JP2003250370A - 病害抵抗性イネ科植物 - Google Patents
病害抵抗性イネ科植物Info
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Abstract
供する。 【解決手段】 植物に近いアミノ酸配列の保存領域を有
するファミリー19に属している放線菌由来のキチナー
ゼC遺伝子をイネ科植物に導入、発現させることによ
り、病害抵抗性イネ科植物を作製する。
Description
各種菌類病に対し抵抗性を示すイネ科植物に関する。
用遺伝子を導入し、植物菌類病に強い菌類病耐性植物を
作出する試みが進められている。例えば、植物菌類病の
病原菌に対する防御機構の強化を目的として、キチナー
ゼ遺伝子の植物への導入が進められている。
知られているが、糸状菌は、その細胞壁を構成する主要
成分の一つとしてキチンを有している。一方、植物はキ
チンを分解する酵素、キチナーゼ(EC3.2.1.1
4)を有しており、これが植物に感染しようとする糸状
菌の細胞壁中のキチンに作用して、これらの病原菌によ
る感染・発病を防止する防御機構となっていると考えら
れている。
物に由来するキチナーゼ遺伝子を植物に導入する事によ
って、防御機構が強化された耐病性植物が作出されてい
る。例えば、植物由来のキチナーゼ遺伝子を導入した例
としては、1.インゲン豆から単離したキチナーゼ遺伝
子をタバコに導入したもの[サイエンス(Scienc
e)、第254巻、第1194頁−第1197頁(19
91)]、2.タバコから単離したキチナーゼ遺伝子を
タバコ、ニンジン、ヒマワリ、トマト、ワタ、トウモロ
コシ、カモガヤに導入したもの[特開平3−35783
号公報、特開平3−112488号公報]、3.マメ類
のアラキス・ヒポガエア(Arachis hypog
aea)から単離したキチナーゼ遺伝子をタバコに導入
したもの[特開平5−76873号公報]、4.トマト
から単離したキチナーゼ遺伝子をトウモロコシ、ダイ
ズ、ピート、コムギ、オオムギ、ケシ、アブラナ、ヒマ
ワリ、アルファルファ、バラ、カーネーション、ガーベ
ラ、トマト、ニンジン、レタス、チコリ、メロン、キャ
ベツ、タバコへ導入したもの[特開平6−38762号
公報]、イネのクラスIキチナーゼ(Cht−2)を高
発現させた組換えイネ[セオレティカルアプライドジェ
ネティクス(Theor. Appl. Gene
t.)、第99巻、383頁〜390頁、1999年]
等が知られている。
子を導入した例としては、1.細菌セラチア・マルセッ
センス(Serratia marcescens)か
ら単離されたキチナーゼ遺伝子をタバコに導入したもの
[トランスジェニックリサーチ(Transgenic
Research)、第3巻、第90頁〜第98頁
(1994)]、2.リゾプス・オリゴスポラス由来の
キチナーゼをベントグラスに導入したもの[特開平8−
172957号公報]等が知られている。
ナーゼを植物細胞内で過剰発現させたにもかかわらず、
植物体の耐病性が上がらなかった例も報告されている。
例えば、タバコのクラスIキチナーゼを過剰発現させて
もタバコ白星病(Cercospora nicoti
ana)耐病性は上がらなかった例[プラントモレキュ
ラーバイオロジー(Plant Mol. Bio
l.)、第16巻、 141頁〜151頁、1991
年]、てん菜のクラスIIIキチナーゼをタバコで過剰発
現させてもタバコ白星(Cercospora nic
otiana)耐病性は上がらなかった例[モレキュラ
ープラントマイクローブインタラクション(Mol.
