JP5812386B2 - Method for reducing high temperature damage of gramineous plants and high temperature resistant gramineous plants - Google Patents

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Description

本発明は、イネ科植物の高温障害を低減させる方法、高温耐性イネ科植物作出用ベクター、及び高温障害が低減されているイネ科植物に関する。   The present invention relates to a method for reducing high temperature damage in gramineous plants, a vector for producing a high temperature resistant gramineous plant, and a gramineous plant in which high temperature damage is reduced.

水稲は、登熟期に高温に曝されると白未熟粒を形成するという品質障害(以下、「高温障害」ともいう。)を起こすことが知られている。このような品質障害が起こると、米の一等米比率が著しく低下してしまうという問題がある。そのため、これまでに、高温障害が起こりにくい品種の選抜、栽培法の研究等が行なわれている(非特許文献1)。また、イネについて、高温下での遺伝子発現解析が試みられている(非特許文献2)。   Paddy rice is known to cause a quality defect (hereinafter, also referred to as “high-temperature disorder”) in which white immature grains are formed when exposed to high temperatures during the ripening period. When such a quality failure occurs, there is a problem that the ratio of first-class rice to rice significantly decreases. For this reason, selection of varieties that are unlikely to cause high-temperature damage, research on cultivation methods, and the like have been conducted (Non-Patent Document 1). In addition, gene expression analysis at high temperatures has been attempted for rice (Non-patent Document 2).

また、特許文献1には、ホスホリパーゼD欠失性であるイネ系統について記載されており、特許文献2には、植物由来のホスホリパーゼD遺伝子について記載されている。   Patent Document 1 describes rice lines that are deficient in phospholipase D, and Patent Document 2 describes a plant-derived phospholipase D gene.

特開2008−245638号公報(2008年10月16日公開)JP 2008-245638 A (released on October 16, 2008) 国際公開第95/09234号パンフレット(1995年4月6日公開)International Publication No. 95/09234 (April 6, 1995)

千葉ら,2009,日作紀 78:4555−464Chiba et al., 2009, Nisakuri 78: 4555-464 Yamakawa H., Kuroda M., Hirose T., Yamaguchi T. 2007. Comprehensive expression profiling of rice grain filling-related genes under high temperature using DNA microarray. Plant Physiol. 144:258-277.Yamakawa H., Kuroda M., Hirose T., Yamaguchi T. 2007. Comprehensive expression profiling of rice grain filling-related genes under high temperature using DNA microarray.Plant Physiol. 144: 258-277.

しかしながら、従来における高温障害を低減させるための技術は、品種改良等に頼ったものが多く、高温障害を大幅に低減させることができるような顕著な成果を得られる技術ではない。特に、遺伝子を改変したり、ある一つの遺伝子の発現を抑制したりすることによって、イネの高温障害を低減させるような技術は、これまで全く報告されていない。そのため、確実に高温障害を低減させるためのさらなる技術の開発が望まれている。   However, many of the conventional techniques for reducing high-temperature obstacles have relied on the improvement of varieties and the like, and are not techniques that can achieve remarkable results that can greatly reduce high-temperature obstacles. In particular, no technology has been reported so far to reduce the high temperature damage of rice by modifying a gene or suppressing the expression of a single gene. Therefore, further development of technology for reliably reducing high-temperature obstacles is desired.

また、上述した特許文献1及び2には、イネのホスホリパーゼDと高温障害との関連性については一切記載も示唆もされていない。   In addition, Patent Documents 1 and 2 described above do not describe or suggest any relationship between phospholipase D of rice and high-temperature injury.

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、イネ科植物の高温障害を低減させることができる新たな技術を提供することにある。   This invention is made | formed in view of the problem mentioned above, The objective is to provide the new technique which can reduce the high temperature disorder | damage | failure of a gramineous plant.

本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意検討を行なった結果、イネ科植物の登熟過程の種子組織においてホスホリパーゼ(PLD)が活性化されること、及び高温条件下において通常の5倍以上のPLD活性が検出されることを見出した。そこで、イネ科植物のホスホリパーゼDについてさらに解析を進めたところ、複数のホスホリパーゼDのうちの1つの遺伝子の発現を抑制させた場合に、高温障害が大幅に低減されることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that phospholipase (PLD) is activated in the seed tissue during the ripening process of gramineous plants, and that normal conditions under high temperature conditions It was found that PLD activity of 5 times or more was detected. Then, when further analysis was carried out on phospholipase D of the grass family plant, when the expression of one gene of a plurality of phospholipases D was suppressed, it was found that high-temperature injury was greatly reduced, and the present invention was Completed.

本発明に係るイネ科植物の高温障害を低減させる方法は、イネ科植物において、下記(A)〜(C)のいずれかの遺伝子の発現を抑制することを特徴とする:
(A)配列番号1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子;
(B)配列番号1に示すアミノ酸配列の1個又は数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子であって、イネ科植物において発現が抑制された場合に高温障害を低減させる遺伝子;
(C)配列番号1に示すアミノ酸配列と70%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子であって、イネ科植物において発現が抑制された場合に高温障害を低減させる遺伝子。
The method for reducing high-temperature damage of gramineous plants according to the present invention is characterized by suppressing the expression of any of the following genes (A) to (C) in gramineous plants:
(A) a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1;
(B) a gene encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 has been deleted, substituted or added, and expression is suppressed in a grass family plant Genes that reduce high temperature injury
(C) A gene that encodes a protein comprising an amino acid sequence having 70% or more homology with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, and that reduces high-temperature damage when expression is suppressed in a grass family plant.

本発明に係るイネ科植物の高温障害を低減させる方法は、イネ科植物において、下記(A)〜(C)のいずれかのDNAが含む遺伝子の発現を抑制することを特徴とする:
(A)配列番号2〜4のいずれかに示す塩基配列からなるDNA;
(B)配列番号2〜4のいずれかに示す塩基配列の1個又は数個の塩基が欠失、置換又は付加された塩基配列からなり、イネ科植物において発現が抑制された場合に高温障害を低減させる遺伝子を含むDNA;
(C)配列番号2〜4のいずれかに示す塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、イネ科植物において発現が抑制された場合に高温障害を低減させる遺伝子を含むDNA。
The method for reducing high-temperature damage of gramineous plants according to the present invention is characterized by suppressing the expression of a gene contained in any of the following DNAs (A) to (C) in gramineous plants:
(A) DNA comprising the base sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 2 to 4;
(B) It consists of a base sequence in which one or several bases of any one of SEQ ID NOs: 2 to 4 are deleted, substituted or added, and high-temperature damage occurs when expression is suppressed in a grass family DNA comprising a gene that reduces
(C) Hybridization with DNA comprising a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 2 to 4 under stringent conditions to reduce high-temperature damage when expression is suppressed in gramineous plants DNA containing the gene to be made.

また、本発明に係るイネ科植物の高温障害を低減させる方法では、上記遺伝子に対し、塩基の欠失、置換及び挿入から選択される少なくとも一つを生じさせることで、当該遺伝子の発現を抑制することが好ましい。   Further, in the method for reducing high temperature damage of gramineous plants according to the present invention, at least one selected from base deletion, substitution and insertion is generated for the gene, thereby suppressing the expression of the gene. It is preferable to do.

また、本発明に係るイネ科植物の高温障害を低減させる方法では、上記挿入は、T−DNAの挿入であることが好ましい。   Moreover, in the method for reducing the high temperature damage of gramineous plants according to the present invention, the insertion is preferably T-DNA insertion.

