JP2001017181A - GENE OF 38kDa PROTEIN EXPRESSED IN IRON-DEFICIENT BARLEY ROOT - Google Patents

GENE OF 38kDa PROTEIN EXPRESSED IN IRON-DEFICIENT BARLEY ROOT

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JP2001017181A
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Satoshi Mori
敏 森
Hirohito Nakanishi
啓仁 中西
Naoko Nishizawa
直子 西澤
Shoichiro Kiyomiya
正一郎 清宮
Hirotaka Yamaguchi
博隆 山口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new gene composed of a DNA coding for a protein derived from an iron-deficient barley root and having a specific amino acid sequence, participating in the iron absorption of gramineous plant and useful e.g. as an iron-absorption improving agent and a transcription controlling agent of a gramineous plant. SOLUTION: This new DNA codes for a 36kDa protein derived from an iron-deficient barley root and having an amino acid sequence of formula or a sequence of formula wherein a part of amino acids are deleted, added or substituted. The DNA participates in the iron-absorption of gramineous plant and is useful as an iron-absorption improving agent, transcription controlling agent, etc. of gramineous plant. The gene can be produced by sowing and culturing a barley seed by hydroponic culture under iron-deficient condition, extracting an mRNA from the obtained iron-deficient barley root, preparing a cDNA library by a conventional method using the mRNA, plating the library, amplifying by PCR and screening by colony hybridization method using the amplified partial gene as a probe.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄欠乏オオムギ根
由来の36kDaタンパク質からなるイネ科植物の鉄吸
収改善剤、そのタンパク質をコードする新規な遺伝子、
そのタンパク質からなる転写制御剤、及びそのタンパク
質をコードする遺伝子を用いた転写制御剤に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an agent for improving iron absorption of grasses consisting of a 36 kDa protein derived from iron-deficient barley root, a novel gene encoding the protein,
The present invention relates to a transcription regulator comprising the protein and a transcription regulator using a gene encoding the protein.

【0002】[0002]

【従来の技術】地球上の90%近くの土壌は、何らかの
問題を抱える不良土壌であると言われている。不良土壌
では一般的に、植物の生育に必須な元素を質的または量
的に欠いているために植物の生育が阻害されたり、ある
いは重金属等を多く含む土壌による生育障害などが起こ
る。不良土壌の代表として、乾燥地塩類集積土壌があ
る。これは、人為的な過剰潅漑や、長年にわたる乾燥気
候により、土壌上層にNaClやNaCOが集積し
たものと、CaCOやCaSOが集積したものとが
ある。ナトリウムの集積した土壌では、塩類濃度障害を
引き起こし、石灰質の土壌では、鉄欠乏障害を引き起こ
す。
BACKGROUND OF THE INVENTION Nearly 90% of the earth's soil is said to be bad soil with some problems. In general, poor soils are qualitatively or quantitatively devoid of elements essential for plant growth, thereby inhibiting plant growth, or causing growth failure due to soils rich in heavy metals and the like. A typical example of the poor soil is an arid-land salt accumulation soil. There are two types: NaCl and Na 2 CO 3 accumulated in the upper layer of soil and CaCO 3 and CaSO 4 accumulated in the upper layer of the soil due to artificial over-irrigation and long-term dry climate. Sodium-accumulated soil causes salt concentration damage, and calcareous soil causes iron deficiency damage.

【0003】地球上の耕地土壌の約30%は、潜在的な
鉄欠乏地帯と言われている(Wallence et al. 1960)。半
乾燥地域の石灰質土壌では、毛管現象により母材から溶
出した石灰質成分が地表に集積する。このような土壌で
は、pHが上昇しアルカリ性を示すため土壌中の鉄がF
e(OH)の形で存在し、溶解度が極めて低くなる。
このような土壌に生育した植物は、可溶性の鉄が少な
いことにより、鉄欠乏クロロシスとなり、生育が阻害さ
れるか、または枯死する。
[0003] About 30% of the arable soil on the earth is said to be a potential iron deficient zone (Wallence et al. 1960). In calcareous soils in semi-arid regions, calcareous components eluted from the base material due to capillary action accumulate on the ground surface. In such a soil, the pH increases and the soil becomes alkaline, so that iron in the soil becomes F
exists in the form of e (OH) 3 and has very low solubility.
Due to the low soluble iron, plants grown in such soils become iron deficient chlorosis and growth is inhibited or withered.

【0004】高等植物の鉄獲得機構は、ストラテージ−
I(Strategy-I)とストラテージ−II(Strategy-II)
という2つに区分される。ストラテージ−Iは、イネ科
を除く高等植物の鉄獲得機構である。土壌中の三価の不
溶態鉄を根の細胞表面に存在する三価鉄還元酵素により
還元し、二価鉄のトランスポーターで吸収する機構であ
る。この機構を有する植物の中には、根圏にプロトンを
放出し、根圏のpHを下げることで三価鉄還元酵素の活
性を増加させる機構を有しているものや、フェノール系
化合物を根圏に放出し、形成されたFe(III)-フェノー
ル系化合物キレートが細胞膜表面に存在する三価鉄還元
酵素にFe(III)を供給する機構を持っているものが存
在する。最近の研究で、シロイヌナズナの根に特異的に
発現する二価鉄のトランスポーターIRT1(Eide et a
l. (1996) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93: 5624-562
8)や、シロイヌナズナの三価鉄還元酵素の遺伝子が単離
された(Robinson et al. 1997)。
[0004] The iron acquisition mechanism of higher plants is based on the strage-
I (Strategy-I) and Strategies-II (Strategy-II)
It is divided into two. Stratage-I is an iron acquisition mechanism of higher plants excluding Poaceae. This is a mechanism in which trivalent insoluble iron in soil is reduced by ferric iron reductase present on the cell surface of roots and absorbed by a ferrous iron transporter. Some plants having this mechanism release protons into the rhizosphere and have a mechanism to increase the activity of trivalent iron reductase by lowering the pH of the rhizosphere. There are those that release Fe into the sphere and have a mechanism in which the formed Fe (III) -phenolic compound chelate supplies Fe (III) to the trivalent iron reductase present on the cell membrane surface. In a recent study, a ferrous iron transporter IRT1 (Eide et a
l. (1996) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93: 5624-562
8) and an Arabidopsis trivalent iron reductase gene have been isolated (Robinson et al. 1997).

【0005】ストラテージ−IIは、単子葉植物の中のイ
ネ科植物にのみ見られる鉄獲得機構である。イネ科植物
は鉄欠乏条件下で、三価鉄キレート活性を有するムギネ
酸類を根圏に放出し、「Fe(III)-ムギネ酸」錯体とし
て根から鉄を吸収する(Takagi et al. 1984 )。ムギネ
酸類(MAs)は、ムギネ酸(MA)、2’−デオキシ
ムギネ酸(DMA)、3−ヒドロキシムギネ酸(HM
A)、3−エピヒドロキシムギネ酸(epiHMA)、
アベニン酸(AVA)、ディスティコン酸,エピヒドロ
キシデオキシムギネ酸(epiHDMA)の7つが知ら
れており、ムギネ酸類(MAs)は全て図1に示すよう
にメチオニンを前駆体として合成される(Shojima et a
l. 1990,Ma et al.1998)。ムギネ酸の分泌には概日リ
ズムが存在し(Takagi et al. (1984) J. Plant Nutrn
t., 7: 469-477)、日の出後にその分泌量が最大とな
り、夜には分泌されなくなる。また、鉄欠乏のオオムギ
根で分泌前に膨らんでいた顆粒が、分泌後にしぼむ現象
が観察され(Nishizawa et al. (1987) J. Plant Nutr.,
10: 1013-1020)、この顆粒内でムギネ酸が合成されて
いると考えられている。これらのことから、イネ科植物
の鉄欠乏応答は、ムギネ酸合成のみならず、鉄欠乏シグ
ナルの伝達、根の形態変化など複雑な制御系により成立
していることが示唆される。
[0005] Stratage-II is an iron acquisition mechanism found only in grasses among monocots. Under iron deficiency conditions, grasses release mugineic acids having trivalent iron chelating activity into the rhizosphere and absorb iron from the roots as `` Fe (III) -mugineic acid '' complexes (Takagi et al. 1984). . Mugineic acids (MAs) include mugineic acid (MA), 2'-deoxymugineic acid (DMA), and 3-hydroxymugineic acid (HM).
A), 3-epihydroxymugineic acid (epiHMA),
Avenic acid (AVA), disticonic acid, and epihydroxydeoxymugineic acid (epiHDMA) are known, and mugineic acids (MAs) are all synthesized using methionine as a precursor as shown in FIG. 1 (Shojima et al.) a
l. 1990, Ma et al. 1998). A circadian rhythm exists in the secretion of mugineic acid (Takagi et al. (1984) J. Plant Nutrn
t., 7: 469-477), its secretion peaks after sunrise and no longer at night. In addition, granules that had swelled before secretion in iron-deficient barley roots were observed to shrink after secretion (Nishizawa et al. (1987) J. Plant Nutr.,
10: 1013-1020), it is believed that mugineic acid is synthesized in these granules. These results suggest that the iron deficiency response of grasses is established not only by mugineic acid synthesis, but also by a complex regulatory system such as transmission of iron deficiency signals and changes in root morphology.

【0006】ムギネ酸合成経路に関わる酵素として、ニ
コチアナミン合成酵素の遺伝子が単離され、鉄欠乏によ
り誘導されていることが報告された(Higuchi et al. (1
999)Plant Physiol. (in press))。また、ニコチアナミ
ンアミノ基転移酵素(NAAT)の遺伝子が単離され、
鉄欠乏により誘導されていた(Takahashi et al. 199
7)。また、鉄欠乏オオムギ根、コントロールのオオムギ
根から抽出したmRNAを用いたディファレンシャルス
クリーニングにより、鉄欠乏条件下で特異的に誘導され
る遺伝子Ids1Ids2Ids3が単離された。
Ids1は、メタロチオネイン様タンパク質をコードす
る遺伝子である(Okumura et al. 1991)。Ids2は、
その遺伝子配列から予測されるアミノ酸配列が、水酸化
酵素に相同性をもつ遺伝子であり(Okumura et al. 199
4)、Ids3もまた、その遺伝子配列から予測されるア
ミノ酸配列が、水酸化酵素に相同性をもつ遺伝子であっ
た(Nakanishi et al. 1993)。エピヒドロキシムギネ酸
合成経路には、水酸化反応が2カ所存在し、この遺伝子
がこの反応を触媒する酵素をコードしているものと考え
られている。
[0006] As an enzyme involved in the mugineic acid synthesis pathway, a gene for nicotianamine synthase has been isolated and reported to be induced by iron deficiency (Higuchi et al. (1)
999) Plant Physiol. (In press)). Also, the gene for nicotianamine aminotransferase (NAAT) has been isolated,
It was induced by iron deficiency (Takahashi et al. 199
7). In addition, differential screening using mRNAs extracted from iron-deficient barley roots and control barley roots isolated genes Ids1 , Ids2 , and Ids3 that are specifically induced under iron-deficiency conditions.
Ids1 is a gene encoding a metallothionein-like protein (Okumura et al. 1991). Ids2 is
The amino acid sequence predicted from the gene sequence is a gene having homology to hydroxylase (Okumura et al. 199).
4), Ids3 was also a gene whose amino acid sequence predicted from its gene sequence had homology to hydroxylase (Nakanishi et al. 1993). There are two hydroxylation reactions in the epihydroxymugineic acid synthesis pathway, and it is thought that this gene encodes an enzyme that catalyzes this reaction.

【0007】また、オオムギ根において鉄欠乏により誘
導されるタンパク質として、Ids3タンパク質、アデ
ニンリボースリン酸転移酵素(板井, 1999)、ギ酸脱水素
酵素(Suzuki et al. 1998)、そして36kDaタンパク
質(入船, 修士論文(1991))などが挙げられる。イネ科植
物は、鉄欠乏条件で、ムギネ酸を生合成するが、このと
き根に含まれるメチオニンが減少するためにメチオニン
サイクルでメチオニンを合成すると共に、生じたアデニ
ンをAMPに変換するためにアデニンリボースリン酸転
移酵素が誘導されていると考えられている(板井, 199
9)。ギ酸脱水素酵素は、メチオニンサイクルで生じたギ
酸を分解する。また鉄欠乏のイネの根では、ミトコンド
リアの形態変化と電子伝達系のエネルギーチャージの減
少(Mori et al. 1991)が報告されており、ギ酸脱水素酵
素は、鉄欠乏により生じた嫌気条件により誘導され、エ
ネルギー源としてのNADHの供給をしているものと考
えられている。
[0007] Proteins induced by iron deficiency in barley root include Ids3 protein, adenine ribose phosphotransferase (Itai, 1999), formate dehydrogenase (Suzuki et al. 1998), and 36 kDa protein (Irifune, Master's thesis (1991)). Gramines biosynthesize mugineic acid under iron-deficient conditions.At this time, methionine contained in the roots is reduced, so that methionine is synthesized in the methionine cycle, and adenine is converted to AMP. It is thought that ribose phosphotransferase is induced (Itai, 199
9). Formate dehydrogenase degrades formate generated in the methionine cycle. In iron-deficient rice roots, mitochondrial morphological changes and a decrease in the energy charge of the electron transport system have been reported (Mori et al. 1991), and formate dehydrogenase is induced by anaerobic conditions caused by iron deficiency. It is considered that NADH is supplied as an energy source.

【0008】オオムギ根において鉄欠乏により誘導され
るタンパクのなかで、二次元電気泳動上の36kDaタ
ンパク質は、得られたアミノ酸断片から遺伝子が単離さ
れておらず、またその機能も特定されていないなかっ
た。そして、この蛋白質は鉄吸収に何かの形で関与して
いるのではないかと考えられていたが、本発明者らはこ
の機能明らかにするための各種の実験を試みた。主にウ
エスタンブロッティング解析を用いたタンパク質レベル
での解析と、このタンパク質をコードする遺伝子を単離
し、遺伝レベルでの解析を試みた。
[0008] Among the proteins induced by iron deficiency in barley roots, the 36 kDa protein on two-dimensional electrophoresis has not been isolated from the amino acid fragment obtained and its function has not been specified. Did not. Then, it was thought that this protein might be involved in iron absorption in some form, but the present inventors tried various experiments to elucidate this function. Analysis at the protein level, mainly using western blotting analysis, isolation of the gene encoding this protein, and analysis at the genetic level were attempted.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、オオムギ根
における36kDaタンパク質のをコードする新規な遺
伝子及び当該タンパク質からなるイネ科植物の鉄吸収の
改善剤を提供するものである。さらに、本発明は、オオ
ムギ根における36kDaタンパク質のをコードする遺
伝子を単離し、遺伝レベルでの解析、及び当該タンパク
質の機能、有用性を明らかにすることを目的としてい
る。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a novel gene encoding a 36 kDa protein in barley root, and an agent for improving iron absorption of grasses comprising the protein. Furthermore, an object of the present invention is to isolate a gene encoding a 36 kDa protein in barley root, analyze at the genetic level, and clarify the function and usefulness of the protein.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、鉄欠乏オオム
ギ根由来の36kDaタンパク質からなるイネ科植物の
鉄吸収改善剤に関する。本発明の36kDaタンパク質
は、配列番号1に記載のアミノ酸配列、又はその一部の
アミノ酸が欠失、付加、置換されてなるアミノ酸配列を
有するものであって、前記した作用を有するものであ
る。また、本発明は前記したタンパク質をコードする新
規な遺伝子に関する。本発明は、配列番号2に記載の塩
基配列、又はその一部の塩基が欠失、付加、置換されて
なる塩基配列を有する鉄欠乏オオムギ根由来の36kD
aタンパク質をコードするDNAに関する。本発明のD
NAはゲノムを包含するものであり、ゲノムとしては配
列番号3に記載の塩基配列、又はその一部の塩基が欠
失、付加、置換されてなる塩基配列を有するDNAが挙
げられる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an agent for improving iron absorption of a Poaceae plant comprising a 36 kDa protein derived from an iron-deficient barley root. The 36 kDa protein of the present invention has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or an amino acid sequence in which a part of the amino acids are deleted, added, or substituted, and has the above-described action. The present invention also relates to a novel gene encoding the above-mentioned protein. The present invention relates to an iron-deficient barley root-derived 36 kD having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 or a nucleotide sequence in which a part of the nucleotides are deleted, added, or substituted.
a related to the DNA encoding the protein. D of the present invention
NA includes the genome, and examples of the genome include DNA having a base sequence described in SEQ ID NO: 3 or a base sequence in which some bases are deleted, added, or substituted.

【0011】本発明のDNAは、ケルチモチーフ(Kelc
h motif)を有することを特徴とするものであり、した
がって、本発明は、配列番号1に記載のアミノ酸配列、
又はその一部のアミノ酸が欠失、付加、置換されてなる
アミノ酸配列を有する鉄欠乏オオムギ根由来の36kD
aタンパク質からなるイネ科植物の鉄吸収に関与するタ
ンパク質の遺伝子の転写制御剤に関する。また、本発明
は、前記タンパク質をコードするDNAからなるイネ科
植物の鉄吸収に関与するタンパク質の遺伝子の転写制御
剤にも関する。さらに、本発明は前記した36kDaタ
ンパク質をコードする遺伝子又は36kDaタンパク質
と同等な機能を有するタンパク質をコードする遺伝子が
導入された植物、好ましくはイネ科植物に関する。
[0011] The DNA of the present invention has a kerchi motif (Kelc motif).
h motif), and thus the present invention provides an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1,
Or an iron-deficient barley root-derived 36 kD having an amino acid sequence in which some of the amino acids are deleted, added, or substituted
The present invention relates to a transcriptional regulator of a gene of a protein, which comprises a protein and is involved in iron absorption of a gramineous plant. The present invention also relates to a transcriptional regulator of a gene of a protein involved in iron absorption of a gramineous plant, comprising a DNA encoding the protein. Furthermore, the present invention relates to a plant, preferably a grass plant, into which a gene encoding the above 36 kDa protein or a gene encoding a protein having a function equivalent to the 36 kDa protein has been introduced.

【0012】本発明のイネ科植物の鉄吸収改善剤の有効
成分となる36kDaタンパク質は、二次元電気泳動上
の分子量36kDa、等電点pI5.0の鉄欠乏処理の
オオムギ根で量が増加するタンパク質として、ムギネ酸
研究の初期の頃から見いだされていたものである。しか
し、このタンパク質の遺伝子はこれまで単離されていな
いかったし、このタンパク質の機能も明らかにされてい
なかった。本発明者らは、このタンパク質に特異的な抗
体を作成し、様々な栽培条件で育てた植物を対象として
ウエスタンブロッティング解析を行うことなどにより、
その機能を明らかにすると共に、当該36kDaタンパ
ク質の遺伝子を単離するための新規な部分アミノ酸断片
を単離し、これを用いて当該タンパク質の遺伝子をクロ
ーニングし、その配列を決定した。
The amount of 36 kDa protein, which is an active ingredient of the agent for improving iron absorption of grasses of the present invention, increases in barley roots treated with iron deficiency having a molecular weight of 36 kDa and an isoelectric point pI of 5.0 on two-dimensional electrophoresis. It has been found as a protein since the early days of mugineic acid research. However, the gene for this protein has not been isolated and the function of this protein has not been clarified. The present inventors have created antibodies specific to this protein, and by performing Western blotting analysis on plants grown under various cultivation conditions,
The function was clarified, and a novel partial amino acid fragment for isolating the gene of the 36 kDa protein was isolated. Using this fragment, the gene of the protein was cloned and its sequence was determined.

【0013】鉄欠乏の条件でオオムギを栽培し、それぞ
れの根から二次元電気泳動により目的の36kDaタン
パク質を単離した。まず、本発明の鉄欠乏誘導性36k
Daタンパク質がどのような条件で誘導されるのかをウ
エスタンブロッティング法で検出した。解析対象とした
植物の栽培条件の項目を以下の(1)から(5)に示
す。
Barley was cultivated under iron deficiency conditions, and the desired 36 kDa protein was isolated from each root by two-dimensional electrophoresis. First, the iron deficiency-inducible 36k of the present invention
The conditions under which the Da protein was induced were detected by Western blotting. The items of the cultivation conditions of the plants to be analyzed are shown in (1) to (5) below.