Plant−Microbe Interactio
n)、第6巻、494頁〜506頁、1993年]等が
知られている。また、植物細胞内でキチナーゼ遺伝子を
発現させた場合、必ずしもその植物におけるキチナーゼ
活性とその植物が新たに獲得した病害抵抗性との間に、
正の相関が得られるとは限らない事が知られている。
[セオレティカルアプライドジェネティクス(Theo
r.Appl. Genet.)、第99巻、383頁
〜390頁、1999年]。このように、キチナーゼ遺
伝子を植物に導入して病害抵抗性を増強させようと試み
る場合、必ずしも高い抗真菌活性を示すキチナーゼを植
物内で大量に発現させることが、植物の病害抵抗性の増
強に繋がるわけではないと推測されていた。
真菌活性の強弱とは別に、キチナーゼのグループ分けに
着目して病害抵抗性イネ科植物を作出すべく鋭意検討を
進めた。すなわち、自然界のキチナーゼは2つのグルー
プに大別され、1つはアミノ酸配列の保存領域の違いか
ら植物由来キチナーゼのファミリー19と呼べるグルー
プであり、微生物を含むそれ以外はファミリー18と呼
べるキチナーゼであることが解っていた[渡邉剛志 化
学と生物 35巻 6号 408頁 1997年]。
塩基配列を検索した過程で、ストレプトマイセス・グリ
セウス由来のキチナーゼCと命名したキチナーゼは植物
以外では唯一ファミリー19に共通するドメイン構造を
有するキチナーゼであることが見いだされた[TSUY
OSHI OHNO, TAKESHI WATANAB
E, J.BACTERIOLOGY, 178巻 17
号 5065頁 1996年]。さらに、該キチナーゼの
性質を調べた結果、高い抗真菌活性を有することが明ら
かとなっていた[特開2000−93182号公報]。
Cは、高い抗真菌活性を有することはもちろんだが、こ
れまで利用されてきた微生物由来のキチナーゼと異なり
植物により近いアミノ酸配列の保存領域を有するファミ
リー19に属している極めて特徴的なキチナーゼと考え
られるが、このキチナーゼC遺伝子をイネ科植物に導入
発現させて病害抵抗性を付与するという試みは未だ知ら
れていない。
らなされたものであり、菌類病に対して抵抗性を示すイ
ネ科植物を作出する事を課題とする。
解決するため、鋭意検討を進めた結果、ストレプトマイ
セス・グリセウス由来のファミリー19に属するキチナ
ーゼC遺伝子をイネ科植物に導入することにより病害抵
抗性を増強することに初めて成功し、これまで作出され
たキチナーゼを過剰発現させた形質転換イネより極めて
高い病害抵抗性を示すイネ科植物を作出する事が可能と
なり、本発明を完成するに至った。すなわち本発明の要
旨は以下の通りである。
で形質転換され、病害抵抗性を有するイネ科植物: (A)配列番号2のアミノ酸番号31〜294で表され
るアミノ酸配列を有するタンパク質、又は(B)配列番
号2のアミノ酸番号31〜294で表されるアミノ酸配
列において、1又は数個のアミノ酸残基の置換、欠失、
もしくは挿入を含むアミノ酸配列を有し、かつ、キチナ
ーゼ活性を有するタンパク質。 (2)前記タンパク質をコードするDNAが、さらに配
列番号4に示すアミノ酸配列を有する植物細胞外分泌シ
グナルペプチドをコードし、同シグナルペプチドと前記
タンパク質との融合タンパク質を発現する(1)に記載
のイネ科植物。 (3)イネ科植物がイネである(1)又は(2)に記載
のイネ科植物。 (4)病害が菌類病であるである(1)〜(3)のいず
れかに記載のイネ科植物。 (5)前記菌類病がイネいもち病である(4)に記載の
イネ科植物。
る。本発明の病害抵抗性イネ科植物の作出は、ストレプ
トマイセス・グリセウス由来のキチナーゼCをコードす
るDNAを導入して形質転換することにより得られる。
前記キチナーゼCをコードするDNAの塩基配列は、特
開2000−93182号公報に記載されている。ま
た、キチナーゼCをコードするDNAは、例えば同DN
AをpUC119に上に含むプラスミドpGC01(特
開2000−93182号公報)を鋳型とするPCR法
