(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｒｙ３Ａａ殺虫タンパク質及びＣｒｙ６Ａａ殺虫タンパク質を産生するトランスジェニック植物であって、前記Ｃｒｙ３Ａａタンパク質が、配列番号１および配列番号２からなる群から選択される配列と少なくとも９５％同一であり、前記Ｃｒｙ６Ａａタンパク質が、配列番号３と少なくとも９５％同一である、トランスジェニック植物。
【請求項２】
Ｃｒｙ３Ｂａ、Ｃｒｙ３４Ａｂ及びＣｒｙ３５Ａｂからなる群より選択される第三の殺虫活性タンパク質をさらに産生する、請求項１に記載のトランスジェニック植物。
【請求項３】
前記ＤＮＡを含む、請求項１から２のいずれかに記載の植物の種子。
【請求項４】
非Ｂｔリフュージ植物からのリフュージ種子と請求項３に記載の複数の種子とを含む種子の混合物であって、前記リフュージ種子が前記混合物中のすべての種子の４０％未満を構成する、種子の混合物。
【請求項５】
前記リフュージ種子が、前記混合物中のすべての種子の３０％未満を構成する、請求項４に記載の種子の混合物。
【請求項６】
前記リフュージ種子が、前記混合物中のすべての種子の２０％未満を構成する、請求項４に記載の種子の混合物。
【請求項７】
前記リフュージ種子が、前記混合物中のすべての種子の１０％未満を構成する、請求項４に記載の種子の混合物。
【請求項８】
前記リフュージ種子が、前記混合物中のすべての種子の５％未満を構成する、請求項４に記載の種子の混合物。
【請求項９】
請求項３に記載の複数の種子を含む種子容器であって、ゼロのリフュージ種子を含む容器。
【請求項１０】
前記植物が、とうもろこし植物である、請求項１から２のいずれかに記載の植物。
【請求項１１】
前記植物細胞が、Ｃｒｙ３Ａａ殺虫タンパク質および前記Ｃｒｙ６Ａａ殺虫タンパク質を産生する、請求項１又は２に記載の植物の植物細胞。
【請求項１２】
前記Ｃｒｙ３Ａタンパク質が、配列番号１及び配列番号２からなる群より選択される配列を含み、並びに前記Ｃｒｙ６Ａａタンパク質が、配列番号３を含む、請求項１１に記載の植物細胞。
【請求項１３】
ルートワーム昆虫を防除する方法であって、前記昆虫を請求項１に記載のトランスジェニック植物またはその一部と接触させることによる、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
人間は食物及びエネルギー用にトウモロコシを育てる。トウモロコシは、重要な作物である。トウモロコシは、世界の多くの地域において食物、食品及び動物の餌の重要な源である。昆虫は、植物を食べて損害を与え、その結果、これらの人間の努力を台無しにする。害虫を防除するために毎年何十億ドルもが費やされ、害虫が与える損害のためにさらに何十億もが失われる。
【０００２】
化学的殺有害生物剤などの防護手段の使用にもかかわらず、害虫によって引き起こされる損害は、世界のトウモロコシ作物の損失の大きな要因である。これに照らして、虫害を防除するために及び従来の化学的殺有害生物剤の必要を低減するために、遺伝子工学によってトウモロコシなどの作物に害虫抵抗性を持たせている。
【０００３】
１，０００万エーカーを超える米国トウモロコシに、毎年、コーンルートワーム種の複合種がはびこっている。コーンルートワーム種の複合種としては、ノーザンコーンルートワーム（ジアブロティカ・バルベリ（Ｄｉａｂｒｏｔｉｃａ  ｂａｒｂｅｒｉ））、サザンコーンルートワーム（Ｄ．ウンデシムプンクタタ・ホワルディ（Ｄ．ｕｎｄｅｃｉｍｐｕｎｃｔａｔａ  ｈｏｗａｒｄｉ））及びウエスタンコーンルートワーム（Ｄ．ヴィルギフェラ・ヴィルギフェラ（Ｄ．ｖｉｒｇｉｆｅｒａ  ｖｉｒｇｉｆｅｒａ））が挙げられる。（他の種としては、ジアブロティカ・ヴィルギフェラ・ゼアエ（Ｄｉａｂｒｏｔｉｃａ  ｖｉｒｇｉｆｅｒａ  ｚｅａｅ）（メキシココーンルートワーム）、ジアブロティカ・バルテアタ（Ｄｉａｂｒｏｔｉｃａ  ｂａｌｔｅａｔａ）（ブラジルコーンルートワーム）、及びブラジルコーンルートワーム複合種（ジアブロティカ・ヴィリデュラ及びジジアブロティカ・スペシオーサ）が挙げられる）。）
【０００４】
これらのジアブロティカ種の土壌生息幼虫は、トウモロコシ植物の根を餌にし、その結果、倒伏を引き起こす。倒伏は、結局、トウモロコシ収穫量を低減させ、多くの場合、植物を枯死させる結果となる。トウモロコシの毛を餌にすることにより、それらの成虫甲虫は受粉を低減させ、従って、植物あたりのトウモロコシの収穫量に有害な影響を及ぼす。加えて、ジアブロティカ属の成虫及び幼虫は、ウリ科作物（キュウリ、メロン、カボチャなど）並びに商業生産されている多くの野菜及び農作物、並びに家の庭で栽培されるものを襲う。
【０００５】
合成有機化学殺虫剤が、害虫を防除するために使用される主なツールとなっているが、一部の地域では生物殺虫剤、例えば、バシラス・スリンジエンシス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ）（Ｂｔ）に由来する殺虫タンパク質、が重要な役割を果たしている。Ｂｔ殺虫タンパク質遺伝子での形質転換により害虫抵抗性植物を生産できるようになって、近代農業に革命が起こり、殺虫タンパク質及びそれらの遺伝子の重要性及び価値が高まった。
【０００６】
バシラス・スリンジエンシス（Ｂ．ｔ．）の一部の菌株からの殺虫結晶タンパク質は、当分野において周知である。例えば、Hofte et al., Microbial Reviews, Vol.53, No.2, pp.242-255 (1989)を参照のこと。これらのタンパク質は、典型的には、前記細菌によっておおよそ１３０ｋＤａのプロトキシンとして生産され、その後、昆虫による摂食後に該昆虫の中腸においてプロテアーゼによって切断されて、おおよそ６０ｋＤａのコア毒素をもたらす。Ｂ．ｔ．の一部の菌株における花粉で異質の結晶性封入体を観察できるので、これらのタンパク質は、結晶タンパク質として公知である。これらの結晶性封入体は、多くの場合、幾つかの異質のタンパク質から構成される。
【０００７】
トランスジェニック害虫抵抗性作物の生産に利用されている遺伝子の１つの群は、バシラス・スリンジエンシス（Ｂ．ｔ．）からのデルタ−エンドトキシンである。デルタ−エンドドキシンは、トウモロコシばかりでなく、ワタ、ジャガイモ、イネ、ヒマワリなどの作物植物での発現に成功しており、害虫に対する優れた防除を提供することが証明されている。(Perlak, F.J et al.(1990) Bio/Technology 8, 939-943;Perlak, F.J.et al.(1993) Plant Mol.Biol.22: 313-321;Fujimoto H.et al.(1993) Bio/Technology 11: 1151-1155;Tu et al.(2000) Nature Biotechnology 18:1101-1104;ＰＣＴ公開番号国際公開第０１／１３７３１号；及びBing J W et al.(2000) Efficacy of Cry1F Transgenic Maize, 14th Biennial International Plant Resistance to Insects Workshop, Fort Collins, Colo)。
【０００８】
今日までに、幾つかのＢｔタンパク質を使用して害虫抵抗性トランスジェニック植物が作り出されており、該植物は、登録及び商品化に成功している。これらとしては、トウモロコシにおけるＣｒｙ１Ａｂ、Ｃｒｙ１Ａｃ、Ｃｒｙ１Ｆ、Ｃｒｙ１Ａ．１０５、Ｃｒｙ２Ａｂ、Ｃｒｙ３Ａａ、Ｃｒｙ３Ｂｂ及びＣｒｙ３４／３５Ａｂ、ワタにおけるＣｒｙ１Ａｃ及びＣｒｙ２Ａｂ、並びにジャガイモにおけるＣｒｙ３Ａが挙げられる。
【０００９】
これらのタンパク質を発現する商品は、２つのタンパク質の組み合わせられた殺虫スペクトルが所望される場合（例えば、レプチドプレラ属の有害生物及びルートワームに対する抵抗性をそれぞれ提供するために組み合わせられるトウモロコシにおけるＣｒｙ１ＡｂとＣｒｙ３Ｂｂ）、又はそれらのタンパク質の独立した作用が、感受性昆虫集団における抵抗性の発生を遅らせるためのツールとしてそれらを有用なものにする場合（例えば、オオタバコガ幼虫に対する抵抗性管理を提供するために組み合わせられるワタにおけるＣｒｙ１Ａｃ及びＣｒｙ２Ａｂ）を除き、単一のタンパク質を発現する。
【００１０】
この技術の急速且つ広範にわたる採用につながった害虫抵抗性トランスジェニックタンパク質の特質の一部は、有害生物集団がこれらの植物によって生産される殺虫タンパク質に対する抵抗性を発生する懸念も生じさせる。Ｂｔに基づく害虫抵抗性形質の有用性を保つための幾つかの戦略が提唱されており、それらの戦略としては、リフュージと併用での高用量のタンパク質の展開、及び異なる毒素との交替又は同時展開が挙げられる(McGaughey et al.(1998), 「B.t.Resistance Management」, Nature Biotechnol.16:144-146)。
【００１１】
害虫抵抗性管理（ＩＲＭ）スタックでの使用に選択されるタンパク質は、ありタンパク質に対して発生した抵抗性が、別のタンパク質に対する抵抗性を付与しない（すなわち、それらのタンパク質に対して交叉抵抗性でない）ような活性でなければならない。例えば、「タンパク質Ａ」に対する抵抗性について選択された有害生物集団が「タンパク質Ｂ」に対して感受性である場合、交叉抵抗性ではないと、及びタンパク質Ａとタンパク質Ｂの併用がタンパク質Ａ単独に対する抵抗性を遅らせるのに有効であろうと結論づけられるだろう。
【００１２】
抵抗性昆虫集団が不在の場合、交叉抵抗性の可能性に関連づけられると推定される他の特性に基づいて評定を行うことができる。殺虫タンパク質の同定における受容体媒介結合の有用性は、提唱された交叉抵抗性を呈示しない可能性が高い(van Mellaert et al.1999)。このアプローチにつきものである交叉抵抗性の欠如の主要予測因子は、殺虫タンパク質が感受性昆虫種における受容体について競合しないことである。
【００１３】
