JP2001037358A - Cotton plant improved in cotton fiber characteristics, method for creating the same and production of cotton fiber from the cotton plant - Google Patents

Cotton plant improved in cotton fiber characteristics, method for creating the same and production of cotton fiber from the cotton plant

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JP2001037358A
JP2001037358A JP11212858A JP21285899A JP2001037358A JP 2001037358 A JP2001037358 A JP 2001037358A JP 11212858 A JP11212858 A JP 11212858A JP 21285899 A JP21285899 A JP 21285899A JP 2001037358 A JP2001037358 A JP 2001037358A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain cotton plants suitable for producing high quality textiles and the likes excellent in strengths and dyeability by stably maintaining a specific exogeneous catalase gene and producing cotton fibers improved in fiber characteristics such as fiber denier, uniformity in fiber lengths and the like. SOLUTION: Cotton fibers stably maintaining an exogeneous catalase gene having (A) a base sequence which is under control of a promoter capable of functioning in cotton fibers and expressed by 57-1541 base number in the base sequence expressed by the formula or (B) a base sequence capable of hybridizing with the aforesaid base sequence under a stringent condition and improved in fiber characteristics compared with those of wile-type strains are produced. This cotton plant belonging to the genus Gossypium is a transgenic plant obtained by transforming the wild-type strain with an expressgxon vector containing the aforesaid exogeneous catalase gene. The cotton fibers improved in fiber characteristics compared with those of the wild-type strains are preferably produced by harvesting seeds obtained by self-pollination of those cotton plants and separating cotton fibers from seed coats of the seeds.

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、野生株に比べて繊
維特性が改良されたワタ繊維を生産するワタ植物、詳細
には増加した繊維繊度(太さ)および繊維長均斉度(短
繊維の含有率)などの繊維特性を有するワタ繊維を生産
するワタ植物に関する。また、本発明は、該ワタ植物の
作出方法および該ワタ植物からの繊維特性が改良された
ワタ繊維の製造方法に関する。
The present invention relates to a cotton plant that produces cotton fibers having improved fiber characteristics as compared to wild strains, and more particularly to increased fiber fineness (thickness) and fiber length uniformity (short fiber length). The present invention relates to a cotton plant that produces cotton fiber having fiber characteristics such as content. The present invention also relates to a method for producing the cotton plant and a method for producing a cotton fiber having improved fiber characteristics from the cotton plant.

【0002】[0002]

【従来の技術】通常、ワタ繊維はゴシピウム(Gossypiu
m )属に属するワタ植物を栽培し、得られた朔果(コッ
トンボール)より採取することにより製造される。ワタ
繊維は種皮(seed coat)の表皮細胞(epidermal cell)
が分化した単一細胞であり、伸長開始(initiation)、
伸長(elongation)、二次細胞壁厚化(secondary cell
wall thickening)および熟成(maturation)の4段階
を経て生育する。より具体的には、ワタ繊維の伸長は、
胚珠の表皮細胞が開花直後より繊維伸長を開始し、その
後急速に繊維が伸長して開花後25日程度で伸長が完了
する。それ以後、繊維の伸長は停止し二次細胞壁が生成
され、熟成を経て成熟した1本のワタ繊維になる。
2. Description of the Related Art Usually, cotton fiber is Gossypiu.
m) It is produced by cultivating a cotton plant belonging to the genus and collecting it from the obtained fruit (cotton ball). Cotton fibers are epidermal cells of seed coat
Are differentiated single cells, elongation initiation (initiation),
Elongation, secondary cell wall thickening (secondary cell)
It grows through four stages: wall thickening and maturation. More specifically, the elongation of the cotton fiber is
The epidermal cells of the ovule begin to elongate the fiber immediately after flowering, and thereafter the fiber elongates rapidly, and the elongation is completed about 25 days after flowering. Thereafter, the elongation of the fiber is stopped, a secondary cell wall is generated, and a mature cotton fiber is obtained after ripening.

【0003】ワタ植物には多くの品種があり、それぞれ
異なった繊維特性を有するワタ繊維が得られ、各種用途
に応じて使い分けられている。繊維特性を示す種々の特
性パラメータがあるが、特に重要なものとして繊維長、
繊度、強度、繊維長均斉度が挙げられる。従来より、ワ
タ繊維の特性を改良するために多大な努力がなされてき
たが、その繊維特性を改良する中心は繊維長と繊度であ
った。その中でも、より長く細い繊維が望まれてきた。
このような繊維特性を有する品種としては海島綿が有名
であるが、生産性が低く、大変高価である。もし、海島
綿と同等以上の繊維特性を有するワタ繊維をより高い生
産性で得ることができれば、産業上非常に有益である。
[0003] There are many varieties of cotton plants, and cotton fibers having different fiber characteristics are obtained, and are used depending on various uses. There are various property parameters that indicate fiber properties, but fiber length,
Fineness, strength, and fiber length uniformity are listed. Conventionally, great efforts have been made to improve the properties of cotton fibers, but the main factors for improving the fiber properties have been fiber length and fineness. Among them, longer and thinner fibers have been desired.
As a variety having such fiber properties, sea-island cotton is famous, but its productivity is low and it is very expensive. If cotton fibers having fiber properties equal to or higher than sea-island cotton can be obtained with higher productivity, it is very useful in industry.

【0004】繊維特性の改良および/または生産性の向
上を図る手段としては、大きく分けて、(1)交配によ
る品種改良、(2)植物ホルモンによる処理および
(3)遺伝子組換え技術を利用した品種改良の3つが挙
げられる。
Means for improving fiber properties and / or productivity are roughly divided into (1) breeding by crossing, (2) treatment with plant hormones, and (3) genetic recombination technology. There are three types of breeding.

【0005】交配による品種改良は、従来最も広く使わ
れてきたもので、現在のワタ植物の栽培品種はこの方法
により育種されてきた。しかしながら、この方法は近縁
の種からしか有用形質を導入することができないため、
多くの時間を要する割に変化の程度が低く、特にワタ繊
維特性あるいはワタ繊維の収量に関しては、顕著な改良
はあまり期待できない。
[0005] Breeding by crossing has been the most widely used in the past, and the current cultivars of cotton plants have been bred by this method. However, this method can only introduce useful traits from closely related species,
The degree of change is low in spite of the time required, and a remarkable improvement cannot be expected particularly with regard to the characteristics of the cotton fiber or the yield of the cotton fiber.

【0006】オーキシン、ジベレリン、サイトカイニ
ン、エチレンのような植物ホルモンが農作物や園芸植物
の生長調節に幅広く実用化されている。ワタ植物の繊維
特性、中でも繊維伸長メカニズムに対する植物ホルモン
の影響は、ジベレリン、オーキシン、ブラシノステロイ
ド等で知られているが、実際には、産業上利用可能な程
度に十分な効果は得られておらず、実用化に至っていな
いのが現状である。
[0006] Plant hormones such as auxin, gibberellin, cytokinin, and ethylene have been widely put to practical use for regulating the growth of crops and horticultural plants. The effects of plant hormones on the fiber properties of cotton plants, especially the mechanism of fiber elongation, are known for gibberellins, auxins, brassinosteroids, etc., but in fact, sufficient effects have been obtained to the extent that they can be used industrially. At present, it has not been put to practical use.

【0007】一方、近年、植物育種の分野での遺伝子組
換え技術の発達はめざましいものがあり、種々の植物
(例えば、ワタ、ダイズ、トウモロコシ、トマト等)に
おいて、特定の有用外来遺伝子を導入・発現させること
により、その植物に目的の有用形質を付与することに成
功した例が数多く報告されている。
On the other hand, in recent years, there has been remarkable progress in genetic recombination technology in the field of plant breeding. Introducing a specific useful foreign gene into various plants (for example, cotton, soybean, corn, tomato, etc.). Many examples have been reported in which the expression of the plant successfully imparts the desired useful trait to the plant.

【0008】ワタ植物でも、BT毒素[バチルス・ツリ
ンギエンシス(Bacillus thuringiensis)が産生する殺
虫性蛋白毒素]遺伝子を導入した耐虫性組換えワタや、
5−エノールピルビルシキミ酸−3−燐酸合成酵素遺伝
子を導入した除草剤(グリフォセート)耐性組換えワタ
等が開発され、既に商品化されている(米国での組換え
ワタの作付面積シェアは既に過半数に達したといわれて
いる)。
[0008] Even in cotton plants, insect-resistant recombinant cotton into which a BT toxin [insecticidal protein toxin produced by Bacillus thuringiensis] gene has been introduced,
A herbicide (glyphosate) -resistant recombinant cotton or the like in which a 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase gene has been introduced has been developed and is already commercialized. It is said that the majority has already been reached).

【0009】同様にして、害虫抵抗性遺伝子や除草剤耐
性遺伝子の代わりに、ワタ繊維の形成や伸長に関与する
遺伝子をワタ植物に導入して大量発現させることによ
り、その繊維特性あるいは生産性が飛躍的に向上するこ
とが期待される。また逆に、アンチセンス遺伝子を組込
んで内在性遺伝子の働きを抑制することにより、繊維特
性を変化させることも理論的には可能である。このよう
な遺伝子工学的手法を用いた方法は、従来の交配・選抜
による育種に比べて、短期間のうちに、繊維の伸長や形
成をより確実に制御し得るものと期待される。
Similarly, instead of a pest resistance gene or a herbicide resistance gene, a gene involved in the formation or elongation of a cotton fiber is introduced into a cotton plant and expressed in a large amount, so that its fiber characteristics or productivity can be improved. It is expected to improve dramatically. Conversely, it is theoretically possible to change the fiber properties by incorporating an antisense gene and suppressing the function of the endogenous gene. A method using such a genetic engineering technique is expected to be able to more reliably control fiber elongation and formation in a short period of time as compared with conventional breeding by crossing and selection.

【0010】しかしながら、遺伝子組換え技術により所
望の繊維特性を有するワタ繊維を取得するには、繊維の
伸長や形成のメカニズムを遺伝子レベルで明らかにし、
それらのメカニズムに密接に関与する遺伝子を決定する
ことが不可欠であるが、現時点ではそのような遺伝子に
関する分子生物学的知見は非常に乏しい。植物の細胞伸
長についてはこれまで多くの研究がなされているもの
の、その制御要因にはなお不明な点が多く、現在に至る
までその制御機構は解明されていない。
[0010] However, in order to obtain cotton fibers having desired fiber properties by genetic recombination technology, the mechanism of fiber elongation and formation is clarified at the gene level.
Although it is essential to determine the genes that are closely involved in those mechanisms, at this time there is very little molecular biology knowledge about such genes. Although many studies have been made on the cell elongation of plants, there are still many unclear points on its control factors, and its control mechanism has not been elucidated until now.

【0011】もっとも、ワタ繊維の伸長や形成に関与す
る遺伝子に関する報告が皆無というわけではない。例え
ば、Johnらはディファレンシャルスクリーニンング法
(Differential Screening)により開花15日目と24
日目の繊維組織にプレファレンシャルに発現しているE
6遺伝子(Maliyakal E. John and Laura J. Crow, Pro
c. Natl. Acad. Sci. USA, 89, 5769-5773 (1992) )や
二次細胞壁形成時に活発に働くプロリンリッチなタンパ
ク質をコードするH6遺伝子(Maliyakal E. John and
Greg Keller, Plant physiol., 108, 669-676 (1995))
を単離した。さらに、JohnはE6遺伝子をアンチセンス
型でワタ植物に導入し、内在性E6遺伝子の発現レベル
を抑制し、E6遺伝子のワタ繊維特性に及ぼす効果を調
べた(Maliyakal E. Jhon, Plant Molecular Biology,
30, 297-306 (1996))。しかし、繊維組織中のE6RN
Aの発現レベルは低下したにもかかわらず、繊維長、強
度、繊度は有意に変化しなかったと報告し、E6遺伝子
はワタ繊維の発達に重要ではないと結論づけている。一
方、Songらはディファレンシャルデイスプレイ法(Diff
erential Display)によりワタ繊維組織に特異的に発現
するアシルキャリヤータンパク質(ACP)をコードす
るcDNAをワタ植物から同定した(Ping Song, Randy
D. Allen, Biochimica et Biophysica Acta, 1351, 30
5-312 (1997))。また、ワタ繊維のセルロース合成に関
する遺伝子としてセルロース合成酵素の触媒サブユニッ
トのcDNAが単離されている(Julie R. Pear, Yasus
hi Kawagoe, et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 93,
12637-12642 (1996) )。
However, there is no report on genes involved in elongation or formation of cotton fibers. For example, John et al. Used a Differential Screening method on the 15th and 24th day of flowering.
E expressed preferentially in the fiber structure of day
Six genes (Maliyakal E. John and Laura J. Crow, Pro
Natl. Acad. Sci. USA, 89, 5769-5773 (1992)) and the H6 gene (Maliyakal E. John and
Greg Keller, Plant physiol., 108, 669-676 (1995))
Was isolated. In addition, John introduced the E6 gene into a cotton plant in an antisense form, suppressed the expression level of the endogenous E6 gene, and examined the effect of the E6 gene on cotton fiber properties (Maliyakal E. Jhon, Plant Molecular Biology,
30, 297-306 (1996)). However, E6RN in the fiber tissue
They reported that fiber length, strength and fineness did not change significantly, despite the decreased expression level of A, concluding that the E6 gene was not important for cotton fiber development. On the other hand, Song et al. Used the differential display method (Diff
erential Display), a cDNA encoding an acyl carrier protein (ACP) specifically expressed in cotton fiber tissue was identified from cotton plants (Ping Song, Randy).
D. Allen, Biochimica et Biophysica Acta, 1351, 30
5-312 (1997)). In addition, cDNA for the catalytic subunit of cellulose synthase has been isolated as a gene relating to cellulose synthesis of cotton fiber (Julie R. Pear, Yasus
hi Kawagoe, et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 93,
12637-12642 (1996)).