(Am. J. Hum. Genet., 37, 17
2(1985))により、同プラスミドから調製するこ
とができる。PCRに用いるプライマーとしては、例え
ば配列番号6及び7に示すオリゴヌクレオチドが挙げら
れる。
ナーゼ活性を有し、かつ、イネに病害抵抗性を付与する
ことができる限り、その一部であってもよい。例えば、
配列番号2に示すアミノ酸配列において、アミノ酸番号
1〜30で表される領域は、欠失していてもよい。具体
的には、本発明に用いるDNAとしては、下記タンパク
質をコードするDNAが挙げられる。 (A)配列番号2のアミノ酸番号31〜294で表され
るアミノ酸配列を有するタンパク質、又は(B)配列番
号2のアミノ酸番号31〜294で表されるアミノ酸配
列において、1又は数個のアミノ酸残基の置換、欠失、
もしくは挿入を含むアミノ酸配列を有し、かつ、キチナ
ーゼ活性を有するタンパク質。
ク質の立体構造における位置や種類によっても異なる
が、具体的には2から35個、好ましくは、2から20
個、より好ましくは2から10個である。尚、 配列番
号2に示すキチナーゼCのアミノ酸配列において、アミ
ノ酸番号1〜29は、シグナルペプチドであると推定さ
れる。
はその一部に加えて、後述する植物細胞において分泌シ
グナルとして機能するシグナルペプチドをコードする配
列をさらに含み、同シグナルペプチドと前記タンパク質
との融合タンパク質をコードするDNAであってもよ
い。さらに、シグナルペプチドと前記タンパク質との間
に、他のタンパク質由来の配列又はリンカー等の人為的
な配列が挿入された融合タンパク質であってもよい。本
発明おいては、このような融合タンパク質を、単に「キ
チナーゼC」と呼ぶことがある。
科植物であり、イネ科に属する物であれば特に制限はさ
れない。具体的には、イネ、ムギ(コムギ、オオムギ、
ライムギ等)、ヒエ、アワ、シバ、トウモロコシ等があ
げられ、本発明においては特にイネが好ましい。
するDNAは、適当なベクターを用いてイネ科植物細胞
に導入される。その際、キチナーゼCをコードするDN
Aは、その5’末端側にイネ科植物で機能するプロモー
ターを、及び3’末端側にイネ科植物で機能するターミ
ネーターを連結して導入される。このような、キチナー
ゼCをコードするDNAに加えて、これを発現させるた
めに必要な配列、例えばプロモーター及びターミネータ
ーを含むDNAを、「キチナーゼC遺伝子」と呼ぶこと
がある。
するDNAは、イネ科植物で機能するプロモーター、及
びイネ科植物で機能するターミネーターを有するプラス
ミドに挿入してキチナーゼC発現プラスミドを調製し、
同プラスミドを用いて導入することができる。例えば、
プロモーターとしては、カリフラワーモザイクウィルス
由来の35SRNA遺伝子(CaMV35S)のプロモ
ーター等が使用できる。また、ターミネーターとして
は、アグロバクテリウム由来のノパリン合成酵素(NO
S)遺伝子由来のターミネーター等が使用できる。もち
ろんこれらに限定されるわけではない。
定して蓄積するように、例えば、キチナーゼCをコード
する配列の前に分泌シグナルペプチドを結合して、キチ
ナーゼCを細胞外に分泌させても良い。分泌シグナルペ
プチドはイネ科植物細胞内で機能するものであれば特に
制限されない。例えば、配列番号4に記載されたアミノ
酸配列を有するイネ由来キチナーゼのシグナルペプチド
等が使用できるが、もちろんこれに限定されるわけでは
ない。同シグナルペプチドは、例えば配列番号3に示す
塩基配列によってコードされ得る。同シグナルペプチド
とキチナーゼCとの融合タンパク質のアミノ酸配列の一
例を、配列番号5に示す。前記イネ由来キチナーゼで
は、成熟タンパク質のN末端はグルタミン酸残基であ
る。したがって、前記配列番号5に示す融合タンパク質
の設計に当たっては、シグナルペプチドと成熟タンパク
質との切断を確実にするために、配列番号3に示すアミ
ノ酸配列には、シグナルペプチドのアミノ酸配列に加え
て、C末端にグルタミン酸残基が付加されている。一
方、キチナーゼCの成熟タンパク質からは、N末端と推