２つのＢｔ毒素が同じ受容体について競合する事象において、その受容体がその昆虫において突然変異して、それらの毒素の一方がその受容体にもはや結合しない、従って、その昆虫に対してもはや殺虫性でない場合、その昆虫は、（同じ受容体に競合的に結合する）もう一方の毒素に対しても抵抗性であると言えるだろう。すなわち、その昆虫は、両方のＢｔ毒素に対して交叉抵抗性であると言える。しかし、２つの毒素が２つの異なる受容体に結合する場合、これは、その昆虫が同時にそれら２つの毒素に対して抵抗性でないことの表れであり得るだろう。
【００１４】
国際公開第９７／４０１６２号に開示されているように、比較的新しい殺虫タンパク質系がバシラス・スリンジエンシス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ）において発見された。この系は、二つのタンパク質、一方はおおよそ１４〜１５ｋＤａ及び他方は約４４〜４５ｋＤａを含む。米国特許第６，０８３，４９９号及び同第６，１２７，１８０号も参照のこと。これらのタンパク質は、今ではそれら固有のクラスに割り当てられており、それに応じてそれぞれＣｒｙ３４及びＣｒｙ３５というＣｒｙ名を受けている。Ｃｒｉｃｋｍｏｒｅらのウェブサイト（ｂｉｏｌｓ．ｓｕｓｘ．ａｃ．ｕｋ／ｈｏｍｅ／Ｎｅｉｌ＿Ｃｒｉｃｋｍｏｒｅ／Ｂｔ／）を参照のこと。このタイプの系の多くの他の関連タンパク質が今や開示されている。例えば、米国特許第６，３７２，４８０号；国際公開第０１／１４４１７号；及び同第００／６６７４２号を参照のこと。そのようなタンパク質をコードする植物最適化遺伝子であって、植物における最適化発現のためにコドンを使用するように遺伝子工学で作り変えられる遺伝子も、開示されている。例えば、米国特許第６，２１８，１８８号を参照のこと。
【００１５】
Ｃｒｙ３４／３５系の正確な作用機作は未だ確定されていないが、昆虫腸細胞の膜に細孔を形成するようである。Moellenbeck et al., Nature Biotechnology, vol.19, p.668 (July 2001); Masson et al., Biochemistry, 43 (12349-12357) (2004)を参照のこと。Ｃｒｙ３４及びＣｒｙ３５タンパク質については３Ｄ原子座標及び結晶構造が公知であるにもかかわらず、正確な作用メカニズムは、依然として不明である。米国特許第７，５２４，８１０号及び同第７，３０９，７８５号を参照のこと。例えば、これらのタンパク質の一方又は両方が、典型的なタイプの受容体、例えばアルカリホスファターゼ又はアミノペプチダーゼ、を結合するかどうかは不明である。
【００１６】
さらに、昆虫がＣｒｙタンパク質に対する抵抗性を発生し得る種々のメカニズム（例えば、受容体の改変グリコシル化によるもの［Jurat-Fuentes et al.(2002) 68 AEM 5711-5717参照］、受容体タンパク質の除去によるもの［Lee et al.(1995) 61 AEM 3836-3842参照］、受容体を突然変異させることによるもの又は他のメカニズムによるもの［Heckel et al., J.Inv.Pathol.95 (2007) 192-197参照］）が存在するため、Ｃｒｙ３４／３５と他のＣｒｙタンパク質の間の交叉抵抗性が存在するのかどうかを演繹的に予測することは不可能であった。Ｌｅｆｋｏらは、ルートワームに関する複雑な抵抗性現象を論じている。J. Appl. Entomol. 132 (2008) 189-204。
【００１７】
２つのタンパク質がＣｒｙ３４／３５二成分系に関係しているということも、Ｃｒｙ３４／３５系についての競合的結合の予測をさらに複雑にする。重ねて、これらのタンパク質が昆虫腸／腸細胞に有効に結合するかどうか及びどのように結合するのか、並びにそれらが互いに相互作用又は結合するかどうか及びどのように相互作用又は結合するのかは、不明である。
【００１８】
甲虫類の防除のための他の選択肢としては、Ｃｒｙ３Ｂｂ毒素、Ｃｒｙ３Ｃ、Ｃｒｙ６Ｂ、ＥＴ２９、ＥＴ３３とＥＴ３４、ＴＩＣ４０７、ＴＩＣ４３５、ＴＩＣ４１７、ＴＩＣ９０１、ＴＩＣ１２０１、ＥＴ２９とＴＩＣ８１０、ＥＴ７０、ＥＴ７６とＥＴ８０、ＴＩＣ８５１、及びその他が挙げられる。ＲＮＡｉアプローチも提案されている。例えば、Baum et al., Nature Biotechnology, vol.25, no.11 (Nov.2007) pp.1322-1326を参照のこと。
【００１９】
Ｍｅｉｈｌｓらは、コーンルートワームに関する抵抗性管理のためのリフュージの使用を提唱している。PNAS (2008) vol. 105, no. 49, 19177-19182。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】ＰＣＴ公開番号国際公開第０１／１３７３１号
【特許文献２】国際公開第９７／４０１６２号
【特許文献３】米国特許第６，０８３，４９９号
【特許文献４】米国特許第６，１２７，１８０号
【特許文献５】米国特許第６，３７２，４８０号
【特許文献６】国際公開第０１／１４４１７号
【特許文献７】国際公開第００／６６７４２号
【特許文献８】米国特許第６，２１８，１８８号
【特許文献９】米国特許第７，５２４，８１０号
【特許文献１０】米国特許第７，３０９，７８５号
【非特許文献】
【００２１】
【非特許文献１】Hofte et al., Microbial Reviews, Vol.53, No.2, pp.242-255 (1989)
【非特許文献２】Perlak, F.J et al.(1990) Bio/Technology 8, 939-943
【非特許文献３】Perlak, F.J.et al.(1993) Plant Mol.Biol.22: 313-321
【非特許文献４】Fujimoto H.et al.(1993) Bio/Technology 11: 1151-1155
【非特許文献５】Tu et al.(2000) Nature Biotechnology 18:1101-1104
【非特許文献６】Bing J W et al.(2000) Efficacy of Cry1F Transgenic Maize, 14thBiennial International Plant Resistance to Insects Workshop, Fort Collins, Colo
【非特許文献７】McGaughey et al.(1998), 「B.t.Resistance Management」, Nature Biotechnol.16:144-146
【非特許文献８】van Mellaert et al.1999
【非特許文献９】Moellenbeck et al., Nature Biotechnology, vol.19, p.668 (July 2001)
【非特許文献１０】Masson et al., Biochemistry, 43 (12349-12357) (2004)
【非特許文献１１】Jurat-Fuentes et al.(2002) 68 AEM 5711-5717
【非特許文献１２】Lee et al.(1995) 61 AEM 3836-3842
【非特許文献１３】Heckel et al., J.Inv.Pathol.95 (2007) 192-197
【非特許文献１４】Baum et al., Nature Biotechnology, vol.25, no.11 (Nov.2007) pp.1322-1326
【発明の概要】
【００２２】
本発明は以下を提供する。
[１］Ｃｒｙ３Ａ殺虫タンパク質及びＣｒｙ６Ａ殺虫タンパク質を生産する、トランスジェニック植物。
[２］Ｃｒｙ３Ｂ、Ｃｒｙ３４及びＣｒｙ３５からなる群より選択される第三の殺虫活性タンパク質をさらに生産する、上記［１］に記載のトランスジェニック植物。
[３］上記ＤＮＡを含む、上記［１］から［２］のいずれかに記載の植物の種子。
[４］上記［１］から［２］のいずれかに記載の複数の植物を含む植物の圃場。
[５］非Ｂｔリフュージ植物をさらに含む圃場であって、上記リフュージ植物が、上記圃場内のすべての作物植物の４０％未満を構成する、上記［４］に記載の植物の圃場。
[６］上記リフュージ植物が、上記圃場内のすべての作物植物の３０％未満を構成する、上記［５］に記載の植物の圃場。
[７］上記リフュージ植物が、上記圃場内のすべての作物植物の２０％未満を構成する、上記［５］に記載の植物の圃場。
[８］上記リフュージ植物が、上記圃場内のすべての作物植物の１０％未満を構成する、上記［５］に記載の植物の圃場。
[９］上記リフュージ植物が、上記圃場内のすべての作物植物の５％未満を構成する、上記［５］に記載の植物の圃場。
[１０］リフュージ植物がない、上記［４］に記載の植物の圃場。
[１１］上記リフュージ植物が、区画又は植栽帯内に存在する、上記［５］に記載の植物の圃場。
[１２］非Ｂｔリフュージ植物からのリフュージ種子と上記［３］に記載の複数の種子とを含む種子の混合物であって、上記リフュージ種子が上記混合物中のすべての種子の４０％未満を構成する、種子の混合物。
[１３］上記リフュージ種子が、上記混合物中のすべての種子の３０％未満を構成する、上記［１２］に記載の種子の混合物。
[１４］上記リフュージ種子が、上記混合物中のすべての種子の２０％未満を構成する、上記［１２］に記載の種子の混合物。
[１５］上記リフュージ種子が、上記混合物中のすべての種子の１０％未満を構成する、上記［１２］に記載の種子の混合物。
[１６］上記リフュージ種子が、上記混合物中のすべての種子の５％未満を構成する、上記［１２］に記載の種子の混合物。
[１７］上記［３］に記載の複数の種子を含む種子容器であって、ゼロのリフュージ種子を含む容器。
[１８］昆虫によるＣｒｙタンパク質に対する抵抗性の発生を管理する方法であって、種子を作付けして、上記［５］から［１１］のいずれかに記載の植物の圃場を作ることを含む方法。
[１９］上記植物が、１０エーカーより多くを占有する、上記［５］から［１１］のいずれかに記載の圃場。
[２０］上記植物が、とうもろこし植物である、上記［１］から［２］のいずれかに記載の植物。
[２１］上記Ｃｒｙ３Ａタンパク質が、Ｃｒｙ３Ａａタンパク質であり、上記Ｃｒｙ６Ａタンパク質が、Ｃｒｙ６Ａａタンパク質である、上記［１］又は［２］に記載の植物の植物細胞。