【0014】(1)イネ科植物(オオムギ(Hordeum vul
gare L. cv. Ehimehadaka no.1)、ライムギ(Secale c
ereale L. cv. Imperial)、コムギ(Triticum aestivu
m L. cv. Chinese spring)、カラスムギ(Avena sativ
a L. cv. Yakushin)、トウモロコシ(Zea mays L. cv.
Alice)、ソルガム(Sorghum bicor L. Moench cv. Bi
g Jim)、イネ(Oryza sativa L. cv. Koshihikari))
での鉄欠乏条件、コントロール条件の根(オオムギとラ
イムギのみ地上部を含む)。 (2)オオムギ根での鉄欠乏処理による経時変化。 (3)オオムギの微量元素(Fe, B, Cu, Mn, Zn)の欠乏
及び過剰条件。 (4)オオムギの幼植物から播種後80日までの生育過
程。 (5)双子葉植物(トマト(Lycopersicon esculentum
L. cv. Bonner Beste)、タバコ(Nicotiana tabacum
L. cv. Xanthi))での鉄欠乏条件、コントロール条件。
(1) Gramineous plants (Hordeum vul
gare L. cv. Ehimehadaka no.1), rye (Secale c)
ereale L. cv. Imperial), wheat (Triticum aestivu)
m L. cv. Chinese spring, oats (Avena sativ)
a L. cv. Yakushin, corn (Zea mays L. cv.
Alice), Sorghum (Sorghum bicor L. Moench cv. Bi)
g Jim), rice (Oryza sativa L. cv. Koshihikari))
In iron deficiency conditions, control conditions in roots (only barley and rye include aboveground parts). (2) Changes with time due to iron deficiency treatment in barley roots. (3) Deficiency and excess conditions of barley trace elements (Fe, B, Cu, Mn, Zn). (4) Growth process from seedling of barley to 80 days after sowing. (5) dicotyledonous plant (tomato (Lycopersicon esculentum)
L. cv. Bonner Beste, tobacco (Nicotiana tabacum)
L. cv. Xanthi)) iron deficiency condition, control condition.

【0015】この結果次のことがわかった。 (1)鉄欠乏条件,コントロール条件のイネ科植物 オオムギでは、36kDaタンパク質は、鉄欠乏条件の
根で強く検出され、コントロール条件の根では極微量検
出された。地上部については、鉄欠乏,コントロール条
件ともに36kDaタンパク質は全く検出されなかっ
た。鉄欠乏条件下で強く誘導されていたことは、入船
(1991)の結果と一致した。しかしコントロール条
件のオオムギで極微量発現していることは、今回初めて
得られた知見である。コントロール条件下でこのタンパ
ク質が発現していることが人為的でないことは、後のオ
オムギの幼植物から播種後80日までの生育過程の結果
で述べる。
As a result, the following was found. (1) Gramineous plants under iron deficiency and control conditions In barley, the 36 kDa protein was strongly detected in the roots under the iron deficiency condition, and a trace amount was detected in the roots under the control condition. In the aerial part, no 36 kDa protein was detected in both iron deficiency and control conditions. The strong induction under iron deficiency conditions was consistent with the results of immigration (1991). However, the fact that it is expressed in a very small amount in barley under control conditions is a finding obtained for the first time this time. The fact that expression of this protein under control conditions is not artificial is described later in the results of the growth process from the seedling of barley to 80 days after sowing.

【0016】ライムギでも、地上部については、鉄欠
乏,コントロール条件ともに36kDaタンパク質は全
く検出されず、鉄欠乏条件の根で強く検出された。コン
トロール条件のライムギの根では、オオムギより多くこ
のタンパク質が検出された。オオムギ、コムギ、カラス
ムギ、トウモロコシ、ソルガム、イネの根を用いた解析
では、いずれの植物でもコントロール条件よりも鉄欠乏
条件で強く検出された。これらの結果と合わせて検出強
度の高い順に並べると、オオムギ>ライムギ>コムギ>
カラスムギ≫ソルガム≧トウモロコシ≧イネの順であっ
た。トウモロコシで検出されたバンドは、ほかのイネ科
植物と比べて分子量が低かったことも1つの特徴であっ
た。イネ科植物のムギネ酸分泌量は、オオムギ>カラス
ムギ>コムギ≧ライムギ>トウモロコシ≧ソルガム>イ
ネの順に高いことが知られている(Marschner et al. 1
986;Rheld et al. 1991)。また、鉄欠乏処理をしてか
らのムギネ酸の分泌量の増加率と維持率は、品種間差が
あることが知られており(Mori et al. 1991)、これら
の知見とを組み合わせると、このタンパク質の検出量と
ムギネ酸分泌量には、高い相関があると考えられる。し
たがってこのタンパク質が、ムギネ酸合成に関与してい
ると考える。
In the case of rye, no 36 kDa protein was detected in the above-ground part under both iron deficiency and control conditions, but was strongly detected in the roots under iron deficiency conditions. In the rye root under the control condition, this protein was detected more than in the barley. In the analysis using barley, wheat, oat, corn, sorghum, and rice roots, all plants were detected more strongly in iron deficiency condition than in control condition. Arranging these results in descending order of detection intensity, barley>rye>wheat>
Oats ≫ sorghum ≧ corn ≧ rice. One characteristic of the band detected in corn was that the molecular weight was lower than that of other grasses. It is known that the amount of mugineic acid secreted by grasses increases in the order of barley>oats>wheat>rye>corn>sorghum> rice (Marschner et al. 1).
986; Rheld et al. 1991). It is also known that the rate of increase and maintenance of mugineic acid secretion after iron deficiency treatment varies among varieties (Mori et al. 1991). It is considered that there is a high correlation between the detected amount of this protein and the amount of mugineic acid secreted. Therefore, it is considered that this protein is involved in mugineic acid synthesis.

【0017】(2)オオムギの鉄欠乏処理における経時
的変化 36kDaタンパク質は、鉄欠乏処理後3日目から徐々
に誘導され、5日目から強いバンドとして検出された。
鉄再投与後2日目から徐々にタンパク質量の減少が観察
され、鉄再投与後7日目に鉄欠乏処理前と同じレベルに
戻った。オオムギにおけるムギネ酸の分泌量は、鉄欠乏
処理後徐々に増加し、12日から15日目程で最大とな
る(Mori et al. 1991)。今回の実験では、鉄欠乏処
理7日目までしか行っていないが、このタンパク質の誘
導のされ方が、オオムギにおけるムギネ酸分泌量の増加
と並行的であると言える。しかし、鉄投与後の36kD
aタンパク質の減少の傾向は、ムギネ酸類合成系の酵素
であるニコチアナミン合成酵素、ニコチアナミンアミノ
基転移酵素の酵素活性の減少と異なる傾向を示した。
ニコチアナミン合成酵素とニコチアナミンアミノ基転移
酵素の酵素活性は、鉄再投与後2日目にそれぞれ1/
6、1/4に減少しているが(Kanazawa et al. 199
5)、36kDaタンパク質はこれらの酵素に比べて鉄
再投与後のタンパク質の減少が緩やかであると言える。
このことは、植物体内でのこのタンパク質の安定性に由
来しているものなのか、それとも36kDaタンパク質
の遺伝子の転写産物が、ムギネ酸合成系酵素の遺伝子の
転写産物とは異なる転写制御を受けているためであるか
もしれない。
(2) Temporal change in barley during iron deficiency treatment The 36 kDa protein was gradually induced from the 3rd day after the iron deficiency treatment and was detected as a strong band from the 5th day.
From the second day after the iron re-administration, the protein amount was gradually decreased, and returned to the same level as before the iron deficiency treatment on the seventh day after the iron re-administration. The secretion of mugineic acid in barley gradually increases after iron deficiency treatment and peaks at around day 12 to 15 (Mori et al. 1991). In this experiment, although the experiment was performed only until the 7th day of iron deficiency treatment, it can be said that the manner of inducing this protein is parallel to the increase in the amount of mugineic acid secreted in barley. However, 36kD after iron administration
The tendency of the decrease in a protein was different from the decrease in the enzymatic activities of nicotianamine synthase and nicotianamine aminotransferase, which are enzymes of the mugineic acid synthesis system.
The enzyme activities of nicotianamine synthase and nicotianamine aminotransferase were 1 /
6, 1/4 (Kanazawa et al. 199
5) It can be said that the 36-kDa protein shows a more gradual decrease in protein after iron re-administration than these enzymes.
This may be due to the stability of this protein in the plant, or the transcription of the 36 kDa protein gene may be regulated differently from the transcription of the mugineate synthase gene. It may be because there is.

【0018】(3)オオムギの微量元素(Fe,B,C
u,Mn,Zn)の欠乏、過剰処理 36kDaタンパク質の検出された量は、 (−)Fe≫(−)Zn>(++)B>(++)Mn≧
(−)Cu>(−)B の順であった。鉄欠乏条件下で強く誘導されているのが
特徴的で、次いで多く誘導された亜鉛欠乏と比べてもそ
の差は非常に大きかった。ホウ素過剰以降は、鉄欠乏と
比べると誘導されたタンパク質量は微量だった。鉄欠乏
で検出されたタンパク質量が他の微量元素ストレスに比
べて非常に多いことから、このタンパク質は鉄欠乏誘導
性であると考えられる。イネ科植物は、亜鉛欠乏になる
と植物体内の移行性の鉄が減少するために鉄欠乏とな
り、ムギネ酸を分泌する(Walter etal. 1994)。また
極度の亜鉛欠乏では、弱いクロロシスを起こす。植物体
内では、亜鉛欠乏により二次的に弱い鉄欠乏症を引き起
こし、これによりこのタンパク質が検出されたと考えら
れる。また、銅欠乏においてもムギネ酸が分泌されると
いう報告がある(Gries et al . 1998)。マンガン過剰
では、一般的に植物が内在的な鉄欠乏になることが知ら
ている(Marschner. 1995)。鉄欠乏とホウ素の過剰・
欠乏を関連付ける知見は現在得られていないため、この
タンパク質が検出されたことを現時点では、意味付ける
ことは出来ない。
(3) Trace elements of barley (Fe, B, C)
u, Mn, Zn) deficiency, overtreatment The detected amount of the 36 kDa protein is (−) Fe≫ (−) Zn> (++) B> (++) Mn ≧
The order was (−) Cu> (−) B. Characteristically, it was strongly induced under iron deficiency conditions, and the difference was very large even when compared to zinc deficiency, which was more frequently induced. After boron excess, the amount of induced protein was minimal compared to iron deficiency. Since the amount of protein detected in iron deficiency is much higher than in other trace element stresses, this protein is considered to be iron deficiency-inducing. Gramineous plants become deficient in iron because zinc is deficient in migrating iron in the plant and secrete mugineic acid (Walter et al. 1994). Extreme zinc deficiency causes weak chlorosis. It is considered that in plants, zinc deficiency caused secondary weak iron deficiency, which led to the detection of this protein. There is also a report that mugineic acid is secreted in copper deficiency (Gries et al. 1998). It is known that excess manganese generally leads to endogenous iron deficiency in plants (Marschner. 1995). Iron deficiency and excess boron
At this time, it is not possible to imply that this protein was detected, as no findings linking the deficiency are currently available.

【0019】(4)オオムギの幼植物から播種後80日
までの生育過程 播種前の種子からは、36kDaタンパク質は検出され
なかった。播種後4日目に極微量このタンパク質が検出
され、播種後30日までこのタンパク質は少量増加し播
種後40日目以降は、極微量検出されたが幼植物程では
なかった。播種後4日目から30日目の幼植物は、オオ
ムギの生育過程で最も生育率の高い時期である。そのた
め植物体内での鉄の要求量に供給量が追いつかないため
に、内在的に弱い鉄欠乏がこの時期の生体内で起こって
いるのではないかと考えられた。オオムギにおいて、3
6kDaタンパク質が恒常的に極微量観察されたこと
は、微量のムギネ酸が恒常的に分泌される現象(Takagi
et al. 1984)と似た傾向を示している。ライムギの
コントロール条件の根では、オオムギのコントロール条
件より多く36kDaタンパク質が検出された。ライム
ギの根では、このタンパク質が恒常的に発現している遺
伝子を持っているのかもしれない。
(4) Growth process from seedling of barley up to 80 days after sowing No 36 kDa protein was detected from seeds before sowing. A very small amount of this protein was detected on the fourth day after seeding, and the amount of this protein increased in small amounts until 30 days after the seeding. The seedlings from the 4th to 30th days after sowing have the highest growth rate in the growth process of barley. Therefore, it was thought that the endogenous weak iron deficiency occurred in the living body at this time because the supply amount could not keep up with the required amount of iron in the plant. In barley, 3
The fact that a trace amount of the 6 kDa protein was constantly observed means that a trace amount of mugineic acid was constantly secreted (Takagi
et al. 1984). In the root of the rye control condition, a 36 kDa protein was detected more than in the barley control condition. In rye root, this protein may have a gene that is constantly expressed.

【0020】(5)鉄欠乏条件、コントロール条件のト
マト、タバコ タバコでは、鉄欠乏の根でこのタンパク質が検出された
が、オオムギのバンドと比べると極微量であった。ま
た、タバコのコントロール条件の根とコントロール条
件、鉄欠乏条件の地上部では検出されなかった。トマト
では、コントロール条件、鉄欠乏条件の根と地上部共に
このタンパク質は検出されなかった。ストラテージ−I
の鉄獲得機構を持つタバコにおいて、鉄欠乏条件の根で
このタンパク質が検出されたことから、このタンパク質
は、鉄欠乏の植物体内でストラテージ−Iとストラテー
ジ−IIに共通な機能をもっているものと推測される。ト
マトの鉄欠乏根で検出されなかったことについては、今
回用いたオオムギのタンパク質に対する抗体では、双子
葉植物の同様の機能を示すタンパク質と相同性が低いた
め検出できなかったためなのかもしれない。
(5) In tomato and tobacco under iron-deficient conditions and control conditions, this protein was detected in iron-deficient roots, but in a trace amount compared to the barley band. In addition, it was not detected in the root of the tobacco control condition and in the aerial part of the control condition and iron deficiency condition. In tomato, this protein was not detected in the roots and above-ground parts under the control condition, iron deficiency condition. Strategy-I
This protein was detected in the roots of iron-deficient conditions in tobacco having an iron-acquisition mechanism. Is done. The lack of detection in the iron-deficient roots of tomato may be because the antibodies against barley proteins used in this study could not be detected due to their low homology to proteins having similar functions in dicotyledonous plants.

【0021】以上の結果から、36kDaタンパク質が
ムギネ酸合成に関与する酵素群の遺伝子の制御因子の機
能を持っていることも考えられた。ムギネ酸類を生産し
ない双子葉植物のタバコでも抗体に認識されるタンパク
質が鉄欠乏の根で誘導され、シロイヌナズナにもオオム
ギの36kDaタンパク質の相同性クローンが5つ存在
した(図4)。このことからも、36kDaタンパク質
は、異なる鉄獲得機構(Strategy-I、Strategy-II)を持
つ植物体内で同じ機能を有しているとも考えられる。鉄
に関するタンパク質の遺伝子の制御因子という考えはこ
の現象に矛盾しない。しかし、後述するように、今回得
られたcDNAクローンから予想されるアミノ酸配列に
は既知の「核移行シグナル配列」が認められず、むしろ
マイクロボデイーへの移行シグナルが見出されたので
(図2)、このcDNAクローンが全長であるのかどう
かが問題点になる。
From the above results, it was also considered that the 36 kDa protein has a function of a regulator of genes of enzymes involved in mugineic acid synthesis. In dicot tobacco that does not produce mugineic acids, a protein recognized by the antibody was induced in iron-deficient roots, and five homologous clones of barley 36 kDa protein were also found in Arabidopsis thaliana (FIG. 4). This also suggests that the 36 kDa protein has the same function in plants having different iron acquisition mechanisms (Strategy-I, Strategy-II). The idea of a protein regulator of iron-related proteins is consistent with this phenomenon. However, as will be described later, a known “nuclear translocation signal sequence” was not recognized in the amino acid sequence predicted from the cDNA clone obtained this time, but rather a translocation signal to the microbody was found (FIG. 2). The question is whether this cDNA clone is full length or not.

【0022】タンパク質レベルの解析結果から、36k
Daタンパク質はイネ科植物で鉄欠乏により特に強く誘
導されることが明らかになった。このタンパク質がイネ
科植物のムギネ酸を介した鉄獲得機構に深く関与してい
ることが予想される。36kDaタンパク質の機能を遺
伝子レベルで明らかにするために、遺伝子のクローニン
グを試みた。得られた部分アミノ酸配列をもとにディジ
ェネレートプライマーを作成し、オオムギcDNAをテ
ンプレートにしてPCRを行った。得られたPCR産物
をプローブにしてコロニーハイブリダイゼーションによ
りスクリーニングを行った。
From the analysis result at the protein level, 36 k
Da protein was found to be particularly strongly induced by iron deficiency in grasses. It is expected that this protein is deeply involved in the mechanism of iron acquisition via mugineic acid in grasses. To elucidate the function of the 36 kDa protein at the gene level, we attempted to clone the gene. A degenerate primer was prepared based on the obtained partial amino acid sequence, and PCR was performed using barley cDNA as a template. Screening was performed by colony hybridization using the obtained PCR product as a probe.

【0023】これまで36kDaタンパク質の遺伝子が
単離されなかった理由として、得られた部分アミノ酸配
列が短かかったために特異性の高いディジェネレートプ
ライマーが作れなかった事が挙げられる。現在得られて
いる部分アミノ酸配列が、V8プロテアーゼ処理により
得られている事から今回は、リジルエンドペプチダーゼ
で処理しアミノ酸断片を得ることにした。鉄欠乏オオム
ギ根からタンパク質を抽出し、二次元電気泳動したゲル
からスポットを切り出し精製した。リジルエンドペプチ
ダーゼで分解し,部分アミノ酸断片を単離した。この断
片のアミノ酸配列をアミノ酸シークエンサーで決定し
た。今回得られた部分アミノ酸配列は以下に示す通りで
ある。 DHTELNELYSFDTATS(X)W(X)L このアミノ酸配列は、前回得られたアミノ酸配列より7
アミノ酸残基分だけ長い配列であった。これらの配列は
いずれも、これまで知られているムギネ酸生合成系の酵
素、S−アデノシルメチオニン合成酵素、ニコチアナミ
ン合成酵素、ニコチアナミンアミノ基転移酵素の配列と
は一致しなかった(Takizawa et al. 1996; Higuchi et
al. 1999; Takahashi et al. 1997)。
The reason that the gene of the 36 kDa protein has not been isolated so far is that the obtained partial amino acid sequence was too short to produce a highly specific degenerate primer. Since the currently obtained partial amino acid sequence has been obtained by V8 protease treatment, this time it was decided to treat it with lysyl endopeptidase to obtain an amino acid fragment. Proteins were extracted from iron-deficient barley roots, spots were cut out from the two-dimensional electrophoresed gel, and purified. It was digested with lysyl endopeptidase and the partial amino acid fragment was isolated. The amino acid sequence of this fragment was determined using an amino acid sequencer. The partial amino acid sequence obtained this time is as shown below. DHTELNELYSFDDATAS (X) W (X) L This amino acid sequence is 7 amino acids from the previously obtained amino acid sequence.
The sequence was longer by amino acid residues. None of these sequences matched the sequences of the known mugineic acid biosynthesis enzymes, S-adenosylmethionine synthase, nicotianamine synthase, and nicotianamine aminotransferase (Takizawa et al.) . 1996; Higuchi et
al. 1999; Takahashi et al. 1997).

【0024】36kDaタンパク質をリジルエンドペプ
ダーゼにより消化して得られた部分アミノ酸配列である
DHTELNELYSFDTATS(X)W(X)Lよ
り推定される塩基配列からディジェネレートプライマー
5’−AAYGARYTNTAYWSNTTYGAYA
CATCG−3’(プライマーA)と、5’−GAYC
AYCNGARYTNAAYGARYT−3’(プライ
マーB)を作成した。鉄欠乏オオムギ根由来のcDNA
ライブラリーを鋳型としてアダプタープライマー、プラ
イマーA及びBを用いて以下の反応条件でGene A
mp PCR System 9600(PERKIN
ELMER)によりPCR反応を行った。
The degenerate primer 5'-AAYGARYTNTAYWSNTTYGAYA was derived from the nucleotide sequence deduced from DHTELNELYSFDSTATS (X) W (X) L, which is a partial amino acid sequence obtained by digesting the 36 kDa protein with lysyl endopeptase.
CATCG-3 '(primer A) and 5'-GAYC
AYCNGARYTNAAYGARYT-3 ′ (primer B) was prepared. CDNA from iron-deficient barley root
Gene A was used under the following reaction conditions using an adapter primer, primers A and B using the library as a template.
mp PCR System 9600 (PERKIN
ELMER).