定されるアラニン残基(配列番号2中、アミノ酸番号3
0)を除去してある。このように、本願発明において、
配列番号4に示すアミノ酸配列を有するシグナルペプチ
ドとは、シグナルペプチドと、そのC末端に付加された
グルタミン酸残基からなるペプチドである。本発明にお
いては、このグルタミン酸残基は必須なものではなく、
シグナルペプチドとキチナーゼCとの切断が起こり、活
性のあるキチナーゼCを生成し得るものであれば、切断
部位の前後の配列は特に制限されない。
ために、キチナーゼC遺伝子と同時に薬剤耐性遺伝子を
選抜マーカー遺伝子として導入する手法を用いても良
い。この手法を用いると、形質転換されたイネ科植物に
導入される遺伝子は、キチナーゼC遺伝子と薬剤耐性遺
伝子となる。薬剤耐性遺伝子としては、形質転換体の選
抜が容易であることが望ましい。例えば、ネオマイシン
フォスフォトランスフェレース(NPT)遺伝子、ハイ
グロマイシンフォスフォトランスフェレース(HPT)
遺伝子等が好適に用いられ得るが、これらに限定されな
い。
としては、上記植物遺伝子プロモーター、例えばCaM
V35Sプロモーター、NOSプロモーター等が挙げら
れるがこれらに限定されない。
るように、キチナーゼC遺伝子とその発現を調節するプ
ロモーター、ターミネーター、シグナルペプチド等の種
々の調節エレメントとが宿主細胞中で作動しうる状態で
連結されている核酸配列を発現カセットという。この発
現カセットは定法によって構築され得る。
ては、pBI系のベクター、pUC系のベクター等が用
いられ得る。バイナリーベクターであるpBI系のベク
ターはアグロバクテリウムを介して植物に発現カセット
を導入し得る。例えばpBI121、pBI101、p
BI101.2、pBI101.3等が挙げられる。p
UC系のベクターは、直接植物に発現カセットを導入し
得る。例えば、pUC18、pUC19、pUC9等が
挙げられる。本発明では、pBI−EN4が好適に用い
られ得る。このベクターは、CaMV 35Sプロモー
ターのエンハンサー領域4反復を含む発現カセットと、
マーカー遺伝子としてCaMV 35Sプロモーターの
支配下で発現されるHPT遺伝子を含んでいる。
細胞に導入するには、上記のようにアグロバクテリウム
を介する方法と、直接細胞に導入する方法とがある。ア
グロバクテリウムを介する方法は、例えばNagelら
の方法(Microbiol.Lett.,67,32
5(1990))が用いられ得る。この方法は、まず、
例えば発現ベクターをエレクトロポーレション法等を用
いてアグロバクテリウムに形質転換し、ついで、形質転
換されたアグロバクテリウムをPlant Molec
ular Biology Manual(S.B. G
elvin et al., Academic Pres
s Publishers)に記載の方法で植物細胞に
導入する方法である。発現カセット、発現ベクターを直
接導入する方法としては、エレクトロポーレーション
法、遺伝子銃法等が挙げられる。
たイネ科植物細胞は、まずハイグロマイシン耐性等の薬
剤耐性で選択され、ついで常法により、植物体に再生さ
れうる。
伝子の確認には、周知の方法が用いられ得る。例えば、
Walbotらの方法(Walbot and Warr
en, Mol. Gen. Genet., 211,
27−34,(1988))に準じた方法で植物からD
NAを抽出し、PCR法(Am. J. Hum. Ge
net., 37, 172(1985))もしくはサザ
ン法(J. Mol.Biol., 98,505(19
80))により確認できる。
まれたキチナーゼC遺伝子を発現していることは、例え
ば、キチナーゼC遺伝子のあるいはその一部をプローブ
として用いるノザン法(Thomas, Proc. N
atl. Acad. Sci. USA, 77,520
1−5205(1980))によりキチナーゼ遺伝子転
写産物を確認する方法、あるいはキチナーゼCに対する
抗血清を用いたウエスタン法(Towbin et a
l., Proc. Natl. Acad. Sci.
