JP2004350692A - Mutant dna encoding alpha subunit of first isozyme of anthranilate synthase of rice plant - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DNA encoding α-subunit of a first isozyme of an anthranilate synthase (ASA) of a rice plant, or a mutant of such DNA. <P>SOLUTION: Disclosed are a DNA sequence encoding an α-subunit protein of the first isozyme of the anthranilate synthase (ASA) of a rice plant and a DNA encoding α-subunit protein of a second isozyme of the ASA. An example of the DNA sequence encoding the α-subunit protein of the first isozyme of ASA is a DNA having a base sequence represented by SEQ No. 1 in the sequence table. An example of the DNA sequence encoding the α-subunit protein of the second isozyme of ASA is a DNA having a base sequence represented by SEQ No. 10 in the sequence table. A DNA having a base sequence represented by SEQ No. 12 in the sequence table is also disclosed as a mutant derived from the DNA having a base sequence represented by SEQ No. 1 in the sequence table. A recombinant vector comprising incorporating a DNA fragment having the DNA sequence of the invention into the downstream of promoter is constituted, and when a plant cell which is introduced with the vector is cultured, a transformed plant having high tryptophane content can be regenerated. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、イネのアントラニル酸シンターゼの2つのアイソザイム (イソ酵素) のうちの第1アイソザイムのαサブユニットをコードする遺伝子DNAの新規な改変体に関する。詳しく言えば、本発明はイネ植物のトリプトファンの生合成に関与するアントラニル酸シンダーゼ (anthoranilate synthase) の2つのアイソザイム、すなわち第1アイソザイムと第2アイソザイムのうちの第1アイソザイムのαサブユニットであるタンパク質をコードするDNAの新規改変体に関する。   The present invention relates to a novel variant of a gene DNA encoding the α subunit of the first isozyme of two isozymes of rice anthranilate synthase (isoenzymes). Specifically, the present invention relates to two isozymes of anthranilate synthase involved in the biosynthesis of tryptophan in rice plants, that is, a protein which is the α subunit of the first isozyme of the first isozyme and the second isozyme. A novel variant of the DNA encoding

すなわち、本発明は、アントラニル酸シンターゼの第1アイソザイムのαサブユニット・タンパク質の活性を有する新規なタンパク質をコードする新規な改変DNAに関する。また、本発明はその新規な改変DNAが組み込まれた新規な組換えベクターに関する。さらに本発明はその新規な改変DNAで形質転換された大腸菌、あるいはその新規な改変DNAで形質転換された植物および種子も包含する。   That is, the present invention relates to a novel modified DNA encoding a novel protein having the activity of the α-subunit protein of the first isozyme of anthranilate synthase. The present invention also relates to a novel recombinant vector into which the novel modified DNA has been incorporated. The present invention further includes Escherichia coli transformed with the novel modified DNA, or plants and seeds transformed with the novel modified DNA.

さらに、本発明は、その新規な改変DNAを用いることによる植物のトリプトファン含有量の増加方法に関する。さらにまた、本発明はその新規な改変DNAを含有する植物の形質転換細胞の選抜方法に関し、またその新規な改変DNAを含有する形質転換植物の作成方法に関する。   Furthermore, the present invention relates to a method for increasing the tryptophan content of a plant by using the novel modified DNA. Furthermore, the present invention relates to a method for selecting a transformed cell of a plant containing the novel modified DNA, and to a method for producing a transformed plant containing the novel modified DNA.

イネ、トウモロコシ、コムギなどの穀物種子は、人や家畜等にとって重要な栄養源である。しかし、これらの種子は必須アミノ酸の一つであるトリプトファンの含量が低く、栄養価が劣っている。トリプトファン含量の高くて栄養価に優れた穀物種子を産生できる新しい品種の植物の作出が望まれている。   Grain seeds such as rice, corn and wheat are important nutrient sources for humans and livestock. However, these seeds have a low content of tryptophan, one of the essential amino acids, and are inferior in nutritional value. There is a demand for a new variety of plants capable of producing cereal seeds having a high tryptophan content and excellent nutritional value.

植物体中のトリプトファンの生合成経路において、コリスミン酸からアントラニル酸が生合成されるが、アントラニル酸の生成はアントラニル酸シンターゼ (以下、「ASA」 と略記することがある) の触媒作用が関与して、これによってアントラニル酸が生成し、さらにアントラニル酸から6段階の酵素反応によりインドールを経てトリプトファンが生成することが知られている (非特許文献1:生化学実験講座、第11巻、652頁〜653頁、1976年、東京化学同人より刊行)。   In the biosynthetic pathway of tryptophan in plants, chorismic acid biosynthesizes anthranilic acid, and the production of anthranilic acid involves the catalytic action of anthranilate synthase (hereinafter abbreviated as "ASA"). Thus, it is known that anthranilic acid is produced by this, and that tryptophan is produced from anthranilic acid through indole by a six-step enzymatic reaction (Non-Patent Document 1: Biochemistry Experimental Course, Vol. 11, p. 652) 65653 pages, published by Tokyo Chemical Dojin in 1976).

植物の従来既知のアントラニル酸シンターゼは、複数のサブユニットから構成されていることが知られている。例えばアラビドプシス (和名:シロイヌナズナ;学名Arabidopsis thaliana) のアントラニル酸シンターゼは2種のアイソザイムからなり、またその第1アイソザイムも第2アイソザイムもそれぞれαサブユニットとβサブユニットからなる2量体であることが知られている。アラビドプシスのアントラニル酸シンターゼの第1アイソザイム (ASA1と略記される) のαサブユニットをコードする遺伝子 (asa1) と、第2アイソザイム (ASA2と略記される) のαサブユニットをコードする遺伝子 (asa2) とは単離され、それら遺伝子のDNAの塩基配列が解明されている (非特許文献2:The Plant Cell, 4巻, 721頁〜733頁, 1992年)。   It is known that a conventionally known anthranilate synthase of a plant is composed of a plurality of subunits. For example, the anthranilate synthase of Arabidopsis thaliana (Japanese name: Arabidopsis thaliana) consists of two types of isozymes, and both the first isozyme and the second isozyme are dimers of α subunit and β subunit, respectively. It has been known. Gene encoding the α subunit of the first isozyme of Arabidopsis anthranilate synthase (abbreviated to ASA1) (asa1) and gene encoding the α subunit of the second isozyme (abbreviated to ASA2) (asa2) And the nucleotide sequences of the DNAs of these genes have been elucidated (Non-patent Document 2: The Plant Cell, Vol. 4, pp. 721-733, 1992).

他方、先に、本発明者らは、イネのトリプトファン生合成の調節に重要な機能領域を有することが示唆されるアントラニル酸シンターゼαサブユニットに着目して、トリプトファンと植物ホルモンIAAの生合成調節機構についての知見を得ることを目的として、アントラニル酸シンターゼ・タンパク質をコードする遺伝子を単離する研究を1996年に行った。この研究の報告の要約として、本発明者らは、イネ (農林8号) の幼植物から、mRNAとゲノミックDNAを抽出し、cDNAライブラリーとゲノミックDNAライブラリーを作製し、これらライブラリーを用いて且つシロイヌナズナのasa遺伝子のcDNA断片をプローブとして用いて、ゲノミックサザン解析とライブラリーのスクリーニングを行い、これによってイネのアントラニル酸シンターゼのasa遺伝子に相当すると考えられるDNAを収得したことを発表した (非特許文献3:「育種学雑誌」 46巻、別冊2、28頁、1996年)。この文献に発表された研究報告の要約には、イネのアントラニル酸シンターゼのasa遺伝子に相当するDNA断片を収得したことを報告したが、そのDNA断片の収得に用いた具体的な手法を本発明者らは開示されていず、また前記のDNA断片の塩基配列も未だ決定されていないことを報告した。また、前記の研究報告の要約には、イネのアントラニル酸シンターゼをコードする遺伝子に相当すると考えられるDNAには、2種類のDNAが存在することに言及した(前記の 「育種学雑誌」 46巻、別冊2、28頁、1996年)。   On the other hand, first, the present inventors focused on the anthranilate synthase α subunit, which is suggested to have an important functional region for regulating tryptophan biosynthesis in rice, and regulated the biosynthesis of tryptophan and the plant hormone IAA. In 1996, we conducted a study to isolate a gene encoding an anthranilate synthase protein with the aim of gaining insight into the mechanism. As a summary of the report of this study, the present inventors extracted mRNA and genomic DNA from rice (Agriculture and Forestry No. 8) seedlings, prepared cDNA libraries and genomic DNA libraries, and used these libraries. Using a cDNA fragment of the Arabidopsis asa gene as a probe, genomic Southern analysis and screening of the library were performed, and as a result, it was reported that DNA that was considered to correspond to the asa gene of rice anthranilate synthase was obtained ( Non-Patent Document 3: “Breeding Science Journal”, vol. 46, separate volume 2, p. 28, 1996). In the summary of the research report published in this document, it was reported that a DNA fragment corresponding to the asa gene of rice anthranilate synthase was obtained, and the specific method used for obtaining the DNA fragment was described by the present invention. They reported that they were not disclosed and that the nucleotide sequence of the DNA fragment had not yet been determined. In addition, in the summary of the above research report, it was mentioned that there are two types of DNA in the DNA which is considered to correspond to the gene encoding rice anthranilate synthase (the above-mentioned “Breeding Journal”, vol. 46). Separate volume 2, page 28, 1996).

また、アラビドプシスのASAの第1アイソザイムのαサブユニットのASA遺伝子のDNAと、該DNAを改変したDNA断片とを、タバコ植物体に導入し、その遺伝子の機能をタバコで発現させることに関する報告がされている (非特許文献4:Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, 1993年)。
「生化学実験講座」第11巻、652頁〜653頁、(1976年) 「The Plant Cell」4巻、721頁〜733頁、(1992年) 「育種学雑誌」46巻、別冊2、28頁、(1996年) 「Massachusetts Institute of Technology,Cambridge, MA」(1993年) しかしながら、本発明者の知る限りでは、イネのASAのアイソザイムのαサブユニットであるタンパク質のアミノ酸配列を解析したこと、およびイネのASAのアイソザイムのαサブユニットをコードする遺伝子を取得できた具体的な方法を報告する文献は知られていない。また、該遺伝子の発現に関わるプロモーター配列も知られていない。またイネのASAをコードする遺伝子を利用することを報告する文献も知られていない。
In addition, a report on introducing the DNA of the ASA gene of the α subunit of the first isozyme of Arabidopsis ASA and a DNA fragment obtained by modifying the DNA into a tobacco plant and expressing the function of the gene in tobacco has been reported. (Non-Patent Document 4: Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, 1993).
"Biochemistry Experiment Course", Vol. 11, pp. 652-653, (1976) "The Plant Cell," Volume 4, 721-733, (1992) The Journal of Breeding Science, Volume 46, Separate Volume 2, Page 28 (1996) "Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA" (1993) However, as far as the present inventor knows, the analysis of the amino acid sequence of the protein which is the α subunit of rice ASA isozyme, and the analysis of rice ASA isozyme There is no known literature reporting a specific method by which a gene encoding the α subunit of Example 1 could be obtained. Further, a promoter sequence related to the expression of the gene is not known. Further, there is no known literature reporting the use of a gene encoding rice ASA.

本発明の一つの目的は、イネのASAに関連する遺伝子、詳しくはイネのASAの第1アイソザイムのαサブユニットをコードする新規なDNAをイネ植物から収得することにあり、また、このDNAの塩基配列を決定することにある。   One object of the present invention is to obtain from a rice plant a gene related to rice ASA, in particular, a novel DNA encoding the α subunit of the first isozyme of rice ASA. Is to determine the base sequence.

本発明の別の目的は、イネのASAの第1アイソザイムのαサブユニットの活性を有するがトリプトファンによるフィードバック抑制に非感受性である新規なタンパク質をコードできる新規なDNAを提供することにある。また、本発明のさらに別の目的は、その新規DNAによって、トウモロコシ、イネ、ダイズ、コムギ、オオムギ、トマト、ジャガイモなどの有用植物を形質転換することであり、また高いトリプトファン含量を持つ種子を産生できる有用植物の新しい形質転換品種を提供することである。さらに、本発明の別の目的として、イネのASAの第1アイソザイムのαサブユニットの活性を有するがトリプトファンによるフィードバック抑制に非感受性であるタンパク質をコードできる新規なDNA断片を作成することにあり、またその新規DNA断片によって形質転換された植物細胞および形質転換された植物の効率的な作成方法を提供することである。本発明のその他の目的は、後記の説明から明らかになるであろう。   Another object of the present invention is to provide a novel DNA capable of encoding a novel protein having the activity of the α subunit of the first isozyme of rice ASA, but which is insensitive to feedback suppression by tryptophan. Still another object of the present invention is to transform useful plants such as corn, rice, soybean, wheat, barley, tomato, and potato with the novel DNA, and produce seeds having a high tryptophan content. It is to provide a new transformed variety of useful plants that can be used. Furthermore, another object of the present invention is to create a novel DNA fragment capable of encoding a protein having the activity of the α subunit of the first isozyme of rice ASA but insensitive to feedback suppression by tryptophan, Another object of the present invention is to provide a plant cell transformed with the novel DNA fragment and a method for efficiently producing a transformed plant. Other objects of the present invention will become clear from the following description.

上記の諸目的を達成するために、本発明者らは一連の種々研究を行った。先づ、イネ植物からASAの2つのアイソザイムの各々のαサブユニットをコードする遺伝子を取得するための研究を行った。この研究の結果、イネの幼植物体の組織、例えば緑色の茎葉の破砕物から全RNAを遺伝子工学技術で知られる方法により抽出し、その抽出された全RNAから全mRNAを常法により単離し、その全mRNAから、市販のcDNA合成キットによりイネの全cDNAを収得することに成功した。得られた全cDNAは、λgt11ファージベクターのEcoRI切断片の末端を仔ウシ小腸由来アルカリホスファターゼで処理したファージベクター (STRATAGEN社製の市販品) に連結すると、組換えベクターを作成できること、さらに作成された組換えベクターをラムダ-ファージにパッケージすると、複製可能な組換えラムダ-ファージを構築できることが多くの試行錯誤の結果により知見された。   In order to achieve the above objects, the present inventors have conducted a series of various studies. First, a study was conducted to obtain genes encoding the α subunits of each of the two isozymes of ASA from rice plants. As a result of this research, total RNA was extracted from rice seedling tissue, for example, crushed green foliage by a method known in the art of genetic engineering, and total mRNA was isolated from the extracted total RNA by a conventional method. From the total mRNA, rice cDNA was successfully obtained using a commercially available cDNA synthesis kit. The obtained total cDNA was further prepared by ligating the ends of EcoRI-cut pieces of the λgt11 phage vector to a phage vector (commercially available from STRATAGEN) treated with calf intestine-derived alkaline phosphatase. Many trial and error results have shown that packaging the recombinant vector into lambda-phage allows construction of a replicable recombinant lambda-phage.

その組換えラムダ-ファージを大腸菌Y1088に感染させ、インキュベートすると、多数のプラーク (溶菌斑) として組換えλファージの多数が得られること、また得られた多数のプラークに含まれる組換えλファージ群は、イネ由来の全cDNAを含有する各種多様なファージであって、これはイネのcDNAライブラリーとして利用できることが知見された。   When the recombinant lambda-phage is infected with Escherichia coli Y1088 and incubated, a large number of recombinant λ phages are obtained as many plaques (plaques), and a group of recombinant λ phages contained in the obtained many plaques Are various phages containing all the rice-derived cDNAs, which were found to be usable as rice cDNA libraries.

他方、前記の非特許文献2:「The Plant Cell」4巻、721頁〜733頁 (1992年) に記載されたアラビドプシスのASAの第1アイソザイムのαサブユニットであるタンパク質のアミノ酸配列と、これから推認される該タンパク質をコードする遺伝子の塩基配列と、アラビドプシスのASAの第2アイソザイムのαサブユニットであるタンパク質のアミノ酸配列と、これから推認される該タンパク質をコードする遺伝子の塩基配列とを参照しながら、PCR法のプライマーとして適すると考えられた21個のヌクレオチドからなる第1のオリゴヌクレオチドと、24個のヌクレオチドからなる第2のオリゴヌクレオチドとを本発明者は、化学合成により作製した。   On the other hand, the amino acid sequence of the protein which is the α subunit of the first isozyme of ASA of Arabidopsis described in Non-Patent Document 2: “The Plant Cell”, vol. 4, pp. 721-733 (1992), and Reference is made to the predicted nucleotide sequence of the gene encoding the protein, the amino acid sequence of the protein which is the α subunit of the second isozyme of Arabidopsis ASA, and the nucleotide sequence of the gene encoding the protein predicted from this. Meanwhile, the present inventors produced a first oligonucleotide consisting of 21 nucleotides and a second oligonucleotide consisting of 24 nucleotides, which were considered to be suitable as primers for the PCR method, by chemical synthesis.

