JPH11290072A - 植物細胞への遺伝子導入方法 - Google Patents

植物細胞への遺伝子導入方法

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JPH11290072A
JPH11290072A JP10096084A JP9608498A JPH11290072A JP H11290072 A JPH11290072 A JP H11290072A JP 10096084 A JP10096084 A JP 10096084A JP 9608498 A JP9608498 A JP 9608498A JP H11290072 A JPH11290072 A JP H11290072A
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Japan
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plant
plant cells
gene
gene dna
aluminum borate
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JP10096084A
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Hiromori Akagi
宏守 赤木
Takiko Shimada
多喜子 島田
Wataru Takahashi
亘 高橋
Osamu Tanaka
修 田中
Hideo Honda
秀夫 本田
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Mitsui Chemicals Inc
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Mitsui Chemicals Inc
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  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安全、簡便かつ高効率で植物細胞に遺伝子D
NAを導入する方法を提供する。 【解決手段】 ホウ酸アルミニウムウィスカーと遺伝子
DNAを含む溶液中に植物細胞を懸濁し、静置し、これ
に振動を与えることにより植物細胞に遺伝子DNAを導
入する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、植物細胞への遺伝
子導入手法に関し、本発明の方法は遺伝子組換えによる
形質転換植物の作出・高機能植物の育成に利用される。
【0002】
【従来の技術】従来、植物細胞に遺伝子を導入する方法
としては、アグロバクテリウムを利用した方法や高電圧
を利用したエレクトロポレーション法、マイクロインジ
ェクション法、さらには、核酸をまぶした金属粒子を高
速で植物細胞に打ち込む遺伝子銃法等の方法が開発・利
用されている。
【0003】近年、簡便な遺伝子導入方法として、髭状
或いは針状の結晶であるウィスカーを利用し、植物細胞
に核酸を導入する方法が開発された(米国特許第053
02523号公報)。この方法は、ウィスカーの一種で
あるシリコンカーバイドウィスカーを用い、植物細胞を
懸濁した液体培地に、この結晶と核酸を添加・混和する
ことで、植物細胞内に針状構造を利用して、核酸を導入
する方法である。その際、使用されるシリコンカーバイ
ドウィスカーは直径0.3〜1.0μm、長さ50〜2
00μmの針状結晶構造を有する。この方法は、該ウイ
スカーが振動により植物細胞に穴を開け、その穴から核
酸を細胞内に導入するという原理に基づいている。
【0004】しかしながら、この方法で採用されるシリ
コンカーバイドウィスカーは生体に対する毒性・変異源
性があり、シリコンカーバイドウィスカーを用いて遺伝
子導入する作業者にとって安全ではなく、強い悪影響が
懸念される。
【0005】また、米国特許第05302523号公報
には使用されるウィスカーとして金属もしくはセラミッ
クウィスカーとのみ示されており、シリコンカーバイド
ウィスカーを除いては全く具体的な物質が示されてはい
ない。そのため、すべての金属もしくはセラミックウィ
スカーが、遺伝子DNAの導入にとって有効であるか否
かは、針状構造を有するウィスカーが遺伝子の導入に効
果があるとは言われているが、如何なる構造・物性を有
