JP2001513326A - Controlled germination using an inducible phytic acid gene - Google Patents

Controlled germination using an inducible phytic acid gene

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JP2001513326A
JP2001513326A JP2000506821A JP2000506821A JP2001513326A JP 2001513326 A JP2001513326 A JP 2001513326A JP 2000506821 A JP2000506821 A JP 2000506821A JP 2000506821 A JP2000506821 A JP 2000506821A JP 2001513326 A JP2001513326 A JP 2001513326A
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gene
nucleic acid
promoter
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キーリング,ピーター・エル
チャン,ミンータン
グアン,ハンピン
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エクシード・ジェネティックス・エルエルシー
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、望んだときにのみ植物に発現されるフィチン酸遺伝子を含む植物を提供する。本発明は、誘導またはスイッチすることができる2つの特性を有する。その特性は、(i)発芽可能でない種子、および(ii)フィチン酸生成が低いまたは全くない。   (57) [Summary] The present invention provides a plant containing a phytic acid gene that is expressed in the plant only when desired. The invention has two properties that can be induced or switched. Its properties are (i) non-germinable seeds, and (ii) low or no phytic acid production.

Description

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

【0001】 本発明は、1997年8月11日出願のアメリカ合衆国仮出願番号60/055,323に基づ いており、かつその特権を請求するものであって、その全内容は本明細書中で参
考文献として援用している。
[0001] This invention is based on and claims the benefit of US Provisional Application No. 60 / 055,323, filed August 11, 1997, the entire contents of which are incorporated herein by reference. Has been referred to as.

【0002】 発明の属する分野 本発明は、フィチン酸含量を調節することにより種子の発芽力を制御する誘導
可能な遺伝子(フィチン酸遺伝子)を含む植物、さらにその植物の作製および使
用方法、それに由来する種子、およびその子孫をも提供する。
[0002] The present invention relates to a plant containing an inducible gene (phytic acid gene) that controls seed germination by regulating phytic acid content, a method for producing and using the plant, and a plant derived therefrom. Seeds, and their progeny are also provided.

【0003】 発明の背景 メイズにおける低フィチン突然変異体が知られている。組換えDNAの時代が、 農産業において近来、財政的な成功を収めている。除草剤耐性かつ昆虫耐性の綿
が大々的に市場に出されており、大豆およびトウモロコシも同様である。形質転
換された植物より以前は、その作物の突然変異のために除草剤耐性を有するよう
な作物がいくつかあった。例えば、Garst Seed Company製造のITTMトウモロコシ
は、除草剤耐性(Imazethapyr)HERBICIDE PURSUITR(American Cyanamidは突然
変異体植物である。
BACKGROUND OF THE INVENTION [0003] Low phytin mutants in maize are known. The era of recombinant DNA is nearing financial success in the agricultural industry. Herbicide-tolerant and insect-tolerant cotton is being marketed extensively, as are soybeans and corn. Prior to the transformed plants, some crops had herbicide tolerance due to mutations in the crop. For example, IT TM corn Garst Seed Company production, herbicide tolerance (Imazethapyr) HERBICIDE PURSUIT R (American Cyanamid are mutant plants.

【0004】 突然変異体植物は、多数の作物に付加価値的な特性を作り出すためにも用いら
れてきた。例えば、メイズでは特殊な澱粉特性を作り出すために、蝋質な、アミ
ロース増量体および他の突然変異体が用いられており、スイートコーンでは甘い
突然変異体が利用されている。
[0004] Mutant plants have also been used to create value-added properties in many crops. For example, maize uses waxy, amylose extenders and other mutants to create special starch properties, and sweet corn utilizes sweet mutants.

【0005】 低フィチン酸メイズ突然変異体であるlpa1-Rは、Raboyにより作出された(ア メリカ合衆国特許番号5,689,054(その明細書中ではlpa-1-1と記載している))
。このlpa1突然変異体の市場導入は、1999年中に起こると予想されている。多数
の企業が現在、この新規の低フィチン酸突然変異体を試験中である。変異誘発剤
およびトウモロコシを品種改良する突然変異的な方法を用いることにより、この
低フィチン特性を有する、メイズおよび別の種の多数の異なる突然変異体が作出
可能である。
[0005] The low phytic acid maize mutant, lpa1-R, was created by Raboy (US Pat. No. 5,689,054, which is described in the specification as lpa-1-1).
. The market introduction of this lpa1 mutant is expected to occur during 1999. A number of companies are currently testing this new low phytic acid mutant. By using mutagens and mutagenic methods to breed maize, a number of different mutants of maize and other species can be created with this low phytin property.

【0006】 トランスポゾン標識は、転移因子で植物を突然変異させることを伴う、遺伝子
の同定および配列決定の既知の方法である。一つの利点として、この方法は突然
変異と関連する遺伝子を同定し、配列決定する手段を提供する。ある遺伝子がい
ったんクローニングされたら、それを種間で移動させることができる。遺伝子の
同定、配列決定および形質転換を用いることによる、一つの植物種から別の植物
種に遺伝子を移動させる方法は、産業界ではよく知られている。Virginia Walbo
tによる、“Strategies for Mutagenesis and Gene Cloning Using Transposon
Tagging and T-DNA Insertional Mutagenesis”という題の、Annu. Rev. Plant
Physiol. Plant Molecular Biology 1992, 43: 49-82。メイズのアミロース増 量化遺伝子の遺伝的隔離およびクローニングのためにmu1因子を用いた、トラン スポソン標識の使用の特異的な例が、Philip Stinardらによる、“Genetic Isol
ation, Cloning and Analysis of a Mutator-induced, Dominant Antimorph of
the Maize Amylose Extender1 Locus”という題の、Plant Cell, Vol. 5, pp. 1
555-1566,(November 1993)に報告された。この記事では、突然変異した遺伝子
のトランスポゾン標識および同定にかけた、突然変異体植物を報告している。こ
の遺伝子は、この技術分野で既知の方法により配列決定された。配列決定された
部分を、突然変異体遺伝子を同定するためのプローブとして用い、それからその
遺伝子をクローニングした。遺伝子のクローニングが行われてきており、一技術
として十分に確立されている。本発明の至る所で用いたDNA組換えの技術は当業 者には知られており、Maniatisら、MOLECULAR CLONING: a Laboratory Manual,
Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, N. Y. に記載されてい
る。
[0006] Transposon labeling is a known method of gene identification and sequencing that involves mutating plants with transposable elements. In one advantage, the method provides a means to identify and sequence the gene associated with the mutation. Once a gene has been cloned, it can be transferred between species. Methods for transferring genes from one plant species to another by using gene identification, sequencing and transformation are well known in the industry. Virginia Walbo
“Strategies for Mutagenesis and Gene Cloning Using Transposon
Annu. Rev. Plant entitled “Tagging and T-DNA Insertional Mutagenesis”
Physiol. Plant Molecular Biology 1992, 43: 49-82. A specific example of the use of transposon labeling with the mu1 element for genetic isolation and cloning of the maize amylose-enhancing gene is described in Philip Stinard et al., Genetic Isolate
ation, Cloning and Analysis of a Mutator-induced, Dominant Antimorph of
Plant Cell, Vol. 5, pp. 1 entitled “The Maize Amylose Extender 1 Locus”
555-1566, (November 1993). In this article, we report a mutant plant that has been subjected to transposon labeling and identification of the mutated gene. This gene was sequenced by methods known in the art. The sequenced portion was used as a probe to identify the mutant gene, which was then cloned. Gene cloning has been performed and is well established as a technique. The techniques of DNA recombination used throughout the present invention are known to those skilled in the art and are described in Maniatis et al., MOLECULAR CLONING: a Laboratory Manual,
Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY.

【0007】 スイッチ可能なあるいは誘導可能な形質転換構築物が知られており、この技術
分野で知られている手段により作り得る。しばしば、ある遺伝子をクローニング
した後、植物に形質転換するのに用いる構築物中にそれを配置する。この遺伝子
、あるいは対立遺伝子、あるいはその短縮された、置換された、または欠失した
変異体を、形質転換ベクター中にセンスまたはアンチセンスの位置で配置するこ
とができる。アンチセンスによる天然の遺伝子の負の制御には、アンチセンス方
向の遺伝子全体の挿入が必要なのではなく、むしろ、その配列のうち負の制御を
提供するであろうという部分のみが必要であるということを、当業者は認めるだ
ろう。つまり、例えば30-100、好ましくは45-65個の核酸塩基を含むような遺伝 子の断片が、遺伝子発現を負に制御するのに有用であり得る。
[0007] Switchable or inducible transformation constructs are known and can be made by means known in the art. Often, after cloning a gene, it is placed in a construct used to transform a plant. This gene, or an allele, or truncated, substituted or deleted variants thereof, can be placed in a transformation vector at a sense or antisense position. Negative regulation of a native gene by antisense does not require insertion of the entire gene in the antisense orientation, but rather only that portion of the sequence that would provide negative regulation. Those skilled in the art will recognize that. Thus, fragments of a gene, such as those containing 30-100, preferably 45-65 nucleobases, may be useful in negatively controlling gene expression.

【0008】 植物の形質転換用の形質転換ベクターは、Clontechおよび他の商業源から購入
することができる。ベクターは、好ましくはその植物種および用いられる形質転
換方法に適した材料を提供するように選択される。例えば、その植物種がアグロ
バクテリウム(Agrobacterium)形質転換に敏感なら、選択されるベクターはベ クター中にT-DNA部分を含んでいればよい。プロモーター、イントロン、リーダ ー配列、および選択可能なマーカーは、その遺伝子によってコードされるアミノ
酸の発現が目的とする植物中で目的とする量になるように選択されなければなら
ない。さらに、ベクターは、特異的コドンの使用の最適化により、形質転換され
る特定の宿主細胞に関して最適化し得る。
[0008] Transformation vectors for plant transformation can be purchased from Clontech and other commercial sources. The vector is preferably selected to provide materials suitable for the plant species and the transformation method used. For example, if the plant species is susceptible to Agrobacterium transformation, the vector selected may include the T-DNA portion in the vector. The promoter, intron, leader sequence, and selectable marker must be selected so that the expression of the amino acid encoded by the gene is in the desired amount in the desired plant. In addition, the vectors can be optimized for the particular host cell to be transformed by optimizing the use of specific codons.

【0009】 最近、制御可能なようにプロモーターに連結された遺伝子を活性化するのに、
誘導可能なプロモーターが用いられてきている。誘導可能なプロモーターは、あ
る活性化因子に応答してその遺伝子を活性化または非活性化する。
Recently, in order to controllably activate a gene linked to a promoter,
Inducible promoters have been used. An inducible promoter activates or deactivates the gene in response to an activator.

【0010】 本発明の目的のためには、プロモーターがオンになって、遺伝子または制御可
能なように連結された核酸配列が(転写のみ、あるいは転写および翻訳を含めて
)発現するか、あるいはプロモーターがオフになってその結果、遺伝子または制
御可能なように連結された核酸配列が(転写のみ、あるいは転写および翻訳を含
めて)発現しないかのいずれかであり得る。活性化因子と接触した場合に発現量
を変化させるようなプロモーターも用い得る。そのようなプロモーターは、この
技術分野では十分に知られており、“スイッチ可能な”あるいは”誘導可能な”
と呼ばれる。誘導可能なプロモーターは、熱、光、湿気、化学物質および類似の
ものなどに応答して遺伝子を活性化する。アメリカ合衆国特許番号5,608,143で は、活性化因子として多数の置換ベンゼンスルフォンアミドに非常によく応答す
る核酸プロモーターの使用を記載している。その誘導可能なプロモーターは、活
性化因子として作用する外部の化学制御剤によって遺伝子の発現が制御されるよ
うにするという、組換えDNA構築物内での使用に関して示されている。
For the purposes of the present invention, a promoter is turned on to express a gene or operably linked nucleic acid sequence (transcription only or including transcription and translation), or Can be turned off so that either the gene or the operably linked nucleic acid sequence is not expressed (including transcription only or including transcription and translation). A promoter that changes the expression level when contacted with an activator can also be used. Such promoters are well known in the art and are "switchable" or "inducible".
Called. Inducible promoters activate genes in response to heat, light, moisture, chemicals and the like. U.S. Patent No. 5,608,143 describes the use of a nucleic acid promoter that responds very well to a large number of substituted benzenesulfonamides as activators. The inducible promoter has been shown for use in recombinant DNA constructs to allow expression of the gene to be controlled by external chemical regulators that act as activators.

【0011】 アメリカ合衆国特許番号5,432,068では、雄の生殖能力の制御に用いる、外部 から誘導可能なプロモーターを記載している。WO 90/08826では、遺伝子発現の 外部制御を可能にする遺伝子スイッチとして用いられた植物の除草剤毒性緩和剤
(N,N-ジアリル-2,2-ジクロロアセトアミド)に応答する、ある遺伝子プロモー ター配列(GSTII(グルタチオン-S-トランスフェラーゼアイソフォームII))を
記載している。外部化学物質により誘導可能なプロモーターが、他にこの技術分
野で知られている。
[0011] United States Patent No. 5,432,068 describes an externally inducible promoter for use in controlling male fertility. In WO 90/08826, a gene promoter responding to a plant herbicide safener (N, N-diallyl-2,2-dichloroacetamide) used as a gene switch to enable external regulation of gene expression Sequence (GSTII (glutathione-S-transferase isoform II)) is described. Other promoters that are inducible by external chemicals are known in the art.

【0012】 単子葉植物および双子葉植物を形質転換する方法が知られている。形質転換す
べき植物種に適合した構築物は、当業者によって容易に購入または作製される。
それから、これらの構築物をその植物の細胞または組織または花粉中に形質転換
する。形質転換の方法には、微粒子ボンバード、針電極(whiskering)、エレク
トロポレーション、アグロバクテリウム、および類似のものが含まれるが、これ
らに限定はされない。これらの手法の効率は異なっており、当業者は形質転換す
べき組織の種類および植物種にしたがって方法を選択し得る。
[0012] Methods for transforming monocots and dicots are known. Constructs suitable for the plant species to be transformed are readily purchased or made by those skilled in the art.
These constructs are then transformed into the cells or tissues or pollen of the plant. Methods of transformation include, but are not limited to, microparticle bombardment, whiskering, electroporation, Agrobacterium, and the like. The efficiencies of these approaches are different and one of skill in the art can select the method according to the type of tissue and plant species to be transformed.

【0013】 高油トウモロコシである商業的に入手可能なTop CrossR株を作出したものなど
、目的とする特性に関する選択的な品種改良が知られている。形質転換体がいっ
たん改良されたら、(もし必要ならば)その種の他の植物を用いた品種改良の方
法に利用することができる。品種改良の実際は選択した種に依存しているという
ことを、当業者は認めるだろう。例えば、大豆は栽培変種として開発されるのに
対し、トウモロコシは雑種として作り出される。Dupontが特許を有するメイズを
作出する一方法は、雑種の種子を用いるのではなく、花粉の供給源となる雄の植
物と組み合わせて、雄の発芽しない雑種の種子を用いる。農業家は雑種の種子で
はなく、雄の発芽しない雑種の種子と、高油特性を持った、花粉の供給源となる
雄の植物(メイズの同系交配種子)とを植える。雑種のキャノーラ(canola)が
開発されている。雑種の成長力を獲得するために、しかしより重要なのは種子か
ら繁殖することが可能な植物の生産に伴う生殖質の危険性を減らすために、現在
は雑種生産ではないほとんどの作物を、栽培変種ではなく雑種の種子へと移行さ
せる試みがなされている(雑種の種子は分離するが同系交配の種子は分離しない
)。
[0013] Selective breeding for the properties of interest is known, such as the creation of a commercially available Top Cross R strain which is a high oil corn. Once the transformants have been improved, they can be used (if necessary) in breeding methods with other plants of that type. One skilled in the art will recognize that the practice of breeding depends on the species selected. For example, soy is developed as a cultivar, while corn is produced as a hybrid. One method of producing a patented maize by Dupont does not use hybrid seeds, but rather uses male non-germinating hybrid seeds in combination with a male plant that is a pollen source. Rather than hybrid seeds, farmers plant male non-germinating hybrid seeds and male plants with high oil properties and pollen sources (maze inbred seeds). Hybrid canola has been developed. In order to gain hybrid vigor, but more importantly to reduce the germplasm risk associated with the production of plants that can reproduce from seeds, most crops that are not currently hybrid Instead, attempts have been made to migrate to hybrid seeds (separate hybrid seeds but not inbred seeds).

【0014】 植物中に作り出されるフィチン酸の減少により栄養学上の付加価値を有する穀
物の必要性が相変わらずある。自生植物の発育を阻止する致死的な種子を作る方
法の必要性も、相変わらずある。多数の植物種の種子において、誘導可能な致死
的な特性の必要性も相変わらずある。
[0014] There is a continuing need for grains with nutritional value due to the reduction of phytic acid produced in plants. There remains a need for methods of producing lethal seeds that inhibit the growth of native plants. There is still a need for inducible lethal properties in the seeds of many plant species.

【0015】 発明の概要 フィチン酸含量が非常に低い種子、特にメイズの種子を提供することは、本発
明の一つの目的である。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide seeds with very low phytic acid content, especially maize seeds.

【0016】 植物中に作り出されるフィチン酸の減少により栄養学上の付加価値を有する穀
物、好ましくはメイズではない穀物を提供することは、本発明の別の目的である
It is another object of the present invention to provide cereals that have nutritional value by reducing phytic acid produced in plants, preferably cereals that are not maize.