前記の第1のオリゴヌクレオチドと第2のオリゴヌクレオチドと市販されているアラビドプシスのcDNAライブラリー(テンプレートとして利用される) との混合物を用いてPCR法増幅反応を行うと、第1および第2のオリゴヌクレオチドは、PCR法で所要なプライマー (相補的DNA) として働くことができ、そして、アラビドプシスのASAの2つのアイソザイムのそれぞれのαサブユニットをコードする遺伝子に相当するDNA配列のうちの一部分を構成しているDNA断片が増幅できることが認められた。そしてPCR増幅反応液からアラビドプシスのASAの第1および第2アイソザイムの各々のαサブユニットをコードする遺伝子の一部分の増幅生成物を、プローブDNAとして回収することに成功した。   When a PCR amplification reaction is performed using a mixture of the first oligonucleotide, the second oligonucleotide, and a commercially available Arabidopsis cDNA library (used as a template), the first and second oligonucleotides are obtained. Oligonucleotides can serve as the required primers (complementary DNA) in the PCR method and replace a portion of the DNA sequence corresponding to the gene encoding the α subunit of each of the two isozymes of Arabidopsis ASA. It was confirmed that the constituent DNA fragments could be amplified. From the PCR amplification reaction solution, a partial amplification product of the gene encoding the α subunit of each of the first and second isozymes of Arabidopsis ASA was successfully recovered as probe DNA.

このように収得された上記のプローブDNAを利用することによって、ファージプラーク-ハイブリダイゼーション法によって、先に得られたイネのcDNAライブラリー (すなわち前記の組換えλファージの30万個のプラーク) から、多くの試行錯誤の試験の結果として、イネのASAの第1アイソザイムのαサブユニットをコードする遺伝子と第2アイソザイムのαサブユニットをコードする遺伝子を組込まれた組換えλファージのプラークの8個を単離することに幸にも成功した。それら8個のプラークの組換えλファージを別々に増幅した後に、各々のλファージDNAを常法で単離した。   By utilizing the above-obtained probe DNA thus obtained, a phage plaque-hybridization method was used to obtain a rice cDNA library (i.e., 300,000 plaques of the recombinant λ phage) obtained previously. As a result of many trial-and-error tests, plaques of recombinant λ phage containing a gene encoding the α subunit of the first isozyme of rice and a gene encoding the α subunit of the second isozyme of rice ASA 8 I was lucky enough to isolate the individual. After separately amplifying the recombinant λ phage of these eight plaques, each λ phage DNA was isolated by a conventional method.

上記のようにして得られた、イネのASAの第1および第2アイソザイムの各々のαサブユニットをコードする遺伝子に相当すると認められるDNA配列を内部に含有する組換えファージDNAを、制限酵素EcoRIで切断して得られたDNA断片は、これを次に、市販の既知のプラスミドベクターp Bluescript II SK(+)のEcoRI切断部位にDNAリゲーションキットにより挿入、連結することができた。こうして得られた組換えプラスミドベクターで大腸菌XL1-Blue MRF'を形質転換することができた。得られた大腸菌形質転換体をインキュベートして多数の菌体を得ることができた。得られた菌体からプラスミドDNAを採取した。このように採取したプラスミドDNAを、DNAの塩基配列の解析にかけることによって、このDNA断片に含有されて且つイネのASAの第1および第2アイソザイムの各々のαサブユニットをコードする遺伝子に相当すると判定された2種のDNA配列のうちの第1のDNA配列の塩基配列は、後記の配列表の配列番号1に記載の塩基配列を有するものであると今回、確認された。また、前記の2種のDNA配列のうちの第2のDNA配列の塩基配列は配列表の配列番号10に記載の塩基配列を有するものであると今回、確認された。   The recombinant phage DNA containing a DNA sequence found to correspond to the gene encoding the α subunit of each of the first and second isozymes of rice ASA obtained as described above was digested with the restriction enzyme EcoRI. Then, the DNA fragment obtained by digestion with the above was inserted into the EcoRI cleavage site of a commercially available known plasmid vector p Bluescript II SK (+) using a DNA ligation kit and ligated. Escherichia coli XL1-Blue MRF ′ could be transformed with the recombinant plasmid vector thus obtained. By incubating the obtained Escherichia coli transformant, many cells could be obtained. Plasmid DNA was collected from the obtained cells. By subjecting the plasmid DNA thus collected to DNA base sequence analysis, the plasmid DNA contained in this DNA fragment and corresponding to the α-subunit of each of the first and second isozymes of rice ASA was encoded. At this time, it was confirmed that the base sequence of the first DNA sequence of the two DNA sequences determined to have the base sequence described in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing described below. In addition, it has now been confirmed that the base sequence of the second DNA sequence of the two DNA sequences has the base sequence described in SEQ ID NO: 10 in the sequence listing.

さらに、本発明者らの知る限りでは、配列表の配列番号1に記載の塩基配列を有するDNAと、配列番号10に記載の塩基配列を有するDNAとは、何れの文献にも記載されていない新規なDNA配列であると認められた。   Furthermore, to the knowledge of the present inventors, the DNA having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing and the DNA having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 10 are not described in any document. It was identified as a novel DNA sequence.

配列表の配列番号1の塩基配列を有するDNAでコードされるタンパク質は配列表の配列番号2に記載のアミノ酸配列を有するタンパク質であると推認され、またこのタンパク質はイネのASAの第1アイソザイムのαサブユニットを構成するタンパク質であると認められる。   The protein encoded by the DNA having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing is assumed to be a protein having the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing, and this protein is the first isozyme of rice ASA It is recognized as a protein constituting the α subunit.

従って、第1の発明においては、配列表の配列番号2に示すアミノ酸配列を有するタンパク質であって、イネのアントラニル酸シンターゼの第1アイソザイムのαサブユニットをコードするDNAが提供される。   Accordingly, the first invention provides a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing, wherein the DNA encodes the α subunit of the first isozyme of rice anthranilate synthase.

第1の発明による上記のDNAは、具体的には、配列表の配列番号1に記載の塩基配列を有するDNAであることができる。   The above-mentioned DNA according to the first invention can be specifically a DNA having the base sequence of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing.

第1の発明のDNAは、イネのASAの第1アイソザイムのαサブユニットであるタンパク質をコードするDNAである。この第1の発明のDNAは、本発明者らの研究を行うに際しては、前述のように、イネのcDNAライブラリーから遺伝子工学の技法で取得されたものである。しかし、そのDNAの塩基配列が本発明で明らかにされたので、配列表の配列番号1の塩基配列を参照してヌクレオチドから化学合成によっても取得することができる。また、前記の配列番号1の塩基配列を参照して合成ヌクレオチドをプローブとして作製して用いるか、もしくはその合成オリゴヌクレオチドをプライマーとして用いる公知の方法によってイネ染色体のDNAライブラリーから、ポリメラーゼ・チェイン・リアクション (PCR) の方法又はハイブリダイゼーションによって第1の発明のDNAを取得することもできる。   The DNA of the first invention is a DNA encoding a protein which is the α subunit of the first isozyme of rice ASA. As described above, the DNA of the first invention was obtained from a rice cDNA library by a genetic engineering technique when conducting the research of the present inventors. However, since the base sequence of the DNA has been elucidated in the present invention, it can be obtained also by chemical synthesis from nucleotides with reference to the base sequence of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing. Alternatively, a synthetic nucleotide may be prepared and used as a probe with reference to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or a polymerase chain may be used from a rice chromosome DNA library by a known method using the synthetic oligonucleotide as a primer. The DNA of the first invention can also be obtained by a reaction (PCR) method or hybridization.

さらに、配列表の配列番号10の塩基配列を有するDNAでコードされるタンパク質は配列表の配列番号11に記載のアミノ酸配列を有するタンパク質であると認められ、またこのタンパク質はイネのASAの第2アイソザイムのαサブユニットを構成するタンパク質であると認められる。   Furthermore, the protein encoded by the DNA having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 10 in the sequence listing was recognized to be a protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 11 in the sequence listing, and this protein was the second protein of rice ASA. It is recognized as a protein constituting the α subunit of the isozyme.

従って、第2の発明においては、配列表の配列番号11に示すアミノ酸配列を有するタンパク質であって、イネのアントラニル酸シンターゼの第2アイソザイムのαサブユニットをコードするDNAが提供される。   Accordingly, the second invention provides a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 11 in the Sequence Listing, which DNA encodes the α-subunit of the second isozyme of rice anthranilate synthase.

第2の発明による上記のDNAは、具体的には、配列表の配列番号10に記載の塩基配列を有するDNAであることができる。   The above-mentioned DNA according to the second invention can be specifically a DNA having the base sequence of SEQ ID NO: 10 in the sequence listing.

第2の発明のDNAは、イネのASAの第2アイソザイムのαサブユニットであるタンパク質をコードするDNAである。この第2の発明のDNAは、本発明者らの研究を行うに際しては、前述のように、イネのcDNAライブラリーから遺伝子工学の技法で取得されたものである。しかし、そのDNAの塩基配列が本発明で明らかにされたので、配列表の配列番号10の塩基配列を参照してヌクレオチドから化学合成によっても取得することができる。また、前記の配列番号10の塩基配列を参照して合成ヌクレオチドをプローブとして作製して用いるか、もしくはその合成オリゴヌクレオチドをプライマーとして用いる公知の方法によってイネ染色体のDNAライブラリーから、ポリメラーゼ・チェイン・リアクション (PCR) の方法又はハイブリダイゼーションによって第2の発明のDNAを取得することもできる。   The DNA of the second invention is a DNA encoding a protein that is the α subunit of the second isozyme of rice ASA. As described above, the DNA of the second invention was obtained from a rice cDNA library by genetic engineering when conducting the research of the present inventors. However, since the nucleotide sequence of the DNA has been elucidated in the present invention, it can also be obtained by chemical synthesis from nucleotides with reference to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 10 in the sequence listing. Further, a synthetic nucleotide is prepared and used as a probe with reference to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 10, or a polymerase chain is prepared from a rice chromosome DNA library by a known method using the synthetic oligonucleotide as a primer. The DNA of the second invention can also be obtained by a reaction (PCR) method or hybridization.

以下に、イネの茎葉から遺伝子工学の技法によって、第1の発明によるDNAおよび第2の発明によるDNAを取得する方法を概略的に説明する。   Hereinafter, a method for obtaining the DNA according to the first invention and the DNA according to the second invention from the stems and leaves of rice by a genetic engineering technique will be schematically described.

(1) イネmRNAの調製およびイネのcDNAライブラリーの構築
イネ (Oriza sativa) の種々な組織、例えば茎葉、根、カルスなどの組織、好ましくは緑色の茎葉から、常法により全RNAを抽出する。抽出された全RNAから蛋白質などの夾雑物を除いた後、さらにオリゴdTセルロースの充填カラムに通してpoly(A)+RNAを精製することによって、イネの全mRNAを得ることができる。
(1) Preparation of rice mRNA and construction of rice cDNA library Extracting total RNA from various tissues of rice (Oriza sativa), for example, foliage, roots, callus and other tissues, preferably green foliage, by a conventional method . After removing contaminants such as proteins from the extracted total RNA, rice (mRNA) can be obtained by further purifying poly (A) + RNA through a column packed with oligo dT cellulose.

次に、全mRNAから市販のcDNAを合成キットによりイネの全cDNAを合成する。合成された全cDNAをファージベクター、例えばλgt11ベクター又はλZAPIIベクターなどに連結する。得られた組換えベクターをラムダファージに組み込み、多数の組換えファージを得る。それら組換えファージを宿主として大腸菌に感染させ、インキュベートすると、プラークとして多数の組換えファージを得ることができる。これら一連の操作は、市販のcDNAクローニングキットを使用して実施できる。   Next, a total cDNA of rice is synthesized from the total mRNA using a commercially available cDNA synthesis kit. The whole synthesized cDNA is ligated to a phage vector, for example, a λgt11 vector or a λZAPII vector. The obtained recombinant vector is integrated into lambda phage to obtain a large number of recombinant phages. By infecting Escherichia coli with these recombinant phages as a host and incubating, a large number of recombinant phages can be obtained as plaques. These series of operations can be performed using a commercially available cDNA cloning kit.

このように宿主大腸菌の溶菌のプラークとして得られた多数の組換えファージは、イネ由来の全cDNAを含有する多種多様のファージから成るものであるから、イネのcDNAライブラリーとして利用できる。   Since a large number of recombinant phages obtained as lysed plaques of host Escherichia coli are composed of a wide variety of phages containing all the rice-derived cDNAs, they can be used as rice cDNA libraries.

(2) PCR法用のプライマーの構築
アラビドプシスのASAの第1アイソザイムのαサブユニットの遺伝子の既知の塩基配列と第2アイソザイムのαサブユニットの遺伝子の既知の塩基配列との間に共通に保存されている塩基配列 (オンラインデータベースEMBL: M92353) を参照して且つアラビドプシスのASAの第1アイソザイムが植物体でより強い発現力をもつことを勘案して、本発明者らは2種類のオリゴヌクレオチド (後記の配列表の配列番号8および9のオリゴヌクレオチド) をPCR法用のプライマー (相補的DNA) として化学合成により作製して構築した。
(2) Construction of primers for PCR method Common storage between the known base sequence of the α-subunit gene of the first isozyme of Arabidopsis ASA and the known base sequence of the α-subunit gene of the second isozyme With reference to the base sequence (online database EMBL: M92353) and considering that the first isozyme of Arabidopsis ASA has a stronger expression power in plants, the present inventors (Oligonucleotides of SEQ ID NOs: 8 and 9 in the sequence listing described later) were prepared by chemical synthesis as primers (complementary DNA) for PCR.

(3) プローブDNAの作製
先に多数の組換えファージからなるプラークとして得られたイネのcDNAライブラリーの中で、所望のイネのASAのαサブユニットをコードするDNAを選択的に採取するのに用いられるプローブDNAを作製する。このプローブDNAの作製のために、前記の合成オリゴヌクレオチドよりなるプライマーを使用し、それで、PCR法によりテンプレートとしてのアラビドプシスのcDNAライブラリーからアラビドプシスのASAの第1および第2アイソザイムのαサブユニットの遺伝子の一部分をコードするDNAを増幅する。
(3) Preparation of probe DNA In a rice cDNA library obtained as a plaque consisting of a large number of recombinant phages, a DNA encoding the α subunit of the desired rice ASA is selectively collected. To prepare a probe DNA used for For the preparation of this probe DNA, a primer consisting of the above-mentioned synthetic oligonucleotide was used, and the α-subunit of the first and second isozymes of ASA of Arabidopsis was obtained from a cDNA library of Arabidopsis as a template by PCR. Amplify the DNA encoding a part of the gene.

増幅反応をPCR法によって反復した後に、アラビドプシスのASAのαサブユニットの遺伝子に相当するDNA配列のうちの一部分であるDNA断片の増幅生成物を、増幅反応液から、所望なプローブDNAとして採取する。   After the amplification reaction is repeated by the PCR method, an amplification product of a DNA fragment which is a part of the DNA sequence corresponding to the gene of the α subunit of Arabidopsis ASA is collected as a desired probe DNA from the amplification reaction solution. .

(4) イネcDNAライブラリーからのイネのASAのαサブユニットの遺伝子のDNAの選択
先にイネのcDNAライブラリーとして得られた組換えファージの多数のプラークの中から、上記のプローブDNAをスクリーニング用に利用するファージプラーク-ハイブリダイゼーション法により、目的のイネのASAのαサブユニットの遺伝子に全体的に対応するDNA配列を組込まれた組換えファージよりなる数個のプラークを選抜する。
(4) Selection of DNA for α-subunit gene of rice ASA from rice cDNA library Screening of the above-described probe DNA from a large number of plaques of recombinant phage obtained earlier as a rice cDNA library Several plaques consisting of recombinant phage into which a DNA sequence corresponding to the gene of the α subunit of the target rice ASA has been integrated are selected by the phage plaque-hybridization method used in the present invention.