する物質が植物細胞に遺伝子DNAを導入するのに効果
があるかは全く不明であった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】明細書の実施例に示し
たとおり、本発明者らはいくつかのウィスカーについて
植物細胞への遺伝子DNAの導入効果を試験した。その
結果、金属もしくはセラミックウィスカーであっても遺
伝子の導入に効果を示さないものがあることがわかっ
た。
【0007】本発明の課題は、安全、簡便かつ高効率に
植物細胞に遺伝子DNAを導入する方法を提供すること
にあり、本発明の目的はホウ酸アルミニウムウィスカー
を利用した植物細胞への遺伝子DNAの導入方法を提供
すること、さらには、該方法を用いた形質転換植物の作
出方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、針状構造
を有する物質、その他の結晶構造を有する様々な物質を
用いて、植物細胞への遺伝子DNAの導入効果を鋭意検
討した結果、針状構造を有する物質の全てが植物細胞へ
の遺伝子DNAを導入する効果を有するわけではないこ
と、人体には無害であるホウ酸アルミニウムウィスカー
が植物細胞に著しく高い効率で遺伝子DNAを導入しう
ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0009】すなわち、本発明は、少なくともホウ酸ア
ルミニウムウィスカーと遺伝子DNAを含む液体中に植
物細胞を懸濁して細胞懸濁液を調製し、静置後、該細胞
懸濁液に振動を与えることにより、植物細胞に遺伝子D
NAを導入する方法、導入され遺伝子DNAが核ゲノム
に組み込まれた形質転換植物の作出方法を提供するもの
である。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明に於いて、ウイスカーと
は、適当な条件下で起こる溶液からの析出や化合物の分
解の際などに成長する針状又は髭状の形状を有する結晶
のことであり、太さは0.1μmから10mm程度のも
のを言う。ホウ酸アルミニウムウィスカーとは、 ホウ
酸アルミニウムが針状又は髭状に結晶成長した物質を指
す。そのようなものは通常白色針状の単結晶である。ホ
ウ酸アルミニウムとは、化学式nAl23・mB23
で表される化合物であり、 Al23とB23が化合し
た複合酸化物である。本発明に使用されるホウ酸アルミ
ニウムウィスカーは、ウィスカーの成長によって特性は
変化するが、その繊維径が0.1〜2.0μm、好まし
くは0.5μmから1.0μm、繊維長が10〜200
μm、好ましくは10〜50、より好ましくは10から
30μmの結晶構造を有している。
【0011】次に、ホウ酸アルミニウムウイスカーを用
いた、植物細胞への遺伝子導入方法について説明する。
先ず、植物の細胞を適当な液体培地中に懸濁する。この
とき、植物細胞としては如何なる種類ものでも、また、
植物の種類としても如何なる種類の物でも用いることが
できる。植物細胞として適当な条件を与えることによっ
て植物体を再生しうる細胞を用いた場合には、遺伝子D
NAが導入された形質転換植物を得ることが出来る。こ
の様な特徴を有する植物細胞としては、例えば、カルス
・胚様体・胚軸組織・子葉切片などが挙げられる。ま
た、植物細胞を懸濁する液体培地としては、植物組織培
養に用いられる一般的培地を用いることが出来、さら
に、添加物を加えたものも用いることが出来る。次に、
細胞を懸濁した液体培地中にホウ酸アルミニウムウィス
カーと遺伝子DNAを添加する。添加するホウ酸アルミ
ニウムウィスカーの量は植物細胞を懸濁する液体培地に
対して1%以上であれば効果があるが、ホウ酸アルミニ
ウムウィスカーの濃度を高めることによって遺伝子導入
効果は著しく向上する。その場合、ホウ酸アルミニウム
ウィスカーの濃度が5%以上で高い導入効果が得られ、
さらに、好ましくは10%以上の濃度で添加する事で、
さらに高い導入効果が得られる。ホウ酸アルミニウムウ
ィスカーの濃度は通常50%以下好ましくは30%以下
である。
【0012】また、ホウ酸アルミニウムウィスカーで植
物細胞に導入できる物質としては、例えば、DNA、R
NA等の核酸の他、タンパク質、その他の高分子物質等
も導入することができる。核酸であればほとんどのもの
が導入できるが、遺伝子機能の解析・特定、遺伝子組換
植物の作出のためには、特に植物体内で機能しうる構造
を有する遺伝子、すなわち、本発明に言う遺伝子DNA