【0012】さらに、繊維特性への関与が示唆される遺
伝子を導入した組換えワタ植物の作出例もいくつか報告
されている。例えば、米国Agracetus 社は、繊維特異的
に発現する遺伝子のプロモーターの下流に、胚珠および
繊維の発達と関連があると考えられるペルオキシダーゼ
遺伝子を繋いでワタ植物に導入することにより、繊維強
度が向上したワタ繊維を生産する組換えワタ植物を開発
したと報告している(国際公開WO95/08914号公報)。ま
た、本発明者らは、ディファレンシャルスクリーニング
法とディファレンシャルディスプレイ法により、ワタ繊
維伸長時に特異的に発現する5種類の遺伝子をワタ植物
から単離・同定し(特開平9−75093号公報)、そ
のうちの1つであるKC22遺伝子をワタ植物に導入す
ることにより、繊維長が向上したワタ繊維を生産する組
換えワタ植物を取得している。
[0012] Further, there have been reported some examples of the production of recombinant cotton plants into which a gene which is suggested to be involved in fiber properties is introduced. For example, Agracetus in the U.S. has improved fiber strength by connecting a peroxidase gene, which is thought to be related to ovule and fiber development, to a cotton plant downstream of the promoter of a fiber-specific gene, thereby improving fiber strength. It is reported that a recombinant cotton plant that produces cotton fiber has been developed (International Publication WO95 / 08914). The present inventors also isolated and identified five types of genes specifically expressed during cotton fiber elongation from cotton plants by differential screening and differential display (Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-75093). By introducing the KC22 gene, one of the above, into a cotton plant, a recombinant cotton plant producing a cotton fiber with an improved fiber length has been obtained.

【0013】しかしながら、ワタ繊維の形成・伸長時に
特異的に発現する遺伝子は、上記のように未だごくわず
かしか単離されておらず、ましてや、それら繊維特異的
遺伝子のうちのどの遺伝子が、繊維長、繊維強度、繊
度、繊維長均斉度等のワタ繊維特性の各パラメータの決
定に重要な役割を果たしているかについては、ほとんど
解明されていないのが現状である。さらに、繊維繊度や
繊維長均斉度等の特性パラメータが改良されたワタ繊維
を生産する組換えワタ植物は未だに報告されていない。
However, as described above, only a very small number of genes specifically expressed during the formation and elongation of cotton fibers have been isolated. At present, little is known about whether it plays an important role in determining each parameter of cotton fiber characteristics such as length, fiber strength, fineness, and fiber length uniformity. Furthermore, there has not yet been reported a recombinant cotton plant that produces cotton fibers having improved characteristic parameters such as fiber fineness and fiber length uniformity.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、ワタ繊維の伸長や形成に関与する遺伝子、特に繊維
繊度(繊維の太さ)および繊維長均斉度(短繊維の含有
率)等のワタ繊維特性の決定に重要な役割を果たす遺伝
子をスクリーニングし、該遺伝子の発現を人為的に制御
することによって、上記のワタ繊維特性が改良された組
換えワタ植物を作出することである。また、本発明の目
的は、該ワタ植物からの繊維特性が改良されたワタ繊維
の製造方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a gene involved in elongation and formation of cotton fibers, especially fiber fineness (fiber thickness) and fiber length uniformity (short fiber content). The purpose of the present invention is to produce a recombinant cotton plant having improved cotton fiber characteristics by screening for a gene that plays an important role in the determination of cotton fiber characteristics and artificially controlling the expression of the gene. It is another object of the present invention to provide a method for producing cotton fibers having improved fiber properties from the cotton plant.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成すべく鋭意努力した結果、カタラーゼ遺伝子を
ワタ植物に導入してワタ繊維中で過剰発現させることに
よって、ワタ繊維の繊度や繊維長均斉度等の特性パラメ
ータが改良されることを見出し、さらに、この組換えワ
タ植物からワタ繊維を収穫・単離することにより、繊維
特性が改良されたワタ繊維を製造することに成功して本
発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems As a result of the present inventors' earnest efforts to achieve the above-mentioned object, the catalase gene was introduced into cotton plants and overexpressed in the cotton fibers to obtain a fineness of the cotton fibers. And improved characteristic parameters such as fiber length uniformity, and succeeded in producing cotton fibers with improved fiber properties by harvesting and isolating cotton fibers from this recombinant cotton plant. As a result, the present invention has been completed.

【0016】すなわち、本発明は以下の通りである。 1.ワタ繊維中で機能し得るプロモーターの制御下にあ
る外因性カタラーゼ遺伝子を安定に保持し、且つ野生株
に比べて改良された繊維特性を有するワタ繊維を生産す
る、ゴシピウム属に属するワタ植物、特に、ワタ繊維中
で機能し得るプロモーターの制御下にある外因性カタラ
ーゼ遺伝子を含む発現ベクターで該野生株を形質転換し
て得られるトランスジェニック植物である当該ワタ植
物。 2.該カタラーゼ遺伝子についてホモ接合体である上記
ワタ植物、特に、種子の形態である当該ワタ植物。 3.上記ワタ植物から得られる、野生株に比べて改良さ
れた繊維特性を有するワタ繊維。 4.ワタ繊維中で機能し得るプロモーターの制御下にあ
る外因性カタラーゼ遺伝子を含む発現ベクターで、ゴシ
ピウム属に属するワタ植物野生株の細胞を形質転換する
工程を含む、該野生株に比べて改良された繊維特性を有
するワタ繊維を生産するワタ植物の作出方法、特に、該
形質転換細胞から植物体を再生する工程をさらに含む当
該方法。 5.以下の工程: (1) ワタ繊維中で機能し得るプロモーターの制御下にあ
る外因性カタラーゼ遺伝子を含む発現ベクターで、ゴシ
ピウム属に属するワタ植物野生株の細胞を形質転換し、
(2) 該形質転換細胞から、該野生株に比べて改良された
繊維特性を有するワタ繊維を生産するワタ植物体(R
0)を再生し、(3) 該植物体から自家受粉により種子を
採取し、および(4) 該種子を栽培して得られるワタ植物
体(R1)から自家受粉により得られる種子における該
カタラーゼ遺伝子の分離比を検定するを含む、該カタラ
ーゼ遺伝子についてホモ接合体である、該野生株に比べ
て改良された繊維特性を有するワタ繊維を生産する形質
が固定されたワタ植物の作出方法。 6.上記いずれかのワタ植物の自家受粉により得られる
種子を採取し、該種子の種皮からワタ繊維を分離する工
程を含む、野生株に比べて改良された繊維特性を有する
ワタ繊維の製造方法。
That is, the present invention is as follows. 1. Cotton plants belonging to the genus Gossypium, in particular stably retaining an exogenous catalase gene under the control of a promoter capable of functioning in cotton fibers, and producing cotton fibers having improved fiber properties compared to wild strains, especially And a transgenic plant obtained by transforming the wild-type strain with an expression vector containing an exogenous catalase gene under the control of a promoter capable of functioning in cotton fiber. 2. The above cotton plant which is homozygous for the catalase gene, in particular, the above cotton plant in the form of a seed. 3. A cotton fiber obtained from the cotton plant and having improved fiber properties as compared to a wild strain. 4. An expression vector containing an exogenous catalase gene under the control of a promoter capable of functioning in a cotton fiber, comprising the step of transforming cells of a wild plant of the genus Gossypium, comprising the steps of: A method for producing a cotton plant producing a cotton fiber having fiber properties, particularly the method further comprising a step of regenerating a plant from the transformed cell. 5. The following steps: (1) Transforming cells of a wild plant of cotton belonging to the genus Gossypium with an expression vector containing an exogenous catalase gene under the control of a promoter capable of functioning in cotton fiber;
(2) a cotton plant (R) that produces, from the transformed cells, cotton fibers having improved fiber properties as compared to the wild type;
0), (3) self-pollination of the seed from the plant, and (4) the catalase gene in a seed obtained by self-pollination from a cotton plant (R1) obtained by cultivating the seed. A method for producing a cotton plant in which a trait that produces a cotton fiber that is homozygous for the catalase gene and has improved fiber properties as compared to the wild strain is fixed, which comprises testing the separation ratio of the catalase gene. 6. A method for producing cotton fiber having improved fiber characteristics as compared with a wild strain, comprising a step of collecting a seed obtained by self-pollination of any of the above cotton plants and separating the cotton fiber from the seed coat of the seed.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明のワタ植物は、ゴシピウム
(Gossypium )属に属し、ワタ繊維を生産する植物に由
来するものであれば特に限定されず、例えば、ゴシピウ
ム・ヒルスツム(G. hirsutum )、ゴシピウム・バルバ
デンセ(G. barbadense )、ゴシピウム・アルボレウム
(G. arboreum )、ゴシピウム・アノマルム(G. anoma
lum )、ゴシピウム・アルムリアヌム(G. armourianu
m)、ゴシピウム・クロッツキアヌム(G. klotzchianum
)、ゴシピウム・ヘルバケウム(G. herbaceum)、ゴ
シピウム・レモンデイ(G. raimondii)等のワタ植物由
来のものが挙げられる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The cotton plant of the present invention is not particularly limited as long as it belongs to the genus Gossypium and is derived from a plant that produces cotton fiber. For example, G. hirsutum (G. hirsutum) , Gossypium barbadense, G. arboreum, G. anomalu
lum), Gossypium almurianum (G. armourianu)
m), G. klotzchianum
), Gossypium herbaceum (G. herbaceum), Gossypium lemonday (G. raimondii) and the like.

【0018】ここで「ワタ植物」は、熟成したワタ繊維
を朔果中に含む植物体の他、ワタ繊維形成中または形成
前であっても、最終的には該植物体と同等のワタ繊維を
生産し得る生育中のワタ植物体、該未成熟ワタ植物体へ
と分化する能力を有するワタ植物細胞または組織、並び
に該ワタ植物体から採取される種子(但し、該種子を栽
培して得られる植物体は親と同等のワタ繊維を生産す
る)をすべて包含する。
[0018] The "cotton plant" used herein refers to a plant containing matured cotton fiber in its fruit, and a cotton fiber equivalent to the plant even before or after the formation of the cotton fiber. Growing cotton plant capable of producing the same, a cotton plant cell or tissue capable of differentiating into the immature cotton plant, and a seed collected from the cotton plant (provided that the seed is obtained by cultivating the seed. Plant that produces the same cotton fiber as the parent).

【0019】本発明において「野生株」とは、外因性カ
タラーゼ遺伝子をゲノム上に有しないあらゆるワタ植物
を意味する。したがって、いわゆる野生種のほか、通常
の交配によって樹立された栽培品種、それらの自然また
は人工変異体、並びにカタラーゼ以外の外因性遺伝子を
導入されたトランスジェニックワタ植物などをすべて包
含する。
In the present invention, the term "wild strain" means any cotton plant having no exogenous catalase gene on its genome. Therefore, in addition to so-called wild species, cultivars established by ordinary crossing, natural or artificial mutants thereof, and transgenic cotton plants into which an exogenous gene other than catalase has been introduced are included.

【0020】本発明において「改良された繊維特性を有
するワタ繊維」とは、例えば、繊維長、繊度、繊維強
度、繊維長均斉度等の、繊維特性の評価に通常使用され
る各種パラメータの少なくとも1つが、野生株に比べて
改善されたワタ繊維を意味する。好ましくは、本発明の
ワタ植物は、繊維繊度および繊維長均斉度のうちの少な
くとも1つの特性パラメータが、野生株に比べて向上し
たワタ繊維を生産する。より好ましくは、本発明のワタ
植物は、繊維繊度および繊維長均斉度の両方が野生株に
比べて向上したワタ繊維を生産する。
In the present invention, "cotton fiber having improved fiber properties" refers to at least one of various parameters usually used for evaluating fiber properties, such as fiber length, fineness, fiber strength, and fiber length uniformity. One implies an improved cotton fiber compared to the wild strain. Preferably, the cotton plant of the present invention produces a cotton fiber in which at least one characteristic parameter of fiber fineness and fiber length uniformity is improved as compared with a wild strain. More preferably, the cotton plant of the present invention produces a cotton fiber in which both the fiber fineness and the fiber length uniformity are improved as compared with the wild strain.

【0021】本発明のワタ植物は、これらのゴシピウム
属のワタ植物野生株に、遺伝子工学的手法により外因性
カタラーゼ遺伝子が導入され、且つ安定に保持されたも
のである。ここで「安定に保持される」とは、少なくと
もカタラーゼ遺伝子が導入された当代の植物体が生産す
るワタ繊維中で該カタラーゼ遺伝子が発現し、それによ
ってワタ繊維の繊維特性を改良するに十分な期間、該ワ
タ植物細胞内に保持されることをいう。したがって、現
実的には、該カタラーゼ遺伝子は宿主ワタ植物の染色体
上に組み込まれる必要がある。該カタラーゼ遺伝子は次
世代に安定に遺伝することがより好ましい。
The cotton plant of the present invention is a plant in which an exogenous catalase gene has been introduced into these wild plants of the genus Gossypium by genetic engineering techniques and stably retained. Here, "stably retained" means that at least the catalase gene is expressed in the cotton fiber produced by the current plant into which the catalase gene has been introduced, thereby improving the fiber properties of the cotton fiber. For a period of time, it means that it is retained in the cotton plant cells. Therefore, in practice, the catalase gene needs to be integrated on the chromosome of the host cotton plant. More preferably, the catalase gene is stably inherited in the next generation.

【0022】植物のカタラーゼの多くはミクロボディー
に局在し、代謝上産生される毒性のH2 2 を水と酸素
に分解する無毒化酵素である。しかし、植物におけるそ
の機能は十分に明らかになっていない。カタラーゼが植
物の低温適応性や病原菌抵抗性(Sanchez-Casas, P. an
d Klessing, D. F. Plant Physiol., 106, 1675-1679(1
994), Prasad, T. K., Anderson, M. D., et al, Plant
Cell, 6, 65-74 (1994) )に関与しているという報告
はあるが、カタラーゼとワタ植物の繊維特性との関連に
ついてはこれまで報告がなされていない。
Most plant catalase is a detoxifying enzyme that is localized in microbodies and breaks down metabolically produced toxic H 2 O 2 into water and oxygen. However, its function in plants has not been fully elucidated. Catalase is used in cold adaptation and pathogen resistance of plants (Sanchez-Casas, P. an
d Klessing, DF Plant Physiol., 106, 1675-1679 (1
994), Prasad, TK, Anderson, MD, et al, Plant
Cell, 6, 65-74 (1994)), but there has been no report on the relationship between catalase and the fiber properties of cotton plants.

