JP4233569B2 - サツマイモ由来植物の貯蔵根用高効率発現MADS−boxプロモータ - Google Patents
サツマイモ由来植物の貯蔵根用高効率発現MADS−boxプロモータ Download PDFInfo
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Description
本発明は植物の貯蔵根で高効率で発現させるMADS−boxプロモータ、およびこれを含む発現ベクターと、前記発現ベクターを用いる一時的発現(transient assay)方法に関するものである。より詳しくは、サツマイモ由来MADS−box遺伝子プロモータ塩基配列のうち、植物の貯蔵根で発現を誘導する塩基配列、前記塩基配列を含むプラスミドベクター、および前記ベクターを用いて貯蔵根で一時的発現を誘導する方法に関するものである。
作物の分子育種は、全ての種の遺伝子を材料として使用することができ、既存のゲノム単位のみで可能であった育種技術を遺伝子単位で無限大の育種効果を微細に調節することができるという側面で次世代農業を引いていく核心的な技術である。
1)種々の植物の遺伝子を代表し得る多くの遺伝子データの蓄積が先行されていなければならなく、
2)多様な作物の形質転換システムが構築されていなければならなく、
3)外部から挿入された遺伝子の発現を調節し得る多様なプロモータの開発が先行されていなければならない。
種子特異的プロモータは作物分子育種での活用度が非常に高いと期待して、組織特異的プロモータに関する研究のうち、最も活発に研究が進んでいる分野である。サヤインゲン(French bean)の種子貯蔵蛋白質であるベータ−ファセオリン(beta-phaseolin)遺伝子のプロモータがクローニングされ(Bustos et al., 1989, Plant Cell 1: 839-853)、UAS1(−295〜−109)部分が種子特異的な発現に必要なシス−要素(cis-element)であることが確認された(Bustos et al., 1991, EMBO J. 10: 1469-1479)。その後、UAS1のうち、68bp(−64〜+6)が種子特異的エンハンサー(enhancer)として作用することが報告された(van der Geest and Hall, 1996, Plant Mol. Biol. 32: 579-588)。
ペチュニアのchsA(chalcone synthase)遺伝子のプロモータが花組織特異的な発現をするためにはプロモータ部位の67bpが必要であることが確認され(van der Meer et al., 1990, Plant Mol. Biol. 15: 95-109)、トマトのLAP(leucine aminopeptidase)遺伝子のプロモータも花組織特異的なプロモータであって、−317ないし−3部位が花組織特異的な発現に決定的な因子であることが確認された(Ruiz-Rivero and Prat, 1998, Plant Mol. Biol.36: 639-648)。
シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)のペロキシダーゼプロモータ(prxEa)は根組織特異的なプロモータであって、−172ないし−1の間で組織特異的な発現のための調節因子が存在する(Wanapu and Shinmyo, 1996, Ann N. Y. Acad. Sci.782: 107-114)。最近、シロイヌナズナのほかの根組織特異的なプロモータ(Pyk10)が報告され、その調節因子も究明された(Nitz et al., 2001, Plant Sci. 161: 337-346)。
パタチン(patatin)遺伝子はジャガイモの塊茎で多く発現される糖蛋白質であって、リピドアシルハイドロラーゼ(lipid acyl hydrolase)の活性を有する。このパタチン遺伝子のプロモータはジャガイモの塊茎特異的な発現を表し(特許番号:EP0375092,B1;Jefferson et al., 1990, Plant Mol. Biol. 14: 995-1006)、このプロモータの塊茎特異的な糖誘導的発現には−183ないし−143に位置する調節因子が決定的な役割をする(Liu et al., 1990, Mol. Genl Genet.223: 401-406)。一方、パタチンプロモータの塊茎特異的発現を調節するトランス作用因子(trans-acting factor)である核蛋白質も報告された(Kim et al., 1994, Plant Mol. Biol.26: 603-615)。
〔技術的問題点〕
前記従来技術の問題点および要求を解決するため、本発明の目的は、植物の貯蔵根用プロモータ塩基配列を提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明者らは、サツマイモから根および貯蔵根特異的に発現するサツマイモMADS−box遺伝子のプロモータ部位をクローニングして、同一遺伝子の5’−非翻訳部位を含ませて貯蔵根で強力な発現を誘導するプロモータを製作し、同一プロモータの強い発現をニンジンと大根の貯蔵根で一時的に発現させてその活性を確認することにより、本発明を完成した。
本発明はサツマイモ(Ipomoea batatas)由来MADS−box遺伝子のプロモータおよびその遺伝子の5’−非翻訳部位に関するもので、これは植物の根および貯蔵根特異的発現を誘導し、特に貯蔵根では高程度の発現を誘導する。したがって、本発明は、植物の貯蔵根で有用物質を大量に生産するための形質転換植物体の開発に効果的に用いられる。
