JP5467274B2 - 一次枝梗数を制御する遺伝子及びその利用 - Google Patents
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Description
(a)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号2で表されるアミノ酸配列において1または複数のアミノ酸が置換、欠失、付加、および/または挿入されたアミノ酸配列を有し、一次枝梗数の増大活性を有するタンパク質
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列と70%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、一次枝梗数の増大活性を有するタンパク質
(d)配列番号1で表される塩基配列を含むDNAによってコードされるタンパク質(e)配列番号1で表される塩基配列からなるポリヌクレオチドの相補鎖とストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAによってコードされ、一次枝梗数の増大活性を有するタンパク質
(f)配列番号1で表される塩基配列と70%以上の同一性を有するDNAによってコードされ、一次枝梗数の増大活性を有するタンパク質
(g)配列番号3で表される塩基配列からなるDNA
(h)配列番号3で表される塩基配列において、1又は複数の塩基が、置換、欠失、付加及び/又は挿入された塩基配列を有し、一次桔梗数の増大活性を有するタンパク質の発現増大活性を有するDNA
一次枝梗数を制御する遺伝子(以下、単に、本遺伝子ともいう。)は、一次枝梗数を誘導するタンパク質(以下、単に、本タンパク質ともいう。)をコードしている。イネ(Oriza sativa)のOsSPL14遺伝子(NM_001068739 REGION: 124..1377)が、インドネシア原産の品種であって名古屋大学の保存系統であるNP-12を用いた一次枝梗数に関するQTL解析及びポジショナルクローニングによって、一次枝梗数制御に関連するとして遺伝子として本発明者らによって初めて同定された。現在までのところ、OsSPL14遺伝子がコードするタンパク質の機能について報告されていない。本遺伝子は、上記のような一次枝梗数増大活性を有するタンパク質をコードする限り、天然から調製されたものでも人工的に調製されたものでもよい。例えば、OsSPL14遺伝子のオーソログ、ホモログ、人工的に変異を導入したものが挙げられる。なお、遺伝子としては、ゲノムDNAのほか、cDNA等であってもよい。本遺伝子及び当該遺伝子によってコードされるタンパク質は、主として植物界、特にイネ科植物に由来するものであってもよい。本遺伝子は、イネから分離したものであるが、同様の一次枝梗数が多い植物であれば存在すると考えられる。本遺伝子は、好ましくは単子葉植物由来であり、より好ましくはイネ科由来である。こうした遺伝子及びタンパク質に関する情報は、当業者であれば、NCBI(National Center for Biotechnology Information;http://www.ncbi.nlm.nih.gov)等のHPにアクセスすることにより適宜入手できる。以下、本タンパク質について説明する。
本タンパク質の一態様として、配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質が挙げられる。また、本タンパク質の他の態様は、一次枝梗数の増大活性を有する限りにおいて、配列番号1、2等の公知の配列情報と一定の関係を有するタンパク質であってもよい。
本発明の発現ベクターは、植物細胞内で本遺伝子の発現を増強するためのベクターとすることができる。本発明のベクターは、本遺伝子を保持することができる。本ベクターは、宿主細胞(植物細胞)内の染色体上の内在性の本遺伝子の有無に関わらず、本遺伝子を外来性DNAとして導入して、結果として、本遺伝子の発現を増強することを意図することができる。なお、本ベクターが、相同組換え等により、植物細胞内の染色体上の内在性の本遺伝子の発現を増強するように意図されることを排除するものではない。
本明細書に開示される形質転換植物体は、一次枝梗数を制御する遺伝子の発現が増強されている。増強される一次枝梗数を制御する遺伝子は、植物体に内在する遺伝子であってもよいし、外来性の遺伝子であってもよい。これらの双方であってもよい。また、遺伝子の発現が増強されているとは、本遺伝子の発現量(本遺伝子の一次転写産物の量ほか、本遺伝子がコードするタンパク質の生産量)が形質転換前よりも増大しているか、あるいは当該タンパク質の活性が形質転換前よりも増大していることを意味している。本遺伝子の発現の増強の結果、本遺伝子の発現量が増大するとともに本タンパク質の活性自体が増大していてもよい。
本明細書の開示によれば、植物の一次枝梗数の増減を判定する方法が提供される。すなわち、被検植物体又はその一部における本遺伝子の発現解析を実施する工程を備えることを特徴とする、植物の一次枝梗数の判定方法が提供される。本遺伝子の発現解析は当業者において周知の方法で実施することができる。例えば、被検植物体又はその繁殖材料からRNAを含むRNA試料を調製し、この試料中のRNAから逆転写酵素を用いてcDNAを合成し、その合成量に基づいて発現量を評価することができる。例えば、発現解析によって得られる本遺伝子の発現量がハウスキーピング遺伝子やNP-12におけるOsSPL14遺伝子よりも少ない場合には、その被検植物体は、一次枝梗数が少ない、あるいは一次枝梗数が抑制されている、と判定できる。また、前記発現量がハウスピーキング遺伝子やNP-12におけるOsSPL14遺伝子と同等かそれ以上である場合には、その被検植物体は、一次枝梗数が多い、あるいは一次枝梗数が増強されている、と判定できる。