[２２］上記Ｃｒｙ３Ａタンパク質が、配列番号１及び配列番号２からなる群より選択される配列と９５％同一であり、並びに上記Ｃｒｙ６Ａタンパク質が、配列番号３と少なくとも９５％同一である、上記［２１］に記載の植物細胞。
[２３］上記Ｃｒｙ３Ａタンパク質が、配列番号１及び配列番号２からなる群より選択される配列を含み、並びに上記Ｃｒｙ６Ａａタンパク質が、配列番号３を含む、上記［２１］に記載の植物細胞。
[２４］上記［２１］に記載の植物細胞を生産する方法。
[２５］ルートワーム昆虫を防除する方法であって、上記昆虫をＣｒｙ３Ａ殺虫タンパク質及びＣｒｙ６Ａ殺虫タンパク質と接触させることによる方法。
[２６］上記Ｃｒｙ３Ａタンパク質が、Ｃｒｙ３Ａａタンパク質であり、上記Ｃｒｙ６Ａタンパク質が、Ｃｒｙ６Ａａタンパク質である、上記［１］に記載の植物。
[２７］上記Ｃｒｙ３Ａタンパク質が、Ｃｒｙ３Ａａタンパク質であり、上記Ｃｒｙ６Ａタンパク質が、Ｃｒｙ６Ａａタンパク質である、上記［２５］に記載の方法。
本発明は、一つには、Ｃｒｙ６Ａａとの組み合わせでのＣｒｙ３Ａａに関する。本発明は、一つには、Ｃｒｙ３Ａａ及びＣｒｙ６Ａａがコーンルートワーム（ジアブロティカ種）集団による（いずれかの殺虫タンパク質系のみに対する）抵抗性の発生の予防に有用であるという驚くべき発見に関する。本開示のおかげで当業者には分かるであろうが、これらの殺虫Ｃｒｙタンパク質を生産する植物は、これらの殺虫タンパク質系のいずれかのみに対して抵抗性であるコーンルートワーム集団が発生し得る懸念の軽減に有用であろう。
【００２３】
本発明は、一つには、これらのＣｒｙタンパク質系の成分が、コーンルートワーム腸受容体を結合することについて互いに競合しないという発見によって裏づけられる。
【００２４】
本発明は、一つには、三（又はそれ以上）毒素系のトリプルスタック又は「プラスミド」にも関し、Ｃｒｙ３Ａａ及びＣｒｙ６Ａａがその基本ペアである。従って、これらの２種の殺虫タンパク質系を生産する植物（及びそのような植物が作付けされる地所）は、本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ウエスタンコーンルートワーム幼虫から調製したＢＢＭＶへのインプット放射標識Ｃｒｙ毒素の関数としての１２５Ｉ−Ｃｒｙ３Ａａトリプシンコア（図１Ａ）及び１２５Ｉ−Ｃｒｙ６Ａａ１（完全長）（図１Ｂ）の結合。特異的結合＝全結合−非特異的結合、エラーバー＝ＳＥＭ（標準誤差）。
【００２６】
【図２】異なる非標識競合物濃度でのウエスタンコーンルートワーム幼虫から調製したＢＢＭＶへの１２５Ｉ−Ｃｒｙ３Ａａの結合（ｌｏｇ０．１＝−１．０、ｌｏｇ１＝０、ｌｏｇ１０＝１．０、ｌｏｇ１００＝２．０、ｌｏｇ１，０００＝３．０）。配列の簡単な説明
【００２７】
配列番号１：完全長ＣＲＹ３ＡＡタンパク質配列
【００２８】
配列番号２：Ｃｒｙ３Ａａ１トリプシンコアタンパク質配列
【００２９】
配列番号３：完全長ＣＲＹ６ＡＡ１タンパク質配列
【発明を実施するための形態】
【００３０】
Ｃｒｙ３Ａａ及びＣｒｙ６Ａａタンパク質についての配列は、Ｃｒｉｃｋｍｏｒｅらのウェブサイト（ｌｉｆｅｓｃｉ．ｓｕｓｓｅｘ．ａｃ．ｕｋ／ｈｏｍｅ／Ｎｅｉｌ＿Ｃｒｉｃｋｍｏｒｅ／  Ｂｔ／ｉｎｔｒｏ．ｈｔｍｌ）に列挙されているようなバシラス・スリンジエンシス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｔｈｒｕｉｎｇｉｅｎｓｉｓ）分離株から得ることができる。
【００３１】
本発明は、Ｃｒｙ３Ａａ殺虫タンパク質を、これらのＣｒｙタンパク質系のいずれか単独（他方を伴わない）に対する抵抗性を発生し得るコーンルートワーム集団によるコーンルートワーム摂食に起因する損害及び収穫量低下からトウモロコシを防護するために、Ｃｒｙ６Ａａ毒素と併用することを含む。
【００３２】
従って、本発明は、コーンルートワームによるＣｒｙ６Ａａ及び／又はＣｒｙ３Ａａに対する抵抗性の発生を予防するための害虫抵抗性管理（ＩＲＭ）スタックを教示する。
【００３３】
本発明は、Ｃｒｙ６Ａａ殺虫タンパク質及びＣｒｙ３Ａａ殺虫タンパク質を生産する細胞を含む有害生物ルートワームを防除するための組成物を提供する。
【００３４】
本発明は、さらに、Ｃｒｙ６Ａａタンパク質とＣｒｙ３Ａａ殺虫タンパク質の両方を生産するように形質転換された宿主を含み、該宿主は、微生物又は植物細胞である。
【００３５】
加えて、本発明は、有害生物ルートワームを防除する方法を提供することを意図しており、この方法は、前記有害生物又は前記有害生物の環境と、Ｃｒｙ６Ａａタンパク質を含有する及びさらにＣｒｙ３Ａａ殺虫タンパク質を含有する有効量の組成物とを接触させることを含む。
【００３６】
本発明の実施形態は、Ｃｒｙ３Ａａ殺虫タンパク質をコードする植物発現可能遺伝子とＣｒｙ６Ａａタンパク質をコードする植物発現可能遺伝子とを含むとうもろこし植物、及びそのような植物の種子を含む。
【００３７】
本発明のさらなる実施形態は、Ｃｒｙ３Ａａ殺虫タンパク質をコードする植物発現可能遺伝子とＣｒｙ６Ａａタンパク質をコードする植物発現可能遺伝子とが遺伝子移入されたとうもろこし植物、並びにそのような植物の種子を含む。
【００３８】
実施例において説明するように、放射標識Ｃｒｙ３Ａａコア毒素タンパク質を使用する競合的受容体結合研究は、Ｃｒｙ３Ａａが結合するＣＲＷ昆虫組織サンプルにおいてＣｒｙ６Ａａコア毒素タンパク質が結合について競合しないことを示す。図２参照。これらの結果は、Ｃｒｙ６Ａａタンパク質とＣｒｙ３Ａａタンパク質の組み合わせが、いずれかのタンパク質系のみに対するＣＲＷ集団における抵抗性の発生を軽減するための有効な手段であることを示している。
【００３９】
従って、上に記載した又は本明細書の他の箇所に記載するデータに一部基づいて、Ｃｒｙ３Ａａ及びＣｒｙ６Ａａタンパク質を使用して、ＣＲＷによる抵抗性発生の予防又は軽減するためのＩＲＭ組み合わせを生成することができる。他のタンパク質をこの組み合わせに加えて、例えば、害虫防除スペクトラムを拡大することができる。本組み合わせを、幾つかの好ましい「トリプルスタック」又は「ピラミッド」で、ルートワームを防除するためのさらに別のタンパク質、例えばＣｒｙ３Ｂａ又は二成分Ｃｒｙ３４／３５タンパク質、と併用することもできる。従って、そのような追加の組み合わせは、ルートワームに対する多重作用機作を提供するであろう。ルートワームに対するＲＮＡｉは、尚さらなる選択肢である。例えば、Baum et al., Nature Biotechnology, vol.25, no.11 (Nov.2007) pp.1322-1326を参照のこと。
【００４０】
Ｃｒｙ３４Ａｂ／３５Ａｂタンパク質とＣｒｙ３Ａａタンパク質の組み合わせに関する米国特許出願第６１／３２７，２４０号（２０１０年４月２３日出願）、Ｃｒｙ３４Ａｂ／３５Ａｂタンパク質とＣｒｙ６Ａａタンパク質の組み合わせに関する米国特許出願第６１／３８８，２７３号（２０１０年９月３０日出願）、及びＣｒｙ３４Ａｂ／３５Ａｂタンパク質とＣｒｙ３Ｂａタンパク質の組み合わせに関する米国特許出願第６１／４７６，００５号（２０１１年４月１５日出願）の開示に照らして、本発明の幾つかの好ましい「トリプルスタック」又は「多重作用機作スタック」は、Ｃｒｙ３Ｂａタンパク質又は二成分Ｃｒｙ３４／３５タンパク質と共に、Ｃｒｙ３Ａａタンパク質と組み合わせたＣｒｙ６Ａａタンパク質を含む。ｃｒｙ６Ａａ遺伝子及びｃｒｙ３Ａａ遺伝子（場合によっては、第三の又は第四の毒素系、例えばＣｒｙ３Ｂ及び／又はＣｒｙ３４／３５、を伴う）を含む、トウモロコシをはじめとする、トランスジェニック植物は、本発明の範囲に含まれる。従って、そのような実施形態は、少なくとも３つの作用機作で昆虫を標的にする。
【００４１】
本発明の展開選択肢は、ジアブロティカ種が問題となるトウモロコシ栽培地におけるＣｒｙ６Ａａ及びＣｒｙ３Ａａタンパク質の使用を含む。もう１つの展開選択肢は、Ｃｒｙ６Ａａ及びＣｒｙ３Ａａタンパク質の一方又は両方と他の形質との併用であるだろう。
【００４２】
Ｂｔ毒素が、Ｃｒｙ６Ａａ及びＣｒｙ３Ａａなどの一定のクラス内であっても、ある程度異なる場合があることは、当業者には理解されるであろう。
【００４３】
遺伝子及び毒素。用語「単離された」は、天然に存在しない構築物中のポリヌクレオチドを、又は精製された状態の若しくは別様に自然に存在しない状態のタンパク質を指す。本発明に従って有用な遺伝子及び毒素としては、開示する完全長配列ばかりでなく、これらの配列のフラグメント、変異体、突然変異体、及び本明細書において具体的に例示する毒素の特徴的殺有害生物活性を保持する融合タンパク質も挙げられる。本明細書において用いる場合、遺伝子の「変異体」又は「異形」という用語は、同じ毒素をコードする、又は殺有害生物活性を有する等価の毒素をコードする、ヌクレオチド配列を指す。本明細書において用いる場合、用語「等価の毒素」は、標的有害生物に対して請求項記載の毒素と同じ又は本質的に同じ生物活性を有する毒素を指す。本発明に従ってトリプル／マルチプルスタックで使用する場合、同じことがＣｒｙ３Ｂ及びＣｒｙ３４／３５にも当てはまる。例えば、これらのタンパク質のドメイン／サブドメインを交換してキメラタンパク質を作製することができる。Ｃｒｙ３４／３５タンパク質に関しては米国特許第７，３０９，７８５号及び同第７，５２４，８１０号を参照のこと。前記’７８５特許は、トランケートされたＣｒｙ３５タンパク質も教示している。トランケートされた毒素を本明細書においても例示する。
【００４４】
本明細書において用いる場合、境界線は、「Revision of the Nomenclature for the Bacillus thuringiensis Pesticidal Crystal Proteins」, N.Crickmore, D.R.Zeigler, J.Feitelson, E.Schnepf, J.Van Rie, D.Lereclus, J.Baum, and D.H.Dean.Microbiology and Molecular Biology Reviews (1998) Vol 62: 807-813に従って、おおよそ９５％（Ｃｒｙ６Ａａ及びＣｒｙ３ａ）、７８％（Ｃｒｙ６Ａ及びＣｒｙ３Ａ）及び４５％（Ｃｒｙ６及びＣｒｙ３）配列同一性を表す。本発明に従って例えばトリプル／マルチプルスタックで使用する場合、同じことがＣｒｙ３Ｂ及びＣｒｙ３４／３５（例えば、Ｃｒｙ３４Ａｂ／Ｃｒｙ３５Ａｂ）にも当てはまる。
