胞。 34.前記不活性化が前記ヌクレオチド配列の1以上への可動遺伝要素の挿入か ら生ずることを特徴とする請求項33に記載の細胞。 35.前記可動遺伝要素がトランスポゾンであり、前記分子が該トランスポゾン の切除を行うための相当するトランスポゾン活性化システムを供することを特徴 とする請求項34に記載の細胞。 36.前記ヌクレオチド配列が、植物病原体耐性遺伝子又はその突然変異体、変 異体もしくは誘導体である遺伝子(R);又は病原体無毒性遺伝子(Avr)又はそ の突然変異体、変異体もしくは誘導体、又は他のエリシターもしくはリガンド遺 伝子である遺伝子(L)であって、これらの産物がR遺伝子の産物と相互作用す ることができる遺伝子;又はR遺伝子とL遺伝子との両方を含むことを特徴とす る請求項33〜35のいずれか一に記載の細胞。 37.前記R遺伝子がトマトCf−9遺伝子又はその突然変異体、変 異体、誘導体もしくは相同体であり、前記L遺伝子がクラドスポリウム・フルブ ムAvr−9遺伝子又はその突然変異体、変異体、誘導体もしくは相同体である又 は他のCf−9エリシターをコードすることを特徴とする請求項36に記載の細胞。 38.前記R遺伝子が、 (i)トマトからの病原体耐性遺伝子; (ii)タバコからの病原体耐性遺伝子; (iii)ポテトからの病原体耐性遺伝子; (iv)アラビドプシスからの病原体耐性遺伝子; (v)亜麻からの病原体耐性遺伝子; (vi)CaMV遺伝子VI蛋白質をコードするヌクレオチド配列; (vii)バクテリアヘアピン遺伝子蛋白質をコードするヌクレオチド配列; (viii)ユビキチン接合酵素をコードするヌクレオチド配列; (ix)RNaseをコードするヌクレオチド配列; (x)毒性ペプチドをコードするヌクレオチド配列; (xi)(i)〜(x)のいずれかの突然変異体、変異体、誘導体又は相同体で あることを特徴とする請求項37に記載の植物、子孫、誘導体、一部又は零余子。 39.トマトからの前記病原体耐性遺伝子が、Cf−2,Cf−4,Cf−5及びCf− 9を含むクラドスポリウム・フルブム耐性遺伝子から選択され;タバコからの前 記病原体耐性遺伝子がN′であり;ポテトからの前記病原体耐性遺伝子がNxで あり;アラビドプシスからの前記病原体耐性遺伝子がRPP5又はRP52であり;亜 麻からの前記病原体耐性遺伝子がL6であり;前記RNaseがバルナーゼであり;又 は前記毒性ペプチドがジフテリア毒であることを特徴とする請求項38に記載の細 胞。 40.前記L遺伝子が、 (i)クラドスポリウム・フルブム無毒性遺伝子又はクラドスポリウム・フル ブム無毒性遺伝子のための耐性遺伝子の他のエリシター; (ii)適切なTMVコート蛋白質又は他のN′エリシター; (iii)適切なPVXコート蛋白質又は他のRxエリシター;又は (iv)(i)〜(iii)のいずれかの突然変異体、変異体、誘導体もしくは相 同体、 であることを特徴とする請求項36に記載の細胞。 41.前記クラドスポリウム・フルブム無毒性遺伝子がAvr2,Avr4,Avr5又 はAvr9であることを特徴とする請求項40に記載の細胞。 42.微生物細胞である請求項33〜41のいずれか一に記載の細胞。 43.植物細胞である請求項33〜41のいずれか一に記載の細胞。 44.請求項43に記載の細胞を含む植物又はそのいずれかの一部もしくは零余子 又は誘導体。 45.前記ヌクレオチド配列が不活性化又は活性化されている細胞のために斑形 成されている請求項44に記載の植物、一部、零余子又は誘導体。 46.核酸(i)及び/又は(ii)を細胞又はその祖先に導入することを含むこ とを特徴とする請求項33〜45のいずれか一に記載の細胞を製造する方法。 47.(i)Rを含むヌクレオチド配列、Iを含むヌクレオチド配列及びAを含 むヌクレオチド配列; (ii)Rを含むヌクレオチド配列、並びにI及びAを含むヌクレオチド配列; (iii)Iを含むヌクレオチド配列、並びにA及びRを含むヌクレ オチド配列; (iv)Aを含むヌクレオチド配列、並びにR及びIを含むヌクレオチド配列; 並びに (v)R,I及びAを含むヌクレオチド配列; のヌクレオチド配列の組合せのいずれかを含み、 Rが、植物におけるその存在が植物防御応答、壊死及び/又は増加された病原 体耐性を引きおこす物質をコードし、IがRを不活性化することができる遺伝挿 入物であり、そしてAがIにより不活性化されたRを再活性化することができる 物質をコードすることを特徴とする物の組成物。 