これによって選抜されたプラークとして採取された組換えファージは、イネのASAのαサブユニットの遺伝子のDNAに相当する目的のDNA配列を内部に含有するDNA断片が組込まれている組換えファージの形のものである。   The recombinant phage collected as plaques selected in this manner is a recombinant phage in which a DNA fragment containing the target DNA sequence corresponding to the DNA of the α subunit gene of rice ASA is integrated. belongs to.

すなわち、詳しく言えば、上記のようなプラーク・ハイブリダイゼーションで選抜されたプラークのファージを採取して、さらに採取ファージからファージDNAを回収する。回収したファージDNAをジデオキシ法などで処理することにより、そのファージDNAの内部に存在するイネ由来の挿入DNA断片の塩基配列を決定することができる。そのイネ由来の挿入DNA配列の塩基配列中のタンパク質コード領域 (オープンリーディングフレーム) から規定されるアミノ酸配列を、アラビドプシスのASAのαサブユニットであるタンパク質の既知のアミノ酸配列に対して比較すると、相同性を判定することにより、上記で回収されたファージDNAがイネのASAのαサブユニットの遺伝子に対応するDNA配列を内部に含有するDNA断片であることを特定できる。   That is, specifically, the phage of the plaque selected by plaque hybridization as described above is collected, and the phage DNA is further recovered from the collected phage. By treating the collected phage DNA by the dideoxy method or the like, the nucleotide sequence of the rice-derived inserted DNA fragment present inside the phage DNA can be determined. When the amino acid sequence defined from the protein coding region (open reading frame) in the base sequence of the rice-inserted DNA sequence is compared with the known amino acid sequence of the protein that is the α subunit of Arabidopsis ASA, By determining the sex, it can be specified that the phage DNA recovered above is a DNA fragment containing a DNA sequence corresponding to the gene for the α subunit of rice ASA.

従って、イネのASAのαサブユニットの遺伝子に相当するDNA配列を内部に含有すると判定された挿入DNA断片は、上記のように選抜された採取ファージのファージDNAから制限酵素で切出して収得できる。   Therefore, the inserted DNA fragment determined to contain the DNA sequence corresponding to the gene for the α subunit of rice ASA can be obtained by cutting out the phage DNA of the collected phage selected as described above with a restriction enzyme.

(5) イネのASAのαサブユニットの遺伝子に相当するcDNAのクローニング
上記のようにイネのASAのαサブユニットの遺伝子に相当するDNA配列を内部に含有するDNA断片として、ファージから切出して収得されたDNAは、これをプラスミドベクターp Bluescript II SK(+)のEcoRI切断部位に挿入、連結して組換えプラスミドベクターを構築する。このように構築された組換えプラスミドベクターで大腸菌XL1-Blue MRF'を形質転換する。こうして得られた大腸菌形質転換体を培養して増殖させると、イネのASAのαサブユニット遺伝子に相当するDNA配列を含有するDNA断片を担う前記の組換えプラスミドをクローニングできる。従って、イネのASAのαサブユニットの遺伝子に対応するDNA配列を含有するDNA断片がクローニングできる。
(5) Cloning of cDNA corresponding to α-subunit gene of rice ASA As described above, a DNA fragment containing the DNA sequence corresponding to the α-subunit gene of rice ASA was cut out from the phage and obtained. The obtained DNA is inserted into an EcoRI cleavage site of a plasmid vector p Bluescript II SK (+) and ligated to construct a recombinant plasmid vector. Escherichia coli XL1-Blue MRF ′ is transformed with the thus constructed recombinant plasmid vector. By culturing and growing the E. coli transformant thus obtained, the above-described recombinant plasmid carrying a DNA fragment containing a DNA sequence corresponding to the α subunit gene of rice ASA can be cloned. Therefore, a DNA fragment containing the DNA sequence corresponding to the gene for the α subunit of rice ASA can be cloned.

本発明において、上記のようにプラスミドベクターp Bluescript II SK (+) に連結されて大腸菌中でクローニングされて得られて且つイネのASAのαサブユニットの遺伝子に対応するDNA配列を内部に含有するDNA断片として、塩基数の異なる2種類のDNA断片が得られた。ここで得た小さいサイズのDNA断片をDNA断片Xとここで仮称し、また大きいサイズのDNA断片を、DNA断片Yとここで仮称する。   In the present invention, a DNA sequence obtained by cloning in Escherichia coli ligated to the plasmid vector p Bluescript II SK (+) as described above and containing the DNA sequence corresponding to the gene for the α subunit of rice ASA is contained therein. As DNA fragments, two types of DNA fragments having different numbers of bases were obtained. The small-sized DNA fragment obtained here is tentatively referred to herein as a DNA fragment X, and the large-sized DNA fragment is tentatively referred to herein as a DNA fragment Y.

(6) クローニングされたDNAのシークエンス解析
(i) 上記のクローニングされた組換えプラスミドから制限酵素EcoRIによりイネのASAのαサブユニットの遺伝子に該当のDNA配列を内部に含有する2種類のDNA断片として、DNA断片XとDNA断片Yとを別々に切り出す。切り出されたDNA断片XおよびDNA断片Yをそれぞれに市販の塩基配列決定キットで処理すると、イネのASAのαサブユニットの遺伝子に該当するDNA配列を内部に含有するDNA断片XまたはDNA断片Yにおける全体の塩基配列を決定できる。上記のDNA断片Xについて、このように決定された塩基配列をもち且つイネのASAの第1アイソザイムのαサブユニットをコードするDNA配列は、後記の配列表の配列番号1に記載された塩基配列を有し、1734個の塩基から成る。このDNA配列を配列OSASA-1配列と命名する。このDNA配列OSASA-1は、第1の発明によるDNAの一例である。
(6) Sequence analysis of cloned DNA
(i) Two types of DNA fragments containing the DNA sequence corresponding to the gene for the α subunit of rice ASA by the restriction enzyme EcoRI from the cloned recombinant plasmid described above, DNA fragment X and DNA fragment Y, Cut out separately. When each of the excised DNA fragment X and the DNA fragment Y is treated with a commercially available nucleotide sequencing kit, a DNA fragment X or a DNA fragment Y containing a DNA sequence corresponding to the gene for the α subunit of rice ASA is obtained. The entire nucleotide sequence can be determined. For the above DNA fragment X, the DNA sequence having the nucleotide sequence determined in this way and encoding the α subunit of the first isozyme of rice ASA is the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing described below. And consists of 1734 bases. This DNA sequence is named the sequence OSASA-1 sequence. This DNA sequence OSASA-1 is an example of the DNA according to the first invention.

なお、後記の実施例1で得られたところの配列表の配列番号1に記載の塩基配列を有して且つイネのASAの第1アイソザイムのαサブユニットの遺伝子に相当するDNA配列を内部に含有する前記のDNA断片Xは、p Bluescript II SK (+)プラスミドベクター (STRATGENE社製) のEcoRI切断部位に挿入、連結された。このように得られた組換えプラスミドベクター (ベクターpOSASA-1と命名された) の導入により形質転換された大腸菌XL1-Blue MRF'はエシェリヒア・コリ (Escherichia coli) XL1-Blue MRF' (OS-asa1) と命名され、日本の茨城県、つくば市の工業技術院生命工学工業技術研究所に1997年8月18日に、FERM P-16388の受託番号で寄託されている。さらに、エシエリヒア・コリOS-asa1は、1998年8月7日以降、ブダペスト条約の規約下でFERM BP-6453の受託番号で前記の研究所に寄託されてある。   In addition, a DNA sequence having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing obtained in Example 1 described below and corresponding to the α subunit gene of the first isozyme of rice ASA is contained therein. The DNA fragment X contained was inserted into an EcoRI cleavage site of a p Bluescript II SK (+) plasmid vector (manufactured by Stragene) and ligated. Escherichia coli XL1-Blue MRF ′ (Escherichia coli) XL1-Blue MRF ′ (OS-asa1) transformed by introducing the thus obtained recombinant plasmid vector (designated vector pOSASA-1) was used. ) And deposited with the Institute of Biotechnology and Industrial Technology, Institute of Industrial Science and Technology, Tsukuba, Ibaraki, Japan, on August 18, 1997, under the accession number FERM P-16388. Further, Escherichia coli OS-asa1 has been deposited with the aforementioned laboratory under the terms of the Budapest Treaty under accession number FERM BP-6453 since August 7, 1998.

第1の発明によるDNAは、本発明で解明された該DNAの塩基配列を指針として用いることによって、イネのASAの第1アイソザイムのαサブユニットであるタンパク質を化学合成により多量に収得することを可能にしている点で有用であり、そしてイネのASAの第1アイソザイムのαサブユニットであるタンパク質の酵素学的研究を進めるのに貢献できるものである。   The DNA according to the first invention uses the nucleotide sequence of the DNA elucidated in the present invention as a guideline to obtain a large amount of a protein that is the α subunit of the first isozyme of rice ASA by chemical synthesis. It is useful in making it possible and can contribute to advance enzymological studies on the protein that is the α subunit of the first isozyme of rice ASA.

(ii) さらに、前記のDNA断片Yについて、前記のように決定された塩基配列をもち且つイネのASAの第2アイソザイムのαサブユニットをコードするDNA配列は、配列表の配列番号10に記載された塩基配列を有し、1821個の塩基から成り、このDNA配列はOSASA-2配列と命名された。このDNA配列OSASA-2は、第2の発明によるDNAの一例である。   (ii) Further, for the DNA fragment Y, the DNA sequence having the nucleotide sequence determined as described above and encoding the α subunit of the second isozyme of rice ASA is described in SEQ ID NO: 10 in the sequence listing. This DNA sequence was designated as OSASA-2 sequence and had 1821 bases. This DNA sequence OSASA-2 is an example of the DNA according to the second invention.

なお、後記の実施例1で得られたところの、配列表の配列番号10に記載の塩基配列を有して且つイネのASAの第2アイソザイムのαサブユニットの遺伝子に相当するDNA配列を内部に含有する前記のDNA断片Yは、p Bluescript II SK (+)プラスミドベクターのEcoRI切断部位に挿入、連結された。ここで得られた組換えプラスミドベクター (ベクターpOSASA-2と命名される) の導入により形質転換された大腸菌XL1-Blue MRF'は、エシエリヒア・コリXL1-Blue MRF' (Os-asa2) と命名され、工業技術院生命工学工業技術研究所に1998年6月18日にFERM P-16853の受託番号で寄託され、また1998年8月7日以降、ブダペスト条約の規約下にFERM BP-6454の受託番号で寄託されてある。   In addition, the DNA sequence having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 10 obtained in Example 1 described below and corresponding to the α subunit gene of the second isozyme of rice ASA was internally stored. Was inserted and ligated into the EcoRI cleavage site of the pBluescript II SK (+) plasmid vector. The Escherichia coli XL1-Blue MRF '(Os-asa2) was transformed with the thus obtained recombinant plasmid vector (designated as vector pOSASA-2) and transformed into Escherichia coli XL1-Blue MRF'. Was deposited with the National Institute of Bioscience and Human-Technology, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology under the accession number FERM P-16853 on June 18, 1998, and from August 7, 1998, under FERM BP-6454 under the terms of the Budapest Treaty. Deposited by number.

他方、一般的には、生理活性を有するタンパク質を構成するアミノ酸配列中の1個もしくは複数個のアミノ酸が欠失されるか、及び (又は) 他のアミノ酸に置換されるか、及び (又は) 1個もしくは複数個のアミノ酸が該アミノ酸配列中に付加されるかすることによって形成されたアミノ酸配列でも、元のアミノ酸配列のタンパク質の生理活性が維持される場合があることは当業者において広く認識されている。第1の発明のDNAは、その塩基配列の一部分又は数部分に修飾が加えられた後にも、イネのASAの第1アイソザイムのαサブユニットの活性を有するタンパク質をコードするDNAであることが可能である。   On the other hand, in general, one or more amino acids in the amino acid sequence that constitutes a protein having a biological activity is deleted, and / or is replaced with another amino acid, and (or) It is widely recognized by those skilled in the art that the amino acid sequence formed by adding or removing one or more amino acids to the amino acid sequence may maintain the physiological activity of the protein having the original amino acid sequence. Have been. The DNA of the first invention can be a DNA encoding a protein having the activity of the α subunit of the first isozyme of rice ASA even after a part or a part of the base sequence is modified. It is.

換言すれば、第1の発明によるDNAは、それの塩基配列の中の1個又は複数個の塩基、例えば1、2又は3〜10個の塩基を別の塩基に改変された後にも、イネのASAの第1アイソザイムのαサブユニットの活性を有するタンパク質をコードする能力を保有することができる。   In other words, the DNA according to the first aspect of the present invention has a rice sequence even after one or more bases in its base sequence, for example, 1, 2 or 3 to 10 bases have been modified to another base. Can retain the ability to encode a protein having the activity of the α subunit of the first isozyme of ASA.

従って、配列表の配列番号2に示されたアミノ酸配列における1個のアミノ酸が他のアミノ酸と置換て形成された改変したアミノ酸配列を有するタンパク質であって、アントラニル酸シンターゼの第1アイソザイムのαサブユニットの活性を有するタンパク質をコードするDNAを提供することが可能である。   Accordingly, a protein having a modified amino acid sequence formed by substituting one amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 with another amino acid, wherein the α-sub of the first isozyme of anthranilate synthase It is possible to provide a DNA encoding a protein having unit activity.

第1の発明によるDNAから改変されたDNAは、例えば、部位特異的変異法によって、DNAでコードされるタンパク質の特定の部位のアミノ酸が別のアミノ酸により置換されてなるアミノ酸配列をもつタンパク質をコードするように、第1の発明のDNAの塩基配列を改変することによって得られる。   The DNA modified from the DNA according to the first invention encodes, for example, a protein having an amino acid sequence in which an amino acid at a specific site in a protein encoded by the DNA is replaced with another amino acid by site-directed mutagenesis. Thus, it is obtained by modifying the nucleotide sequence of the DNA of the first invention.

また、第1の発明のDNAを含有するDNA断片を包有する細胞に変異処理を行い、変異した細胞から、例えば配列表の配列番号1に記載の塩基配列を有するDNAに対してストリンジェントな条件下でハイブリダイズできるけれども配列番号1の塩基配列と部分的に異なる塩基配列を有するDNAを選別することによっても、前記の改変されたDNAを得ることが可能である。ここでいう 「ストリンジェントな条件」 とは、第1の発明のDNAに対するいわゆる特異的なハイブリッドが形成され、非特異的なハイブリッドが形成されない条件をいう。この条件は、これを明確に数値で特定化することは困難であるが、一例を示せば、相同性が高い2つの核酸同志、高い相同性を有する例えば98%以上の相同性を有するDNA同志がハイブリダイズすることを許すが、それより相同性が低い核酸同志がハイブリダイズすることを許さない条件が挙げられる。   Further, a cell having a DNA fragment containing the DNA of the first invention is subjected to a mutation treatment, and a stringent condition is applied to the DNA having the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 1 in the mutated cell, for example. The above-mentioned modified DNA can also be obtained by selecting a DNA that can hybridize below but has a nucleotide sequence partially different from the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. The term "stringent conditions" as used herein refers to conditions under which a so-called specific hybrid to the DNA of the first invention is formed and a non-specific hybrid is not formed. This condition is difficult to clearly specify by numerical values, but as an example, two nucleic acids having a high homology, DNAs having a high homology, for example, a DNA having a homology of 98% or more Are allowed to hybridize, but do not allow nucleic acids having lower homology to hybridize.

第3の発明(特許請求の範囲の請求項1に係る発明)においては、配列表の配列番号13に記載のアミノ酸配列を有するタンパク質であって、且つイネのアントラニル酸シンターゼの第1アイソザイムのαサブユニットの活性を有するが但しトリプトファンによるフィードバック抑制に対して非感受性であるタンパク質をコードするDNAが提供される。   In the third invention (the invention according to claim 1 of the claims), the protein is a protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 13 in the sequence listing, and the α-form of the first isozyme of rice anthranilate synthase DNA is provided which encodes a protein having the activity of a subunit, but which is insensitive to feedback suppression by tryptophan.

第3の発明による上記のDNAの具体的な例には、後記の実施例2に記載された方法で作製されて実施例2で改変D配列と命名され且つ配列表の配列番号12に記載の塩基配列を有する請求項2に記載のDNA配列がある。   Specific examples of the above-mentioned DNA according to the third invention include those prepared by the method described in Example 2 described below, named as modified D sequences in Example 2, and described in SEQ ID NO: 12 in the sequence listing. The DNA sequence according to claim 2, which has a base sequence.