【0023】本発明において「カタラーゼ遺伝子」と
は、過酸化水素の分解反応(2H2 2 →O2 +2H2
O)を触媒する酵素のアミノ酸配列をコードする塩基配
列を有するDNAである。該カタラーゼ遺伝子の由来に
特に制限はなく、既にクローニングされ容易に入手可能
なカタラーゼ遺伝子を使用することができる。該カタラ
ーゼ遺伝子はmRNA(またはcDNAライブラリー)
から得られたcDNAであっても、ゲノミックDNAラ
イブラリーから得られたゲノミックDNAであっても、
あるいは化学合成によるものであってもよい。好ましく
は、カタラーゼ遺伝子は植物由来、より好ましくはエン
ドウ由来の遺伝子である(後記参考例1に、エンドウ由
来カタラーゼcDNAのクローニング手順を示す)。
In the present invention, "catalase gene"
Is the decomposition reaction of hydrogen peroxide (2HTwoO Two→ OTwo+ 2HTwo
Base sequence encoding the amino acid sequence of the enzyme that catalyzes O)
DNA with columns. The origin of the catalase gene
No restrictions, already cloned and readily available
Catalase genes can be used. The catala
Gene is mRNA (or cDNA library)
Genomic DNA library
Genomic DNA obtained from the library,
Alternatively, it may be by chemical synthesis. Preferably
Means that the catalase gene is of plant origin, more preferably
It is a gene derived from dough (See Reference Example 1 below,
This shows the procedure for cloning catalase cDNA).

【0024】本発明において使用されるカタラーゼ遺伝
子の好ましい例として、配列表配列番号1に示される塩
基配列中塩基番号57〜1541で示される塩基配列を
有するDNA、もしくは該配列とストリンジェントな条
件下でハイブリダイズし得る塩基配列を有し、且つ該配
列と同等のカタラーゼ活性を有するポリペプチドをコー
ドするDNAが挙げられる。ここでいう「ストリンジェ
ントな条件」とは、特定カタラーゼ遺伝子配列にコード
されるカタラーゼと同等のカタラーゼ活性を有するポリ
ペプチドをコードする塩基配列のみが該特定配列とハイ
ブリッド(いわゆる特異的ハイブリッド)を形成し、同
等の活性を有しないポリペプチドをコードする塩基配列
は該特定配列とハイブリッド(いわゆる非特異的ハイブ
リッド)を形成しない条件を意味する。当業者は、ハイ
ブリダイゼーション反応および洗浄時の温度や、ハイブ
リダイゼーション反応液および洗浄液の塩濃度等を変化
させることによって、このような条件を容易に選択する
ことができる。具体的には、6×SSC(0.9M N
aCl,0.09M クエン酸三ナトリウム)または6
×SSPE(3M NaCl,0.2M NaH2 PO
4 ,20mM EDTA・2Na,pH7.4)中42
℃でハイブリダイズさせ、さらに42℃で0.5×SS
Cにより洗浄する条件が、本発明のストリンジェントな
条件の1例として挙げられるが、これに限定されるもの
ではない。
As a preferred example of the catalase gene used in the present invention, a DNA having a nucleotide sequence represented by nucleotide numbers 57 to 1541 in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, or under stringent conditions And a DNA encoding a polypeptide having a base sequence capable of hybridizing with the above and having the same catalase activity as the sequence. As used herein, “stringent conditions” means that only a base sequence encoding a polypeptide having catalase activity equivalent to that of catalase encoded by a specific catalase gene sequence forms a hybrid with the specific sequence (so-called specific hybrid). However, a base sequence encoding a polypeptide having no equivalent activity means a condition that does not form a hybrid (so-called non-specific hybrid) with the specific sequence. Those skilled in the art can easily select such conditions by changing the temperature during the hybridization reaction and the washing, and the salt concentration of the hybridization reaction solution and the washing solution. Specifically, 6 × SSC (0.9M N
aCl, 0.09M trisodium citrate) or 6
× SSPE (3M NaCl, 0.2M NaH 2 PO
4 , 42 mM in 20 mM EDTA · 2Na, pH 7.4)
At 0.5 ° C and at 42 ° C for 0.5 x SS.
Conditions for washing with C are mentioned as one example of the stringent conditions of the present invention, but are not limited thereto.

【0025】本発明の「ストリンジェントな条件下でハ
イブリダイズし得る塩基配列」は、任意のDNAプール
(例えば、カタラーゼ産生細胞・組織由来のcDNAも
しくはゲノミックDNAライブラリー)について、配列
番号1の塩基配列を有するDNAをプローブとしてスト
リンジェントな条件でハイブリダイゼーション反応を行
うことにより取得することができる。
The “base sequence capable of hybridizing under stringent conditions” of the present invention refers to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 for an arbitrary DNA pool (for example, a cDNA or genomic DNA library derived from catalase-producing cells or tissues). It can be obtained by performing a hybridization reaction under stringent conditions using DNA having a sequence as a probe.

【0026】また、ここで「外因性」とは、ワタ植物が
生来有しておらず、外部より導入されたものを意味す
る。したがって、本発明の「外因性カタラーゼ遺伝子」
は、遺伝子操作により外部より導入される、宿主ワタ植
物と同種の(すなわち、該宿主ワタ植物由来の)カタラ
ーゼ遺伝子であってもよい。コドン使用(codon usag
e)の同一性を考慮すれば、宿主由来のカタラーゼ遺伝
子の使用もまた好ましい。
The term "exogenous" means that the cotton plant does not naturally exist and is introduced from outside. Therefore, the "exogenous catalase gene" of the present invention
May be a catalase gene of the same species as the host cotton plant (that is, derived from the host cotton plant), which is externally introduced by genetic manipulation. Codon usage (codon usag
Given the identity of e), the use of a host-derived catalase gene is also preferred.

【0027】外因性カタラーゼ遺伝子はいかなる遺伝子
工学的手法によってワタ植物に導入されてもよく、例え
ば、カタラーゼ遺伝子を有する異種植物細胞とのプロト
プラスト融合、カタラーゼ遺伝子を発現するように遺伝
子操作されたウイルスゲノムを有する植物ウイルスによ
る感染、あるいはカタラーゼ遺伝子を含有する発現ベク
ターによる宿主ワタ植物細胞の形質転換が挙げられる。
The exogenous catalase gene may be introduced into the cotton plant by any genetic engineering technique, for example, protoplast fusion with a heterologous plant cell having the catalase gene, a virus genome genetically engineered to express the catalase gene Or the transformation of host cotton plant cells with an expression vector containing the catalase gene.

【0028】しかしながら、好ましくは、本発明のワタ
植物は、ワタ繊維中で機能し得るプロモーターの制御下
にある外因性カタラーゼ遺伝子を含む発現ベクターで、
ワタ植物野生株の細胞を形質転換することにより得られ
る、トランスジェニック植物である。
However, preferably, the cotton plant of the present invention is an expression vector containing an exogenous catalase gene under the control of a promoter capable of functioning in cotton fiber,
It is a transgenic plant obtained by transforming cells of a cotton plant wild strain.

【0029】ワタ繊維中で機能し得るプロモーターとし
ては、植物細胞で構成的に発現する遺伝子のプロモータ
ー、好ましくは植物または植物ウイルス由来の構成的プ
ロモーター(例えば、カリフラワーモザイクウイルス
(CaMV)35Sプロモーター、CaMV19Sプロ
モーター、NOSプロモーター等)、およびワタ繊維の
形成および伸長時に特異的に発現するワタ植物内在のプ
ロモーターが挙げられる。このようなワタ繊維特異的プ
ロモーターとしては、国際公開WO95/08914号公報に記載
される種々のプロモーター等が挙げられる。
Examples of the promoter that can function in cotton fiber include a promoter of a gene constitutively expressed in a plant cell, preferably a constitutive promoter derived from a plant or a plant virus (for example, a cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter, a CaMV19S promoter). Promoter, NOS promoter, etc.), and a cotton plant-specific promoter that is specifically expressed during the formation and elongation of cotton fibers. Examples of such a cotton fiber-specific promoter include various promoters described in International Publication WO95 / 08914.

【0030】本発明の発現ベクターにおいて、外因性カ
タラーゼ遺伝子は、ワタ繊維中で機能し得るプロモータ
ーによりその転写が制御されるように、該プロモーター
の下流に配置される。該カタラーゼ遺伝子の下流には、
ワタ繊維中で機能し得る転写終結シグナル(ターミネー
ター領域)がさらに付加されていることが好ましい。こ
のようなターミネーターとしては、例えば、NOS(ノ
パリン合成酵素)遺伝子ターミネーター等が挙げられ
る。
In the expression vector of the present invention, the exogenous catalase gene is placed downstream of the promoter so that its transcription is controlled by a promoter capable of functioning in cotton fiber. Downstream of the catalase gene,
It is preferable that a transcription termination signal (terminator region) that can function in the cotton fiber is further added. Examples of such a terminator include a NOS (nopaline synthase) gene terminator.

【0031】ワタ繊維の伸長には細胞壁の発達を伴うの
で、繊維伸長に関与する遺伝子は細胞壁およびその近傍
で活性を発現することが好ましいと予測される。したが
って、導入されるべき外因性カタラーゼ遺伝子がワタ植
物細胞で認識される細胞壁移行シグナルのコード配列を
有していない場合、プロモーターと成熟カタラーゼのコ
ード配列との間に該シグナルペプチドのコード配列を挿
入することが望ましい。このようなシグナル配列として
は、ワタ植物由来ペルオキシダーゼのシグナル配列等が
好ましく例示される。
Since the elongation of the cotton fiber involves the development of the cell wall, it is expected that the genes involved in fiber elongation preferably exhibit activity in and near the cell wall. Therefore, if the exogenous catalase gene to be introduced does not have a coding sequence for a cell wall translocation signal recognized in cotton plant cells, insert the coding sequence for the signal peptide between the promoter and the coding sequence for mature catalase. It is desirable to do. As such a signal sequence, a signal sequence of peroxidase derived from cotton plant and the like are preferably exemplified.

【0032】本発明の発現ベクターは、エンハンサー配
列等のシス調節エレメントをさらに含んでいてもよい。
また、該発現ベクターは、薬剤耐性遺伝子マーカー等の
形質転換体選択のためのマーカー遺伝子、例えば、ネオ
マイシンホスホトランスフェラーゼII(NPTII)遺伝
子、ホスフィノスリシンアセチルトランスフェラーゼ
(PAT)遺伝子、グリフォセート耐性遺伝子等をさら
に含むことが望ましい。選択圧をかけない条件下では、
組み込まれた遺伝子が脱落する現象が起こる場合がある
ので、除草剤耐性遺伝子をベクター上に共存させておけ
ば、栽培中該除草剤を使用することにより、常に選択圧
がかかった条件を実現できるという利点もある。さら
に、大量調製および精製を容易にするために、該発現ベ
クターは、大腸菌での自律複製を可能にする複製起点お
よび大腸菌での選択マーカー遺伝子(例えばアンピシリ
ン耐性遺伝子、テトラサイクリン耐性遺伝子等)を含む
ことが望ましい。本発明の発現ベクターは、簡便には、
pUC系またはpBR系の大腸菌ベクターのクローニン
グ部位に上記カタラーゼ遺伝子の発現カセットと必要に
応じて選択マーカー遺伝子を挿入することにより構築す
ることができる。
[0032] The expression vector of the present invention may further contain a cis-regulatory element such as an enhancer sequence.
The expression vector may be a marker gene for selecting a transformant such as a drug resistance gene marker, for example, neomycin phosphotransferase II (NPTII) gene, phosphinothricin acetyltransferase (PAT) gene, glyphosate resistance gene, etc. It is desirable to further include Under conditions where no selective pressure is applied,
Since a phenomenon in which the integrated gene is dropped may occur, if the herbicide-tolerant gene is allowed to coexist on the vector, the conditions under which the selection pressure is always applied can be realized by using the herbicide during cultivation. There is also an advantage. Furthermore, in order to facilitate large-scale preparation and purification, the expression vector should contain an origin of replication that enables autonomous replication in E. coli and a selectable marker gene in E. coli (eg, ampicillin resistance gene, tetracycline resistance gene, etc.). Is desirable. The expression vector of the present invention is simply
It can be constructed by inserting an expression cassette for the catalase gene and, if necessary, a selectable marker gene into a cloning site of a pUC or pBR Escherichia coli vector.

【0033】アグロバクテリウム・チュメファシエンス
(Agrobacterium tumefaciens )やアグロバクテリウム
・リゾゲネス(Agrobacterium rhizogenes)による感染
を利用して外因性カタラーゼ遺伝子を導入する場合に
は、該細菌が保持するTiまたはRiプラスミド上のT
−DNA領域(植物染色体に転移する領域)内に該カタ
ラーゼ遺伝子の発現カセットを挿入して用いることがで
きる。現在、アグロバクテリウム法による形質転換の標
準的な方法ではバイナリーベクター系が使用される。T
−DNA転移に必要な機能は、T−DNA自身とTi
(またはRi)プラスミドの両者から独立に供給され、
それぞれの構成要素は別々のベクター上に分割できる。
バイナリープラスミドはT−DNAの切り出しと組込み
に必要な両端の25bpボーダー配列を有し、クラウン
ゴール(または毛状根)を引き起こす植物ホルモン遺伝
子が除去されており、同時に外来遺伝子の挿入の余地を
与えている。このようなバイナリーベクターとして、例
えばpBI101やpBI121(ともにCLONTECH社)
などが市販されている。なお、T−DNAの組込みに作
用するvir 領域は、ヘルパープラスミドと呼ばれる別の
Ti(またはRi)プラスミド上にあってトランスに作
用する。
When an exogenous catalase gene is introduced by using Agrobacterium tumefaciens or Agrobacterium rhizogenes infection, Ti or Ri carried by the bacterium is used. T on plasmid
-An expression cassette for the catalase gene can be used by inserting it into a DNA region (region that transfers to a plant chromosome). At present, the standard method of Agrobacterium-mediated transformation uses a binary vector system. T
-The functions required for DNA transfer are T-DNA itself and Ti-DNA.
(Or Ri) supplied independently from both plasmids,
Each component can be split on a separate vector.
The binary plasmid has a 25 bp border sequence at both ends necessary for excision and integration of T-DNA, and the plant hormone gene causing crown gall (or hairy root) has been removed, while at the same time providing room for insertion of a foreign gene. ing. Examples of such a binary vector include pBI101 and pBI121 (both CLONTECH)
Are commercially available. The vir region acting on the integration of T-DNA is located on another Ti (or Ri) plasmid called a helper plasmid and acts on trans.