【0017】 天然のものではない、誘導可能なプロモーターあるいは他の遺伝因子の制御下
にあり、制御可能なようにそれに連結されている、少なくとも1つの遺伝構築物 を含む、発芽可能でない種子であって、その少なくとも1つの遺伝構築物が、誘 導された際に発芽可能な種子を作り出すような、発現可能でない種子を提供する
ことは、本発明のさらに別の目的である。本発明の種子には、発芽可能でない特
性または表現型、さらに、そのプロモーターが誘導された際には発芽可能でない
特性が矯正または克服されて種子が発芽するように、誘導可能なプロモーターの
制御下にある遺伝因子も含まれる。
Non-naturally occurring non-germinable seed, comprising at least one genetic construct, under the control of and controllably linked to an inducible promoter or other genetic element. It is yet another object of the present invention to provide non-expressible seeds, wherein the at least one genetic construct produces germinable seeds when induced. The seeds of the present invention have a non-germinable property or phenotype, and further, under the control of an inducible promoter, such that when the promoter is induced, the non-emergent property is corrected or overcome to germinate the seed. Genetic factors in

【0018】 天然のものではない、誘導可能なプロモーターあるいは他の遺伝因子の制御下
にあり、制御可能なようにそれに連結されている、少なくとも1つの遺伝構築物 を含む発芽可能な種子であって、その少なくとも1つの遺伝構築物が、誘導され た際に発芽可能でない種子を作り出すような種子を提供することは、本発明の別
の目的である。本発明の種子には、発芽可能な特性または表現型、さらに、その
プロモーターが誘導された際には発芽可能な特性が破壊または克服されて種子が
発芽しないように、誘導可能なプロモーターの制御下にある遺伝因子も含まれる
A germinable seed comprising at least one genetic construct, under control of, and operably linked to, a non-naturally occurring inducible promoter or other genetic element, It is another object of the present invention to provide a seed whose at least one genetic construct produces a seed that is not able to germinate when induced. The seeds of the present invention have a germable property or phenotype, and further under the control of an inducible promoter, such that when the promoter is induced, the germinable property is destroyed or overcome and the seed does not germinate. Genetic factors in

【0019】 本発明のさらなる目的は、フィチン酸の合成に関わるタンパク質をコードする
核酸分子(配列)、さらに、コードされるフィチン酸およびそれに対する抗体を
も提供することである。
It is a further object of the present invention to provide nucleic acid molecules (sequences) encoding proteins involved in phytic acid synthesis, as well as the encoded phytic acid and antibodies thereto.

【0020】 本発明の一つの目的は、好ましくはフィチン酸をコードする核酸配列、または
対立遺伝子、または短縮された、置換された、あるいは挿入されたその変異体ま
たは断片を含む、本発明の種子を作るための、ベクター(発現およびクローニン
グ)およびそれを用いる方法を提供することである。
One object of the invention is a seed of the invention, preferably comprising a nucleic acid sequence encoding phytic acid, or an allele, or a truncated, substituted or inserted variant or fragment thereof. The present invention is to provide a vector (expression and cloning) and a method for using the same to make E.

【0021】 本発明のさらなる目的には、誘導可能な発芽可能でない種子および誘導可能な
発芽可能な種子を作出する方法を提供することが含まれる。
A further object of the present invention includes providing a method for producing inducible non-germinable seeds and inducible germinable seeds.

【0022】 本発明のなおさらなる目的は、本発明の発芽可能な成熟した種子を蒔き、育て
ること、およびそれにより生産される植物に活性化因子を作用させて、発芽しな
いような娘種子または胚を作り出すことを含む、落下した種子から自生植物が発
育するのを阻止する方法である。
It is a still further object of the present invention to sow and grow the germinable mature seeds of the present invention, and to apply a activating factor to the plant produced thereby to prevent daughter seeds or embryos from germinating. A method of preventing the growth of native plants from fallen seeds, including the production of

【0023】 いっそうさらなる目的および利点は、本記載および付随する図面を考慮するこ
とにより明らかになるだろう。
Still further objects and advantages will become apparent by consideration of the description and the accompanying drawings.

【0024】 発明の詳細な説明 EMS(エチルメタンスルホン酸塩)は、低フィチン酸種子を作り出すために、 メイズにおいて変異体フィチン酸遺伝子を誘導するのに用いられてきた。例えば
、低フィチン酸メイズ変異体であるlpa1は、Raboyにより作出された(アメリカ 合衆国特許番号5,689,054)。ある場合には、種子は種子の発芽を阻止するほど 十分に低フィチン酸であり得る。他の場合には、低フィチン酸種子は正常に発芽
することが知られている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION EMS (ethyl methanesulfonate) has been used to induce a mutant phytic acid gene in maize to create low phytic acid seeds. For example, the low phytic acid maize mutant lpa1 was created by Raboy (US Pat. No. 5,689,054). In some cases, the seed may be low enough phytic acid to prevent seed germination. In other cases, low phytic acid seeds are known to germinate normally.

【0025】 これらの変異体植物から、本発明の遺伝子は反復可能に単離されクローニング
される。クローニングされた遺伝子は、種子中でフィチン酸の生成に影響する酵
素をコードする。本発明の遺伝子には、クローニングされた遺伝子の対立遺伝子
変異体、短縮変異体、欠失変異体および置換変異体、さらに、本明細書中で記載
するような、その遺伝子をアンチセンスの方法で負に制御するのに用い得るもの
など、有用な断片も含まれる。本発明は、その遺伝子の致死的な影響を統御、活
用または制御できるように、誘導可能なプロモーターに制御可能なように連結さ
れた新規遺伝子を含む、形質転換ベクターを提供する。
From these mutant plants, the genes of the present invention are reproducibly isolated and cloned. The cloned gene encodes an enzyme that affects the production of phytic acid in seeds. The genes of the present invention include allelic variants, truncated variants, deletion variants and substitution variants of the cloned gene, as well as the gene as described herein in an antisense manner. Useful fragments are also included, such as those that can be used to negatively control. The present invention provides a transformation vector comprising a novel gene operably linked to an inducible promoter so that the lethal effects of that gene can be controlled, exploited or controlled.

【0026】 このベクターは、フィチン酸含量が非常に低い種子を作るのに用いることがで
き、さらにその種子は誘導後の高度に制御された条件でのみ発芽可能であるため
、大豆、小麦、大麦、メイズ、キャノーラおよびヒマワリなどの、雑種ではない
穀物に有用である。本発明のこのベクターは、植物中に存在する場合、以下の数
個の利点を有する。すなわち、(i) 種子を発芽不可能なようにすることによ り次の季節に自生植物を除去するため、農業家にとって有用である、(ii) 種
子を品種改良目的で繁殖できないようにすることにより生殖質の保全を維持する
ため、種子企業にとって有用である、(iii) 将来にわたって、種子を繁殖で きないようにすることにより、農業家に種子を貯蔵させない、さらに、(iv)
フィチン酸含量が低いことにより、飼料または製粉された製品に栄養学上の価値
を付与するため、飼料および製粉産業において有用である。本発明は、穀粉穀物
および飼料穀物においてとりわけ有用である。これらには、トウモロコシ、小麦
、大豆、ヒマワリ、オート麦、ライ麦および類似のものが含まれるが、これらの
限定はされない。
This vector can be used to produce seeds with very low phytic acid content, and since the seeds can only germinate under highly controlled conditions after induction, soy, wheat, barley Useful for non-hybrid cereals, such as, maize, canola and sunflower. This vector of the present invention, when present in a plant, has several advantages: That is, (i) it is useful for farmers to remove indigenous plants in the next season by making seeds unable to germinate; (ii) to prevent seeds from breeding for breeding purposes (Iii) prevent farmers from storing seeds by preventing them from breeding in the future, and (iv)
The low phytic acid content is useful in the feed and milling industry to add nutritional value to the feed or milled product. The invention is particularly useful in flour and feed cereals. These include, but are not limited to, corn, wheat, soy, sunflower, oats, rye and the like.

【0027】 それゆえ本発明は、誘導可能なプロモーターに制御可能なように連結してその
制御下にある、フィチン酸をコードする機能的遺伝子を含むように改変された、
低フィチン酸の発芽しない娘種子または胚を提供することを含む、種子の保全方
法を提供する。
Thus, the present invention has been modified to include a functional gene encoding phytic acid that is operably linked to and under the control of an inducible promoter,
Provided is a method for preserving seed comprising providing a non-germinating daughter seed or embryo having low phytic acid.

【0028】 遺伝子のターゲッティングおよび単離 本発明の遺伝子は、例えば、種子中のフィチン酸の量を減少させるような遺伝
変異を有する変異体メイズトウモロコシ植物と交雑することにより単離し得る。
この遺伝子から、野生型または天然の遺伝子、および変異体遺伝子を同定するこ
とができる。天然のフィチン酸遺伝子または変異したフィチン酸遺伝子の両方を
本発明に用い得る。
Gene Targeting and Isolation The genes of the present invention can be isolated, for example, by crossing with a mutant maize maize plant having a genetic mutation that reduces the amount of phytic acid in seeds.
From this gene, wild-type or natural genes and mutant genes can be identified. Both natural or mutated phytic acid genes can be used in the present invention.

【0029】 一態様において、本発明は、弱いプロモーターに制御可能なように連結されて
いる場合であっても種子のフィチン酸量を少なくとも激しく減少させることが期
待されるような、フィチン酸の合成に関わるタンパク質をセンス方向でコードす
る遺伝子またはその断片のアンチセンス構築物を挿入することにより、種子のフ
ィチン酸含量が除去または激しく減少されるような、種子の作製および使用方法
、さらにそれに由来する種子および植物を提供する。
In one embodiment, the present invention provides a method for synthesizing phytic acid such that it is expected to at least drastically reduce the amount of phytic acid in seeds, even when controllably linked to a weak promoter. A method for producing and using a seed such that the phytic acid content of a seed is removed or severely reduced by inserting an antisense construct of a gene or a fragment thereof encoding a protein involved in the sense direction in the sense direction, and seed derived therefrom And plants.

【0030】 別の態様において、本発明は、天然の遺伝子またはその断片、すなわち弱いプ
ロモーターに制御可能なように連結されている場合であっても種子のフィチン酸
量を増加させることが期待されるかまたは知られているような、低フィチン酸表
現型を作り出すように変異した天然の遺伝子の、センス構築物を挿入することに
より低フィチン酸変異含有遺伝子のフィチン酸含量が回復するような、種子の作
製および使用方法、さらにそれに由来する植物を提供する。
In another aspect, the present invention is expected to increase seed phytic acid levels even when controllably linked to the native gene or a fragment thereof, ie, a weak promoter. Seeds of a native gene mutated to produce a low phytic acid phenotype, as known or known, such that insertion of the sense construct restores the phytic acid content of the low phytic acid mutation containing gene. Methods of making and using, and plants derived therefrom are provided.

【0031】 本発明のフィチン酸をコードする核酸配列を単離する一つの方法は、この技術
分野で知られている手段によってその遺伝子のクローニングを可能にする、トラ
ンスポゾン標識した変異体を使用することによる。転移因子が遺伝子を標識する
、言い換えれば、トランスポゾン挿入部位に隣接する配列が目的の遺伝子の一部
分である。本明細書中では例えばメイズを典型例とする本発明に従い、低フィチ
ン酸変異体同系交配系統を、mu1突然変異誘発遺伝子を含む系統になるように交 雑し、目的の遺伝子内へのmu1因子の挿入によって低フィチン酸変異体遺伝子を 同定する。本発明の典型的態様において用いたmu1は、〜20-bpの末端の反転した
繰り返し構造を共通に持つmu1-9ファミリーの一部である。トランスポゾンの複 数のコピーが、メイズにおける積極的な突然変異原である突然変異誘発系統に含
まれる。転移因子挿入は改変された完全なタンパク質をもたらさないため、mu挿
入の大半はヌル表現型を与える。標的化されたトランスポゾン標識により、挿入
は低フィチン酸遺伝子などの特定の既知の変異を標的とする。トランスポゾンは
、分析した染色体あたり1遺伝子座につき〜10-4から10-6の挿入という範囲で起 こる。フィチン酸遺伝子がその中にDNAトランスポゾンをいつ挿入されたかを同 定するには、挿入結果から変異体表現型を同定し、そして切り出し結果から配偶
子における部分的または完全な機能の回復を同定する必要がある。それから、標
識された変異体を、劣性の低フィチン酸遺伝子を有する低フィチン酸変異体植物
と交雑し得る。転移因子が目的の遺伝子内に落ち着くあるいは挿入された場合は
、その交雑に由来する穀物は低フィチン酸穀物または低フィチン穀物として同定
することができる。その遺伝子は劣性であり、その影響は、両親ともに低フィチ
ン酸遺伝子を有する場合にのみ存在する。対立性(allelism)は、同様の既知の
低フィチン酸変異体を用いた同様の品種改良交雑方法において確認する。
One method of isolating the nucleic acid sequence encoding phytic acid of the present invention involves the use of transposon-labeled mutants that allow cloning of the gene by means known in the art. by. The transposable element labels the gene, in other words, the sequence adjacent to the transposon insertion site is part of the gene of interest. In the present specification, in accordance with the present invention, for example, maize as a typical example, a low phytic acid mutant inbred line is crossed so as to become a line containing the mu1 mutagenic gene, and the mu1 factor Identifies low phytic acid mutant gene by insertion of DNA. Mu1 used in an exemplary embodiment of the invention is part of the mu1-9 family, which has a common inverted repeat of the 〜20-bp terminus. Multiple copies of the transposon are included in a mutagenic strain that is an active mutagen in maize. Most of the mu insertions confer a null phenotype because transposable element insertions do not result in an altered intact protein. With targeted transposon labels, the insertion targets specific known mutations, such as the low phytate gene. Transposons occur in the range of ~ 10-4 to 10-6 insertions per locus per chromosome analyzed. To determine when the phytic acid gene has inserted a DNA transposon therein, identify the mutant phenotype from the insertion results and identify the restoration of partial or complete function in gametes from the excision results There is a need. The labeled mutant can then be crossed with a low phytic acid mutant plant having a recessive low phytic acid gene. If the transposable element is settled or inserted into the gene of interest, the cereal from the cross can be identified as a low phytic acid cereal or a low phytin cereal. The gene is recessive and the effect is only present if both parents have a low phytic acid gene. Allelism is confirmed in a similar breeding crossing procedure using similar known low phytic acid mutants.

【0032】 活性が低い因子を用いる場合には、転移結果を見つけだすには数千個の子孫が
必要である。mu1を用いることにより、その穀物の特性をスクリーニングするの に必要とされる子孫の数が実質的に減少する。用いた転移因子によっては、標的
とした変異体遺伝子を有する同系交配体を戻し交雑することが有用であり得る。
本明細書中に記載の本発明の本典型例では、mu1系統を用いたため戻し交雑を用 いた。mu1系統は、種子に紫色の色素を作り出すアントシアニン経路のレポータ ー遺伝子をモニターすることにより戻し交雑の手順を通して、突然変異誘発活性
を失ったものとして同定することができる。コピー数が大幅に減少するため、標
準的なメイズ同系交配体に対する戻し交雑により分離解析が簡単になる。対立性
を、同様の既知の変異体を用いて確認する。変異体対立遺伝子をクローニングす
るためのプローブ、あるいは天然の野生型の遺伝子を検索するためのプローブと
してトランスポゾン因子を用い、mu1因子をクローニングする。この方法により 、種子において低フィチン酸である天然および変異体の遺伝子が同定され、それ
からこの技術分野で既知の方法により単離、精製および配列決定され得る。
When using a low-activity factor, thousands of progeny are required to find a metastasis result. The use of mu1 substantially reduces the number of progeny needed to screen the characteristics of the cereal. Depending on the transposable element used, it may be useful to backcross inbreds with the targeted mutant gene.
In this typical example of the present invention described in this specification, backcross was used because the mu1 strain was used. The mu1 line can be identified as having lost mutagenic activity through a backcrossing procedure by monitoring a reporter gene in the anthocyanin pathway that produces a purple pigment in the seed. Backcrossing to a standard maize inbred simplifies segregation analysis because the copy number is greatly reduced. Alleles are confirmed using similar known variants. The mu1 element is cloned using a transposon element as a probe for cloning a mutant allele or a probe for searching for a natural wild-type gene. By this method, natural and mutant genes that are low phytic acid in seeds can be identified and then isolated, purified and sequenced by methods known in the art.

【0033】 機能的な遺伝子をクローニングする効果的な手段として、変異し得る対立遺伝
子を見つけだす方法には、挿入因子によって標識された変異体、その因子のクロ
ーン、回収されたクローンを証明するためのアッセイ、および簡単な遺伝分析が
必要である。レポーター遺伝子の活性の喪失を用いて、突然変異誘発活性の喪失
を示す。一般的に、この過程には共分離と呼ばれる過程が関与する。これは、分
子クローニングのための組織を選択し回収すること;種々の系統の交雑の子孫か
らDNAを調製すること;および、各系統に由来する数個のm/m(ホモ接合劣性変異
体遺伝子)個体および数個のM/M(ホモ接合野生型遺伝子)の個体から試料を作 製することを伴う。次に、変異体を標識するmu1因子を切断しない、5-メチルシ トシン非感受性のいくつかの酵素で試料を切断したあと、mu標識した材料から得
たDNAからサザンブロットを調製し;全てのm/m個体に存在し、M/M個体には存在 しないバンドを、位置を確認して同定し;m/m個体のDNAプールを調製して、各種
々の系統由来の3つの試料をとる。最も濃いバンドおよび唯一の共通の、二倍体 コピーの断片を探し、選択する。共分離というこの過程により、変異体遺伝子を
標識しているmu因子が同定されるだろう。断片を分離解析することにより、結果
を確認する。その断片は、共に移動するバンドであるという証拠が一切ない、分
離するバンドの数が最も少ない系統の位置を確認することによりサザンブロット
から同定される。この系統のm/mおよびM/M子孫の大きな試料を解析し、バンドと
表現型の間の統計的な有意性を評価する。確認のために様々な制限酵素を用いる
。そのバンドを切断しない酵素をスクリーニングするために、この母集団分析に
おいて有意な試料を数個の酵素による切断にかける。最初の制限酵素と、そのバ
ンドをほとんど切断しない酵素による二重切断として、高分離アガロースゲルと
組み合わせてこれを行う。それから、切断されなかったDNAのm/m切断プールを複
製し、DNAをサイズ選択してクローニングする。
As an effective means of cloning a functional gene, methods for finding alleles that can be mutated include a mutant labeled with an insertion factor, a clone of the factor, and a clone to be recovered. Assays and simple genetic analysis are required. Loss of reporter gene activity is used to indicate loss of mutagenic activity. Generally, this process involves a process called co-separation. This involves selecting and recovering tissues for molecular cloning; preparing DNA from the progeny of crosses of various lines; and several m / m (homozygous recessive mutant genes) from each line. ) This involves making samples from individuals and several M / M (homozygous wild-type genes) individuals. Next, Southern blots were prepared from DNA obtained from the mu-labeled material after digestion of the sample with some 5-methylcytosine-insensitive enzymes that did not cleave the mu1 element that marks the mutant; Bands present in / m individuals but not in M / M individuals are identified by localization; DNA pools of m / m individuals are prepared and three samples from each of the various strains are taken. Find and select the darkest band and the only common, diploid copy fragment. This process of co-segregation will identify the mu factor that labels the mutant gene. The results are confirmed by separating and analyzing the fragments. The fragment is identified from the Southern blot by locating the line with the fewest number of segregating bands, without any evidence of a co-migrating band. Large samples of the m / m and M / M progeny of this line are analyzed to assess the statistical significance between the band and the phenotype. Various restriction enzymes are used for confirmation. Samples that are significant in this population analysis are cut with several enzymes to screen for enzymes that do not cut the band. This is done in combination with a high resolution agarose gel, as a double cut with the first restriction enzyme and an enzyme that cuts little of the band. The m / m cleaved pool of uncleaved DNA is then replicated and the DNA is size-selected and cloned.