また、本発明に係るイネ科植物の高温障害を低減させる方法では、上記遺伝子の発現をRNAi法により抑制することが好ましい。   Moreover, in the method for reducing the high temperature damage of gramineous plants according to the present invention, it is preferable to suppress the expression of the gene by RNAi method.

また、本発明に係るイネ科植物の高温障害を低減させる方法では、上記イネ科植物は、イネであることが好ましい。   Moreover, in the method of reducing the high temperature damage of the gramineous plant according to the present invention, the gramineous plant is preferably rice.

また、本発明に係るイネ科植物の高温障害を低減させる方法では、上記高温障害は、登熟期に高温に曝された場合における白未熟粒の形成であることが好ましい。   Moreover, in the method for reducing high temperature damage of gramineous plants according to the present invention, the high temperature damage is preferably the formation of white immature grains when exposed to high temperature during the ripening period.

本発明に係る高温耐性イネ科植物作出用ベクターは、下記(A)〜(C)のいずれかの遺伝子に対し、塩基の欠失、置換及び挿入から選択される少なくとも一つを生じさせることにより、当該遺伝子の発現を抑制することを特徴とする:
(A)配列番号1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子;
(B)配列番号1に示すアミノ酸配列の1個又は数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子であって、イネ科植物において発現が抑制された場合に高温障害を低減させる遺伝子;
(C)配列番号1に示すアミノ酸配列と70%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子であって、イネ科植物において発現が抑制された場合に高温障害を低減させる遺伝子。
The vector for producing a high temperature resistant gramineous plant according to the present invention generates at least one selected from deletion, substitution and insertion of a base for any of the following genes (A) to (C): , Characterized by suppressing the expression of the gene:
(A) a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1;
(B) a gene encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 has been deleted, substituted or added, and expression is suppressed in a grass family plant Genes that reduce high temperature injury
(C) A gene that encodes a protein comprising an amino acid sequence having 70% or more homology with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, and that reduces high-temperature damage when expression is suppressed in a grass family plant.

本発明に係る高温耐性イネ科植物作出用ベクターは、下記(A)〜(C)のいずれかのDNAが含む遺伝子に対し、塩基の欠失、置換及び挿入から選択される少なくとも一つを生じさせることにより、当該遺伝子の発現を抑制することを特徴とする:
(A)配列番号2に示す塩基配列からなるDNA;
(B)配列番号2に示す塩基配列の1個又は数個の塩基が欠失、置換又は付加された塩基配列からなり、イネ科植物において発現が抑制された場合に高温障害を低減させる遺伝子を含むDNA;
(C)配列番号2に示す塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、イネ科植物において発現が抑制された場合に高温障害を低減させる遺伝子を含むDNA。
The vector for producing a high temperature resistant gramineous plant according to the present invention produces at least one selected from base deletion, substitution and insertion with respect to the gene contained in any of the following DNAs (A) to (C): To suppress the expression of the gene:
(A) DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2;
(B) A gene comprising a base sequence in which one or several bases of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 are deleted, substituted or added, and which reduces high-temperature damage when expression is suppressed in a grass family plant. Containing DNA;
(C) DNA containing a gene that hybridizes with a DNA comprising a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2 under stringent conditions and reduces high-temperature damage when expression is suppressed in a grass family plant .

本発明に係る高温耐性イネ科植物作出用ベクターは、配列番号4に示す塩基配列における少なくとも一部のセンス鎖配列と、当該センス鎖配列に相補的なアンチセンス鎖配列とを含み、当該塩基配列が含む遺伝子の発現をRNAi法により抑制することを特徴とする。   The vector for producing a high temperature resistant gramineous plant according to the present invention includes at least a part of a sense strand sequence in the base sequence shown in SEQ ID NO: 4 and an antisense strand sequence complementary to the sense strand sequence. It suppresses the expression of the gene which contains by RNAi method, It is characterized by the above-mentioned.

本発明に係るイネ科植物は、上述したいずれかの方法により高温障害が低減されていることを特徴とする。   The gramineous plant according to the present invention is characterized in that high-temperature damage is reduced by any of the methods described above.

本発明に係るイネは、上述したいずれかの方法により高温障害が低減されていることを特徴とする。   The rice according to the present invention is characterized in that high-temperature damage is reduced by any one of the methods described above.

また、本発明に係るイネでは、上記高温障害は、登熟期に高温に曝された場合における白未熟粒の形成であることが好ましい。   Moreover, in the rice which concerns on this invention, it is preferable that the said high temperature disorder | damage | failure is formation of a white immature grain when exposed to high temperature in a ripening period.

本発明によれば、イネ科植物の高温障害を低減させることができる新たな方法、高温耐性イネ科植物作出用ベクター、及び高温障害が低減されているイネ科植物を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the new method which can reduce the high temperature disorder | damage | failure of a Gramineae plant, the vector for high temperature tolerance gramineous plant production, and the Gramineae plant by which the high temperature disorder | damage | failure was reduced can be provided.

イネのゲノムDNAにおけるOsPLDbeta2遺伝子領域の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the OsPLDbeta2 gene region in rice genomic DNA. OsPLDbeta2遺伝子のmRNAの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of mRNA of OsPLDbeta2 gene. RNAiによるOsPLDbeta2遺伝子の発現抑制用ベクターのコンストラクトを示す図である。It is a figure which shows the construct of the vector for the expression suppression of OsPLDbeta2 gene by RNAi. OsPLDbeta2の定量PCRにおいて増幅した領域の位置を示す図である。It is a figure which shows the position of the area | region amplified in quantitative PCR of OsPLDbeta2. OsPLDbeta2−RNAi系統とベクターコントロールとのそれぞれにおける、OsPLDbeta2の発現量(mRNA量)を示すグラフである。It is a graph which shows the expression level (mRNA amount) of OsPLDbeta2 in each of OsPLDbeta2-RNAi system | strain and vector control. OsPLDbeta2−RNAi系統における高温処理による白未熟粒の形成割合(%)を示すグラフである。It is a graph which shows the formation ratio (%) of the white immature grain by the high temperature process in OsPLDbeta2-RNAi system | strain. OsPLDbeta2−Tos17系統におけるOsPLDbeta2遺伝子領域を示す図である。It is a figure which shows the OsPLDbeta2 gene region in OsPLDbeta2-Tos17 strain | stump | stock. OsPLDbeta2−Tos17系統を閉鎖系温室において栽培した場合の、高温処理による白未熟粒の形成割合(%)を示すグラフである。It is a graph which shows the formation ratio (%) of the white immature grain by a high temperature process at the time of growing OsPLDbeta2-Tos17 system | strain in a closed greenhouse. OsPLDbeta2−Tos17系統を圃場栽培した場合の、高温処理による白未熟粒の形成割合(%)を示すグラフである。It is a graph which shows the formation ratio (%) of the white immature grain by a high temperature process at the time of carrying out field cultivation of OsPLDbeta2-Tos17 system | strain. イネのホスホリパーゼD遺伝子の各抑制系統における高温処理による白未熟粒の形成割合(%)を示すグラフである。It is a graph which shows the formation ratio (%) of the white immature grain by each high temperature process in each suppression system | strain of a rice phospholipase D gene.

〔高温障害を低減させる方法〕
本発明に係る方法は、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子又はその相同遺伝子の発現を抑制することにより、イネ科植物の高温障害を低減させる方法である。イネ科植物には、イネ、コムギ、トウモロコシ、オオムギ等が含まれる。
[Method to reduce high temperature failure]
The method according to the present invention is a method for reducing high-temperature damage in gramineous plants by suppressing the expression of a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or a homologous gene thereof. Gramineae plants include rice, wheat, corn, barley and the like.