であることが好ましい。遺伝子DNAとは植物体内で遺
伝子を発現させうるプロモーターとその下流に植物体内
で発現させる遺伝子を連結し、さらにその下流にターミ
ネーターを連結したものを指す。また、発現させる遺伝
子はセンス・アンチセンスの何れの方向に連結した物で
もかまわない。
【0013】上記の植物細胞、遺伝子DNA、ホウ酸ア
ルミニウムウィスカーを懸濁・静置後、適当な時間、振
動を与える。振動を与える方法としては、例えば、ボル
テックスミキサー等を使用することが出来る。静置する
時間や振動を与える時間には、特に制限は無く、実験に
よって適当な時間を用いることが出来る。
【0014】処理後の植物細胞は、そのまま、機能解析
に利用することが出来る。また、処理後の細胞を適当な
植物組織培養用の培地に移植することによって、遺伝子
DNAを取り込んだ植物細胞を増殖させることが出来、
また、遺伝子DNAが組み込まれた形質転換植物を再生
させることが出来る。
【0015】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。 [実施例1]各種ウイスカーの物質特性と遺伝子導入効
果との関連を調べた。剥皮したイネ品種'能登ひかり'の
完熟種子を5%次亜塩素酸ソーダに15分間浸漬して、
殺菌処理を行った。殺菌後、2、4−Dを2ppm含む
LS液体培地に移植し、7日間培養した。誘導されたイ
ネの胚盤由来カルス250mgを、0.25Mマンニト
ールと0.25Mソルビトールを含むLS液体培地29
0μlを分注した1.5mlエッペンドルフチューブに
入れた。ホウ酸アルミニウムウィスカーを含む数種類の
結晶構造の異なる化合物を液体培地に該培地に対して5
%の濃度になるように添加し、このカルスと種々の化合
物を分注したエッペンドルチューブに、GUSレポータ
ー遺伝子を含むプラスミド(pBI122、TOYOB
O)を25μg加え、室温で30分間静置した。その
後、ボルテックスミキサーを用いて、30分間振動させ
た。処理後、LS液体培地を用いてカルスを洗浄し、ウ
ィスカーを除去した。洗浄したカルスは、2、4−Dを
2ppm、ゲランガムを0.25%含むLS培地上に置
床し、2日間培養した。遺伝子導入効果は、レポーター
遺伝子であるGUSの活性をX−glcを用いて調べ
た。すなわち、カルスをX−glcを含む緩衝液に懸濁
し、37℃で1日反応させた後に、形成されたブルース
ポットの数を計測した。結果を表1(表1)に示す。そ
の結果、六角柱状や粒状の結晶構造を有するヒドロキシ
アパタイトやニッケル粉末では遺伝子導入効果がなかっ
た。また、針状結晶構造を有する化合物の全てが遺伝子
導入効果を示さなかった。すなわち、ホウ酸アルミニウ
ムウィスカーが最も遺伝子導入効果が高く、ついでシリ
コンカーバイドウィスカーが遺伝子導入効果を示し、こ
れらとほぼ同等の物性を持つチタン酸カリウムは遺伝子
導入効果を示さなかった。
【0016】
【表1】 表1.物質特性と遺伝子導入効率(ブルースポットの数) ──────────────────────────────────── 結晶 硬度 直径 長さ 弾性率 密度 スホ゜ット数 構造 (短径) (長径) 物質名 (tonf (mg (数 (モース) (μm) (μm) /mm2) /cm3) /20カルス) ────────────────────────────────────シリコンカーハ゛イト゛ 針状 9 0.5-1.0 50-200 49 3.19 48 ウィスカーホウ 酸アルミニウム 針状 7 0.5-1.0 10-30 40 3.0 58ウィスカーチタン 酸カリウム 針状 4 0.2-0.5 10-20 28 3.3 0ヒト゛ロキシアハ゜タイト 六角柱状 5 0.3-0.5 2-3 - 2.7 0ニッケル 粉末 粒状 - 3-7 - - - 0 ────────────────────────────────────
【0017】[実施例2]実施例1に記載のイネ胚盤由
来カルス250mgを、1.5mlエッペンドルフチュ
ーブに入れた。これに、種々の濃度でホウ酸アルミニウ
ムウィスカーを溶解した、0.25Mマンニトールと
0.25Mソルビトールを含むLS液体培地290μl
を分注した。実施例1に記載の方法によって、各濃度で
のホウ酸アルミニウムウィスカーの遺伝子導入効果を解
析した。結果は図1(図1)に示した。レポーター遺伝
子が導入されたことによって生じるブルースポットは添
加するホウ酸アルミニウムウィスカーの濃度に依存し、
濃度を高めることで著しく増加した。