【0034】ワタ植物の形質転換には、従来公知の種々
の方法を使用することができる。例えば、セルラーゼや
ヘミセルラーゼなどの細胞壁分解酵素処理により、ワタ
植物の細胞からプロトプラストを単離し、該プロトプラ
ストと上記カタラーゼ遺伝子の発現カセットを含む発現
ベクターとの懸濁液にポリエチレングリコールを加えて
エンドサイトーシス様の過程で該発現ベクターをプロト
プラスト内に取り込ませる方法(PEG法)、ホスファ
チジルコリン等の脂質膜小胞内に超音波処理等により発
現ベクターを入れ、該小胞とプロトプラストをPEG存
在下に融合させる方法(リポソーム法)、ミニセルを用
いて同様の過程で融合させる方法、プロトプラストと発
現ベクターの懸濁液に電気パルスを印加して外液中のベ
クターをプロトプラスト内に取り込ませる方法(エレク
トロポーレーション法)が挙げられる。しかしながら、
これらの方法は、プロトプラストから植物体へ再分化さ
せる培養技術を必要とする点で煩雑である。細胞壁を有
するインタクトな細胞への遺伝子導入手段としては、マ
イクロピペットを細胞に刺し込み、油圧やガス圧でピペ
ット内のベクターDNAを細胞内に注入するマイクロイ
ンジェクション法、およびDNAをコーティングした微
小金属粒子を火薬の爆発やガス圧を利用して加速し、細
胞内に導入するパーティクルガン法等の直接導入法と、
アグロバクテリウムによる感染を利用した方法とがあ
る。マイクロインジェクションは操作に熟練を要し、ま
た、扱える細胞数が少ないという欠点がある。したがっ
て、操作の簡便性を考慮すれば、アグロバクテリウム法
およびパーティクルガン法によりワタ植物を形質転換す
ることが好ましい。パーティクルガン法は、栽培中の植
物の頂端分裂組織に直接遺伝子を導入することが可能で
ある点でさらに有用である。また、アグロバクテリウム
法において、バイナリーベクターに植物ウイルス、例え
ばトマトゴールデンモザイクウイルス(TGMV)等の
ジェミニウイルスのゲノムDNAをボーダー配列の間に
同時に挿入することにより、栽培中の植物の任意の部位
の細胞に注射筒などを用いて菌懸濁液を接種するだけ
で、植物体全体にウイルス感染が拡がり、同時に目的遺
伝子も植物体全体に導入される。
For the transformation of cotton plants, various conventionally known methods can be used. For example, protoplasts are isolated from cotton plant cells by treatment with a cell wall degrading enzyme such as cellulase or hemicellulase, and polyethylene glycol is added to a suspension of the protoplasts and an expression vector containing the catalase gene expression cassette to add endoglycol. A method in which the expression vector is incorporated into protoplasts in the process of toosis (PEG method), an expression vector is put into lipid membrane vesicles such as phosphatidylcholine by ultrasonic treatment or the like, and the vesicles and protoplasts are fused in the presence of PEG. Liposome method, fusion using minicells in the same process, application of an electric pulse to the suspension of protoplast and expression vector to incorporate the vector in the external solution into the protoplast (electroporation). Method). However,
These methods are complicated in that they require a culture technique for redifferentiating protoplasts into plants. As a means for introducing a gene into an intact cell having a cell wall, a micropipette is pierced into the cell, and a vector DNA in the pipette is injected into the cell by hydraulic pressure or gas pressure. A direct introduction method such as a particle gun method, which accelerates the explosive using explosives or gas pressure and introduces it into cells.
There is a method using infection by Agrobacterium. Microinjection requires skill in operation, and has the drawback that the number of cells that can be handled is small. Therefore, in consideration of the simplicity of the operation, it is preferable to transform the cotton plant by the Agrobacterium method and the particle gun method. The particle gun method is further useful in that a gene can be directly introduced into the apical meristem of a growing plant. In addition, in the Agrobacterium method, a genomic DNA of a plant virus, for example, a geminivirus such as tomato golden mosaic virus (TGMV) is simultaneously inserted into a binary vector between border sequences, so that an arbitrary site of a cultivated plant can be obtained. Simply inoculating the cells with the bacterial suspension using a syringe or the like spreads the virus infection throughout the plant, and simultaneously introduces the target gene into the whole plant.

【0035】但し、パーティクルガン法やアグロバクテ
リウム法では、遺伝子導入がキメラとなる場合が多いの
で、生殖系列(germ line )の細胞に高頻度にカタラー
ゼ遺伝子が導入されるような試料細胞を、形質転換のた
めに使用する必要がある。例えば、胚、胚軸切片、胚形
成カルス(embryogenic callus)、単離した生長点等が
挙げられる。一方、プロトプラストを用いる上記の各形
質転換法およびマイクロインジェクション法は、単一の
細胞からの再分化植物の選択が可能なので、全細胞にカ
タラーゼ遺伝子が導入されたホモジニアスなトランスジ
ェニック植物を取得するという観点からは優れた形質転
換手段といえる。
However, in the particle gun method and the Agrobacterium method, gene transfer is often chimeric, so that a sample cell in which the catalase gene is frequently introduced into germ line cells is used. Must be used for transformation. Examples include embryos, hypocotyl sections, embryogenic callus, isolated growth points, and the like. On the other hand, each of the above-described transformation methods and microinjection methods using protoplasts allows selection of a regenerated plant from a single cell, so that a homogeneous transgenic plant having a catalase gene introduced into all cells is obtained. From a viewpoint, it can be said that it is an excellent transformation means.

【0036】以下に、具体例として、ワタ植物におけ
る、アグロバクテリウムによる目的遺伝子の導入および
形質転換細胞の植物体への再生法を示す。ワタ植物の種
子を常法に従って、Stewart の種子発芽用培地(Stewar
t の濃縮物、0.75g/L MgCl2 、2.0g/
L ファイタジェル、pH6.8)に播種し、無菌的に
栽培する。一方で、プロモーターに目的遺伝子が接続さ
れ、且つカナマイシン耐性遺伝子を有するプラスミドに
より形質転換したアグロバクテリウムを培養し、MSN
H(MS無機塩類、30g/L グルコース、pH5.
8)で希釈したものをチューブに分注しておく。発芽し
たワタの幼植物体から胚軸を切り出し、胚軸切片を上記
の菌希釈液に浸して感染させる。アグロバクテリウムに
感染させた胚軸切片を滅菌した濾紙上においてアグロバ
クテリウム希釈液を取り除き、T2プレート(MS無機
塩類、0.75g/L MgCl2 、0.1mg/L
2,4−D、0.5mg/L カイネチン、30g/L
グルコース、2.0g/L ファイタジェル、pH
5.8)上で3日間共存培養する。共存培養した胚軸を
MS2NKKCLプレート(MS無機塩類、0.75g
/L MgCl2 、30g/L グルコース、2mg/
L ナフタレン酢酸、0.1mg/L カイネチン、
2.0g/L ファイタジェル、50μg/ml カナ
マイシン、500μg/ml セフォタキシム、pH
5.8)上に移し、3〜4週間カルス培養を行う。約4
mmサイズのカルスが観察されたら胚軸からカルスを取
り除き、新鮮なMS2NKKCLプレートに移しさらに
増殖させる。約1cmサイズのカルスになるまで十分に
増殖させた後、胚誘導用のカナマイシン含有MSNH液
体培地に移し、液体懸濁培養を開始する。液体懸濁培養
はわずかに球状でライトグリーン色の細胞が肉眼で観察
できるまで行う。十分に増殖した細胞を含む懸濁培養液
をMKNHで希釈し、MSK50Kプレート(MS無機
塩類、0.75g/L MgCl2 、1.9g/L K
NO3 、30g/L グルコース、2.0g/L ファ
イタジェル、50μg/ml カナマイシン、pH5.
8)に移し、プレートに広げて胚形成を行う。少なくと
も約1mmサイズの胚が形成されるまで培養を続け、発
芽培地であるSAプレート(Stewart の濃縮物、20g
/L スクロース、20g/L 寒天、pH6.8)に
移す。数週間培養を続け発根が観察されたら根を取り除
いて胚をSGAプレート(Stewart の濃縮物、5g/L
スクロース、0.75g/L MgCl2 、5g/L
寒天、1.5g/L ファイタジェル、pH6.8)
に移し、本葉が観察されるまで培養を続ける。最初の本
葉が観察されたら、ワタの幼植物体をSGA培地を含ん
だパイントサイズの缶詰ビンに移植することができる。
ワタの幼植物体の背丈が10cmになり、数枚の本葉が
観察されたら適当なポットに定植し温室で栽培すること
ができる。このようにして得られたワタの形質転換体か
ら種子やワタ繊維を得ることができる。
Hereinafter, as a specific example, a method for introducing a target gene into cotton plants by Agrobacterium and regenerating transformed cells into plants will be described. The seeds of the cotton plants are transferred to Stewart's seed germination medium (Stewar
t, 0.75 g / L MgCl 2 , 2.0 g / L
L Fightagel, pH 6.8) and aseptically cultivated. On the other hand, Agrobacterium transformed with a plasmid having the kanamycin resistance gene and the target gene connected to the promoter was cultured, and MSN was cultured.
H (MS inorganic salts, 30 g / L glucose, pH 5.
Dispense the solution diluted in 8) into tubes. Hypocotyls are cut out from the germinated cotton seedlings, and hypocotyl sections are immersed in the above-mentioned diluent of bacteria to infect. The hypocotyl section infected with Agrobacterium was removed from the sterilized filter paper, and the Agrobacterium diluted solution was removed therefrom. T2 plate (MS inorganic salts, 0.75 g / L MgCl 2 , 0.1 mg / L)
2,4-D, 0.5 mg / L Kinetin, 30 g / L
Glucose, 2.0 g / L Fightagel, pH
5.8) and co-culture for 3 days. Co-cultured hypocotyls were plated on MS2NKKKCL plates (MS inorganic salts, 0.75 g
/ L MgCl 2 , 30 g / L glucose, 2 mg / L
L naphthalene acetic acid, 0.1 mg / L kinetin,
2.0 g / L fightagel, 50 μg / ml kanamycin, 500 μg / ml cefotaxime, pH
5.8) Transfer to above and perform callus culture for 3-4 weeks. About 4
When calli of mm size are observed, the calli are removed from the hypocotyl and transferred to a fresh MS2NKKKCL plate for further growth. After sufficient growth to a callus of about 1 cm in size, the cells are transferred to a kanamycin-containing MSNH liquid medium for embryo induction, and liquid suspension culture is started. The liquid suspension culture is performed until slightly spherical and light green cells can be visually observed. The suspension culture containing the fully grown cells was diluted with MKNH and diluted with MSK50K plate (MS inorganic salts, 0.75 g / L MgCl 2 , 1.9 g / LK).
NO 3 , 30 g / L glucose, 2.0 g / L phytogel, 50 μg / ml kanamycin, pH5.
Transfer to 8), spread on a plate and perform embryo formation. The culture was continued until embryos of at least about 1 mm in size were formed, and a germination medium, an SA plate (Stewart concentrate, 20 g) was used.
/ L sucrose, 20 g / L agar, pH 6.8). After culturing for several weeks and rooting was observed, the roots were removed and the embryos were plated on an SGA plate (Stewart concentrate, 5 g / L).
Sucrose, 0.75 g / L MgCl 2 , 5 g / L
Agar, 1.5 g / L fighter gel, pH 6.8)
And culture is continued until true leaves are observed. Once the first true leaves have been observed, the cotton seedlings can be transplanted into pint-sized canned bottles containing SGA medium.
When the height of the cotton seedlings becomes 10 cm and several true leaves are observed, they can be planted in appropriate pots and cultivated in a greenhouse. Seeds and cotton fibers can be obtained from the thus obtained cotton transformant.

【0037】この形質転換体より、常法に従ってゲノミ
ックDNAを抽出し、このDNAを適当な制限酵素で切
断し、導入した目的遺伝子をプローブに用いてサザンハ
イブリダイゼーションを行ない、形質転換の有無を確認
することができる。また、目的遺伝子を特異的に増幅す
るプライマーを合成して、PCR法により形質転換の有
無を確認することもできる。また、形質転換体や、非形
質転換体より、常法に従ってRNAを抽出し、導入した
目的遺伝子のセンス、若しくはアンチセンス配列を有す
るプローブを作成し、これらのプローブを用いてノザン
ハイブリダイゼーションを行い、目的遺伝子の発現の状
態を調べることができる。
From this transformant, genomic DNA was extracted according to a conventional method, this DNA was cut with an appropriate restriction enzyme, and Southern hybridization was carried out using the introduced target gene as a probe to confirm the presence or absence of the transformation. can do. Alternatively, a primer for specifically amplifying the target gene can be synthesized, and the presence or absence of transformation can be confirmed by PCR. In addition, RNA is extracted from a transformant or a non-transformant according to a conventional method, a probe having a sense or antisense sequence of the introduced target gene is prepared, and Northern hybridization is performed using these probes. The state of expression of the target gene can be examined.