USA, 76, 4350−4354(1979))に
よりキチナーゼC遺伝子産物を確認する方法等により明
らかに出来る。
抵抗性試験に供試される。病原としては対象とする植物
に応じて異なることもあるが、例えばイネの場合、イネ
いもち病、イネ紋枯病などが代表的な菌類病としてあげ
られ、特にイネいもち病に対する効果が顕著である。か
かる抵抗性試験には再生当代の個体(R0世代)を用い
ても良いし、自殖後代の個体群(R1世代以降)を用い
ても良い。
いイネいもち病菌をオートミール寒天培地上で25℃、
約2週間生育させた後、蛍光灯あるいはブラックライト
ランプを数日間照射することにより得られる。イネいも
ち病に対する抵抗性は、かかるイネいもち病菌胞子懸濁
液を植物体に接種することで容易に判定できる。例えば
定法により栽培したイネの4〜5葉期苗に、Tween
20等の展着剤を0.05%加えたイネいもち病菌の胞
子懸濁液を噴霧接種する。接種後20〜24時間、湿度
ほぼ100%の25℃チャンバーにおき、以降温室にて
7〜8日間栽培する。抵抗性は接種葉上の病斑出現程度
等により判定できる。
的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り本例
に制約されるものではない。
築>キチナーゼC遺伝子の発現用ベクターの構築を、図
1に基づいて説明する。プロモーター、選抜マーカー遺
伝子、ターミネーターを有するベクターとして、カリフ
ラワーモザイクウィルスの35Sプロモーター及びその
エンハンサー領域を4反復させた人工プロモーターEN
4、大腸菌のハイグロマイシンフォスフォトランスフェ
レース遺伝子、及びアグロバクテリウムのノパリンシン
ターゼ遺伝子由来のターミネーターを有するプラスミド
pUC−EN4(独立行政法人農業生物資源研究所、広
近洋彦博士より入手)を用いた。
ては、pUC−RC2ss/ChiCを用いた。同ベク
ターは、キチナーゼCをコードするDNAをpUC11
9に上に含むプラスミドpGC01(特開2000−9
3182号公報)からSacI及びKpnIで切り出し
た断片と、イネ由来キチナーゼ遺伝子のcDNAクロー
ン(EMBL Acc. #X56787)を鋳型にして
5’−CACGGATCCGCATGTCGACGCC
GAGAGCGG−3’プライマー(配列番号6)と
5’−AGGAGCTCCAGGCCGTGGCGCA
GGTCTCGGCGCGCGCCGCCGT−3’プ
ライマー(配列番号7)を用いてPCRを行って得られ
たイネ由来キチナーゼ遺伝子のシグナルペプチドをコー
ドする断片をBamHI及びSacIで処理した断片
を、DNAライゲーションキット(東洋紡製)を用いて
pUC19ベクターのBamHIとKpnIサイト間に
連結することにより調製した。
pnIで切断して得られた大断片と、pUC−RC2s
s/ChiCをXbaI及びKpnIで切断して得られ
たキチナーゼC遺伝子を含む断片を連結することによ
り、pEN4−RC2ss/ChiCを構築した。
coRIで切断して得られた断片と、これとは別にバイ
ナリーベクターpBI121(Clontech社)の
T−DNA領域に35Sプロモーターとハイグロマイシ
ンフォスフォフォトランスフェレース(HPT)遺伝子
とノパリンシンターゼ遺伝子由来ターミネーターを有す
るプラスミドpBI−HPT(筑波大学、鎌田博 博士
より入手)をEcoRIで処理して得られた大断片を連
結し、キチナーゼC遺伝子導入用プラスミドpBI−E
N4−RC2ss/ChiCを構築した。このプラスミ
ドの構造を図1に示した。
lらの方法(Microbiol.Lett., 6