【0025】PCRの結果、約200bpの断片が得ら
れた(図2、*の矢印で示した部分)。このPCR産物
をpT7blueベクターにライゲーションした。形質
転換された大腸菌をLB液体培地[アンピシリン(1μ
g/mL)、テトラサイクリン(1μg/mL)を量含
む]で37℃1晩培養し、アルカリ/SDS法によりプ
ラスミドを調整した。これを制限酵素処理して、300
bpのインサートを含むプラスミドDNAをシークエン
スした。一方、PCR産物をインサートに持つプラスミ
ドをEcoRI、HindIIIで消化し、得られた上
清をプローブの鋳型として、Random Prime
r DNA Labeling Kit Ver.2.
0(TaKaRa)を用いてプローブを作製した。
As a result of the PCR, a fragment of about 200 bp was obtained (portion indicated by an arrow marked with * in FIG. 2). This PCR product was ligated into the pT7blue vector. The transformed E. coli was transformed into an LB liquid medium [ampicillin (1 μm).
g / mL) and tetracycline (1 μg / mL) at 37 ° C. overnight, and the plasmid was prepared by the alkali / SDS method. This is treated with a restriction enzyme to give 300
Plasmid DNA containing the bp insert was sequenced. On the other hand, a plasmid having a PCR product as an insert was digested with EcoRI and HindIII, and the obtained supernatant was used as a probe template to prepare a Random Prime.
r DNA Labeling Kit Ver. 2.
0 (TaKaRa) was used to prepare a probe.

【0026】cDNAライブラリーをプレーティングし
て、コロニーハイブリダイゼーション法によりスクリー
ニングして、ポジティブクローンを得た。得られたクロ
ーンは、36kDaタンパク質をコードするcDNAで
あることが判明した。このcDNAを用いてノーザン解
析、ゲノミックサザン解析を用い、遺伝子レベルでこの
タンパク質の解析を行った。
The cDNA library was plated and screened by the colony hybridization method to obtain a positive clone. The obtained clone was found to be a cDNA encoding a 36 kDa protein. Using this cDNA, Northern protein analysis and genomic Southern analysis were used to analyze this protein at the gene level.

【0027】得られたプラスミドは、36kDaタンパ
ク質のcDNAクローンであった。決定した配列を図2
に示した。塩基配列を配列番号2に、そのアミノ酸配列
を配列番号1に示す。このクローンは、全長1312b
p、327個のアミノ酸から成る34kDaのタンパク
質に相当するオープンリーディングフレームを持ってい
た。データベース検索によると、この36kDaタンパ
ク質の遺伝子配列にホモロジーを持つものは、イネで3
つのESTクローンが存在していることがわかったため
この遺伝子がジーンファミリー(gene family)を形成
していると考えられた。これらのジーンファミリーとそ
れらの相同性を図3に示す。
The obtained plasmid was a cDNA clone of the 36 kDa protein. Figure 2 shows the determined sequence.
It was shown to. The nucleotide sequence is shown in SEQ ID NO: 2, and the amino acid sequence is shown in SEQ ID NO: 1. This clone has a total length of 1312b
p had an open reading frame corresponding to a 34 kDa protein consisting of 327 amino acids. According to a database search, rice having homology to the gene sequence of this 36 kDa protein was 3 in rice.
Since it was found that two EST clones existed, it was considered that this gene formed a gene family. These gene families and their homology are shown in FIG.

【0028】また、36kDaタンパク質のcDNAク
ローンから予想されるアミノ酸配列に相同性を持つもの
は、シロイヌナズナに5つの存在した。シロイヌナズナ
の相同性クローンのアミノ酸配列を図4に示す。これ
は、ウエスタンブロッティングにおいて、双子葉である
タバコの鉄欠乏の根で36kDaタンパク質が検出され
たことを間接的に裏付ける結果と考えられた。シロイヌ
ナズナの相同性クローン5つのうち1つは、第2染色体
に存在し、3つはクラスターで第3染色体に存在してい
た。これらシロイヌナズナの染色体上の配列は、ゲノム
プロジェクトにより明らかにされたもので、これらがす
べて発現しているかは不明である。もう一つは、cDN
Aで単離された機能未知のクローン(AT−S3346
4)で第2、第3染色体のものとは異なっていた.シロ
イヌナズナの塩基配列から予想されるアミノ酸配列と、
36kDaタンパク質のcDNAクローンから予想され
るアミノ酸配列には、保存されている領域があった(図
4参照)。アミノ酸配列中の’FGG’の存在する領域
の4個所が全て保存され、9つの’W’のうちの8つ保
存されていた。36kDaタンパク質の局在の可能性を
コンピューター検索したところマイクロボディーの可能
性が75%と予測された(PSORT, http://www.im
cb.osaka-u.ac.jp/nakai /from. html)。
There were five Arabidopsis thaliana homologues to the amino acid sequence predicted from the cDNA clone of the 36 kDa protein. FIG. 4 shows the amino acid sequence of the homologous clone of Arabidopsis thaliana. This was considered to be a result indirectly supporting that the 36 kDa protein was detected in the iron-deficient root of tobacco, which is a dicotyledon, in Western blotting. One of five Arabidopsis homologous clones was present on chromosome 2 and three were clustered on chromosome 3. The sequences on the chromosomes of Arabidopsis have been revealed by the Genome Project, and it is unknown whether they are all expressed. Another is cDN
A clone of unknown function (AT-S3346)
In 4), it was different from that of chromosomes 2 and 3. An amino acid sequence predicted from the nucleotide sequence of Arabidopsis,
The amino acid sequence predicted from the cDNA clone of the 36 kDa protein contained a conserved region (see FIG. 4). All four regions of the region where 'FGG' was present in the amino acid sequence were conserved, and eight of the nine 'W's were conserved. Computer retrieval of the localization potential of the 36 kDa protein predicted a 75% microbody potential (PSORT, http://www.im
cb.osaka-u.ac.jp/nakai/from.html).

【0029】鉄欠乏のオオムギに鉄の再投与を行ったと
きの36kDaタンパク質の減少は、ムギネ酸合成に関
与するニコチアナミン合成酵素、ニコチアナミンアミノ
基転移酵素の酵素活性の減少の傾向(Higuchi et al. 1
996, Kanazawa et al. 1998)に比べてとても緩やかで
あった。単離されたcDNAクローンから予測されるア
ミノ酸配列のコンピューターによる36kDaタンパク
の細胞内局在予測は高いスコアーでマイクロボディーで
あった。この理由は、アミノ酸配列中にマイクロボディ
ーへの移行配列’ARL’を持つためと考えられた。ま
たシロイヌナズナの2つの相同性クローンにもマイクロ
ボディーへの移行配列’ARL’が存在していた(図4
参照)。
[0029] The decrease in the 36 kDa protein when iron is re-administered to iron-deficient barley tends to decrease the enzyme activities of nicotianamine synthase and nicotianamine aminotransferase involved in mugineate synthesis (Higuchi et al. 1
996, Kanazawa et al. 1998). Computerized prediction of the intracellular localization of the 36 kDa protein from the amino acid sequence predicted from the isolated cDNA clone was a microbody with a high score. This was thought to be because the amino acid sequence had a transition sequence 'ARL' to the microbody. In addition, two homologous clones of Arabidopsis thaliana also had a transfer sequence 'ARL' to the microbody (FIG. 4).
reference).

【0030】図4に示したように、このタンパク質のア
ミノ酸配列は、4つの’FGG’(緑)と8つの’W’
(赤)が特徴である。とりわけ1タンパク質分子中に9
つしか存在しない’W’のうち8つが保存されているこ
とには、何らかの積極的な意味があるものと思われ
る。’W’と’FGG’は一定の間隔で4回繰り返され
ている。ここでは便宜的に’W−FGG−W’繰り返し
配列と呼ぶ。このような配列を持つタンパク質は、DN
Aの転写制御やRNAの安定性に関っている場合が多
い。コンピュータ検索によると、’W−FGG−W’繰
り返し配列を部分的にせよ持つタンパク質として、図4
に挙げたシロイヌナズナの配列以外に、ヒトのp40タ
ンパク質やホストセル因子(host cell factor C1
(HFC1))、粘菌(Physarum polycephalum)のア
クチン−フラグミンキナーゼ(actin-fragmin kinas
e)、分裂酵母(Schizosaccharomyces pombe)のtea
1pタンパク質、ral2タンパク質、出芽酵母(Sacc
haromyces cerevisiae)のYHR158cタンパク質な
ど数多くの配列が見出される。これらのタンパク質中に
見られる’W−FGG−W’繰り返し配列を図5に示
す。図5に示した33の配列中17個以上で保存されて
いるものをコンセンサスとした。いずれの配列において
も’W−FGG−W’は、非常によく保存されており、
更にこれら以外にもいくつかよく保存されているアミノ
酸残基(G,P,R,H,Y,V,D)がある。
As shown in FIG. 4, the amino acid sequence of this protein has four 'FGG' (green) and eight 'W'
(Red). In particular, 9 per protein molecule
It seems that there are some positive meanings in the fact that eight of the only one 'W's are preserved. 'W' and 'FGG' are repeated four times at regular intervals. Here, it is called a “W-FGG-W” repeating sequence for convenience. A protein having such a sequence is DN
It is often related to the transcriptional control of A and the stability of RNA. According to a computer search, a protein having a 'W-FGG-W' repeating sequence at least partially
In addition to the Arabidopsis thaliana sequences listed above, human p40 protein and host cell factor C1
(HFC1)), actin-fragmin kinas of Physarum polycephalum
e) Tea of fission yeast (Schizosaccharomyces pombe)
1p protein, ral2 protein, budding yeast (Sacc
Numerous sequences are found, such as the YHR158c protein of S. haromyces cerevisiae). The 'W-FGG-W' repeat sequence found in these proteins is shown in FIG. Those conserved in 17 or more of the 33 sequences shown in FIG. 5 were regarded as consensus. 'W-FGG-W' is very well conserved in both sequences,
In addition, there are some well-conserved amino acid residues (G, P, R, H, Y, V, D).

【0031】また、’W’から’W’までは、50〜7
0アミノ酸と一定している。この事は何らかの意味にお
いて36kDaタンパクが鉄欠乏関連のタンパク質の遺
伝子発現制御に関連したタンパク質(因子)であること
を強く示唆するものである。残念ながら、植物において
は、まだ、鉄栄養に関係する酵素に関わる微生物の「F
ur タンパク質」や、動物の「cis−aconit
ase」のような転写因子がクローニングされていな
い。したがってこれが、鉄の制御に関わる遺伝子である
ということであれば、植物界では最初のものということ
になる。微生物や動物ではこれらの転写因子と相互作用
する、鉄欠乏(また鉄過剰)で誘導されるタンパク質遺
伝子の「鉄応答性cis配列」がそれぞれ同定されてい
る。
From 'W' to 'W', 50 to 7
It is constant at 0 amino acids. This strongly suggests that the 36 kDa protein is a protein (factor) related to regulation of gene expression of iron deficiency-related proteins in some sense. Unfortunately, in plants, "F" of microorganisms related to enzymes related to iron nutrition is still present.
ur protein "and animal" cis-aconit "
Transcription factors such as "ase" have not been cloned. Therefore, if this is a gene involved in the regulation of iron, it is the first in the plant kingdom. In microorganisms and animals, “iron-responsive cis sequences” of protein genes induced by iron deficiency (and iron excess) that interact with these transcription factors have been identified.

【0032】現在、ニコチアナミンアミノ基転移酵素、
ニコチアナミン合成酵素というムギネ酸合成経路上の酵
素の遺伝子のゲノムのクローニングに成功している。ま
た、IDS3(おそらくはムギネ酸合成酵素すなわちデ
オキシムギネ酸水酸化酵素)の遺伝子はこれまでに我々
がクローニングしてきた、これらの遺伝子は鉄欠乏誘導
性遺伝子群の中でも最も鉄に対する応答性が高いもので
あった。したがって、これらの3つのゲノム遺伝子を用
いて、in vitro系で36kDaタンパク質との
相互作用を調べることによって、転写因子としての性質
を確定することができるであろう。さらに、このタンパ
ク質が制御因子であれば、上記3つの遺伝子のプロモー
ター部位に存在する「鉄欠乏応答性cis配列」も明ら
かになるであろう。
At present, nicotianamine aminotransferase,
We have succeeded in cloning the genome of the gene for an enzyme on the mugineic acid synthesis pathway called nicotianamine synthase. We have also cloned the gene for IDS3 (probably mugine synthase or deoxymugine hydroxylase), which is the most responsive to iron among the iron deficiency-inducible genes. Was. Therefore, by using these three genomic genes to examine the interaction with the 36 kDa protein in an in vitro system, the properties as a transcription factor could be determined. Furthermore, if this protein is a regulator, the “iron deficiency responsive cis sequence” present at the promoter sites of the above three genes will also be revealed.

【0033】現在、二次元電気泳動上で鉄欠乏により誘
導の確認されたスポットのうち、遺伝子が単離されてい
るものは4つである。今回の36kDaタンパク質以外
に、アデニンリボースリン酸転移酵素(APRT)、ギ
酸脱水素酵素(FDH)、IDS3タンパク質の3つで
ある。APRTは、ムギネ酸合成に必要な前駆体である
メチオニンの供与系である「メチオニンサイクル(Yang
cycle)」から放出されるアデニンを回収し、AMPと
して再生している。このAMPはATPに再生されて再
びメチオニンサイクルに入っていくものと考えられる。
FDHは、メチオニンサイクルにより生じたギ酸を無毒
化すべく分解し、NADHを生成している。また、鉄欠
乏の根では、酸素があるにも関わらずヘムが合成されな
い(ポルフィリン環の合成に鉄が必要である)ので酸素
が利用できないという嫌気条件になっている。そのため
ミトコンドリアが変形し、エネルギーチャージが減少し
ている(Mori et al. 1991)。FDHは、鉄欠乏によ
り生じた嫌気条件により誘導され、エネルギー源として
のNADHを供給しているものと考えられる。このよう
に、二次元電気泳動上で鉄欠乏による誘導が観察される
タンパク質は、直接ムギネ酸を合成しなくとも間接的に
鉄欠乏ストレスから植物体を守る機構に関与している。
本発明の36kDaタンパク質も、植物体の鉄欠乏スト
レスを回避する役割を担うタンパク質の可能性がある。
At present, among the spots whose induction was confirmed by iron deficiency on two-dimensional electrophoresis, four of them have genes isolated. In addition to this 36 kDa protein, there are three other proteins: adenine ribose phosphotransferase (APRT), formate dehydrogenase (FDH), and IDS3 protein. APRT is a "methionine cycle (Yang
Adenine released from "cycle)" is recovered and regenerated as AMP. It is considered that this AMP is regenerated by ATP and enters the methionine cycle again.
FDH decomposes formic acid generated by the methionine cycle to detoxify it to produce NADH. In addition, iron-deficient roots are in an anaerobic condition in which oxygen cannot be used because heme is not synthesized despite the presence of oxygen (iron is required for synthesis of the porphyrin ring). As a result, mitochondria are deformed and their energy charge is reduced (Mori et al. 1991). FDH is thought to be induced by anaerobic conditions caused by iron deficiency and supply NADH as an energy source. As described above, a protein that is induced by iron deficiency on two-dimensional electrophoresis is involved in a mechanism for protecting plants from iron deficiency stress indirectly without directly synthesizing mugineic acid.
The 36 kDa protein of the present invention may also be a protein that plays a role in avoiding iron deficiency stress in plants.

【0034】このアミノ酸配列中にマイクロボディーへ
の移行配列’ARL’が存在していることが確認され
た。シロイヌナズナの5つの相同性クローンのうち2つ
にもマイクロボディーへの移行配列’ARL’が存在し
ていた。今回得られたcDNAクローンには、V8プロ
テアーゼを用いて決定されたアミノ酸配列’VTIN
Q’は存在しなかった。
[0034] It was confirmed that the amino acid sequence contained an ARL transfer sequence to the microbody. Two of the five homologous clones of Arabidopsis thaliana also had a microbody transition sequence 'ARL'. The cDNA clone obtained this time contains the amino acid sequence 'VTIN determined using V8 protease.
Q 'was not present.

【0035】次に、このcDNAを用いたノーザンハイ
ブリダイゼーション解析を行った。この遺伝子は、鉄欠
乏条件下で強く発現していた。またコントロールで弱く
発現していた。地上部では、全く発現が得られなかっ
た。ウエスタンブロッティング解析において、鉄欠乏の
オオムギの根で強く、またコントロール条件のオオムギ
の根でわずかにこのタンパク質が極微量検出されたこと
を裏付けるものと考えられる。この結果から、36kD
aタンパク質をコードしている遺伝子のプロモーターに
は、鉄欠乏により制御される部位が存在すると考えられ
た。
Next, Northern hybridization analysis using this cDNA was performed. This gene was strongly expressed under iron deficiency conditions. It was weakly expressed in the control. In the above-ground part, no expression was obtained. In Western blotting analysis, it is considered that this protein is strong in the roots of barleys deficient in iron and that this protein was detected in trace amounts in the roots of barleys under control conditions. From this result, 36 kD
It was considered that the promoter of the gene encoding the a protein had a site controlled by iron deficiency.

【0036】この遺伝子のゲノムを解析するために、ゲ
ノミックサザンハイブリダイゼーション解析を行った。
結果を図6に示す。オオムギゲノムをEcoRI、Ba
mHI、HindIIIそれぞれ切断して、1.3kbp
のcDNAクローンをプローブとした。今回用いた制限
酵素処理の中で、36kDaタンパク質をコードするc
DNAクローンの配列上に切断部位を持つものは、Ba
mHIが1ヶ所のみである。今回の結果では、EcoR
I処理で2つ、BamHIで3つ、HindIIIで2つ
のシグナルが確認された。このことから、36kDaタ
ンパク質をコードする遺伝子は、オオムギゲノム上に少
なくとも2つ存在することが示唆された。ウェスタン解
析、ノーザン解析の結果とも合わせて考えると、そのう
ちの1つは弱いながらも恒常的に発現して鉄の安定な供
給に寄与しており、もう一方は鉄欠乏誘導性で鉄の早急
な獲得に関与していると考えられた。図11に本発明の
36kDaタンパク質の予想される2次構造を示す。
In order to analyze the genome of this gene, genomic Southern hybridization analysis was performed.
FIG. 6 shows the results. EcoRI, Ba for barley genome
mHI and HindIII were each cut and 1.3 kbp
Was used as a probe. Among the restriction enzyme treatments used this time, c encoding 36 kDa protein
Those having a cleavage site on the sequence of the DNA clone are Ba
There is only one mHI. In this result, EcoR
Two signals were confirmed in the I treatment, three in BamHI, and two in HindIII. This suggested that at least two genes encoding the 36 kDa protein were present on the barley genome. Considering the results of Western analysis and Northern analysis, one of them is weak but constantly expressed and contributes to the stable supply of iron, and the other is iron-deficient and rapidly It was thought to be involved in the acquisition. FIG. 11 shows the expected secondary structure of the 36 kDa protein of the present invention.

【0037】次にゲノムの単離を行った。まず、ゲノミ
ックライブラリーをプレーティングして、前記の方法に
準じてプラークハイブリダイゼーション法によりスクリ
ーニングして、ポジティブであったクローンのファージ
DNAを抽出した。得られたポジティブクローンからλ
DNAを精製した。スクリーニングにより得られたλD
NAを制限酵素SalI、NotI、EcoRI、Ba
mHIで処理して、制限酵素地図を作成した。36kD
aタンパク質をコードするオオムギゲノミッククローン
の制限酵素地図を図7に示す。図7中の黒塗り部分はコ
ーディング領域を示し、BはBamHIで、SはSal
Iを示す。今回単離された36kDaタンパク質をコー
ドするオオムギのゲノミッククローンは、全長14.6
kbpのクローンであった(図8および図9)。このゲ
ノムの塩基配列を配列番号3に示す。この遺伝子をId
s6と命名する。36kDaタンパク質のcDNAクロ
ーンは、SalIの2kbp断片に全て存在することが
判明した。またBamHIの3kbp断片は、36kD
aタンパク質のcDNAクローンの一部とその上流を含
む。
Next, the genome was isolated. First, the genomic library was plated and screened by a plaque hybridization method according to the above-described method, and phage DNA of a positive clone was extracted. From the obtained positive clone, λ
DNA was purified. ΛD obtained by screening
NA is restricted by restriction enzymes SalI, NotI, EcoRI, Ba
Treatment with mHI generated a restriction map. 36kD
FIG. 7 shows a restriction map of a barley genomic clone encoding the a protein. In FIG. 7, black portions indicate coding regions, B is BamHI, and S is Sal.
I is shown. The barley genomic clone encoding the 36 kDa protein isolated this time has a total length of 14.6.
It was a kbp clone (FIGS. 8 and 9). The nucleotide sequence of this genome is shown in SEQ ID NO: 3. This gene is Id
Named s6 . The cDNA clone of the 36 kDa protein was found to be all present in the 2 kbp fragment of SalI. The 3 kbp fragment of BamHI is 36 kD
Includes a part of cDNA clone of a protein and its upstream.