【0038】このようにして得られるトランスジェニッ
クワタ植物の自家受粉により得られる種子から分化する
ワタ繊維には、野生株から得られるワタ繊維に比べて繊
維特性が改良されたものが、外因性カタラーゼ遺伝子の
組込み様式に応じて統計的に一定の比率で含まれる。好
ましくは、該ワタ繊維は、少なくとも繊維繊度または繊
維長均斉度のいずれかのパラメータ、より好ましくは、
両方のパラメータが向上した繊維特性を有する。さらに
好ましくは、該ワタ繊維は、さらに繊維長や繊維強度が
野生株と比較して向上した繊維特性を有する。
[0038] Cotton fibers differentiated from seeds obtained by self-pollination of the transgenic cotton plant thus obtained include those having improved fiber characteristics as compared to cotton fibers obtained from wild strains, exogenous catalase. It is included at a statistically constant ratio depending on the mode of gene integration. Preferably, the cotton fiber has at least one parameter of fiber fineness or fiber length uniformity, more preferably
Both parameters have improved fiber properties. More preferably, the cotton fiber has a fiber property in which the fiber length and fiber strength are further improved as compared with the wild type.

【0039】再分化当代(R0)植物体の自家受粉によ
り得られるR1種子から分化するワタ繊維における、該
改良された繊維特性の出現比率は、通常メンデル則に従
う。例えば、該カタラーゼ遺伝子が一遺伝子座にヘテロ
に(heterozygous)組み込まれた場合、R1種子では改
良されたワタ繊維特性は3:1の割合で分離する。改良
された繊維特性を有するワタ繊維を分化させたR1種子
を栽培し、自家受粉させて得られるR2種子において、
改良されたワタ繊維特性がすべての種子で保持されてい
れば、該R1植物は導入されたカタラーゼ遺伝子につい
てホモ接合体(homozygote)であり、該ワタ繊維特性が
3:1に分離すれば、該R1植物は導入されたカタラー
ゼ遺伝子についてヘテロ接合体(heterozygote)である
と決定できる。
The appearance ratio of the improved fiber characteristics in cotton fibers differentiated from R1 seeds obtained by self-pollination of the regenerated modern (R0) plant usually follows Mendel's rule. For example, if the catalase gene is heterozygously integrated at one locus, the improved cotton fiber properties segregate at a 3: 1 ratio in R1 seed. In the R2 seed obtained by cultivating and self-pollinating R1 seed differentiated cotton fiber having improved fiber properties,
If the improved cotton fiber properties are retained in all seeds, the R1 plant is homozygote for the introduced catalase gene and, if the cotton fiber properties are separated 3: 1, The R1 plant can be determined to be heterozygote for the introduced catalase gene.

【0040】このようにして選抜された、導入されたカ
タラーゼ遺伝子についてホモ接合体であるワタ植物は、
改良されたワタ繊維特性が固定された系統として、種子
産業の分野において極めて有用である。
The cotton plant thus selected, which is homozygous for the introduced catalase gene,
As a fixed line with improved cotton fiber properties, it is very useful in the field of seed industry.

【0041】本発明はまた、上記のようにして得られ
る、改良された繊維特性を有するワタ繊維を生産するワ
タ植物から、該ワタ繊維を製造する方法を提供する。選
抜された系統のワタ種子を用いて、閉鎖系温室または隔
離圃場で栽培試験を行うことができる。栽培試験は選抜
したワタ種子を常法に従って播種し、ワタ植物を生長さ
せて開花後、自家受粉を行い朔果を得、開じょした朔果
から種子を採取することができる。
The present invention also provides a method for producing cotton fibers from cotton plants producing cotton fibers having improved fiber properties obtained as described above. Using the cotton seeds of the selected line, a cultivation test can be performed in a closed system greenhouse or an isolated field. In the cultivation test, the selected cotton seeds are sown in accordance with a conventional method, the cotton plants are grown and flowered, and then self-pollinated to obtain berries, and the seeds can be collected from the berries.

【0042】採取した種子について常法に従ってマシン
ジニングを行うことにより、ワタ繊維を単離することが
できる。得られたワタ繊維について、例えばソーター法
やプレスレー法、ステロメーター法およびHVI(大量
高速検品機)システム法等を用いてワタ繊維特性の評価
を行うことができる。
By subjecting the collected seeds to machine ginning according to a conventional method, cotton fibers can be isolated. With respect to the obtained cotton fiber, the properties of the cotton fiber can be evaluated using, for example, a sorter method, a Presley method, a sterometer method, an HVI (mass high-speed inspection machine) system method, or the like.

【0043】[0043]

【実施例】以下に実施例を示して本発明をより具体的に
説明するが、これらは単なる例示であって、本発明の範
囲を何ら限定するものではない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, which are merely illustrative and do not limit the scope of the present invention.

【0044】参考例1 エンドウ由来カタラーゼcDN
Aの単離 cDNAクローニングは、Plant Mol. Biol., 17, 1263
-1265 (1991)の本文第1263頁左欄第18行〜右欄第15行に
記載の方法に従った。 (1)cDNAライブラリーの構築 発芽10日目のエンドウ(Pisum sativum )の苗から葉
を採取し、常法にしたがってpoly(A)+ RNAを
抽出した。単離したpoly(A)+ RNAを鋳型とし
て、オリゴ(dT)プライマーと逆転写酵素を用いてc
DNAを合成し、ポリメラーゼ反応によって2本鎖化し
たものをベクターに挿入し、大腸菌を形質転換すること
により、cDNAライブラリーを作製した。poly
(A)+ RNAの単離、cDNAの合成は、市販のcD
NAクローニングキットを用い、添付のプロトコールに
したがって行った。
Reference Example 1 Catalase cDN from pea
Isolation of A cDNA cloning was performed using Plant Mol. Biol., 17, 1263.
-1265 (1991), page 1263, left column, line 18 to right column, line 15; (1) Construction of cDNA Library Leaves were collected from the seedlings of pea (Pisum sativum) on the 10th day of germination, and poly (A) + RNA was extracted according to a conventional method. Using the isolated poly (A) + RNA as a template, oligo (dT) primer and reverse transcriptase
DNA was synthesized, double-stranded by a polymerase reaction, inserted into a vector, and transformed into Escherichia coli to prepare a cDNA library. poly
(A) + RNA isolation and cDNA synthesis were performed using commercially available cD
This was performed using an NA cloning kit according to the attached protocol.

【0045】(2)プラークハイブリダイゼーション法
による目的遺伝子のスクリーニング 上記方法で作製したcDNAライブラリーのファージプ
ラークからレプリカしたフィルターに、ワタ植物由来の
カタラーゼ遺伝子(Ni W., Turley R. B., Trelease R.
N., Biochim. Biophys. Acta., 1049, 219-222 (199
0))cDNAを、放射性同位元素である32Pで標識した
ものをプローブとしてハイブリダイズさせ、陽性を示す
シグナルを検出することにより、目的遺伝子のcDNA
を選抜した。クローン化されたcDNAの塩基配列の決
定は、自動シーケンサーを用いてダイデオキシ法により
決定した。得られた塩基配列を配列表配列番号1に示
す。494アミノ酸をコードするORF(塩基番号57
〜1541)が見出された。このエンドウ由来カタラー
ゼ遺伝子をCATと命名した。
(2) Screening of target gene by plaque hybridization method A catalase gene (Ni W., Turley RB, Trelease R.) derived from a cotton plant was applied to a filter replicating a phage plaque of the cDNA library prepared by the above method.
N., Biochim. Biophys. Acta., 1049, 219-222 (199
0)) The cDNA was hybridized with a probe labeled with 32 P, which is a radioisotope, as a probe, and a positive signal was detected.
Was selected. The nucleotide sequence of the cloned cDNA was determined by the dideoxy method using an automatic sequencer. The obtained base sequence is shown in SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing. ORF encoding 494 amino acids (base number 57
~ 1541). This pea-derived catalase gene was named CAT.

【0046】実施例1 ワタ植物の形質転換体の作製 (1)カタラーゼ遺伝子発現プラスミドの構築 CaMV35Sプロモーターと配列番号1に示したCA
T遺伝子との間にワタ植物由来ペルオキシダーゼの細胞
壁移行シグナル配列を挿入した。ベクター構築の手順を
図1に示す。シグナル配列(S.S)は、ワタ植物由来
cDNAライブラリーから、XhoIとBamHIの制
限酵素サイトを付加した特異的プライマーを用いて常法
に従ってPCRで増幅し、pRTL2ベクターにサブク
ローニングした。次に、CAT遺伝子をBamHIとH
indIII で切断したフラグメント1(Fr.1)、H
indIII とEcoRIで切断したフラグメント2(F
r.2)、EcoRIとXbaIで切断したフラグメン
ト3(Fr.3)に分割した。シグナル配列にフラグメ
ント1を連結し、さらにフラグメント2を連結した。フ
ラグメント3は、pRTL2ベクターの35Sプロモー
ター配列(35Spro)とターミネーター配列(te
r)の間に挿入した。シグナル配列とフラグメント1と
2が連結した断片をXhoIとEcoRIで切断し、3
5Sプロモーターとフラグメント3の間にサブクローニ
ングした。次に、このクローンをPstIで切断し、B
amHIアダプターを使ってカナマイシン耐性遺伝子
(nptII)の発現カセット(Nos pro−npt
II−ter)を含むバイナリーベクターpBIN19に
サブクローニングした。このプラスミドをpBIN35
S−S.S−CATと命名した。なお、該プラスミドで
形質転換された大腸菌JM109を、エシェリヒア・コ
リ(Escherichia coli)JM109/pBIN35S−
S.S−CATと命名した。
Example 1 Preparation of Transformant of Cotton Plant (1) Construction of Catalase Gene Expression Plasmid CaMV35S promoter and CA shown in SEQ ID NO: 1
The cell wall translocation signal sequence of cotton plant-derived peroxidase was inserted between the T gene. FIG. 1 shows the procedure for vector construction. The signal sequence (SS) was amplified from a cotton library derived from a cotton plant by PCR using specific primers to which XhoI and BamHI restriction enzyme sites were added according to a conventional method, and subcloned into a pRTL2 vector. Next, the CAT gene was transformed with BamHI and H
fragment 1 (Fr. 1) digested with indIII, H
Fragment 2 (F) digested with indIII and EcoRI
r. 2) The fragment was divided into fragment 3 (Fr. 3) digested with EcoRI and XbaI. Fragment 1 was ligated to the signal sequence and fragment 2 was ligated. Fragment 3 contains the 35S promoter sequence (35Spro) and the terminator sequence (te
r). The fragment in which the signal sequence was ligated to fragments 1 and 2 was digested with XhoI and EcoRI,
It was subcloned between the 5S promoter and fragment 3. Next, this clone was cut with PstI,
Expression cassette (Nos pro-npt) for kanamycin resistance gene (nptII) using amHI adapter
II-ter) into the binary vector pBIN19. This plasmid is called pBIN35
SS. It was named S-CAT. In addition, Escherichia coli JM109 transformed with the plasmid was used to transform Escherichia coli JM109 / pBIN35S-
S. It was named S-CAT.

【0047】(2)プラスミドのアグロバクテリウムへ
の導入 上記(1)で得られたエシェリヒア・コリJM109/
pBIN35S−S.S−CATと、ヘルパープラスミ
ドpRK2013を持つエシェリヒア・コリHB101
株とを、それぞれ50μg/mlカナマイシン含有LB
培地で37℃、1晩、また、アグロバクテリウムEHA
101株を50μg/mlカナマイシン含有LB培地で
37℃、2晩培養した。各培養液1.5mlをエッペン
ドルフチューブに取り遠心して集菌した後、LB培地で
洗浄した。これらの菌体を1mlのLB培地に懸濁後、
各懸濁液100μlを別のチューブに入れて3つの菌を
混合し、これをLB寒天培地にまき、28℃で培養して
2種のプラスミドをアグロバクテリウムに接合伝達させ
た。1〜2日後にコロニーの一部を白金耳で掻き取り、
50μg/mlカナマイシン含有LB寒天培地上に塗布
した。28℃で2日間培養した後、単一コロニーを選択
した。得られた形質転換体をEHA101/pBIN3
5S−S.S−CATと命名した。
(2) Introduction of plasmid into Agrobacterium Escherichia coli JM109 /
pBIN35S-S. Escherichia coli HB101 carrying S-CAT and helper plasmid pRK2013
And LB each containing 50 μg / ml kanamycin.
In a medium at 37 ° C. overnight, and also with Agrobacterium EHA
The 101 strains were cultured in an LB medium containing 50 μg / ml kanamycin at 37 ° C. for 2 nights. 1.5 ml of each culture was taken into an Eppendorf tube, centrifuged to collect the cells, and then washed with LB medium. After suspending these cells in 1 ml of LB medium,
100 μl of each suspension was placed in another tube, and the three bacteria were mixed, spread on an LB agar medium, cultured at 28 ° C., and conjugated to transfer the two plasmids to Agrobacterium. After 1-2 days, a part of the colony is scraped with a platinum loop.
The cells were spread on an LB agar medium containing 50 μg / ml kanamycin. After culturing at 28 ° C. for 2 days, single colonies were selected. The obtained transformant was transformed into EHA101 / pBIN3
5S-S. It was named S-CAT.

【0048】(3)種子殺菌と発芽 ワタ植物(G.ヒルスツム 栽培品種コーカー312)
の種子を70%エタノール中で30秒間放置した。種子
を回収し、100mlの滅菌水で洗浄した。続いて殺菌
液(Clorox/Tween20)に浸し、20分間
振とう(110rpm)した。種子を回収し、100m
lの滅菌水で洗浄後、約30〜60分間かけて種子を滅
菌水で十分に洗浄した。殺菌した種子を種子発芽培地プ
レート(Stewart の濃縮物、0.75g/L MgCl
2 、2.0g/L ファイタジェル、pH6.8)に置
床した。このプレートを30℃にて7〜10日間培養し
た。
(3) Sterilization and Germination of Seed Cotton Plant (G. Hirstum cultivar Culker 312)
Seeds were left in 70% ethanol for 30 seconds. Seeds were collected and washed with 100 ml of sterile water. Subsequently, it was immersed in a sterilizing solution (Clorox / Tween 20) and shaken (110 rpm) for 20 minutes. Collect seeds, 100m
After washing with 1 liter of sterile water, the seeds were thoroughly washed with sterile water for about 30-60 minutes. The sterilized seeds are plated on a seed germination medium plate (Stewart concentrate, 0.75 g / L MgCl
2 , 2.0 g / L Fightagel, pH 6.8). This plate was cultured at 30 ° C. for 7 to 10 days.