配列番号1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質は、イネのホスホリパーゼDの1つであり、OsPLDbeta2とも称される。   The protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is one of rice phospholipase D and is also referred to as OsPLDbeta2.

配列番号1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子としては、例えば、配列番号2〜4のいずれかに示す塩基配列、又は配列番号2〜4のいずれかに示す塩基配列の1個もしくは数個の塩基が欠失、置換もしくは付加された塩基配列からなるDNAが含む遺伝子であってもよい。   Examples of the gene encoding the protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 include, for example, the base sequence shown in any of SEQ ID NOS: 2 to 4, or one or the number of base sequences shown in any of SEQ ID NOs: 2 to It may be a gene contained in DNA consisting of a base sequence in which one base is deleted, substituted or added.

配列番号2に示す塩基配列は、OsPLDbeta2遺伝子(RAP locus ID:Os03g0119100)を含む配列(Accession number:AF411221)であり、この遺伝子のエキソン配列とイントロン配列とを含む。   The base sequence shown in SEQ ID NO: 2 is a sequence (Accession number: AF411221) including the OsPLDbeta2 gene (RAP locus ID: Os03g01119100), and includes an exon sequence and an intron sequence of this gene.

図1は、イネのゲノムDNAにおけるOsPLDbeta2遺伝子領域の構成を示す図である。図1には、OsPLDbeta2遺伝子のエキソン領域を黒く塗りつぶした四角で示し、イントロン領域を細線で示し、5’側と3’側とにある非翻訳領域(UTR)を太線で示す。   FIG. 1 is a diagram showing the structure of the OsPLDbeta2 gene region in rice genomic DNA. In FIG. 1, the exon region of the OsPLDbeta2 gene is indicated by a black square, the intron region is indicated by a thin line, and the untranslated region (UTR) on the 5 'side and the 3' side is indicated by a bold line.

配列番号2に示す塩基配列からなるDNAは、全長4572bpであり、図1に示すように、10個のエキソンと、このエキソン間にある9個のイントロンとを含んでいる。なお、配列番号2に示す塩基配列のうち、213−1337、1557−1673、1832−2026、2126−2374、2459−2572、2615−2762、2989−3137、3269−3439、3541−3738、3816−4109bpがエキソンである。   The DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 has a total length of 4572 bp and includes 10 exons and 9 introns between the exons as shown in FIG. Of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2, 213-1337, 1557-1673, 1832-2026, 2126-2374, 2459-2572, 2615-2762, 2989-3137, 3269-3439, 3541-3738, 3816- 4109 bp is an exon.

配列番号3に示す塩基配列は、OsPLDbeta2遺伝子の翻訳領域(2715bp)のみを含む塩基配列である。また、配列番号4に示す塩基配列は、OsPLDbeta2遺伝子の転写産物であるmRNAを逆転写して得られるcDNAの塩基配列である。   The base sequence shown in SEQ ID NO: 3 is a base sequence containing only the translation region (2715 bp) of the OsPLDbeta2 gene. The base sequence shown in SEQ ID NO: 4 is a base sequence of cDNA obtained by reverse transcription of mRNA that is a transcription product of OsPLDbeta2 gene.

図2は、OsPLDbeta2遺伝子のmRNAの構成を示す図である。図2に示すように、OsPLDbeta2遺伝子のmRNAは、翻訳領域と、その翻訳領域の5’側と3’側とにある非翻訳領域(UTR)とを含む配列からなる。   FIG. 2 is a diagram showing the structure of mRNA of the OsPLDbeta2 gene. As shown in FIG. 2, the mRNA of the OsPLDbeta2 gene consists of a sequence containing a translation region and untranslated regions (UTRs) on the 5 'side and 3' side of the translation region.

配列番号1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子の相同遺伝子としては、当該遺伝子の塩基配列と相同の塩基配列からなり、イネ科植物において発現が抑制された場合に高温障害を低減させる遺伝子であればよい。   A homologous gene of a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is a gene consisting of a base sequence homologous to the base sequence of the gene and reducing high-temperature damage when expression is suppressed in gramineous plants If it is.

相同遺伝子としては、例えば配列番号1に示すアミノ酸配列の1個又は数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子であってもよい。   The homologous gene may be, for example, a gene encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 are deleted, substituted or added.

アミノ酸配列中のいくつかのアミノ酸が、このアミノ酸配列からなるタンパク質の構造又は機能に有意に影響することなく容易に改変され得ることは、当該分野において周知である。さらに、人為的に改変させるだけではなく、天然のタンパク質において、当該タンパク質の構造又は機能を有意に変化させない変異体が存在することもまた周知である。   It is well known in the art that some amino acids in an amino acid sequence can be easily modified without significantly affecting the structure or function of a protein consisting of this amino acid sequence. Furthermore, it is also well known that there are variants that not only artificially modify, but also do not significantly change the structure or function of the protein.

また、相同遺伝子は、例えば配列番号1に示すアミノ酸配列と70%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子であってもよい。   Further, the homologous gene encodes a protein comprising an amino acid sequence having 70% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and further preferably 95% or more homology with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, for example. It may be a gene.

また、相同遺伝子は、配列番号2〜4のいずれかに示す塩基配列の1個又は数個の塩基が欠失、置換又は付加された塩基配列からなるDNAが含む遺伝子であっていてもよい。   Further, the homologous gene may be a gene contained in a DNA comprising a base sequence in which one or several bases of the base sequence shown in any of SEQ ID NOs: 2 to 4 are deleted, substituted or added.

また、相同遺伝子は、配列番号2〜4のいずれかに示す塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAが含む遺伝子であってもよい。   In addition, the homologous gene may be a gene contained in a DNA that hybridizes under stringent conditions with a DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 2 to 4.

ハイブリダイゼーションは、Sambrookら、Molecular Cloning,A Laboratory Manual,2d Ed.,Cold Spring
Harbor Laboratory(1989)に記載されている方法のような周知の方法で行うことができる。通常、温度が高いほど、塩濃度が低いほどストリンジェンシーは高くなり(ハイブリダイズし難くなる)、より相同なポリヌクレオチドを取得することができる。適切なハイブリダイゼーション温度は、塩基配列やその塩基配列の長さによって異なり、例えば、アミノ酸6個をコードする18塩基からなるDNAフラグメントをプローブとして用いる場合、50℃以下の温度が好ましい。
Hybridization is described in Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2d Ed. , Cold Spring
It can be performed by known methods such as the method described in Harbor Laboratory (1989). Usually, the higher the temperature and the lower the salt concentration, the higher the stringency (harder to hybridize), and a more homologous polynucleotide can be obtained. The appropriate hybridization temperature varies depending on the base sequence and the length of the base sequence. For example, when a DNA fragment consisting of 18 bases encoding 6 amino acids is used as a probe, a temperature of 50 ° C. or lower is preferable.

本明細書中で使用される場合、用語「ストリンジェントな条件」は、ハイブリダイゼーション溶液(50%ホルムアミド、5×SSC(150mMのNaCl、15mMのクエン酸三ナトリウム)、50mMのリン酸ナトリウム(pH7.6)、5×デンハート液、10%硫酸デキストラン、および20μg/mlの変性剪断サケ精子DNAを含む)中にて42℃で一晩インキュベーションした後、約65℃にて0.1×SSC中でフィルターを洗浄する条件が意図される。   As used herein, the term “stringent conditions” refers to hybridization solutions (50% formamide, 5 × SSC (150 mM NaCl, 15 mM trisodium citrate), 50 mM sodium phosphate (pH 7). .6) Incubate overnight at 42 ° C. in 5 × Denhart solution, 10% dextran sulfate, and 20 μg / ml denatured sheared salmon sperm DNA, then in 0.1 × SSC at about 65 ° C. The conditions under which the filter is washed are intended.