配列表の配列番号12に記載の塩基配列を有して改変D配列と命名された上記のDNAは、イネのASAの第1アイソザイムのαサブユニットの活性を有するけれどもトリプトファンによるフィードバック抑制に対して非感受性である上記タンパク質をコードするDNAである。   The above-mentioned DNA having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 12 in the sequence listing and named as the modified D sequence has the activity of the α subunit of the first isozyme of rice ASA, but is not susceptible to feedback suppression by tryptophan. DNA encoding the above protein that is insensitive.

なお、本明細書において、単に、「ASAのαサブユニットの遺伝子」 というときは、イネのアントラニル酸シンターゼを構成するβ-サブユニットとともに協同して、アントラニル酸シンターゼ活性のあるホロ酵素を構成し得るαサブユニットのタンパク質をコードするDNAを指す。また、ここで言う 「αサブユニット」 とは、イネのASAの第1アイソザイムおよび第2アイソザイムの何れか一方または両方のαサブユニットを意味する。   In the present specification, simply referred to as “ASA α-subunit gene” constitutes a holoenzyme having anthranilate synthase activity in cooperation with the β-subunit constituting rice anthranilate synthase. Refers to the DNA encoding the α-subunit protein to be obtained. The term “α subunit” used herein means one or both α subunits of the first and second isozymes of rice ASA.

第3の本発明による新規なDNAの具体的な例は、前述したように、後記の実施例2に記載された方法で作製されて改変D配列と命名されたDNA配列がある。   A specific example of the third novel DNA according to the present invention is, as described above, a DNA sequence prepared by the method described in Example 2 described below and designated as a modified D sequence.

その改変D配列と命名されたDNA配列は、配列表の配列番号12に記載の塩基配列を有するDNAである。この改変D配列は、配列表の配列番号1に記載の塩基配列を有する第1の発明のDNAの中にある967番目、968番目、969番目のGAC配列 (アスパラギン酸をコードするコドン) での967番目の塩基G (グアニン) 1個をA (アラニン) 1個に置換して、塩基配列の967番目に配列 (アスパラギンをコードするコドン) が在るように改変されたDNAに相当する。   The DNA sequence designated as the modified D sequence is a DNA having the base sequence described in SEQ ID NO: 12 in the sequence listing. This modified D sequence is the 967th, 968th, and 969th GAC sequence (codon encoding aspartic acid) in the DNA of the first invention having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing. It corresponds to a DNA modified such that one base G (guanine) at position 967 is replaced with one A (alanine) and the sequence (codon encoding asparagine) is located at position 967 of the base sequence.

この改変D配列でコードされるタンパク質は、配列表の配列番号13に記載のアミノ酸配列を有するものであり、イネのASAの第1アイソザイムのαサブユニットの活性を有する。   The protein encoded by this modified D sequence has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 13 in the sequence listing and has the activity of the α subunit of the first isozyme of rice ASA.

また、第3の本発明のDNAの具体例である上記の改変D配列でコードされるタンパク質は、トリプトファンの生合成経路に関与するASAが生合成生成物としてのトリプトファンによる酵素活性のフィードバック阻害を受けなくなるように酵素活性を改変された新規なタンパク質である。この新規なタンパク質をコードする改変DNAは、後記されるように、植物のトリプトファン含量を増加させる目的で植物の形質転換に使用される。   Further, a protein encoded by the above-mentioned modified D sequence, which is a specific example of the DNA of the third present invention, is characterized in that ASA involved in the tryptophan biosynthetic pathway inhibits feedback inhibition of enzyme activity by tryptophan as a biosynthetic product. It is a novel protein whose enzyme activity has been modified so as not to be affected by it. The modified DNA encoding this novel protein is used in plant transformation for the purpose of increasing the tryptophan content of the plant, as described below.

なお、一般的には、DNA配列の一部分の領域中にある塩基配列を改変する方法として、(Kunkel法 「Methods in Enzymology」 154巻、367号)、およびオリゴヌクレオチド−ダイレクト デュアルアンバー法、さらにその他の方法が知られている。   In general, as a method of modifying a base sequence in a partial region of a DNA sequence, (Kunkel method `` Methods in Enzymology '' Vol. 154, No. 367), and oligonucleotide-direct dual amber method, and other methods The method is known.

第1の発明のDNAでコードされるASAの第1アイソザイムαサブユニットを、トリプトファンによる酵素活性のフィードバック阻害を受けなくなるように改変するために、第1の発明のDNAの塩基配列の一部を改変する方針として、文献 「Plant Physiology」 第110巻、51頁〜59頁、1996年に記載されるトリプトファンアナログ体に耐性を示す突然変異アラビドプシスの公知のASA遺伝子に関する報告を参考にしながら、本発明者らは、配列表の配列番号1に記載のDNA (OSASA-1配列) の塩基配列の967番目の塩基、グアニン (G) をアデニン (A) に取換えることによって作製された改変DNAが所期の目的に有効であろうとの予想的な着想を得た。   In order to modify the first isozyme α subunit of ASA encoded by the DNA of the first invention so as not to receive feedback inhibition of enzyme activity by tryptophan, a part of the base sequence of the DNA of the first invention is modified. As a policy of modification, the present invention is described with reference to a report on a known ASA gene of a mutant Arabidopsis which is resistant to a tryptophan analog described in “Plant Physiology”, Vol. 110, pp. 51-59, 1996. The present inventors have found that a modified DNA prepared by replacing guanine (G) with adenine (A) at position 967 of the nucleotide sequence of DNA (OSASA-1 sequence) described in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing. I got the anticipated idea that it would be effective for the purpose of the period.

この着想に基づいて、本発明者らは、種々の研究を行ったが、多くの試行錯誤の結果として、イネのASAの第1アイソザイムのαサブユニットの遺伝子に対応するDNA配列 (すなわちOSASA-1配列) を含有するDNA断片を、プラスミドベクターp Bluescript II SK (+) のEcoRI切断部位の間にリゲーションキットにより挿入、連結してなる組換えプラスミドベクター (以下、pOSASA-1と称する) を作成し、これが第3の発明の目的の新規な改変DNAの作製のための出発材料として適することを認めた。   Based on this idea, the present inventors have conducted various studies, and as a result of many trials and errors, the DNA sequence corresponding to the gene of the α subunit of the first isozyme of rice ASA (that is, OSASA- A recombinant plasmid vector (hereinafter, referred to as pOSASA-1) obtained by inserting and ligating a DNA fragment containing (1 sequence) between the EcoRI cleavage sites of the plasmid vector p Bluescript II SK (+) using a ligation kit. And found that it was suitable as a starting material for the preparation of the novel modified DNA for the purpose of the third invention.

このような目的で新規な改変DNAを、前記の出発材料である組換えプラスミドベクターpOSASA-1から、PCR法に準じて作製するために本発明者らは研究をした。そのPCR法のために適当に使用できるプライマーとして、4種類のプライマー、すなわち、後記の配列表の配列番号16に記載の塩基配列を有するオリゴヌクレオチドよりなるプライマーOSASN1と、配列番号17に記載の塩基配列を有するオリゴヌクレオチドよりなるプライマーOSASN2と、配列番号18に記載の塩基配列を有するオリゴヌクレオチドよりなるプライマーOSASC1と、配列番号19に記載の塩基配列を有するオリゴヌクレオチドよりなるプライマーOSASC2とを化学合成により作製した。   For such a purpose, the present inventors studied to prepare a novel modified DNA from the above-mentioned starting material, the recombinant plasmid vector pOSASA-1, according to the PCR method. As primers that can be appropriately used for the PCR method, four types of primers, namely, a primer OSASN1 consisting of an oligonucleotide having a base sequence described in SEQ ID NO: 16 in the sequence listing below, and a base described in SEQ ID NO: 17 A primer OSASN2 consisting of an oligonucleotide having a sequence, a primer OSASC1 consisting of an oligonucleotide having a base sequence of SEQ ID NO: 18, and a primer OSASC2 consisting of an oligonucleotide having a base sequence of SEQ ID NO: 19, obtained by chemical synthesis. Produced.

上記の組換えプラスミドベクターpOSASA-1と、上記の4種の合成オリゴヌクレオチドよりなるプライマーとを利用して、後記の実施例2に詳述される方法を実施すると、第3の本発明における改変DNAの具体例である配列番号12に記載のDNA、すなわち改変 「D配列」 を収得することに成功できたのである。   By using the above-mentioned recombinant plasmid vector pOSASA-1 and the above-mentioned primers composed of the four kinds of synthetic oligonucleotides, the method described in Example 2 described below is carried out. The DNA of SEQ ID NO: 12, which is a specific example of the DNA, that is, the modified “D sequence” was successfully obtained.

次に、第3の発明によるDNAの具体例である上記の改変D配列(請求項2)を含有するDNA断片を作製するのに好適に使用でき且つ後記の実施例2において例示される手順よりなるDNAの改変方法をここに要約的に説明する。   Next, a procedure which can be suitably used to prepare a DNA fragment containing the above-mentioned modified D sequence (claim 2) which is a specific example of the DNA according to the third invention, and which is exemplified in Example 2 described below, The method of altering the resulting DNA is briefly described here.

(1) 第1の本発明のDNAのクローニング
配列表の配列番号1に記載される1734個の塩基からなる第1の発明のDNA、すなわち前記のOSASA-1配列を含有するDNA断片を、DNAリゲーションキットの利用により、ベクターp Bluescript II SK (+) のEcoRI切断部位の間に挿入、連結することによって、前記の組換えプラスミドベクターpOSASA-1を得る。このベクターpOSASA-1を大腸菌XLl-Blue MRF'に導入し、これで得られた形質転換大腸菌を増殖する。増殖された大腸菌細胞から、常法で抽出することにより組換えプラスミドベクターpOSASA-1を大量に収得する。この操作により第1の発明によるDNA配列、すなわちOSASA-1配列をクローニングする。
(1) Cloning of the DNA of the first invention The DNA of the first invention consisting of 1734 bases described in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, that is, a DNA fragment containing the OSASA-1 sequence, Using the ligation kit, the above-mentioned recombinant plasmid vector pOSASA-1 is obtained by inserting and ligating between the EcoRI cleavage sites of the vector p Bluescript II SK (+). This vector pOSASA-1 is introduced into Escherichia coli XL1-Blue MRF ', and the transformed Escherichia coli thus obtained is propagated. A large amount of the recombinant plasmid vector pOSASA-1 is obtained from the grown Escherichia coli cells by extraction in a conventional manner. By this operation, the DNA sequence according to the first invention, that is, the OSASA-1 sequence is cloned.

(2) CR用プライマーの構築
DNA合成装置 (Model-391、アプライド バイオシステムズ社製) を利用して、下記の塩基配列を有する4種類のオリゴヌクレオチドをプライマーとして合成する。すなわち、下記のとおり、配列表の配列番号16に記載の塩基配列を有するオリゴヌクレオチドよりなるプライマーOSASN1と、配列番号17に記載の塩基配列を有するオリゴヌクレオチドよりなるプライマーOSASN2と、配列番号18に記載の塩基配列を有するオリゴヌクレオチドよりなるプライマーOSASC1と、配列番号19に記載の塩基配列を有するオリゴヌクレオチドよりなるプライマーOSASC2とを化学合成により作製する。
(2) Construction of CR primer
Using a DNA synthesizer (Model-391, manufactured by Applied Biosystems), four types of oligonucleotides having the following nucleotide sequences are synthesized as primers. That is, as described below, a primer OSASN1 comprising an oligonucleotide having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 16 in the sequence listing, a primer OSASN2 comprising an oligonucleotide having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 17, and SEQ ID NO: 18 A primer OSASC1 consisting of an oligonucleotide having the base sequence of SEQ ID NO: 19 and a primer OSASC2 consisting of an oligonucleotide having the base sequence of SEQ ID NO: 19 are produced by chemical synthesis.

(i) プライマーOSASAN1 (配列表の配列番号16に記載され且つ下記される塩基配列をもつプライマー):
5'-GAGTCAGTTGACGAAGCGTATGAGG-3'
(ii) プライマーOSASAN2 (配列表の配列番号17に記載され且つ下記される塩基配列をもつプライマー):
5'-GTACATTTGCTAACCCCTTTGAGG-3'
(iii) プライマーOSASAC1 (配列表の配列番号18に記載され且つ下記される塩基配列をもつプライマー):
5'-CAAAGGGGTTAGCAAATGTACGC-3'
(iv) プライマーOSASAC2 (配列表の配列番号19に記載され且つ下記される塩基配列をもつプライマー):
5'-GTTCAACGTTCATCAGTTTCTCCACC-3'
(3) 所要なDNA断片のPCR法による増殖と回収
所要なDNA断片を増殖して得るために、PCR法の第一段階として2つの反応、すなわち下記の (A) 反応と (B)反応とを行う。
(i) primer OSASAN1 (primer having a base sequence described in SEQ ID NO: 16 in the sequence listing and described below):
5'-GAGTCAGTTGACGAAGCGTATGAGG-3 '
(ii) primer OSASAN2 (primer having a base sequence described in SEQ ID NO: 17 in the sequence listing and described below):
5'-GTACATTTGCTAACCCCTTTGAGG-3 '
(iii) primer OSASAC1 (primer having a base sequence described in SEQ ID NO: 18 in the sequence listing and described below):
5'-CAAAGGGGTTAGCAAATGTACGC-3 '
(iv) Primer OSASAC2 (primer having a base sequence described in SEQ ID NO: 19 in the sequence listing and described below):
5'-GTTCAACGTTCATCAGTTTCTCCACC-3 '
(3) Propagation and Recovery of Required DNA Fragments by PCR In order to obtain the required DNA fragments by proliferating, the first step of the PCR method involves two reactions, namely the following (A) reaction and (B) reaction. I do.

その(A)反応は、テンプレートとして用いられる前記の組換えプラスミドベクターpOSASA-1と、プライマーとして用いられる前記のプライマーOSASAN1 (配列番号16の合成オリゴヌクレオチド) と、プライマーOSASAC1 (配列番号18の合成オリゴヌクレオチドであり、5'-末端から8〜10番目のGTTが改変D配列の改変部AACを誘導できるプライマー) とを、PCR法用の通常の反応液 (Tris-HCl、MgCl2、KCl、4種のデオキシヌクチオチド三リン酸 (dNTP)、およびLaTaqDNAポリメラーゼを含有) に加え、次いで増殖反応を行うことから成る。   The (A) reaction was carried out using the above-mentioned recombinant plasmid vector pOSASA-1 used as a template, the above-mentioned primer OSASAN1 (synthetic oligonucleotide of SEQ ID NO: 16) used as a primer, and the primer OSASAC1 (synthetic oligonucleotide of SEQ ID NO: 18). A nucleotide, and a GTT at the 8th to 10th position from the 5'-end is a primer capable of inducing a modified portion AAC of the modified D sequence) and a normal reaction solution for PCR (Tris-HCl, MgCl2, KCl, 4 types) Containing deoxynucleotide triphosphate (dNTP) and LaTaq DNA polymerase), followed by performing a growth reaction.

この(A)反応によって、前記の改変D配列のうちの或る領域における塩基配列をもつDNA断片 (DNA断片-Aと称す) が増殖反応により生成される。   By the reaction (A), a DNA fragment having a base sequence in a certain region of the modified D sequence (referred to as DNA fragment-A) is generated by a proliferation reaction.

また (B) 反応は、テンプレートとして用いられる前記の組換えプラスミドベクターpOSASA-1と、プライマーとして用いられる前記のプライマーOSASAC2 (配列番号19の合成オリゴヌクレオチド) と、プライマーOSASAN2 (配列番号17の合成オリゴヌクレオチドであり、5'-末端から12〜14番目のAACが改変D配列の改変AACを誘導できるプライマー) とを、(A) 反応で用いたと同じPCR法用の通常の反応液に加え、次いで増殖反応を行うことから成る。   (B) The reaction was performed using the recombinant plasmid vector pOSASA-1 used as a template, the primer OSASAC2 (synthetic oligonucleotide of SEQ ID NO: 19) used as a primer, and the primer OSASAN2 (synthetic oligonucleotide of SEQ ID NO: 17). A nucleotide, a 12th to 14th AAC from the 5′-end is a primer capable of inducing a modified AAC of the modified D sequence) and (A) to the same normal reaction solution for the PCR method used in the reaction, and then Performing a proliferative reaction.