【0049】(4)アグロバクテリウムの感染 (3)で得られたワタ幼植物を取り出し、メスで子葉と
根を取り除き、6〜8mmサイズの胚軸を切り出した。
上記(2)で得られた形質転換したアグロバクテリウム
を30℃で24時間培養し、培養液をMSNH(MS無
機塩類、30g/L グルコース、pH5.8)で19
倍希釈した。希釈した培養液に胚軸切片を30秒間浸し
た。2枚重ねた滅菌濾紙上に胚軸を並べ、余分な水分を
除き、T2プレート(MS無機塩類、0.75g/L
MgCl2 、0.1mg/L 2,4−D、0.5mg
/L カイネチン、30g/L グルコース、2.0g
/L ファイタジェル、pH5.8)に各々並べた。T
2プレートは暗黒下、室温で3日間共存培養した。共存
培養した胚軸をMS2NKKCLプレート(MS無機塩
類、0.75g/L MgCl2 、30g/L グルコ
ース、2mg/Lナフタレン酢酸、0.1mg/L カ
イネチン、2.0g/L ファイタジェル、50μg/
ml カナマイシン、500μg/ml セフォタキシ
ム、pH5.8)に移し、乾燥を防ぐためにパラフィル
ムでシールして明条件下、30℃で培養した。
(4) Infection with Agrobacterium The cotton seedling obtained in (3) was taken out, the cotyledon and the root were removed with a scalpel, and a hypocotyl of 6 to 8 mm in size was cut out.
The transformed Agrobacterium obtained in the above (2) is cultured at 30 ° C. for 24 hours, and the culture solution is washed with MSNH (MS inorganic salts, 30 g / L glucose, pH 5.8) for 19 hours.
It was diluted twice. Hypocotyl sections were immersed in the diluted culture solution for 30 seconds. Hypocotyls are arranged on two stacked sterilized filter papers, and excess water is removed. T2 plates (MS inorganic salts, 0.75 g / L)
MgCl 2 , 0.1 mg / L 2,4-D, 0.5 mg
/ L kinetin, 30g / L glucose, 2.0g
/ L Fightagel, pH 5.8). T
The two plates were co-cultured in the dark at room temperature for 3 days. Co-cultured hypocotyls were plated on MS2NKKKCL plates (MS inorganic salts, 0.75 g / L MgCl 2 , 30 g / L glucose, 2 mg / L naphthalene acetic acid, 0.1 mg / L kinetin, 2.0 g / L fightagel, 50 μg /
ml kanamycin, 500 μg / ml cefotaxime, pH 5.8), sealed with parafilm to prevent drying, and cultured at 30 ° C. under light conditions.

【0050】(5)カルス形成 胚軸をMS2NKKCLプレート上で培養し、1ヶ月毎
に新しいプレートに移した。形質転換したカルスが約3
〜4週間後に出現した。約4mmサイズのカルスになる
まで培養し、胚軸からメスで切り出し新鮮なMS2NK
KCLプレートに移した。約1cmサイズのカルスにな
るまで十分に増殖(3〜5ヶ月間必要)させた。
(5) Callus formation Hypocotyls were cultured on MS2NKKKCL plates and transferred to a new plate every month. About 3 transformed calli
Appeared after ~ 4 weeks. Culture to a callus of about 4 mm in size, cut out from the hypocotyl with a scalpel and use fresh MS2NK
Transferred to KCL plate. The cells were grown sufficiently (required for 3 to 5 months) until the calli became about 1 cm in size.

【0051】(6)胚形成 十分に増殖したカルスをカナマイシン(250μg/ml)
を含む10mlのMSNH液体培地を加えた50mlサ
イズの培養フラスコに移し、液体懸濁培養を行った。液
体懸濁培養は、明条件下、30℃での振とう(110r
pm)培養により、約2〜8週間にわたって行った。培
養液中に球状でライトグリーン色の細胞が観察された
後、培養液を50mlの滅菌チューブに移し、細胞をチ
ューブの底に集めた。上澄みのMSNH液体培地を取り
除き、約20〜30mlの新鮮なMSNH液体培地を加
えて細胞を洗浄した。この操作を2回行った。細胞をチ
ューブの底に集め、0.5mlの細胞に対して9.5m
lのMSNH液体培地を加え細胞希釈液を作製した。細
胞希釈液を2mlづつ分取し、各々MSK50プレート
(MS無機塩類、0.75g/L MgCl2 、1.9
g/L KNO3 、30g/L グルコース、2.0g
/L ファイタジェル、、50μg/ml カナマイシ
ン、pH5.8)に移してプレート上にまんべんなく広
げた。プレートは乾燥を防ぐためにパラフィルムでシー
ルし、明条件下、30℃でインキュベートした。体細胞
胚の発達状況を確認したところ、約3週間後にはプレー
ト上に体細胞胚が幾つか観察された。出現した体細胞胚
を少なくとも1mmサイズまで発達させ、SAプレート
(Stewart の濃縮物、20g/L スクロース、20g
/L 寒天、pH6.8)に移した。
(6) Embryogenesis A well-grown callus was transformed with kanamycin (250 μg / ml).
Was transferred to a 50 ml-size culture flask containing 10 ml of an MSNH liquid medium containing, and liquid suspension culture was performed. The liquid suspension culture was performed by shaking at 30 ° C. (110 r.
pm) by culture for about 2-8 weeks. After spherical and light green cells were observed in the culture, the culture was transferred to a 50 ml sterile tube, and the cells were collected at the bottom of the tube. The supernatant MSNH liquid medium was removed and cells were washed by adding about 20-30 ml of fresh MSNH liquid medium. This operation was performed twice. Cells are collected at the bottom of the tube and 9.5 m for 0.5 ml cells
l of MSNH liquid medium was added to prepare a cell diluent. The cell diluent was collected in 2 ml portions, and each was placed on an MSK50 plate (MS inorganic salts, 0.75 g / L MgCl 2 , 1.9).
g / L KNO 3 , 30 g / L glucose, 2.0 g
/ L Fightagel, 50 μg / ml kanamycin, pH 5.8) and spread evenly on the plate. Plates were sealed with parafilm to prevent drying and incubated at 30 ° C under light conditions. When the state of development of the somatic embryo was confirmed, some somatic embryos were observed on the plate after about 3 weeks. The emerged somatic embryos are developed to at least 1 mm size, and are plated on SA plate (Stewart concentrate, 20 g / L sucrose, 20 g).
/ L agar, pH 6.8).

【0052】(7)形質転換植物の再生 SAプレートをパラフィルムでシールし、暗黒下、30
℃で約2週間インキュベートした。2週間後、根をメス
で切り落とし、胚をSGAプレート(Stewartの濃縮
物、5g/L スクロース、0.75g/L MgCl
2 、5g/L 寒天、1.5g/L ファイタジェル、
pH6.8)に移した。SGAプレートはパラフィルム
でシールせずに、明条件下、30℃でインキュベートし
た。発芽した胚は本葉が出現するまでSGAプレートで
インキュベートした。本葉が観察された幼植物をパイン
トサイズの缶詰ビンに移植した。背丈が約10cm、本
葉が数枚観察された形質転換体をポットに移し換え温室
で育成した。再生した形質転換体および該形質転換体か
ら得られたR1種子から生育させたR1植物体について
サザンハイブリダイゼーションとノザンハイブリダイゼ
ーション解析を行い、目的のカタラーゼ遺伝子が安定に
組み込まれ、且つ発現している形質転換体を確認した。
(7) Regeneration of Transformed Plant Seal the SA plate with Parafilm,
Incubated at about 2 weeks. Two weeks later, the roots were cut off with a scalpel and the embryos were plated on SGA plates (Stewart concentrate, 5 g / L sucrose, 0.75 g / L MgCl 2).
2 , 5 g / L agar, 1.5 g / L fighter gel,
pH 6.8). The SGA plate was incubated at 30 ° C. under light conditions without sealing with parafilm. Germinated embryos were incubated on SGA plates until the emergence of true leaves. The young plant in which true leaves were observed was transplanted to a pint-sized canned bottle. Transformants having a height of about 10 cm and several true leaves were transferred to pots and grown in a greenhouse. Southern hybridization and Northern hybridization analysis were performed on the regenerated transformant and the R1 plant grown from the R1 seed obtained from the transformant, and the target catalase gene was stably integrated and expressed. Transformants were identified.

【0053】実施例2 形質転換体の野外試験 (1)目的遺伝子が導入されている系統(セルライン)
の選抜 実施例1で作製した形質転換体について、1996〜1
997年にわたりテキサス工科大学付属の閉鎖系温室で
栽培試験を実施し、ノザン解析による目的遺伝子の導入
確認と得られたワタ繊維の特性評価を行った。その結果
から、確実に目的のカタラーゼ遺伝子が導入され、且つ
該遺伝子を発現しているセルラインを選抜した(表
1)。
Example 2 Field test of transformant (1) Line into which target gene has been introduced (cell line)
Selection of the transformants prepared in Example 1
Cultivation tests were performed in a closed greenhouse attached to Texas Tech University over 997, and the introduction of the target gene was confirmed by Northern analysis, and the characteristics of the obtained cotton fibers were evaluated. From the results, cell lines into which the target catalase gene was reliably introduced and which expressed the gene were selected (Table 1).

【0054】[0054]

【表1】 [Table 1]

【0055】(2)隔離圃場での栽培試験(1998年
5月〜12月に実施) 表1に記載したセルラインの種子と遺伝子組換えを行っ
ていないコーカー312を供試材料として用いた。19
98年5月20日に、テキサス工科大学付属の隔離圃場
に播種した。1998年7月5日から、これらのワタ植
物は開花を始め、受粉は自家受粉を行った。1998年
7月〜9月にかけて栽培している全ての形質転換体から
健全な若い葉を採取し、常法に従って導入した目的遺伝
子をプローブにしてノザン解析を行い、目的遺伝子の発
現を調べた。1998年9月から朔果が開じょし、乾燥
後、胚珠を収穫した。Texas A & M Agricultural Exper
iment Station でマシンジニングを行い, ワタ繊維を種
子から分離した。得られたワタ繊維について、(1)9
00HVIシステム(Spinlab社製)を用いて、
繊維繊度、繊維長均斉度、繊維長および繊維強度を測定
した。その結果を表2に示す。
(2) Cultivation test in isolated field (conducted from May to December 1998) Seeds of cell lines shown in Table 1 and coker 312 which had not been genetically modified were used as test materials. 19
The seeds were sown on an isolated field attached to Texas Tech University on May 20, 1998. From July 5, 1998, these cotton plants began to flower and self-pollinated. Healthy young leaves were collected from all the transformants cultivated from July to September 1998, and Northern analysis was performed using the introduced target gene as a probe according to a conventional method to examine the expression of the target gene. From September 1998, the fruits were opened and dried, and the ovules were harvested. Texas A & M Agricultural Exper
Machine ginning was performed at the iment Station to separate the cotton fibers from the seeds. About the obtained cotton fiber, (1) 9
Using a 00HVI system (Spinlab),
Fiber fineness, fiber length uniformity, fiber length and fiber strength were measured. Table 2 shows the results.

【0056】[0056]

【表2】 [Table 2]

【0057】表2より明らかなように、エンドウ由来の
カタラーゼ遺伝子であるCATが導入された形質転換体
は、全てのセルラインで顕著に繊維繊度、繊維長均斉度
および繊維強度が増大した。以上の結果から、ワタ植物
にエンドウ由来のカタラーゼ遺伝子であるCATを導入
することによって、繊維繊度および繊維長均斉度等の繊
維特性が有意に増大したワタ繊維を生産するワタ植物が
得られることが明らかとなった。
As is clear from Table 2, the transformants in which CAT, a catalase gene derived from pea, was introduced, showed remarkable increases in fiber fineness, fiber length uniformity and fiber strength in all cell lines. From the above results, it can be seen that by introducing CAT, a catalase gene derived from pea, into a cotton plant, a cotton plant producing a cotton fiber with significantly increased fiber properties such as fiber fineness and fiber length uniformity can be obtained. It became clear.

【0058】[0058]

【発明の効果】上述したように、本発明により、ワタ繊
維における繊度、繊維長均斉度等の繊維特性の改良を行
うことができる、例えば、繊度が改良されることにより
糸の染色性が高まり、また、繊維長均斉度が改良される
ことにより糸の強度が高まる。したがって、本発明のワ
タ植物から採取されるワタ繊維により、織物品質の向上
が可能となる。さらに本発明のワタ植物は、より優れた
ワタ繊維特性および/またはワタ繊維生産性を有する、
さらに新規なワタ品種の作出のための植物材料としても
利用することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to improve the fiber properties of the cotton fiber, such as the fineness and the uniformity of the fiber length. For example, the improved fineness improves the dyeability of the yarn. Further, by improving the fiber length uniformity, the strength of the yarn is increased. Therefore, the quality of the woven fabric can be improved by the cotton fiber collected from the cotton plant of the present invention. Further, the cotton plant of the present invention has better cotton fiber properties and / or cotton fiber productivity,
Further, it can be used as a plant material for producing a new cotton variety.