【0038】本発明の36kDaタンパク質は、配列番
号1で示されたアミノ酸配列を有するもののほか、例え
ば、配列番号1で示されたアミノ酸配列において1もし
くは数個のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたア
ミノ酸配列を有するものが挙げられる。アミノ酸が欠
失、置換もしくは付加することによりその活性が失われ
ない程度に改変されたものでもよく、このようなタンパ
ク質は、配列番号1で示されたアミノ酸配列と通常、〜
75%、好ましくは〜90%のアミノ酸配列のホモロジ
ーを有するものであってもよい。
The 36 kDa protein of the present invention has an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 and, for example, one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1. Those having the following amino acid sequence. The protein may be modified to such an extent that its activity is not lost by deletion, substitution or addition of amino acids. Such a protein is usually composed of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 and
It may have an amino acid sequence homology of 75%, preferably 9090%.

【0039】本発明の遺伝子は、配列番号2又は3に記
載の塩基配列を有するもののほか、その相補的な塩基配
列を有するもの又はそれらとストリンジェントな条件下
でハイブリダイズし得る遺伝子若しくはその相補的な塩
基配列を有するものも包含される。このような塩基配列
を有するヌクレオチド(オリゴヌクレオチドもしくはポ
リヌクレオチド)は、本発明の遺伝子を検出するための
プローブとして使用できるほか、本発明のタンパク質の
発現を変調させるために、例えばアンチセンスオリゴヌ
クレオチド、やリボザイム、デコイとして使用すること
もできる。このようなヌクレオチドとしては、例えば、
配列番号2で示される塩基配列の中の通常、連続する1
4塩基以上の部分配列もしくはその相補的な配列を含む
ヌクレオチドを用いることができ、ハイブリダイズをよ
り特異的とするためには、部分配列としてより長い配
列、例えば20塩基以上あるいは30塩基以上の配列を
用いても良い。
The gene of the present invention may be a gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 or 3, or a gene having a complementary nucleotide sequence, or a gene capable of hybridizing thereto under stringent conditions or its complement. Those having a specific base sequence are also included. Nucleotides having such a base sequence (oligonucleotides or polynucleotides) can be used as probes for detecting the gene of the present invention, and in order to modulate the expression of the protein of the present invention, for example, antisense oligonucleotides, And ribozymes and decoys. Such nucleotides include, for example,
Normally, a contiguous 1 in the base sequence represented by SEQ ID NO: 2
A nucleotide containing a partial sequence of 4 or more bases or a complementary sequence thereof can be used. To make hybridization more specific, a longer sequence as a partial sequence, for example, a sequence of 20 or more bases or 30 or more bases May be used.

【0040】本発明において、ストリンジェントな条件
下でのハイブリダイゼーションは、通常、ハイブリダイ
ゼーションを、5×SSC又はこれと同等の塩濃度のハ
イブリダイゼーション溶液中、37〜42℃の温度条件
下、約12時間行い、5×SSCまたはこれと同等の塩
濃度の溶液等で予備洗浄を行った後に、1×SSC又は
これと同等の塩濃度で洗浄を行うことにより実施でき
る。また、より高いストリンジェンシーを得るために
は、洗浄を0.1×SSC又はこれと同等の塩濃度の溶
液中で洗浄を行うことにより実施できる。本発明におけ
るストリンジェントな条件下でのハイブリダイゼーショ
ンし得る核酸とは、前記した条件下でハイブリダイゼー
ションし得るものが包含される。
In the present invention, hybridization under stringent conditions is usually carried out in a hybridization solution having a salt concentration of 5 × SSC or an equivalent thereof at a temperature of 37 to 42 ° C. This can be carried out by performing pre-washing for 12 hours with 5 × SSC or a solution having a salt concentration equivalent thereto and then washing with 1 × SSC or a salt concentration equivalent thereto. In order to obtain higher stringency, washing can be performed by washing in 0.1 × SSC or a solution having a salt concentration equivalent thereto. The nucleic acids that can hybridize under stringent conditions in the present invention include those that can hybridize under the conditions described above.

【0041】本発明の36kDaタンパク質をコードす
るcDNAとしては、例えば、配列番号2に示される塩
基配列を有するcDNAを用いることが出来るほか、前
記のcDNAに限定されることなく、アミノ酸配列に対
応するDNAを設計し、ポリペプチドをコードするDN
Aを用いることもできる。この場合、一つのアミノ酸を
コードするコドンは各々1〜6種類知られており、用い
るコドンの選択は任意でよいが、例えば発現に利用する
宿主のコドン使用頻度を考慮して、より発現の高い配列
を設計することができる。設計した塩基配列をもつDN
AはDNAの化学合成、前記cDNAの断片化と結合、
塩基配列の一部改変等によって取得できる。人為的な塩
基配列の一部改変、変異導入は、所望の改変をコードす
る合成オリゴヌクレオチドからなるプライマーを利用し
て部位変異導入法(site specific mutagenesis)「Mar
k,D.F.ら、Proc Natl Acad Sci USA 第18巻、5662-5666
頁、1984年」等により実施できる。
As the cDNA encoding the 36 kDa protein of the present invention, for example, a cDNA having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2 can be used, and it is not limited to the above-mentioned cDNA, but may correspond to an amino acid sequence. Designing DNA and encoding a polypeptide
A can also be used. In this case, codons encoding one amino acid are each known in 1 to 6 types, and the codon to be used may be selected arbitrarily. The sequence can be designed. DN with designed base sequence
A is chemical synthesis of DNA, fragmentation and binding of the cDNA,
It can be obtained by partially modifying the nucleotide sequence. Partial alteration or mutation of an artificial base sequence is performed by using site-specific mutagenesis (Mar) using a primer composed of a synthetic oligonucleotide encoding a desired modification.
k, DF et al., Proc Natl Acad Sci USA Vol. 18, 5662-5666
Page, 1984 ".

【0042】また、開示された本発明の遺伝子の塩基配
列(配列番号2又は3)に示された塩基配列、もしくは
その一部)の情報に基づいて設計された合成プライマー
を用い、通常のPCR法によりcDNAライブラリーか
ら遺伝子を単離することが出来る。cDNAライブラリ
ー及びゲノミックDNAライブラリー等のDNAライブ
ラリーは例えば、「Molecular Cloning;Sambrook, J.,Fr
itsh,E.F.およびManiatis,T.著、Cold Spring Harbor L
aboratory Pressより1989年に発刊」に記載の方法によ
り調製することができる。あるいは、市販のライブラリ
ーがある場合にはこれを用いてもよい。
In addition, using a synthetic primer designed based on the information of the disclosed nucleotide sequence of the gene of the present invention (the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2 or 3 or a part thereof), ordinary PCR is performed. The gene can be isolated from the cDNA library by the method. DNA libraries such as cDNA libraries and genomic DNA libraries are described, for example, in "Molecular Cloning; Sambrook, J., Fr.
itsh, EF and Maniatis, T., Cold Spring Harbor L
aboratory Press, published in 1989 ”. Alternatively, if there is a commercially available library, this may be used.

【0043】本発明の36kDaタンパク質は、例え
ば、当該タンパク質をコードするcDNAを用い、遺伝
子組み換え技術により生産することができる。例えば、
36kDaタンパク質をコードするDNA(cDNA
等)を適当な発現ベクターに組み込み、得られた組み換
えDNAを適当な宿主細胞に導入することができる。ポ
リペプチドを生産するための発現系(宿主ベクター系)
としては、例えば、細菌、酵母、イネ科植物などの植物
細胞や動物細胞の発現系等が挙げられる。このうち、機
能タンパクを得るためには、植物細胞を用いることが望
ましい。
The 36 kDa protein of the present invention can be produced by, for example, a gene recombination technique using cDNA encoding the protein. For example,
DNA encoding a 36 kDa protein (cDNA
) Into an appropriate expression vector, and the resulting recombinant DNA can be introduced into an appropriate host cell. Expression system for producing polypeptide (host vector system)
Examples thereof include an expression system for plant cells such as bacteria, yeast, and grasses, and animal cells, and the like. Among them, it is desirable to use plant cells in order to obtain a functional protein.

【0044】また、本発明の36kDaタンパク質また
はこれと免疫学的同等性を有するポリペプチドを用い
て、その抗体を取得することが出来る。得られた抗体
は、本発明の36kDaタンパク質の検出や精製などに
利用できる。抗体は、本発明の36kDaタンパク質、
その断片、またはその部分配列を有する合成ペプチド等
を抗原として用いて製造できる。ポリクロナール抗体
は、宿主動物(たとえば、ラットやウサギ)に抗原を接
種し、免疫血清を回収する通常の方法により製造するこ
とができ、モノクロナール抗体は、通常のハイブリドー
マ法などの技術により製造できる。
The antibody can be obtained by using the 36 kDa protein of the present invention or a polypeptide having immunological equivalence to the protein. The obtained antibody can be used for detection and purification of the 36 kDa protein of the present invention. The antibody is a 36 kDa protein of the present invention,
It can be produced using a fragment thereof, a synthetic peptide having a partial sequence thereof, or the like as an antigen. The polyclonal antibody can be produced by a usual method of inoculating a host animal (for example, rat or rabbit) with an antigen and collecting an immune serum, and the monoclonal antibody can be produced by a conventional technique such as a hybridoma method.

【0045】本発明の遺伝子を他の生命体に導入するこ
ともできる。前述してきたように、本発明の36kDa
タンパク質は鉄欠乏状態における鉄吸収を強化する作用
を有している可能性があることから、36kDaタンパ
ク質又はこれと同種の活性を有するタンパク質を発現し
得る遺伝子を導入することにより、鉄欠乏耐性を付与す
ることができる。導入する遺伝子としては、cDNAで
あってもよいし、ゲノムであってもよい。導入方法とし
てはウイルスを使用する方法やバクテリアを使用する方
法などの各種の方法を採用することができる。プロモー
ターとしては、目的のタンパク質を発現させることがで
きるものであれば特に制限はなく、35Sプロモーター
などを用いることができる。導入される生命体としては
植物、特にイネ科植物が好ましい。したがって、本発明
は36kDaタンパク質又はこれと同種の活性を有する
タンパク質を発現し得る遺伝子を導入された鉄欠乏耐性
イネ科植物に関する。さらに本発明は当該遺伝子導入植
物から育成された作物にも関する。
The gene of the present invention can be introduced into other living organisms. As described above, the 36 kDa of the present invention
Since the protein may have an effect of enhancing iron absorption in an iron deficiency state, by introducing a gene capable of expressing a 36 kDa protein or a protein having the same type of activity, iron deficiency resistance can be reduced. Can be granted. The gene to be introduced may be a cDNA or a genome. Various methods such as a method using a virus and a method using a bacterium can be adopted as the introduction method. The promoter is not particularly limited as long as it can express the target protein, and a 35S promoter or the like can be used. As the living organism to be introduced, a plant, particularly a grass plant is preferable. Therefore, the present invention relates to an iron deficiency-tolerant gramineous plant into which a gene capable of expressing a 36 kDa protein or a protein having the same type of activity has been introduced. The present invention further relates to a crop grown from the transgenic plant.

【0046】[0046]

【実施例】次に具体例により本発明を説明するが、本発
明はこれらの具体例に限定されるものではない。
Next, the present invention will be described with reference to specific examples, but the present invention is not limited to these specific examples.

【0047】実施例1(鉄欠乏オオムギ及びコントロー
ルオオムギの栽培) オオムギ(Hordeum vulgare L. cv. Ehimehadaka no.1)
の種子を蒸留水で湿らせたペーパータオルの上に播種
し、室温暗条件で発芽させた。播種後3日目の幼苗をビ
ニールネット上に移植し、エアーポンプで絶えず空気を
送り込みながらpH5.5に調整した次の水耕液で育て
た。
Example 1 (cultivation of iron-deficient barley and control barley) Barley (Hordeum vulgare L. cv. Ehimehadaka no.1)
Were seeded on a paper towel moistened with distilled water and allowed to germinate in the dark at room temperature. The seedlings three days after sowing were transplanted onto a vinyl net, and raised in the following hydroponic solution adjusted to pH 5.5 while constantly feeding air with an air pump.

【0048】 <水耕液組成> N: 40ppm Ca(NO・4HO P: 20ppm KHPO K: 40ppm KHPO−K;27ppm, KCl−K ;13ppm Ca: 40ppm Ca(NO・4HO Mg: 40ppm MgSO・7HO B: 0.4ppm HBO Mn: 0.04ppm MnCl・4HO Mo: 0.04ppm (NHMo24 Zn: 0.04ppm ZnSO・7HO Cu: 0.02ppm CuSO・5HO Fe: 0.05ppm EDTA・Fe(III) なお、鉄欠乏処理区の水耕液の場合には、Feは0pp
mに設定した。
<Hydroponic liquid composition> N: 40 ppm Ca (NO 3 ) 2 .4H 2 O P: 20 ppm KH 2 PO 4 K: 40 ppm KH 2 PO 4 -K; 27 ppm, KCl-K; 13 ppm Ca: 40 ppm Ca (NO 3) 2 · 4H 2 O Mg: 40ppm MgSO 4 · 7H 2 O B: 0.4ppm H 3 BO 3 Mn: 0.04ppm MnCl 2 · 4H 2 O Mo: 0.04ppm (NH 4) 6 Mo 7 O 24 Zn: 0.04ppm ZnSO 4 · 7H 2 O Cu: 0.02ppm CuSO 4 · 5H 2 O Fe: 0.05ppm EDTA · Fe (III) in the case of iron deficiency treated section hydroponic solution, Fe is 0pp
m.

【0049】栽培は明条件19℃/14時間、暗条件1
5℃/10時間に設定された人工気象機内で行った。移
植後3日目にpH5.5に合わせた水耕液の入った培養
槽に定植した。定植後1週間目に鉄を含まないpH7.
5に合わせた鉄欠乏条件区と通常の水耕液で育てたコン
トロール条件区を設定した。播種後36日目(鉄欠乏処
理区でクロロシスが著しくなったのを確認したのち)に
サンプルとして収穫し、−80℃で保存した。鉄欠乏処
理時以外は、ビニールネット栽培から収穫までの期間、
水耕液のpHを毎日1回pH5.0〜5.5に1N H
Clを用いて調整し、また消費された養分に見合うだけ
の肥料液を加えた。
Cultivation is performed under light conditions of 19 ° C. for 14 hours and under dark conditions 1
The test was performed in an artificial weather machine set at 5 ° C./10 hours. On the third day after transplantation, the plants were planted in a culture tank containing a hydroponic solution adjusted to pH 5.5. One week after planting, iron-free pH7.
An iron deficiency condition group adjusted to 5 and a control condition group grown in a normal hydroponic solution were set. On the 36th day after seeding (after confirming that chlorosis became remarkable in the iron-deficient treatment group), the cells were harvested as samples and stored at -80 ° C. Except during iron deficiency treatment, the period from vinyl net cultivation to harvest,
The pH of the hydroponic solution is adjusted once daily to pH 5.0 to 5.5 with 1N H
Adjusted with Cl and added fertilizer liquid as needed for the nutrients consumed.

【0050】実施例2(タンパク質の抽出) オオムギの根50gをサンプル抽出液(100mM Tris-HCl
(pH 8.6)、5mM MgCl 、5mM KCl、1mM EDTA、0.1% (v/
v) β-メルカプトエタノール、5% (w/v) ポリビニルピ
ロリドン、2.7μM ロイペプチン)130mLに加えて
ジューサーミキサーで1分間破砕した。チーズクロスで
ろ過した後、3000gで30分間4℃で遠心した。上
清を別のチューブに移し、等量の20%トリクロロ酢酸
を加えて混合した後、3000gで30分間4℃で遠心
した。沈殿を−20℃に保存したアセトンに乳鉢と乳棒
で懸濁し、3000gで30分間4℃で遠心した。沈殿
を減圧下で遠心して乾燥し、400mgの粉体を得た。
これをサンプルバッファー(9M 尿素、2% トリトンX-10
0、5% β-メルカプトエタノール)20mLに懸濁して
二次元電気泳動に用いた。このタンパク質の抽出液をコ
マーシービリリアントブルーR−250(Coomassie Br
illiant Blue R-250)を用いたブラッドフォード(Brad
ford)法で染色し、595nmの吸光度から濃度を算出
した。
Example 2 (Extraction of protein) 50 g of barley root was extracted from a sample extract (100 mM Tris-HCl).
 (pH 8.6), 5mM MgCl 2, 5 mM KCl, 1 mM EDTA, 0.1% (v /
v) β-mercaptoethanol, 5% (w / v) polyvinyl alcohol
Lolidone, 2.7μM leupeptin)
Crushed with a juicer mixer for 1 minute. With cheesecloth
After filtration, the mixture was centrifuged at 3000 g for 30 minutes at 4 ° C. Up
Transfer the supernatant to another tube and add an equal volume of 20% trichloroacetic acid.
And centrifuged at 3000g for 30 minutes at 4 ° C.
did. Mortar and pestle in acetone stored precipitate at -20 ° C
And centrifuged at 3000 g for 30 minutes at 4 ° C. Settling
Was dried by centrifugation under reduced pressure to obtain 400 mg of powder.
Add this to the sample buffer (9M urea, 2% Triton X-10)
0,5% β-mercaptoethanol)
Used for two-dimensional electrophoresis. Extract the protein extract
Mercy Villiant Blue R-250 (Coomassie Br
Bradford (Brad using illiant Blue R-250)
ford) method and calculate the concentration from the absorbance at 595nm
did.

【0051】実施例3(二次元電気泳動) 二次元電気泳動法は、O'Farrell(1975)の方法を一部改
変して行った。一次元目の電気泳動ゲルは、カラム(内
径2.25 mm、長さ130 mm)に(尿素 2.5g、acrylamide mi
x A(30%(w/v) acrylamide、5.4%(w/v) N,N'-methyle
nebisacrylamide)、10%(w/v) Triton X-100 1000μ
L、Ampholine (pH 5.0〜8.0) 200 μL、Ampholine (pH
3.5〜10.0) 50μL、10% 過硫酸アンモニウム 5μ
L、TEMED 3.5 μL、670μL、及び蒸留水 980μL)を10
0 mmまで充填し作成た。上部電極液に10mM H
、下部電極液に20mM NaOHを用い、タンパ
ク質量が300μgに相当する抽出液をゲルにロード
し、400Vで15時間、800Vで1時間泳動した。
泳動を終了したゲルをSDS−PAGEサンプルバッフ
ァー(10%(w/v) glycerol、5%(v/v) β-mercaptoethano
l、2.3%(w/v )SDS、62.5 mM Tris-HCl (pH 6.8))に浸
けて30分間振盪した。二次元目の電気泳動ゲルは、ス
タッキングゲル(タッキングゲルバッファー (0.5 M Tr
is-HCl (pH 6.8)、0.4% SDS) 7.5 mL、acrylamide mi
x B(30% (w/v)acrylamide、2.6% (w/v) N,N'-methylen
ebisacrylamide) 4.5 mL、蒸留水 18mL、10% 過硫酸
アンモニウム 120μL、TEMED 120μL)138×15
×1.0mmでランニングゲル138×110×1.0
mm(ランニングゲルバッファー(5mM Tris base、192m
M glycine、0.1% SDS) 27mL、acrylamide mix B (30%
(w/v) acrylamide、2.6% (w/v) N,N'-methylenebisacr
ylamide) 45mL、蒸留水36mL、10% 過硫酸アンモニウム
450μL、TEMED 72μL)のものを作成し、泳動バッフ
ァーにはランニングバッファー(25 mM Tris base、192
mM glycine、0.1% SDS)を用いた。ゲル1枚当たり3
0mAの定電流で泳動した後、ゲルをCBB染色液(0.
25% Coomassie Brilliant Blue R-250、2.5% methano
l、7.5%酢酸)で1晩染色し、脱色液(25% methano
l、7.5% 酢酸)で脱色した。
Example 3 (two-dimensional electrophoresis) The two-dimensional electrophoresis was performed by partially modifying the method of O'Farrell (1975). In the first dimension electrophoresis gel, 2.5 g of urea, acrylamide mi
x A (30% (w / v) acrylamide, 5.4% (w / v) N, N'-methyle
nebisacrylamide), 10% (w / v) Triton X-100 1000μ
L, Ampholine (pH 5.0-8.0) 200 μL, Ampholine (pH
3.5 ~ 10.0) 50μL, 10% ammonium persulfate 5μ
L, TEMED 3.5 μL, 670 μL, and 980 μL of distilled water)
Filled to 0 mm and made. 10 mM H 3 P in the upper electrode solution
Using O 4 and 20 mM NaOH as the lower electrode solution, an extract having a protein amount of 300 μg was loaded on the gel, and electrophoresed at 400 V for 15 hours and at 800 V for 1 hour.
The gel after the electrophoresis was subjected to SDS-PAGE sample buffer (10% (w / v) glycerol, 5% (v / v) β-mercaptoethano).
l, 2.3% (w / v) SDS, 62.5 mM Tris-HCl (pH 6.8)) and shaken for 30 minutes. The second dimension electrophoresis gel is a stacking gel (tacking gel buffer (0.5 M Tr
is-HCl (pH 6.8), 0.4% SDS) 7.5 mL, acrylamide mi
x B (30% (w / v) acrylamide, 2.6% (w / v) N, N'-methylen
ebisacrylamide) 4.5 mL, distilled water 18 mL, 10% ammonium persulfate 120 μL, TEMED 120 μL) 138 × 15
× 1.0mm running gel 138 × 110 × 1.0
mm (running gel buffer (5mM Tris base, 192m
M glycine, 0.1% SDS) 27mL, acrylamide mix B (30%
(w / v) acrylamide, 2.6% (w / v) N, N'-methylenebisacr
ylamide) 45mL, distilled water 36mL, 10% ammonium persulfate
Prepare 450 μL, TEMED 72 μL, and use running buffer (25 mM Tris base, 192
mM glycine, 0.1% SDS). 3 per gel
After electrophoresis at a constant current of 0 mA, the gel was washed with CBB staining solution (0.
25% Coomassie Brilliant Blue R-250, 2.5% methano
l, 7.5% acetic acid) overnight, and destain (25% methano
1, 7.5% acetic acid).