48.(i)Rを含むヌクレオチド配列、Lを含むヌクレオチド配列、Iを含む ヌクレオチド配列、及びAを含むヌクレオチド配列; (ii)Rを含むヌクレオチド配列、L及びIを含むヌクレオチド配列、並びに Aを含むヌクレオチド配列; (iii)Rを含むヌクレオチド配列、L及びAを含むヌクレオチド配列、並び にIを含むヌクレオチド配列; (iv)Rを含むヌクレオチド配列、I及びAを含むヌクレオチド配列、並びに Lを含むヌクレオチド配列; (v)Lを含むヌクレオチド配列、I及びRを含むヌクレオチド配列、並びに Aを含むヌクレオチド配列; (vi)Lを含むヌクレオチド配列、A及びRを含むヌクレオチド配列、Iを含 むヌクレオチド配列; (vii)Iを含むヌクレオチド配列、L及びRを含むヌクレオチド配列、並び にAを含むヌクレオチド配列; (viii)Rを含むヌクレオチド配列、並びにL,I及びAを含むヌクレオチド 配列; (ix)Lを含むヌクレオチド配列、並びにI,A及びRを含むヌ クレオチド配列; (x)Iを含むヌクレオチド配列、並びにA,R及びLを含むヌクレオチド配 列; (xi)Aを含むヌクレオチド配列、並びにA,R及びIを含むヌクレオチド配 列; (xii)R,L,I及びAを含むヌクレオチド配列; のヌクレオチド配列の組合せのいずれかを含み、 R及びLが、植物におけるその存在が植物防御応答、壊死及び/又は増加され た病原体耐性を引きおこす物質をコードし、IがR及び/又はLを不活性化する ことができる遺伝挿入物であり、そしてAがIにより不活性化されたR及び/又 はLを再活性化することができる物質をコードすることを特徴とする物の組成物 。 49.1以上の核酸ベクターである請求項47又は48に記載の物の組成物。 50.細胞が前記ヌクレオチド配列の組合せのいずれかを含むことを特徴とする 請求項47〜49のいずれか一に記載の物の組成物。 51.請求項50に記載の組成物に従う細胞を含む植物又はその一部、零余子、誘 導体もしくは子孫。 52.R,I及びAをコードするヌクレオチド配列を含む核酸を含む植物又はそ の一部、零余子、誘導体もしくは子孫の製造方法であって、 Rが、植物におけるその存在が植物防御応答、壊死及び/又は増加された病原 体耐性を引きおこす物質をコードし、IがRを不活性化することができる遺伝挿 入物であり、そしてAがIにより不活性化されたRを再活性化することができる 物質をコートし、 そのゲノムがR,I,A及びその組合せのいずれかを含む植物系統を交雑して 、植物又はその祖先を製造することを含むことを特徴 とする方法。 53.前記植物系統の1以上が、植物又はその祖先の細胞の形質転換の結果とし て、R,I,A及びその組合せのいずれかを含む核酸を含むことを特徴とする請 求項52に記載の方法。 54.R,L,I及びAをコードするヌクレオチド配列を含む核酸を含む植物又 はその一部、零余子、誘導体もしくは子孫の製造方法であって、 R及びLが、植物におけるその存在が植物防御応答、壊死及び/又は増加され た病原体耐性を引きおこす物質をコードし、IがR及び/又はLを不活性化する ことができる遺伝挿入物であり、そしてAがIにより不活性化されたR及び/又 はLを再活性化することができる物質をコードし、 そのゲノムがR,L,I,A及びその組合せのいずれかを含む植物系統を交雑 して、植物又はその祖先を製造することを含むことを特徴とする方法。 55.前記植物系統の1以上が、植物又はその祖先の細胞の形質転換の結果とし て、R,L,I,A及びその組合せのいずれかを含む核酸を含むことを特徴とす る請求項54に記載の方法。 56.請求項52〜55のいずれか一に記載の方法を用いて得られうる植物又はその 一部、零余子、誘導体もしくは子孫。
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