7, 325(1990))に従って、発現ベクターp
BI−EN4−RC2ss/ChiCをエレクトロポー
レーション法によりアグロバクテリウム・ツメファシエ
ンス(Agrobacterium tumefaci
ence)に導入した後、50μg/mlのカナマイシ
ンと25μg/mlのクロラムフェニコールを含む培地
上、28℃で培養することによって得た。
質転換は、超迅速形質転換法(特許3141084号公
報)に従って行った。すなわち、籾殻を取り除いたイネ
の完熟種子を無傷の状態で2.5%次亜塩素酸ナトリウ
ム溶液中で殺菌し、滅菌水で十分に洗浄後、2,4−ジ
クロロフェノキシ酢酸(2,4−D)を含むN6D培地
(30g/Lスクロース、0.3g/Lカザミノ酸、
2.8g/Lプロリン、2mg/L 2,4−D、4g
/Lゲルライト、pH5.8)に播種し、5日間28℃
に静置した。
液に前培養した上記の種子を浸漬した後、2N6・AS
培地(30g/Lスクロース、10g/Lグルコース、
0.3g/Lカザミノ酸、2mg/L 2,4−D、1
0mg/L アセトシリンゴン、4g/Lゲルライト、
pH5.2)に移植し、28℃暗黒下で3日間共存培養
した。
クテリウム用抗生物質であるカルベニシリンを500m
g/Lを加えた洗浄液を用いて、種子からアグロバクテ
リウムを十分洗浄した後、カルベニシリン500mg/
Lと選抜マーカーとしてハイグロマイシンを50mg/
L加えたN6D培地に洗浄した種子を置床して、28℃
で約2週間選抜培養した。
g/Lカルベニシリン、30mg/Lハイグロマイシ
ン、30g/Lスクロース、30g/Lソルビトール、
2g/Lカザミノ酸、2mg/Lカイネチン、0.00
2mg/L α−ナフチル酢酸(NAA)、4g/Lゲ
ルライト、pH5.8となるよう添加したMS培地)に
移植して、28℃で再分化するまで培養を続けた。
30mg/Lとなるように添加した、ホルモンフリーの
MS培地)に置床し、ハイグロマイシン耐性を検定し
た。非形質転換体は新しい根が伸長せず1週間ほどで枯
死するのに対し、遺伝子が導入されたと考えられる形質
転換体は耐性を示し、野生株と同様の生育を示した。形
質転換植物が大きくなったところで、馴化を経てポット
に移植し温室内で生育させたところ、成熟した完全な形
質転換イネ植物体が得られた。
現の確認>再生した形質転換イネ植物体の葉から水溶性
タンパク質を抽出し、ウエスタン法(Towbin e
t al., Proc. Natl. Acad. Sc
i.USA, 76, 4350,(1979))により
キチナーゼCタンパク質の検出を試みた。
−リン酸バッファーで抽出後、15000rpm、4
℃、20分間で遠心分離を行った。上清をサンプルとし
て、常法によりSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳
動(SDS−PAGE)にかけた。泳動後のゲルをIm
mobilonメンブラン(Millipore社)に
密着させ、ブロッティングバッファー(25mM トリ
スヒドロキシアミノメタン, 192mM グリシン,
15%メタノール)で、セミドライブロッティング装置
(日本エイドー製)を用いて、180mA、6V、1時
間の条件で通電することにより、ゲルからメンブランに
タンパク質を転写した。
検出は、1次抗体としてウサギをキチナーゼCで免疫し
て得られたキチナーゼCタンパク質に対する抗血清を、
2次抗体としてウサギIgGに対するアルカリフォスフ
ァターゼ結合したヤギIgG(ICN社製)を用い、こ
れらを含む溶液及びアルカリフォスファターゼの基質で
あるニトロブルーテトラゾリウム(NBT)及びブロモ