また、相同遺伝子は、配列番号2〜4のいずれかに示す塩基配列と70%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上の相同性を有する塩基配列からなるDNAが含む遺伝子であってもよい。   The homologous gene is a nucleotide sequence having 70% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and further preferably 95% or more homology with the base sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 2 to 4. It may be a gene contained in the DNA.

本明細書中、「DNA」とは、cDNA又はゲノムDNAの形態を含む。また、DNAは、二本鎖又は一本鎖であってもよい。一本鎖DNAは、センス鎖であってもよく、アンチセンス鎖であってもよい。また、DNAは、非翻訳領域(UTR)の配列、ベクター配列(発現用ベクター配列を含む)などを含むものであってもよい。   In the present specification, “DNA” includes a form of cDNA or genomic DNA. The DNA may be double-stranded or single-stranded. The single-stranded DNA may be a sense strand or an antisense strand. Further, the DNA may include an untranslated region (UTR) sequence, a vector sequence (including an expression vector sequence), and the like.

DNAを取得するための供給源としては、特に限定されないが、植物であることが好ましく、より好ましくはイネ科植物であり、さらに好ましくはイネである。   Although it does not specifically limit as a supply source for acquiring DNA, It is preferable that it is a plant, More preferably, it is a gramineous plant, More preferably, it is rice.

「イネ科植物において、遺伝子の発現を抑制する」とは、DNAからmRNAへの転写、又はmRNAからタンパク質への翻訳の少なくとも一方のステップを人為的に抑制することをさす。   “Suppressing gene expression in a grass family plant” means to artificially suppress at least one step of transcription from DNA to mRNA or translation from mRNA to protein.

遺伝子の発現を抑制する方法としては、(a)抑制したい遺伝子に対し、塩基の欠失、置換及び挿入から選択される少なくとも一つを生じさせる方法、(b)RNAiにより抑制する方法、などの公知の方法を用いることができる。   Methods for suppressing gene expression include (a) a method of generating at least one selected from base deletion, substitution and insertion for a gene to be suppressed, (b) a method of suppressing by RNAi, etc. A known method can be used.

抑制したい遺伝子に対し、塩基の欠失、置換又は挿入を生じさせる場合、欠失、置換又は挿入は、遺伝子のコード領域(特にエキソン)内でなされることにより、この遺伝子を機能破壊するものであってもよい。また、欠失、置換又は挿入は、遺伝子の転写調節領域内でなされることにより、この遺伝子の転写を抑制するものであってもよい。   When a deletion, substitution or insertion of a base is caused in a gene to be suppressed, the deletion, substitution or insertion is performed within the coding region (especially exon) of the gene, thereby destroying the function of this gene. There may be. In addition, deletion, substitution or insertion may be performed within the transcriptional regulatory region of the gene, thereby suppressing transcription of this gene.

塩基の欠失又は置換を生じさせる場合には、例えば従来公知の突然変異体誘導方法を用いてもよい。また、塩基の挿入を生じさせる場合には、例えば従来公知のT−DNAを挿入する方法を用いてもよい。目的の遺伝子に対して塩基の欠失、置換又は挿入がなされたかどうかは、サザンハイブリダイゼーション、PCR法、DNAシークエンス解析等の従来の方法により調べることができる。   In the case of causing a base deletion or substitution, for example, a conventionally known mutant induction method may be used. In addition, in the case of causing base insertion, for example, a conventionally known method for inserting T-DNA may be used. Whether a base has been deleted, substituted or inserted into the target gene can be examined by a conventional method such as Southern hybridization, PCR, or DNA sequence analysis.

RNAi法により抑制する場合には、従来公知の方法を用いることができる。例えば、抑制したい遺伝子のmRNAに相当する塩基配列における少なくとも一部のセンス鎖配列と、当該センス鎖配列に相補的なアンチセンス鎖配列とが、逆方向反復塩基配列構造となっているベクターを用いてもよい。このベクターを公知の方法によりイネ科植物に導入することによって、OsPLDbeta2遺伝子の発現をRNAi法により抑制することができる。   When suppressing by RNAi method, a conventionally well-known method can be used. For example, use a vector in which at least a part of the sense strand sequence in the base sequence corresponding to the mRNA of the gene to be suppressed and the antisense strand sequence complementary to the sense strand sequence have an inverted repeat base sequence structure. May be. By introducing this vector into a gramineous plant by a known method, the expression of the OsPLDbeta2 gene can be suppressed by the RNAi method.

ベクターをイネ科植物に導入する方法としては、公知の方法を用いることができる。例えば、マイクロインジェクション法、エレクトロポレーション法、パーティクルガン法、アグロバクテリウム法などを用いることができる。   A known method can be used as a method for introducing the vector into the gramineous plant. For example, a microinjection method, an electroporation method, a particle gun method, an Agrobacterium method, or the like can be used.

「高温障害」とは、イネ科植物が高温に曝されることにより発生する品質障害をさす。例えばイネであれば、高温障害とは、登熟期に高温に曝された場合における白未熟粒の形成をさす。「高温に曝される」とは、気温の平均が約28℃以上の環境に置かれることをいう。また、登熟期とは、出穂後約40日の間をいう。   “High-temperature injury” refers to a quality failure that occurs when a gramineous plant is exposed to high temperatures. For example, in the case of rice, high-temperature injury refers to the formation of white immature grains when exposed to high temperatures during the ripening period. “Exposed to high temperature” means being placed in an environment where the average temperature is about 28 ° C. or higher. The ripening period refers to a period of about 40 days after heading.

「高温障害を低減させる」とは、イネ科植物が高温に曝されることにより発生する品質障害を低減させることをいう。例えばイネであれば、上述した遺伝子の発現を抑制していない植物と比較して、登熟期に高温に曝された場合における白未熟粒の形成割合を低減させることをいう。   “Reducing high temperature damage” refers to reducing quality damage caused by exposure of grasses to high temperatures. For example, in the case of rice, it means reducing the formation ratio of white immature grains when exposed to a high temperature during the ripening period, as compared with the above-described plant that does not suppress gene expression.

白未熟粒の形成割合とは、採取した米の全数に対する白未熟粒の割合(%)である。白未熟粒か否かの判断は、玄米の外観を目視することにより、あるいは穀粒判別機を用いて、行なうことができる。「白未熟粒の形成割合を低減させる」とは、少なくとも親植物における白未熟粒の形成割合よりも低減させることをいう。   The formation ratio of white immature grains is the ratio (%) of white immature grains to the total number of collected rice. Judgment as to whether or not it is a white immature grain can be made by visually observing the appearance of brown rice or using a grain discriminator. “Reducing the formation ratio of white immature grains” means reducing at least the formation ratio of white immature grains in the parent plant.

なお、本発明に係る方法は、下記の本発明に係る高温耐性イネ科植物作出用ベクターを用いて実現することが可能である。   In addition, the method according to the present invention can be realized using the following vector for producing a high temperature resistant gramineous plant according to the present invention.