【0018】[実施例3]実施例1で得られたイネカル
ス250mgを、20%ホウ酸アルミニウムウィスカー
および0.25Mマンニトール、0.25Mソルビトー
ルを含むLS液体培地290μlに懸濁した。これに、
カナマイシン耐性遺伝子NPTIIを含むプラスミドp
BI121(TOYOBO社製)25μgを添加し、実
施例1に記載の方法に従って、イネカルスに遺伝子を導
入した。導入処理を行った後、2、4−Dを2ppm、
ゲランガムを0.25%含むLS培地上に置床し培養し
た。培地にはジェネテシン50mg/mlを添加した。
2週間後、同一組成の培地にカルスを移植した。さら
に、2週間培養し、NAAを0.1ppm,カイネチン
を2ppm、ショ糖を3%、寒天を1.2%、ジェネテ
シン50mg/mlを含むN6培地に移植した。3週間
後、増殖したジェネテシン耐性カルスからpBI121
が組み込まれた形質転換植物体が再生した。
【0019】
【発明の効果】本発明により、植物細胞に遺伝子を導入
するのに効果的な化合物としてホウ酸アルミニウムウィ
スカーが提供され、このホウ酸アルミニウムウィスカー
を用いた簡便な植物細胞への遺伝子DNAの導入、遺伝
子組換え植物の作出が可能となった。
【手続補正書】
【提出日】平成10年7月27日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】追加
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】 ホウ酸アルミニウムウィスカーの遺伝子導入
効率を示す図である。横軸はホウ酸アルミニウムウィス
カーの濃度を、縦軸はレポーター遺伝子が導入されたこ
とにより生じるブルースポットの数を表している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 修 兵庫県神戸市東灘区岡本8−9−1 甲南 大学理学部生物学科内 (72)発明者 本田 秀夫 千葉県茂原市東郷1144番地 三井化学株式 会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくともホウ酸アルミニウムウィスカ
    ーと遺伝子DNAを含む液体中に植物細胞を懸濁して細
    胞懸濁液を調製し、静置後、該細胞懸濁液に振動を与え
    ることにより、植物細胞に遺伝子DNAを導入する方
    法。
  2. 【請求項2】 ホウ酸アルミニウムウィスカーが化学式
    9Al23・2B23で表されるものであることを特徴
    とする請求項1に記載の植物細胞に遺伝子DNAを導入
    する方法。
  3. 【請求項3】 遺伝子DNAが、植物細胞で転写され、
    植物細胞で機能しうる構造を有することを特徴とする請
    求項1に記載の植物細胞に遺伝子DNAを導入する方
    法。
  4. 【請求項4】 植物細胞が完全な植物体を再生しうる能
    力を有するものであることを特徴とする請求項1に記載
    の植物細胞に遺伝子DNAを導入する方法。
  5. 【請求項5】 植物細胞がイネの細胞であることを特徴
    とする請求項4に記載の植物細胞に遺伝子DNAを導入
    する方法。
  6. 【請求項6】 少なくともホウ酸アルミニウムウィスカ
    ーと遺伝子DNAを含む液体中に植物細胞を懸濁して細
    胞懸濁液を調製し、静置後、該細胞懸濁液に振動を与え
    ることにより、植物細胞に遺伝子DNAを導入し、導入
    された遺伝子DNAが核ゲノムに組み込まれた形質転換
    植物を作出する方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007069301A1 (ja) * 2005-12-13 2007-06-21 Japan Tobacco Inc. 粉体を用いて形質転換効率を向上させる方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2007069301A1 (ja) * 2005-12-13 2007-06-21 Japan Tobacco Inc. 粉体を用いて形質転換効率を向上させる方法
WO2007069643A1 (ja) * 2005-12-13 2007-06-21 Japan Tobacco Inc. 粉体を用いて形質転換効率を向上させる方法
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