クロロインドールフォスフェート(BCIP)を含む溶
液にメンブランを順次浸漬し、基質を発色させることに
よって行った。
る抗血清に反応する約31.5kDaのバンドを主とす
るタンパク質が検出された。
達>形質転換後代における導入遺伝子(HPT遺伝子)
の存在をPCRによって確認した。実施例2で得られた
再生植物体を温室にて常法により育成することにより、
約4ヶ月後に自殖種子(R1世代)を得た。
塩素酸ナトリウム溶液で滅菌し、25mg/Lハイグロ
マイシンを含む1%寒天プレート上で約10日間栽培
し、ハイグロマイシン耐性個体を各系統10個体ずつボ
ンソル培養土(住友化学)に鉢上げした。
から、川崎努の方法(「PCR解析用の簡便なイネゲノ
ムDNAの単離法」植物のPCR実験プロトコール 秀
潤社)に従って全DNAを抽出した。
うち1μlを鋳型とし、プライマー1:ATGAAAA
AGCCTGAACTCACCGCGA(配列番号1
0)、およびプライマー2:TCCATCACAGTT
TGCCAGTGATACA(配列番号11)を用いて
アニーリング温度60℃でPCRを行った。
ースゲルで電気泳動し、バンドの有無、および、コント
ロールとして実施例1で構築したプラスミドpBI−E
N4−RC2ss/ChiCを鋳型に用いたPCR産物
の長さとの比較を行った。その結果、自殖次世代に導入
遺伝子が遺伝していることが確認された。
得られた形質転換イネのイネ葉いもち病に対する抵抗性
を検定した。接種用のイネとしては、再分化植物の自殖
種子(R1世代)の籾殻を除去後、1%次亜塩素酸ナト
リウムで滅菌し、25mg/Lハイグロマイシンを含む
1/4×MS培地上で約10日間栽培し、ハイグロマイ
シン耐性個体を各系統10個体ずつボンソル培養土(住
友化学)に鉢上げし、温室内で4〜5葉期まで栽培した
個体を用いた。コントロールとしては、非形質転換イネ
(日本晴)の籾殻を除去した種子を上記と同様に滅菌
後、ハイグロマイシンを含まない1/4×MS培地上で
同様に生育させ、以下、形質転換イネと同様に栽培した
植物体を用いた。また、キチナーゼC以外のキチナーゼ
遺伝子を導入したイネとの比較として、イネのクラスI
キチナーゼ(Cht−2)を高発現させた組換えイネ
[セオレティカルアプライドジェネティクス(Theo
r. Appl. Genet.)、第99巻、383頁
〜390頁、1999年]を対照に用いた。
をオートミール寒天培地上で25℃、約2週間生育させ
た後、ブラックライトランプを4日間照射することによ
り形成させた胞子を滅菌した絵筆でかき取り、5×10
5/mlになるように0.05%Tween 20水溶
液に懸濁して調製した。このイネいもち病菌胞子懸濁液
を噴霧した植物体を、湿度100%、25℃、暗黒下の
接種箱に24時間静置した後、28〜30℃(夜間23
℃)の隔離温室にて7〜8日間栽培した。
試験場の古田研究室が開発した罹病面積を基にした葉い
もち病抵抗性判定図に従って行った。すなわち、接種葉
上に形成されたいもち病斑の程度を判定図に照らし合わ
せて病斑面積率で表し、元品種の病斑面積率と比較して
防除価を算出し、キチナーゼCを発現しない形質転換イ
ネの防除価と比較した。非形質転換体と比較して、キチ
ナーゼC遺伝子を恒常的に発現する形質転換イネでは病
斑の数と伸展が著しく抑えられていた。また、イネキチ
ナーゼを高発現する形質転換イネと比較しても、キチナ
ーゼCを恒常的に発現する形質転換イネは病斑の数と伸
展が著しく抑えられ、防除価が高まっていた。この結果
を図2に示した。
系統の平均病斑面積率)/コントロールの平均病斑面積
率×100
害抵抗性>同一系統内でのいもち病抵抗性を調べ、それ