〔高温耐性イネ科植物作出用ベクター〕
本発明は、本発明に係る方法に用いるための高温耐性イネ科植物作出用ベクターを提供する。本発明に係る高温耐性イネ科植物作出用ベクターは、イネ科植物において、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子又はその相同遺伝子の発現を抑制させるためのベクターである。
[High temperature resistant gramineous plant production vector]
The present invention provides a vector for producing a high temperature resistant gramineous plant for use in the method according to the present invention. The vector for producing a high temperature resistant gramineous plant according to the present invention is a vector for suppressing the expression of a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or a homologous gene thereof in a gramineous plant.

本発明に係る高温耐性イネ科植物作出用ベクターを用いれば、イネ科植物の高温障害を低減させることができるので、高温耐性のイネ科植物を作出することが可能である。すなわち、後述する本発明に係るイネ科植物を作出することができる。   If the vector for producing a high temperature resistant gramineous plant according to the present invention is used, the high temperature damage of the gramineous plant can be reduced, so that a high temperature resistant gramineous plant can be produced. That is, a grass family according to the present invention described later can be produced.

高温耐性イネ科植物作出用ベクターに用いるベクターとしては、公知の中間ベクター、バイナリーベクター等を用いることができる。   As a vector used for the high temperature resistant gramineous plant production vector, known intermediate vectors, binary vectors and the like can be used.

本発明に係る高温耐性イネ科植物作出用ベクターは、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子又はその相同遺伝子に対し、塩基の欠失、置換及び挿入から選択される少なくとも一つを生じさせることにより、当該遺伝子の発現を抑制するものであってもよい。   The vector for producing a high temperature resistant gramineous plant according to the present invention is at least one selected from deletion, substitution and insertion of a base relative to a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or a homologous gene thereof. It is also possible to suppress the expression of the gene by causing

また、本発明に係る高温耐性イネ科植物作出用ベクターは、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子又はその相同遺伝子の発現を、RNAi法により抑制するものであってもよい。   Moreover, the high-temperature-resistant gramineous plant production vector according to the present invention may be one that suppresses the expression of a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or a homologous gene thereof by the RNAi method.

このような高温耐性イネ科植物作出用ベクターの例として、例えばプロモーター配列の下流に、抑制したい遺伝子の転写領域の少なくとも一部のセンス鎖配列とアンチセンス鎖配列とが逆方向反復塩基配列構造をとっているベクターが挙げられる。この高温耐性イネ科植物作出用ベクターをイネ科植物に導入することによって、OsPLDbeta2遺伝子の発現をRNAi法により抑制することができる。   As an example of such a high temperature tolerant gramineous plant production vector, for example, at the downstream of the promoter sequence, at least a part of the sense strand sequence and the antisense strand sequence of the transcription region of the gene to be suppressed has an inverted repeat base sequence structure. The vector which is taken is mentioned. By introducing this high temperature resistant gramineous plant production vector into a gramineous plant, the expression of the OsPLDbeta2 gene can be suppressed by the RNAi method.

プロモーター配列としては、植物細胞内で転写可能なプロモーターであればよく、例えばカリフラワーモザイクウイルス35Sプロモーター等を用いることができる。   The promoter sequence may be any promoter that can be transcribed in plant cells. For example, cauliflower mosaic virus 35S promoter can be used.

センス鎖配列及びアンチセンス鎖配列としては、例えば配列番号4に示す塩基配列における少なくとも一部のセンス鎖配列及びアンチセンス鎖配列であってもよい。センス鎖配列としては、配列番号4に示す塩基配列における任意の部分の配列であってよく、またセンス鎖配列の長さについても特に限定されない。好ましくは、センス鎖配列は、配列番号4における、転写開始点を1としたときの2900bp〜3240bpに相当する341bpの配列である。   The sense strand sequence and the antisense strand sequence may be, for example, at least a part of the sense strand sequence and the antisense strand sequence in the base sequence shown in SEQ ID NO: 4. The sense strand sequence may be an arbitrary portion of the base sequence shown in SEQ ID NO: 4, and the length of the sense strand sequence is not particularly limited. Preferably, the sense strand sequence is a sequence of 341 bp corresponding to 2900 bp to 3240 bp when the transcription start point is 1 in SEQ ID NO: 4.

アンチセンス鎖配列は、組み合わせられるセンス鎖配列に相補的な配列であればよい。   The antisense strand sequence may be a sequence complementary to the sense strand sequence to be combined.

センス鎖配列とアンチセンス鎖配列との間のスペーサー配列は、特に限定されないが、例えばイントロン配列等であることが好ましい。   The spacer sequence between the sense strand sequence and the antisense strand sequence is not particularly limited, but is preferably an intron sequence, for example.

〔イネ科植物〕
本発明は、本発明に係る方法により高温障害が低減されているイネ科植物を提供する。特に、本発明は、高温障害が低減されているイネを提供する。
[Poaceae]
The present invention provides a grass plant in which high-temperature injury is reduced by the method according to the present invention. In particular, the present invention provides rice with reduced high temperature damage.

なお、本明細書中「イネ科植物」又は「イネ」とは、種子又は植物体そのものだけでなく、植物体をなす細胞、組織、器官、ならびに誘導カルス、プロトプラスト、スフェロプラストなどをも含む概念とする。   In the present specification, the term “Poaceae” or “rice” includes not only seeds or plants themselves, but also cells, tissues, organs, induced callus, protoplasts, spheroplasts, etc. that form plants. Let it be a concept.

本発明に係るイネ科植物は、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子又はその相同遺伝子の発現が抑制されていることにより、高温障害が低減されている。   In the gramineous plant according to the present invention, high temperature damage is reduced by suppressing the expression of a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or a homologous gene thereof.

「高温障害が低減されている」とは、イネ科植物において、高温に曝されることにより発生する品質障害が低減されていることをいう。例えばイネであれば、上述した遺伝子の発現が抑制されていない植物と比較して、登熟期に高温に曝された場合における白未熟粒の形成割合が低減されていることをいい、好ましくは、白未熟粒の形成割合が40%以下に低減されていることをいう。   The phrase “high temperature damage is reduced” means that the quality damage generated by exposure to a high temperature in a grass family plant is reduced. For example, in the case of rice, it means that the formation ratio of white immature grains when exposed to a high temperature during the ripening period is reduced, preferably compared to a plant in which the expression of the gene is not suppressed, preferably The formation ratio of white immature grains is reduced to 40% or less.

以下に実施例を示し、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。   Examples will be shown below, and the embodiments of the present invention will be described in more detail. Of course, the present invention is not limited to the following examples, and it goes without saying that various aspects are possible in detail.

〔実施例1〕
本実施例では、イネのホスホリパーゼD遺伝子OsPLDbeta2の発現がRNAiにより抑制されている系統(OsPLDbeta2−RNAi系統)を作製した。
[Example 1]
In this Example, a line in which the expression of rice phospholipase D gene OsPLDbeta2 was suppressed by RNAi (OsPLDbeta2-RNAi line) was produced.

(RNAiによる発現抑制用ベクターの構築)
まず、以下の方法により、OsPLDbeta2遺伝子のRNA干渉(RNAi)による発現抑制用のベクターを構築した。
(Construction of RNAi expression suppression vector)
First, a vector for suppressing expression by RNA interference (RNAi) of the OsPLDbeta2 gene was constructed by the following method.