【0034】 クローニングされた遺伝子 上に説明した過程によりクローニングされる遺伝子は、その植物中のフィチン
酸の量を変えるように機能するタンパク質を生み出すアミノ酸をコードする遺伝
子である。これらの遺伝子は、フィチン酸遺伝子(phytate gene)(フィチン酸
遺伝子(phytic acid gene))と呼ばれる。
The gene cloned by the process described above is a gene that encodes an amino acid that produces a protein that functions to alter the amount of phytic acid in the plant. These genes are called phytate genes (phytic acid genes).

【0035】 誘導可能なプロモーター 植物における遺伝子発現を制御するのに、多数の化合物が有用である。遺伝子
発現の誘導因子は、安全でなければならず、かつその植物の目的とする栽培学的
特性に不利益な効果を持ってはならない。
Inducible Promoters A number of compounds are useful for controlling gene expression in plants. The inducer of gene expression must be safe and must not have a detrimental effect on the desired agronomic characteristics of the plant.

【0036】 植物における遺伝子発現に影響する、ホルモンを含む天然の産物および他の化
学物質が知られている。AAA、エチレン、アブシシン酸、オーキシン、サリチル 酸および他の植物ホルモンを含む植物成長調節因子は、すべて遺伝子発現に影響
する。これらの天然の化学物質は、遺伝子発現を誘導するとみられる。天然であ
ろうと合成であろうと、植物において遺伝子発現に影響するホルモンは、本発明
とともに用いることができる。しかし、植物に内在する系の共活性化による植物
の成長の望ましくない活性化あるいは、植物に存在する致死的な遺伝子の活性化
を避けるために、注意が払われなければならない。明らかに、誘導剤としてのホ
ルモンの使用は、最終産物に対して有害な代謝系を活性化しないであろうホルモ
ンと結びついていなければならない。
[0036] Natural products, including hormones, and other chemicals that affect gene expression in plants are known. Plant growth regulators, including AAA, ethylene, abscisic acid, auxin, salicylic acid, and other plant hormones all affect gene expression. These natural chemicals appear to induce gene expression. Hormones that affect gene expression in plants, whether natural or synthetic, can be used with the present invention. However, care must be taken to avoid undesired activation of plant growth by co-activation of endogenous systems in the plant or activation of lethal genes present in the plant. Clearly, the use of hormones as inducers must be linked to hormones that will not activate metabolic systems that are detrimental to the end product.

【0037】 外来遺伝子を調節するための環境中の誘導因子には、光、熱、低温および大気
中の異なる気体量が含まれる。これらの調節因子は、本発明に従い個別にあるい
は組み合わせて用い得る。これらの環境中の誘導因子のうちの非常に多くを制御
するための方法で現在知られているものはないため、これらの調節因子はそれほ
ど実用可能ではない。涼しい成長期または雲の多い成長期を持つことは不可能で
はなく、このようなときには、これらの誘導因子が強く活性化されないか、ある
いは時ならぬ形で活性化されるであろう。そのようにこれらの種類の誘導因子は
本発明と共に役に立つだろうが、それらは注意して選択されなければならない。
Environmental inducers for regulating foreign genes include light, heat, cold and different amounts of gas in the atmosphere. These modulators can be used individually or in combination according to the invention. These modulators are not very practical because there are currently no known methods for controlling very many of these environmental inducers. It is not impossible to have a cool growth phase or a cloudy growth phase, in which case these inducers will not be strongly activated or will be activated in inconsistent ways. As such, these types of inducers will be useful with the present invention, but they must be carefully selected.

【0038】 例えば、大豆におけるフェニルアラニンアンモニアリアーゼおよびカルコン合
成酵素のグルカンによる誘導、あるいはジャガイモにおける創傷様誘導性阻害の
誘導など、他の植物遺伝子は創傷および病原体の感染の際に存在する多糖類によ
って誘導されてきた。外来遺伝子を誘導するために植物を傷つけなければならな
いため、この誘導には一層多くの努力が必要である。
Other plant genes are induced by polysaccharides present during wound and pathogen infection, such as, for example, glucan induction of phenylalanine ammonia-lyase and chalcone synthase in soybean, or induction of wound-like induction in potatoes. It has been. This effort requires more effort because the plant must be damaged to induce the foreign gene.

【0039】 安全でかつ、それを作用させる植物に対してほとんどまたは全く影響を持たな
いような、選択した誘導因子は、ほとんどの場合において最も有用な誘導因子で
ある。誘導因子の好ましい外部調節は、その植物の生活環におけるあらゆる時期
にあらゆる組織において、目的の遺伝子の発現を誘導するような物質である。こ
れには、化学物質などの活性化物質を作用させる際に活性化または不活性化され
るようなプロモーターが必要である。植物の成長にほとんど影響することなく多
数の植物種においてこの応答を調節することにより、この調節は達成される。理
想的な活性化因子は、繰り返し畑に目を通すのを避けるために圃場に通常適用さ
れる除草剤などの他のものと組み合わせて、標準的な圃場装置とともに適用する
ことが可能な化学物質である。あるいは、作物散布型の装置により、その物質を
空中使用することができた。
The inducer chosen is such that it is safe and has little or no effect on the plant on which it acts, in most cases the most useful inducer. Preferred external regulation of the inducer is a substance that induces expression of the gene of interest in any tissue at any time in the life cycle of the plant. This requires a promoter that is activated or inactivated when an activator, such as a chemical, acts. This regulation is achieved by modulating this response in many plant species with little effect on plant growth. The ideal activator is a chemical that can be applied with standard field equipment in combination with others, such as herbicides, that are usually applied to the field to avoid overseeing the field repeatedly It is. Alternatively, the material could be used in the air with a crop-spreading device.

【0040】 本発明の少なくとも1つの態様では、除草剤と共に一般的に用いられる、一般 に毒性緩和化学物質と呼ばれる活性化因子によって活性化された際に、その植物
を保護するような酵素の産生を可能にする(駆動する)ことが知られているプロ
モーターを用いる。植物は、毒性を緩和された場合には除草剤活性からより保護
されるということが確実になっている。毒性緩和剤の一例は、除草剤をグルタチ
オンと共役させるように作用するものである。これは、グルタチオン-Sトランス
フェラーゼ(GST)活性の上昇が、毒性を緩和された植物におけるGSTのmRNAを上
昇させるためである。したがって、この毒性緩和剤処理はその遺伝子産物を増加
させるが、植物に負に影響することはない。
In at least one embodiment of the present invention, the production of an enzyme that protects a plant when activated by an activator commonly used with herbicides, commonly referred to as a safener. A promoter known to enable (drive) is used. It is assured that plants are more protected from herbicidal activity if the toxicity is reduced. One example of a safener is one that acts to conjugate the herbicide to glutathione. This is because the increase in glutathione-S transferase (GST) activity increases GST mRNA in plants with reduced toxicity. Thus, this safener treatment increases the gene product but does not negatively affect the plant.

【0041】 トウモロコシは、スルホニル尿素除草剤を用いる場合には、無水ナファル(na
phal)酸、N,N-ジアリル-2,2-ジクロロアセトアミドまたはサイオメトリニル(c
yometrinil)を含むがこれらに限定されない、幅広い種類の物質によって毒性を
緩和され得るということが示されている。クロスルホロン(chlosulforon)およ
びメトスルフロン(metsulfuron)メチルの代謝速度は、毒性緩和剤の適用の数 時間以内に上昇する。本発明において、GST酵素のプロモーターであり、本発明 のフィチン酸遺伝子に連結されたスイッチ可能なプロモーターとして用いられる
。そこで、スイッチ誘導化学物質を使用することによりスイッチングを達成する
Maize is treated with anhydrous nafar (na) when a sulfonylurea herbicide is used.
phal) acid, N, N-diallyl-2,2-dichloroacetamide or thyometrinil (c
It has been shown that toxicity can be mitigated by a wide variety of substances, including but not limited to yometrinil). The metabolic rates of chlosulforon and metsulfuron methyl increase within hours of application of safeners. In the present invention, it is a promoter of the GST enzyme and used as a switchable promoter linked to the phytic acid gene of the present invention. Thus, switching is achieved by using a switch-derived chemistry.

【0042】 本説明において有用な遺伝子誘導因子は、誘導または活性化物質のいくつであ
ってもよい。明らかに、“遺伝子スイッチ”と題する、アメリカ合衆国特許番号
5,608,143(参考文献として援用している)および/またはWO90/08826(本明細書
中で参考文献として援用している)のいずれかにおける誘導物質は有用である。
遺伝子上のスイッチに対して誘導物質を使用する方法は、この技術分野では知ら
れており、本発明の教えるところにしたがって実行することができる。これらの
方法は、WO93/09237にも記載されている。
The gene inducer useful in the present description can be any number of inducers or activators. United States Patent No., clearly titled "Gene Switch"
Inducers in any of 5,608,143 (incorporated by reference) and / or WO 90/08826 (incorporated by reference herein) are useful.
Methods of using inducers for switches on genes are known in the art and can be practiced in accordance with the teachings of the present invention. These methods are also described in WO93 / 09237.

【0043】 本発明の好ましいプロモーターは、除草剤製剤に用いられる毒性緩和剤に応答
するものである。天然では、これらのプロモーターおよび関連する遺伝子は、毒
性緩和剤がない場合に除草剤が植物に負わせ得る傷害から植物を守るための、除
草剤中の毒性緩和剤によって誘導される。本発明では、これらのプロモーターお
よび異種の遺伝子は、好ましくは毒性緩和剤によってオンまたはオフに活性化さ
れスイッチされる。毒性緩和剤は、好ましくは除草剤中に適用され、マーカー遺
伝子は、以前には耐性でない場合に植物をそのような除草剤に対して耐性にし得
る。あるいは、毒性緩和剤のような化学物質を植物に対して単独に適用し得る。
これは、除草剤の最初の適用時期が種子の発生よりも有意に早い場合に有用であ
り得る。
Preferred promoters of the present invention are those that are responsive to safeners used in herbicide formulations. In nature, these promoters and related genes are induced by safeners in the herbicide to protect the plant from damage that the herbicide can inflict on the plant in the absence of the safener. In the present invention, these promoters and heterologous genes are activated and switched on and off, preferably by safeners. The safener is preferably applied in the herbicide, and the marker gene can render the plant resistant to such herbicides if they were not previously resistant. Alternatively, a chemical such as a safener may be applied to the plant alone.
This may be useful if the initial application of the herbicide is significantly earlier than the emergence of the seed.

【0044】 それゆえ、本発明は、弱いプロモーターに制御可能なように連結されている場
合であっても、種子のフィチン酸量を少なくとも激しく減少させることが期待さ
れるような、フィチン酸の合成に関わるタンパク質またはタンパク質の断片をセ
ンス方向でコードする遺伝子またはその断片のアンチセンス構築物を挿入するこ
とにより、種子のフィチン酸含量が除去または激しく減少されるような、種子の
作製および使用方法、さらにそれに由来する種子および植物;その種子から産生
された植物に対して化学物質または環境因子を作用させることにより、もとの種
子と比較した場合にフィチン酸の量が激しく減少した種子に作り出させるように
、化学物質または環境因子、好ましくは毒性緩和剤によって誘導される、プロモ
ーターまたは他の遺伝因子に制御可能なように連結された構築物を提供する。
The present invention therefore provides a method for synthesizing phytic acid that is expected to at least drastically reduce the amount of phytic acid in seeds, even when controllably linked to a weak promoter. A method of producing and using a seed such that the phytic acid content of the seed is removed or severely reduced by inserting an antisense construct of a gene or a fragment thereof encoding a protein or a fragment of the protein involved in the sense direction; Seeds and plants derived therefrom; by the action of chemicals or environmental factors on the plants produced from the seeds, to produce seeds with a significantly reduced amount of phytic acid when compared to the original seeds In addition, promoters or promoters induced by chemicals or environmental factors, preferably safeners Or a construct operably linked to another genetic element.

【0045】 好ましくは、その因子を受けた植物から産生される種子には、その因子を受け
た植物を産生した種子よりも、重量で対照フィチン酸含量が約5%未満である、 より好ましくは重量で対照フィチン酸含量が約2%未満である、より好ましくは 重量で対照フィチン酸含量が約1%未満であるフィチン酸が含まれる。
Preferably, the seed produced from the plant that has received the factor has a control phytic acid content of less than about 5% by weight than the seed that produced the plant that has received the factor, more preferably Phytic acid having a control phytic acid content of less than about 2% by weight, more preferably less than about 1% by weight, is included.

【0046】 当業者であれば、フィチン酸を測定する一般的な手段には、これらの比較値が
本明細書中で記載する通りに作出した種子の抽出試料の最も一般的な平均値にな
るような、種子の破壊が必要であるということを認めるだろう。さらに、本発明
の一観点は、親種子と比較たフィチン酸量の減少に関わらず、親植物の誘導後に
発芽可能でない種子を提供することである。
Those skilled in the art will recognize that common means of measuring phytic acid are that these comparisons will be the most common average of an extract of a seed produced as described herein. Would admit that seed destruction is necessary. It is a further aspect of the present invention to provide seeds that are not germinable after induction of the parent plant, despite the reduced amount of phytic acid compared to the parent seed.

【0047】 別の態様においては、本発明は、天然の遺伝子またはその断片、すなわち弱い
プロモーターに制御可能なように連結されている場合であっても種子のフィチン
酸量を増加させることが期待されるかまたは知られているような、低フィチン酸
変異体の低フィチン酸表現型を作り出すように変異した天然の遺伝子またはその
断片の、センス構築物を挿入することにより、低フィチン酸変異体含有種子のフ
ィチン酸含量が回復するような、種子の作製および使用方法、さらにそれに由来
する植物;その種子から産生された植物に対して化学物質または環境因子を作用
させることにより、もとの種子と比較した場合にフィチン酸の量が増加した娘種
子に作り出させるように、化学物質または環境因子、好ましくは毒性緩和剤によ
って誘導される、プロモーターまたは他の遺伝因子に制御可能なように連結され
た構築物を提供する。好ましくは、その因子を受けた植物から産生される種子に
は、その因子を受けた植物を産生した種子よりも、重量で対照フィチン酸含量の
約5%以上多い、より好ましくは重量で対照フィチン酸含量の約8%以上多い、よ
り好ましくは重量で対照フィチン酸含量の約10%以上多いフィチン酸が含まれる
In another aspect, the invention is expected to increase seed phytic acid levels even when controllably linked to the native gene or a fragment thereof, ie, a weak promoter. A low phytic acid mutant-containing seed by inserting a sense construct of a native gene or a fragment thereof mutated to produce a low phytic acid mutant low phytic acid phenotype, as known or known Method of producing and using seeds that restores the phytic acid content of plants, and plants derived therefrom; by subjecting plants produced from the seeds to chemicals or environmental factors, comparing with the original seeds Induced by chemicals or environmental factors, preferably safeners, to produce daughter seeds with increased amounts of phytic acid And a construct operably linked to a promoter or other genetic element. Preferably, the seed produced from the plant that has received the factor has about 5% or more, more preferably the weight of control phytin, of the control phytic acid content greater than the seed that produced the plant that has received the factor. Phytic acid is included that is greater than about 8% of the acid content, more preferably greater than about 10% by weight of the control phytic acid content.