ぞれのキチナーゼC発現量をウェスタン法により分析
し、キチナーゼC発現量といもち病抵抗性の相関関係を
調査した。
植物の自殖種子(R1世代)を、1系統につき10粒ず
つボンソル培養土(住友化学)に播種し、温室内で4〜
5葉期まで栽培した個体を用いて、実施例5に示した抵
抗性検定を行った。その後、いもち病抵抗性検定後の接
種葉を回収し、実施例3で示したウェスタン法を用いて
キチナーゼCの発現量の確認を行った。
Cを発現している個体でのみ、いもち病抵抗性を示す高
い防除価を示し、キチナーゼCの発現がいもち病抵抗性
の付与に関与していることが強く示唆された。
コードするDNAの塩基配列 配列番号4:イネ由来キチナーゼのシグナルペプチドの
アミノ酸配列 配列番号5:シグナルペプチドとキチナーゼCとの融合
タンパク質のアミノ酸配列 配列番号6:イネ由来キチナーゼ遺伝子のシグナル配列
増幅用プライマー 配列番号7:イネ由来キチナーゼ遺伝子のシグナル配列
増幅用プライマー 配列番号8:導入遺伝子確認用プライマー 配列番号9:導入遺伝子確認用プライマー
ナーゼC遺伝子を導入されて形質転換されたことによ
り、イネいもち病等の菌類病に対する抵抗性が上昇し、
農業生産上重要なイネ科植物を提供することが出来る。
−EN4−RC2ss/ChiCの構造の模式図。
性の試験結果を表すグラフ。
4反復) RCC2SS/ChiC:イネ・キチナーゼ遺伝子のシ
グナル配列を持つキチナーゼCキメラ遺伝子 RB, LB:T−DNA右側ボーダー配列、左側ボー
ダー配列 NPTIII:カナマイシン耐性遺伝子 NT:非形質転換体(コントロール) P:キチナーゼC遺伝子を含まないプラスミドによる形
質転換イネ C:N−ER2−55−5−1(イネキチナーゼ高発現
形質転換イネ) 1、2,3,4:キチナーゼC発現形質転換イネ
Claims (5)
- 【請求項1】 下記タンパク質をコードするDNAで形
質転換され、病害抵抗性を有するイネ科植物: (A)配列番号2のアミノ酸番号31〜294で表され
るアミノ酸配列を有するタンパク質、又は(B)配列番
号2のアミノ酸番号31〜294で表されるアミノ酸配
列において、1又は数個のアミノ酸残基の置換、欠失、
もしくは挿入を含むアミノ酸配列を有し、かつ、キチナ
ーゼ活性を有するタンパク質。 - 【請求項2】 前記タンパク質をコードするDNAが、
さらに配列番号4に示すアミノ酸配列を有する植物細胞
外分泌シグナルペプチドをコードし、同シグナルペプチ
ドと前記タンパク質との融合タンパク質を発現する請求
項1に記載のイネ科植物。 - 【請求項3】 イネ科植物がイネである請求項1又は2
に記載のイネ科植物。 - 【請求項4】 病害が菌類病であるである請求項1〜3
のいずれか一項に記載のイネ科植物。 - 【請求項5】 前記菌類病がイネいもち病である請求項
4に記載のイネ科植物。
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WO2012115227A1 (ja) | 2011-02-24 | 2012-08-30 | 国立大学法人東京農工大学 | マイコウイルス、植物病害真菌、植物病害防除剤、植物病害防除方法及び植物病害真菌弱毒化方法 |
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2002
- 2002-03-04 JP JP2002057853A patent/JP3964701B2/ja not_active Expired - Lifetime
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