なお、本実施例では、ベクターとしてpZH2Bikベクター(Kuroda M, Kimizu M, Mikami C. 2010. A Simple Set of Plasmids for the Production of Transgenic Plants. Biosci. Biotech. Biochem. 74: 2348-2351)を用いた。このベクターは、アグロバクテリウムによる形質転換に用いることができるバイナリーベクターである。   In this example, a pZH2Bik vector (Kuroda M, Kimizu M, Mikami C. 2010. A Simple Set of Plasmids for the Production of Transgenic Plants. Biosci. Biotech. Biochem. 74: 2348-2351) was used as a vector. . This vector is a binary vector that can be used for transformation with Agrobacterium.

まず、OsPLDbeta2遺伝子のmRNAの一部の配列からなるDNA断片aを調製した。調製したDNA断片aは、OsPLDbeta2遺伝子のcDNA(配列番号4)における、転写開始点を1としたときの2900bp〜3240bpに相当する配列からなる、341bpのDNA断片aである。   First, a DNA fragment a consisting of a partial sequence of mRNA of the OsPLDbeta2 gene was prepared. The prepared DNA fragment a is a 341 bp DNA fragment a consisting of a sequence corresponding to 2900 bp to 3240 bp when the transcription start point is 1 in the cDNA of the OsPLDbeta2 gene (SEQ ID NO: 4).

SDS−Phenol法を用いて、イネ(日本晴)の葉身より全RNAを抽出した。この全RNAから、SuperScript II Reverse Transcriptase(Invitrogen社)を用いて一本鎖DNAを調製した。この一本鎖DNAをテンプレートとして、プライマー1F(配列番号5:GCCCATCCAAGAAAACCTCAC)及びプライマー1R(配列番号6:CGGAGAACCCTAATCCCTCA)を用いてPCRによりDNA断片aを調製した。   Using the SDS-Phenol method, total RNA was extracted from the leaf blades of rice (Nipponbare). Single-stranded DNA was prepared from this total RNA using SuperScript II Reverse Transcriptase (Invitrogen). Using this single-stranded DNA as a template, DNA fragment a was prepared by PCR using primer 1F (SEQ ID NO: 5: GCCCATCCAAGAAAACCTCAC) and primer 1R (SEQ ID NO: 6: CGGAGAACCCTAATCCCTCA).

調製したDNA断片aを、pZH2Bikベクター上の2つの領域に、互いに逆方向となるように挿入し、RNAiによる発現抑制用ベクターを構築した。図3は、RNAiによるOsPLDbeta2遺伝子の発現抑制用ベクターのコンストラクトを示す図である。   The prepared DNA fragment a was inserted into two regions on the pZH2Bik vector in opposite directions to construct a vector for suppressing expression by RNAi. FIG. 3 is a diagram showing a construct of a vector for suppressing the expression of the OsPLDbeta2 gene by RNAi.

なお、図3中、LB及びRBは、T−DNA左右境界領域(約0.7kbp)を示す。P−CAMV35Sは、カリフラワーウイルス35Sプロモーター(約0.8kbp)を示す。HPHは、ハイグロマイシンホスホトランスフェラーゼ遺伝子(約1.0kbp)を示す。NosTは、Nosターミネーター(約0.3kbp)を示す。OsmUbiPは、改変イネポリユビキチンプロモーター(約1.8kbp)を示す。RAP intronは、イネアスパラギン酸プロテアーゼ(Oryzasin1)遺伝子(D32165)のイントロン(約1.0kbp)を示す。   In FIG. 3, LB and RB indicate T-DNA left and right border regions (about 0.7 kbp). P-CAMV35S represents the cauliflower virus 35S promoter (approximately 0.8 kbp). HPH indicates a hygromycin phosphotransferase gene (about 1.0 kbp). NosT represents a Nos terminator (about 0.3 kbp). OsmUbiP represents a modified rice polyubiquitin promoter (about 1.8 kbp). RAP intron indicates an intron (about 1.0 kbp) of the rice aspartic protease (Oryzasin1) gene (D32165).

(OsPLDbeta2−RNAi系統の作製)
次に、作製した発現抑制用ベクターを用いて、OsPLDbeta2−RNAi系統を作製した。
(Preparation of OsPLDbeta2-RNAi strain)
Next, an OsPLDbeta2-RNAi strain was produced using the produced expression suppression vector.

発現抑制用ベクターを、アグロバクテリウム法(国際公開第01/06844号パンフレットを参照)により日本晴カルスに導入し、再分化させた植物体からT0世代の種子を取得した。世代促進により導入された遺伝子を固定し、OsPLDbeta2−RNAi系統を確立した。   Expression suppression vectors were introduced into Nipponbare Callus by the Agrobacterium method (see WO 01/06844 pamphlet), and T0 generation seeds were obtained from the redifferentiated plants. The gene introduced by the generation promotion was fixed, and the OsPLDbeta2-RNAi line was established.

(定量PCR)
作製したOsPLDbeta2−RNAi系統におけるOsPLDbeta2の発現を定量PCRにより解析した。また、コントロールとして、ベクターコントロール(日本晴にpZH2Bikベクターのみを導入したイネ)を用いた。
(Quantitative PCR)
The expression of OsPLDbeta2 in the prepared OsPLDbeta2-RNAi strain was analyzed by quantitative PCR. Moreover, vector control (rice which introduce | transduced only the pZH2Bik vector into Nipponbare) was used as control.

OsPLDbeta2−RNAi系統とベクターコントロールとの種子をMS培地に無菌播種し、15日後のそれぞれの苗(Seedling)から全RNAを抽出した。この全RNAから、1本鎖DNAを作製し、定量PCRを行なった。定量PCRでは、プライマー2F(配列番号7:TTCCAATGTGGCCTGAAGGT)及びプライマー2R(配列番号8:CTAGGACTGCCGCCTGCTTC)を用いた。図4は、OsPLDbeta2の定量PCRにおいて増幅した領域の位置を示す図である。   The seeds of the OsPLDbeta2-RNAi strain and the vector control were aseptically sown in MS medium, and total RNA was extracted from each seedling after 15 days. Single-stranded DNA was prepared from this total RNA, and quantitative PCR was performed. In quantitative PCR, primer 2F (SEQ ID NO: 7: TTCCAATGTGGCCTGAAGGT) and primer 2R (SEQ ID NO: 8: CTAGGACTGCCGCCTGCTTC) were used. FIG. 4 is a diagram showing the position of the region amplified in the quantitative PCR of OsPLDbeta2.

定量PCRの結果を図5に示す。図5は、OsPLDbeta2−RNAi系統とベクターコントロールとのそれぞれにおける、OsPLDbeta2の発現量(mRNA量)を示すグラフである。なお、mRNA量は、イネのポリユビキチン遺伝子(RUBIQ1)(Wang et al. 2000 Plant Science 156:201-211)の発現量を100(%)として示した。   The results of quantitative PCR are shown in FIG. FIG. 5 is a graph showing the expression level (mRNA amount) of OsPLDbeta2 in each of the OsPLDbeta2-RNAi strain and the vector control. In addition, the amount of mRNA was expressed with the expression level of the rice polyubiquitin gene (RUBIQ1) (Wang et al. 2000 Plant Science 156: 201-211) as 100 (%).

定量PCRの結果、OsPLDbeta2−RNAi系統では、ベクターコントロールと比較してOsPLDbeta2の発現が大幅に低下していることが示された(図5)。   As a result of quantitative PCR, it was shown that the expression of OsPLDbeta2 was significantly reduced in the OsPLDbeta2-RNAi line compared to the vector control (FIG. 5).