【0048】 当業者であれば、フィチン酸が低いまたは減少した本発明の植物および種子は
、本明細書中で記載するフィチン酸遺伝子および変異体と共にあるいは単独で、
好ましくは本発明の誘導可能なプロモーターに制御可能なように連結された、フ
ィターゼをコードする核酸分子で形質転換することにより作出し得るということ
を認めるだろう。穀物の発生の間におけるこれらのいずれかのフィターゼ(フィ
チン酸分解酵素)の発現も、発生中の種子で合成されるフィチン酸を分解するの
に用い得る。NCBIまたはその他の場所で、以下の受託番号:P34752、gi|464382
|sp|P34752|PHYA#ASPNG〔464382〕;P34753、gi|464381|sp|P34753|PHYA
#ASPAW〔464381〕;2599490(AF029053)phyb13前駆体〔Bacillus subtilis〕gi
|2599490〔2599490〕;1lHPgi|2981783|pdb|1lHP|〔29817383〕;3150040 (U85968)gi|3150040〔3150040〕;2943981(U92439)フィターゼ〔Enterobac
ter cloacae〕gi|2943981〔2943981〕;P34754、gi|464385|sp|P34754|PHY
B#ASPNG〔464385〕;P34755、gi|464384|sp|P34755|PHYB#ASPAW〔464384〕 ;P07102、gi|130735|sp|P07102|PPA#ECOLI〔130735〕;2108356(U59802)
フィターゼ〔Talaromyces thermophilus〕gi|2108356〔2108356〕;2108354(U
59804)フィターゼ〔Aspergillus fumigatus〕gi|2108354〔2108354〕;210835
2(U59803)フィターゼ〔Emericella nidulans〕gi|2108352〔2108352〕;2300
890(A46793)gi|2300890|gnl|PID|e306401〔2300890〕;2300889(A46793 )gi|2300889|gnl|PID|e306184〔2300889〕;2300887(A46791)gi|230088
7|gnl|PID|e306400〔2300887〕;2300885(A46789)gi|2300885|gnl|PID |e306183〔2300885〕;2300883(A46787)gi|2300883|gnl|PID|e306182〔2
300883〕;2300881(A46785)gi|2300881|gnl|PID|e306399〔2300881〕;23
00879(A46783)gi|2300879|gnl|PID|e306181〔2300879〕;2148991(U6041
2)フィターゼ〔Aspergillus terreus〕gi|2148991〔2148991〕;JN0715 3-フ ィターゼ(EC3.1.3.8)B前駆体-Aspergillus ficuum gi|542378 |pir||JN0
715〔542378〕;JN0890 酸性ホスファターゼ(EC3.1.3.2)前駆体-Aspergillus
awamori gi|542377 |pir||JN0890〔542377〕;JN0889 3-フィターゼ(EC3.
1.3.8)A前駆体-Aspergillus awamori gi|542376 |pir||JN0889〔542376〕 ;JN0656 3-フィターゼ(EC3.1.3.8)A前駆体-Aspergillus niger gi|484414 |pir||JN0656〔484414〕;JN0482 3-フィターゼ(EC3.1.3.8)A -Aspergillu
s ficuum gi|419906 |pir||JN0482〔419906〕;PQ0641 3-フィターゼ(EC3.
1.3.8)-Aspergillus ficuum(断片)gi|542374 |pir||PQ0641〔542374〕;
S33278フィターゼP2-Escherichia coli(断片)gi|421153 |pir||S33278〔4
21153〕;B36733酸性ホスファターゼ(EC3.1.3.2)前駆体-Escherichia coli g
i|96267 |pir||B36733〔96267〕;S18408アルカリホスファターゼ(EC3.1.3
.1)ラットgi|111353 |pir||S18408〔111353〕;1943870(U59806)フィタ ーゼ〔Thielavia heterothallica〕gi|1943870〔1943870〕;1943868(U59805 )フィターゼ〔Aspergillus terreus〕gi|1943868〔1943868〕;1938256(U755
31)フィターゼ〔Zea mays〕gi|1938256〔1938256〕; gi|1831488|pat|US |5593963|20〔1831488〕、408990フィターゼ(EC3.1.3.26)〔Aspergillus fi
cuum, ペプチド, 441aa〕〔Aspergillus ficuum〕gi|408990|bbs|130910〔40
8990〕、235916 gi|235916|bbs|58159〔235916〕、235915 gi|235915|bbs |58160〔235915〕、2393 gi|2393〔2393〕を含むアメリカ合衆国特許番号5593
963のすべての配列および本文;gi|912286|pat|US|5436156|32〔912286〕 、583196(A19452)gi|583196〔583196〕、583194(A19451)gi|583194〔5831
94〕、166521(M94550)gi|166521〔166521〕、166519(L02421)フィターゼ〔
Aspergillus niger〕gi|166519〔166519〕、166482(L02420)酸性ホスファタ ーゼ〔Aspergillus niger〕gi|166482〔166482〕、304097(L20567)phyB〔Asp
ergillus niger〕gi|304097〔304097〕、を含むUS-5436156のすべての配列およ
び本文;のいずれかによって公開されているように、フィターゼをコードする配
列は知られている。本発明に有用な方法および構築物は、アメリカ合衆国特許番
号5,770,413および5,593,963にも見出される。
[0048] One of skill in the art will appreciate that the plants and seeds of the present invention with reduced or reduced phytic acid can be used alone or together with the phytic acid genes and variants described herein.
It will be appreciated that it may be produced by transformation with a nucleic acid molecule encoding phytase, preferably operably linked to an inducible promoter of the invention. Expression of any of these phytases (phytate degrading enzymes) during cereal development can also be used to degrade phytic acid synthesized in developing seeds. At the NCBI or elsewhere, the following accession numbers: P34752, gi | 464382
| Sp | P34752 | PHYA # ASPNG [464382]; P34753, gi | 464381 | sp | P34753 | PHYA
#ASPAW [464381]; 2599490 (AF029053) phyb13 precursor [Bacillus subtilis] gi
| 2599490 [2599490]; 1lHPgi | 2981783 | pdb | 1lHP | [29817383]; 3150040 (U85968) gi | 3150040 [3150040]; 2943981 (U92439) phytase [Enterobac
ter cloacae] gi | 2943981 [2943981]; P34754, gi | 464385 | sp | P34754 | PHY
B # ASPNG [464385]; P34755, gi | 464384 | sp | P34755 | PHYB # ASPAW [464384]; P07102, gi | 130735 | sp | P07102 | PPA # ECOLI [130735]; 2108356 (U59802)
Phytase [Talaromyces thermophilus] gi | 2108356 [2108356]; 2108354 (U
59804) phytase [Aspergillus fumigatus] gi | 2108354 [2108354]; 210835
2 (U59803) phytase [Emericella nidulans] gi | 2108352 [2108352]; 2300
890 (A46793) gi | 2300890 | gnl | PID | e306401 [2300890]; 2300889 (A46793) gi | 2300889 | gnl | PID | e306184 [2300889]; 230087 (A46791) gi | 230088
2300885 (A46789) gi | 2300885 | gnl | PID | e306183 [2300885]; 2300883 (A46787) gi | 2300883 | gnl | PID | e306182 [2
300883]; 2300881 (A46785) gi | 2300881 | gnl | PID | e306399 [2300881]; 23
00879 (A46783) gi | 2300879 | gnl | PID | e306181 [2300879]; 2148991 (U6041
2) Phytase [Aspergillus terreus] gi | 2148991 [2148991]; JN0715 3-phytase (EC3.1.3.8) B precursor-Aspergillus ficuum gi | 542378 | pir || JN0
715 [542378]; JN0890 acid phosphatase (EC 3.1.3.2) precursor-Aspergillus
awamori gi | 542377 | pir | | JN0890 [542377]; JN0889 3-phytase (EC3.
1.3.8) A precursor-Aspergillus awamori gi | 542376 | pir || JN0889 [542376]; JN0656 3-phytase (EC3.1.3.8) A precursor-Aspergillus niger gi | 484414 | pir || JN0656 [484414] JN0482 3-phytase (EC 3.1.3.8) A-Aspergillu
s ficuum gi | 419906 | pir || JN0482 [419906]; PQ0641 3-phytase (EC3.
1.3.8) -Aspergillus ficuum (fragment) gi | 542374 | pir || PQ0641 [542374];
S33278 phytase P2-Escherichia coli (fragment) gi | 421153 | pir || S33278 [4
21153]; B36733 acid phosphatase (EC 3.1.3.2) precursor-Escherichia coli g
i | 96267 | pir || B36733 [96267]; S18408 alkaline phosphatase (EC3.1.3
.1) rat gi | 111353 | pir || S18408 [111353]; 1943870 (U59806) phytase [Thielavia heterothallica] gi | 1943870 [1943870]; 1943868 (U59805) phytase [Aspergillus terreus] gi | 1943868 [1943868]; 1938256 (U755
31) Phytase [Zea mays] gi | 1938256 [1938256]; gi | 1831488 | pat | US | 5593963 | 20 [1831488], 408990 phytase (EC3.1.3.26) [Aspergillus fi
cuum, peptide, 441aa] [Aspergillus ficuum] gi | 408990 | bbs | 130910 [40
8990], 235916 gi | 235916 | bbs | 58159 [235916], 235915 gi | 235915 | bbs | 58160 [235915], 2393 gi | 2393 [2393]
All sequences and text of 963; gi | 912286 | pat | US | 5436156 | 32 [912286], 583196 (A19452) gi | 583196 [583196], 583194 (A19451) gi | 583194 [5831
94], 166521 (M94550) gi | 166521 [166521], 166519 (L02421) phytase [
Aspergillus niger] gi | 166519 [166519], 166482 (L02420) acid phosphatase [Aspergillus niger] gi | 166482 [166482], 304097 (L20567) phyB [Asp
ergillus niger] gi | 304097 [304097], and the sequence encoding phytase is known, as published by either of the texts. Methods and constructs useful in the present invention are also found in US Patent Nos. 5,770,413 and 5,593,963.

【0049】 さらなる態様においては、構築物およびプロモーターまたは他の遺伝因子は、
この技術分野で知られているようにマーカー遺伝子に制御可能なように連結され
ている。
In a further aspect, the construct and the promoter or other genetic element are
It is operably linked to a marker gene as is known in the art.

【0050】 本発明の一態様においては、本発明の態様で記載した植物および種子は、メイ
ズ、大豆、米、オート麦、ヒマワリ、小麦、大麦、飼葉牧草および類似のものの
うちのどの一つでもよい。
In one aspect of the invention, the plants and seeds described in the aspects of the invention are any one of maize, soy, rice, oats, sunflower, wheat, barley, fodder and similar. Good.

【0051】 構築物 本発明にはフィチン酸遺伝子に関連するプロモーターを有する構築物が含まれ
、そのプロモーターは、活性化された場合にはフィチン酸が少なすぎて種子が発
芽できない(すなわち、成熟する植物を形成できない)ようにするような外部調
節下にある。この構築物は、形質転換可能なあらゆる数の植物に形質転換するこ
とができる。構築物中での遺伝子の位置取りが、その遺伝子が亢進調節されるセ
ンス方向であるか、あるいは抑制制御されるアンチセンス方向であるかを決定す
る。
Constructs The present invention includes constructs having a promoter associated with the phytic acid gene, wherein the promoter, when activated, has too little phytic acid to cause seeds to fail to germinate (ie, a plant that matures). Under external control so as not to be able to form). This construct can be transformed into any number of transformable plants. The positioning of the gene in the construct determines whether the gene is in a sense direction that is upregulated or an antisense direction that is repressed.

【0052】 図1は、本発明にしたがった構築物の二元表記を示す。この構築物は、本来は アグロバクテリウム形質転換において使用するために開発された。したがって、
主として、双子葉植物および、アグロバクテリウム形質転換が可能な単子葉植物
において使用するために開発される。構築物には、右方T-DNA境界、NOSプロモー
ター、NPTIIマーカー遺伝子およびNOSターミネーター、この場合はGSTIIプロモ ーター配列である誘導可能なプロモーター、およびセンス方向のフィチン酸遺伝
子およびNOSターミネーターおよび左方T-DNA境界が含まれる。この構築物は、大
豆および類似の栽培変種に対して理想的である。マーカー遺伝子は、グリホサー
ト(glyphosate)耐性遺伝子などの除草剤耐性遺伝子であるように選択し得る。
FIG. 1 shows a binary notation of a construct according to the invention. This construct was originally developed for use in Agrobacterium transformation. Therefore,
It is mainly developed for use in dicotyledonous plants and monocotyledonous plants capable of Agrobacterium transformation. The constructs include a right T-DNA border, a NOS promoter, an NPTII marker gene and a NOS terminator, an inducible promoter, in this case a GSTII promoter sequence, and a phytic acid gene and NOS terminator in the sense orientation and a left T- Contains DNA boundaries. This construct is ideal for soybeans and similar cultivars. The marker gene can be selected to be a herbicide resistance gene, such as a glyphosate resistance gene.

【0053】 図2は、双子葉植物およびアグロバクテリウム形質転換が可能な単子葉植物に おいて使用するために開発された、本発明にしたがった構築物の二元表記を示し
ている。構築物には、右方T-DNA境界、Nosプロモーター、NPTIIマーカー遺伝子 およびNOSターミネーター、この場合は、アメリカ合衆国特許番号5,608,143に記
載のcDNAクローン5-2をコードする遺伝子であってその配列が図5に示されるプロ
モーター領域である誘導可能なプロモーター、およびアンチセンス方向のフィチ
ン酸遺伝子およびNOSターミネーターおよび左方T-DNA境界が含まれる。この毒性
緩和剤は、プロモーターを活性化するために適用され、したがって、毒性緩和剤
を含む除草剤の適用によってあるいは単に毒性緩和剤の適用によって、この遺伝
子にコードされる産物を発現させる。
FIG. 2 shows a binary representation of a construct according to the invention developed for use in dicotyledons and Agrobacterium-transformable monocotyledons. The construct includes a right T-DNA border, a Nos promoter, an NPTII marker gene and a NOS terminator, in this case, a gene encoding the cDNA clone 5-2 described in U.S. Pat.No.5,608,143, the sequence of which is shown in FIG. Includes the indicated promoter region, the inducible promoter, and the phytic acid gene and NOS terminator in the antisense orientation and the left T-DNA border. The safener is applied to activate the promoter, thus allowing the product encoded by the gene to be expressed by the application of a herbicide containing the safener or simply by the safener.

【0054】 図3は、この場合は、American Type Culture Collection(ATCC), Manassas
VAに寄託されている受託番号67804である、アメリカ合衆国特許番号5,608,143(
本特許では本明細書中に参考文献として援用している)に記載のcDNAクローン5-
2をコードする遺伝子であって、配列はその中の図5に示されるもの由来のプロモ
ーター領域であるプロモーター、および本発明のフィチン酸遺伝子およびNOSタ ーミネーターを有する構築物を示す。フィチン酸遺伝子はセンス方向である。し
たがって、活性化因子はプロモーターに作用した時にスイッチをオンにし、遺伝
子がそのコードするアミノ酸を発現するだろう。
FIG. 3 shows, in this case, the American Type Culture Collection (ATCC), Manassas
U.S. Patent No. 5,608,143 (Accession No. 67804, deposited with VA)
The cDNA clone 5- described in this patent is incorporated herein by reference).
2 shows the construct having the promoter, a promoter region from that shown in FIG. 5 therein, and the phytic acid gene and NOS terminator of the present invention. The phytic acid gene is in the sense orientation. Thus, the activator will switch on when acting on the promoter, and the gene will express its encoded amino acid.

【0055】 図4は、この場合はGSTIIプロモーター配列であるプロモーターおよび本発明の
フィチン酸遺伝子およびNOSターミネーターを有する構築物を示す。フィチン酸 遺伝子はアンチセンス方向である。
FIG. 4 shows a construct having a promoter, in this case a GSTII promoter sequence, and a phytic acid gene and a NOS terminator of the invention. The phytic acid gene is in the antisense orientation.

【0056】 これらの構築物はその様々な形態で、メイズ、大豆、米、オート麦、ヒマワリ
、小麦、大麦、飼葉牧草および類似のものに形質転換することができる。本発明
には、例えば、コドンの用法、プロモーターなど、および発現を増強する他のあ
らゆる過程に関して、これらの植物のそれぞれにおける発現のために最適化され
、さらに活性な酵素または最適なアンチセンスあるいは共抑制効果を生むように
最適化された構築物が含まれる。加えて、本発明の構築物は、すでに形質転換さ
れているかあるいはすでに変異体である植物に形質転換することができる。例え
ば、この遺伝子構築物を使用して、既存の低フィチン酸変異体を活性化因子の適
用によって外部から調節することができる。構築物中のプロモーターは、遺伝子
が発現するのを誘導するように作用することができるか、あるいは活性化因子が
、プロモーターを停止するように誘導することによりその遺伝子の発現を止める
ことができる。同様に、構築物中でのその遺伝子の方向は、センスまたはアンチ
センス方向であり得るが、センス方向では遺伝子発現を亢進調節し、アンチセン
ス方向では遺伝子発現を抑制調節する。したがって、プロモーターを誘導可能な
オンから誘導可能なオフへとスイッチさせること、あるいは遺伝子の方向を変え
ることにより、同じ効果を生みだすことができる。
These constructs can be transformed in their various forms into maize, soy, rice, oats, sunflower, wheat, barley, fodder grass and the like. The present invention includes optimized, more active enzymes or optimal antisense or co-expression for expression in each of these plants, for example, with respect to codon usage, promoters, and any other process that enhances expression. Constructs that are optimized to produce a suppressive effect are included. In addition, the constructs of the present invention can be transformed into already transformed or already mutant plants. For example, using this gene construct, existing low phytic acid variants can be externally regulated by the application of an activator. The promoter in the construct can act to induce expression of the gene, or the activator can stop expression of the gene by inducing the promoter to stop. Similarly, the orientation of the gene in the construct can be in the sense or antisense orientation, but up-regulates gene expression in the sense orientation and represses gene expression in the antisense orientation. Therefore, the same effect can be produced by switching the promoter from inducible on to inducible off, or by changing the direction of the gene.

【0057】 形質転換 本発明にしたがったベクターの典型的な図を、最初の4つの図に示す。最初の2
つの図は、アグロバクテリウム形質転換に適合した構築物を示す。次の2つの図 は、微粒子ボンバードメントなどの他の形質転換技術で使用するためのプラスミ
ドを示す。これらの形質転換技術は、当業者には十分に知られている。加えて、
これらの構築物は、本明細書中に参考文献として援用しているアメリカ合衆国特
許番号5,302,523およびアメリカ合衆国特許番号5,464,765で教えているホイスカ
ー形質転換系での使用に非常によい。
Transformation A typical illustration of a vector according to the invention is shown in the first four figures. First two
Two figures show constructs adapted for Agrobacterium transformation. The next two figures show plasmids for use in other transformation techniques, such as microparticle bombardment. These transformation techniques are well known to those skilled in the art. in addition,
These constructs are very good for use in the whisker transformation system taught in US Pat. No. 5,302,523 and US Pat. No. 5,464,765, which are incorporated herein by reference.