【0059】[0059]

【配列表】 SEQUENCE LISTING <110> Toyo Boseki Kabushiki Kaisha <120> Cotton Plant Having Improved Cotton Fiber Properties, Process for Producing Thereof and Process for Producing Cotton Fiber Therefrom <130> A-4017 <160> 1 <210> 1 <211> 1738 <212> DNA <213> Pisum sativum <220> <221> CDS <222> (57)...(1541) <400> 1 attttctcta atccctatct tctgctccac caccaccgtc tatcgcttcc atttcc atg 59 Met 1 gat cct tac aag cat cgt cct tct agc gct ttc aat tct cct ttc tgg 107 Asp Pro Tyr Lys His Arg Pro Ser Ser Ala Phe Asn Ser Pro Phe Trp 5 10 15 act acg aac tcc ggt gct cct gtt tgg aat aat aac tct tcc cta acc 155 Thr Thr Asn Ser Gly Ala Pro Val Trp Asn Asn Asn Ser Ser Leu Thr 20 25 30 gtt gga tct aga ggt cca att cta ttg gaa gat tat cat ctt gtg gaa 203 Val Gly Set Arg Gly Pro Ile Leu Leu Glu Asp Tyr His Let Val Glu 35 40 45 aag ctt gcc caa ttt gat agg gaa agg atc cca gaa cgt gtt gtc cat 251 Lys Leu Ala Gln Phe Asp Arg Glu Arg Ile Pro Glu Arg Val Val His 50 55 60 65 gct agg gga gca agt gca aag ggt ttc ttt gaa gtc aca cat gat att 299 Ala Arg Gly Ala Ser Ala Lys Gly Phe Phe Glu Val Thr His Asp Ile 70 75 80 tcg cac ctg aca tgt gca gat ttc ctt cga gcc cct ggt gtt cag aca 347 Ser His Leu Thr Cys Ala Asp Phe Leu Arg Ala Pro Gly Val Gln Thr 85 90 95 cct gtc att gtg cgt ttc tca act gtc att cat gaa cgt ggc agc cct 395 Pro Val Ile Val Arg Phe Ser Thr Val Ile His Glu Arg Gly Ser Pro 100 105 110 gaa acc ttg agg gat ccc cga ggt ttt gct gtg aaa ttt tac acc aga 443 Glu Thr Leu Arg Asp Pro Arg Gly Phe Ala Val Lys Phe Tyr Thr Arg 115 120 125 gag ggt aac tat gac ctt gtt gga aac aac ttt ccc gtc ttc ttc gtt 491 Glu Gly Asn Tyr Asp Leu Val Gly Asn Asn Phe Pro Val Phe Phe Val 130 135 140 145 cat gac ggt atg aat ttt cca gat atg gtc cat gct ctt aaa ccc aat 539 His Asp Gly Met Asn Phe Pro Asp Met Val His Ala Leu Lys Pro Asn 150 155 160 ccc cag acc cac atc cag gag aat tgg aga att ctt gat ttc ttc tac 587 Pro Gln Thr His Ile Gln Glu Asn Trp Arg Ile Leu Asp Phe Phe Tyr 165 170 175 aac ttt cca gaa agc ctt cac atg ttc tcc ttc cta ttt gat gat gtg 635 Asn Phe Pro Glu Ser Leu His Met Phe Ser Phe Leu Phe Asp Asp Val 180 185 190 ggt gtc cca caa gat tat agg cat atg gat ggt ttt gga gtt aac aca 683 Gly Val Pro Gln Asp Tyr Arg His Met Asp Gly Phe Gly Val Asn Thr 195 200 205 tac acc ctg atc aac aag gct gga aaa tcg gtg tat gtc aaa ttt cac 731 Tyr Thr Leu Ile Asn Lys Ala Gly Lys Ser Val Tyr Val Lys Phe His 210 215 220 225 tgg aag ccc acc tgt ggt gtg aag tgt cta ttg gag gaa gag gcc att 779 Trp Lys Pro Thr Cys Gly Val Lys Cys Leu Leu Glu Glu Glu Ala Ile 230 235 240 cag gtg gga gga tcc aac cac agc cat gct act aaa gac ctt tat gac 827 Gln Val Gly Gly Ser Asn His Ser His Ala Thr Lys Asp Leu Tyr Asp 245 250 255 tca att gct gct ggt aac tat cct gag tgg aaa ctt tac att caa aca 875 Ser Ile Ala Ala Gly Asn Tyr Pro Glu Trp Lys Leu Tyr Ile Gln Thr 260 265 270 ata gat cct gct cat gaa gac aga ttt gag ttt gac cca ctt gat gta 923 Ile Asp Pro Ala His GLu Asp Arg Phe Glu Phe Asp Pro Leu Asp Val 275 280 285 act aag act tgg ccc gag gac atc ata ccc ctt cag ccc gta ggt cgc 971 Thr Lys Thr Trp Pro Glu Asp Ile Ile Peo Leu Gln Pro Val Gly Arg 290 295 300 305 atg gtc ttg aac aag aac ata gat aat ttc ttt gct gag aat gaa cag 1019 Met Val Leu Asn Lys Asn Ile Asp Asn Phe Phe Ala Glu Asn Glu Gln 310 315 320 ctt gca ttt tgt cct gcc att atg ctg cct ggt ata tat tac tca gat 1067 Leu Ala Phe Cys Pro Ala Ile Met Leu Pro Gly Ile Tyr Tyr Ser Asp 325 330 335 gac aag atg ctt caa act agg gtt ttc tct tat gct gat tca cag agg 1115 Asp Lys Met Leu Gln Thr Arg Val Phe Ser Tyr Ala Asp Ser Gln Arg 340 345 350 cac aga ctt gga ccg aac tac ctg caa ctt cct gtt aat gct ccc aag 1163 His Arg Leu Gly Pro Asn Tyr Leu Gln Leu Pro Val Asn Ala Pro Lys 355 360 365 tgg tct cac cac aac aat cac cat gag ggt ttc atg aat gcc att cac 1211 Trp Ser His His Asn Asn His His Glu Gly Phe Met Asn Ala Ile His 370 375 380 385 agg gat gag gag gtc aat tac ttc cct tca agg cat gat act gtt cgt 1259 Arg Asp Glu Glu Val Asn Tyr Phe Pro Ser Arg His Asp Thr Val Arg 390 395 400 cat gca gaa agg gtc ccc att cct act act cat tta tct gca agg cgt 1307 HIs Ala Glu Arg Val Pro Ile Pro Thr Thr His leu Ser Ala Arg Arg 405 410 415 gaa aag tgc aat att ccg aaa cag aat cac ttc aag cag gct gca gaa 1355 Glu Lys Cys Asn Ile Pro Lys Gln Asn His Phe Lys Gln Ala Gly Glu 420 425 430 aga tac cga act tgg gca cct gac agg cag gaa aga ttt ctc cgc agg 1403 Arg Tyr Arg Thr Trp Ala Pro Asp Arg Gln Glu Arg Phe Leu Arg Arg 435 440 445 tgg gta gaa gct tta tcc gac acc gat cca cgc atc acc cat gaa atc 1451 Trp Val Glu Ala leu Ser Asp Thr Asp Pro Arg Ile Thr HIs Glu Ile 450 455 460 465 cgc agc att tgg gta tca tac tgg tct cag gct gat cgt tct ctt ggg 1499 Arg Ser Ile Trp Val Ser Tyr Trp Ser Gln Ala Asp Arg Ser Leu Gly 470 475 480 cag aag tta gca tct cat ctg aac atg agg cct agc att taactttgtt 1548 Gln Lys Leu Ala Ser His Leu Asn Met Arg Pro Ser Ile 485 490 gccaaatatt gaatcatcgc aagatttgca gatgtgcaaa atgtatgata aaggatgttt 1608 gtttggatta cttgaaaaga ctttttattt ttgttataat tttatatcgt gaatgtatac 1668 cataaattct atgtatgcaa cttgttgaga tgttacaata aatccgtagg catgtgttag 1728 tgttaaaaaa 1738[Sequence List] SEQUENCE LISTING <110> Toyo Boseki Kabushiki Kaisha <120> Cotton Plant Having Improved Cotton Fiber Properties, Process for Producing Thereof and Process for Producing Cotton Fiber Therefrom <130> A-4017 <160> 1 <210> 1 < 211> 1738 <212> DNA <213> Pisum sativum <220> <221> CDS <222> (57) ... (1541) <400> 1 attttctcta atccctatct tctgctccac caccaccgtc tatcgcttcc atttcc atg 59 Met 1 gat cct tac aag cat cgt cct tct agc gct ttc aat tct cct ttc tgg 107 Asp Pro Tyr Lys His Arg Pro Ser Ser Ala Phe Asn Ser Pro Phe Trp 5 10 15 act acg aac tcc ggt gct cct gtt tgg aat aat aac tct tcc cta acc 155 Thr Thr Asn Ser Gly Ala Pro Val Trp Asn Asn Asn Ser Ser Leu Thr 20 25 30 gtt gga tct aga ggt cca att cta ttg gaa gat tat cat ctt gtg gaa 203 Val Gly Set Arg Gly Pro Ile Leu Leu Glu Asp Tyr His Let Val Glu 35 40 45 aag ctt gcc caa ttt gat agg gaa agg atc cca gaa cgt gtt gtc cat 251 Lys Leu Ala Gln Phe Asp Arg Glu Arg Ile Pro Glu Arg Val Val His 50 55 60 65 gct agg gga gca agt gca aag ggt ttc t tt gaa gtc aca cat gat att 299 Ala Arg Gly Ala Ser Ala Lys Gly Phe Phe Glu Val Thr His Asp Ile 70 75 80 tcg cac ctg aca tgt gca gat ttc ctt cga gcc cct ggt gtt cag aca 347 Ser His Leu Thr Cys Ala Asp Phe Leu Arg Ala Pro Gly Val Gln Thr 85 90 95 cct gtc att gtg cgt ttc tca act gtc att cat gaa cgt ggc agc cct 395 Pro Val Ile Val Arg Phe Ser Thr Val Ile His Glu Arg Gly Ser Pro 100 105 110 gaa acc ttg agg gat ccc cga ggt ttt gct gtg aaa ttt tac acc aga 443 Glu Thr Leu Arg Asp Pro Arg Gly Phe Ala Val Lys Phe Tyr Thr Arg 115 120 125 gag ggt aac tat gac ctt gtt gga aac aac ttt ccc gtc ttc ttc gtt 491 Glu Gly Asn Tyr Asp Leu Val Gly Asn Asn Phe Pro Val Phe Phe Val 130 135 140 145 cat gac ggt atg aat ttt cca gat atg gtc cat gct ctt aaa ccc aat 539 His Asp Gly Met Asn Phe Pro Asp Met Val His Ala Leu Lys Pro Asn 150 155 160 ccc cag acc cac atc cag gag aat tgg aga att ctt gat ttc ttc tac 587 Pro Gln Thr His Ile Gln Glu Asn Trp Arg Ile Leu Asp Phe Phe Tyr 165 170 175 aac ttt cca gaa agc ctt cac atg ttc tcc ttc cta ttt gat gat gtg 635 Asn Phe Pro Glu Ser Leu His Met Phe Ser Phe Leu Phe Asp Asp Val 180 185 190 ggt gtc cca caa gat tat agg cat atg gat ggt ttt gga gtt aac aca 683 Gly Val Pro Gln Asp Tyr Arg His Met Asp Gly Phe Gly Val Asn Thr 195 200 205 tac acc ctg atc aac aag gct gga aaa tcg gtg tat gtc aaa ttt cac 731 Tyr Thr Leu Ile Asn Lys Ala Gly Lys Ser Val Tyr Val Lys Phe His 210 215 220 225 tgg aag ccc acc tgt ggt gtg aag tgt cta ttg gag gaa gag gcc att 779 Trp Lys Pro Thr Cys Gly Val Lys Cys Leu Leu Glu Glu Glu Ala Ile 230 235 240 cag gtg gga gga tcc aac cac agc cat gct act aaa gac ctt tat gac 827 Gln Val Gly Gly Ser Asn His Ser His Ala Thr Lys Asp Leu Tyr Asp 245 250 255 tca att gct gct ggt aac tat cct gag tgg aaa ctt tac att caa aca 875 Ser Ile Ala Ala Gly Asn Tyr Pro Glu Trp Lys Leu Tyr Ile Gln Thr 260 265 270 ata gat cct gct cat gaa gac aga ttt gag ttt gac cca ctt gat gta 923 Ile Asp Pro Ala His GLu Asp Arg Phe Glu Phe Asp Pro Leu Asp Val 275 280 285 285 act aag act tgg cc c gag gac atc ata ccc ctt cag ccc gta ggt cgc 971 Thr Lys Thr Trp Pro Glu Asp Ile Ile Peo Leu Gln Pro Val Gly Arg 290 295 300 305 atg gtc ttg aac aag aac ata gat aat ttc ttt gct gag aat gaa cag 10 Met Val Leu Asn Lys Asn Ile Asp Asn Phe Phe Ala Glu Asn Glu Gln 310 315 320 ctt gca ttt tgt cct gcc att atg ctg cct ggt ata tat tac tca gat 1067 Leu Ala Phe Cys Pro Ala Ile Met Leu Pro Gly Ile Tyr Tyr Ser Asp 325 330 335 gac aag atg ctt caa act agg gtt ttc tct tat gct gat tca cag agg 1115 Asp Lys Met Leu Gln Thr Arg Val Phe Ser Tyr Ala Asp Ser Gln Arg 340 345 350 cac aga ctt gga ccg aac tac ctg caa ctt cct gtt aat gct ccc aag 1163 His Arg Leu Gly Pro Asn Tyr Leu Gln Leu Pro Val Asn Ala Pro Lys 355 360 365 tgg tct cac cac aac aat cac cat gag ggt ttc atg aat gcc att cac 1211 Trp Ser His His Asn Asn His His Glu Gly Phe Met Asn Ala Ile His 370 375 380 385 agg gat gag gag gtc aat tac ttc cct tca agg cat gat act gtt cgt 1259 Arg Asp Glu Glu Val Asn Tyr Phe Pro Ser Arg His Asp Thr Val Arg 390 395 400 cat gca gaa agg gtc ccc att cct act act cat tta tct gca agg cgt 1307 HIs Ala Glu Arg Val Pro Ile Pro Thr Thr His leu Ser Ala Arg Arg 405 410 415 gaa aag tgc aat att ccg aaa cag aat cac ttc aag cag gct gca gaa 1355 Glu Lys Cys Asn Ile Pro Lys Gln Asn His Phe Lys Gln Ala Gly Glu 420 425 430 aga tac cga act tgg gca cct gac agg cag gaa aga ttt ctc cgc agg 1403 Arg Tyr Arg Thr Trp Ala Pro Asp Arg Gln Glu Arg Phe Leu Arg Arg 435 440 445 tgg gta gaa gct tta tcc gac acc gat cca cgc atc acc cat gaa atc 1451 Trp Val Glu Ala leu Ser Asp Thr Asp Pro Arg Ile Thr HIs Glu Ile 450 455 460 465 cgc agc attgg gta tca tac tgg tct cag gct gat cgt tct ctt ggg 1499 Arg Ser Ile Trp Val Ser Tyr Trp Ser Gln Ala Asp Arg Ser Leu Gly 470 475 480 cag aag tta gca tct cat ctg aac atg agg cct agc att taactttgtt 1548 Gln Lys Ala Ser His Leu Asn Met Arg Pro Ser Ile 485 490 gccaaatatt gaatcatcgc aagatttgca gatgtgcaaa atgtatgata aaggatgttt 1608 gtttggatta cttgaaaaga ctttttattt ttgttataat tttatatcgt gaatgtatac 16 68 cataaattct atgtatgcaa cttgttgaga tgttacaata aatccgtagg catgtgttag 1728 tgttaaaaaa 1738