(高温処理による白未熟粒の形成)
次に、作製したOsPLDbeta2−RNAi系統について、高温処理による白未熟粒の形成割合(%)を調べた。コントロールとして、野生株の日本晴を用いた。
(Formation of immature white grains by high-temperature treatment)
Next, for the produced OsPLDbeta2-RNAi line, the formation ratio (%) of white immature grains by high-temperature treatment was examined. As a control, the wild-type Nipponbare was used.

OsPLDbeta2−RNAi系統と野生株の日本晴とを、閉鎖系温室(隔離温室)において平温(27℃/25℃)で栽培し、出穂後、高温(33℃/28℃)で栽培した。出穂後40日後に種子を採取し、米の白未熟粒の形成割合を計測した。なお、白未熟粒か否かは、玄米の外観を目視することにより、あるいは穀粒判別機(静岡精機)を用いて自動的に計測することにより、判断した。目視する方法を用いた場合には、少しでも乳白が存在する場合に白未熟粒と認定した。また、白未熟粒の形成割合は、採取した米の全数に対する白未熟粒の割合(%)として算出した。   The OsPLDbeta2-RNAi strain and the wild-type Nipponbare were cultivated at a normal temperature (27 ° C / 25 ° C) in a closed greenhouse (isolated greenhouse) and cultivated at a high temperature (33 ° C / 28 ° C) after heading. Seeds were collected 40 days after heading, and the formation ratio of white immature grains of rice was measured. In addition, it was judged whether it was a white immature grain by visually measuring the external appearance of brown rice, or measuring automatically using a grain discrimination machine (Shizuoka Seiki). When the method of visual observation was used, it was recognized as white immature grains when milky white was present even a little. Moreover, the formation ratio of white immature grains was calculated as the ratio (%) of white immature grains to the total number of collected rice.

この結果を図6に示す。図6は、OsPLDbeta2−RNAi系統における高温処理による白未熟粒の形成割合(%)を示すグラフである。また、グラフ上に示した数字は、栽培試験回数を表す。   The result is shown in FIG. FIG. 6 is a graph showing the formation ratio (%) of white immature grains by high-temperature treatment in the OsPLDbeta2-RNAi line. Moreover, the number shown on the graph represents the number of cultivation tests.

OsPLDbeta2−RNAi系統における高温処理による白未熟粒の形成割合は、野生株の日本晴に比べて大幅に低減していた(図6)。このことから、OsPLDbeta2の発現抑制によって、高温による品質障害を低減させることができることが示された。   The formation ratio of white immature grains by high-temperature treatment in the OsPLDbeta2-RNAi line was significantly reduced compared to the wild-type Nipponbare (FIG. 6). From this, it was shown that the quality disorder | damage | failure by high temperature can be reduced by the expression suppression of OsPLDbeta2.

〔実施例2〕
本実施例では、OsPLDbeta2遺伝子にレトロトランスポゾンTos17が挿入されたOsPLDbeta2欠損系統(OsPLDbeta2−Tos17系統)を作製した。
[Example 2]
In this example, an OsPLDbeta2-deficient line (OsPLDbeta2-Tos17 line) in which a retrotransposon Tos17 was inserted into the OsPLDbeta2 gene was prepared.

(OsPLDbeta2−Tos17系統の作製)
日本晴において、レトロトランスポゾンTos17を増幅させた突然変異集団(ミュータントパネル)の中から、OsPLDbeta2遺伝子にTos17が挿入された系統(NE3817)について、独立行政法人農業生物資源研究所ゲノムリソースセンターより譲渡を受けた。この系統の世代促進による遺伝子固定系統(Mutant homo)を、OsPLDbeta2−Tos17系統とした。
(Production of OsPLDbeta2-Tos17 line)
In Nipponbare, a strain (NE3817) in which Tos17 was inserted into the OsPLDbeta2 gene from a mutant population (mutant panel) that amplified retrotransposon Tos17 was transferred from the National Institute of Agrobiological Sciences Genome Resource Center. It was. The gene-fixed line (Mutant homo) by the generation promotion of this line was designated as OsPLDbeta2-Tos17 line.

図7は、OsPLDbeta2−Tos17系統におけるOsPLDbeta2遺伝子領域を示す図である。OsPLDbeta2−Tos17系統では、配列番号2に示す塩基配列の2075bpの位置にTos17が挿入されている。   FIG. 7 is a diagram showing the OsPLDbeta2 gene region in the OsPLDbeta2-Tos17 strain. In the OsPLDbeta2-Tos17 strain, Tos17 is inserted at a position of 2075 bp in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2.

(高温処理による白未熟粒の形成−閉鎖系温室)
このOsPLDbeta2−Tos17系統を用いて、実施例1と同様の方法により、閉鎖系温室において栽培した後高温処理を行ない、白未熟粒の形成割合を計測した。
(Formation of immature white grains by high-temperature treatment-closed greenhouse)
By using this OsPLDbeta2-Tos17 line, by the same method as in Example 1, it was cultivated in a closed greenhouse and subjected to a high temperature treatment, and the formation ratio of white immature grains was measured.

この結果を図8に示す。図8は、OsPLDbeta2−Tos17系統を閉鎖系温室において栽培した場合の、高温処理による白未熟粒の形成割合(%)を示すグラフである。また、グラフ上に示した数字は、栽培試験回数を表す。   The result is shown in FIG. FIG. 8 is a graph showing the formation ratio (%) of white immature grains by high-temperature treatment when the OsPLDbeta2-Tos17 line is cultivated in a closed greenhouse. Moreover, the number shown on the graph represents the number of cultivation tests.

OsPLDbeta2−Tos17系統を閉鎖系温室において栽培した場合の、高温処理による白未熟粒の形成割合は、野生株の日本晴に比べて大幅に低減していた(図8)。このことから、OsPLDbeta2を欠損させることによって、高温による品質障害を低減させることができることが示された。   When the OsPLDbeta2-Tos17 line was cultivated in a closed greenhouse, the formation ratio of white immature grains by high-temperature treatment was significantly reduced compared to the wild-type Nipponbare (FIG. 8). From this, it was shown that the quality failure due to high temperature can be reduced by deleting OsPLDbeta2.

(高温処理による白未熟粒の形成−圃場)
次に、OsPLDbeta2−Tos17系統について、圃場栽培した場合の高温処理による白未熟粒の形成割合(%)を調べた。コントロールとして、野生株の日本晴を用いた。
(Formation of white immature grains by high-temperature treatment-field)
Next, about the OsPLDbeta2-Tos17 line | system | group, the formation ratio (%) of the white immature grain by the high temperature process at the time of carrying out field cultivation was investigated. As a control, the wild-type Nipponbare was used.

OsPLDbeta2−Tos17系統と日本晴とを圃場栽培した。その際、出穂直前(約10日前)に高さ1.8メートルのビニールで栽培区を囲むことにより、高温処理を行なった(播種:2010年4月10日、圃場移植:2010年5月18日、高温処理開始:2010年8月2日、出穂日:日本晴 8月9〜11日;OsPLDbeta2−Tos17系統 8月12〜13日)。出穂後40日後に種子を採取し、実施例1と同様の方法により米の白未熟粒の形成割合を計測した。   The OsPLDbeta2-Tos17 line and Nipponbare were cultivated in the field. At that time, just before heading (about 10 days before), high temperature treatment was performed by surrounding the cultivation area with 1.8-meter-high vinyl (seeding: April 10, 2010, field transplanting: May 18, 2010). Sun, high-temperature treatment start: August 2, 2010, heading date: Nipponbare August 9-11; OsPLDbeta2-Tos17 line August 12-13). Seeds were collected 40 days after heading, and the formation ratio of white immature grains of rice was measured in the same manner as in Example 1.