【0058】[0058]

【実施例】【Example】

実施例1 本発明の低フィチン酸種子材料を作出するために4つの好ましい方法がある。 好ましい方法は、低フィチン酸であってかつ、発芽可能でない結果その種子が成
熟した植物を生み出すことができないような種子製品を農業家に提供する。本発
明の好ましい種子は、雑種でない栽培変種の場合に農業家が貯蔵する種子を終わ
らせる。小麦およびキャノーラの両方で雑種可能性を開発するための進行中の研
究がなされているにもかかわらず、現在、大半のキャノーラおよび小麦および大
豆は雑種としては販売されていない。もしその植物が通常は雑種種子としてでは
なく、そのかわりに小麦や大豆のような種子として市販されているのならば、本
発明にしたがった材料は非常に容易に作出される。
Example 1 There are four preferred methods for producing the low phytic acid seed material of the present invention. The preferred method provides the farmer with a seed product that is low phytic acid and that is not germinable so that the seed cannot produce a mature plant. Preferred seeds of the invention terminate the seeds stored by farmers in the case of non-hybrid cultivars. Despite ongoing research to develop hybrid potential in both wheat and canola, most canola and wheat and soy are not currently sold as hybrids. If the plant is not normally sold as hybrid seeds, but instead as seeds such as wheat and soy, the material according to the invention is very easily produced.

【0059】 同系交配材料との形質転換体の交配 プロモーターが遺伝子をオンにするように誘導される場合は、その遺伝子はア
ンチセンス方向であり、活性化因子の作用によりフィチン酸量が極めて低い種子
を生み出すだろう。そのような種子であれば発芽しないだろう。活性化因子は、
好ましくはその穀物が満ちている時か、その少し前に作用させる。活性化因子は
、プロモーターがGSTIIまたは毒性緩和剤により誘導される他のプロモーターで ある場合は、好ましくは除草剤中にあり得るような毒性緩和剤の形をとり得る。
したがって、種子が増える間は、種子に活性化因子を散布しない。これにより、
正常なフィチン酸量を持った種子の産生が可能になる。しかし、種子が低フィチ
ン酸穀物の産生のために農業家に売られる際には、活性化因子を植物に作用させ
てフィチン酸が低いかあるいは全くない種子を生み出す。種子において低フィチ
ン酸であるために、活性化因子は種子を発芽できないようにもするだろう。した
がって、大豆または他の植物種の種子は、次の季節に自生植物として生育せず、
種子は次の年に栽培目的で使用するために貯蔵され得ない。
Crossing of transformants with inbred material When the promoter is induced to turn on the gene, the gene is in the antisense orientation and seeds with very low phytic acid levels due to the action of activators. Will produce. Such seeds will not germinate. The activator is
It is preferably applied when the grain is full or shortly before. The activator may preferably take the form of a safener, such as may be in a herbicide, if the promoter is GSTII or another promoter driven by a safener.
Thus, the activator is not sprayed on the seeds while they are growing. This allows
Seeds with normal phytic acid levels can be produced. However, when seeds are sold to farmers for the production of low phytic acid grains, activators act on the plants to produce seeds that are low or no phytic acid. Due to the low phytic acid content in the seed, the activator will also prevent the seed from germinating. Therefore, the seeds of soy or other plant species will not grow as native plants in the next season,
Seeds cannot be stored for use in the next year for cultivation purposes.

【0060】 この態様において、本発明は、発芽するのに十分な量のフィチン酸を含む成熟
した種子であって、センス方向でフィチン酸をコードする核酸分子またはその断
片あるいはその対立遺伝子変異体をコードし、構築物中でプロモーターに対して
アンチセンス方向に位置している核酸分子に制御可能なように連結された誘導可
能なプロモーターを含む遺伝構築物を含み、その結果成熟した種子から生育した
植物中でプロモーターが活性化因子によって活性化された際に、発芽しない産物
をつくりだす種子または胚を産出するような、成熟した種子を提供する。本発明
は、その成熟した種子から生み出される植物および、植物に対して活性化因子を
作用させることを含む、自生植物の生育を減少させ、発芽可能な貯蔵種子の量を
減らす方法を提供する。
In this embodiment, the invention relates to a mature seed comprising a sufficient amount of phytic acid to germinate, comprising a nucleic acid molecule encoding phytic acid in the sense orientation or a fragment thereof or an allelic variant thereof. A plant comprising an inducible promoter encoded and operably linked to a nucleic acid molecule positioned antisense to the promoter in the construct, such that the plant has grown from mature seeds. The invention provides a mature seed that produces a seed or embryo that produces a product that does not germinate when the promoter is activated by an activator. The present invention provides plants produced from the mature seeds and methods for reducing the growth of native plants and reducing the amount of germinable stored seeds, including the act of activating factors on the plants.

【0061】 プロモーターが遺伝子をオフにするように誘導される場合は、その遺伝子はセ
ンス方向であり、そのプロモーターおよび遺伝子を含む構築物のない状態では植
物は、そのプロモーターおよび遺伝子のない状態で種子が発芽しないように、種
子中に極めて低量のフィチン酸を生成するような変異体型の遺伝子を持たなけれ
ばならないだろう。この態様の構築物を含む成熟した種子から産生される植物に
活性化因子を作用させると、極めて低量のフィチン酸を含む発芽可能でない、発
育途上の種子または胚が産生されるだろう。プロモーターが図5に示すプロモー ターの断片であるか、あるいはそれを含む場合は、活性化因子は、好ましくは除
草剤中にある毒性緩和剤の形をとる。活性化因子は、好ましくは置換ベンゼンス
ルホンアミドである。したがって、種子が増える間、すなわちこの態様の成熟し
た種子の数を増やすために、本発明のこの態様の成熟した種子の子孫が生育する
間は、この態様の成熟した種子から生み出される植物には活性化因子を散布しな
い。しかし、この態様の成熟した種子が生育して、低フィチン酸生産物の産生の
ために農業家または最終消費者に種子または穀物を提供する場合には、活性化因
子を本発明のこの態様の成熟した種子から生み出される植物に作用させて、低フ
ィチン酸の、発芽可能でない発育途上の種子(胚または子孫種子)を生み出す。
この結果、低フィチン酸の種子が産生され、種子が発芽可能でないようにする。
したがって、大豆または他の植物種の種子は、次の季節に自生植物として生育せ
ず、種子は次の年に栽培目的で使用するために貯蔵され得ない。
When a promoter is induced to turn off a gene, the gene is in the sense orientation and in the absence of the promoter and the construct containing the gene, the plant is seedless in the absence of the promoter and gene. In order to prevent germination, the seeds will have to have a mutant form of the gene that produces very low levels of phytic acid. Applying an activator to a plant produced from a mature seed containing the construct of this embodiment will produce a non-germinable, developing seed or embryo containing very low amounts of phytic acid. If the promoter is, or comprises, a fragment of the promoter shown in FIG. 5, the activator is in the form of a safener, preferably in a herbicide. The activator is preferably a substituted benzenesulfonamide. Thus, while the seeds are growing, i.e., while the progeny of the mature seed of this aspect of the invention is growing to increase the number of mature seeds of this aspect, the plants produced from the mature seed of this aspect will not Do not spray activator. However, if the mature seed of this embodiment grows and provides the seed or cereal to a farmer or end consumer for the production of a low phytic acid product, the activator may be used in this embodiment of the invention. Acting on plants produced from mature seeds to produce low phytic acid, non-germinable developing seeds (embryos or progeny seeds).
As a result, low phytic acid seeds are produced, rendering the seeds non-germinable.
Thus, the seeds of soy or other plant species will not grow as native plants in the next season and the seeds cannot be stored for use in cultivation purposes in the following year.

【0062】 この態様において、本発明は、発芽するのに十分な量のフィチン酸を含む成熟
した種子であって、成熟した種子から生育した植物中でプロモーターが活性化因
子によって活性化された際に、発芽しない植物により、発育途上の種子または胚
が産出されるように、フィチン酸をコードする核酸分子に制御可能なように連結
された誘導可能なプロモーターを含む遺伝子構築物から、十分な量のフィチン酸
の少なくとも一部が産生されるような成熟した種子を提供する。この態様の成熟
した種子は、その構築物のない状態では、発芽するのに十分なフィチン酸を生成
しない。本発明は、その成熟した種子から生み出される植物および、植物に対し
て活性化因子を作用させることを含む、自生植物の生育を減少させ、発芽可能な
貯蔵種子の量を減らす方法を提供する。
In this embodiment, the invention relates to a mature seed comprising a sufficient amount of phytic acid to germinate, wherein the promoter is activated by an activator in a plant grown from the mature seed. A sufficient amount of a gene construct comprising an inducible promoter operably linked to a nucleic acid molecule encoding phytic acid to produce a developing seed or embryo by a non-germinating plant. A mature seed is provided such that at least a portion of the phytic acid is produced. Mature seeds of this embodiment do not produce enough phytic acid to germinate in the absence of the construct. The present invention provides plants produced from the mature seeds and methods for reducing the growth of native plants and reducing the amount of germinable stored seeds, including the act of activating factors on the plants.

【0063】 プロモーターが遺伝子をオンにするように誘導され、遺伝子がセンス方向であ
る場合は、植物は種子中に極めて低量のフィチン酸を生成するような変異体型の
遺伝子を持たなければならないだろう。そのような種子は発芽できないだろう。
この態様の活性化因子を作用させると、フィチン酸量が増加して生成されるため
、発芽可能性が回復するだろう。活性化因子は、プロモーターが図5に示すプロ モーターの断片であるか、あるいはそれを含む場合は、好ましくは除草剤中にあ
る毒性緩和剤の形をとる。活性化因子は、好ましくは置換ベンゼンスルホンアミ
ドである。種子が増える間、すなわちこの態様の成熟した種子の数を増やすため
に本発明のこの態様の成熟した種子の子孫が生育する間は、この態様の成熟した
種子から生み出される植物に活性化因子を散布する。しかし、この態様の成熟し
た種子が生育して、低フィチン酸含量の種子または穀物として農業家または最終
消費者に種子または穀物を提供する場合には、活性化因子を作用させてはならな
い。この結果、極めて低フィチン酸の種子が産生され、種子は発芽可能でないよ
うにもなる。したがって、大豆または他の植物種の種子は、次の季節に自生植物
として生育せず、種子は次の年に栽培目的で使用するために貯蔵され得ない。
If the promoter is induced to turn on the gene and the gene is in the sense orientation, the plant must have a mutant form of the gene in the seed that produces very low amounts of phytic acid. Would. Such seeds will not be able to germinate.
Actuation of the activator of this aspect will increase the amount of phytic acid produced and thus restore germination potential. The activator is in the form of a safener, preferably in a herbicide, if the promoter is or contains a fragment of the promoter shown in FIG. The activator is preferably a substituted benzenesulfonamide. An activator may be added to the plant produced from the mature seed of this embodiment during the growth of the seed, i.e., during the growth of the mature seed progeny of this embodiment of the invention to increase the number of mature seed of this embodiment. Spray. However, if the mature seed of this embodiment grows and provides the seed or cereal to the farmer or end consumer as a low phytic acid content seed or cereal, the activator must not act. As a result, very low phytic acid seeds are produced, and the seeds also become non-germinable. Thus, the seeds of soy or other plant species will not grow as native plants in the next season and the seeds cannot be stored for use in cultivation purposes in the following year.

【0064】 この態様において、本発明は、発芽するのに十分な量のフィチン酸を含む成熟
した種子であって、成熟した種子から生育した植物中でプロモーターが活性化因
子によって活性化された際に、発芽し得る植物により、発育途上の種子または胚
が産出されるように、フィチン酸をコードする核酸分子に制御可能なように連結
された誘導可能なプロモーターを含む遺伝子構築物から、十分な量のフィチン酸
の少なくとも一部が産生されるような成熟した種子を提供する。この態様の成熟
した種子は、その構築物のない状態では、発芽するのに十分なフィチン酸を生成
しない。本発明は、その成熟した種子から生み出される植物および、植物に対し
て活性化因子を作用させることを含む、自生植物の生育を減少させ、発芽可能な
貯蔵種子の量を減らす方法を提供する。
In this embodiment, the invention is directed to a mature seed comprising a sufficient amount of phytic acid to germinate, wherein the promoter is activated by an activator in a plant grown from the mature seed. A sufficient amount of the gene construct comprising an inducible promoter operably linked to a nucleic acid molecule encoding phytic acid so that the germinable plant produces a developing seed or embryo. In which at least a portion of the phytic acid is produced. Mature seeds of this embodiment do not produce enough phytic acid to germinate in the absence of the construct. The present invention provides plants produced from the mature seeds and methods for reducing the growth of native plants and reducing the amount of germinable stored seeds, including the act of activating factors on the plants.

【0065】 プロモーターが遺伝子をオフにするように誘導され、遺伝子がアンチセンス方
向である場合は、そのプロモーターおよび制御可能なように連結された遺伝子の
ない状態で植物は、種子中に正常量のフィチン酸を生成することができる正常あ
るいは天然の遺伝子を含まなければならないだろう。そのような種子は、そのプ
ロモーターおよび制御可能なように連結された遺伝子のある状態では、発芽でき
ないだろう。活性化因子を作用させると、フィチン酸の産生が回復して、それに
よりこの態様のプロモーターおよび制御可能なように連結された遺伝子を持った
種子は正常に発芽するだろう。活性化因子は、プロモーターが図5に示すプロモ ーターの断片であるか、あるいはそれを含む場合は、除草剤中にある毒性緩和剤
の形をとる。活性化因子は、好ましくは置換ベンゼンスルホンアミドである。上
に記載したように種子が増える間は、この態様の成熟した種子から生み出される
植物に活性化因子を散布する。しかし、上に記載したように低フィチン酸として
種子を農業家または最終消費者に販売する場合には、活性化因子を作用させては
ならない。この結果、低フィチン酸の種子が産生され、種子中のフィチン酸が低
いことおよび活性化因子のない状態では種子は発芽可能でないようにもなる。し
たがって、大豆または他の植物種の種子は、次の季節に自生植物として生育せず
、種子は次の年に栽培目的で使用するために貯蔵され得ない。
If the promoter is induced to turn off the gene and the gene is in the antisense orientation, the plant without the promoter and operably linked gene will have a normal amount of seed in the seed. It would have to include normal or natural genes capable of producing phytic acid. Such seeds will not be able to germinate with some of their promoters and operably linked genes. Upon activation of the activator, production of phytic acid will be restored, so that seeds with the promoter of this embodiment and the operably linked gene will germinate normally. The activator takes the form of a safener in the herbicide if the promoter is or contains a fragment of the promoter shown in FIG. The activator is preferably a substituted benzenesulfonamide. During seed growth as described above, the activator is applied to plants produced from mature seeds of this embodiment. However, if the seed is sold to farmers or end consumers as low phytic acid as described above, the activator must not act. This results in the production of low phytic acid seeds, which also renders the seeds incapable of germination in low seed phytic acid and in the absence of activators. Thus, the seeds of soy or other plant species will not grow as native plants in the next season and the seeds cannot be stored for use in cultivation purposes in the following year.

【0066】 この態様において、本発明は、発芽するのに十分な量のフィチン酸を含む成熟
した種子であって、センス方向でフィチン酸をコードする核酸分子またはその断
片あるいはその対立遺伝子変異体であって、構築物中でプロモーターに対してア
ンチセンス方向に位置しているような核酸分子と、制御可能なように連結された
誘導可能なプロモーターを含み、成熟した種子から生育した植物中でプロモータ
ーが活性化因子によって活性化された際に、発芽し得る発育途上の種子または胚
が産出されるような、遺伝構築物を含む成熟した種子を提供する。本態様の成熟
した種子は、この構築物のない状態では、少なくとも発芽するのに十分なフィチ
ン酸を作ることができる。構築物中での核酸分子のアンチセンス配置により、こ
の成熟した種子から産出される植物由来の発育途上の種子または胚が植物に活性
化因子を作用させない限り発芽しないだろうという程度にまで、フィチン酸の量
が減少する。本発明は、その成熟した種子から生み出される植物および、植物に
対して活性化因子を作用させることを含む、自生植物の生育を減少させ、発芽可
能な貯蔵種子の量を減らす方法を提供する。
In this embodiment, the invention relates to a mature seed comprising phytic acid in an amount sufficient to germinate, wherein the nucleic acid molecule encodes phytic acid in the sense orientation or a fragment thereof or an allelic variant thereof. A nucleic acid molecule that is located in an antisense orientation relative to the promoter in the construct and an inducible promoter operably linked thereto, wherein the promoter is grown in a plant grown from mature seeds. Provided is a mature seed comprising the genetic construct such that when activated by an activator, a developing seed or embryo that can germinate is produced. The mature seed of this embodiment, in the absence of this construct, can produce at least enough phytic acid to germinate. Due to the antisense arrangement of the nucleic acid molecule in the construct, phytic acid has been reduced to the extent that developing seeds or embryos from plants produced from this mature seed will not germinate unless an activator is applied to the plant. The amount of is reduced. The present invention provides plants produced from the mature seeds and methods for reducing the growth of native plants and reducing the amount of germinable stored seeds, including the act of activating factors on the plants.