この(B)反応によって、前記の改変D配列のうちの或る領域における塩基配列を含有するDNA断片 (DNA断片-Bと称す) が増殖反応により生成される。PCR法による上記の増殖反応は、市販のPCR反応装置を用いて実施できる。   By the reaction (B), a DNA fragment containing a base sequence in a certain region of the modified D sequence (referred to as DNA fragment-B) is produced by a proliferation reaction. The above-mentioned proliferation reaction by the PCR method can be performed using a commercially available PCR reaction device.

増殖反応の終了後に、上記の (A) 反応の増殖反応液を低融点アガロース電気泳動により分画して、増殖生成物としての268bp (ベースペア) のDNA断片-Aを含むバンドをアガロースゲルから切出す。また、上記の (B) 反応の増殖反応液を同様に低融点アガロース電気泳動により分画し、そしてそのアガロースゲルから336bp (ベースペア) のDNA断片-Bを含むバンドを切出す。   After completion of the growth reaction, the growth reaction solution of the above reaction (A) was fractionated by low-melting point agarose electrophoresis, and a band containing a 268 bp (base pair) DNA fragment-A as a growth product was removed from the agarose gel. Cut out. Similarly, the proliferation reaction solution of the above-mentioned reaction (B) is fractionated by low-melting point agarose electrophoresis, and a band containing a DNA fragment-B of 336 bp (base pair) is cut out from the agarose gel.

次いで、それら2つのゲル切片をDNA精製キット、例えばGenclean II (フナコシ社製) により精製することにより、DNA断片-Aの精製品と、DNA断片-Bの精製品とをそれぞれ回収する。   Next, the two gel slices are purified using a DNA purification kit, for example, Genclean II (manufactured by Funakoshi), thereby recovering a purified DNA fragment-A and a purified DNA fragment-B.

さらに、PCR法の第2段階として、配列表の配列番号1に記載の塩基配列のうちの967番目のグアニンをアデニンに置換してなる塩基配列をもつDNA配列 (すなわち配列番号12の塩基配列をもつ第3の発明による改変D配列断片に相当する配列) の部分領域に相当する583bp (ベースペア) のDNA断片 (C断片) を作製する工程を行う。   Further, as a second step of the PCR method, a DNA sequence having a nucleotide sequence obtained by substituting guanine at position 967 of the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 1 with adenine (that is, the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 12 A 583 bp (base pair) DNA fragment (C fragment) corresponding to a partial region of the modified D sequence fragment according to the third aspect of the present invention.

このためには、テンプレートとして用いられる前記の (A) 反応の増副生成物であるDNA断片-Aの精製品 (配列長268bp) と、(B) 反応の増副生成物であるDNA断片-Bの精製品 (配列長336bp) とを、PCR法用の通常の増殖反応液 (Tris-HCl、MgCl2、KCl、4種のdNTP、およびLa Taq DNAポリメラーゼを含有) に加え、次いで増殖反応を行う。その反応終了後に、その反応液を低融点アガロース電気泳動により分画し、そのアガロースゲルから、配列長583bpの所期のDNA断片 (DNA断片-Cと称す) を含有するバンドを切出す。   For this purpose, a purified product of the DNA fragment-A (sequence length 268 bp), which is a by-product of the reaction (A), used as a template, and a DNA fragment-, a by-product of the reaction (B), Add purified product of B (sequence length 336 bp) to a normal growth reaction solution for PCR (containing Tris-HCl, MgCl2, KCl, four dNTPs, and La Taq DNA polymerase). Do. After completion of the reaction, the reaction solution is fractionated by low-melting point agarose electrophoresis, and a band containing a desired DNA fragment having a sequence length of 583 bp (referred to as DNA fragment-C) is cut out from the agarose gel.

そのゲル切片を、DNA精製キット、例えばGenclean IIキット (フナコシ社製) により精製して、DNA断片-Cの精製品を得る。このDNA断片-Cは、第3の本発明による改変D配列のDNA断片の部分領域に相当する塩基配列をもち、且つ制限酵素AflIIおよびBglIIの切断部位を内部に含有する構造をもつものである。   The gel slice is purified using a DNA purification kit, for example, Genclean II kit (Funakoshi) to obtain a purified DNA fragment-C. This DNA fragment-C has a nucleotide sequence corresponding to the partial region of the DNA fragment of the modified D sequence according to the third invention, and has a structure containing a cleavage site for restriction enzymes AflII and BglII therein. .

また、このDNA断片-Cは、制限酵素AflIIおよびBglIIで切断することにより目的とする塩基配列の置換部位を内部に含み、5'-末端に制限酵素AflII切断部位を、3'-末端に制限酵素BglII切断部位をもつ、全長288bpのDNA断片-αを得ることができる。   Further, this DNA fragment-C contains a substitution site of the target nucleotide sequence by digestion with restriction enzymes AflII and BglII, and a restriction enzyme AflII cleavage site at the 5′-terminal and a restriction site at the 3′-terminal. A 288 bp DNA fragment-α having a BglII enzyme cleavage site can be obtained.

(4) 改変D配列を含有するDNA断片のクローニング
次に、上記の(3)項で得られたDNA断片-Cを利用して、所望の改変D配列を含有するDNA断片を収得する。
(4) Cloning of DNA fragment containing modified D sequence Next, using the DNA fragment-C obtained in the above section (3), a DNA fragment containing the desired modified D sequence is obtained.

そのために、先ず、上記のDNA断片-Cを制限酵素AflIIと制限酵素BglIIで処理する。これによって、DNA断片-Cから、5'-側にAflII切断部位を、3'-側にBglII切断部位を有する改変D配列の一部分を有するDNA断片を切り取る。このようにして、目的の改変D配列に相当するDNA配列を含有するDNA断片の試料(i) が得られる。   For that purpose, first, the above DNA fragment-C is treated with a restriction enzyme AflII and a restriction enzyme BglII. Thus, a DNA fragment having a part of the modified D sequence having an AflII cleavage site on the 5′-side and a BglII cleavage site on the 3′-side is cut out from the DNA fragment-C. Thus, a sample (i) of a DNA fragment containing the DNA sequence corresponding to the target modified D sequence is obtained.

次に、配列表の配列番号1に記載のDNA (すなわちOSASA-1配列) を含むプラスミドベクターpOSASA-1を制限酵素AflIIと制限酵素BglIIで処理することにより、5'-側にBglII切断部位を有し且つ3'-側にAflII切断部位を有して、しかも配列番号1に記載のDNAの1番目の塩基から933番目までの部分領域と1220番目の塩基から1734番目の塩基までの部分領域を含むプラスミド断片 (ii) が選られる。   Next, by treating the plasmid vector pOSASA-1 containing the DNA described in SEQ ID NO: 1 of the sequence listing (that is, the OSASA-1 sequence) with the restriction enzymes AflII and BglII, a BglII cleavage site was placed on the 5′-side. Having an AflII cleavage site on the 3′-side, and a partial region from the 1st base to the 933th base and the 1220th base to the 1734th base of the DNA described in SEQ ID NO: 1. A plasmid fragment (ii) containing

ここで得られたAflII-BglII-プラスミド断片 (ii) を前記の改変D配列に相当するDNA配列を含有するDNA断片の試料 (i) と混合し、ついでDNAリゲーション・キットで連結反応にかけると、配列番号12の改変D配列を含有する組換えプラスミド (以下では、pBluescript-DNA-Dプラスミドと称す) を作製できる。   The thus obtained AflII-BglII-plasmid fragment (ii) is mixed with a DNA fragment sample (i) containing a DNA sequence corresponding to the modified D sequence, and then subjected to a ligation reaction using a DNA ligation kit. And a recombinant plasmid containing the modified D sequence of SEQ ID NO: 12 (hereinafter, referred to as pBluescript-DNA-D plasmid) can be prepared.

この組換えプラスミドすなわちpBluescript-DNA-Dプラスミドを大腸菌XL1-Blue MRF'に導入して形質転換し、こうして得られた形質転換大腸菌 (エシエリヒア・コリXLl-Blue MRF'/pBluescript-DNA-Dと称する:寄託番号FERM BP-6451) を液体培地中で培養して増殖させる。大量に増殖された大腸菌細胞は、前記の組換えプラスミド、すなわちpBluescript-DNA-Dプラスミドのコッピイを含有する。このようにして改変D配列はクローニングできる。その大腸菌培養細胞から、常法により改変D配列を含有するプラスミドを抽出して取る。   This recombinant plasmid, i.e., the pBluescript-DNA-D plasmid was introduced into Escherichia coli XL1-Blue MRF 'for transformation, and the transformed Escherichia coli thus obtained (referred to as Escherichia coli XL1-Blue MRF' / pBluescript-DNA-D). : Deposit No. FERM BP-6451) is cultured and grown in a liquid medium. Escherichia coli cells grown in large quantities contain the recombinant plasmid described above, ie, the Coppii of the pBluescript-DNA-D plasmid. In this way, the modified D sequence can be cloned. From the Escherichia coli culture cells, a plasmid containing the modified D sequence is extracted and taken by a conventional method.

(5) 改変D配列のDNA断片の回収
前項 (4) で得られた改変D配列を含有するプラスミドを、次いで制限酵素EcoRIで処理することによって消化する。これによってEcoRI切断部位に隣接する5'-側端に塩基配列ATGを有し且つ3'-側端にもEcoRI切断部位を有する延伸部を有する改変D配列を含有するDNA断片を含有する消化反応液を得ることができる。
(5) Recovery of DNA fragment of modified D sequence The plasmid containing the modified D sequence obtained in (4) above is digested by treating with a restriction enzyme EcoRI. Thus, a digestion reaction containing a DNA fragment containing a modified D sequence having the base sequence ATG at the 5′-side end adjacent to the EcoRI cleavage site and having an extension having the EcoRI cleavage site also at the 3′-side end A liquid can be obtained.

この消化反応液を、低融点アガロース電気泳動により分画して、前記のDNA断片を含むバンドをアガロースゲルから切出す。切出されたアガロースゲル片をTEバッファーに溶解し、得られた溶液をフェノールで抽出すると、フェノール抽出液に前記のDNA断片が回収される。前記のDNA断片を含むフェノール抽出液を、3M酢酸ナトリウム水溶液およびエタノールを混合し、その混合物を20℃で約6時間放置し、さらに低温で遠心分離すると、前記のDNA断片が沈殿する。これを減圧下に乾燥すると、目的の改変D配列を内部に含有するDNA断片が粉末として得られる。この改変D配列を含有するDNA断片の粉末は水に可溶性である。   The digestion reaction solution is fractionated by low melting point agarose electrophoresis, and the band containing the DNA fragment is cut out from the agarose gel. The excised agarose gel piece is dissolved in a TE buffer, and the resulting solution is extracted with phenol, whereby the DNA fragment is recovered in a phenol extract. The phenol extract containing the DNA fragment is mixed with a 3M aqueous sodium acetate solution and ethanol, and the mixture is left at 20 ° C. for about 6 hours, and further centrifuged at a low temperature to precipitate the DNA fragment. When this is dried under reduced pressure, a DNA fragment containing the desired modified D sequence therein is obtained as a powder. The powder of the DNA fragment containing the modified D sequence is soluble in water.

以上の説明においては、第3の発明によるDNAの具体例である改変D配列を含有するDNA断片は、遺伝子工学の技法を利用する方法で作製された。しかしながら、配列表の配列番号12に記載の塩基配列を参照しながら、従来知られているポリヌクレオチド化学合成法によっても製造できる。   In the above description, a DNA fragment containing a modified D sequence, which is a specific example of the DNA according to the third invention, was produced by a method utilizing genetic engineering techniques. However, it can also be produced by a conventionally known polynucleotide chemical synthesis method with reference to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 12 in the sequence listing.

なお、第1の発明による配列番号1のDNAの塩基配列のうちの967番目のグアニンをアデニンに置換して改変する場合について、第3の発明の実施法を説明した。しかしながら、第1の発明による配列番号1に記載のDNAを、テンプレートとして用い且つ適当に工夫された塩基配列を有する合成オリゴヌクレオチドの数種類を組み合わせてプライマーとして用いるならば、第1の発明による配列番号1のDNAの967番目の場所とは別の場所における塩基を別の塩基で取代えて改変された別の改変DNAを作製することが可能である。   The method of implementing the third invention has been described for the case where the guanine at position 967 in the nucleotide sequence of the DNA of SEQ ID NO: 1 is modified by adenine according to the first invention. However, if the DNA described in SEQ ID NO: 1 according to the first invention is used as a template and used as a primer in combination with several types of synthetic oligonucleotides having appropriately devised base sequences, the SEQ ID NO: 1 according to the first invention is used. It is possible to produce another modified DNA by replacing a base at a different position from the 967th position of one DNA with another base.

更に、本発明者らは別段の研究を進めた。その結果、植物体に外来遺伝子を導入して植物体を形質転換され、得られたトランスジェニック植物体で外来遺伝子を発現させるための従来知られたバイオテクノロジー技法を利用することによって、第1の発明によるイネのASAの第1アイソザイムのαサブユニットをコードする新規DNAも、第3の発明によるイネのASAの第1アイソザイムのαサブユニットをコードするDNAから作成された新規な改変DNAも、組換えベクターに組込んだ後に植物体に導入することができ、しかも植物体内で発現できることが知見された。   Furthermore, the present inventors have proceeded with further research. As a result, the plant is transformed by introducing a foreign gene into the plant, and by utilizing a conventionally known biotechnology technique for expressing the foreign gene in the obtained transgenic plant, the first is achieved. Neither the novel DNA encoding the α subunit of the first isozyme of rice ASA according to the invention nor the novel modified DNA created from the DNA encoding the α subunit of the first isozyme of rice ASA according to the third invention, It has been found that they can be introduced into a plant after being integrated into a recombinant vector and can be expressed in the plant.

従って、第4の本発明(特許請求の範囲の請求項3の発明)においては、イネのアントラニル酸シンターゼの第1アイソザイムのαサブユニットの活性を有するがトリプトファンによるフィードバック抑制に対して非感受性であるタンパク質をコードする第3の発明によるDNAであって、配列番号12に記載の塩基配列をもつDNA(すなわち改変D配列のDNA)を担持する組換えベクターを導入されて形質転換された植物細胞を有し、そして導入された前記DNAが発現可能であることを特徴とする、形質転換植物が提供される。   Therefore, in the fourth invention (the invention of claim 3 of the claims), the present invention has the activity of the α subunit of the first isozyme of rice anthranilate synthase but is insensitive to feedback suppression by tryptophan. A plant cell transformed with a recombinant vector carrying a DNA having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 12 (ie, DNA having a modified D sequence), which is a DNA according to the third invention encoding a certain protein. And a transgenic plant, characterized in that the introduced DNA can be expressed.

しかも、第4の発明による形質転換植物体がこれを裁培すると種子を結実できる植物である場合、その植物を通常の条件で裁培して植物の種子を収獲できることが知見された。   In addition, it has been found that when the transformed plant according to the fourth aspect of the present invention is a plant that can produce seeds when cultivated, the plant can be cultivated under ordinary conditions to harvest the seeds of the plant.

従って、第5の発明においては、(特許請求の範囲の請求項4の発明)第3の発明による改変DNAを担持する組換えベクターを植物細胞に導入することによって得られ且つ前記のDNAが発現可能である形質転換植物を裁培し、さらにその裁培により結実した植物から採取された種子であることを特徴とする、形質転換植物の種子が提供される。   Therefore, in the fifth invention, (the invention of claim 4 of the present invention) which is obtained by introducing a recombinant vector carrying the modified DNA according to the third invention into a plant cell and the DNA is expressed Provided is a seed of a transformed plant, which is obtained by cultivating a transformed plant that is possible, and further, being a seed collected from a fruited plant by the cultivation.

さらにまた、第6の発明(特許請求の範囲の請求項5の発明)によると、配列表の配列番号12に記載の塩基配列を有し改変D配列と命名されたDNA配列を担うDNA断片が組み込まれてある組換えベクターであって、宿主細胞中で該DNA配列を発現することができる組換えベクターが提供される。   Furthermore, according to the sixth invention (the invention of claim 5 of the claims), a DNA fragment having the base sequence of SEQ ID NO: 12 in the sequence listing and carrying a DNA sequence designated as a modified D sequence is An integrated recombinant vector is provided which is capable of expressing the DNA sequence in a host cell.