【0052】実施例4(36kDaタンパク質の精製) 400枚の二次元電気泳動ゲルから36kDaタンパク
質のスポットを切り出し、50mLの蒸留水で5分間の
洗浄を2回行い、15mLのランニングバッファーに6
0分間浸し、タンパク質を200Vで2.5時間電気泳
動溶出させた。シムレスセルロースチュービング(seam
less cellulose tubing (Sankyojunyaku))で、72時
間4℃で蒸留水中で透析した。この透析液を減圧下で遠
心しタンパク質を乾燥した。精製度合いは、SDS−P
AGEで確認した。
Example 4 (Purification of 36 kDa protein) A spot of 36 kDa protein was cut out from 400 two-dimensional electrophoresis gels, washed twice with 50 mL of distilled water for 5 minutes, and added to a 15 mL running buffer.
After soaking for 0 minutes, the protein was electrophoresed at 200 V for 2.5 hours. Symless cellulose tubing (seam
dialysis in distilled water at 4 ° C. for 72 hours with less cellulose tubing (Sankyojunyaku). The dialysate was centrifuged under reduced pressure to dry the protein. Purification degree is SDS-P
AGE confirmed.

【0053】実施例5(ウエスタンブロッティング解
析) 前記した実施例4で得られた精製された36kDaタン
パク質を用いて以下の手順でウエスタンブロッティング
解析を行った。タンパク質の電気泳動は、SDS−PA
GE電気泳動で行い、1レーン当たり20μgのタンパ
ク質をロードした。メンブレンには、PVDF膜(Immo
bilon-PSQ transfer Membranes, Millipore)を用い、
セミドライ法により転写し、DAB法にて検出した。転
写バッファー(20 mM glycine、25 mM Tris、20% metha
nol)に浸したろ紙にメンブレンとゲルを重ね、転写条
件は、ゲル1枚当たり50mAで1時間とした。転写終
了後、メンブレンを蒸留水で洗浄してPonceauS染色液
(3% トリクロロ酢酸、3% (w/v) スルホサリチル酸、1%
(w/v) PonceauS)に1分間浸し、蒸留水で洗浄した。
Tween−PBS(1.3 M NaCl、2.7mM KCl、8.1 mM
NaHPO、1.5 mM KHPO、1% (w/v) Tween20)で5
分間洗浄を3回行い、ブロッキング液(Tween-PBS 200
mLにNaN 40 mgとゼラチン2 gを溶かした。)に1時間
浸した。Tween−PBSで洗浄後、一次抗体の3
0,000倍希釈液を10mL加えて1時間静置した。
Tween−PBSで10分間洗浄を3回行い、二次抗
体の5,000倍希釈液を10mL加えて1時間静置し
た。Tween−PBSで10分間洗浄を3回行い、D
AB反応液(50 mMTris-HCl (pH 7.)、0.2% (w/v) 3,
3'-diaminobenzidine)50mLに7.5μLの30%
を加えてメンブレンを浸した。発色後、蒸留水
で洗浄して乾燥させた。
Example 5 (Western blotting analysis) Using the purified 36 kDa protein obtained in Example 4 described above, Western blotting analysis was performed in the following procedure. Protein electrophoresis was performed by SDS-PA
Performed by GE electrophoresis and loaded with 20 μg of protein per lane. The membrane includes a PVDF membrane (Immo
bilon-PSQ transfer Membranes, Millipore)
Transfer was performed by the semi-dry method and detected by the DAB method. Transfer buffer (20 mM glycine, 25 mM Tris, 20% metha
The membrane and the gel were superimposed on the filter paper soaked in nol), and the transfer condition was 50 mA per gel for 1 hour. After the transfer is completed, the membrane is washed with distilled water, and Ponceau S staining solution (3% trichloroacetic acid, 3% (w / v) sulfosalicylic acid, 1%
(w / v) Ponceau S) for 1 minute and washed with distilled water.
Tween-PBS (1.3 M NaCl, 2.7 mM KCl, 8.1 mM
Na 2 HPO 4 , 1.5 mM KH 2 PO 4 , 1% (w / v) Tween 20)
Washing 3 times for 3 minutes, blocking solution (Tween-PBS 200
It was dissolved NaN 3 40 mg of gelatin 2 g in mL. ) For 1 hour. After washing with Tween-PBS, the primary antibody 3
10 mL of a 10,000-fold diluted solution was added, and the mixture was allowed to stand for 1 hour.
Washing was performed three times for 10 minutes with Tween-PBS, 10 mL of a 5,000-fold diluted solution of the secondary antibody was added, and the mixture was allowed to stand for 1 hour. Washing was performed 3 times for 10 minutes with Tween-PBS.
AB reaction (50 mMTris-HCl (pH 7. 4), 0.2% (w / v) 3,
3'-diaminobenzidine) 7.5 μL of 30% in 50 mL
H 2 O 2 was added to soak the membrane. After coloring, it was washed with distilled water and dried.

【0054】これらのウエスタンブロッティング解析に
用いたサンプルの作製方法を以下に述べる。 (1)鉄欠乏条件とコントロール条件のイネ科植物 コントロール条件区と鉄欠乏条件区を設定し、実施例1
の水耕液組成で栽培した。変更した点は、鉄欠乏処理を
始めた時期と栽培時の明暗・温度条件である。鉄欠乏処
理を始めた時期は、オオムギ、ライムギ、カラスムギ、
コムギ、イネは第3葉、トウモロコシは第5葉、ソルガム
は第6葉が観察された頃で、鉄欠乏処理後2週間経ったも
のを収穫しサンプルとした。オオムギ、ライムギ、コム
ギの明暗・温度条件は、実施例1と同じであり、イネ、
ソルガム、トウモロコシ、カラスムギは明条件27℃/
14時間、暗条件22℃/10時間に設定し、ライムギ
とオオムギは根と葉を、それ以外は根のみをサンプルと
した。栽培面積の関係から全てのイネ科植物を一度に育
てることが出来なかった。そのためオオムギとライム
ギ、オオムギとほかのイネ科植物という組み合わせで育
てた。
The method of preparing the samples used for the Western blotting analysis is described below. (1) Gramineous plant under iron deficiency condition and control condition
Cultivated in a hydroponic solution composition of The changed points are the time when the iron deficiency treatment was started and the light / dark / temperature conditions during cultivation. Barley, rye, oats,
Wheat and rice were observed at the third leaf, corn at the fifth leaf, and sorghum at the sixth leaf. Two weeks after the iron deficiency treatment, harvested samples were taken. The conditions of light and darkness and temperature of barley, rye, and wheat are the same as those in Example 1, and rice,
Sorghum, corn and oats are light conditions 27 ° C /
For 14 hours, dark conditions were set at 22 ° C./10 hours, and rye and barley were used as roots and leaves, and the others were used only as roots. All the grasses could not be grown at once due to the cultivation area. For this reason, they were grown with a combination of barley and rye, barley and other grasses.

【0055】(2)オオムギの鉄欠乏処理における経時
的変化 栽培方法は、実施例1と同様であり、鉄欠乏処理におけ
る経時的変化は、収穫時期をずらすことにより作成し
た。まず鉄欠乏処理ポットに移す前のものを鉄欠乏処理
0日とし、同日に鉄欠乏処理を行って1日経ったものを
鉄欠乏処理1日目とした。処理後3,5,7日経ったも
のを同様に収穫した。鉄欠乏状態の植物体をコントロー
ル条件のポットに移したものを鉄再投与0日とした。こ
の翌日収穫したものを鉄再投与1日として2,3,4,
5,7,11,14日目にサンプルを収穫した。サンプ
ルは、根のみで地上部は用いなかった。
(2) Changes with time in iron deficiency treatment of barley The cultivation method was the same as in Example 1, and the changes with time in iron deficiency treatment were created by shifting the harvest time. First, the day before transfer to the iron deficiency treatment pot was designated as iron deficiency treatment day 0, and the day after the iron deficiency treatment was performed on the same day was designated as iron deficiency treatment day 1. Those which passed 3, 5 and 7 days after the treatment were similarly harvested. An iron-deficient plant transferred to a pot under control conditions was designated as day 0 of iron re-administration. The next day's harvest was taken as 2, 3, 4, 4
Samples were harvested on days 5, 7, 11, and 14. The samples were roots only and no aerial parts were used.

【0056】(3)オオムギの微量元素(Fe, B, Cu, M
n, Zn)の欠乏、過剰処理 試験区として、鉄欠乏(−Fe)、ホウ素過剰(++
B)、ホウ素欠乏(−B)、銅過剰(++Cu)、銅欠
乏(−Cu)、マンガン過剰(++Mn)、マンガン欠
乏(−Mn)、亜鉛過剰(++Zn)、亜鉛欠乏(−Z
n)処理区を設定した。栽培法は、実施例1と同じであ
る。欠乏区の水耕液組成については、コントロール条件
の水耕液から各要素を完全に取り除いたもので、過剰区
では、それぞれの微量元素を、ホウ素過剰(100pp
m)、銅過剰(1ppm)、マンガン過剰(2pp
m)、亜鉛過剰(50ppm)と設定した(Okumura et
al. 1994)。過剰・欠乏処理後30日目に収穫した根
のみをサンプルとした。
(3) Trace elements of barley (Fe, B, Cu, M
n, Zn) deficiency, excess treatment As a test group, iron deficiency (-Fe), boron excess (++
B), boron deficiency (-B), copper excess (++ Cu), copper deficiency (-Cu), manganese excess (++ Mn), manganese deficiency (-Mn), zinc excess (++ Zn), zinc deficiency (-Z)
n) A treatment section was set. The cultivation method is the same as in Example 1. Regarding the composition of the hydroponic solution in the deficient section, each element was completely removed from the hydroponic solution under the control condition. In the excess section, each trace element was converted to excess boron (100 pp).
m), excess copper (1 ppm), excess manganese (2 pp)
m), zinc excess (50 ppm) (Okumura et.
al. 1994). Only the roots harvested 30 days after the excess / deficiency treatment were used as samples.

【0057】(4)オオムギの幼植物から播種後80日ま
での生育過程 栽培法は、実施例1のコントロール条件区と同じであ
る。収穫は,播種前の種子を0日として、播種後4,
7,9,12,20,30,40,80日目のものを収
穫しサンプルとした。鉄欠乏条件区は、播種後19日目
に鉄欠乏処理し、播種後80日目のものを収穫しサンプ
ルとした。サンプルとした部分は、0日目では種子を、
それ以降は根のみを用いた。
(4) Growth process from seedling of barley up to 80 days after sowing The cultivation method is the same as that in the control condition of Example 1. Harvesting was performed with the seeds before sowing as 0 days,
On the 7, 9, 12, 20, 30, 40, and 80 days, those were harvested and used as samples. The iron deficiency condition group was treated with iron deficiency on the 19th day after sowing, and harvested on the 80th day after sowing and used as a sample. On the day 0, the seeds were
After that, only the roots were used.

【0058】(5)コントロール条件、鉄欠乏条件のト
マト、タバコ トマトとタバコの種子を蒸留水で湿らせたペーパータオ
ルの上に播種し、室温暗条件で発芽させた。播種後5日
後の幼苗をバーミキュライトに移植した。植物体の高さ
が5cm程度になったときに水耕液のポットに定植し、
コントロール条件と鉄欠乏条件とで育てた。水耕液組成
は、実施例1と同じであり、明条件27℃/14時間、
暗条件22℃/10時間で行った。処理後2週間目に収
穫し、サンプルとした。
(5) Tomato and tobacco under control condition and iron deficiency condition Tomato and tobacco seeds were sown on a paper towel moistened with distilled water and allowed to germinate at room temperature in a dark condition. Five days after seeding, the seedlings were transplanted to vermiculite. When the height of the plant is about 5 cm, plant it in a pot of hydroponic solution,
They were raised under control and iron deficiency conditions. The hydroponic solution composition was the same as in Example 1, and was obtained under the light conditions of 27 ° C. for 14 hours.
The test was performed in the dark at 22 ° C. for 10 hours. Two weeks after the treatment, it was harvested and used as a sample.

【0059】実施例6(抗体の作成) 得られたタンパク質500μg(乾重量)を2週間毎に
ウサギに免疫した。2回目までは完全なエマルジョン状
態で、3回目以降は不完全なエマルジョン状態で、計1
0回投与した。この抗血清を一次抗体として用い、二次
抗体は、ヤギ抗ウサギIgG(H+L)を用いた。ウエ
スタンブロッティングの際は、一次抗体を30,000
倍、二次抗体を5,000倍にTween−PBSで希
釈して用いた。
Example 6 (Preparation of Antibody) A rabbit was immunized with 500 μg (dry weight) of the obtained protein every two weeks. A complete emulsion state up to the second time, an incomplete emulsion state from the third time on, a total of 1
It was administered 0 times. This antiserum was used as a primary antibody, and a goat anti-rabbit IgG (H + L) was used as a secondary antibody. For western blotting, the primary antibody should be 30,000
The secondary antibody was diluted 5,000 times with Tween-PBS and used.

【0060】実施例7(リジルエンドペプチダーゼを用
いた36kDaタンパク質の断片化とアミノ酸配列の決定) Kawasaki et al. (1990)の方法に従って行った。100
スポット分の精製したタンパク質を50μLのリジルエ
ンドペプチダーゼ溶液(2 mM Tris-HCl (pH 8.0) 50 μ
L、リジルエンドペプチダーゼ (4. 5AU/mg , Wako) 5
μL)に溶かして37℃で1時間静置した。これをSD
S−PAGE電気泳動してPVDF膜に転写して得られ
たバンドをシークエンスした。
Example 7 (Fragmentation of 36 kDa protein using lysyl endopeptidase and determination of amino acid sequence) The procedure was performed according to the method of Kawasaki et al. (1990). 100
50 μL of lysyl endopeptidase solution (2 mM Tris-HCl (pH 8.0) 50 μL)
L, lysyl endopeptidase (4.5 AU / mg, Wako) 5
μL) and allowed to stand at 37 ° C. for 1 hour. This is SD
The band obtained by S-PAGE electrophoresis and transfer to a PVDF membrane was sequenced.

【0061】実施例8(オオムギcDNAの作成) 鉄欠乏オオムギ根由来cDNAは、以下のように作成し
た。鉄欠乏オオムギ根から抽出したトータルRNAから
ダイナビーズmRNA精製キット(DYNABADS mRNA Puri
fication Kit(DYNAL))を用いてポリ(A)
NAを精製した。ハイブリッドプライマー(dT17ア
ダプタープライマー:5’−GACTCGAGTCGA
CATCGATTTTTT TTTTTTTTTTT−
3’)を用いてポリ(A)RNAを逆転写してcDN
Aを得た。このハイブリッドプライマーに特異的なアダ
プタープライマー(5’−GACTCGAGTCGAC
ATCG−3’)をPCRに用いた。
Example 8 (Preparation of barley cDNA) Iron-deficient barley root-derived cDNA was prepared as follows. Dynabeads mRNA purification kit (DYNABADS mRNA Puri) from total RNA extracted from iron-deficient barley roots
fication Kit (DYNAL)) using poly (A) + R
NA was purified. Hybrid primer (dT17 adapter primer: 5'-GACTCGAGTCGA
CATCGATTTTTT TTTTTTTTTTT-
3 ′) to reverse transcribe poly (A) + RNA to cDN
A was obtained. Adapter primers specific to this hybrid primer (5′-GACTCGAGTCGAC
ATCG-3 ') was used for PCR.

【0062】実施例9(PCRによるオオムギ36kD
aタンパク質のcDNA部分断片の増幅) 36kDaタンパク質をリジルエンドペプダーゼにより
消化して得られた部分アミノ酸配列’DHTELNEL
YSFDTATS(X)W(X)L’により推定される
塩基配列からディジェネレートプライマー5’−AAY
GARYTNTAYWSNTTYGAYACATCG−
3’(プライマーA)と5’−GAYCAYCNGAR
YTNAAYGARYT−3’(プライマーB)を作成
した。鉄欠乏オオムギ根由来cDNAを鋳型として実施
例8で得られたアダプタープライマー、およびプライマ
ーA、Bを用いて以下の反応条件でGene Amp
PCR System 9600(PERKIN EL
MER)によりPCR反応を行った。 PCR反応条件。 第1回 PCR 鋳型 0.5μL 1.25mMdNTP 8.0μL 10xBuffer 5.0μL アダプタープライマー(10pmol/μL) 1.25μL プライマーA(10pmol/μL) 2.5μL Ex Taq polymerase(タカラ) 0.25μL
Example 9 (Barley 36 kD by PCR
Amplification of cDNA partial fragment of a protein) Partial amino acid sequence 'DHTELNEL obtained by digesting 36 kDa protein with lysyl endopeptidase
Degenerate primer 5'-AAY based on the nucleotide sequence deduced by YSFDDATAS (X) W (X) L '
GARYTNTAYWSNTTYGAYACATCG-
3 '(primer A) and 5'-GAYCAYCNGAR
YTNAAYGARYT-3 '(primer B) was prepared. Using the primer derived from the adapter primer obtained in Example 8 and primers A and B using the cDNA derived from the iron-deficient barley root as a template, Gene Amp was used under the following reaction conditions.
PCR System 9600 (PERKIN EL
MER). PCR reaction conditions. 1st PCR template 0.5 μL 1.25 mM dNTP 8.0 μL 10 × Buffer 5.0 μL Adapter primer (10 pmol / μL) 1.25 μL Primer A (10 pmol / μL) 2.5 μL Ex Taq polymerase (Takara) 0.25 μL

【0063】1回目のPCRの反応液組成は上記に示す
通りである。PCR反応サイクルは、95℃で3分間D
NAを変性した後、94℃で1分間、42℃で1分間、
72℃で2分間の順で5サイクル反応させた後、94℃
で30秒、47℃で1分間、72℃で2分間の反応を3
5サイクル行い、72℃で10分間処理をし、4℃に冷
却した。 第2回 PCR 鋳型 0.5μL 1.25mMdNTP 8.0μL 10xBuffer 5.0μL アダプタープライマー(10pmol/μL) 1.25μL プライマーB(10pmol/μL) 2.5μL Ex Taq polymerase(タカラ) 0.25μL 2回目のPCRの反応液組成は上記に示す通りである。
鋳型は、1回目のPCR反応後の液を1000倍希釈し
たものを用いた。PCR反応サイクルは、95℃で3分
間DNAの熱変性処理を行った後、94℃で30秒間、
47℃で1分間、72℃で1分間の反応を40サイクル
行い、72℃で10分間処理して4℃に冷却した。
The composition of the reaction solution for the first PCR is as described above. The PCR reaction cycle is 95 ° C for 3 minutes.
After denaturing NA, 1 minute at 94 ° C., 1 minute at 42 ° C.
After 5 cycles of reaction at 72 ° C. for 2 minutes, 94 ° C.
Reaction for 30 seconds, 1 minute at 47 ° C, and 2 minutes at 72 ° C.
The cycle was repeated 5 times, treated at 72 ° C for 10 minutes, and cooled to 4 ° C. Second PCR template 0.5 μL 1.25 mM dNTP 8.0 μL 10 × Buffer 5.0 μL Adapter primer (10 pmol / μL) 1.25 μL Primer B (10 pmol / μL) 2.5 μL Ex Taq polymerase (Takara) 0.25 μL Second time The composition of the PCR reaction solution is as described above.
The template used was a 1000-fold diluted solution after the first PCR reaction. The PCR reaction cycle was performed by subjecting DNA to heat denaturation at 95 ° C for 3 minutes, and then at 94 ° C for 30 seconds.
Forty cycles of the reaction at 47 ° C. for 1 minute and at 72 ° C. for 1 minute were performed, and the mixture was treated at 72 ° C. for 10 minutes and cooled to 4 ° C.