【0067】 遺伝子の方向およびプロモーターの誘導可能性および他の活性化因子の他の組
み合わせが知られている。圃場を埋め尽くす時間および費用を一度ならず減らす
ため、毒性緩和剤または農薬活性化因子は好ましい。言い換えれば、除草剤また
は農薬としておよび遺伝子の誘導因子として作用するという二重の効用を提供す
る。
Other combinations of gene orientation and promoter inducibility and other activators are known. Toxicants or pesticide activators are preferred to reduce the time and cost of filling the field in no more than one time. In other words, it offers the dual benefit of acting as a herbicide or pesticide and as a gene inducer.

【0068】 雑種材料との形質転換体の交配 本発明に有用な遺伝子の方向および変異体および野生型の組み合わせの数は、
植物が雑種植物である場合に増加する。雑種形質転換体を交配する方法では、例
えば上に記載したような、フィチン酸を生成するのに必要なアミノ酸配列をコー
ドすることができた、形質転換遺伝子、またはその対立遺伝子変異体、置換変異
体、欠失変異体あるいは短縮変異体を含む遺伝構築物を持った変異体のうちの少
なくとも1つなどの、2つの変異体低フィチン酸同系交配体によって形成される雑
種を用い、好ましくはその構築物には野生型フィチン酸をコードする遺伝子がセ
ンス方向で含まれる。作出の間、形質転換された野生型の遺伝子を持った致死的
な変異体を、種子生成の期間、遺伝子を誘導するスプレーにさらす。これにより
プロモーターが誘導され、センス遺伝子がオンになって、遺伝子が種子の発芽能
を維持するために必要なフィチン酸を産生する。これがこの株のプロモーターと
して、さらにこの株を維持するものとしても作用する。好ましくは、種子の製造
者は、最終消費者または農業家とは対称的に活性化因子を作用させる。最終諸費
者または農業家は、成熟した種子を植えることだけを必要とする。好ましい態様
におけるのと同様に誘導可能なプロモーターが毒性緩和剤によって活性化される
場合は、当業者は、遺伝子を誘導するであろう活性化因子を多数の植物除草剤が
持っている可能性があり、最終消費者または農業家がこの雑種種子を生産する際
には毒性緩和剤を含む除草剤の使用を制限または防止するために注意が払われな
ければならないということを認めるだろう。あるいは、活性化因子/毒性緩和剤 とは独立に適用するために、除草剤は本発明の活性化因子を含まないように製剤
することができる。この場合、除草剤および活性化因子を別々に適用するのが好
ましい。
Crossing of Transformants with Hybrid Material The orientation of the genes useful in the present invention and the number of combinations of mutants and wild-type
Increased when the plant is a hybrid plant. In the method of crossing the hybrid transformant, for example, as described above, a transforming gene or an allelic variant thereof, a substitution mutation capable of encoding an amino acid sequence necessary for producing phytic acid, Using a hybrid formed by two mutant low phytic acid inbreds, such as at least one of the mutants having a genetic construct, including a deletion mutant or a truncated mutant, preferably the construct Contains the gene encoding wild-type phytic acid in the sense orientation. During production, the lethal mutant carrying the transformed wild-type gene is exposed to a gene-inducing spray during seed production. This induces the promoter and turns on the sense gene, which produces the phytic acid necessary to maintain seed germination. This acts as a promoter for the strain and also as a maintenance of the strain. Preferably, the producer of the seed acts the activator symmetrically to the end consumer or farmer. End-users or farmers only need to plant mature seeds. If, as in the preferred embodiment, the inducible promoter is activated by a safener, one skilled in the art will recognize that many plant herbicides may have an activator that will induce the gene. Yes, it will be appreciated by end consumers or farmers that care must be taken in producing this hybrid seed to limit or prevent the use of herbicides, including safeners. Alternatively, the herbicide can be formulated free of the activator of the invention, for application independently of the activator / safener. In this case, it is preferred to apply the herbicide and the activator separately.

【0069】 本発明の別の方法では、センス方向に配置される場合には正常な量のフィチン
酸をコードするような野生型遺伝子によって形質転換された野生型植物を使用す
る。しかし、本発明の本態様においては、野生型遺伝子はアンチセンス方向であ
り、本明細書中に記載するように、制御可能なように誘導可能なプロモーターに
連結されている。植物が活性化因子化合物にさらされた時に植物中で野生型遺伝
子の発現をノックアウトするために、この遺伝子はアンチセンス位に配置されて
いる。このアンチセンス遺伝子は、穀物が産生される前に、あるいは発育過程の
種子または胚が発育する間に、誘導化学物質または環境因子の作用によって圃場
で誘導される。
Another method of the invention uses a wild-type plant that has been transformed with a wild-type gene that encodes a normal amount of phytic acid when placed in the sense orientation. However, in this aspect of the invention, the wild-type gene is in the antisense orientation and is operably linked to an inducible promoter, as described herein. This gene has been placed in the antisense position to knock out the expression of the wild-type gene in the plant when the plant is exposed to the activator compound. This antisense gene is induced in the field by the action of inducing chemicals or environmental factors before the grain is produced or during the development of the developing seed or embryo.

【0070】 あるいは、致死的なフィチン酸量である天然の変異体植物を使用することがで
き、これは本明細書中に記載するように、プロモーターが植物中で誘導された時
にこの遺伝子を過剰発現させ、発芽するであろう娘種子または胚を生み出すこと
ができるように挿入された、誘導可能なプロモーターに制御可能なように連結さ
れているセンス方向の野生型遺伝子を含むように修飾される。誘導可能なプロモ
ーターは、化学物質によって活動停止される。例えば、植物の老化の開始の前に
最終消費者または農業家が植物に散布することなどにより、化学物質の誘導因子
を作用させる。このようにして、成熟した種子は発芽に必要なフィチン酸量を生
成するのに必要なフィチン酸遺伝子を含むが、遺伝子はオフにされ、化学物質は
適用されず、野生型遺伝子は発現されない。
Alternatively, a naturally occurring mutant plant with a lethal phytic acid level can be used, which, as described herein, overexpresses this gene when the promoter is induced in the plant. Modified to include a sense-oriented wild-type gene operably linked to an inducible promoter inserted to produce a daughter seed or embryo that will be expressed and germinate . Inducible promoters are deactivated by chemicals. The chemical inducer is acted upon, for example, by spraying the plant with the end consumer or farmer before the onset of plant senescence. In this way, the mature seed contains the phytic acid gene required to produce the amount of phytic acid required for germination, but the gene is turned off, no chemicals are applied, and no wild-type gene is expressed.

【0071】 それゆえ本発明は、フィチン酸を産生するのに必要なアミノ酸配列をコードす
る核酸分子に制御可能なように連結された遺伝子スイッチを提供する。構築物内
での遺伝子の方向および特異的なプロモータースイッチは、形質転換すべき組織
の遺伝的および表現型背景、さらに産生すべき目的の産物(娘種子または胚)に
も依存して、本発明にしたがって当業者により選択され得る。
Thus, the present invention provides a gene switch operably linked to a nucleic acid molecule encoding an amino acid sequence required to produce phytic acid. Depending on the genetic and phenotypic background of the tissue to be transformed and the product of interest (daughter seed or embryo) to be transformed, Therefore, it can be selected by those skilled in the art.

【0072】 実施例2 トランスポゾン標識に有用な低フィチン酸変異体を作出する方法は、突然変異
誘発と呼ばれる既知の方法である。この過程は、Neufferによる論文Maize Genet
ic Neweletter 45:146に概説されている。Neuffer(1974)の記載されている手
順にしたがい、パラフィン油中のエチルメチルスルホン酸で花粉を処理すること
により、同系交配系統に変異を誘導した。穀類の様々な植物遺伝子型に由来する
多数の同系交配体にこの処理を施した。本実施例では、この過程によるメイズ低
フィチン酸変異体の開発に焦点を当てるつもりである。この突然変異誘発の過程
は、多数の穀類変異体を作製するのに用いられてきた。
Example 2 A method for creating low phytic acid variants useful for transposon labeling is a known method called mutagenesis. This process is described in the paper Maize Genet by Neuffer.
ic Neweletter 45: 146. Mutations were induced in inbred lines by treating pollen with ethyl methyl sulfonic acid in paraffin oil according to the procedure described by Neuffer (1974). Numerous inbreds from various plant genotypes of cereals were subjected to this treatment. In this example, we will focus on the development of maize low phytic acid mutants by this process. This mutagenesis process has been used to generate a number of cereal variants.

【0073】 本発明の過程の一般的な段階には、同系交配体の花粉(この場合はメイズ)を
エチルメチルスルホン酸、以下では“EMS”にて処理することが含まれる。同系 交配体の花粉を、油中のEMS中に45分間置く。刷毛を用い、受容するトウモロコ シの穂の毛上に花粉を塗布する。これにより変異体-1(M1)種子が形成される。
そのような種子を生育させ、自家授粉させて変異体-2(M2)の粒を作り出す。得
られたM2粒を低フィチン酸表現型に関して分析する。
A general step in the process of the present invention involves treating the pollen (in this case, maize) of the inbred with ethyl methyl sulfonic acid, hereinafter “EMS”. Inbred pollen is placed in EMS in oil for 45 minutes. Using a brush, apply the pollen to the hair of the receiving corn ear. This forms mutant-1 (M1) seeds.
Such seeds are grown and self-pollinated to produce mutant-2 (M2) grains. The resulting M2 grains are analyzed for a low phytic acid phenotype.

【0074】 トランスポゾン標識およびフィチン酸遺伝子単離の基礎として用い得る、本発
明の好ましいメイズ変異体は、ブダペスト条約の条件下、1998年7月7日にATCC(
American Type Culture Collection, Manassas, VA)に寄託された、番号203034
、Maize(Zea Mays)同系交配系統EX1965PYである。あるいは、ブダペスト条約 の条件下、1996年8月15日にAmerican Type Culture Collection(ATCC)に寄託 され、それぞれ受託番号ATCC 97678およびATCC 97679を割り当てられた、アメリ
カ合衆国特許番号5,689,054に記載されているlpa1(lpa1-1)およびlpa2(lpa2-
1)変異体のヘテロ接合体であるZea maize種子も、用い得る。本発明の好ましい
フィチン酸遺伝子は、好ましくはこの技術分野で知られているトランスポゾン標
識方法によって、これらの寄託された材料から得ることができるものである。本
発明のさらに好ましい核酸配列には、SEQ ID NO: 1、SEQ ID NO: 2および図8お よび9に示すタンパク質をコードする配列、および受託番号g3108052およびg3108
053のもとNCBI(National Center for Biological Information)に公開されて いる配列が含まれる。SEQ ID NO: 2および図8および9に示すもののアミノ酸配列
をコードする核酸配列も、フィチン酸を生成するのに必要なアミノ酸配列をコー
ドすることができた、それらの対立遺伝子変異体、置換変異体、欠失変異体ある
いは短縮変異体と同様に含まれる。
A preferred maize mutant of the present invention, which can be used as a basis for transposon labeling and phytic acid gene isolation, is the ATCC (July 7, 1998)
No. 203034, deposited with the American Type Culture Collection, Manassas, VA)
, Maize (Zea Mays) inbred line EX1965PY. Alternatively, lpa1 described in United States Patent No. 5,689,054, deposited with the American Type Culture Collection (ATCC) on August 15, 1996 under the terms of the Budapest Treaty and assigned accession numbers ATCC 97678 and ATCC 97679, respectively. lpa1-1) and lpa2 (lpa2-
1) Zea maize seeds, which are mutant heterozygotes, can also be used. Preferred phytic acid genes of the present invention are those obtainable from these deposited materials, preferably by transposon labeling methods known in the art. Further preferred nucleic acid sequences of the invention include sequences encoding SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2 and the proteins shown in FIGS. 8 and 9, and accession numbers g3108052 and g3108.
Includes sequences published to NCBI (National Center for Biological Information) under 053. Nucleic acid sequences encoding the amino acid sequences of SEQ ID NO: 2 and those shown in FIGS. 8 and 9 were also able to encode the amino acid sequences required to produce phytic acid, allelic variants, substitution mutations thereof. And deletion mutants or truncation mutants.

【0075】 実施例3 HVPE法は、低フィチン酸変異体に関する一般的な分析である。(Raboy,Maydic
a 35:383(1990))。この方法は、リン化合物の異なる移動に依存している。 電気泳動によって化合物を分画した後、クロマトグラムにより他の化合物と比較
したフィチン酸の半定量的な評価が可能になる。それにかわる一つの方法は、穀
物中のより高量の無機Pをスクリーニングすることを伴う。例えば、穀物飼料を (A Wiley製粉機にて2 mmの網を通るように)すりつぶし、50 mgの穀物胚あるい
は1グラムの内胚乳のいずれかを、15 mlの0.4 M HCL 0.7 Na2SO4に加え得る。 フィチン酸は鉄塩として沈殿する。フィチン酸第二鉄沈殿物中のリンおよび総リ
ンを決定する。フィチン酸P(mg)を変換係数3.5によってフィチン酸に変換する
Example 3 The HVPE method is a general analysis for low phytic acid variants. (Raboy, Maydic
a 35: 383 (1990)). This method relies on different migration of phosphorus compounds. After fractionation of the compounds by electrophoresis, chromatograms allow for semi-quantitative evaluation of phytic acid compared to other compounds. One alternative involves screening for higher amounts of inorganic P in the cereal. For example, cereal feed is ground (through a 2 mm net on an A Wiley mill) and either 50 mg of cereal embryos or 1 gram of endosperm is added to 15 ml of 0.4 M HCL 0.7 Na 2 SO 4 Can be added to Phytic acid precipitates as an iron salt. Determine phosphorus and total phosphorus in the ferric phytate precipitate. Phytic acid P (mg) is converted to phytic acid by a conversion factor of 3.5.

【0076】 フィチン酸測定の原理は知られている。本研究で用いた方法では、5-スルホサ
リチル酸およびFeCl3の溶液(Wade試薬)がピンク色の発色団を形成する。フィ チン酸はこの溶液中で鉄と結合し、ピンク色の量が減少する。この色の減少の測
定を、フィチン酸量の指標として用い得る。ブランクにはフィチン酸が含まれな
いため、フィチン酸を含む試料の全ての示数は、負の数値になる。しかし、過剰
量のフィチン酸がある場合は、鉄-フィチン酸複合体は乳白色の物質として沈殿 し得る。この場合は、ピンク色は存在せず、乳白色の物質が光を吸収して誤った
高い示数を与えるだろう。したがって、視覚的な観察が必要であり得る。トウモ
ロコシの種類が高量のフィチン酸を有する場合は、トウモロコシ抽出物のより小
さな分注物(25マイクロリットル以下)を用いることが必要となり得る。
The principle of phytic acid measurement is known. In the method used in this study, a solution of 5-sulfosalicylic acid and FeCl 3 (Wade reagent) forms a pink chromophore. Phytic acid binds to iron in this solution, reducing the amount of pink color. A measure of this color loss can be used as an indicator of the amount of phytic acid. Since the blanks do not contain phytic acid, all readings for samples containing phytic acid will be negative numbers. However, if there is an excess of phytic acid, the iron-phytic acid complex may precipitate as a milky substance. In this case, there is no pink color and the milky substance will absorb light and give a falsely high reading. Therefore, visual observation may be required. If the corn variety has a high amount of phytic acid, it may be necessary to use smaller aliquots (up to 25 microliters) of the corn extract.

【0077】 以下に記載するものなどの迅速なスクリーニング手順を用い、予想される低フ
ィチン酸種子に関して採点し得る。この手順では、黒い層にちょうど隠れた、粒
の先端のかさを片刃かみそりを用いて切り落とす。切れ目は、幼根の先端点ある
いはその近傍で胚盤を横断していなければならない。通常はそれぞれの穂から代
表して8粒を選択した。それから、粒をセロファンテープ(粘着面を上にして) で覆われた表面を有するマイクロプレート上に、切断表面を上にして置く。少な
くとも100個の系統を切断した後に、染色手順を完成させた。
[0077] Rapid screening procedures, such as those described below, can be used to score for expected low phytic acid seeds. In this procedure, the bulk of the tip of the grain, just hidden in the black layer, is cut off using a single-edged razor. The cut must cross the scutellum at or near the tip of the radicle. Normally, 8 grains were selected from each ear. The granules are then laid cut side up on a microplate having a surface covered with cellophane tape (adhesive side up). After cutting at least 100 lines, the staining procedure was completed.

【0078】 各粒の切断表面に10マイクロリットルのWade試薬(以下に記載したとおり)の
液滴を置くために反復ピペット操作を用い、染色を行った。数分後、胚盤由来の
フィチン酸がWade試薬中の鉄に結合するにつれて、色が消えた。他のものと比較
してピンク色が消えるのが遅かった(おそらく全体の5%)、分離した家系につ いて観察を行った。これらのより遅かった家系を、本明細書中に記載する定量的
な手順により再び解析した。
Staining was performed using repeated pipetting to place a drop of 10 microliters of Wade reagent (as described below) on the cut surface of each grain. After a few minutes, the color disappeared as phytic acid from the scutellum bound to the iron in the Wade reagent. Observations were made on segregated families whose pink color disappeared more slowly than others (perhaps 5% of the total). These later families were re-analyzed by the quantitative procedure described herein.