また、第7の発明(特許請求の範囲の請求項6の発明)によると、配列表の配列番号12に記載の塩基配列を有してD配列と命名されたDNA配列を担うDNA断片が組み込まれた組換えベクターであって、宿主細胞中で該DNA配列を発現することができる組換えベクターで形質転換された大腸菌が新規微生物として提供される。   According to the seventh invention (the invention of claim 6 of the claims), a DNA fragment having the base sequence of SEQ ID NO: 12 and carrying a DNA sequence designated as D sequence is incorporated. Escherichia coli transformed with the recombinant vector, which is capable of expressing the DNA sequence in a host cell, is provided as a novel microorganism.

第7の発明による形質転換大腸菌の例は、ブダペスト条約の規約下に受託番号FERM BP-6451で寄託されてある前記の大腸菌XL1-Blue MRF'/p Bluescript-DNA-Dであることができる。   An example of the transformed Escherichia coli according to the seventh invention may be the aforementioned Escherichia coli XL1-Blue MRF '/ p Bluescript-DNA-D deposited under the accession number FERM BP-6451 under the terms of the Budapest Treaty.

第1の発明によるDNA、あるいは第3の発明によるDNAを外来遺伝子として用いて植物を形質転換する場合には、形質転換できる植物の種類は多種多様であり、また植物の形質転換のために外来遺伝子としての本発明DNAを植物に導入する方法は、その目的で行われる従来公知のバイオテクノロジーの種々な技法であることができる。   When a plant is transformed by using the DNA according to the first invention or the DNA according to the third invention as a foreign gene, the types of plants that can be transformed are diverse, and foreign plants must be used for plant transformation. The method of introducing the DNA of the present invention as a gene into a plant can be any of various conventionally known biotechnology techniques performed for the purpose.

第1の発明のDNAまたは第3の発明のDNAを外来遺伝子としてイネ植物に導入するために好適に実施でき且つ後記の実施例に例示される方法を以下に要約的に説明する。 A method which can be suitably carried out to introduce the DNA of the first invention or the DNA of the third invention as a foreign gene into a rice plant and is exemplified in Example 3 to be described later is summarized below.

(a) 外来遺伝子の導入用の組換えベクターの作成
従来知られているトウモロコシのユビキチンプロモーター、1stイントロンおよびNOSターミネーターと、ホスフィノスリシン耐性遺伝子、さらに微生物にのみに効果の発現するアンピシリン耐性遺伝子とを含有する既知のプラスミドベクターpUBA(Plant Molecular Biology, 第18巻4号、675頁-689頁、1992年) をバッファー中で制限酵素BamHIおよびSacIで処理すると、ユビキチンプロモーターの下流で、1stイントロンの下流のBamHI切断部位で切断され、且つNOSターミネーターの上流のSacI切断部位で切断された約4.8Kbのサイズのベクター断片を得ることができる。
(a) Preparation of a recombinant vector for introducing a foreign gene Conventionally known corn ubiquitin promoter, 1st intron and NOS terminator, and a phosphinothricin resistance gene, and an ampicillin resistance gene that is effective only in microorganisms When treated with the restriction enzymes BamHI and SacI in a buffer, the known plasmid vector pUBA (Plant Molecular Biology, Vol. 18, No. 4, pp. 675-689, 1992) containing the 1st intron downstream of the ubiquitin promoter. , A vector fragment having a size of about 4.8 Kb, which is cleaved at a BamHI cleavage site downstream of and a SacI cleavage site upstream of a NOS terminator, can be obtained.

そのベクターDNA断片の水溶液を、本発明のDNAを含有するDNA断片の水溶液と混合し、その混合物をDNAリゲーションキットで処理して連結反応を行う。これによると、ベクターDNA断片のユビキチンプロモーターとNOSターミネーター領域の間に本発明のDNAを含有するDNA断片が挿入、連結されてある組換えベクターを得ることができる。   The aqueous solution of the vector DNA fragment is mixed with the aqueous solution of the DNA fragment containing the DNA of the present invention, and the mixture is treated with a DNA ligation kit to perform a ligation reaction. According to this, a recombinant vector having a DNA fragment containing the DNA of the present invention inserted and ligated between the ubiquitin promoter and the NOS terminator region of the vector DNA fragment can be obtained.

選られた組換えベクターを大腸菌JM109に導入して、形質転換大腸菌を得る。   The selected recombinant vector is introduced into E. coli JM109 to obtain transformed E. coli.

得られた形質転換大腸菌を、抗生物質アンピシリン含有培地に接種、培養することにより、アンピシリン耐性の大腸菌コロニーを数個を得る。これらのコロニーをさらにアンピシリン含有の培地中でそれぞれ別々に増殖させる。   The resulting transformed Escherichia coli is inoculated and cultured in a medium containing the antibiotic ampicillin to obtain several ampicillin-resistant colonies of Escherichia coli. These colonies are further separately grown in a medium containing ampicillin.

各コロニーごとの増殖されたアンピシリン耐性の大腸菌から、それぞれにプラスミドを回収する。回収されたプラスミドは、挿入DNAの向きが相異なる種々なプラスミドを含む。各コロニーごとに回収されたプラスミドを、適当な制限酵素で消化して切り出された種々のDNA断片を含む消化反応液をアガロースゲル電気泳動にかけて、それらDNA断片の大きさ及び塩基配列を解析すると、組換えプラスミドのユビキチンプロモーターの下流に本発明のDNAを正常な向きで挿入、連結されている適当なプラスミド(約6.5Kbのサイズ) を選抜できる。   The plasmid is recovered from each ampicillin-resistant E. coli grown in each colony. The recovered plasmids include various plasmids having different inserted DNA directions. Plasmids recovered for each colony were digested with appropriate restriction enzymes and digested with various DNA fragments cut out and subjected to agarose gel electrophoresis to analyze the size and base sequence of those DNA fragments. An appropriate plasmid (about 6.5 Kb in size) in which the DNA of the present invention is inserted and ligated in the normal direction downstream of the ubiquitin promoter of the recombinant plasmid can be selected.

第1の発明の配列表の配列番号1のDNAが組み込まれているプラスミドをベクターpUBdW1と称し、第2の発明の配列表の配列番号10のDNAが組み込まれているプラスミドをベクターpUBdW2と称し、さらには、第3の発明の配列表の配列番号12の改変D配列のDNAが組み込まれているプラスミドをベクターpUBdDと称する。   A plasmid incorporating the DNA of SEQ ID NO: 1 of the sequence listing of the first invention is referred to as a vector pUBdW1, and a plasmid incorporating the DNA of SEQ ID NO: 10 of the sequence listing of the second invention is referred to as a vector pUBdW2, Further, a plasmid in which the DNA of the modified D sequence of SEQ ID NO: 12 in the sequence listing of the third invention is integrated is referred to as a vector pUBdD.

また、アグロバクテリウム法に遺伝子導入用組換えベクターとしてハイグロマイシン耐性遺伝子を含有する既知のプラスミドベクターplG121-Hm(Plant Cell Phisiol, 第31巻805頁〜813頁、1990年) をバッファー中で制限酵素PmeIおよびSacIで処理すると、約9.8Kbのサイズのベクター断片を得ることができる。   In addition, the known plasmid vector plG121-Hm (Plant Cell Phisiol, Vol. 31, pp. 805-813, 1990) containing the hygromycin resistance gene as a recombinant vector for gene transfer in the Agrobacterium method was restricted in the buffer. When treated with the enzymes PmeI and SacI, a vector fragment having a size of about 9.8 Kb can be obtained.

また、上記したプラスミドベクターpUBdW1, pUBdW2またはpUBdDをバッファー中でSphIおよびSacIで処理し、SphI切断部位を平滑化処理することによりユビキチンプロモーター、1stイントロンの下流に本発明のDNAが連結したベクター断片を得ることができる。   Further, the above plasmid vector pUBdW1, pUBdW2 or pUBdD is treated with SphI and SacI in a buffer, and the SphI cleavage site is blunted to thereby remove the ubiquitin promoter, a vector fragment having the DNA of the present invention connected downstream of the 1st intron. Obtainable.

これらの本発明DNAが連結したベクター断片の各々を用いると、上記の方法と同じ方法により、連結反応、形質転換大腸菌の作出、プラスミドの回収を行うことにより本発明のDNAが正常な向きで挿入連結されているアグロバクテリウム法による遺伝子導入用の組換えベクターを得ることができる。   Using each of these vector fragments to which the DNA of the present invention is ligated, the DNA of the present invention is inserted in a normal orientation by performing the ligation reaction, the production of transformed E. coli, and the collection of the plasmid in the same manner as described above. A linked recombinant vector for gene transfer by the Agrobacterium method can be obtained.

第1の発明の配列表の配列番号1のDNAが組み込まれているプラスミドを、ベクターpUb-OSASAW1と称し、第2の発明の後記の配列表の配列番号10のDNAが組み込まれているプラスミドを、ベクターpUb-OSASAW2と称し、さらには、第3の発明の配列表の配列番号12の改変D配列の断片のDNAが組み込まれているプラスミドを、ベクターpUb-OSASA1Dと称する。   A plasmid in which the DNA of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing of the first invention is incorporated, referred to as a vector pUb-OSASAW1, and a plasmid in which the DNA of SEQ ID NO: 10 in the later-described sequence listing of the second invention is incorporated. The plasmid in which the DNA of the fragment of the modified D sequence of SEQ ID NO: 12 in the sequence listing of the third invention is incorporated is referred to as a vector pUb-OSASA1D.

(b) イネのカルスの調製
イネの完熟種子から籾殻を除き、得られた外皮付きコメ種子をエタノール溶液で殺菌、次いで次亜塩素酸ナトリウムの希水溶液で殺菌し、さらに滅菌水で洗浄する。
(b) Preparation of rice callus Rice husks are removed from the mature rice seeds, and the obtained rice seeds with hulls are sterilized with an ethanol solution, then sterilized with a dilute aqueous solution of sodium hypochlorite, and further washed with sterilized water.

MS培地にショ糖、植物ホルモンとしての2,4-PA、寒天を加えてなる組成のカルス形成用培地に、前の外皮付きコメ種子を置く。28℃で1日当り15〜18時間にわたり、1500〜2500ルックスの大陽光を照射しながら40〜50日間、培養すると、イネのカルスが形成される。そのカルスを種子の胚乳部分から切取りカルスを得る。   The rice seed with the hulls is placed on a callus formation medium composed of MS medium supplemented with sucrose, 2,4-PA as a plant hormone, and agar. When cultured at 28 ° C. for 15 to 18 hours per day for 15 to 18 hours under sunlight of 1500 to 2500 lux for 40 to 50 days, rice calli are formed. The callus is cut from the endosperm portion of the seed to obtain a callus.

(c) イネ・カルス細胞への外来遺伝子の導入
前項(a) に記載したように作製された、本発明DNAを正常に挿入、連結してある組換えベクター(すなわち、前記のベクターpUb-OSASAW1、pUb-OSASAW2またはpUb-OSASA1D) を公知のアグロバクテリウム法によりカルス細胞へ導入するために、まず宿主であるアグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens) への組み込みを行う。組み込みは公知のエレクトロポレーション法(植物組織培養、第10巻2号、194頁-196頁、1993年)により行う。
(c) Introduction of a foreign gene into rice callus cells The recombinant vector prepared as described in the preceding section (a), into which the DNA of the present invention has been normally inserted and ligated (that is, the aforementioned vector pUb-OSASAW1 In order to introduce pUb-OSASAW2 or pUb-OSASA1D) into callus cells by the known Agrobacterium method, first, it is incorporated into Agrobacterium tumefaciens which is a host. Integration is performed by a known electroporation method (plant tissue culture, Vol. 10, No. 2, pp. 194-196, 1993).

前記(b) に示されたようにして得られたカルス細胞とこのようにして得られたアグロバクテリウム細菌を公知の方法(細胞工学別冊、モデル植物の実験プロトコール、93頁〜98頁、1996年、秀潤社発行) にしたがって、共存培養を行うと、イネカルス細胞への本発明のDNAを導入できる。そして、ハイグロマイシンに耐性で、本発明のDNAが形質転換された植物細胞が得られる。   Callus cells obtained as shown in the above (b) and Agrobacterium bacteria thus obtained were prepared by a known method (Cell Engineering Separate Volume, Experimental Protocol for Model Plants, pp. 93-98, 1996). The co-culture is performed according to the method described in (1) published by Shujunsha, and the DNA of the present invention can be introduced into rice callus cells. Then, a plant cell which is resistant to hygromycin and transformed with the DNA of the present invention is obtained.

(d) 形質転換植物細胞の再選抜
上記のように得られたハイグロマイシン耐性の形質転換植物細胞の中から、本発明DNAを外来遺伝子として十分に有効な量で含有する形質転換植物細胞のみを再選抜する。
(d) Re-selection of transformed plant cells From the hygromycin-resistant transformed plant cells obtained as described above, only transformed plant cells containing the DNA of the present invention in a sufficiently effective amount as a foreign gene are used. Reselect.

このために、前者の形質転換細胞を、N6培地にショ糖と、2,4-PAと、ゲルライトと、トリプトファンのアナログ体である、5MT(すなわち5-メチルトリプトファン) とを添加してなる再選抜用培地上に移植する。   For this purpose, the former transformed cells were reconstituted by adding sucrose, 2,4-PA, gellite, and 5MT (ie, 5-methyltryptophan), which is an analog of tryptophan, to N6 medium. Implant on selection medium.

移植された細胞を、1日当たり16時間、2000ルックスの光で照射しながら25〜28℃で25〜30日間培養する。   The transplanted cells are cultured for 16 hours per day at 25-28 ° C. for 25-30 days while irradiating with 2000 lux light.

本発明DNAを外来遺伝子として十分に有効な量で含有する形質転換植物細胞は、培地中に細胞増殖阻害剤として作用する5MTが存在していても5MT耐性であって、生育できる。5MT添加の上記培地で生育できた5MT耐性の培養植物細胞を選抜する。   Transformed plant cells containing the DNA of the present invention in a sufficiently effective amount as a foreign gene are resistant to 5MT and can grow even if 5MT acting as a cell growth inhibitor is present in the medium. 5MT-resistant cultured plant cells that can grow in the above-mentioned medium supplemented with 5MT are selected.

(e) 再選抜された5MT耐性の形質転換植物細胞からの植物体の再生
上記のように再選抜された5HT耐性の培養植物細胞を、植物組織培養用のMS培地にショ糖、植物ホルモンとしてのベンジルアデニン、ナフタレン酢酸、ゲルライトを添加してなる植物体再生用の分化培地に移植する。
(e) Regeneration of Plants from Reselected 5MT-Resistant Transformed Plant Cells The 5HT-resistant cultured plant cells reselected as described above are converted into MS medium for plant tissue culture as sucrose and plant hormone. Of benzyladenine, naphthaleneacetic acid, and gellite.

移植された細胞を、2000ルックスの光を1日当り16時間照射しながら25〜28℃で25〜30日間培養する。このようにすると、培養された形質転換植物細胞から、分化により、芽と根が再生できる。   The transplanted cells are cultured at 25-28 ° C. for 25-30 days while irradiating with 2000 lux light for 16 hours per day. In this manner, shoots and roots can be regenerated from the cultured transformed plant cells by differentiation.

再生した芽と根を含有する幼芽が長さ10〜30mmに生育した後に、その幼芽を、MS培地にショ糖とゲルライトを添加してなる順化用の培地に移植する。さらに、1日当り16時間、2000ルックスの光を照射しながら25〜28℃で18〜20日間育成する。   After the regenerated buds and the sprouts containing the roots grow to a length of 10 to 30 mm, the sprouts are transplanted to a medium for acclimation obtained by adding sucrose and gellite to an MS medium. Furthermore, the plants are grown at 25-28 ° C. for 18-20 days while irradiating light of 2000 lux for 16 hours per day.

このようにして、形質転換植物が再生できる。こうして得られた植物体は、温室内で土壌に移植して通常の条件下で裁培すると、順長に生育して3〜6ケ月の裁培でイネ種子を結実できる。   Thus, the transformed plant can be regenerated. When the plant thus obtained is transplanted to soil in a greenhouse and cultivated under normal conditions, it grows up to normal length and can cultivate rice seeds after cultivation for 3 to 6 months.