【００４５】
活性毒素をコードする遺伝子を幾つかの手段によって同定及び得ることができることは当業者には明らかであろう。本明細書において例示する特定の遺伝子又は遺伝子部分は、培養物寄託機関に寄託されている分離株から得ることができる。これらの遺伝子、又はそれらの部分若しくは変異体は、合成的に、例えば遺伝子合成装置の使用によって、構築することもできる。遺伝子の異形は、点突然変異を行うための標準的な技術を用いて容易に構築することができる。また、標準的な手順に従って市販のエキソヌクレアーゼ又はエンドヌクレアーゼを使用して、これらの遺伝子のフラグメントを作製することができる。例えば、Ｂａｌ３１などの酵素、又は部位特異的突然変異誘発を用いて、これらの遺伝子の末端からヌクレオチドを系統的に切除することができる。様々な制限酵素を使用して、活性フラグメントをコードする遺伝子を得ることもできる。プロテアーゼを使用して、これらのタンパク質毒素のフラグメントを直接得ることができる。
【００４６】
例示する毒素の殺有害生物活性を保持するフラグメント及び等価物は、本発明の範囲内であるだろう。また、遺伝コードの冗長性のため、様々な異なるＤＮＡ配列が、本明細書において開示するアミノ酸配列をコードする場合がある。同じ又は本質的に同じ毒素をコードするこれらの代替ＤＮＡ配列を作り出すことは、十分に当業者の技能の範囲内である。これらの変異体ＤＮＡ配列は、本発明の範囲内である。本明細書において用いる場合、「本質的に同じ」配列への言及は、殺有害生物活性にあまり影響を及ぼさないアミノ酸置換、欠失、付加又は挿入を有する配列を指す。殺有害生物活性を保持するタンパク質をコードする遺伝子のフラグメントもこの定義に含まれる。
【００４７】
本発明に従って有用な毒素をコードする遺伝子及び遺伝子部分を同定するためのさらなる方法は、オリゴヌクレオチドプローブの使用によるものである。これらのプローブは、検出可能ヌクレオチド配列である。これらの配列は、適切な標識によって検出可能でる場合があり、又は国際出願番号国際公開第９３／１６０９４号に記載されているように生得的に蛍光性にされている場合がある。当分野において周知であるように、プローブ分子と核酸サンプルが、それら二分子間の強力な結合を形成することによってハイブリダイズする場合、道理上、このプローブ及びサンプルは実質的に相同であると想定することができる。好ましくは、ハイブリダイゼーションは、例えばKeller, G.H., M.M.Manak (1987) DNA Probes, Stockton Press, New York, N.Y., pp.169-170に記載されているような当分野において周知の技術によって、ストリンジェントな条件下で行われる。塩濃度と温度の組み合わせの幾つかの例は、次のとおりである（ストリンジェンシーが低い順に）：室温で２Ｘ  ＳＳＰＥ又はＳＳＣ；４２℃で１Ｘ  ＳＳＰＥ又はＳＳＣ；４２℃で０．１Ｘ  ＳＳＰＥ又はＳＳＣ；６５℃で０．１Ｘ  ＳＳＰＥ又はＳＳＣ。プローブの検出は、ハイブリダイゼーションが発生したかどうかを公知の手法で判定する手段を提供する。そのようなプローブ分析は、本発明の毒素コード遺伝子を同定するための迅速な方法を提供する。本発明に従ってプローブとして使用されるヌクレオチドセグメントは、ＤＮＡ合成装置又は標準的な手順を使用して合成することができる。これらのヌクレオチド配列をＰＣＲプライマーとして使用して、本発明の遺伝子を増幅することもできる。
【００４８】
変異体毒素。本発明の一定の毒素を本明細書の中で具体的に例示してきた。これらの毒素は、単に本発明の毒素の例示であるので、本発明が、例示する毒素と同じ又は同様の殺有害生物活性を有する変異体又は等価の毒素（及び等価の毒素をコードするヌクレオチド配列）を含むことは、容易に分かるはずである。等価の毒素は、例示する毒素とのアミノ酸相同性を有するであろう。このアミノ酸同一性は、一部の実施形態において、典型的には７５％より大きく、又は好ましくは８５％より大きく、好ましくは９０％より大きく、好ましくは９５％より大きく、好ましくは９６％より大きく、好ましくは９７％より大きく、好ましくは９８％より大きく、又は好ましくは９９％より大きい。アミノ酸同一性は、生物活性の原因となる、又は結局は生物活性の原因である三次元配座の決定に関係する、毒素の重要領域において典型的に最も高いであろう。これに関して言えば、一定のアミノ酸置換は、これらの置換が、活性にとって重要でない領域にある場合、又はその分子の三次元配座に影響を及ぼさない保存的アミノ酸置換である場合、許容され及び予想され得る。例えば、アミノ酸を次のクラスに配属することができる：非極性、非荷電極性、塩基性、及び酸性。あるクラスのアミノ酸を同じタイプの別のアミノ酸で置き換える保存的アミノ酸置換は、その置換がその化合物の生物活性を著しく改変しない限り、本発明の範囲内に入る。表１は、各クラスに属するアミノ酸の例のリストを提供するものである。
【表１】
0005922100.tif 000002
【００４９】
場合によっては、非保存的置換を行うこともできる。重要な要因は、これらの置換が、前記毒素の生物活性を有意に損なってはならないということである。
【００５０】
組換え宿主。本発明の毒素をコードする遺伝子を多種多様な微生物又は植物宿主に導入することができる。毒素遺伝子の発現は、殺有害生物剤の細胞内生産及び維持を直接又は間接的に生じさせる結果となる。接合伝達及び組換え伝達を用いて、本発明の両方の毒素を発現するＢｔ株を作り出すことができる。他の宿主生物を前記毒素遺伝子の一方又は両方で形質転換させ、その後、使用して相乗効果を果たすことができる。適する微生物宿主、例えばシュードモナス属（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）、を用いて、該微生物を有害生物の生育環境に適用することができ、そこで該微生物は増殖し、摂取されることとなる。結果として有害生物は防除されることとなる。あるいは、毒素遺伝子の宿主としての役割を果たす微生物を、毒素の活性を延長する及び細胞を安定させる条件下で、処理することができる。毒素活性を保持するその処理された細胞を、標的有害生物の環境に適用することができる。（本ＩＲＭ遺伝子の少なくとも１つを含む）本発明の植物からの非再生可能／非全能性植物細胞は、本発明に含まれる。
【００５１】
植物形質転換。本発明の好ましい実施形態は、本殺虫タンパク質又はその変異体をコードする遺伝子での植物の形質転換である。形質転換植物は、該形質転換植物の細胞内の防除量の本殺虫タンパク質又はその変異体の存在のおかげで、昆虫標的有害生物による攻撃に対して抵抗性である。Ｂ．ｔ．殺虫毒素の殺虫特性をコードする遺伝物質を、特定の害虫によって食された植物のゲノムに導入することにより、成虫又は幼虫は、餌物植物の消費後、死滅するだろう。非常に多くの単子葉植物及び双子葉植物分類が形質転換されている。トランスジェニック普通作物並びに果実及び野菜は、商業的関心対象である。そのような作物としては、とうもろこし、イネ、ダイズ、カノーラ、ヒマワリ、アルファルファ、モロコシ属、コムギ、ワタ、ラッカセイ、トマト、ジャガイモなどが挙げられるが、それらに限定されない。外来遺伝物質を植物細胞に導入するための、並びに導入された遺伝子を安定的に維持及び発現する植物を得るための、幾つかの技術が存在する。そのような技術としては、微粒子にコーティングされた遺伝物質の直接細胞への加速（米国特許第４９４５０５０号及び同第５１４１１３１号）が挙げられる。アグロバクテリウム技術を用いて植物を形質転換させることもできる、例えば、米国特許第５１７７０１０号、同第５１０４３１０号、欧州特許出願第０１３１６２４号Ｂ１、同第１２０５１６号、同第１５９４１８号Ｂ１、同第１７６１１２号、米国特許第５１４９６４５号、同第５４６９９７６号、同第５４６４７６３号、同第４９４０８３８号、同第４６９３９７６号、欧州特許出願第１１６７１８号、同第２９０７９９号、同第３２０５００号、同第６０４６６２号、同第６２７７５２号、同第０２６７１５９号、同第０２９２４３５号、米国特許第５２３１０１９号、同第５４６３１７４号、同第４７６２７８５号、同第５００４８６３号、及び同第５１５９１３５号参照。他の形質転換技術としては、ＷＨＩＳＫＥＲＳ（商標）技術が挙げられる、米国特許第５３０２５２３号及び同第５４６４７６５号参照。電気穿孔法技術も植物を形質転換させるために使用されている、国際公開第８７／０６６１４号、米国特許第５４７２８６９号、同第５３８４２５３号、国際公開第９２０９６９６号、及び同第９３２１３３５号参照、。これらの形質転換特許及び公報のすべてが参照により組み込まれる。植物を形質転換させるための非常に多くの技術に加えて、外来遺伝子と接触させる組織のタイプも様々であり得る。そのような組織としては、胚形成組織、カルス組織タイプＩ及びＩＩ、胚軸、分裂組織などが挙げられるだろうが、それらに限定されない。当業者の技能の範囲内の適切な技術を用いて、ほぼすべての植物組織を分化中に形質転換させることができる。
【００５２】
上で論じたような当分野において周知である様々な技術を用いて、本毒素のいずれかをコードする遺伝子を植物細胞に挿入することができる。例えば、形質転換された微生物細胞の選択を可能にするマーカーと大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ）において機能し得る複製系とを含む多数のクローニングベクターを、高等植物への挿入のための外来遺伝子の調製及び修飾に利用することができる。そのような操作は、例えば、所期の用途の必要に応じて突然変異、トランケーション、付加又は置換の挿入を含み得る。前記ベクターは、例えば、ｐＢＲ３２２、ｐＵＣシリーズ、Ｍ１３ｍｐシリーズ、ｐＡＣＹＣ１８４などを含む。従って、Ｃｒｙタンパク質又は変異体をコードする配列をベクターの適する制限部位に挿入することができる。結果として生じたプラスミドを大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）の細胞の形質転換に使用し、それらの細胞を適切な栄養培地において培養し、その後、採取し、溶解して、作業可能な量のプラスミドを回収する。配列分析、制限フラグメント分析、電気泳動、及び他の生化学的−分子生物学的方法が、一般に、分析法として実施される。それぞれの操作の後、使用したＤＮＡ配列を切断し、次のＤＮＡ配列に連結させることができる。操作されたＤＮＡ配列それぞれを同じ又は異なるプラスミドにおいてクローニングすることができる。