【0079】 フィチン酸を以下のようにして定量した。個々の粒(各系統から7から10個) をCarver 手動ポンプ圧搾機の鋼鉄プレートにて粉砕し(プレートのウェルにグ リシン紙を詰め込み、約5000lbs.の圧力で粉砕したときに、最もよい結果が得ら
れた)、1.5 mlマイクロ遠心管に入れた。1 mlの0.65 N塩酸を加え、一晩静置し
た。翌日、混合物を転倒することによって混ぜ、5分間静置した。上清の15マイ クロリットルの分注物をバッファーA(本明細書中に記載するとおり)が100マイ
クロリットル入っている遠心管に加え、混合した。低フィチン酸変異体は、種子
のリンが高量であるためにはなはなだしい青色に呈色する。変異体を翌日に広く
再分析した。0.65 N HCl抽出溶液は、216 mlの12.1 N HClを3784 mlの水に加え ることにより調製した。試薬Aは、毎日新たに調製し、2割(体積で)の脱イオン
水、1割(体積で)のアスコルビン酸溶液、1割(体積で)のモリブデン酸アンモ
ニウム溶液および1割(体積で)のH2SO4溶液を含む。モリブデン酸アンモニウム
溶液は、25 g(NH4)6MO7O24・4H2Oを加え、水で1Lにして調製した。H2SO4溶液 は、167 mlの36 N硫酸を833 mlの水に加えることにより調製した。アスコルビン
酸溶液は、100 g L-アスコルビン酸を加え、水で1Lにすることにより調製した。
アスコルビン酸溶液は、約2時間だけ冷蔵しなかったのを除き、約7週間の間、冷
蔵により安定であった。
Phytic acid was quantified as follows. Individual particles (7 to 10 from each line) are crushed on a steel plate of a Carver manual pump press (the wells of the plate are stuffed with glycine paper and crushed at approximately 5000 lbs. Pressure for best results). Was obtained) and placed in a 1.5 ml microcentrifuge tube. 1 ml of 0.65 N hydrochloric acid was added, and the mixture was allowed to stand overnight. The next day, the mixture was mixed by inversion and allowed to stand for 5 minutes. A 15 microliter aliquot of the supernatant was added to a centrifuge tube containing 100 microliters of Buffer A (as described herein) and mixed. Low phytic acid mutants develop a remarkable blue color due to high seed phosphorus levels. Mutants were extensively re-analyzed the next day. A 0.65 N HCl extraction solution was prepared by adding 216 ml of 12.1 N HCl to 3784 ml of water. Reagent A was prepared fresh daily and contained 20% (by volume) of deionized water, 10% (by volume) of ascorbic acid solution, 10% (by volume) of ammonium molybdate solution and 10% (by volume) H 2 SO 4 solution. Ammonium molybdate solution, 25 g (NH 4) 6MO 7 O 24 · 4H 2 O was added, was prepared in 1L of water. The H 2 SO 4 solution was prepared by adding 167 ml of 36 N sulfuric acid to 833 ml of water. The ascorbic acid solution was prepared by adding 100 g L-ascorbic acid and making up to 1 L with water.
The ascorbic acid solution was stable on refrigeration for about 7 weeks, except that it was not refrigerated for about 2 hours.

【0080】 フィチン酸標準を、この技術分野で知られている手段により調製した。 メイズ粒(M2)遊離リン酸を、以下のように視覚的にスクリーニングした。粒
を選び、表現型を記録して複ウェル粉砕プレートに置いた。油圧圧搾機を用い、
粒を複ウェル粉砕プレートにて粉砕した。粉砕した粒を1.5 mlエッペンドルフ遠
心チューブに移し、0.5 mlの試薬Aを加えた。2時間反応させた後、0.5 mlの試薬
Bを加えた。チューブにふたをし、転倒により混合した。必要な場合にはライト ボックスを用い、1時間後の青さに関して視覚的に反応を採点し、最も青い試料 をリン酸を最高に含むものとして選んだ。多くの場合、各系統(毛)由来の最も
青い試料を選び、最終セレクションのために比較した。本アッセイの試薬Aは、5
0 mlのDMSOおよび50 mlの試薬Bから調製した。試薬Bは、毎日新たに調製し、60
mlの脱イオン水;30 mlの10%アスコルビン酸溶液(10gのアスコルビン酸に合計
体積が100 mlになるまでの水;アスコルビン酸溶液は冷蔵し、1週間安定であっ た。);30 mlの3.5%モリブデン酸アンモニウム溶液(2.5g (NH46Mo7O24・4
H2Oに、合計体積が100 mlになるまで水を加えた);30 mlの6N硫酸溶液(170 ml
の水足す25 mlの濃H2SO4を加え、水で合計体積を200 mlに調製した)から調製し
た。
A phytic acid standard was prepared by means known in the art. Maize grains (M2) free phosphoric acid were visually screened as follows. Grains were picked, the phenotype was recorded and placed in a multi-well grinding plate. Using a hydraulic press,
The grains were crushed in a double-well crush plate. The ground particles were transferred to a 1.5 ml Eppendorf centrifuge tube and 0.5 ml of reagent A was added. After reacting for 2 hours, 0.5 ml of reagent
B was added. The tube was capped and mixed by inversion. The reaction was visually scored for blueness after 1 hour using a light box if necessary, and the bluest sample was selected as the one containing the highest phosphoric acid. In most cases, the bluest sample from each line (hair) was chosen and compared for final selection. Reagent A in this assay was 5
Prepared from 0 ml DMSO and 50 ml reagent B. Reagent B was prepared fresh daily, 60
ml of deionized water; 30 ml of a 10% ascorbic acid solution (water to a total volume of 100 ml in 10 g of ascorbic acid; the ascorbic acid solution was refrigerated and stable for one week); 3.5% ammonium molybdate solution (2.5g (NH 4) 6 Mo 7 O 24 · 4
H 2 O was added water to a total volume of 100 ml); 30 ml of 6N sulfuric acid solution (170 ml
25 ml of concentrated H 2 SO 4 was added, and the total volume was adjusted to 200 ml with water).

【0081】 フィチン酸(赤色試験)を以下のように定量的に測定した。およそ12個の成熟
した種子を、Caver手動ポンプ圧搾機の鋼鉄粉砕プレートにて粉砕した。最もよ い結果は、プレートのウェルに計量紙を詰め込んだ時に得られた。粒を5000から
10000 lbs.の圧力で粉砕し、エッペンドルフチューブに移した。1 mlの0.65 N H
Clを同様に加え、一晩静置し、翌日にチューブを転倒させることにより混合した
。アッセイのために、200 mlのWade-A試薬(以下に記載する)を、マイクロタイ
タープレートの各ウェル中の10 mlの、上で得られたトウモロコシ/HClジュース 抽出物と混合した。色のいかなる変化も記録し、フィチン酸は鉄と結合して溶液
は白色に変化するため、赤色のままであった試料を低フィチン酸として記録した
。定量は、分光光度計を用いて490 nmで測定し、完成させ得る。本明細書中で使
用したWade-A試薬は、25.4 gの5-スルホサリチル酸および350 mgのFeCl3・6H2O (必要ならばモルタルおよびペステル(pestel)にてすりつぶした)を1.5 Lの 脱イオン水に加えることにより調製した。pHを3.05に調整するのにNaOHを用い、
d.H2Oにて体積を2Lに調整した。この試薬は、冷蔵庫の中で約1ヶ月間安定であっ
た。0.65 N HClは、216 ml HCl(12.1N)を3784 mlのdH2Oに加えることにより調
整した。
Phytic acid (red test) was measured quantitatively as follows. Approximately 12 mature seeds were crushed on a steel crush plate of a Caver manual pump press. Best results were obtained when the wells of the plate were packed with weighing paper. From 5000
Crushed at a pressure of 10000 lbs. And transferred to an Eppendorf tube. 1 ml 0.65 NH
Cl was similarly added, allowed to stand overnight, and mixed the next day by inverting the tube. For the assay, 200 ml of Wade-A reagent (described below) was mixed with 10 ml of the corn / HCl juice extract obtained above in each well of a microtiter plate. Any change in color was recorded, and the sample that remained red was recorded as low phytic acid because phytic acid bound iron and the solution turned white. Quantitation can be completed by measuring at 490 nm using a spectrophotometer. The Wade-A reagent used herein was prepared by removing 25.4 g of 5-sulfosalicylic acid and 350 mg of FeCl 3 .6H 2 O (ground if necessary with mortar and pestel) for 1.5 L of desalination. It was prepared by adding to ionic water. Use NaOH to adjust the pH to 3.05,
The volume was adjusted to 2 L with dH 2 O. This reagent was stable in the refrigerator for about one month. 0.65 N HCl was adjusted by adding 216 ml HCl (12.1 N) to 3784 ml dH 2 O.

【0082】 これらのアッセイにより、目的の対立遺伝子を含む目的のメイズ植物のセレク
ションが可能になる。これらの手順のさらなる詳細および本発明にしたがった態
様は、1997年7月7日出願のアメリカ合衆国仮出願番号60/051,854および60/051,8
55に基づき、共に係属中である1998年7月7日出願の“Animal Feed with Low Phy
tic Acid, Oil Burdened and Protein Laden Grain”と題するPCT出願番号(割 り当てられていない)その全内容が本明細書中で参考文献として援用されている
、の中にある。リンを分析する他の方法が知られており、植物を選択するのに用
い得る。
[0082] These assays allow for the selection of maize plants of interest that contain the allele of interest. Further details of these procedures and embodiments according to the present invention are described in U.S. Provisional Application Nos. 60 / 051,854 and 60 / 051,8 filed July 7, 1997.
55, “Animal Feed with Low Phy, filed on July 7, 1998
PCT Application No. (not assigned) entitled "tic Acid, Oil Burdened and Protein Laden Grain", the entire contents of which are incorporated herein by reference. Are known and can be used to select plants.

【0083】 それから、目的の量のフィチン酸を含む種子を増やす。この過程は、本発明に
用いられており、低フィチン酸変異を有する多数の同系交配系統を選択した。こ
れらには、互いに交雑して本発明の穀物を生み出す雑種を形成するような、よい
交配能を持ったいくつかの低フィチン酸同系交配系統が含まれていた。したがっ
て、本発明の開発された同系交配体を、適切な雑種強勢な原型と互いに交配した
時に同系交配体がすばらしい雑種材料を形成するように、堅い茎の、ランカスタ
ー(Lancaster)および別の多用途の雑種強勢の原型から作出した。低フィチン 酸による本発明の開発された多数の変異体は、アメリカ合衆国特許番号5,689,05
4にてそれぞれlpa1-1およびlpa2-1と記載されているlpa1-Rおよびlpa2-R変異体 と同一の変異体ではないということも発見した。加えて、標準的な種子発芽試験
により種子を発芽可能性に関してスクリーニングした。正常に発芽するものもあ
る一方で低フィチン酸変異体の中に発芽できないものがあったということを見出
した。よい発芽特性を持った種子のみを維持した。
Then, the seeds containing the desired amount of phytic acid are increased. This process has been used in the present invention and has selected a number of inbred lines with low phytic acid mutations. These included several low phytic acid inbred lines with good mating ability, such that they crossed each other to form hybrids that yielded the cereals of the present invention. Therefore, rigid stem, Lancaster and other versatile inbreeds of the present invention can be used so that the inbreds form excellent hybrid material when crossed with an appropriate hybrid tonic prototype. Produced from a prototype of heterosis. A number of developed variants of the present invention with low phytic acid are described in U.S. Patent No. 5,689,05.
It was also found that the mutants were not identical to the lpa1-R and lpa2-R mutants described as lpa1-1 and lpa2-1 respectively in FIG. In addition, seeds were screened for germination potential by standard seed germination tests. We found that some low phytic acid mutants failed to germinate while some germinated normally. Only seeds with good germination characteristics were maintained.

【0084】 図6は、フィチン酸含量に関してスクリーニングしたそのような3つの同系交配
系統から得られたいくつかのデータの例を示す。頻度分布曲線としてプロットし
たところ、非常に低いフィチン酸含量(0.5ユニットよりも少ない(重量パーセ ント))の試料がある一方で、試料の大半はフィチン酸含量がより高かったと言
うことが明らかにわかる。タンパク質および油量が平均よりも高いため、UO95系
統として知られている系統を出発材料として選んだ。この系統は、油を多く持ち
、タンパク質を多く持ち、かつ正常に発芽する種子を生み出す。UO95pyは、上に
記載した低フィチン酸量と共にこれらの特性を維持している。他の特定の同系交
配系統と交雑した場合には、得られる雑種は、油を多く持ち、タンパク質を多く
持ち、低フィチン量を含む穀物を生み出す。
FIG. 6 shows an example of some data obtained from three such inbred lines screened for phytic acid content. When plotted as a frequency distribution curve, it is clear that some samples have very low phytic acid content (less than 0.5 units (weight percentage)) while most of the samples have higher phytic acid content. . The line known as the UO95 line was chosen as the starting material because of the higher protein and oil content than the average. This line produces oil-rich, protein-rich and normally germinating seeds. UO95py maintains these properties with the low phytic acid levels described above. When crossed with certain other inbred lines, the resulting hybrid produces a grain that is high in oil, high in protein, and low in phytin.

【0085】 以下の表は、本発明にしたがった変異体トウモロコシに関する、野生型種子と
比較したフィチン酸含量(mg/種子1 g)を表す。
The table below shows the phytic acid content (mg / g of seed) for mutant corn according to the invention compared to wild-type seed.

【0086】[0086]

【表1】 [Table 1]

【0087】 以下は、本発明にしたがった同系交配系統の例を提供する。The following provides examples of inbred lines in accordance with the present invention.

【0088】[0088]

【表2】 [Table 2]

【0089】 タンパク質および油含量を、Dickey-John Reflectance Near Infra Red Spect
rometerを用いてNIR解析により測定した。
The protein and oil content were determined using the Dickey-John Reflectance Near Infra Red Spect
It was measured by NIR analysis using a rometer.

【0090】 本発明の穀物は、通常の通りの調理法およびベーキングまたは加工において本
発明の穀物を代用とすることにより、トウモロコシトルティヤ、コーンミール、
およびコーンフレークを作るために用いるトウモロコシ穀物または穀粉用の代替
源としても用い得る。
The cereal of the present invention can be prepared by substituting the cereal of the present invention in a usual cooking method and baking or processing to obtain corn tortilla, corn meal,
And as an alternative source for corn cereal or flour used to make corn flakes.

【0091】 本発明の穀物は、製粉効率および回収可能な澱粉含量を上昇させるために本発
明の穀物を代用とすることにより、トウモロコシ湿式製粉産業用の代用品として
も用い得る。製粉過程の副産物として作られる動物飼料も、フィチン酸含量が十
分に減少している。
The cereal of the present invention may also be used as a substitute for the corn wet milling industry by substituting the cereal of the present invention for increasing milling efficiency and recoverable starch content. Animal feed produced as a by-product of the milling process also has a sufficiently reduced phytic acid content.

【0092】 実施例4 低フィチン酸に関して選択する方法は、上に記載した。図7は、低フィチン酸 (高リン)含量に関して分離した低フィチン酸変異体から得られたデータを示す
。メンデルの分離の法則のはっきりとした証拠が明らかである。
Example 4 The method of selecting for low phytic acid has been described above. FIG. 7 shows data obtained from low phytic acid variants isolated for low phytic acid (high phosphorus) content. Clear evidence of Mendel's law of separation is clear.

【0093】 実施例5 低フィチン酸変異体を突然変異誘発因子(トランスポゾン標識した)を含む集
団と交雑することにより、突然変異誘発因子標識された遺伝子のまれな例を同定
することが可能である。最初に、ホモ接合体の低フィチン酸植物をトランスポゾ
ン標識した集団と交雑させる。次に、生化学的アッセイを用いて、得られた種子
を低フィチン酸含量(この場合はリン酸含量)に関してスクリーニングする。こ
の方法を用い、低フィチン酸変異に関する遺伝子を特定するような、トランスポ
ゾン標識されたフィチン酸遺伝子の同定が可能である。生化学的なスクリーニン
グの結果を、図7に表示する。ここには、リン含量に関してアッセイした、トラ ンスポゾン標識された種子の頻度分布に関するデータを表示する。この例では、
1つのまれな事象が見出された。
Example 5 By crossing a low phytic acid mutant with a population containing a mutagen (transposon-labeled), it is possible to identify rare examples of mutagen-tagged genes . First, homozygous low-phytic acid plants are crossed with a transposon-labeled population. The resulting seeds are then screened for low phytic acid content (in this case, phosphate content) using a biochemical assay. Using this method, it is possible to identify a transposon-labeled phytic acid gene that identifies a gene associated with a low phytic acid mutation. The results of the biochemical screening are shown in FIG. Here we display data on the frequency distribution of transposon labeled seeds assayed for phosphorus content. In this example,
One rare event was found.

【0094】 発芽試験により、発芽しないものもある一方で、いくつかの低フィチン酸変異
体が許容可能な発芽性を有することが明らかになった。本明細書中に記載の方法
を用い、当業者により同様の結果が得られ得る。
Germination tests revealed that some low phytic acid mutants have acceptable germinability, while some do not germinate. Similar results can be obtained by those skilled in the art using the methods described herein.

【0095】[0095]

【表3】 [Table 3]

【0096】 これらの好ましい、低フィチン酸の発芽しない材料から、既知の方法を用いる
ことにより、本発明で有用なフィチン酸変異体をクローニングし、配列決定し、
操作することが可能である。
From these preferred, low phytic acid non-germinating materials, phytic acid variants useful in the present invention can be cloned and sequenced using known methods,
It is possible to operate.

【0097】 本明細書中で言及した参考文献の全内容を、その全体を参考文献として援用す
る。
[0097] The entire contents of the references mentioned herein are incorporated by reference in their entirety.

【配列表】 [Sequence list]

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

【図1】 図1は、双子葉植物およびアグロバクテリウム形質転換が可能な 単子葉植物において使用するために開発された、本発明にしたがった構築物の二
元表記を示しており、構築物には、右方T-DNA境界、NOSプロモーター、NPTIIマ ーカー遺伝子およびNOSターミネーター、誘導可能なプロモーター、この場合はG
STIIプロモーター配列である、およびセンス方向のフィチン酸遺伝子およびNOS ターミネーターおよび左方T-DNA境界が含まれる。
FIG. 1 shows a binary notation of a construct according to the invention developed for use in dicotyledonous plants and Agrobacterium-transformable monocotyledonous plants, comprising: , Right T-DNA border, NOS promoter, NPTII marker gene and NOS terminator, inducible promoter, in this case G
Includes the phytic acid gene and NOS terminator, which is the STII promoter sequence, and sense orientation, and the left T-DNA border.