本明細書の開示の有用作物の生産方法は、本形質転換植物体を栽培する工程と、前記形質転換植物体又はその一部を収穫する工程を備えている。本発明の生産方法によれば、着粒数及び茎葉収量の多い作物を得ることができ、種子及び茎葉をより多く収穫することができる。栽培工程及び収穫工程は、いずれも、形質転換植物体の種類に応じて適宜設定することができる。本生産方法においては、形質転換植物体が種子を着粒するイネ科植物など種子を有用部分とする植物の場合には、より多く種子を収穫することができる。また、同時に、ワラも収穫することができる。また、形質転換植物体が、茎葉を有用部分とする場合には、より多くの茎葉を収穫することができる。
本明細書の開示によれば、植物体において、本遺伝子の発現を調節することを特徴とする、植物体又はその一部の収量を調節する方法が提供される。本明細書に開示の調節方法によれば、本遺伝子の発現を増強することで、一次枝梗数を増大させて種子又は茎葉の収量を増大させることができる。また、本遺伝子の発現を抑制することで、一次枝梗数を減少させることができる。植物体において本遺伝子の発現を増強するには、既に説明したように、本明細書に開示のベクターを用いて形質転換植物体を作製することが挙げられる。また、植物体において本遺伝子の発現を抑制するには、例えば、植物体に内在する本遺伝子をアンチセンス法、リボザイム法、共抑制、ドミナントネガティブ等の当業者に公知の植物体における遺伝子の発現抑制方法を用いることが挙げられる。
(植物体)
本明細書に開示される植物体の他の形態は、本タンパク質をコードする第1のDNAと、当該第1のDNAの上流に、(g)〜(j)に記載の第2のDNAと、を含むDNA領域を、前記第1のDNAの本来的な染色体上の遺伝子座又は当該遺伝子座に相当する位置に保持する植物体である。
(g)配列番号3で表される塩基配列からなるDNA
(h)配列番号3で表される塩基配列において、1又は複数の塩基が、置換、欠失、付加及び/又は挿入された塩基配列を有し、一次桔梗数の増大活性を有するタンパク質の発現増大活性を有するDNA
(i)配列番号3で表される塩基配列からなるDNAの相補鎖とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、一次枝梗数の増大活性を有するタンパク質の発現増大活性を有するDNA
(j)配列番号3で表される塩基配列と70%以上の同一性(好ましくは、75%以上、より好ましくは、80%以上、さらに好ましくは85%以上、一層好ましくは90%以上、より一層好ましくは95%以上、さらに一層好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上)を有する塩基配列を有し、一次枝梗数の増大活性を有するタンパク質の発現増大活性を有するDNA
(1)1:C→T
(2)29:C→T
(3)2621:G→A
(4)3474:C→T
(5)3827:C→T
(k)配列番号5で表される塩基配列からなるDNA
(l)配列番号5で表される塩基配列において、1又は複数の塩基が、置換、欠失、付加及び/又は挿入された塩基配列を有し、一次桔梗数の増大活性を有するタンパク質の発現増大活性を有するDNA
(m)配列番号5で表される塩基配列からなるDNAの相補鎖とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、一次枝梗数の増大活性を有するタンパク質の発現増大活性を有するDNA
(n)配列番号5で表される塩基配列と70%以上の同一性(好ましくは、75%以上、より好ましくは、80%以上、さらに好ましくは85%以上、一層好ましくは90%以上、より一層好ましくは95%以上、さらに一層好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上)を有する塩基配列を有し、一次枝梗数の増大活性を有するタンパク質の発現増大活性を有するDNA
本明細書に開示される植物体の作製方法は、上記(a)〜(f)のいずれかに記載のタンパク質をコードする第1のDNAと、当該第1のDNAの上流に、上記(g)〜(j)に記載の第2のDNAと、を含むDNA領域を、前記第1のDNAが本来的な染色体上の遺伝子座に保持する元品種植物体と、他植物体を交配して、前記DNA領域を前記第1のDNAが本来的に位置される遺伝子座又は当該遺伝子座に相当する位置に保持する新品種植物体を作製する工程、を備えることができる。本作製方法によれば、一次枝梗数が増大した、あるいは収量の増大した植物体を得ることができる。元品種植物体は、NP-12のほか、同様の形態を示す他の植物体であってもよい。また、他の植物体としては、上記第2のDNAを有していないが、上記第1のDNA、すなわち、本遺伝子を有している植物体であることが好ましい。他の植物体は、単子葉植物であることが好ましく、イネ科植物であることがより好ましい。さらに、好ましくは、イネである。
QTL解析を行う雑種集団の親として、一次枝梗数の差が明確であった日本型イネの「日本晴」を栽培種として、インド型イネの「NP-12」(国立大学法人名古屋大学の保存系統)を多収性種として選択した(図1)。なお、植物体は、ペトリ皿内の水中で、30℃、72時間処理して発芽させた後、直径10cm、高さ13cmのポットに移植した。登熟後に、一次枝梗数を測定した。