【００５３】
植物細胞の形質転換のためのＴ−ＤＮＡ含有ベクターの使用は徹底的に研究されており、EP 120516; Lee and Gelvin (2008), Fraley et al.(1986), and An et al.(1985)に十分に記載されており、当分野において定着している。
【００５４】
挿入されたＤＮＡは、一旦、植物ゲノムに組み込まれてしまえば、その後の世代全体にわたって比較的安定している。植物細胞を形質転換させるために使用されるベクターは、除草剤又は抗生物質、例えば、とりわけ、ビアラフォス、カナマイシン、Ｇ４１８、ブレオマイシン又はヒグロマイシンに対する抵抗性をそれらの形質転換細胞に付与するタンパク質をコードする選択可能マーカー遺伝子を通常は含有する。従って、個々に利用される選択可能マーカー遺伝子は、形質転換細胞の選択を可能にするが、挿入ＤＮＡを含有しない細胞の成長は、その選択的化合物によって抑制されない。
【００５５】
宿主細胞へのＤＮＡの挿入には多数の技術を利用できる。それらの技術としては、アグロバクテリウム・ツメファシエンス（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｔｕｍｅｆａｃｉｅｎｓ）又はアグロバクテリウム・リゾゲネス（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｒｈｉｚｏｇｅｎｅｓ）によって形質転換剤として送達されるＴ−ＤＮＡでの形質転換が挙げられる。加えて、送達すべきＤＮＡを含有するリポソームと植物プロトプラストの融合、ＤＮＡの直接注入、微粒子銃形質転換（微粒子ボンバードメント）、又は電気穿孔法、及び他の可能な方法を利用してもよい。
【００５６】
本発明の好ましい実施形態において、植物は、タンパク質コーディング領域のコドン使用量が植物にとって最適化されている遺伝子で形質転換されるであろう。例えば、参照により本明細書によって組み込まれる米国特許第５３８０８３１号を参照のこと。また、有利には、トランケートされた毒素をコードする植物が使用されるであろう。前記トランケートされた毒素は、典型的に、その完全長毒素の約５５％から約８０％をコードするであろう。植物において使用するための合成Ｂ．ｔ．遺伝子を作り出す方法は、当分野において公知である(Stewart, 2007)。
【００５７】
形質転換技術にかかわらず、遺伝子は、植物細胞においてＢ．ｔ．殺虫毒素遺伝子及び変異体を発現することに適応させた遺伝子伝達ベクターに、該ベクターに植物プロモーターを含めることによって、組み込まれる。植物プロモーターに加えて、植物細胞において外来遺伝子を発現させるために、様々な源からのプロモーターを効率的に使用することができる。例えば、細菌起源のプロモーター、例えばオクトピンシンターゼプロモーター、ノパリンシンターゼプロモータ及びマンノピンシンターゼプロモーター、を使用することができる。非バシラススリンジエンシスプロモーターを一部の好ましい実施形態では使用することができる。植物ウイルス起源のプロモーター、例えば、カリフラワーモザイクウイルス（Ｃａｕｌｉｆｌｏｗｅｒ  Ｍｏｓａｉｃ  Ｖｉｒｕｓ）の３５Ｓ及び１９Ｓプロモーター、キャッサバベインモザイクウイルス（Ｃａｓｓａｖａ  Ｖｅｉｎ  Ｍｏｓａｉｃ  Ｖｉｒｕｓ）のプロモーターなどを使用することができる。植物プロモーターとしては、リブロース−１，６−二リン酸（ＲＵＢＰ）カルボキシラーゼ小サブユニット（ｓｓｕ）、ベータ−コングリシンプロモーター、ファセオリンプロモーター、ＡＤＨ（アルコールデヒドロゲナーゼ）プロモーター、熱ショックプロモーター、ＡＤＦ（アクチン解重合因子）プロモーター、ユビキチンプロモーター、アクチンプロモーター、及び組織特異的プロモーターが挙げられるが、これらに限定されない。プロモーターは、転写効率を向上させることができる一定のエンハンサー配列要素を含有することもある。典型的なエンハンサーとしては、ＡＤＨ１−イントロン１及びＡＤＨ１−イントロン６が挙げられるが、これらに限定されない。構成的プロモーターを使用してもよい。構成的プロモーターは、ほぼすべての細胞タイプにおいて及びほぼ常に継続的遺伝子発現を命令する（例えば、アクチン、ユビキチン、ＣａＭＶ  ３５Ｓ）。組織特異的プロモーター（例えば、ゼイン、オレオシン、ナピン、ＡＣＰ（アシルキャリアータンパク質）プロモーター）は、特定の細胞又は組織タイプ、例えば葉又は種子、における遺伝子発現の責任を負うものであり、これらのプロモーターも使用することができる。植物の一定の発育段階中に活性であり、特定の植物組織及び器官において活性でもあるプロモーターを使用することもできる。そのようなプロモーターの例としては、根特異的、花粉特異的、胚特異的、トウモロコシの毛に特異的、ワタ繊維特異的、種子内胚乳特異的、篩部特異的などであるプロモーターが挙げられるが、それらに限定されない。
【００５８】
一定の状況下では、誘導性プロモーターの使用が望ましいことがある。誘導性プロモーターは、特定のシグナル、例えば、物理的刺激（例えば、熱ショック遺伝子）；光（例えば、ＲＵＢＰカルボキシラーゼ）；ホルモン（例えば、糖質コルチコイド）；抗生物質（例えば、テトラサイクリン）；代謝産物；及びストレス（例えば、干ばつ）に応答しての遺伝子の発現に責任を負う。植物において機能する他の望ましい転写及び翻訳要素、例えば、５’非翻訳リーダー配列、ＲＮＡ転写終結配列及びポリアデニレート付加シグナル配列を使用してもよい。非常に多くの植物特異的遺伝子伝達ベクターが当分野に公知である。
【００５９】
害虫抵抗性（ＩＲ）形質を有するトランスジェニック作物は、北米中のトウモロコシ及びワタ植物において優勢であり、これらの形質の取り扱いは世界的に拡大している。ＩＲ形質と除草剤耐性（ＨＴ）形質とを併せ持つ商用トランスジェニック作物が、多数の種子会社によって開発されている。これは、Ｂ．ｔ．殺虫タンパク質によって付与されるＩＲ形質と、アセト乳酸シンターゼ（ＡＬＳ）阻害剤、例えばスルホニル尿素、イミダゾリノン、トリアゾロピリミジン、スルホンアニリドなど、グルタミンシンセターゼ（ＧＳ）阻害剤、例えばビアァフォス、グルホシネートなど、４−ヒドロキシフェニルピルビン酸ジオキシゲナーゼ（ＨＰＰＤ）阻害剤、例えばメソトリオン、イソキサフルトールなど、５−エノールピルビルシキミ酸−３−リン酸シンターゼ（ＥＰＳＰＳ）阻害剤、例えばグリホサートなど、並びにアセチル補酵素Ａカルボキシラーゼ（ＡＣＣａｓｅ）阻害剤、例えばハロキシホップ、キザロホップ、ジクロホップなどに対する耐性などのＨＴ形質との組み合わせを含む。遺伝子導入で得たタンパク質が、除草剤化学クラス、例えばフェノキシ酸系除草剤及びピリジルオキシ酢酸オーキシン系除草剤（国際公開第２００７／０５３４８２Ａ２号参照）、又はフェノキシ酸系除草剤及びアリールオキシフェノキシプロピオン酸系除草剤（国際公開第２００５１０７４３７Ａ２、Ａ３号）、に対して耐性を植物にもたらす、他の例は、公知である。ＩＲ形質によって多数の有害生物の問題を防除できることは、価値のある商品概念であり、この製品概念の利便性は、害虫防除形質及び形質及び雑草防除形質が同じ植物に兼備されれば向上される。さらに、本発明のものなどのＢ．ｔ．殺虫タンパク質によって付与されるＩＲ形質と、上で述べたものなどの１つ又はそれ以上の追加のＨＴ形質、加えて、１つ又はそれ以上の追加のインプット形質（例えば、Ｂ．ｔ．由来の若しくは他の殺虫特性によって付与される他の害虫抵抗性、ＲＮＡｉなどのメカニズムによって付与される害虫抵抗性、線虫抵抗性、病害抵抗性、ストレス耐性、改善された窒素利用能など）又はアウトプット形質（例えば、高い含油量、健康な油組成、栄養改善など）の単一植物兼備により、向上された価値を得ることができる。そのような兼備は、従来の育種（育種スタック）によって達成されることがあり、又は付帯的に、多数の遺伝子の同時導入を伴う新規形質転換事象（分子スタック）として達成されることがある。恩恵としては、害虫を管理できること、並びに生産者及び／又は消費者に二次的な恩恵をもたらす作物植物における改善された雑草防除が挙げられる。このように、本発明を他の形質と併用して、任意の数の農耕学的問題点を柔軟に及び費用効果的に制御することができる改善された作物品質の完全な農耕学的パッケージを提供することができる。
【００６０】
形質転換された細胞は、通常の様式で植物内部で成長する。それらは、生殖細胞を形成することができ、及び形質転換された形質を後代植物に伝えることができる。
【００６１】
そのような植物を通常の様式で成長させることができ、同じ形質転換遺伝因子又は他の遺伝因子を有する植物と交配することができる。結果として生じたハイブリッド個体は、対応する表現型特性を有する。
【００６２】
本発明の好ましい実施形態において、植物は、コドン使用量が植物にとって最適化されている遺伝子で形質転換されるであろう。例えば、米国特許第５，３８０，８３１号参照。加えて、植物において使用するための合成Ｂｔ遺伝子を作り出すための方法は、当分野において公知である(Stewart and Burgin, 2007)。好ましい形質転換植物の１つの非限定的な例は、Ｃｒｙ６Ａａタンパク質をコードする植物発現可能遺伝子を含む、及びさらに、Ｃｒｙ３Ａａタンパク質をコードする第二のセットの植物発現可能遺伝子を含む、稔性とうもろこし植物である。
【００６３】