【0064】PCRの結果200bpの断片が得られた
(図2、*の矢印で示した部分)。このPCR産物をp
T7blueベクターに次の条件でライゲーションし
た。 ライゲーション条件 10x ligation buffer 2μL PCR産物 1μL pT7blue 1μg T4 DNA ligase 1μL 滅菌蒸留水で20μLとし、16℃で1時間反応後、大
腸菌XL1−blueに形質転換した。
As a result of the PCR, a fragment of 200 bp was obtained (FIG. 2, part indicated by an arrow marked with *). This PCR product is
Ligation was performed on the T7blue vector under the following conditions. Ligation conditions 10 × ligation buffer 2 μL PCR product 1 μL pT7blue 1 μg T4 DNA ligase 1 μL After making up to 20 μL with sterile distilled water, and reacting at 16 ° C. for 1 hour, Escherichia coli XL1-blue was transformed.

【0065】実施例10(cDNA断片の精製) PCR産物をインサートに持つプラスミドを、EcoR
I、HindIIIで消化した。酵素反応液を0.8%ア
ガロースゲルで電気泳動し、約300bpに相当するバ
ンドを切り出した。DNA断片の精製にはGENECL
EAN IIKit(BIO 101 Inc)を用い
た。切り出したゲルの重さを測り、ゲルの3容量のNa
Iを加えて65℃で10分間処理した。この液にGla
ssmilkを5μL加え、氷上で5分間静置した。卓
上遠心で5秒間遠心し、上清を取り除き200μLのN
EW washを加え、ピペットマンで沈殿を懸濁した
後、卓上遠心して上清を取り除いた。この操作を3回繰
り返し、得られた沈殿に滅菌蒸留水10μL加え、沈殿
を懸濁した後65℃で10分間処理した。卓上遠心機で
20秒間遠心し、得られた上清をプローブの鋳型として
用いた。
Example 10 (Purification of cDNA Fragment) A plasmid having a PCR product as an insert was
I, digested with HindIII. The enzyme reaction solution was electrophoresed on a 0.8% agarose gel, and a band corresponding to about 300 bp was cut out. GENECL for DNA fragment purification
EAN II Kit (BIO 101 Inc) was used. The cut gel was weighed and 3 volumes of Na
I was added and the mixture was treated at 65 ° C. for 10 minutes. Gla solution
5 μL of ssmilk was added, and the mixture was allowed to stand on ice for 5 minutes. Centrifuge in a tabletop centrifuge for 5 seconds, remove the supernatant, and add 200 μL of N
After adding EW wash and suspending the precipitate with a pipetteman, the supernatant was removed by centrifugation on a table. This operation was repeated three times, and 10 μL of sterilized distilled water was added to the obtained precipitate, and the precipitate was suspended and treated at 65 ° C. for 10 minutes. The mixture was centrifuged for 20 seconds in a tabletop centrifuge, and the obtained supernatant was used as a probe template.

【0066】実施例11(PCR産物のシークエンシン
グ) (1)プラスミドの調製 形質転換された大腸菌をLB液体培地[アンピシリン
(1μg/mL)、テトラサイクリン(1μg/mL)
を量含む]で37℃1晩培養し、アルカリ/SDS法に
よりプラスミドを調整した。1.5mLのチューブにP
CR断片を含むプラスミドを持つ大腸菌を集菌し、上清
を取り除いた。この沈殿にsolution I(10 m
M EDTA (pH8.0)、25 mM Tris-HCl (pH8.0)、1 M glucos
e)100μLを加え懸濁し5分間静置した後、sol
ution II(0.2 M NaOH、1%SDS)200μLを
加え転倒混和して5分間氷冷した。その後150μLの
solution III(5 M KOAc)を加えて転倒混
和して10分間氷冷し、この液を14000rpmで4
℃で10分間遠心して上清を別のチューブに移した。上
清にTris飽和フェノールを等量加えvoltex
し、14000rpmで4℃で10分間遠心した。この
水層を別のチューブに移し、等量のTris飽和フェノ
ール/クロロホルム/イソアミルアルコール(25:2
4:1)を加えvoltexし、14000rpmで4
℃で10分間遠心した。この水層を別のチューブに移
し、2.5容量の99.5%エタノールを加え−80℃
で10分間冷却した後、14000rpmで4℃で10
分間遠心した。上清を取り除き1mLの70%エタノー
ルでリンスして減圧乾燥した。この沈殿に50μLのT
E(4μg/mL RNaseAを含む)を加えて37
℃30分間処理した。この液に30μLのPEG−Na
Cl(20% (w/v) polyethylene glycol 6000、2.5 M Na
Cl)液を加えvoltexし、1時間氷冷した.10分
間14000rpmで4℃で遠心し、沈殿を70%エタ
ノールでリンスした後減圧乾燥した。この沈殿を30μ
LのTE(10 mM Tris-HCl (pH 8.0)、1 mM EDTA (pH
8.0))に溶かした。制限酵素処理して、300bpのイ
ンサートを含むプラスミドDNAをシークエンスした。
Example 11 (Sequencing of PCR product) (1) Preparation of plasmid The transformed Escherichia coli was transformed into an LB liquid medium [ampicillin (1 µg / mL), tetracycline (1 µg / mL).
At 37 ° C. overnight, and the plasmid was prepared by the alkali / SDS method. P in 1.5mL tube
Escherichia coli having a plasmid containing a CR fragment was collected, and the supernatant was removed. Solution I (10 m
M EDTA (pH8.0), 25 mM Tris-HCl (pH8.0), 1 M glucos
e) Add 100 μL, suspend and let stand for 5 minutes.
200 μL of the reaction II (0.2 M NaOH, 1% SDS) was added, mixed by inversion, and cooled on ice for 5 minutes. Thereafter, 150 μL of solution III (5 M KOAc) was added, mixed by inversion, and ice-cooled for 10 minutes.
The supernatant was transferred to another tube by centrifugation at 10 ° C for 10 minutes. Add an equal amount of Tris-saturated phenol to the supernatant and add voltex
And centrifuged at 14000 rpm for 10 minutes at 4 ° C. The aqueous layer was transferred to another tube and an equal volume of Tris saturated phenol / chloroform / isoamyl alcohol (25: 2
4: 1), add voltex, and add 4 at 14000 rpm.
Centrifuged at ℃ for 10 minutes. The aqueous layer was transferred to another tube, and 2.5 volumes of 99.5% ethanol was added thereto.
After cooling at 10 ° C for 10 minutes at 14000 rpm.
Centrifuge for minutes. The supernatant was removed, rinsed with 1 mL of 70% ethanol, and dried under reduced pressure. 50 μL of T was added to the precipitate.
E (containing 4 μg / mL RNase A) and add 37
C. for 30 minutes. 30 μL of PEG-Na was added to this solution.
Cl (20% (w / v) polyethylene glycol 6000, 2.5 M Na
Cl) solution was added thereto, and the mixture was voltexed and cooled with ice for 1 hour. The mixture was centrifuged at 14000 rpm for 10 minutes at 4 ° C., and the precipitate was rinsed with 70% ethanol and then dried under reduced pressure. 30 μl of this precipitate
L TE (10 mM Tris-HCl (pH 8.0), 1 mM EDTA (pH
8.0)). Plasmid DNA containing a 300 bp insert was sequenced by restriction enzyme treatment.

【0067】(2)シークエンス反応 反応にはThermosequenase fluorescent labelled prime
r cycle sequence kitwith 7−deaza−dGTP
(アマシャムファルマシア)、FITC化されたT3ま
たはT7プライマー、アルカリSDS法により得られた
プラスミドDNAを用いた。方法はキットのプロトコー
ルに従った。 シークエンシングのPCR反応条件 PCR反応サイクルは、95℃で5分間DNAを変性し
た後、94℃で30秒、50℃で30秒間、72℃で1
分間の反応を36サイクル行い、72℃で10分間処理
をし、4℃に冷却した。PCR生成物をDSQ−100
0L(Shimadzu)DNAシークエンサー)を用
いてシークエンスした。
(2) Sequence reaction Thermosequenase fluorescent labeled prime
r cycle sequence kitwith 7-deaza-dGTP
(Amersham Pharmacia), FITC-modified T3 or T7 primer, and plasmid DNA obtained by alkaline SDS method were used. The method followed the kit protocol. PCR Reaction Conditions for Sequencing The PCR reaction cycle consists of denaturing the DNA at 95 ° C. for 5 minutes, followed by 30 seconds at 94 ° C., 30 seconds at 50 ° C.,
The reaction was performed at 72 ° C. for 10 minutes and cooled to 4 ° C. for 36 minutes. PCR product is DSQ-100
The sample was sequenced using 0 L (Shimadzu) DNA sequencer.

【0068】実施例12(プローブの作成) プローブの作成にはRandom Primer DNA Labeling Kit V
er.2.0 (TaKaRa)を用いた。実施例10で得た鋳型DN
A1μgにランダムプライマー2μLを加え、滅菌蒸留
水で総液量14μLとした。この液をよく撹拌し、95
℃で3分間処理した後5分間氷冷した。10xバッファ
ーとdNTP(−dATP)を2.5μL、[α−32
P]dATPを5μL加えた。Exo-free Klenow flagme
ntを1μL加え、37℃で10分間処理した後95℃で
3分間処理した。この液に25μLのSTEを加え、ス
ピンカラム(Probe QuantTM G-50、アマシャムファル
マシア)を用い、3000rpmで2分間遠心し、未反
応の[α−32P]dATPを除いた。
Example 12 (Preparation of Probe) The probe was prepared by using Random Primer DNA Labeling Kit V
er.2.0 (TaKaRa) was used. Template DN obtained in Example 10
2 μL of the random primer was added to 1 μg of A, and the total volume was adjusted to 14 μL with sterile distilled water. Stir the solution well and add 95
After treatment at 3 ° C. for 3 minutes, the mixture was cooled on ice for 5 minutes. 2.5 μL of 10 × buffer and dNTP (−dATP), [α- 32
5 μL of [P] dATP was added. Exo-free Klenow flagme
1 μL of nt was added, and the mixture was treated at 37 ° C. for 10 minutes and then at 95 ° C. for 3 minutes. To this solution was added 25 μL of STE, and centrifuged at 3000 rpm for 2 minutes using a spin column (Probe Quant ™ G-50, Amersham Pharmacia) to remove unreacted [α- 32 P] dATP.

【0069】実施例13(コロニーハイブリダイゼーシ
ョンによるスクリーニング) (1)cDNAライブラリーのプレーティング LBプレート(縦10cm、横16cm)を準備した。
大腸菌(XL1−Blue)のコンピテントセル200
μLにcDNAライブラリー希釈液15μL(プレート
1枚あたり50,000コロニーとなる濃度)を加えて
撹拌した後、30分間氷冷した。その後、42℃で40
秒間処理し、3分間氷冷したものをLBプレートに均一
に撒いた。このプレートは37℃で12時間培養した。
Example 13 (Screening by Colony Hybridization) (1) Plating of cDNA library An LB plate (length 10 cm, width 16 cm) was prepared.
E. coli (XL1-Blue) competent cells 200
To the μL, 15 μL of a cDNA library diluent (concentration of 50,000 colonies per plate) was added, stirred, and then cooled on ice for 30 minutes. Then, at 42 ° C., 40
The mixture was treated for 2 seconds and ice-cooled for 3 minutes, and then uniformly spread on an LB plate. This plate was incubated at 37 ° C. for 12 hours.

【0070】(2)メンブレンの調製 (あらかじめ1時間以上4℃にて冷やしておいた)コロ
ニーの形成されたプレートの表面にナイロンメンブレン
(Hybond−N、アマシャムファルマシア)をのせ
た。30秒間メンブレンにコロニーを移しとり、メンブ
レンを新しいLBプレートにコロニー面が上になるよう
にしてのせた。2枚目のメンブレンを1枚目のメンブレ
ン上に重ねて置き37℃1時間静置した。その後コロニ
ーのついている面を上にして、メンブレンを10%SD
Sに浸み込ませたろ紙の上に3分、変性液(1.5 M NaC
l、0.5 M NaOH)を浸み込ませたろ紙に5分、中和液
(1.5M NaCl、0. 5M Tris・HCl (pH7.5))を浸み込ませ
たろ紙に3分置いた後、2×SSPE(3.0 M NaCl、0.
2 M NaHPO(pH7.4)、20 mM EDTA)で5分間の洗浄を
2回行った。1時間ほど風乾し、5分間UV照射を行
い、プラスミドDNAをメンブレンに固定した。
(2) Preparation of Membrane A nylon membrane (Hybond-N, Amersham Pharmacia) was placed on the surface of the plate on which the colonies (which had been cooled at 4 ° C. for 1 hour or more in advance) were formed. The colony was transferred to the membrane for 30 seconds, and the membrane was placed on a new LB plate so that the colony face was up. The second membrane was overlaid on the first membrane and left at 37 ° C. for 1 hour. Then, with the colony facing up, place the membrane in 10% SD.
3 minutes on filter paper soaked in S, denaturing solution (1.5 M NaC
l, 0.5 M NaOH) for 5 minutes, and a neutralizing solution (1.5 M NaCl, 0.5 M Tris-HCl (pH7.5)) for 3 minutes. , 2 x SSPE (3.0 M NaCl, 0.
Washing with 2 M NaH 2 PO 4 (pH 7.4), 20 mM EDTA) was performed twice for 5 minutes. It was air-dried for about 1 hour, irradiated with UV for 5 minutes, and the plasmid DNA was fixed on the membrane.

【0071】実施例14(コロニーハイブリダイゼーシ
ョン) ハイブリダイゼーションは、ハイブリダイゼーション機
(Hybridization oven, IWAKI)を用いた。ハイブリ管
にメンブレンを入れ、30mLのチャーチハイブリダイ
ゼーション液(0.5 M チャーチリン酸バッファー、1 mM
EDTA、7%(w/v)SDS)を入れ、65℃で1時間プレハイ
ブリを行った後、プローブを加えハイブリダイゼーショ
ンを65℃で18時間行った。洗いはチャーチハイブリ
洗浄液(40 mM チャーチリン酸バッファー、1%(w/v) SD
S)で65℃10分、2回行った。洗浄後、メンブレン
をサランラップで包み、カセット内でIPイメージング
プレート(Fuji Film)に1晩露光した。BAS200
0イメージングアナライザー(Fuji Film)で画像処理
し、2枚のメンブレンで共通して存在するポジティブシ
グナルを示すコロニーを打ち抜き、100μLのLB液
体培地に懸濁して2次スクリーニングに用いた。
Example 14 (Colony Hybridization) Hybridization was performed using a hybridization machine (Hybridization oven, IWAKI). Put the membrane in a hybrid tube, and add 30 mL of Church hybridization solution (0.5 M Church phosphate buffer, 1 mM
EDTA, 7% (w / v) SDS) was added and prehybridization was performed at 65 ° C. for 1 hour, followed by adding a probe and performing hybridization at 65 ° C. for 18 hours. Washing is performed using a Church Hybrid washing solution (40 mM Church phosphate buffer, 1% (w / v) SD
S) was performed twice at 65 ° C for 10 minutes. After washing, the membrane was wrapped in Saran wrap and exposed to an IP imaging plate (Fuji Film) in a cassette overnight. BAS200
Image processing was performed with an imaging analyzer (Fuji Film), and a colony showing a positive signal that was present in common on the two membranes was punched out, suspended in 100 μL of LB liquid medium, and used for secondary screening.

【0072】実施例15(2次、3次スクリーニング) 1次スクリーニングで得たポジティブクローンのコロニ
ー希釈液を1次スクリーニングと同様にLBプレートに
コロニーが重ならないように撒き、2次スクリーニング
を行った。ポジティブクローンを打ち抜きLB液体培地
に懸濁し、続いて3次スクリーニングを行った。3次ス
クリーニングでポジティブであったクローンからプラス
ミドを精製し、シークエンスした。得られたクローン
は、36kDaタンパク質をコードするcDNAである
ことが判明した。
Example 15 (Secondary and Tertiary Screening) A colony dilution of the positive clone obtained in the primary screening was spread on an LB plate in a manner similar to the primary screening so that the colonies did not overlap, and the secondary screening was performed. . Positive clones were punched out and suspended in LB liquid medium, followed by tertiary screening. Plasmids were purified from the clones that were positive in the tertiary screen and sequenced. The obtained clone was found to be a cDNA encoding a 36 kDa protein.

【0073】実施例16(ノーザンハイブリダイゼーシ
ョン) トータルRNAの抽出はNaito(1988)の方法
に従った。コントロールおよび鉄欠乏のオオムギの根ま
たは葉5gを乳鉢に入れ液体窒素を加え完全にすりつぶ
し、破砕物を3容量の抽出バッファー(1M Tris-HCl (p
H9.0)、1% SDS)に懸濁した。等量のTris飽和フェ
ノール/クロロホルム/イソアミルアルコール (2
5:24:1)を加えてvoltexし、4℃で15分
間8000rpmで遠心した後、水層を別のチューブに
移した。Tris飽和フェノール/クロロホルム/イソ
アミルアルコール(25:24:1)抽出をさらに2回
行い、その後クロロホルム抽出を1回行った。上清を別
のチューブに移し2.5容量の99.5%エタノールと
1/10容量の酢酸ナトリウムを加え、−80℃で30
分間静置した後8000rpmで4℃で30分間遠心し
た。得られた上清を70%エタノールで洗った後で減圧
乾燥した。沈殿を1mLのDEPC水に溶かし、140
00rpmで5分間遠心し上清を別のチューブに移し
た。1/4容量の10MのLiClを加えて1時間氷冷
した後で14000rpmで4℃20分間遠心した。沈
殿を70%エタノールで洗浄後、減圧乾燥しDEPC水
30μLに溶かした。収量は、260nmの吸光度から
算出した。
Example 16 (Northern hybridization) The extraction of total RNA was performed according to the method of Naito (1988). 5 g of control or iron-deficient barley roots or leaves were placed in a mortar, liquid nitrogen was added and completely ground.
H9.0), 1% SDS). Equal amounts of Tris-saturated phenol / chloroform / isoamyl alcohol (2
5: 24: 1), and the mixture was centrifuged at 8000 rpm for 15 minutes at 4 ° C., and the aqueous layer was transferred to another tube. Tris-saturated phenol / chloroform / isoamyl alcohol (25: 24: 1) extraction was performed twice more and then chloroform extraction was performed once. The supernatant was transferred to another tube, and 2.5 volumes of 99.5% ethanol and 1/10 volume of sodium acetate were added.
After standing still for 5 minutes, it was centrifuged at 8000 rpm at 4 ° C. for 30 minutes. The obtained supernatant was washed with 70% ethanol and then dried under reduced pressure. Dissolve the precipitate in 1 mL of DEPC water and add 140
After centrifugation at 00 rpm for 5 minutes, the supernatant was transferred to another tube. After adding 1/4 volume of 10M LiCl and cooling on ice for 1 hour, the mixture was centrifuged at 14000 rpm for 20 minutes at 4 ° C. The precipitate was washed with 70% ethanol, dried under reduced pressure, and dissolved in 30 μL of DEPC water. The yield was calculated from the absorbance at 260 nm.