NP-12のOsSPL14遺伝子を導入された形質転換体を作製するために、OsSPL14を単離しバイナリーベクターpYLTAC7(理化学研究所より分譲)に導入した。このバイナリベクターを、アグロバクテリウムEHA105株にエレクトロポレーションで導入した。イネを、文献(Hiei, Y., Ohta, S., Komari, T. & Kumashiro, T. Efficient transformation of rice (Oryza sativa L.) mediated by Agrobacterium and sequence analysis of the boundaries of the T-DNA. Plant J. 6, 271-282 (1994).)記載の方法で形質転換した。簡略して説明すると、DNA断片が導入されたアグロバクテリウムEHA105株を日本晴のカルスに感染させて導入し、形質転換植物体を、50 mg/l ハイグロマイシンを含有する培地で選抜した。ハイグロマイシン耐性植物体を土壌に移植し、30℃で16時間光条件/8時間暗条件で栽培した。
Claims (19)
- 下記(a)〜(d)及び(f);
(a)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号2で表されるアミノ酸配列において1または10以下のアミノ酸が置換、欠失、付加、および/または挿入されたアミノ酸配列を有し、一次枝梗数の増大活性を有するタンパク質
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列と95%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、一次枝梗数の増大活性を有するタンパク質
(d)配列番号1で表される塩基配列を含むDNAによってコードされるタンパク質
(f)配列番号1で表される塩基配列と95%以上の同一性を有するDNAによってコードされ、一次枝梗数の増大活性を有するタンパク質
のいずれかに記載のタンパク質をコードする第1のDNAと、
当該第1のDNAの上流に、配列番号3で表される塩基配列からなるDNAを有し、前記第1のDNAに対してプロモーター活性を有する第2のDNAと、を保持するベクター。 - 前記第2のDNAは、配列番号5で表される塩基配列からなるDNAにおいて、第29位〜第2621位の塩基配列を維持するとともに、第1位、第3474位及び第3827位における塩基を維持しつつ、配列番号5で表される塩基配列と90%以上の同一性を有し、前記第1のDNAに対してプロモーター活性を有するDNAである、請求項1記載のベクター。
- 前記第2のDNAは、配列番号5で表される塩基配列からなるDNAである、請求項1に記載のベクター。
- 請求項1〜3のいずれかに記載のベクターが導入された植物細胞。
- 請求項4に記載の植物細胞を含む形質転換植物体。
- 請求項5に記載の形質転換植物体の子孫またはクローンである、形質転換植物体。
- 請求項5又は6に記載の形質転換植物体の繁殖材料。
- 交配によって得られる植物体であって、
下記(a)〜(d)及び(f);
(a)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号2で表されるアミノ酸配列において1または10以下のアミノ酸が置換、欠失、付加、および/または挿入されたアミノ酸配列を有し、一次枝梗数の増大活性を有するタンパク質
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列と95%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、一次枝梗数の増大活性を有するタンパク質
(d)配列番号1で表される塩基配列を含むDNAによってコードされるタンパク質
(f)配列番号1で表される塩基配列と95%以上の同一性を有するDNAによってコードされ、一次枝梗数の増大活性を有するタンパク質
のいずれかに記載のタンパク質をコードする第1のDNAと、
当該第1のDNAの上流に、配列番号3で表される塩基配列からなるDNAを有し、前記第1のDNAに対してプロモーター活性を有する第2のDNAと、を備え、
前記第1のDNAと前記第2のDNAを、前記植物体において、前記第1のDNAが本来的に位置される遺伝子座又は当該遺伝子座に相当する位置に保持するとともに前記第2のDNAをこれらの遺伝子座の上流に保持して、前記植物体あたりの一次枝梗数が増大された植物体。 - 前記第2のDNAは、配列番号5で表される塩基配列からなるDNAにおいて、第29位〜第2621位の塩基配列を維持するとともに、第1位、第3474位及び第3827位における塩基を維持しつつ、配列番号5で表される塩基配列と90%以上の同一性を有し、前記第1のDNAに対してプロモーター活性を有するDNAである、請求項8に記載の植物体。
- 前記第2のDNAは、配列番号5で表される塩基配列からなるDNAである、請求項8に記載の植物体。
- 請求項8〜10のいずれかに記載の植物体の繁殖材料。
- 請求項1〜3のいずれかに記載のベクターを用いて、前記遺伝子を植物細胞に導入し、該植物細胞から植物体を再生させる工程を含む、形質転換植物体の作製方法。
- 下記(a)〜(d)及び(f);
(a)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号2で表されるアミノ酸配列において1または10以下のアミノ酸が置換、欠失、付加、および/または挿入されたアミノ酸配列を有し、一次枝梗数の増大活性を有するタンパク質
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列と95%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、一次枝梗数の増大活性を有するタンパク質