(f) 導入した外来遺伝子の確認
上記のように再生された形質転換イネ植物から緑色の葉を採取する。採取された葉を液体窒素で凍結した後に破砕する。その葉破砕物から、J.Sambrookらの方法(Molecular Cloning、第2版、Cold Spring Habor Laboratory Press、1989年に記載) に準じてDNAを抽出する。
(f) Confirmation of introduced foreign gene Green leaves are collected from the transformed rice plant regenerated as described above. The harvested leaves are frozen with liquid nitrogen and then crushed. DNA is extracted from the crushed leaves according to the method of J. Sambrook et al. (Molecular Cloning, 2nd edition, described in Cold Spring Habor Laboratory Press, 1989).

他方、後記の配列表の配列番号14に記載される塩基配列を有するオリゴヌクレオチドと、配列番号15に記載の塩基配列を有するオリゴヌクレオチドを化学合成して、プライマー用に用いる。   On the other hand, an oligonucleotide having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 14 in the sequence listing described below and an oligonucleotide having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 15 are chemically synthesized and used as primers.

再生イネ植物体から上記のように抽出されたDNAをテンプレートとして用い且つ上記の2種の合成オリゴヌクレオチドをプライマーとして用いて、公知のPCR法によって前記DNAを増幅する。得られた増幅反応液を常法によりアガロース電気泳動にかけて分画し、再生イネ植物から抽出されたDNAの種々のDNA分画のうちで、導入された外来遺伝子のDNAに相当するDNA断片を含むゲルバンドを採る。   Using the DNA extracted as described above from the regenerated rice plant as a template and using the above-mentioned two synthetic oligonucleotides as primers, the DNA is amplified by a known PCR method. The obtained amplification reaction solution is fractionated by agarose electrophoresis according to a conventional method, and contains DNA fragments corresponding to the introduced foreign gene DNA among various DNA fractions of DNA extracted from regenerated rice plants. Take a gel band.

このバンドに含有されたDNA断片の塩基配列を公知のサザン法によって解析すると、本発明DNAに相当するか否かを確認できる。   When the base sequence of the DNA fragment contained in this band is analyzed by a known Southern method, it can be confirmed whether or not it corresponds to the DNA of the present invention.

植物中のトリプトファンの抽出および含有量の測定は、公知の方法(Hopkins-Cole法、生化学実験講座第11巻、東京化学同人社刊) によって行うことができるが、後記の実施例に挙げたようなHPLCを用いる方法によっても行うことができる。このトリプトファンの抽出および含有量の測定は、対象とする植物種、対象とする植物の部位、対象とする植物の生育ステージに併せて、適宜変更することができる。   Extraction and measurement of the content of tryptophan in a plant can be performed by a known method (Hopkins-Cole method, Biochemistry Experiment Course Vol. 11, published by Tokyo Chemical Dojinsha), which is described in Examples below. It can also be performed by such a method using HPLC. The extraction of tryptophan and the measurement of the content can be appropriately changed according to the target plant species, the target plant site, and the growth stage of the target plant.

次に、本発明のDNAの導入により形質転換された植物細胞の選抜方法および形質転換植物の作成方法を説明する。   Next, a method for selecting a plant cell transformed by introducing the DNA of the present invention and a method for producing a transformed plant will be described.

(a) 選抜用の組換えベクターの作成
形質転換植物の作出のために、植物細胞への直接的導入法に用いられる組換えベクターとして、従来知られているカリフラワーモザイクウイルスの35Sプロモーターと、NOSターミネーターと、微生物にのみに効果の発現するアンピシリン耐性遺伝子とを含有する既知のプラスミドベクターpBI221(Clontech社製) を、バッファー中で制限酵素XbaIおよびSacIで処理すると、35Sプロモーターの下流のXbaI切断部位で切断され、且つNOSターミネーターの上流のSacI切断部位で切断された約3.8Kbのサイズのベクター断片を得ることができる。
(a) Preparation of recombinant vector for selection For production of transgenic plants, as a recombinant vector used in a method of direct introduction into plant cells, a conventionally known cauliflower mosaic virus 35S promoter and NOS When a known plasmid vector pBI221 (manufactured by Clontech) containing a terminator and an ampicillin resistance gene expressed only in a microorganism is treated with restriction enzymes XbaI and SacI in a buffer, an XbaI cleavage site downstream of the 35S promoter is obtained. And a vector fragment of about 3.8 Kb in size cut at the SacI cleavage site upstream of the NOS terminator can be obtained.

そのベクターDNA断片の水溶液を、第3の発明のDNA(改変D配列) を含有するDNA断片の水溶液と混合し、その混合物をDNAリゲーションキットで処理して連結反応を行う。これによると、ベクターDNA断片の35SプロモーターとNOSターミネーター領域の間に第3発明のDNA(改変D配列) を含有するDNA断片が挿入、連結されてある組換えベクターを得ることができる。   The aqueous solution of the vector DNA fragment is mixed with an aqueous solution of a DNA fragment containing the DNA (modified D sequence) of the third invention, and the mixture is treated with a DNA ligation kit to perform a ligation reaction. According to this, it is possible to obtain a recombinant vector in which a DNA fragment containing the DNA of the third invention (modified D sequence) is inserted and ligated between the 35S promoter and the NOS terminator region of the vector DNA fragment.

選られた組換えベクターを大腸菌JM109に導入して、形質転換大腸菌を得る。   The selected recombinant vector is introduced into E. coli JM109 to obtain transformed E. coli.

得られた形質転換大腸菌を、抗生物質アンピシリン含有培地に接種、培養することにより、アンピシリン耐性の大腸菌コロニーを数個を得る。これらのコロニーをさらにアンピシリン含有の培地中でそれぞれ別々に増殖させる。   The resulting transformed Escherichia coli is inoculated and cultured in a medium containing the antibiotic ampicillin to obtain several ampicillin-resistant colonies of Escherichia coli. These colonies are further separately grown in a medium containing ampicillin.

各コロニーごとの増殖されたアンピシリン耐性の大腸菌から、それぞれにプラスミドを回収する。回収されたプラスミドは、挿入DNAの向きが相異なる種々なプラスミドを含む。各コロニーごとに回収されたプラスミドを、適当な制限酵素で消化して切り出された種々のDNAを含む消化反応液をアガロースゲル電気泳動にかけて、それらDNA断片の大きさ及び塩基配列を解析すると、組換えプラスミドの35Sプロモーターの下流に第3発明のDNA(改変D配列) を正常な向きで挿入、連結されている適当なプラスミド(約5.6Kbのサイズ) を選抜できる。また、形質転換植物の作出のために、植物細胞への直接的導入法に用いられる組換えベクターとして前記のベクターpUBdD、またはアグロバクテリウム法に用いられる組換えベクターとして前記のベクターpUb-OSASA1Dも選抜用の組換えベクターとして用いることができる。   The plasmid is recovered from each ampicillin-resistant E. coli grown in each colony. The recovered plasmids include various plasmids having different inserted DNA directions. Plasmids recovered from each colony were digested with appropriate restriction enzymes and digested with various DNA fragments and subjected to agarose gel electrophoresis to analyze the size and base sequence of these DNA fragments. An appropriate plasmid (about 5.6 Kb in size) can be selected in which the DNA of the third invention (modified D sequence) is inserted in the normal direction downstream of the 35S promoter of the recombinant plasmid and ligated. Also, for the production of transformed plants, the above-mentioned vector pUBdD as a recombinant vector used in a method of direct introduction into plant cells, or the above-mentioned vector pUb-OSASA1D as a recombinant vector used in an Agrobacterium method It can be used as a recombinant vector for selection.

(b) イネのカルスの調製
イネの完熟種子から籾殻を除き、得られた外皮付きコメ種子をエタノール溶液で殺菌、次いで次亜塩素酸ナトリウムの希水溶液で殺菌し、さらに滅菌水で洗浄する。
(b) Preparation of rice callus Rice husks are removed from the mature rice seeds, and the obtained rice seeds with hulls are sterilized with an ethanol solution, then sterilized with a dilute aqueous solution of sodium hypochlorite, and further washed with sterilized water.

MS培地にショ糖、植物ホルモンとしての2,4-PA、寒天を加えてなる組成のカルス形成用培地に、前の外皮付きコメ種子を置く。28℃で1日当り15〜18時間にわたり、1500〜2500ルックスの大陽光を照射しながら40〜50日間、培養すると、イネのカルスが形成される。そのカルスを種子の胚乳部分から切取りカルスを得る。   The rice seed with the hulls is placed on a callus formation medium composed of MS medium supplemented with sucrose, 2,4-PA as a plant hormone, and agar. When cultured at 28 ° C. for 15 to 18 hours per day for 15 to 18 hours under sunlight of 1500 to 2500 lux for 40 to 50 days, rice calli are formed. The callus is cut from the endosperm portion of the seed to obtain a callus.

(c) イネ・カルス細胞への選抜用組換えベクターの導入
前項(a) に記載したように作製された本発明DNAを正常に挿入、連結してある選抜用組換えベクターのpUBdDを公知のウイスカーを用いる直接的導入法によりカルス細胞へ導入を行う。また、選抜用組換えベクターのpUb-OSASA1Dを公知のアグロバクテリウム法(細胞工学別冊、モデル植物の実験プロトコール、93頁〜98頁、1996年、秀潤社発行) によりカルス細胞へ導入を行う。
(c) Introduction of the recombinant vector for selection into rice callus cells The DNA of the present invention, prepared as described in (a) above, was inserted and ligated into a known recombinant vector pUBdD, which is known in the art. The callus cells are introduced by a direct introduction method using whiskers. In addition, the recombinant vector pUb-OSASA1D for selection is introduced into callus cells by a known Agrobacterium method (Cell Engineering Separate Volume, Experimental Protocol for Model Plants, pp. 93-98, 1996, published by Shujunsha). .

(d) 形質転換植物細胞の選抜
上記のように得られた選抜用組換えベクターを含有するカルス細胞を、N6培地にショ糖、2,4-PA、ゲルライトおよび選抜薬剤としてトリプトファン類縁化合物を10mg/L〜200mg/L〜200mg/L、好ましくは30mg/L〜50mg/Lを添加してなる選抜用培地の上に均一に広げて加える。さらに、暗所もしくは2000ルックスの光を1日当たり16時間照射しながら25〜28℃で20〜60日間、好ましくは25〜30日間培養する。
(d) Selection of transformed plant cells Callus cells containing the recombinant vector for selection obtained as described above, sucrose in N6 medium, 2,4-PA, gellite and 10 mg of a tryptophan analog as a selection drug. / L to 200 mg / L to 200 mg / L, preferably 30 mg / L to 50 mg / L. Further, the cells are cultured at 25 to 28 ° C. for 20 to 60 days, preferably 25 to 30 days, while irradiating them in the dark or at 2,000 lux of light for 16 hours per day.

こうしてトリプトファン類縁化合物に耐性であり且つ選抜用組換えベクターで形質転換された植物細胞が選抜される。   Thus, plant cells which are resistant to the tryptophan analog and are transformed with the recombinant vector for selection are selected.

(e) 形質転換植物の選抜
上記のように得られたトリプトファン類縁化合物耐性の形質転換植物細胞から、形質転換植物を得るために、前者の形質転換細胞を、MS培地にショ糖、植物ホルモンとしてベンジルアデニン、ナフタレン酢酸、ゲルライトおよび選抜薬剤としてトリプトファン類縁化合物を10mg/L〜200mg/L、好ましくは30mg/L〜50mg/L添加してなる植物体再生用の選抜分化培地に移植する。
(e) Selection of transformed plants From the transformed plant cells resistant to tryptophan analogs obtained as described above, in order to obtain transformed plants, the former transformed cells were converted into MS medium as sucrose and plant hormone. A benzyladenine, naphthalene acetic acid, gellite and a tryptophan analog compound as a selection agent are added to a selective differentiation medium for plant regeneration by adding 10 mg / L to 200 mg / L, preferably 30 mg / L to 50 mg / L.

移植された細胞を、2000ルックスの光を1日当り16時間照射しながら25〜28℃で25〜30日間培養する。このようにすると、培養された形質転換植物細胞から、分化により、芽と根が再生できる。   The transplanted cells are cultured at 25-28 ° C. for 25-30 days while irradiating with 2000 lux light for 16 hours per day. In this manner, shoots and roots can be regenerated from the cultured transformed plant cells by differentiation.

再生した芽と根を含有する幼芽が長さ10〜30mmに生育した後に、その幼芽を、MS培地にショ糖とゲルライトを添加してなる順化用の培地に移植する。さらに、1日当り16時間、2000ルックスの光を照射しながら25〜28℃で18〜20日間育成する。このようにして、形質転換植物が再生できる。   After the regenerated buds and the sprouts containing the roots grow to a length of 10 to 30 mm, the sprouts are transplanted to a medium for acclimation obtained by adding sucrose and gellite to an MS medium. Furthermore, the plants are grown at 25-28 ° C. for 18-20 days while irradiating light of 2000 lux for 16 hours per day. Thus, the transformed plant can be regenerated.

第3の発明におけるDNAは、外来遺伝子として前記したイネ植物のみならず、他の種類の植物に導入して植物の形質転換を行うことに使用できる。   The DNA according to the third aspect of the present invention can be used as a foreign gene not only for the rice plant described above but also for other types of plants to transform the plant.

また、第3の発明のDNAは、前記したイネ植物のトリプトファン含有量の増加および選抜のみならず、他の種類の植物に対しても使用できる。   Further, the DNA of the third invention can be used not only for increasing and selecting the tryptophan content of the rice plant described above, but also for other types of plants.

従って、第3の発明のDNAを一般の植物体に導入できる方法、またトリプトファン含有量を増加させる方法、さらに形質転換細胞および形質転換植物を選抜する方法を次に一般的に説明する。   Accordingly, a method for introducing the DNA of the third invention into a general plant, a method for increasing the tryptophan content, and a method for selecting transformed cells and transformed plants will now be described in general terms.

第3の発明のDNAを導入できる植物は、特に限定される種類のものではなく、例えば、イネ、トウモロコシ、コムギ、オオムギ、およびその他の単子葉植物、ならびにタバコ、ダイズ、ワタ、トマト、ハクサイ、キュウリ、レタスなどの双子葉植物などが挙げられる。先づ、これらの植物から培養細胞を調製し、得られた培養細胞に第3の発明のDNAを外来遺伝子として導入するのが都合よい。   Plants into which the DNA of the third invention can be introduced are not particularly limited, and include, for example, rice, corn, wheat, barley, and other monocotyledonous plants, as well as tobacco, soybean, cotton, tomato, Chinese cabbage, Examples include dicotyledonous plants such as cucumber and lettuce. First, it is convenient to prepare cultured cells from these plants and introduce the DNA of the third invention as a foreign gene into the obtained cultured cells.

本発明のDNA導入に用いられる培養細胞の作製は、植物由来のいかなる外殖物であってもよく、例えば、胚盤、生長点、花粉、葯、葉身、茎、葉柄、根由来の外殖物を使用できる。   The production of the cultured cells used for introducing the DNA of the present invention may be any explant derived from a plant, for example, scutellum, growth point, pollen, anther, leaf blade, stem, petiole, and root-derived explants. Cultures can be used.

上記した外殖片を、カルス形成用の培地、例えばMS培地(Murashigeら、「Physiologia Plantarum」、1962年、第15巻、473頁〜497頁)、またはR2培地(Ojimaら、「Plant and Cell Physiology」、1973年、第14巻、1113〜1121頁、あるいはN6培地(Chuら、1978年、「In Proc. Symp. Plant Tissue Culture, Science Press Peking」、43頁〜50頁などの如く、必須成分としての無機塩成分およびビタミン類を含む植物組織培養用の培地に、植物ホルモンとして、例えば、2,4-PA(2,4-dichlorophenoxyacetic acid) 0.1〜5mg/リットル、ならびに、炭素源として、例えば、ショ糖10〜60g/リットル、ゲルライト1〜5g/リットルを添加してなる培地に置床して培養することにより得られる培養細胞を用いて、これに本発明DNAを導入するのが便利である。   The explants described above, a medium for callus formation, such as MS medium (Murashige et al., Physiologia Plantarum, 1962, Vol. 15, pp. 473-497), or R2 medium (Ojima et al., `` Plant and Cell Physiology, 1973, Vol. 14, pages 1113-1121, or N6 medium (Chu et al., 1978, `` In Proc.Symp.Plant Tissue Culture, Science Press Peking, '' pages 43-50, etc. In a medium for plant tissue culture containing an inorganic salt component and vitamins as components, as a plant hormone, for example, 2,4-PA (2,4-dichlorophenoxyacetic acid) 0.1 to 5 mg / liter, and as a carbon source, For example, it is convenient to introduce the DNA of the present invention into cultured cells obtained by placing the cells on a medium containing 10 to 60 g / liter of sucrose and 1 to 5 g / liter of gellite and culturing them. is there.