同系交配とうもろこし系統へのＣｒｙ６Ａａ−及びＣｒｙ３Ａａ−決定形質の伝達（又は遺伝子移入）は、循環選抜育種法によって、例えば戻し交配によって、達成することができる。この場合、所望の反復親を、Ｃｒｙ決定形質に適する遺伝子を保有するドナー同系交配体（一回親）と先ず交配させる。次に、この交配種の後代を交配して反復親に戻し、その後、その結果として生じた後代を、一回親から伝達されるべき所望の形質について選抜する。所望の形質についての選抜を伴う反復親との三世代、好ましくは四世代、さらに好ましくは五世代又はそれ以上の世代の戻し交配の後、その後代は、伝達される形質を制御する遺伝子座についてヘテロ接合性であるだろうが、殆どの又はほぼすべての他の遺伝子については反復親と同様であるだろう（例えば、Poehlman & Sleper(1995) Breeding Field Crops, 4th Ed., 172-175;Fehr (1987) Principles of Cultivar Development, Vol.1: Theory and Technique, 360-376参照）。
【００６４】
害虫抵抗性管理（ＩＲＭ）戦略。例えば、Ｒｏｕｓｈらは、殺虫性トランスジェニック作物の管理のための二毒素戦略（「ピラミッディング」又は「スタッキング」とも呼ばれる）を概説している。(The Royal Society.Phil.Trans.R.Soc.Lond.B.(1998) 353, 1777-1786)。
【００６５】
ウェブサイト上で、アメリカ合衆国観光保護庁（Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｇｅｎｃｙ）（ｅｐａ．ｇｏｖ／ｏｐｐｂｐｐｄ１／ｂｉｏｐｅｓｔｉｃｉｄｅｓ／ｐｉｐｓ／ｂｔ＿ｃｏｒｎ＿ｒｅｆｕｇｅ＿２００６．ｈｔｍ）は、標的有害生物に対して活性な単一のＢｔタンパク質を生産するトランスジェニック作物と共に使用するための非トランスジェニック（すなわち、非Ｂ．ｔ．）リフュージ（非Ｂｔ作物／トウモロコシの区画）を設けることについて、以下の要件を発表している。
「マツマダラメイガ（ｃｏｒｎ  ｂｏｒｅｒ）防護Ｂｔ（Ｃｒｙ１Ａｂ又はＣｒｙ１Ｆ）トウモロコシ製品についての具体的な構造化要件は、次のとおりである：
構造化リフュージ：コーンベルト内に２０％非レプチドプレラ属Ｂｔトウモロコシリフュージ；コットンベルト内に５０％非レプチドプレラ属Ｂｔリフュージ；
区画
内部（すなわち、Ｂｔ圃場内）
外部（すなわち、任意交配を最大にするためのＢｔ圃場から１／２マイル（可能な場合には１／４マイル）以内の離隔した圃場）
圃場内植栽帯（Ｉｎ−ｆｉｅｌｄ  Ｓｔｒｉｐｓ）
植栽帯は、幼虫移動の影響を低減させるために少なくとも４畝幅（好ましくは６畝）でなければならない」
【００６６】
加えて、全米トウモロコシ生産者協会（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｒｎ  Ｇｒｏｗｅｒｓ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）も、彼らのウェブサイト：（ｎｃｇａ．ｃｏｍ／ｉｎｓｅｃｔ−ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ−ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ−ｆａｃｔ−ｓｈｅｅｔ−ｂｔ−ｃｏｒｎ）で、リフュージ要件に関する同様のガイダンスを提供している。例えば：
「マツマダラメイガＩＲＭの要件：
−貴方のトウモロコシ畑の少なくとも２０％をリフュージハイブリッドのために作付けすること
−ワタ生産地では、リフュージは５０％でなければならない
−リフュージハイブリッドから１／２マイル以内に作付けしなければならない
−リフュージをＢｔ圃場内の植栽帯として作付けすることができる；リフュージ植栽帯は、少なくとも４畝幅でなければならない
−標的昆虫のために経済的許容限界に達する場合にのみ、リフュージを従来の殺有害生物剤で処理してもよい
−Ｂｔ系噴霧可能殺虫剤をリフュージトウモロコシに対して使用することはできない
−適切なリフュージを、Ｂｔトウモロコシを有するすべての農地に作付けしなければならない」
【００６７】
Ｒｏｕｓｈらが（例えば、１７８０頁及び１７８４頁右列で）述べているように、それぞれが標的有害生物に対して有効であり、交叉抵抗性が殆ど又は全くない２つのタンパク質のスタッキング又はピラミッディングは、より小さいリフュージの使用を可能にし得る。Ｒｏｕｓｈは、好結果のスタックについては１０％リフュージ未満のリフュージサイズで単一の（ピラミッディングされていない）形質のための約５０％リフュージに匹敵する抵抗性管理を提供できることを示唆している。現在利用できるピラミッディングされたＢｔトウモロコシ製品について、アメリカ合衆国環境保護庁（Ｕ．Ｓ．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｇｅｎｃｙ）は、単一形質製品についてのもの（一般に２０％）より有意に少ない（一般に５％）非Ｂｔトウモロコシの構造化リフュージを作付けすることを求めている。
【００６８】
リフュージのＩＲＭ効果をもたらすための様々な方法があり、それらとしては、Ｒｏｕｓｈ  ｅｔ  ａｌ．（ｓｕｐｒａ）、及び米国特許第６，５５１，９６２号によってさらに論じられているように、圃場における様々な幾何学的作付けパターン（例えば上述のもの）及び袋詰め種子混合物（ｉｎ−ｂａｇ  ｓｅｅｄ  ｍｉｘｔｕｒｅ）が挙げられる。
【００６９】
上記百分率又は類似のリフュージ比率を、本ダブル又はトリプルスタック又はピラミッドに用いることができる。
【００７０】
本明細書の中で言及又は引用するすべての特許、特許出願、仮出願、及び出版物は、それらが本出願の明確な教示と矛盾しない程度に、それら全体が参照により組み込まれる。
【００７１】
以下は、本発明を実施するための手順を例証する実施例である。これらの実施例を限定と見なすべきではない。別の注記がない限り、すべての百分率は重量によるものであり、及びすべての溶媒混合物の比率は容量によるものである。すべての温度は、摂氏度でのものである。
【００７２】
具体的な指示又は含意がない限り、用語「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、本明細書において用いる場合、「少なくとも１」を意味する。
【実施例】
【００７３】
実施例１
Ｃｒｙ３Ａａ及びＣｒｙ６Ａａ完全長毒素をコードする発現プラスミドの構築。完全長Ｃｒｙ３Ａａ及びＣｒｙ６Ａａ  Ｃｒｙタンパク質をそれぞれ生産するように遺伝子操作で作り変えられたシュードモナス・フルオレッセンス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓ）（Ｐｆ）発現プラスミドの構築には標準的なクローニング法を用いた。Ｎｅｗ  Ｅｎｇｌａｎｄ  ＢｉｏＬａｂｓ（ＮＥＢ；マサチューセッツ州イプスウィッチ）からの制限エンドヌクレアーゼをＤＮＡ消化に使用し、ＩｎｖｉｔｒｏｇｅｎからのＴ４  ＤＮＡリガーゼをＤＮＡライゲーションに使用した。Ｐｌａｓｍｉｄ  Ｍｉｍｉ  Ｋｉｔ（Ｑｉａｇｅｎ、カリフォルニア州バレンシア）をその供給業者の指示書に従って使用して、プラスミド調製を行った。アガロースＴｒｉｓ−アセテートゲル電気泳動の後、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｕｌｔｒａｆｒｅｅ（登録商標）−ＤＡカートリッジ（マサチューセッツ州ビルリカ）を使用して、ＤＮＡフラグメントを精製した。基本クローニング戦略は、完全長Ｃｒｙタンパク質のコーディング配列（ＣＤＳ）を、Ｃｒｙ３ＡａについてはｐＭＹＣ１８０３における並びにＣｒｙ６ＡａについてはｐＤＯＷ１１６９におけるＳｐｅＩ及びＸｈｏＩ（又はＸｈｏＩと適合性であるＳａｌＩ）制限部位に、それぞれサブクローニングすること、それによって、それらを、それぞれプラスミドｐＫＫ２２３−３（ＰＬ  Ｐｈａｒｍａｃｉａ、ウィスコンシン州ミルウォーキー）からのＰｔａｃプロモーター及びｒｒｎＢＴ１Ｔ２又はｒｒｎＢＴ２ターミネータの発現制御下に置くことを必要とした。ｐＭＹＣ１８０３は、ＲＳＦ１０１０複製起点と、テトラサイクリン抵抗性遺伝子と、ＤＮＡフラグメント含有タンパク質コーディング領域を導入することができる制限酵素認識部位の前にリボソーム結合部位とを有する中コピー数プラスミドである（米国特許出願第２００８０１９３９７４号）。Ｃｒｙ３Ａａ（組換えｐＭＹＣ１８０３）についてはその発現プラスミドを電気穿孔法によってＰ．フルオレッセンス株ＭＢ２１４に形質転換させ、ＳＯＣ−Ｓｏｙ加水分解物培地に回収し、２０μｇ／ｍＬ  テトラサイクリンを含有する溶原培地（Ｌｙｓｏｇｅｎｙ  ｂｒｏｔｈ）（ＬＢ）培地にプレーティングした。発現ベクターｐＤＯＷ１１６９は、ｐＭＹＣ１８０３に類似しているが、ｐＤＯＷ１１６９は、ウラシルをコードするｐｙｒＦ遺伝子を保有し、この遺伝子は、ウラシルを欠くＭ９最小培地のプレートでの形質転換にＰ．フルオレッセンスウラシル栄養要求性菌株（例えばＤＰｆ１０）が使用されたときに形質転換体をスクリーニングするためのマーカーとして使用された(Schneider et al. 2005)。微生物操作の詳細は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第２００６０００８８７７号、同第２００８０１９３９７４号及び同第２００８００５８２６２号から入手できる。ｍｉｎｉｐｒｅｐプラスミドＤＮＡの制限消化によって、コロニーをさらにスクリーニングした。挿入物を含有する選択されたコロニーのプラスミドＤＮＡは、商業的シークエンシング供給業者、例えばｅｕｒｏｆｉｎｓ  ＭＷＧ  Ｏｐｅｒｏｎ（アラバマ州ハンツヴィル）、との契約によりシークエンシングされた。配列データを集め、Ｓｅｑｕｅｎｃｈｅｒ（商標）ソフトウェア（Ｇｅｎｅ  Ｃｏｄｅｓ  Ｃｏｒｐ、ミシガン州アナーバー）を使用して分析した。
【００７４】
実施例２
成長及び発現。Ｂｔ受容体結合及び昆虫バイオアッセイをはじめとする特性づけのためのＣｒｙ３Ａａ及びＣｒｙ６Ａａ毒素の振盪フラスコ生産での成長及び発現分析を、発現構築物を持つ振盪フラスコ成長Ｐ．フルオレッセンス株（例えば、Ｃｒｙ３ＡａについてはクローンｐＭＹＣ１３３４、及びＣｒｙ６ＡａについてはｐＤＡＢ１０２０１８）によって遂行した。２０μｇ／ｍＬ  テトラサイクリンを補足したＰ．フルオレッセンス培地で一晩成長させたＣｒｙ３Ａａについての種培養物を使用して、２０μｇ／ｍＬ  テトラサイクリンを伴う２００ｍＬの同培地に接種した。しかし、Ｃｒｙ６Ａａについての種培養物は、Ｍ９最小ブロスにおいて一晩成長させ、それを使用して、抗生物質なしの２００ｍＬのＰ．フルオレッセンス培地に接種した。２４時間、２８〜３０℃で、３００ｒｐｍで振盪しながらの最初のインキュベーションの後、イソプロピル−β−Ｄ−１−チオガラクトピラノシド（ＩＰＴＧ）の添加により、ＰｔａｃプロモーターによるＣｒｙ３Ａａ及びＣｒｙ６Ａａ毒素の発現を誘導した。誘導時に及び誘導後の様々な時点で培養物をサンプリングした。６００ｎｍでの光学密度（ＯＤ６００）により、細胞密度を測定した。