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】エンドウ由来カタラーゼ遺伝子の発現カセット
を含むバイナリーベクターpBIN35S−S.S−C
ATの構築手順を示す図である。なお、図中の略語の意
味は以下の通りである。S.S:ワタペルオキシダーゼ
由来細胞壁移行シグナル配列,Fr.1:フラグメント
1,Fr.2:フラグメント2,Fr.3:フラグメン
ト3,35S pro:カリフラワーモザイクウイルス
由来35Sプロモーター,ter:ターミネーター,N
OS pro:ノパリン合成酵素プロモーター,npt
II:ネオマイシンホスホトランスフェラーゼIIコード配
列,S.S−CAT:ワタペルオキシダーゼ由来細胞壁
移行シグナル配列とエンドウ由来カタラーゼcDNAの
融合遺伝子,RB:ライトボーダー配列,LB:レフト
ボーダー配列,Xh:XhoI制限サイト,B:Bam
HI制限サイト,H:HindIII 制限サイト,E:E
coRI制限サイト,Xb:XbaI制限サイト,P:
PstI制限サイト
FIG. 1 shows a binary vector pBIN35S-S.S. Containing an expression cassette for a catalase gene derived from pea. SC
FIG. 3 is a diagram showing an AT construction procedure. The meanings of the abbreviations in the figure are as follows. S. S: Cotton peroxidase-derived cell wall translocation signal sequence, Fr. 1: Fragment 1, Fr. 2: Fragment 2, Fr. 3: Fragment 3, 35S pro: cauliflower mosaic virus-derived 35S promoter, ter: terminator, N
OS pro: nopaline synthase promoter, npt
II: neomycin phosphotransferase II coding sequence; S-CAT: Fusion gene of cotton peroxidase-derived cell wall translocation signal sequence and pea-derived catalase cDNA, RB: Right border sequence, LB: Left border sequence, Xh: XhoI restriction site, B: Bam
HI restriction site, H: HindIII restriction site, E: E
coRI restriction site, Xb: XbaI restriction site, P:
PstI restriction site

フロントページの続き (72)発明者 猪原 泉 滋賀県大津市堅田二丁目1番1号 東洋紡 績株式会社総合研究所内 (72)発明者 前川 宜彦 滋賀県大津市堅田二丁目1番1号 東洋紡 績株式会社総合研究所内 (72)発明者 ランディ アレン アメリカ合衆国,テキサス州,ラブボッ ク,フォーティース ストリート 3104番 地 Fターム(参考) 2B030 AA02 AA03 AB03 AD08 CA17 CA19 CB02 CD03 CD07 CD10 CD13 CD17 CD21 4B024 AA08 BA08 CA04 DA01 EA04 FA02 FA07 FA10 FA18 GA11 GA17 4B050 CC03 DD09 LL10 4B065 AA88Y AA89X AB01 AC14 BA02 CA28 CA53 Continued on the front page (72) Inventor Izumi Inohara 2-1-1 Katata, Otsu-shi, Shiga Prefecture Inside Toyobo Co., Ltd. Research Institute (72) Inventor Norihiko Maekawa 2-1-1 Katata, Otsu-shi, Shiga Toyobo Co., Ltd. In-house Research Institute (72) Inventor Randy Allen 3104, Forties Street, Love Box, Texas, USA F term (reference) 2B030 AA02 AA03 AB03 AD08 CA17 CA19 CB02 CD03 CD07 CD10 CD13 CD17 CD21 4B024 AA08 BA08 CA04 DA01 EA04 FA02 FA07 FA10 FA18 GA11 GA17 4B050 CC03 DD09 LL10 4B065 AA88Y AA89X AB01 AC14 BA02 CA28 CA53

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ワタ繊維中で機能し得るプロモーターの
制御下にある外因性カタラーゼ遺伝子を安定に保持し、
且つ野生株に比べて繊維特性が改良されたワタ繊維を生
産する、ゴシピウム属に属するワタ植物。
1. An exogenous catalase gene under the control of a promoter capable of functioning in cotton fiber is stably retained,
A cotton plant belonging to the genus Gossypium, which produces cotton fibers having improved fiber characteristics as compared to wild strains.
【請求項2】 該ワタ植物が、ワタ繊維中で機能し得る
プロモーターの制御下にある外因性カタラーゼ遺伝子を
含む発現ベクターで該野生株を形質転換して得られるト
ランスジェニック植物である、請求項1記載のワタ植
物。
2. The cotton plant is a transgenic plant obtained by transforming the wild type strain with an expression vector containing an exogenous catalase gene under the control of a promoter capable of functioning in cotton fiber. The cotton plant according to 1.
【請求項3】 該カタラーゼ遺伝子が植物由来である、
請求項1または2記載のワタ植物。
3. The catalase gene is derived from a plant,
The cotton plant according to claim 1.
【請求項4】 該カタラーゼ遺伝子がエンドウ由来であ
る請求項3記載のワタ植物。
4. The cotton plant according to claim 3, wherein said catalase gene is derived from pea.
【請求項5】 該カタラーゼ遺伝子が以下の(a)また
は(b)の塩基配列を有するものである、請求項1また
は2記載のワタ植物。 (a)配列表配列番号1に示される塩基配列中塩基番号
57〜1541で示される塩基配列 (b)上記(a)の塩基配列とストリンジェントな条件
下でハイブリダイズし得る塩基配列
5. The cotton plant according to claim 1, wherein the catalase gene has the following nucleotide sequence (a) or (b). (A) a base sequence represented by base numbers 57 to 1541 in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 of the Sequence Listing (b) a base sequence capable of hybridizing with the base sequence of the above (a) under stringent conditions
【請求項6】 該ワタ植物が、ゴシピウム・ヒルスツ
ム、ゴシピウム・バルバデンセ、ゴシピウム・アルボレ
ウム、ゴシピウム・アノマルム、ゴシピウム・アルムリ
アヌム、ゴシピウム・クロッツキアヌム、ゴシピウム・
ヘルバケウムおよびゴシピウム・レモンデイからなる群
より選択される植物由来である、請求項1〜5のいずれ
かに記載のワタ植物。
6. The cotton plant according to claim 1, wherein said cotton plant is Gossypium hirsutum, Gossypium barbadense, Gossypium arboreum, Gossypium anomalum, Gossypium almurianum, Gossypium clotzchianum, Gossypium.
The cotton plant according to any one of claims 1 to 5, wherein the cotton plant is derived from a plant selected from the group consisting of Herbaqueum and Gossypium lemonday.
【請求項7】 該カタラーゼ遺伝子についてホモ接合体
である請求項1〜6のいずれかに記載のワタ植物。
7. The cotton plant according to claim 1, which is homozygous for the catalase gene.
【請求項8】 種子の形態である請求項7記載のワタ植
物。
8. The cotton plant according to claim 7, which is in the form of a seed.
【請求項9】 請求項1〜7のいずれかに記載のワタ植
物から得られる、野生株に比べて改良された繊維特性を
有するワタ繊維。
9. A cotton fiber obtained from the cotton plant according to any one of claims 1 to 7 having improved fiber properties compared to a wild strain.
【請求項10】 ワタ繊維中で機能し得るプロモーター
の制御下にある外因性カタラーゼ遺伝子を含む発現ベク
ターで、ゴシピウム属に属するワタ植物野生株の細胞を
形質転換する工程を含む、該野生株に比べて改良された
繊維特性を有するワタ繊維を生産するワタ植物の作出方
法。
10. A method for transforming a cell of a wild plant of the genus Gossypium with an expression vector containing an exogenous catalase gene under the control of a promoter capable of functioning in a cotton fiber. A method for producing a cotton plant that produces cotton fibers having improved fiber properties.
【請求項11】 該形質転換細胞から植物体を再生する
工程をさらに含む、請求項10記載の方法。
11. The method according to claim 10, further comprising a step of regenerating a plant from the transformed cell.
【請求項12】 該カタラーゼ遺伝子が植物由来であ
る、請求項10または11記載の方法。
12. The method according to claim 10, wherein the catalase gene is derived from a plant.
【請求項13】 該カタラーゼ遺伝子がエンドウ由来で
ある、請求項12記載の方法。
13. The method according to claim 12, wherein said catalase gene is derived from pea.
【請求項14】 該カタラーゼ遺伝子が、以下の(a)
または(b)の塩基配列を有するものである、請求項1
0または11記載の方法。 (a)配列表配列番号1に示される塩基配列中塩基番号
57〜1541で示される塩基配列 (b)上記(a)の塩基配列とストリンジェントな条件
下でハイブリダイズし得る塩基配列
14. The catalase gene according to the following (a):
Or having the base sequence of (b).
12. The method according to 0 or 11. (A) a base sequence represented by base numbers 57 to 1541 in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 of the Sequence Listing (b) a base sequence capable of hybridizing with the base sequence of the above (a) under stringent conditions
【請求項15】 該ワタ植物野生株が、ゴシピウム・ヒ
ルスツム、ゴシピウム・バルバデンセ、ゴシピウム・ア
ルボレウム、ゴシピウム・アノマルム、ゴシピウム・ア
ルムリアヌム、ゴシピウム・クロッツキアヌム、ゴシピ
ウム・ヘルバケウムおよびゴシピウム・レモンデイから
なる群より選択される、請求項10〜14のいずれかに
記載の方法。
15. The cotton plant wild strain is selected from the group consisting of Gossypium hirsutum, Gossypium barbadense, Gossypium arboreum, Gossypium anomalum, Gossypium almurianum, Gossypium clotzchianum, Gossypium herbaqueum, and Gossypium lemonday. The method according to claim 10, wherein the method is performed.
【請求項16】 以下の工程: (1) ワタ繊維中で機能し得るプロモーターの制御下にあ
る外因性カタラーゼ遺伝子を含む発現ベクターで、ゴシ
ピウム属に属するワタ植物野生株の細胞を形質転換し、
(2) 該形質転換細胞から、野生株に比べて改良された繊
維特性を有するワタ繊維を生産するワタ植物体(R0)
を再生し、(3) 該植物体から自家受粉により種子を採取
し、および(4) 該種子を栽培して得られるワタ植物体
(R1)から自家受粉により得られる種子における該カ
タラーゼ遺伝子の分離比を検定するを含む、該カタラー
ゼ遺伝子についてホモ接合体である、該野生株に比べて
改良された繊維特性を有するワタ繊維を生産する形質が
固定されたワタ植物の作出方法。
16. The following steps: (1) transforming a cell of a wild plant of cotton belonging to the genus Gossypium with an expression vector containing an exogenous catalase gene under the control of a promoter capable of functioning in cotton fiber;
(2) a cotton plant (R0) that produces, from the transformed cell, a cotton fiber having improved fiber properties as compared to a wild strain
(3) self-pollination of the seed from the plant, and (4) isolation of the catalase gene in the seed obtained by self-pollination from a cotton plant (R1) obtained by cultivating the seed. A method for producing a cotton plant in which a trait for producing a cotton fiber that is homozygous for the catalase gene and has improved fiber properties compared to the wild type is fixed, which comprises assaying a ratio.
【請求項17】 請求項1〜7のいずれかに記載のワタ
植物の自家受粉により得られる種子を採取し、該種子の
種皮からワタ繊維を分離する工程を含む、野生株に比べ
て改良された繊維特性を有するワタ繊維の製造方法。
17. An improved method as compared to a wild strain, comprising a step of collecting a seed obtained by self-pollinating the cotton plant according to any one of claims 1 to 7, and separating a cotton fiber from a seed coat of the seed. For producing cotton fibers having improved fiber properties.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009029556A2 (en) * 2007-08-24 2009-03-05 Texas Tech University Use of the naked-tufted mutant in upland cotton to improve fiber quality, increase seed oil content, increase ginning efficiency, and reduce the cost of delinting
JP2019024497A (en) * 2017-08-01 2019-02-21 日鉄住金物産株式会社 Vectors for transformation, transformants, and transformant-derived products
CN115725601A (en) * 2022-09-07 2023-03-03 华中农业大学 Cotton cytochrome gene GhCB5b and application thereof

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009029556A2 (en) * 2007-08-24 2009-03-05 Texas Tech University Use of the naked-tufted mutant in upland cotton to improve fiber quality, increase seed oil content, increase ginning efficiency, and reduce the cost of delinting
WO2009029556A3 (en) * 2007-08-24 2009-04-30 Univ Texas Tech Use of the naked-tufted mutant in upland cotton to improve fiber quality, increase seed oil content, increase ginning efficiency, and reduce the cost of delinting
JP2019024497A (en) * 2017-08-01 2019-02-21 日鉄住金物産株式会社 Vectors for transformation, transformants, and transformant-derived products
JP7216364B2 (en) 2017-08-01 2023-02-01 Mnインターファッション株式会社 Transformation vectors, transformants, and transformant-derived products
CN115725601A (en) * 2022-09-07 2023-03-03 华中农业大学 Cotton cytochrome gene GhCB5b and application thereof

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