本発明の前記およびほかの目的、特徴および利点は添付図面を参照する以降の詳細な説明から明らかに理解可能である。
以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。下記実施例はただ本発明を例示するためのもので、本発明の権利範囲が下記実施例に限定されるものではない。
根および貯蔵根で特異的に発現する遺伝子を確保するため、本発明者らは多様なサツマイモ組織でノーザンブロット分析を行った。より詳しく、ジンホンミサツマイモ(Ipomoea batatas cv. Jinghongmi)塊根の発達初期の発現ESTを分析した(You et al., 2003, FEBS Letters, 536; 101-105)。
サツマイモMADS−box遺伝子のプロモータをクローニングするため、サツマイモ(Ipomoea batatas cv. White Star)ゲノムウォーカー(GenomeWalker)ライブラリをPCR法でクローニングした。
実施例2でクローニングされたサツマイモMADS−box遺伝子プロモータと5’−非翻訳部位をpBI221ベクター(Clonetech)に挿入した。この際、プロモータ部位は二つの大きさ、つまり3,010bp(−1ないし−2801)プロモータと1,437bp(−1ないし−1228)プロモータを使用したが、両プロモータ共に5’−非翻訳部位の209bpを含んだ。
pSPmads−3.0とpSPmads−1.5ベクターの活性を植物の貯蔵根組織で確認するため、一時的発現分析を実施した。このため、肥大成長中の直径2cm以下のニンジンと大根(Raphanus Sativus L.)の貯蔵根を採取し洗浄した後、貯蔵根を横方向におよそ5mmの厚さに切断し、十分な湿度を維持する状態でペトリ皿に入れ、4℃で4〜5時間放置した。
前述したように、本発明においては、サツマイモMADS−box遺伝子のプロモータと同一遺伝子の5’−非翻訳部位を含む貯蔵根用プロモータをpBI221に挿入させて、一時的発現による分析用ベクターを製造し、一時的発現分析により同一プロモータがニンジンと大根(Raphanus Sativus L.)の貯蔵根で強活性を表すことを確認した。この活性は根および貯蔵根特異的活性であると言える。
Claims (16)
- FIG.5の−2801と示される部位から、+1と示される部位より1つ上位の部位までの領域である、配列番号1の1位から2800位の塩基配列を含む、植物貯蔵根用発現プロモータ。
- 請求項1の植物貯蔵根用発現プロモータと、FIG.5の+1と示される部位から、+1と示される部位より下位に向かって209番目の部位までの領域である、配列番号1の2801位から3009位の塩基配列を含む、植物貯蔵根で遺伝子の発現に有用なサツマイモMADS−box遺伝子の5’−非翻訳部位を含む、植物貯蔵根用一時的発現ベクター。
- 前記プロモータは、FIG.5の−1228と示される部位から、+1と示される部位より1つ上位の部位までの領域である、配列番号1の1574位から2800位の塩基配列を含むことを特徴とする、請求項2に記載の植物貯蔵根用一時的発現ベクター。
- 請求項2の一時的発現ベクターを含む大腸菌。
- 請求項3の一時的発現ベクターを含む大腸菌。
- 請求項2の植物貯蔵根用一時的発現ベクターを用いて、外来遺伝子を貯蔵根で発現させる一時的発現方法。
- 請求項3の植物貯蔵根用一時的発現ベクターを用いて、外来遺伝子を貯蔵根で発現させる一時的発現方法。
- 外来遺伝子を含む前記発現ベクターは、粒子銃法により貯蔵根組織に導入されることを特徴とする、請求項6に記載の一時的発現方法。
- 請求項1の植物貯蔵根用発現プロモータと、FIG.5の+1と示される部位から、+1と示される部位より下位に向かって209番目の部位までの領域である、配列番号1の2801位から3009位の塩基配列を含む、植物貯蔵根で遺伝子の発現に有用なサツマイモMADS−box遺伝子の5’−非翻訳部位を含む、植物体形質転換用バイナリベクター。
- 前記プロモータは、FIG.5の−1228と示される部位から、+1と示される部位より1つ上位の部位までの領域である、配列番号1の1574位から2800位の塩基配列を含むことを特徴とする、請求項9に記載の植物体形質転換用バイナリベクター。
- 請求項9の植物体形質転換用バイナリベクターを含む大腸菌。
- 請求項10の植物体形質転換用バイナリベクターを含む大腸菌。
- 請求項9の植物体形質転換用バイナリベクターを用いて形質転換された形質転換植物体。
- 請求項10の植物体形質転換用バイナリベクターを用いて形質転換された形質転換植物体。
- 配列番号1で表示される配列を含むプロモータDNA断片を増幅させるための、配列番号6および配列番号7で表示されるPCR用プライマー。
- FIG.5の−1228と示される部位から、+1と示される部位より1つ上位の部位までの領域である、配列番号1の1574位から2800位の塩基配列、およびFIG.5の+1と示される部位から、+1と示される部位より下位に向かって209番目の部位までの領域である、配列番号1の2801位から3009位の塩基配列を含むプロモータDNA断片を増幅させるための、配列番号8および配列番号9で表示されるPCR用プライマー。
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