【0074】泳動槽、ゲル台、コーム及び三角コルベン
をあらかじめabSolve(RNase阻害剤、DU
PONT)で一晩処理した。20xMOPS(0.4 M
MOPS、0.1 M NaCl、0.02 M EDTA)、2.4gアガロー
ス、100mL滅菌水を三角コルベンに入れ、加熱して
アガロースを溶かした。約50℃まで冷えたところでホ
ルムアルデヒド10mLを加え、滅菌蒸留水で200m
Lにしたものをゲル台の上で固めて用いた。泳動槽に約
800mLの1xMOPSと10mg/mLのエチジウ
ウムブロマイド5μLを加え、泳動バッファーとした。
トータルRNA20μgに16μLのRNAサンプルバ
ッファー(ホルムアルテ゛ヒト゛1.6 mL、ホルムアミト゛5.0 mL、20x MOP
S0.5 mL、ク゛リセリン色素液(ク゛リセリン5 mL、フ゛ロモフェノールフ゛ルー1 m
g、キシレンシアノール1 mg、0.5 M EDTA(pH 8.0)0.02 mL)1.6 m
L、Total8.7 mL)を加え滅菌蒸留水で20μLとし、6
5℃で10分間加温した後氷上で5分間静置したものを
泳動した。泳動条件は、60Vで1時間泳動した後、1
20Vで2時間泳動した。泳動後、ゲルをUVトランス
イルミネーターにのせて定規と共に写真を撮った。転写
バッファーには、20xSSPEを用いた。ブロッティ
ング台の上にゲル、メンブレン(Hybond−N+、
アマシャムファルマシア)、3MMろ紙、ペーパータオ
ルを重ね、重しをして16時間ブロッティングした。ハ
イブリダイゼーションは、操作・条件ともに実施例14
に準じた。結果を図10に示す。図10中の−Feは鉄
欠乏条件を示し、+Feはコントロールを示す。プロー
プにはオオムギcDNAクローンを用いて、オオムギの
根と葉を調べた。
The electrophoresis tank, gel stand, comb, and triangular corben were previously prepared with abSolve (RNase inhibitor, DU
(PONT) overnight. 20x MOPS (0.4 M
MOPS, 0.1 M NaCl, 0.02 M EDTA), 2.4 g agarose, and 100 mL of sterilized water were put in a triangular corben and heated to dissolve the agarose. When cooled to about 50 ° C., add 10 mL of formaldehyde, and add 200 ml of sterilized distilled water.
The L was solidified on a gel table and used. About 800 mL of 1 × MOPS and 5 μL of 10 mg / mL ethidium bromide were added to the electrophoresis tank, and used as an electrophoresis buffer.
For 20 μg of total RNA, add 16 μL of RNA sample buffer (formalte human 1.6 mL, formamit 5.0 mL, 20x MOP
S 0.5 mL, glycerin dye solution (5 ml glycerin, 1 m fluorophenol phenol
g, xylene cyanol 1 mg, 0.5 M EDTA (pH 8.0) 0.02 mL) 1.6 m
L, Total 8.7 mL) and make up to 20 μL with sterile distilled water.
After heating at 5 ° C. for 10 minutes, the mixture was allowed to stand on ice for 5 minutes and electrophoresed. After electrophoresis at 60 V for 1 hour,
Electrophoresed at 20V for 2 hours. After electrophoresis, the gel was placed on a UV transilluminator and photographed with a ruler. 20 × SSPE was used as the transfer buffer. Gel and membrane (Hybond-N +,
(Amersham Pharmacia) 3MM filter paper and paper towel were overlaid, weighed and blotted for 16 hours. Hybridization was performed according to Example 14 in both operation and conditions.
According to. The results are shown in FIG. In FIG. 10, -Fe indicates an iron deficiency condition, and + Fe indicates a control. Using a barley cDNA clone as a probe, the roots and leaves of barley were examined.

【0075】実施例17(ゲノミックサザンハイブリダ
イゼーション) 凍結保存しておいたオオムギ5gを乳鉢と乳棒を用いて
液体窒素中でパウダー状になるまで破砕し、70℃の5
mLの2xCTAB液(100 mM Tris-HCl (pH8.0)、20
mM EDTA (pH 8.0)、1.4 M NaCl、2% (w/v) cetyltrimet
hylammonium bromide (CTAB)、1% (w/v) polyvinylpyr
rolidone (PVP))の入った50mLビーカーに移し撹拌
した。55℃にて10分間静置した。5mLのクロロホ
ルム/イソアミルアルコール(24:1)を混ぜ、室温
で10分間ゆっくり振とうした後、室温で3000rp
m、15分間遠心した。上層を別のチューブに移し、下
層に1xCTAB液を加え10分間ゆっくり振とうし、
室温で3000rpm、15分間遠心した。水層を別の
チューブに移し、1/10容量の10%CTABを加え
転倒混和して等量の沈殿用バッファー(1% (w/v) CTA
B、5 mM Tris-HCl (pH8.0)、10 mM EDTA (pH8.0))を加
えた。30分間室温で静置した後、室温で3000rp
m、15分間遠心した。55℃で沈殿を5mLの1Mの
NaCl−TE(1 M NaCl、10 mM Tris-HCl (pH 8.
0)、1 mM EDTA)に溶かし、5mLのイソプロパノール
を加え転倒混和した後、室温で3000rpm、10分
間遠心した。沈殿を70%エタノールで洗い、55℃で
3mLTEに溶かしRNaseA処理を行った。収量の
測定は260nmの吸光度から算出した。制限酵素処理
は、BamHI、EcoRI、HindIIIについて
行った。0.8%アガロースゲルを用いTAEバッファ
ーで泳動後、ゲルを0.2N HClで10分間処理
後、変性液で30分間、中和液で30分間処理した。ブ
ロッティング操作は、実施例16に準じ、0.4NのN
aOHで行った。ハイブリダイゼーションの操作は、実
施例14に準じた。ただし、ハイブリダイゼーション温
度を70℃に、洗いの温度を67℃に変更した。
Example 17 (Genomic Southern Hybridization) 5 g of barley that had been frozen and stored was crushed in liquid nitrogen using a mortar and pestle until it became powdery.
mL of 2 × CTAB solution (100 mM Tris-HCl (pH 8.0), 20
mM EDTA (pH 8.0), 1.4 M NaCl, 2% (w / v) cetyltrimet
hylammonium bromide (CTAB), 1% (w / v) polyvinylpyr
rolidone (PVP)) in a 50 mL beaker and stirred. The mixture was allowed to stand at 55 ° C. for 10 minutes. Mix 5 mL of chloroform / isoamyl alcohol (24: 1), slowly shake at room temperature for 10 minutes, and then
and centrifugation for 15 minutes. Transfer the upper layer to another tube, add 1xCTAB solution to the lower layer, shake slowly for 10 minutes,
Centrifuged at 3000 rpm for 15 minutes at room temperature. Transfer the aqueous layer to another tube, add 1/10 volume of 10% CTAB, mix by inversion, and mix an equal volume of precipitation buffer (1% (w / v) CTA).
B, 5 mM Tris-HCl (pH 8.0), 10 mM EDTA (pH 8.0)). After standing at room temperature for 30 minutes, 3000 rpm at room temperature
and centrifugation for 15 minutes. At 55 ° C., 5 mL of 1 M NaCl-TE (1 M NaCl, 10 mM Tris-HCl (pH 8.
0), 1 mM EDTA), 5 mL of isopropanol was added and mixed by inversion, followed by centrifugation at room temperature at 3,000 rpm for 10 minutes. The precipitate was washed with 70% ethanol, dissolved in 3 mL TE at 55 ° C., and treated with RNaseA. The measurement of the yield was calculated from the absorbance at 260 nm. The restriction enzyme treatment was performed on BamHI, EcoRI, and HindIII. After electrophoresis with a TAE buffer using a 0.8% agarose gel, the gel was treated with 0.2N HCl for 10 minutes, and then treated with a denaturing solution for 30 minutes and a neutralizing solution for 30 minutes. The blotting operation was performed in the same manner as in Example 16 except that the N
Performed with aOH. The hybridization procedure was the same as in Example 14. However, the hybridization temperature was changed to 70 ° C and the washing temperature was changed to 67 ° C.

【0076】実施例18(オオムギ36kDaタンパク
質のゲノミッククローンの単離) (1)ゲノミックライブラリーのプレーティング 薬剤を含まないLBプレートに大腸菌MRA(P2)を
ストリークし、一晩37℃にて培養した。シングルコロ
ニーを10mLのLB(10mM MgSOを含む)
に接種し37℃で一晩培養した。この培養液を3000
rpm4℃で5分間遠心し、大腸菌を集菌した。上清を
取り除き、10mMのMgSO液に菌を懸濁しこれを
ファージ接種菌とした。この懸濁液0.5mLとライブ
ラリー希釈液15μL[50000プラーク分がSM液
(50 mM Tris・HCl (pH 7.5)、0.1M NaCl、7 mM MgS
O、0.01% (w/v) ゼラチン)に希釈されている]を混
ぜ37℃にて20分間処理した。あらかじめ溶かして5
0℃にしておいた8mLのLB+トップアガー(10m
M MgSOを含む)に大腸菌・ファージ混液を加
え、10cm×16cmのLBプレート(10mM M
gSOを含む)に均一に撒いた。トップアガーが完全
に固化した後で37℃で12時間培養した。
Example 18 (Isolation of genomic clone of barley 36 kDa protein) (1) Plating of genomic library Escherichia coli MRA (P2) was streaked on a drug-free LB plate and cultured overnight at 37 ° C. . Single colony is 10 mL LB (containing 10 mM MgSO 4 )
And cultured at 37 ° C. overnight. This culture solution is 3,000
After centrifugation at 4 ° C. for 5 minutes, E. coli was collected. The supernatant was removed and which was suspended bacteria MgSO 4 solution of 10mM and phage inoculum. 0.5 mL of this suspension and 15 μL of a library diluent [50,000 plaques were used as SM solution (50 mM Tris · HCl (pH 7.5), 0.1 M NaCl, 7 mM MgS
O 4 , diluted to 0.01% (w / v) gelatin]] and treated at 37 ° C. for 20 minutes. Melt in advance 5
8 mL of LB + Top agar (10 m
A mixture of E. coli and phage was added to M MgSO 4 and a 10 cm × 16 cm LB plate (10 mM M
uniformly plated on including MgSO 4). After the top agar was completely solidified, the cells were cultured at 37 ° C. for 12 hours.

【0077】(2)プラークハイブリダイゼーション メンブレンの調製 (あらかじめ1時間以上4℃にて冷やしておいた)プラ
ークの形成されたプレートの表面にナイロンメンブレン
(Hybond−N)をのせた。1枚目は30秒、2枚
目は1分30秒とした。その後プラークのついている面
を上にして、メンブレンを変性液を浸み込ませたろ紙に
5分、中和液を浸み込ませたろ紙に3分置いた後、2×
SSPEで5分間洗浄を2回行った後、1時間ほど風乾
し、5分間UV照射を行ってファージDNAをメンブレ
ンに固定した。プラークハイブリダイゼーションは実施
例12で準じて調製したプローブを用いて、実施例14
に準じた方法でハイブリダイゼーションそ行った。
(2) Plaque Hybridization Preparation of Membrane A nylon membrane (Hybond-N) was placed on the surface of the plaque-formed plate (previously cooled at 4 ° C. for 1 hour or more). The first sheet was 30 seconds, and the second sheet was 1 minute 30 seconds. After placing the membrane with the plaque facing up for 5 minutes on a filter paper impregnated with a denaturing solution and 3 minutes on a filter paper impregnated with a neutralizing solution, 2 ×
After washing twice with SSPE for 5 minutes, it was air-dried for about 1 hour, and irradiated with UV for 5 minutes to fix the phage DNA on the membrane. Plaque hybridization was performed using the probe prepared according to Example 12 and
Hybridization was carried out according to the same method as described above.

【0078】(3)2次、3次スクリーニング 1次スクリーニングで得たポジティブクローンのファー
ジ希釈液を1次スクリーニングと同様にLBプレートに
プラークが重ならないようにまき、2次スクリーニング
を行った。ポジティブクローンを打ち抜きSMバッファ
ーに懸濁し、3次スクリーニングを行った。3次スクリ
ーニングでポジティブであったクローンのファージDN
Aを抽出し、制限酵素地図の作成を行い、サブクローニ
ングを行うこととした。
(3) Secondary and Tertiary Screening A phage dilution of the positive clone obtained in the primary screening was spread on the LB plate in a manner similar to the primary screening so that plaques did not overlap, and a secondary screening was performed. Positive clones were punched out, suspended in SM buffer, and subjected to tertiary screening. Phage DN of clones positive in the third screening
A was extracted, a restriction map was created, and subcloning was performed.

【0079】実施例19(ポジティブクローンからのλ
DNAの精製) λDNAの精製は、Bughio(1999)の方法を
用いた。50mLのLB培地(10mMのCaSO
含む)に大腸菌MRA(P2)のシングルコロニーを接
種し、37℃にて1晩振とう培養した。培養液を4℃で
3000rpm、5分間遠心して上清を取り除き、20
mLの10mMのCaSOに沈殿を懸濁した。0.5
mLの大腸菌懸濁液に、ポジティブクローンのファージ
のSM希釈液を加え、氷上で30分間静置した。これを
50mLのLB(10mM CaSOを含む)に加
え、37℃で1晩振とう培養した。0.4mLのクロロ
ホルムを加え、さらに10分間37℃で振とうした。5
0mLの遠心チューブに菌液をとり、11500rpm
20分間4℃で遠心した。上清40mLを別のチューブ
に移し、0.2容量の50%PEG6000を加えてよ
く撹拌し、氷上で2時間静置した。11500rpm2
0分間4℃で遠心して上清を取り除いた。沈殿を0.4
mLのTris−Mg−NaCl(100 mM Tris-HCl (p
H7.5)、2.9% (w/v) NaCl、1 M MgCl)に溶かし、35
μLのRNaseA(10mg/mL)と10μLのD
NaseI(10mg/mL)を加えて37℃で30分
間静置した。クロロホルム抽出(抽出の際voltex
を1分間行った)を2回行い、水層と等量の2xSTE
(80 mM Tris-HCl (pH 7.5)、2% (w/v)SDS、40 mM EDT
A)及び70μLのプロテナーゼK(20mg/mL)
を加え65℃にて30分間処理した。フェノール/クロ
ロホルム抽出(抽出の際voltexを1分間行っ
た)、エタノール沈殿を行い、沈殿を50μLのTEに
溶かした。
Example 19 (λ from positive clone
Purification of DNA) The purification of λ DNA was carried out by the method of Bugio (1999). A single colony of Escherichia coli MRA (P2) was inoculated into 50 mL of LB medium (containing 10 mM CaSO 4 ), and cultured with shaking at 37 ° C. overnight. The culture was centrifuged at 4 ° C. and 3000 rpm for 5 minutes to remove the supernatant.
It was suspended precipitate 10mM of CaSO 4 in mL. 0.5
The SM dilution of the phage of the positive clone was added to the mL of the E. coli suspension and allowed to stand on ice for 30 minutes. This was added to 50 mL of LB (containing 10 mM CaSO 4 ) and cultured with shaking at 37 ° C. overnight. 0.4 mL of chloroform was added, and the mixture was further shaken at 37 ° C. for 10 minutes. 5
Take the bacterial solution in a 0 mL centrifuge tube, and add 11500 rpm
Centrifuge at 4 ° C. for 20 minutes. The supernatant (40 mL) was transferred to another tube, 0.2 volume of 50% PEG6000 was added, the mixture was stirred well, and allowed to stand on ice for 2 hours. 11500rpm2
The supernatant was removed by centrifugation at 4 ° C for 0 minutes. 0.4 precipitation
mL of Tris-Mg-NaCl (100 mM Tris-HCl (p
H7.5), 2.9% (w / v) NaCl, 1 M MgCl 2 )
μL of RNase A (10 mg / mL) and 10 μL of D
NaseI (10 mg / mL) was added, and the mixture was allowed to stand at 37 ° C. for 30 minutes. Chloroform extraction (when extracting voltex
Was carried out for 1 minute) twice, and an equal amount of 2 × STE
(80 mM Tris-HCl (pH 7.5), 2% (w / v) SDS, 40 mM EDT
A) and 70 μL of proteinase K (20 mg / mL)
And treated at 65 ° C. for 30 minutes. Phenol / chloroform extraction (voltex was performed for 1 minute at the time of extraction) and ethanol precipitation were performed, and the precipitate was dissolved in 50 μL of TE.

【0080】[0080]

【発明の効果】本発明は、鉄欠乏オオムギ根由来の36
kDaタンパク質がイネ科植物のムギネ酸を介した鉄獲
得機構に深く関与しイネ科植物の鉄吸収改善剤、及び、
そのタンパク質をコードする新規な遺伝子を提供するも
のである。そして、本発明の36kDaタンパク質がム
ギネ酸合成に関与する酵素群の遺伝子の制御因子の機能
を持っていることから転写制御剤も有用であることを明
らかにするものである。したがって、本発明は、36k
Daタンパク質はイネ科植物で鉄欠乏により特に強く誘
導されることを明らかにし、本タンパク質の機能及びそ
れをコードする遺伝子を明らかにするものである。
Industrial Applicability The present invention relates to 36 iron-deficient barley roots.
kDa protein is deeply involved in the mechanism of iron acquisition via mugineic acid in grasses and improves iron absorption in grasses, and
It provides a novel gene encoding the protein. Further, it is revealed that the 36 kDa protein of the present invention has a function of a regulator of a gene of an enzyme group involved in mugineic acid synthesis, and thus a transcription regulator is also useful. Therefore, the present invention
The Da protein reveals that it is particularly strongly induced by iron deficiency in grasses, and reveals the function of the present protein and the gene encoding it.