【図2】 図2は、双子葉植物およびアグロバクテリウム形質転換が可能な 単子葉植物において使用するために開発された、本発明にしたがった構築物の二
元表記を示している。構築物には、右方T-DNA境界、Nosプロモーター、NPTIIマ ーカー遺伝子およびNOSターミネーター、誘導可能なプロモーター、この場合は 、アメリカ合衆国特許番号5,608,143に記載され、その中の図5に示す配列(この
特許は本明細書中で参考文献として援用している)であり、およびAmerican Typ
e Culture Collection (ATCC) , Manassas VAに受託番号67804として寄託されて
いる、cDNAクローン5-2をコードする遺伝子由来のプロモーター領域およびアン チセンス方向のフィチン酸遺伝子およびNOSターミネーターおよび左方T-DNA境界
が含まれる。
FIG. 2 shows a binary representation of a construct according to the invention developed for use in dicotyledonous plants and Agrobacterium-transformable monocotyledonous plants. The constructs include a right T-DNA border, a Nos promoter, an NPTII marker gene and a NOS terminator, an inducible promoter, in this case described in US Pat. No. 5,608,143 and the sequence shown in FIG. Are incorporated herein by reference) and American Typ
eCulture Collection (ATCC), Manassas VA, deposited under the accession number 67804, a promoter region derived from the gene encoding cDNA clone 5-2, a phytic acid gene in the antisense direction, a NOS terminator, and a left T-DNA border. Is included.

【図3】 図3は、プロモーター、この場合は、アメリカ合衆国特許番号5,6
08,143に記載され、その中の図5に示す配列であり、および、American Type Cul
ture Collection (ATCC) , Manassas VAに受託番号67804として寄託されている 、cDNAクローン5-2をコードする遺伝子由来のプロモーター領域および本発明の フィチン酸遺伝子およびNOSターミネーターを有する構築物を示す。フィチン酸 遺伝子はセンス方向である。
FIG. 3 shows a promoter, in this case, US Pat.
08,143, wherein the sequence shown in FIG. 5 and the American Type Cul
1 shows a construct having a promoter region derived from the gene encoding cDNA clone 5-2 and a phytic acid gene of the present invention and a NOS terminator, deposited at Nature Collection (ATCC), Manassas VA under accession number 67804. The phytic acid gene is in the sense orientation.

【図4】 図4は、GSTIIプロモーター配列、本発明のフィチン酸遺伝子およ
びNOSターミネーターを有する構築物を示す。フィチン酸遺伝子はアンチセンス 方向である。
FIG. 4 shows a construct having a GSTII promoter sequence, a phytic acid gene of the invention and a NOS terminator. The phytic acid gene is in the antisense orientation.

【図5】 図5は、アメリカ合衆国特許番号5,608,143において52.411と名付
けられた遺伝子由来の5-2遺伝子プロモーターのヌクレオチド配列である、先行 技術の配列を示す。
FIG. 5 shows a prior art sequence which is the nucleotide sequence of a 5-2 gene promoter from a gene designated 52.411 in US Pat. No. 5,608,143.

【図6】 図6は、頻度分布曲線としてプロットした、フィチン酸含量に関 してスクリーニングした3つの同系交配系統から得られたデータの一例を示す。FIG. 6 shows an example of data obtained from three inbred lines screened for phytic acid content, plotted as a frequency distribution curve.

【図7】 図7は、低フィチン酸(高リン)含量に関して分離する、低フィ チン酸変異体から得られたデータを示す。FIG. 7 shows data obtained from low phytic acid variants, separating for low phytic acid (high phosphorus) content.

【図8】 図8は、ミオイノシトール1-リン酸合成酵素の核酸およびアミノ 酸配列、受託番号AF056326を示す。FIG. 8 shows the nucleic acid and amino acid sequence of myo-inositol 1-phosphate synthase, accession number AF056326.

【図9】 図9は、トウモロコシ属ミオイノシトール1-リン酸合成酵素の発 表された配列の、塩基86から塩基1620までの直線地図を示す。FIG. 9 shows a linear map of the disclosed sequence of maize myo-inositol 1-phosphate synthase from base 86 to base 1620.

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成12年11月20日(2000.11.20)[Submission date] November 20, 2000 (2000.11.20)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図1[Correction target item name] Fig. 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図1】 FIG.

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図2[Correction target item name] Figure 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図2】 FIG. 2

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図3[Correction target item name] Figure 3

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図3】 FIG. 3

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図4[Correction target item name] Fig. 4

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図4】 FIG. 4

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図6[Correction target item name] Fig. 6

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図6】 FIG. 6

【手続補正6】[Procedure amendment 6]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図7[Correction target item name] Fig. 7

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図7】 FIG. 7

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GE,GH,GM,HR ,HU,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP, KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,L V,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI, SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,U S,UZ,VN,YU,ZW (72)発明者 グアン,ハンピン アメリカ合衆国アイオワ州50010,エーム ズ,クレストウッド・サークル 1608 (72)発明者 ウィルヘルム,エドワード・ピー アメリカ合衆国アイオワ州50011−1061, エームズ,フード・サイエンス・ビルディ ング 1573,アイオワ・ステート・ユニバ ーシティ,エクシード・ジェネティック ス・エルエルシー Fターム(参考) 2B030 AB03 AD08 AD09 CA14 CA17 CA19 4B024 AA08 BA80 CA04 DA01 EA04 GA11 GA25 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IS, JP, KE, KG, KP , KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZW (72) Inventor Guan, Hampin 50010, Iowa, U.S.A. 72) Inventor Wilhelm, Edward P. 50011-1061, Iowa, USA Ames, Food Sciences Building 1573, Iowa State University, Exceed Genetics LLC LLC F-term (reference) 2B030 AB03 AD08 AD09 AD14 CA17 CA19 4B024 AA08 BA80 CA04 DA01 EA04 GA11 GA25

Claims (32)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 植物のフィチン酸生成を調節するような、選択された遺伝子
産物をコードする異種の核酸配列を含む遺伝構築物を含むトランスジェニック植
物。
1. A transgenic plant comprising a genetic construct comprising a heterologous nucleic acid sequence encoding a selected gene product such that the plant regulates phytic acid production.
【請求項2】 前記核酸配列が、活性化因子によって誘導可能なプロモータ
ーに制御可能に連結されている、請求項1のトランスジェニック植物。
2. The transgenic plant of claim 1, wherein said nucleic acid sequence is operably linked to a promoter inducible by an activator.
【請求項3】 前記植物が、低フィチン酸量を形成する植物を与える変異体
対立遺伝子も含む、請求項1のトランスジェニック植物。
3. The transgenic plant of claim 1, wherein said plant also comprises a mutant allele that confers a plant that forms low phytic acid levels.
【請求項4】 前記植物が、前記構築物のない状態でその植物が発芽するで
あろう娘種子を生み出すのに十分な量のフィチン酸を形成する植物を与える野生
型フィチン酸遺伝子も含む、請求項1のトランスジェニック植物。
4. The plant also comprises a wild-type phytic acid gene that provides a plant that forms a sufficient amount of phytic acid to produce daughter seeds in which the plant will germinate in the absence of the construct. Item 10. The transgenic plant according to Item 1.
【請求項5】 前記プロモーターが、活性化因子が前記植物に適用されるま
で活性で、前記核酸配列が制御可能なようにセンス方向で連結されている、請求
項3のトランスジェニック植物。
5. The transgenic plant of claim 3, wherein said promoter is active until an activator is applied to said plant and said nucleic acid sequence is controllably linked in a sense orientation.
【請求項6】 前記プロモーターが、活性化因子が前記植物に適用されるま
で不活性で、前記核酸配列が制御可能なようにセンス方向で連結されている、請
求項3のトランスジェニック植物。
6. The transgenic plant of claim 3, wherein said promoter is inactive until an activator is applied to said plant and said nucleic acid sequence is controllably linked in a sense orientation.
【請求項7】 前記プロモーターが、活性化因子が前記植物に適用されるま
で不活性で、前記核酸配列が制御可能なようにアンチセンス方向で連結されてい
る、請求項4のトランスジェニック植物。
7. The transgenic plant of claim 4, wherein said promoter is inactive until an activator is applied to said plant and said nucleic acid sequence is controllably linked in an antisense orientation.
【請求項8】 前記プロモーターが、活性化因子が前記植物に適用されるま
で活性で、前記核酸配列が制御可能なようにアンチセンス方向で連結されている
、請求項4のトランスジェニック植物。
8. The transgenic plant of claim 4, wherein said promoter is active until an activator is applied to said plant and said nucleic acid sequence is controllably linked in an antisense orientation.
【請求項9】 核酸配列が、UO95py、lpa1-1(ATCC受託番号97678)、lpa2-
1(ATCC受託番号97679)およびそれらの対立遺伝子変異体、短縮変異体、置換変
異体および欠失変異体からなる群から選択されるメイズ変異体植物から得ること
が可能な変異体フィチン酸遺伝子産物をコードする、請求項3のトランスジェニ
ック植物。
9. The nucleic acid sequence is UO95py, lpa1-1 (ATCC accession number 97678), lpa2-
Mutant phytic acid gene product obtainable from a maize mutant plant selected from the group consisting of 1 (ATCC Accession No. 97679) and allelic, truncated, substituted and deleted mutants thereof The transgenic plant of claim 3, which encodes
【請求項10】 前記遺伝子産物が、muトランスポゾン標識により得ること
が可能な、請求項9のトランスジェニック植物。
10. The transgenic plant of claim 9, wherein said gene product is obtainable by mu transposon labeling.
【請求項11】 前記野生型フィチン酸遺伝子が、muトランスポゾン標識フ
ィチン酸を含む植物により得ることが可能な、請求項4のトランスジェニック植
物。
11. The transgenic plant of claim 4, wherein said wild-type phytic acid gene is obtainable by a plant containing a mu transposon-labeled phytic acid.
【請求項12】 前記野生型フィチン酸遺伝子がSEQ ID NO: 2をコードする
核酸配列である、請求項4のトランスジェニック植物。
12. The transgenic plant of claim 4, wherein said wild-type phytic acid gene is a nucleic acid sequence encoding SEQ ID NO: 2.
【請求項13】 前記野生型フィチン酸遺伝子がSEQ ID NO: 1である、請求
項4のトランスジェニック植物。
13. The transgenic plant of claim 4, wherein said wild-type phytic acid gene is SEQ ID NO: 1.
【請求項14】 前記植物が、メイズ、大豆、米、オート麦、ヒマワリ、小
麦、大麦、ライ麦および飼葉牧草からなる群から選択される、請求項1のトラン
スジェニック植物
14. The transgenic plant of claim 1, wherein said plant is selected from the group consisting of maize, soy, rice, oats, sunflower, wheat, barley, rye, and forage pasture.
【請求項15】 前記活性化因子が、2-クロロ-N-(メチルアミノカルボニ ル)ベンゼンスルホンアミド、1-(n-ブチル)-3-メチルスルホニル尿素、メチ ル2-〔(アミノカルボニル)アミノスルホニル〕安息香酸、N-イソプロピルカル
バモイルベンゼンスルホンアミド、N-(アミノカルボニル)-2-クロロベンゼン スルホンアミドおよびN’-〔2-(n-ブチルアミノカルボニル)〕-6-クロロ-N,N-
ジメチル-1,2-ベンゼンジスルホンアミドからなる群から選択される化合物であ る、請求項2のトランスジェニック植物。
15. The activator may be 2-chloro-N- (methylaminocarbonyl) benzenesulfonamide, 1- (n-butyl) -3-methylsulfonylurea, methyl 2-[(aminocarbonyl ) Aminosulfonyl] benzoic acid, N-isopropylcarbamoylbenzenesulfonamide, N- (aminocarbonyl) -2-chlorobenzenesulfonamide and N ′-[2- (n-butylaminocarbonyl)]-6-chloro-N, N -
The transgenic plant according to claim 2, which is a compound selected from the group consisting of dimethyl-1,2-benzenedisulfonamide.
【請求項16】 フィチン酸の生成を調節する遺伝子産物をコードし、核酸
プロモーター配列の3’に制御可能に連結された核酸配列を含む植物を形質転換 することが可能な組換え遺伝子構築物。
16. A recombinant gene construct encoding a gene product that regulates phytic acid production and capable of transforming a plant containing a nucleic acid sequence controllably linked to the 3 ′ nucleic acid promoter sequence.
【請求項17】 前記核酸プロモーター配列が図5に示すとおりである、請 求項16の組換え遺伝子構築物。17. The recombinant gene construct of claim 16, wherein said nucleic acid promoter sequence is as shown in FIG. 【請求項18】 前記核酸プロモーター配列が、N,N-ジアリル-2,2-ジクロ ロアセトアミドの適用により誘導可能な、請求項16の組換え遺伝子構築物。18. The recombinant gene construct of claim 16, wherein said nucleic acid promoter sequence is inducible by application of N, N-diallyl-2,2-dichloroacetamide. 【請求項19】 前記核酸プロモーター配列が、N,N-ジアリル-2,2-ジクロ ロアセトアミド、ベンジル-2-クロロ-4-(トリフルオロメチル)-5-チアゾール-
カルボン酸塩、無水ナフタレン-1,8-ジカルボン酸、2-ジクロロメチル-2-メチル
-1,3-ジオキソランからなる群から選択される化合物によって誘導可能な、請求 項16の組換え遺伝子構築物。
19. The method according to claim 19, wherein the nucleic acid promoter sequence is N, N-diallyl-2,2-dichloroacetamide, benzyl-2-chloro-4- (trifluoromethyl) -5-thiazole-
Carboxylates, naphthalene-1,8-dicarboxylic anhydride, 2-dichloromethyl-2-methyl
17. The recombinant gene construct of claim 16, wherein the recombinant gene construct is inducible by a compound selected from the group consisting of -1,3-dioxolane.
【請求項20】 以下の段階: 活性化因子によって活性化することができる、外部から誘導可能な組換えDNA ベクターを含み、前記組換えDNAベクターがフィチン酸の生成量が致死的に低く なるような選択した遺伝子産物をコードする、少なくとも一つの核酸配列を含む
、成熟した種子を植えること; 前記成熟した種子によって生み出される植物に活性化因子作用させて、それに
より核酸配列を誘導して前記選択された遺伝子産物を生成すること; 活性化因子を作用させた後に植物から生み出される娘種子を回収すること; を含む、種子を生み出す方法。
20. The following steps: comprising an externally inducible recombinant DNA vector which can be activated by an activator, wherein said recombinant DNA vector has a lethal production of phytic acid. Planting a mature seed comprising at least one nucleic acid sequence encoding the selected gene product; activating the plant produced by the mature seed with an activator, thereby inducing a nucleic acid sequence for the selection. A method for producing seeds, comprising: producing a gene product that has been treated; and collecting daughter seeds produced from the plant after the activator is acted on.
【請求項21】 以下の段階: 活性化因子によって不活性化することができる、外部から誘導可能な組換えDN
Aベクターを含み、前記組換えDNAベクターがフィチン酸の生成量が致死的に低く
なるような選択した遺伝子産物をコードする、少なくとも一つの核酸配列を含む
、成熟した種子を植えること; 前記成熟した種子によって生み出される植物に活性化因子を作用させ、それに
より核酸配列を誘導して前記選択された遺伝子産物をコードするのを停止するこ
と; 活性化因子を作用させた後に植物から生み出される娘種子を回収すること; を含む、種子を生み出す方法。
21. The following steps: An externally inducible recombinant DN that can be inactivated by an activator
Planting a mature seed, comprising the A vector, wherein the recombinant DNA vector comprises at least one nucleic acid sequence encoding a selected gene product such that the production of phytic acid is lethally reduced; Causing an activator to act on a plant produced by the seed, thereby inducing a nucleic acid sequence to stop encoding said selected gene product; daughter seed produced from the plant after activator actuation Recovering the seeds.
【請求項22】 請求項5のトランスジェニック植物により生み出される娘
種子。
22. Daughter seed produced by the transgenic plant of claim 5.
【請求項23】 請求項6のトランスジェニック植物により生み出される娘
種子。
23. Daughter seed produced by the transgenic plant of claim 6.
【請求項24】 請求項7のトランスジェニック植物により生み出される娘
種子。
24. Daughter seed produced by the transgenic plant of claim 7.
【請求項25】 請求項8のトランスジェニック植物により生み出される娘
種子。
25. Daughter seed produced by the transgenic plant of claim 8.
【請求項26】 双子葉植物である、請求項1の植物。26. The plant of claim 1, which is a dicotyledonous plant. 【請求項27】 単子葉植物である、請求項1の植物。27. The plant of claim 1, which is a monocotyledonous plant. 【請求項28】 グラミネア科(Family Gramineae)である、請求項1の植
物。
28. The plant of claim 1, which is in the family Gramineae.
【請求項29】 少なくとも一方の親が請求項1の植物である、雑種植物。29. A hybrid plant wherein at least one parent is the plant of claim 1. 【請求項30】 請求項1の植物により生み出される娘種子。30. Daughter seed produced by the plant of claim 1. 【請求項31】 請求項1の植物により生み出される、発芽しない穀物。31. A non-germinating cereal produced by the plant of claim 1. 【請求項32】 低フィチン酸ホモ接合体変異体植物を、突然変異誘発因子
を含む植物の集団と交雑すること; 低フィチン酸含量を含む、突然変異誘発因子標識された娘種子を同定すること
;および、 フィチン酸をコードする核酸配列を前記娘種子からクローニングし、単離する
こと; を含む方法に従って作出される、単離され精製された前記核酸配列。
32. Crossing a low phytic acid homozygous mutant plant with a population of plants containing a mutagen; identifying a mutagen-tagged daughter seed containing a low phytic acid content. And cloning and isolating the nucleic acid sequence encoding phytic acid from said daughter seed; and producing said nucleic acid sequence isolated and purified.
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