【００７５】
実施例３
振盪フラスコサンプルの細胞分画及びＳＤＳ−ＰＡＧＥ分析。各サンプリング時、サンプルの細胞密度をＯＤ６００＝２０に調整し、１ｍＬアリコートを１４，０００×ｇで５分間、遠心分離した。細胞ペレットを−８０℃で凍結させた。ＥａｓｙＬｙｓｅ（商標）細菌タンパク質抽出溶液（ＥＰＩＣＥＮＴＲＥ（登録商標）Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、ウィスコンシン州マディソン）を使用して、凍結細胞ペレットサンプルから可溶性及び不溶性画分を生成した。各細胞ペレットを１ｍＬ  ＥａｓｙＬｙｓｅ（商標）溶液に再浮遊させ、溶解バッファでさらに１：４希釈し、振盪しながら室温で３０分間インキュベートした。溶解産物を１４，０００ｒｐｍで２０分間、４℃で遠心分離し、上清を可溶性画分として回収した。その後、ペレット（不溶性画分）を等容量のリン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ；１１．９ｍＭ  Ｎａ２ＨＰＯ４、１３７ｍＭ  ＮａＣｌ、２．７ｍＭ  ＫＣｌ、ｐＨ７．４）に再浮遊させた。サンプルを、β−メルカプトエタノールを含有する４×  Ｌａｅｍｍｌｉサンプルバッファと３：１で混合し、５分間沸騰させた後、ＮｕＰＡＧＥ  Ｎｏｖｅｘ  ４−２０％  Ｂｉｓ−Ｔｒｉｓゲル（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ、カリフォルニア州カールズバッド）に負荷した。電気泳動は、推奨ＮｕＰＡＧＥ  ＭＯＰＳバッファ中で行った。ＳｉｍｐｌｙＢｌｕｅ（商標）Ｓａｆｅ  Ｓｔａｉｎをその製造業者（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）のプロトコルに従って用いてゲルを染色し、Ｔｙｐｈｏｏｎ画像形成システム（ＧＥ  Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ  Ｌｉｆｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ、ペンシルバニア州ピッツバーグ）を使用して画像形成した。
【００７６】
実施例４
封入体調製。ＳＤＳ−ＰＡＧＥ及びＭＡＬＤＩ−ＭＳ（マトリックス支援レーザー脱離／イオン化質量分析）によって実証されるように、不溶性Ｂ．ｔ．殺虫タンパク質を生産したＰ．フルオレッセンスから、Ｃｒｙタンパク質封入体（ＩＢ）調製を行った。誘導後４８時間のものから作成したＰ．フルオレッセンス細胞ペレットを３７ｏＣ水浴で解凍した。それらの細胞を、溶解バッファ（５０ｍＭ  Ｔｒｉｓ、ｐＨ７．５、２００ｍＭ  ＮａＣｌ、２０ｍＭ  ＥＤＴＡ二ナトリウム塩（エチレンジアミン四酢酸）、１％Ｔｒｉｔｏｎ  Ｘ−１００、及び５ｍＭ  ジチオトレイトール（ＤＴＴ））に再浮遊させて２５％  ｗ／ｖにした；Ｃｒｙ３Ａａについてのみ使用直前に５ｍＬ／Ｌの細菌プロテアーゼ阻害剤カクテル（Ｐ８４６５  Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ミズーリ州セントルイス）を添加した。最低設定でホモジナイザー（Ｔｉｓｓｕｅ  Ｔｅａｒｏｒ、ＢｉｏＳｐｅｃ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．、オクラホマ州バートルズヴィル）を使用して、細胞を浮遊させた。金属製スパチュラで混ぜることによって２５ｍｇのリゾチーム（Ｓｉｇｍａ  Ｌ７６５１、白色鶏卵からのもの）をその細胞浮遊液に添加し、その浮遊液を室温で１時間インキュベートした。その浮遊液を氷で１５分間冷却し、その後、Ｂｒａｎｓｏｎ  Ｓｏｎｉｆｉｅｒ  ２５０を使用して音波処理した（１分セッションを２回、５０％デューティサイクル、３０％アウトプット）。細胞溶解産物を顕微鏡検査によって点検した。追加の２５ｍｇのリゾチームを必要に応じて添加し、インキュベーション及び音波処理を繰り返した。細胞溶解が顕微鏡検査によって確認されたら、溶解産物を１１，５００×ｇで２５分間（４℃）遠心分離してＩＢペレットを形成し、上清を廃棄した。ＩＢペレットを１００ｍＬ  溶解バッファに再浮遊させ、ハンドミキサーで均質化し、上記のように遠心分離した。上清が無色になり、ＩＢペレットが堅くなり、オフホワイトの色になるまで、そのＩＢペレットを（５０ｍＬ  溶解バッファへの）再浮遊、音波処理及び遠心分離によって繰り返し洗浄した。最終洗浄については、２ｍＭ  ＥＤＴＡを含有する滅菌濾過（０．２２μｍ）蒸留水にＩＢペレットを再浮遊させ、遠心分離した。２ｍＭ  ＥＤＴＡを含有する滅菌濾過蒸留水に最終ペレットを再浮遊させ、１ｍＬアリコートを−８０ｏＣで保存した。
【００７７】
実施例５
ＳＤＳ−ＰＡＧＥ分析及び定量。ＩＢペレットの１ｍＬアリコートを解凍し、滅菌濾過蒸留水で１：２０希釈することによって、ＩＢ調製物中のタンパク質のＳＤＳ−ＰＡＧＥ分析及び定量を行った。次に、その希釈サンプルを４×還元用サンプルバッファ［２５０ｍＭ  Ｔｒｉｓ、ｐＨ６．８、４０％  グリセロール（ｖ／ｖ）、０．４％  ブロモフェノールブルー（ｗ／ｖ）、８％ＳＤＳ（ｗ／ｖ）及び８％  β−メルカプト−エタノール（ｖ／ｖ）］と共に沸騰させ、Ｎｏｖｅｘ（登録商標）４〜２０％  Ｔｒｉｓ−グリシン、１２＋２ウエルゲル（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）上に負荷し、１×Ｔｒｉｓ／グリシン／ＳＤＳバッファ（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）で泳動させた。ゲルをおおよそ６０分間、２００ボルトで泳動させて、染色し、脱染し、その後、ＳｉｍｐｌｙＢｌｕｅ（商標）Ｓａｆｅ  Ｓｔａｉｎ（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）手順を行った。同じゲルでのウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）サンプル泳動についての濃度測定値を比較することによって標的バンドの定量を行って、Ｂｉｏ−Ｒａｄ  Ｑｕａｎｔｉｔｙ  Ｏｎｅソフトウェアを使用して標準曲線を生成した。
【００７８】
実施例６
封入体の可溶化。（５０〜７０ｍｇ／ｍＬのＣｒｙ３Ａａ及びＣｒｙ６Ａａタンパク質をそれぞれ含有する）Ｐ．フルオレッセンスクローンＭＲ８３２及びＤＰｆ１３０３２からの１０ｍＬの封入体浮遊液をＥｐｐｅｎｄｏｒｆ  モデル５４１５Ｃ微量遠心管の最高設定（おおよそ１４，０００×ｇ）で遠心分離して、封入体をペレット化した。保存用バッファ上清を除去し、５０ｍＬコニカルチューブの中で、Ｃｒｙ３Ａａ及びＣｒｙ６Ａａの両方について２５ｍＬの５０ｍＭ  ＣＡＰＳ［３−（シクロヘキシルアミノ）−１−プロパンスルホン酸（３−（ｃｙｃｌｏｈｅｘａｍｉｎｏ）１−ｐｒｏｐａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）］バッファ、ｐＨ１０．５でそれぞれ置換した。ピペットを使用して封入体を再浮遊させ、ボルテックスにかけて徹底的に混合した。４℃で一晩、穏やかに揺動するプラットフォーム上にそれらのチューブを置いて、完全長Ｃｒｙ３Ａａ及びＣｒｙ６Ａａタンパク質を抽出した。それらの抽出物を３０，０００×ｇで３０分間、４℃で遠心分離し、可溶化された完全長Ｃｒｙタンパク質を含有するそれらの得られた上清を保存した。
【００７９】
実施例７
完全長プロトキシンのトランケーション。完全長Ｃｒｙ３Ａａをトリプシンで消化して、さらなるトリプシン消化に対して抵抗性である活性形態のＣｒｙタンパク質を生成した。具体的には、可溶化された完全長Ｃｒｙ３Ａａとトリプシン（ウシ膵臓）（Ｓｉｇｍａ、ミズーリ州Ｓｔ．）を（２０：１＝Ｃｒｙタンパク質：酵素、ｗ／ｗ）で、１００ｍＭ  炭酸ナトリウムバッファ、ｐＨ１１中、室温で１〜３時間インキュベートした。ＳＤＳ−ＰＡＧＥ分析によって完全活性化又はトランケーションを確認した。それぞれ、完全長Ｃｒｙ３Ａａの分子質量は、≒７３ｋＤａであり、そのトリプシンコアは、≒５５ｋＤａであった。Ｃｒｙ３Ａａの完全長及びトリプシンコアのアミノ酸配列を、ＳＥＱ  ＩＤ  １及びＳＥＱ  ＩＤ  ２として提供する。完全長Ｃｒｙ６Ａａは、標的昆虫コーンルートワームに対してそのキモトリプシンまたはトリプシンいずれのコアより有意に活性である。従って、完全長Ｃｒｙ６Ａａを結合アッセイに用いた。完全長Ｃｒｙ６Ａａのアミノ酸配列を、ＳＥＱ  ＩＤ  ３として提供する。
【００８０】
実施例８
Ｃｒｙ毒素の精製。イオン交換クロマトグラフィーシステムを使用して、トリプシン処理Ｃｒｙ３Ａａ及び完全長Ｃｒｙ６Ａａをさらに精製した。具体的には、ＡＴＫＡ  Ｅｘｐｌｏｒｅｒ液体クロマトグラフィーシステム（Ａｍｅｒｓｈａｍ  Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ）を使用して、それらをさらに精製した。Ｃｒｙ３ＡａとＣｒｙ６Ａａの両方については、バッファＡは、１０ｍＭ  ＣＡＰＳバッファ、ｐＨ１０．５であり、バッファＢは、１０ｍＭ  ＣＡＰＳバッファ、ｐＨ１０．５＋１Ｍ  ＮａＣｌであった。Ｃａｐｔｏ  Ｑ（５ｍＬ）カラム（ＧＥ）を使用した。バッファＡを使用してカラムを十分に平衡させた後、Ｃｒｙ毒素溶液をカラムに５ｍＬ／分の流量で注入した。１ｍＬ／画分で５ｍＬ／分での０〜１００％のバッファＢ勾配を使用して溶離を行った。選択された画分の、最高品質の標的タンパク質を含有する画分をさらに選択するための、ＳＤＳ−ＰＡＧＥ分析の後、それらの画分をプールした。生成Ｃｒｙ３Ａａトリプシンコアと完全長Ｃｒｙ６Ａａの両方について、透析によりバッファを１０ｍＭ  ＣＡＰＳ、ｐＨ１０．５に変えた。ＳＤＳ−ＰＡＧＥ、及びＢＳＡを標準物質として用いるＴｙｐｈｏｏｎ画像形成システム（ＧＥ）分析を用いて定量した後、サンプルを、後の結合アッセイのために４℃で保存した。