この結果を図9に示す。図9は、OsPLDbeta2−Tos17系統を圃場栽培した場合の、高温処理による白未熟粒の形成割合(%)を示すグラフである。また、グラフ上に示した数字は、出穂後20日間の平均気温を表す。   The result is shown in FIG. FIG. 9 is a graph showing the formation ratio (%) of white immature grains by high-temperature treatment when the OsPLDbeta2-Tos17 line is grown in the field. Moreover, the number shown on the graph represents the average temperature for 20 days after heading.

OsPLDbeta2−Tos17系統を圃場栽培した場合の、高温処理による白未熟粒の形成割合は、野生株の日本晴に比べて大幅に低減していた(図9)。このことから、OsPLDbeta2を欠損させることによって、圃場栽培においても高温による品質障害を低減させることができることが示された。   When the OsPLDbeta2-Tos17 line was cultivated in the field, the formation ratio of white immature grains by high-temperature treatment was significantly reduced compared to the wild-type Nipponbare (FIG. 9). From this, it was shown that the quality failure due to high temperature can be reduced even in field cultivation by deleting OsPLDbeta2.

したがって、本発明は、農業の実用形質としても有望であり、高温耐性素材の開発に有用であることが示唆された。   Therefore, the present invention is promising as a practical trait of agriculture, suggesting that it is useful for the development of high temperature resistant materials.

〔比較例〕
イネにおけるOsPLDbeta2以外の以下の7個のホスホリパーゼD遺伝子について、それぞれ発現がRNAiにより抑制されている系統を作製した。なお、それぞれの遺伝子のRAP locus IDを括弧内に示す。
OsPLDalfa1(Os01g0172400)
OsPLDalfa3(Os06g0604400)
OsPLDalfa4(Os06g0604200)
OsPLDalfa5(Os06g0604300)
OsPLDbeta1(Os10g0524400)
OsPLDdelta2(Os03g0840800)
OsPLDepsilon(Os09g0421300)
これらの抑制系統の作製については、実施例1と同様の方法を用いた。
[Comparative Example]
For the following seven phospholipase D genes other than OsPLDbeta2 in rice, lines in which expression was suppressed by RNAi were prepared. The RAP locus ID of each gene is shown in parentheses.
OsPLDalfa1 (Os01g0172400)
OsPLDalfa3 (Os06g0604400)
OsPLDalfa4 (Os06g0604200)
OsPLDalfa5 (Os06g0604300)
OsPLDbeta1 (Os10g0524400)
OsPLDdelta2 (Os03g0840800)
OsPLDepsilon (Os09g0421300)
For the production of these suppression systems, the same method as in Example 1 was used.

作製した各抑制系統について、実施例1と同様の方法により、高温処理による白未熟粒の形成割合(%)を計測した。コントロールとしては、野生株の日本晴を用いた。この結果を図10に示す。図10は、イネのホスホリパーゼD遺伝子の各抑制系統における高温処理による白未熟粒の形成割合(%)を示すグラフである。   About each produced suppression system | strain, the formation ratio (%) of the white immature grain by a high temperature process was measured by the method similar to Example 1. FIG. As a control, the wild-type Nipponbare was used. The result is shown in FIG. FIG. 10 is a graph showing the formation ratio (%) of white immature grains by high-temperature treatment in each of the rice phospholipase D gene repression lines.

図10に示すように、今回調べたホスホリパーゼD遺伝子のうち、OsPLDbeta2以外の遺伝子については、発現を抑制しても高温障害を低減させることができないか、その効果が低いことが示された。   As shown in FIG. 10, among the phospholipase D genes examined this time, it was shown that high-temperature injury could not be reduced or the effect was low even if the expression was suppressed for genes other than OsPLDbeta2.

本発明は、イネの高温障害を効率的に低減させることができるため、実用的な農業技術の開発に有用である。   Since the present invention can efficiently reduce high temperature damage in rice, it is useful for developing practical agricultural technology.

Claims (10)

イネ科植物において、下記(A)〜(C)のいずれかの遺伝子の発現を抑制することを特徴とする、イネ科植物の高温障害を低減させる方法:
(A)配列番号1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子;
(B)配列番号1に示すアミノ酸配列の1個又は数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子であって、イネ科植物において発現が抑制された場合に高温障害を低減させる遺伝子;
(C)配列番号1に示すアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子であって、イネ科植物において発現が抑制された場合に高温障害を低減させる遺伝子。
A method for reducing high-temperature damage in gramineous plants, comprising suppressing the expression of any of the following genes (A) to (C) in gramineous plants:
(A) a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1;
(B) a gene encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 has been deleted, substituted or added, and expression is suppressed in a grass family plant Genes that reduce high temperature injury
(C) A gene encoding a protein comprising an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, and reducing high-temperature injury when expression is suppressed in a grass family plant.
イネ科植物において、下記(A)〜(C)のいずれかのDNAが含む遺伝子の発現を抑制することを特徴とする、イネ科植物の高温障害を低減させる方法:
(A)配列番号2〜4のいずれかに示す塩基配列からなるDNA;
(B)配列番号2〜4のいずれかに示す塩基配列の1個又は数個の塩基が欠失、置換又は付加された塩基配列からなり、イネ科植物において発現が抑制された場合に高温障害を低減させる遺伝子を含むDNA;
(C)配列番号2〜4のいずれかに示す塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、イネ科植物において発現が抑制された場合に高温障害を低減させる遺伝子を含むDNA。
A method for reducing high-temperature damage in gramineous plants, which comprises suppressing the expression of a gene contained in any of the following DNAs (A) to (C):
(A) DNA comprising the base sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 2 to 4;
(B) It consists of a base sequence in which one or several bases of any one of SEQ ID NOs: 2 to 4 are deleted, substituted or added, and high-temperature damage occurs when expression is suppressed in a grass family DNA comprising a gene that reduces
(C) Hybridization with DNA comprising a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 2 to 4 under stringent conditions to reduce high-temperature damage when expression is suppressed in gramineous plants DNA containing the gene to be made.
上記遺伝子に対し、塩基の欠失、置換及び挿入から選択される少なくとも一つを生じさせることで、当該遺伝子の発現を抑制することを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the gene expression is suppressed by generating at least one selected from base deletion, substitution and insertion for the gene. 上記挿入は、T−DNAの挿入であることを特徴とする請求項3に記載の方法。   The method according to claim 3, wherein the insertion is T-DNA insertion. 上記遺伝子の発現をRNAi法により抑制することを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the expression of the gene is suppressed by RNAi method. 上記イネ科植物は、イネであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the gramineous plant is rice. 上記高温障害は、登熟期に高温に曝された場合における白未熟粒の形成であることを特徴とする請求項6に記載の方法。   The method according to claim 6, wherein the high temperature disorder is formation of white immature grains when exposed to a high temperature during a ripening period. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法により高温障害が低減されていることを特徴とするイネ科植物。   A grass family plant, wherein high-temperature injury is reduced by the method according to any one of claims 1 to 7. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法により高温障害が低減されていることを特徴とするイネ。   Rice having reduced high-temperature damage by the method according to any one of claims 1 to 7. 上記高温障害は、登熟期に高温に曝された場合における白未熟粒の形成であることを特徴とする請求項9に記載のイネ。 The rice according to claim 9 , wherein the high-temperature disorder is formation of white immature grains when exposed to a high temperature during the ripening period.
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