【配列表】 SEQUENCE LISTING <110> Japan Science And Technology Corporation <120> A gene (Ids6) for 36kDa protein which appears in iron deficient barley roots <130> PA900508 <160> 3 <210> 1 <211> 327 <212> PRT <213> Hordeum vulgare L. (cv. Ehimehadaka NO.1) <400> 1 Met Ala Gly Thr Gly Ser Thr Trp Ile Leu Leu Glu Gln Lys Gly 15 Ala Gly Pro Gly Ala Arg Ser Ser His Ala Ile Thr Leu Val Gly 30 Gly Thr Ala Tyr Ser Phe Gly Gly Glu Phe Thr Pro Arg Leu Pro 45 Val Asp Asn Thr Met Tyr Ala Phe Asp Leu Lys Ala Gln Ser Trp 60 Ser Ala Leu Asp Ala Ala Gly Glu Val Pro Pro Pro Arg Val Gly 75 Val Thr Met Ala Ser Val Gly Gly Thr Val Phe Val Phe Gly Gly 90 Arg Asp Lys Asp His Thr Glu Leu Asn Glu Leu Tyr Ser Phe Asp 105 Thr Ala Thr Ser Thr Trp Thr Leu Leu Ser Ser Gly Asp Asp Gly 120 Pro Pro His Arg Ser Tyr His Ser Met Val Ala Asp Gly Glu Gly 135 Ser Arg Val Tyr Val Phe Gly Gly Cys Gly Asn Ala Gly Arg Leu 150 Asn Asp Leu Trp Ala Tyr Asp Val Ala Ala Gly Arg Trp Glu Glu 165 Leu Pro Ser Pro Gly Ala Ala Cys Pro Pro Arg Gly Gly Pro Gly 180 Leu Ala Phe Ala Asp Gly Lys Val Trp Val Val Tyr Gly Phe Ser 195 Gly Asp Ala Glu Leu Asp Asp Val His Ser Tyr Asp Pro Ala Thr 210 Gly Glu Trp Ala Val Val Asp Thr Thr Gly Asp Lys Pro Thr Pro 225 Arg Ser Val Leu Cys Ala Ala Gly Val Gly Lys His Val Val Val 240 Phe Gly Gly Glu Val Asp Pro Ser Asp Leu Gly His Leu Gly Ala 255 Gly Lys Phe Ser Ala Glu Ala Phe Val Leu Asp Thr Asp Thr Gly 270 Ala Trp Ala Arg Leu Asp Asp Ala Gly Ser Gly His His Pro Gly 285 Pro Arg Gly Trp Cys Ala Phe Ser Ala Gly Ala Leu Asp Gly Arg 300 Arg Gly Met Leu Val Tyr Gly Gly Asn Ser Pro Thr Asn Asp Arg 315 Leu Gly Asp Met Phe Leu Phe Thr Pro Leu Leu Ala 327 <210> 2 <211> 1312 <212> DNA <213> Hordeum vulgare L. (cv. Ehimehadaka NO.1) <400> 2 gtagagcaga gcagaggaag cagttagttc cagcttcagg ttcagcttct ccatcgcaat 60 ggctggcact ggcagtacct ggatcctgct ggagcagaag ggggctgggc cgggagcaag 120 aagctcccac gccatcacgc tcgtcggcgg cacggcctac tccttcggcg gcgagttcac 180 cccgcgcctg cccgtggaca acaccatgta cgccttcgac ctcaaggcgc agtcctggtc 240 cgccctcgac gcggccggcg aggtgccccc gccgcgcgtc ggcgtcacca tggcctccgt 300 cggcggcacg gtgttcgtgt tcggcggccg cgacaaggac cacacggagc tcaacgagct 360 ctactccttc gacacggcca ccagcacctg gaccctgctg tcctccggcg acgacggccc 420 gccgcaccgg agctaccact ccatggtggc cgacggcgag gggagccgcg tgtacgtctt 480 tggcgggtgc ggcaacgccg gcaggctgaa cgacctgtgg gcctacgatg tcgccgccgg 540 gcgctgggag gagctgcctt cgcccggggc ggcgtgccct ccccgcggcg ggcccgggct 600 ggccttcgcc gacgggaaag tgtgggtggt atacgggttc tccggggacg cggagctcga 660 cgacgtgcac tcctacgacc cggccaccgg cgagtgggct gtggtagata ccaccggcga 720 caagcccacc ccgcggagcg tgctctgcgc cgccggggta gggaagcacg tggtggtgtt 780 cggcggcgag gtggacccca gcgatctcgg ccacctaggc gccggcaaat tctccgccga 840 ggccttcgtg ctggacaccg acaccggcgc gtgggccagg ctggatgacg ccgggtctgg 900 tcaccacccc ggtcctcggg gttggtgcgc gttctcggcg ggggcgctcg acggccggcg 960 aggcatgctt gtctacggcg gcaactcgcc gaccaacgac cggcttggcg acatgttcct 1020 cttcactccg cttctagctt gagtcagcac gacagctagg cggtgcccgc acctctgtgt 1080 gcaattggag tggtatgtga ggaactagct gctttgttaa tgttgtgtcc aattgtgttt 1140 atgttgtgtt atgttgtgta tgtaattaat gaagaataat tgtactagta gtaatgatga 1200 attgtgtact ttaaattcct ccgcgaccaa gttctcatgg tcctaataga agtatcataa 1260 atgataatat gaatgccaat taaacttttt tgaaaaaaaa aaaaaaaaaa aa 1312 <210> 3 <211> 4517 <212> DNA <213> Hordeum vulgare L. (cv. Igri) <220> gene <400> 3 -2758 atccgtcggccagccaatgatgctctcgcttaaggccgacgaaggacatgtgtagtacgt -2699 -2698 ccagctcgtcttgcgagattcttcatgggttgccagtacggcYgcctccattgttgccat -2639 -2638 gccaagcttggtaatggagtgggtgttgacgggctggtactgtgcgggcttgacggatcg -2579 -2578 gagccggagtaggttagcggcatggccgtgacactgtatctgtcgtgcgctccaaccttg -2519 -2518 tacccttgctgacgcgtattcacctttaattgtagagtctcgtcatggcctacgatctga -2459 -2458 tgtgacttgagctccctggccggctagcggctcgctWgcagaaatggccgtctcgccact -2399 -2398 agccgacagacgcttcccagatggccagaaggaggtagccgtctcgcccctagccgacac -2339 -2338 gagctcctagtcggccaggaggagttgaccgtcttgccactagccggcaaggaggatttg -2279 -2278 gccgtatggaacgagttgtggtttcccttcaatcttgaatgcaaaggtgtaggctcgatg -2219 -2218 agcacccggggttatccctcgtctgtatactatatttataaatatactatgctccttaat -2159 -2158 tttaaagcctcacaaccaattgaagtctccaatttataattaggtcatccgattttgacc -2099 -2098 gggtcaacaatttctcaaagagctctttttttttttaattcatctctcttaataaattat -2039 -2038 ttaattcatctctgttactatattcttttattcactgcgctctttaattttgaagctctc -1979 -1978 ttattccatcgaggtatttaattttagatttggtttacgattttgatcaattcaacgatt -1919 -1918 ttccaaatcaaccgacaacaattgacctataaaaacatatcaatcaatcgacatcactcg -1859 -1858 cacccgctaaaaaagaggtgtgaatatgtaatattgtagcatcaatatagaacatgcagc -1799 -1798 caccgatgaaatttttacacaatagtgtggattggttagcgaataactctgaatcaaacc -1739 -1738 gcgaaggcccatcgaacacgctgcattataaatagagaaacacactccatcgcccccacc -1679 -1678 cccccacccctcgccaaaccaaatactcactcggttttaagatataaggtgtattaaatt -1619 -1618 tttaaaaagtataatatctttaactttaatcaagttcagagccaaaaatatttacattca -1559 -1558 caatactaaatcaataaaaataaaaaatcattccatgatgaatctaatgcgatttgttac -1499 -1498 tatgtataatgatatatttctctatgaatttggttaaaattacaaagatttgacttctca -1439 -1438 aaaaattacaccttatattttgatacaagatttttttatatgagaatcaaacaacaacga -1379 -1378 tggcatagtaaagcgtgtccaacccttctagtgtagaagaacctaccaacaactctattt -1319 -1318 tcatgactacttagacaactactataaatctctgaatcttgtgaagaagtatagcatgga -1259 -1258 gcatattatcaaggggaaagatgtcatcttatgtgcacaccgagtaaaaattacaaacac -1199 -1198 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tactccttcgacacggccaccagcacctggaccctgctgtcctccggcgacgacggcccg 542 543 ccgcaccggagctaccactccatggtggccgacggcgaggggagccgcgtgtacgtcttt 602 603 ggcgggtgcggcaacgccggcaggctgaacgacctgtgggcctacgacgtcgccgccggg 662 663 cgctgggaggagctgccttcgcccggggcggcgtgccctccccgcggcgggcccgggctg 722 723 gccttcgccgacgggaaagtgtgggtggtatacgggttctccggggacgcggagctcgac 782 783 gacgtgcactcctacgacccggccaccggcgagtgggctgtggtagataccaccggcgac 842 843 aagcccaccccgcggagcgtgctctgcgccgccggggtagggaagcacgtggtggtgttc 902 903 ggcggcgaggtggaccccagcgatctcggccacctaggcgccggcaaattctccgccgag 962 963 gccttcgtgctggacaccgacaccggcgcgtgggccaggctggatgacgccgggtctggt 1022 1023 caccaccccggtcctcggggttggtgcgcgttctcggcgggggcgctcgacggccggcga 1082 1083 ggcatgcttgtctacggcggcaactcgccgaccaacgaccggcttggcgacatgttcctc 1142 1143 ttcactccgcttctagcttgagtcagcacgacagctaggcggtgcccgcacctctgtgtg 1202 1203 caattggagtggtctgtgaggaactagctgctttgttaatgttgtgtccaattgtgttta 1262 1263 tgttgtgttatgttgtgtatgtaattaatgaagaataattgtactagtagtaatgatgaa 1322 1323 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(cv.Ehimehadaka NO.1) <400> 1 Met Ala Gly Thr Gly Ser Thr Trp Ile Leu Leu Glu Gln Lys Gly 15 Ala Gly Pro Gly Ala Arg Ser Ser His Ala Ile Thr Leu Val Gly 30 Gly Thr Ala Tyr Ser Phe Gly Gly Glu Phe Thr Pro Arg Leu Pro 45 Val Asp Asn Thr Met Tyr Ala Phe Asp Leu Lys Ala Gln Ser Trp 60 Ser Ala Leu Asp Ala Ala Gly Glu Val Pro Pro Arg Val Gly 75 Val Thr Met Ala Ser Val Gly Gly Thr Val Phe Val Phe Gly Gly 90 Arg Asp Lys Asp His Thr Glu Leu Asn Glu Leu Tyr Ser Phe Asp 105 Thr Ala Thr Ser Thr Trp Thr Leu Leu Ser Ser Gly Asp Asp Gly 120 Pro Pro His Arg Ser Tyr His Ser Met Val Ala Asp Gly Glu Gly Gly 135 Ser Arg Val Tyr Val Phe Gly Gly Cys Gly Asn Ala Gly Arg Leu 150 Asn Asp Leu Trp Ala Tyr Asp Val Ala Ala Gly Arg Trp Glu Glu 165 Leu Pro Ser Pro Gly Ala Ala Cy s Pro Pro Arg Gly Gly Pro Gly 180 Leu Ala Phe Ala Asp Gly Lys Val Trp Val Val Tyr Gly Phe Ser 195 Gly Asp Ala Glu Leu Asp Asp Val His Ser Tyr Asp Pro Ala Thr 210 Gly Glu Trp Ala Val Val Asp Thr Thr Gly Asp Lys Pro Thr Pro 225 Arg Ser Val Leu Cys Ala Ala Gly Val Gly Lys His Val Val Val 240 Phe Gly Gly Glu Glu Val Asp Pro Ser Asp Leu Gly His Leu Gly Ala 255 Gly Lys Phe Ser Ala Glu Ala Phe Val Leu Asp Thr Asp Thr Gly 270 Ala Trp Ala Arg Leu Asp Asp Ala Gly Ser Gly His His Pro Gly 285 Pro Arg Gly Trp Cys Ala Phe Ser Ala Gly Ala Leu Asp Gly Arg 300 Arg Gly Met Leu Val Tyr Gly Gly Asn Ser Pro Thr Asn Asp Arg 315 Leu Gly Asp Met Phe Leu Phe Thr Pro Leu Leu Ala 327 <210> 2 <211> 1312 <212> DNA <213> Hordeum vulgare L. (cv.Ehimehadaka NO.1) <400> 2 gtagagcaga gcagaggaag cagttagttc cagcttcagg ttcagcttct ccatcgcaat 60 ggctggcact ggcagtacct ggatcctgct ggagcagaag ggggctgggc cgggagcaag 120 aagctcccac gccatcacgc tcgtcggcgg cacggcctac tccttcggcg gcgagttcac 180 cccgcgcctg cccgtggaca acaccatgta cgccttcgac ctcaaggcgc agtcctggtc 240 cgccctcgac gcggccggcg aggtgccccc gccgcgcgtc ggcgtcacca tggcctccgt 300 cggcggcacg gtgttcgtgt tcggcggccg cgacaaggac cacacggagc tcaacgagct 360 ctactccttc gacacggcca ccagcacctg gaccctgctg tcctccggcg acgacggccc 420 gccgcaccgg agctaccact ccatggtggc cgacggcgag gggagccgcg tgtacgtctt 480 tggcgggtgc ggcaacgccg gcaggctgaa cgacctgtgg gcctacgatg tcgccgccgg 540 gcgctgggag gagctgcctt cgcccggggc ggcgtgccct ccccgcggcg ggcccgggct 600 ggccttcgcc gacgggaaag tgtgggtggt atacgggttc tccggggacg cggagctcga 660 cgacgtgcac tcctacgacc cggccaccgg cgagtgggct gtggtagata ccaccggcga 720 caagcccacc ccgcggagcg tgctctgcgc cgccggggta gggaagcacg tggtggtgtt 780 cggcggcgag gtggacccca gcgatctcgg ccacctaggc gccggcaaat tctccgccga 840 ggccttcgtg ctggacaccg acaccggcgc gtgggccagg ctggatgacg ccgggtctgg 900 tcaccacccc ggtcctcggg gttggtgcgc gttctcggcg ggggcgctcg acggccggcg 960 aggcatgctt gtctacggcg gcaactcgcc gaccaacgac cggcttggcg acatgttcct 1020 cttcactccg cttctagctt gagtcagcac gacagctagg cggtgcccgc acctctgt gt 1080 gcaattggag tggtatgtga ggaactagct gctttgttaa tgttgtgtcc aattgtgttt 1140 atgttgtgtt atgttgtgta tgtaattaat gaagaataat tgtactagta gtaatgatga 1200 attgtgtact ttaaattcct ccgcgaccaa gttctcatgg tcctaataga agtatcataa 1260 atgataatat gaatgccaat taaacttttt tgaaaaaaaa aaaaaaaaaa aa 1312 <210> 3 <211> 4517 <212> DNA <213> Hordeum vulgare L. ( cv. Igri) <220> gene <400> 3 -2758 atccgtcggccagccaatgatgctctcgcttaaggccgacgaaggacatgtgtagtacgt -2699 -2698 ccagctcgtcttgcgagattcttcatgggttgccagtacggcYgcctccattgttgccat -2639 -2638 gccaagcttggtaatggagtgggtgttgacgggctggtactgtgcgggcttgacggatcg -2579 -2578 gagccggagtaggttagcggcatggccgtgacactgtatctgtcgtgcgctccaaccttg -2519 -2518 tacccttgctgacgcgtattcacctttaattgtagagtctcgtcatggcctacgatctga -2459 -2458 tgtgacttgagctccctggccggctagcggctcgctWgcagaaatggccgtctcgccact -2399 -2398 agccgacagacgcttcccagatggccagaaggaggtagccgtctcgcccctagccgacac -2339 -2338 gagctcctagtcggccaggaggagttgaccgtcttgccactagccggcaaggaggatttg -2279 -2278 gccgtatggaacgagttgtggtttcccttcaatcttgaatgc aaaggtgtaggctcgatg -2219 -2218 agcacccggggttatccctcgtctgtatactatatttataaatatactatgctccttaat -2159 -2158 tttaaagcctcacaaccaattgaagtctccaatttataattaggtcatccgattttgacc -2099 -2098 gggtcaacaatttctcaaagagctctttttttttttaattcatctctcttaataaattat -2039 -2038 ttaattcatctctgttactatattcttttattcactgcgctctttaattttgaagctctc -1979 -1978 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【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、イネ科植物の根におけるムギネ酸類の
生合成経路を示すものである。
FIG. 1 shows the biosynthetic pathway of mugineic acids in roots of grasses.

【図2】図2は、本発明の36kDaタンパク質のcD
NAの塩基配列を示したものである。*印で示した部分
は最初に得られたPCR断片を示し、矢印はプライマー
A及びプライマーBの部分を示す。
FIG. 2 shows the cD of the 36 kDa protein of the present invention.
This shows the base sequence of NA. The part indicated by * indicates the PCR fragment obtained first, and the arrows indicate the parts of primer A and primer B.

【図3】図3は、イネの相同性ESTクローンのアミノ
酸配列を示す。本発明の36kDaタンパク質と同じア
ミノ酸を・で示している。
FIG. 3 shows the amino acid sequence of a rice homologous EST clone. The same amino acids as in the 36 kDa protein of the present invention are indicated by.

【図4】図4は、シロイロナズナの相同性クローンのア
ミノ酸配列を示す。本発明の36kDaタンパク質と同
じアミノ酸を・で示している。青字(図中薄く示されて
いる部分)は、全ての配列で保存されている部分を示
す。
FIG. 4 shows the amino acid sequence of a homologous clone of Arabidopsis thaliana. The same amino acids as in the 36 kDa protein of the present invention are indicated by. Blue characters (lightly shaded portions in the figure) indicate portions that are conserved in all the sequences.

【図5】図5は、33種のタンパク質中に見られる’W
−FGG−W’繰り返し配列を示す。
FIG. 5 shows' W found in 33 proteins.
-FGG-W 'shows a repeated sequence.

【図6】図6は、オオムギゲノムをEcoRI、Bam
HI、HindIIIでそれぞれ切断して、1.3kbの
cDNAクローンをプローブとした、ゲノミックサザン
ハイブリダイゼーション解析の結果を示す図面に代わる
写真である。
FIG. 6 shows the barley genome as EcoRI and Bam.
It is a photograph replacing a drawing which shows the result of genomic southern hybridization analysis which cut | disconnected each by HI and HindIII, and used a 1.3-kb cDNA clone as a probe.

【図7】図7は、本発明の36kDaタンパク質をコー
ドするオオムギゲノミッククローンの制限酵素地図を示
す。黒塗り部分はコーディング領域を示す。
FIG. 7 shows a restriction map of a barley genomic clone encoding a 36 kDa protein of the present invention. Black portions indicate coding regions.

【図8】図8は、本発明の36kDaタンパク質をコー
ドするオオムギゲノムの塩基配列及び対応するアミノ酸
を示す。次の図9との2枚のうちの第1枚目である。
FIG. 8 shows the nucleotide sequence of the barley genome encoding the 36 kDa protein of the present invention and the corresponding amino acids. This is the first of the two sheets shown in FIG.

【図9】図9は、本発明の36kDaタンパク質をコー
ドするオオムギゲノムの塩基配列及び対応するアミノ酸
を示す。前の図8との2枚のうちの第2枚目である。
FIG. 9 shows the nucleotide sequence of the barley genome encoding the 36 kDa protein of the present invention and the corresponding amino acids. This is the second of the two sheets shown in FIG.

【図10】図10は、プロープとしてオオムギcDNA
クローンを用いて、オオムギの根(Root)と葉(Leaf)
を調べたノーザンハイブリダイゼーションの結果を示す
図面に代わる写真である。図10中の−Feは鉄欠乏条
件を示し、+Feはコントロールを示す。
FIG. 10 shows a barley cDNA as a probe.
Using clones, barley root (Leaf)
5 is a photograph replacing a drawing, showing the results of Northern hybridization in which was examined. In FIG. 10, -Fe indicates an iron deficiency condition, and + Fe indicates a control.

【図11】図11は、本発明の36kDaタンパク質の
予想される2次構造を示す。
FIG. 11 shows the predicted secondary structure of the 36 kDa protein of the present invention.

フロントページの続き (72)発明者 山口 博隆 東京都文京区本郷5−21−4 三啓ハウス 1E Fターム(参考) 2B030 AA02 AB03 AD20 CA06 CA14 CB03 4B024 AA08 BA80 CA03 CA04 4B065 AA88X AA88Y AB01 AC14 BA02 CA24 CA53 4H011 AB03 DG06 4H045 AA10 AA30 BA10 CA32 EA05 FA72 FA74 Continued on front page (72) Inventor Hirotaka Yamaguchi 5-21-4 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo Sankei House 1E F-term (reference) 2B030 AA02 AB03 AD20 CA06 CA14 CB03 4B024 AA08 BA80 CA03 CA04 4B065 AA88X AA88Y AB01 AC14 BA02 CA24 CA53 4H011 AB03 DG06 4H045 AA10 AA30 BA10 CA32 EA05 FA72 FA74

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 鉄欠乏オオムギ根由来の36kDaタン
パク質からなるイネ科植物の鉄吸収改善剤。
1. An agent for improving iron absorption of grasses comprising a 36 kDa protein derived from iron-deficient barley root.
【請求項2】 36kDaタンパク質が配列番号1に記
載のアミノ酸配列、又はその一部のアミノ酸が欠失、付
加、置換されてなるアミノ酸配列を有するものである請
求項1に記載の鉄吸収改善剤。
2. The iron absorption improver according to claim 1, wherein the 36 kDa protein has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or an amino acid sequence in which a part of the amino acid is deleted, added, or substituted. .
【請求項3】 配列番号1に記載のアミノ酸配列、又は
その一部のアミノ酸が欠失、付加、置換されてなるアミ
ノ酸配列を有する鉄欠乏オオムギ根由来の36kDaタ
ンパク質をコードするDNA。
3. A DNA encoding an iron-deficient barley root-derived 36 kDa protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or an amino acid sequence in which a part of the amino acid is deleted, added, or substituted.
【請求項4】 DNAが配列番号2に記載の塩基配列、
又はその一部の塩基が欠失、付加、置換されてなる塩基
配列を有する請求項3に記載のDNA。
4. A DNA comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2,
4. The DNA according to claim 3, wherein the DNA has a base sequence in which some bases are deleted, added, or substituted.
【請求項5】 DNAがゲノムである請求項3に記載の
DNA。
5. The DNA according to claim 3, wherein the DNA is a genome.
【請求項6】 ゲノムが、配列番号3に記載の塩基配
列、又はその一部の塩基が欠失、付加、置換されてなる
塩基配列を有する請求項5に記載のDNA。
6. The DNA according to claim 5, wherein the genome has the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 or a nucleotide sequence obtained by deleting, adding, or substituting a part of the nucleotides.
【請求項7】 ケルチモチーフ(Kelch motif)を有す
ることを特徴とする請求項3〜6のいずれかに記載のD
NA。
7. The D according to claim 3, which has a Kelch motif.
NA.
【請求項8】 配列番号1に記載のアミノ酸配列、又は
その一部のアミノ酸が欠失、付加、置換されてなるアミ
ノ酸配列を有する鉄欠乏オオムギ根由来の36kDaタ
ンパク質からなるイネ科植物の鉄吸収に関与するタンパ
ク質の遺伝子の転写制御剤。
8. Iron absorption of a grass family consisting of a 36 kDa protein derived from an iron-deficient barley root having an amino acid sequence in which the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or a part of the amino acid is deleted, added or substituted. A transcriptional regulator of a gene of a protein involved in the protein
【請求項9】 請求項3〜7のいずれかに記載のDNA
からなるイネ科植物の鉄吸収に関与するタンパク質の遺
伝子の転写制御剤。
9. The DNA according to any one of claims 3 to 7,
A transcriptional regulator of a gene of a protein involved in iron absorption in a gramineous plant comprising:
【請求項10】 請求項3〜7のいずれかに記載のDN
Aを導入することからなる請求項9に記載の転写制御
剤。
10. The DN according to any one of claims 3 to 7.
The transfer control agent according to claim 9, wherein A is introduced.
【請求項11】 請求項3〜7のいずれかに記載のDN
Aが導入された植物。
11. The DN according to any one of claims 3 to 7.
A plant into which A has been introduced.
【請求項12】 植物がイネ科植物である請求項11に
記載の植物。
12. The plant according to claim 11, wherein the plant is a gramineous plant.
【請求項13】 DNAがゲノム由来のものである請求
項11又は12に記載の植物。
13. The plant according to claim 11, wherein the DNA is derived from a genome.
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