【００８１】
実施例９
ＢＢＭＶ調製。昆虫中腸の刷子縁膜小胞（ＢＢＭＶ）調製物を、Ｃｒｙ毒素受容体結合アッセイのために広範に使用した。本発明において使用するＢＢＭＶ調製物は、Wolfersberger et al.(1987)によって記載された方法を用いて第３齢のウエスタンコーンルートワーム（ジアブロティカ・ヴィルギフェラ・ヴィルギフェラ（Ｄｉａｂｒｏｔｉｃａ  ｖｉｒｇｉｆｅｒａ  ｖｉｒｇｉｆｅｒａ）ＬｅＣｏｎｔｅ）の単離された中腸から調製した。ロイシンアミノペプチダーゼを前記調製物中の膜タンパク質のマーカーとして使用し、以前に記載されているように(Li et al.2004a)、粗製ホモジネート及びＢＢＭＶ調製物のロイシンアミノペプチダーゼ活性を判定した。ブラッドフォード法（１９７６）を用いて、ＢＢＭＶ調製物のタンパク質濃度を測定した。
【００８２】
実施例１０
１２５Ｉ標識。飽和及び競合結合アッセイのために、１２５Ｉを使用して精製Ｃｒｙ３Ａａトリプシンコア及び完全長Ｃｒｙ６Ａａを標識した。放射標識がＣｒｙ毒素の生物活性を無効にしないことを保証するために、Ｐｉｅｒｃｅ（登録商標）Ｉｏｄｉｎａｔｉｏｎ  Ｂｅａｄｓ（Ｐｉｅｒｃｅ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｈｅｒｍｏ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、イリノイ州ロックフォード）の指示書に従うことによりＮａＩを使用して低温ヨウ素標識化を行った。バイオアッセイの結果は、ヨウ素標識化Ｃｒｙ３Ａａトリプシンコア及び完全長Ｃｒｙ６Ａａ両方がウエスタンコーンルートワームの幼虫に対して依然として活性であることを示した。１２５Ｉ−Ｃｒｙ３Ａａ及び１２５Ｉ−Ｃｒｙ６ＡａをＰｉｅｒｃｅ（登録商標）Ｉｏｄｉｎａｔｉｏｎ  Ｂｅａｄｓ（Ｐｉｅｒｃｅ）及びＮａ１２５Ｉで得た。Ｚｅｂａ（商標）Ｄｅｓａｌｔ  Ｓｐｉｎ  Ｃｏｌｕｍｎｓ（Ｐｉｅｒｃｅ）を使用して、ヨウ素標識化タンパク質から取り込まれない又は遊離１２５Ｉを除去した。ヨウ素標識化Ｃｒｙタンパク質の比放射能は、１〜５ｕＣｉ／ｕｇの範囲であった。標識及び結合アッセイの多重反復を行った。
【００８３】
実施例１１
飽和結合アッセイ。以前に記載されているように(Li et al. 2004b)、１２５Ｉ標識Ｃｒｙ毒素を使用して飽和結合アッセイを行った。昆虫ＢＢＭＶへのＣｒｙ３Ａａ及びＣｒｙ６Ａａの特異的結合を判定するために、並びに結合親和性（解離定数、Ｋｄ）及び結合部位濃度（所与の量のＭＭＶに特異的に結合する毒素の最大量、Ｂｍａｘ）を推定するために、一連の漸増濃度の１２５Ｉ−Ｃｒｙ３Ａａ又は１２５Ｉ−Ｃｒｙ６Ａａのいずれかを、それぞれ、所与の濃度（０．１ｍｇ／ｍＬ）の昆虫ＢＢＭＶと共に、０．１％  ＢＳＡを補足した１５０ｕＬの２０ｍＭ  Ｂｉｓ−Ｔｒｉｓ、ｐＨ６．０、１５０ｍＭ  ＫＣｌ中、室温で６０分間、穏やかに攪拌しながらインキュベートした。２０，０００×ｇで、室温で８分間の遠心分離により、浮遊液中の遊離毒素から、ＢＢＭＶに結合した毒素を分離した。０．１％  ＢＳＡを含有する９００ｕＬの氷冷した同じバッファでそのペレットを２回洗浄した。ペレットに残存する放射能をＣＯＢＲＡＩＩ  Ａｕｔｏ−Ｇａｍｍａ  ｃｏｕｎｔｅｒ（Ｐａｃｋａｒｄ、ａ  Ｃａｎｂｅｒｒａ  ｃｏｍｐａｎｙ）で測定し、全結合を考究した。別の系列の結合反応を並行して準備し、ＢＢＭＶのすべての特異的結合部位を完全に占有するように５００〜１０００倍過剰の対応する非標識毒素を結合反応のそれぞれに含め、それを使用して非特異的結合を判定した。全結合から非特異的結合を引くことによって、特異的結合を推定した。ＧｒａｐｈＰａｄ  Ｐｒｉｓｍ  ５．０１（ＧｒａｐｈＰａｄ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ、カリフォルニア州サンディエゴ）を実行することにより、使用した標識毒素の濃度に対するピコモルあたりのＢＢＭＶタンパク質に特異的に結合した毒素分子数（ｐｍｏｌ）を用いてこれらの毒素のＫｄ及びＢｍａｘ値を推定した。Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｅｘｃｅｌ又はＧｒａｐｈＰａｄ  Ｐｒｉｓｍプログラムのいずれかを使用して、チャートを作成した。実験を少なくとも３回繰り返した。これらの結合実験は、１２５Ｉ−Ｃｒｙ３Ａａと１２５Ｉ−Ｃｒｙ６Ａａの両方がＢＢＭＶに特異的に結合できることを明示した（図１Ａ及び１Ｂ）。１２５Ｉ−Ｃｒｙ３Ａａ及び１２５Ｉ−Ｃｒｙ６Ａａは、結合親和性Ｋｄ＝２４．０±９．７６、１０．１４±８．２９（ｎＭ）、及び結合部位濃度Ｂｍａｘ＝２１．９７±５．９９ｐｍｏｌｅ／ｍｇ、０．６６±０．３３（ｐｍｏｌｅ／ｍｇ  ＢＢＭＶ）をそれぞれ有した。
【００８４】
実施例１２
競合結合アッセイ。Ｃｒｙ３Ａａトリプシンコアと完全長Ｃｒｙ６ＡａがＢＢＭＶ結合部位を共有するかどうかを判定するために、さらに競合結合アッセイを行った。Ｃｒｙ３Ａａ同種競合結合アッセイのために、漸増量（０〜２５００ｎＭ）の非標識Ｃｒｙ３Ａａを、先ず、５ｎＭ  標識Ｃｒｙ３Ａａと混合し、その後、それぞれ、所与の濃度（０．１ｍｇ／ｍＬ）のＢＢＭＶと共に室温で６０分間インキュベートした。ＢＢＭＶと結合した１２５Ｉ−Ｃｒｙ３Ａａの百分率を、それぞれの反応について、非標識競合物不在での最初の特異的結合と比較して決定した。１２５Ｉ−Ｃｒｙ３Ａａと非標識Ｃｒｙ６Ａａの間の異種競合結合アッセイを行って、それらが同じセットの受容体（単数又は複数）を共有するかどうかを特定した。これは、ＢＢＭＶ上の推定受容体（単数又は複数）について標識Ｃｒｙ３Ａａと競合させるために反応に含める競合物としての非標識Ｃｒｙ６Ａａの量を増加させることによって果たした。実験を少なくとも３回繰り返した。実験結果は、Ｃｒｙ３Ａａは、モル濃度がおおよそ２５００ｎＭ（５ｎＭ  １２５Ｉ−Ｃｒｙ３Ａａと比較して５００倍過剰）に増加すると、それ自体を約６０％置換できることを明示した。残りの４０％は、他の箇所で説明した飽和結合結果及び非特異的結合の定義に基づいて、置換され得ない非特異的結合と見なし、従って、この非特異的結合を減算し、ここには示さなかった。これは、この特異的結合が、５００倍過剰の非標識Ｃｒｙ３Ａａによって完全に置換されたことを示唆している（図２）。しかし、Ｃｒｙ６Ａａは、１２５Ｉ−Ｃｒｙ３Ａａを置換することができなかった。これらのデータは、Ｃｒｙ３ＡａがＣｒｙ６Ａａと受容体又は結合部位を共有しないことを示す。
参考文献
Bradford, M.M. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding, Anal. Biochem. 72, 248-254. 
Li, H., Oppert, B., Higgins, R.A., Huang, F., Zhu, K.Y., Buschman, L.L., 2004a. Comparative analysis of proteinase activities of Bacillus thuringiensis-resistant and -susceptible Ostrinia nubilalis (Lepidoptera: Crambidae). Insect Biochem. Mol. Biol. 34, 753-762. 
Li, H., Oppert, B., Gonzalez-Cabrera, J., Ferre, J., Higgins, R.A., Buschman, L.L. and Zhu, K.Y. and Huang, F. 2004b. Binding analysis of Cry1Ab and Cry1Ac with membrane vesicles from Bacillus thuringiensis-resistant and -susceptible Ostrinia nubilalis (Lepidoptera: Crambidae). Biochem. Biophys. Res. Commun. 323, 52-57. 
Schneider, J.C. Jenings AF, Mun DM, McGovern PM, Chew LC. 2005. Auxotrophic markers pyrF and proC can replace antibiotic markers on protein production plasmids in high-cell-density Pseudomonas fluorescens fermentation. Biotechnology Progress 21, 343-348. 
Wolfersberger, M.G., Luthy, P., Maurer, A., Parenti, P., Sacchi, F., Giordana, B., Hanozet, G.M., 1987. Preparation and partial characterization of amino acid transporting brush border membrane vesicles from the larval midgut of the cabbage butterfly (Pieris brassicae). Comp. Biochem. Physiol. 86A, 301-308.
米国特許出願第２００８０１９３９７４号.2008.BACTERIAL LEADER SEQUENCES FOR INCREASED EXPRESSION
米国特許出願第２００６０００８８７７号, 2006. Expression systems with sec-system secretion.
米国特許出願第２００８００５８２６２号, 2008. rPA optimization.
【図１】
0005922100.tif 000003
【図２】
0005922100.tif 000004
【配列表】
0005922100000001.app