(d)配列番号1で表される塩基配列を含むDNAによってコードされるタンパク質
(f)配列番号1で表される塩基配列と95%以上の同一性を有するDNAによってコードされ、一次枝梗数の増大活性を有するタンパク質
のいずれかに記載のタンパク質をコードする第1のDNAと、
当該第1のDNAの上流に、配列番号3で表される塩基配列からなるDNAを有し、前記第1のDNAに対してプロモーター活性を有する第2のDNAと、を備える植物体と他の植物体とを交配する工程と、
前記交配させて得られる前記植物体の種子を栽培して一次枝梗数の増大した植物体を得る工程と、
を備える、植物体の作製方法。 - 有用作物の生産方法であって、
請求項5又は6に記載の形質転換植物体を栽培する工程と、
前記形質転換植物体又はその一部を収穫する工程と、
を備える、生産方法。 - 有用作物の生産方法であって、
請求項8〜10のいずれかに記載の植物体を栽培する工程と、
前記植物体又はその一部を収穫する工程と、
を備える、生産方法。 - 植物体において、下記(a)〜(d)及び(f)のいずれかに記載のタンパク質をコードする遺伝子の発現量を、配列番号3で表される塩基配列からなるDNAを含むSPL14遺伝子のプロモーター領域を用いて調節することを特徴とする、植物体又はその一部の収量の調節方法。
(a)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号2で表されるアミノ酸配列において1または10以下のアミノ酸が置換、欠失、付加、および/または挿入されたアミノ酸配列を有し、一次枝梗数の増大活性を有するタンパク質
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列と95%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、一次枝梗数の増大活性を有するタンパク質
(d)配列番号1で表される塩基配列を含むDNAによってコードされるタンパク質
(f)配列番号1で表される塩基配列と95%以上の同一性を有するDNAによってコードされ、一次枝梗数の増大活性を有するタンパク質 - 下記(a)〜(d)及び(f)のいずれかに記載のタンパク質をコードするDNAと遺伝子を有効成分とする、植物体又はその一部の収量を改変する薬剤。
(a)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号2で表されるアミノ酸配列において1または10以下のアミノ酸が置換、欠失、付加、および/または挿入されたアミノ酸配列を有し、一次枝梗数の増大活性を有するタンパク質
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列と95%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、一次枝梗数の増大活性を有するタンパク質
(d)配列番号1で表される塩基配列を含むDNAによってコードされるタンパク質
(f)配列番号1で表される塩基配列と95%以上の同一性を有するDNAによってコードされ、一次枝梗数の増大活性を有するタンパク質 - 以下の(g)に記載のDNAを含む、一次枝梗数増大活性を有する植物体の育種マーカー。
(g)配列番号3で表される塩基配列からなるDNA - 下記(a)〜(d)及び(f)のいずれかに記載のタンパク質をコードする第1のDNAと、当該第1のDNAの上流に、下記(g)に記載の第2のDNAと、を含む、植物体又はその一部の収量を改変する育種用剤。
(a)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号2で表されるアミノ酸配列において1または10以下のアミノ酸が置換、欠失、付加、および/または挿入されたアミノ酸配列を有し、一次枝梗数の増大活性を有するタンパク質
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列と95%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、一次枝梗数の増大活性を有するタンパク質
(d)配列番号1で表される塩基配列を含むDNAによってコードされるタンパク質
(f)配列番号1で表される塩基配列と95%以上の同一性を有するDNAによってコードされ、一次枝梗数の増大活性を有するタンパク質
(g)配列番号3で表される塩基配列からなるDNAを有し、前記第1のDNAに対してプロモーター活性を有するDNA
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JP2005185101A (ja) * | 2002-05-30 | 2005-07-14 | National Institute Of Agrobiological Sciences | 植物の全長cDNAおよびその利用 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
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JPN6010045422; MIURA, K. et al.: 'OsSPL14 promotes panicle branching and higher grain productivity in rice' Nature Genetics Vol. 42, No. 6, 201006, pp. 545-549 * |
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