第3の発明のDNAの導入の対象となる植物細胞は、例えば、カルスや懸濁細胞などの脱分化した培養細胞あるいは不定胚、苗条原基などの培養細胞、もしくは植物組織例えば葉、根、茎、胚、生長点などの細胞から作られたカルス細胞および懸濁細胞であるのが好ましい。   Plant cells to which the DNA of the third invention is introduced include, for example, dedifferentiated cultured cells such as callus and suspension cells or somatic embryos, cultured cells such as shoot primordia, or plant tissues such as leaves, roots, Preference is given to callus cells and suspension cells made from cells such as stems, embryos, growth points and the like.

第3の発明のDNAの導入用の培養細胞を調製するために、カルス形成用培地に外殖片を置床する場合、本発明DNAの導入用の培養細胞が得られるまでの培養期間は特に限定されるものではない。しかし、形質転換植物を再生することが必要であるから、当該の培養細胞からの植物体再生が可能であること、つまり、当該植物細胞が植物体再生能力を保有している期間内に得られた培養細胞を用いることが重要である。   When the explant is placed on a callus-forming medium to prepare cultured cells for introducing the DNA of the third invention, the culture period until the cultured cells for introducing the DNA of the present invention is obtained is particularly limited. It is not done. However, since it is necessary to regenerate the transformed plant, it is possible to regenerate the plant from the cultured cells, that is, to obtain the plant within the period in which the plant has the ability to regenerate the plant. It is important to use cultured cells that have been used.

また、第3の発明のDNAの導入用の培養細胞は、植物体再生能力を保有している培養細胞であれば、液体培地中で培養された懸濁細胞であってもよい。   The cultured cells for introducing the DNA of the third invention may be suspension cells cultured in a liquid medium as long as the cells have a plant regeneration ability.

第3の発明のDNAを植物細胞に導入するためには、先づ、第3の発明のDNAを発現ベクターに組込んだ組換えベクターを調製することが必要である。その組換えベクターは、植物体に導入後の本発明DNAが植物体中で発現するように、発現プロモーターの下流に本発明DNAを配し、さらに第3の発明のDNAの下流にターミネーターを配するように調整された組換えベクターであることを要する。この目的に用いられる組換えベクターは、植物への導入方法の種類に応じて、通常の植物形質転換に利用される各種のベクターであることができる。例えば、エレクトロポレーション法、パーティクルガン法、ウイスカー法などによる植物細胞への直接的なDNA導入法を用いる場合は、pUC系またはpBR322系などの大腸菌で増殖可能であるプラスミドベクターを利用するのがよく、またアグロバクテリウム法を用いる場合はplan系などのプラスミドベクターを利用するのがよい。   In order to introduce the DNA of the third invention into plant cells, it is necessary to first prepare a recombinant vector in which the DNA of the third invention has been incorporated into an expression vector. In the recombinant vector, the DNA of the present invention is arranged downstream of the expression promoter, and the terminator is further arranged downstream of the DNA of the third invention so that the DNA of the present invention introduced into the plant is expressed in the plant. It must be a recombinant vector adjusted to The recombinant vector used for this purpose can be any of various vectors used for normal plant transformation, depending on the type of the method for introducing the plant. For example, when using a direct DNA transfer method to plant cells by an electroporation method, a particle gun method, a whisker method, or the like, a plasmid vector that can be propagated in Escherichia coli such as a pUC system or a pBR322 system should be used. When the Agrobacterium method is used, a plasmid vector such as a plan system is preferably used.

組換えベクター中で第3の発明のDNAの上流に配されるプロモーターは、例えばカリフラワーモザイクウイルス由来のCaMV35S「The EMBO Journal」、第6巻、第3901頁〜3907頁、1987年、または、特開平6-315381号公報」、トウモロコシのユビキチンプロモーター[特開平2-79983号公報]、ファゼオリンプロモーター「Plant Cell、第1巻、第839頁〜853頁、1989年] であることができる。また、本発明DNAの下流に配されるターミネーターは、例えばカリフラワーモザイクウイルス由来のターミネーター、あるいはノパリン合成酵素遺伝子由来のターミネーター[The EMBO J.第6巻、第3901頁〜3907頁、1987年]であるのがよい。しかし、植物体中で機能するプロモーターやターミネーターであれば、何れでもよい。   The promoter arranged upstream of the DNA of the third invention in the recombinant vector is, for example, CaMV35S derived from cauliflower mosaic virus “The EMBO Journal”, Vol. 6, pp. 3901-3907, 1987, or No. 6-315381, corn ubiquitin promoter [Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-79983], and phaseolin promoter "Plant Cell, Volume 1, pages 839 to 853, 1989". The terminator arranged downstream of the DNA of the present invention is, for example, a terminator derived from a cauliflower mosaic virus or a terminator derived from a nopaline synthase gene [The EMBO J. Vol. 6, pp. 3901-3907, 1987]. However, any promoter or terminator that functions in a plant body may be used.

また、本発明DNAの導入で形質転換された植物細胞を効率的に選択するためには、用いる上記の組換えベクターは、適当な選抜マーカー遺伝子を含有するプラスミドベクターと共に植物細胞に導入されることが好ましい。この目的に使用する選抜マーカー遺伝子は、抗生物質ハイグロマイシンに耐性であるハイグロマイシンフォスフォトランスフェラーゼ遺伝子、あるいはカナマイシン、ゲンタマイシンに耐性であるネオマイシンフォスフォトランスフェラーゼ遺伝子、もしくは除草剤フォスフィノスリシンに耐性であるアセチルトランスフェラーゼ遺伝子[The EMBO Journal、第6巻、第2513頁〜2518頁、1987年、または特開平2-171188号公報] であることができる。   In order to efficiently select a plant cell transformed by introducing the DNA of the present invention, the above-mentioned recombinant vector to be used should be introduced into a plant cell together with a plasmid vector containing an appropriate selection marker gene. Is preferred. The selectable marker gene used for this purpose is the hygromycin phosphotransferase gene, which is resistant to the antibiotic hygromycin, or the neomycin phosphotransferase gene, which is resistant to kanamycin or gentamicin, or the herbicide phosphinothricin Acetyltransferase gene [The EMBO Journal, Vol. 6, pp. 2513-2518, 1987, or JP-A-2-171188].

本発明DNAを外来遺伝子として植物に導入する方法は、アグロバクテリウム法[Bio/technology、第6巻、第915頁〜922頁、1988年]、エレクトロポレーション法[Plant cell Rep., 第10巻、第106頁〜110頁、1991年]、パーティクルガン法[Theor. Appl. Genet., 第79巻、第337頁〜341頁、1990年]、ウイスカー法であることができ、しかし特にこれらに限定されない。   Methods for introducing the DNA of the present invention into plants as a foreign gene include the Agrobacterium method [Bio / technology, Vol. 6, pp. 915-922, 1988], and the electroporation method [Plant cell Rep., No. 10]. Vol. 106-110, 1991], particle gun method [Theor. Appl. Genet., Vol. 79, pages 337-341, 1990], whisker method, but especially these It is not limited to.

次に、本発明DNAを含有する組換えベクターを十分に有効な量で含有する形質転換細胞を効率よく再選抜するために、細胞増殖阻害剤であるトリプトファンのアナログ体を添加した培地上で培養する。   Next, in order to efficiently reselect a transformed cell containing the recombinant vector containing the DNA of the present invention in a sufficiently effective amount, the cells were cultured on a medium supplemented with a tryptophan analog which is a cell growth inhibitor. I do.

トリプトファンアナログとしては、例えば5-メチルトリプトファン(5MT) を、10mg/l〜1000mg/l、好ましくは20mg/l〜100mg/lの濃度で再選抜用培地に添加できる。   As the tryptophan analog, for example, 5-methyltryptophan (5MT) can be added to the medium for reselection at a concentration of 10 mg / l to 1000 mg / l, preferably 20 mg / l to 100 mg / l.

前記のように再選抜された本発明DNAを外来遺伝子として組込まれた組換えベクターと選抜マーカー用のベクターとを含有する形質転換植物細胞から、次に、植物体を再生する。植物体の再生は公知の要領で行うことができる。例えば、前記のように再選抜された形質転換植物細胞を、公知の植物体再生用培地に置床して培養することにより植物体の再生を行うことができる。   Next, a plant body is regenerated from a transformed plant cell containing a recombinant vector into which the DNA of the present invention reselected as described above has been incorporated as a foreign gene and a vector for a selection marker. Regeneration of the plant can be performed in a known manner. For example, the plant can be regenerated by placing the transformed plant cells re-selected as described above on a known plant regeneration medium and culturing them.

植物体再生用の培地に置床された形質転換細胞は15〜30℃、好ましくは、20〜28℃の温度で500〜2000ルックス、好ましくは、800〜1000ルックスの光を照射しながら培養期間20〜60日間、好ましくは30〜40日間で培養する。   The transformed cells placed in the medium for plant regeneration are cultured at a temperature of 15 to 30 ° C., preferably 20 to 28 ° C., for 500 to 2000 lux, preferably 800 to 1000 lux while irradiating with light. The culture is performed for up to 60 days, preferably 30 to 40 days.

これによって、個々の植物細胞から本発明DNAよりなる外来遺伝子を担う組換えベクターが導入されて形質転換された植物体が再生できる。   As a result, a plant transformed with the recombinant vector carrying the foreign gene comprising the DNA of the present invention can be regenerated from individual plant cells.

形質転換細胞から再生された植物体は次に順化用培地で培養する。その後、順化された再生植物体を、温室内で通常の裁培条件下で育成すると、3〜6カ月の裁培で植物体は成熟し結実して種子を得ることができる。   The plant regenerated from the transformed cells is then cultured in a conditioned medium. After that, when the acclimated regenerated plants are grown under normal cultivation conditions in a greenhouse, the plants can mature and set fruit after 3 to 6 months of cultivation to obtain seeds.

なお、このように再生され且つ裁培された形質転換植物体中の導入された外来遺伝子の存在は、公知のPCR法とサザン法(Southern, 「J. Mol. Biol.,」 98巻503-517頁、1975年) によって、植物体中のDNAの塩基配列を解析することによって確認できる。   The presence of the introduced foreign gene in the transformed and cultivated transformed plant was determined by a known PCR method and Southern method (Southern, "J. Mol. Biol.," Vol. 98, No. 503- 517, 1975) can be confirmed by analyzing the nucleotide sequence of DNA in a plant.

この場合、形質転換植物体からのDNAの抽出は、公知のJ. Sambrookらの方法(「Molecular Cloning」第2版、Cold Spring Habor Laboratory Press, 1989年) に準じて実施できる。   In this case, extraction of DNA from the transformed plant can be performed according to a known method of J. Sambrook et al. (“Molecular Cloning”, 2nd edition, Cold Spring Habor Laboratory Press, 1989).

再生された植物体中に存在する本発明DNAよりなる外来遺伝子をPCR法を用いて解析する場合には、上記のように再生植物体から抽出されたDNAを、テンプレートとして用い本発明による改変DNAの塩基配列に従って適当に選択された塩基配列をもつ合成したオリゴヌクレオチドをプライマーとして用い、これらを混合してPCR法用反応液中に加えて増幅反応を行う。この増幅反応においては、DNAの変性、アニーリング、伸張反応を数十回繰り返えすと、本発明DNA配列を含むDNA断片の増幅生成物を得ることができる。   When the foreign gene consisting of the DNA of the present invention present in the regenerated plant is analyzed by the PCR method, the DNA extracted from the regenerated plant as described above is used as the template, and the modified DNA of the present invention is used as a template. Using a synthesized oligonucleotide having a base sequence appropriately selected in accordance with the above base sequence as a primer, these are mixed and added to a reaction solution for PCR to carry out an amplification reaction. In this amplification reaction, if the denaturation, annealing, and extension reactions of DNA are repeated several tens of times, an amplification product of a DNA fragment containing the DNA sequence of the present invention can be obtained.

増幅生成物を含む反応液を例えばアガロース電気泳動にかけると、増幅された各種のDNA断片が分画される。導入した外来遺伝子である本発明DNAに相当するDNA配列を含有すると認められるDNA断片を含むバンドアガロースゲル片を切出す。切出されたゲル片内に含有されるDNA断片のDNA配列の塩基配列をサザン法で解析すると、そのDNA配列が本発明DNAに対応するか確認できる。   When the reaction solution containing the amplification product is subjected to, for example, agarose electrophoresis, various amplified DNA fragments are fractionated. A piece of a band agarose gel containing a DNA fragment recognized to contain a DNA sequence corresponding to the DNA of the present invention, which is an introduced foreign gene, is cut out. When the base sequence of the DNA sequence of the DNA fragment contained in the cut gel piece is analyzed by the Southern method, it can be confirmed whether or not the DNA sequence corresponds to the DNA of the present invention.

本発明の形質転換細胞の選抜および形質転換植物の選抜に用いることのできる選抜用薬剤としてトリプトファン類縁化合物が挙げられるが、具体的には、5-メチルトリプトファン(5MT)、4-メチルトリプトファン(4MT)、6-メチルトリプトファン(6MT)、7-メチルトリプトファン(7MT)、6-メチルアントラニル酸(6MA)、5-メチルアントラニル酸(5MA)、3-メチルアントラニル酸(3MA)、5-フルオロアントラニル酸(5FA)、6-フルオロアントラニル酸(6FA) などのトリプトファン類縁化合物の生合成中間体も使用できる。   Tryptophan analogs can be used as selection agents that can be used for the selection of transformed cells and the selection of transformed plants of the present invention.Specifically, 5-methyltryptophan (5MT), 4-methyltryptophan (4MT) ), 6-methyltryptophan (6MT), 7-methyltryptophan (7MT), 6-methylanthranilic acid (6MA), 5-methylanthranilic acid (5MA), 3-methylanthranilic acid (3MA), 5-fluoroanthranilic acid Biosynthetic intermediates of tryptophan analogs such as (5FA) and 6-fluoroanthranilic acid (6FA) can also be used.

前述したように、第3の発明による新規な改変DNAは、外来遺伝子として、植物または植物細胞に導入してトリプトファン含量の増強された植物または植物細胞の形質転換に利用できる。   As described above, the novel modified DNA according to the third aspect of the present invention can be used as a foreign gene for transforming a plant or a plant cell having an enhanced tryptophan content by introducing it into a plant or a plant cell.

従って、第8の発明(特許請求の範囲の請求項7の発明)においては、トリプトファンによるフィードバック抑制に対して非感受性であり且つアントラニル酸シンターゼの第1アイソザイムのαサブユニットの活性を有するタンパク質をコードする第3の発明によるDNAであって、配列表の配列番号12の塩基配列を有するDNA(改変D配列と命名されたDNA)を担持する組換えベクターであるところの、しかも該DNAが植物中で発現可能である組換えベクターを、植物細胞カルスに導入し、このことによって、該DNAで形質転換された植物細胞カルスを収得し、さらに該カルスを植物体に再生することからなる、植物のトリプトファン含有量の増加方法が提供される。   Therefore, in the eighth invention (the invention of claim 7), a protein which is insensitive to feedback suppression by tryptophan and has the activity of the α subunit of the first isozyme of anthranilate synthase is used. A DNA encoding the DNA according to the third invention, which is a recombinant vector carrying a DNA having the base sequence of SEQ ID NO: 12 (DNA named as modified D sequence), wherein the DNA is a plant Introducing a recombinant vector that can be expressed in a plant cell callus, thereby obtaining a plant cell callus transformed with the DNA, and further regenerating the callus into a plant. Provided is a method for increasing the tryptophan content of

また、第9の発明(特許請求の範囲の請求項8の発明)においては、トリプトファンによるフィードバック抑制に対して非感受性であり且つアントラニル酸シンターゼの第1アイソザイムのαサブユニットの活性を有するタンパク質をコードする第3の発明によるDNAであって、配列表の配列番号12の塩基配列を有するDNA(改変D配列)と抗生物質耐性遺伝子とを担持する組換えベクターであるところの、しかも該DNAが植物中で発現可能である組換えベクターを、植物細胞に導入し、このことによって、植物細胞の増殖を阻害するトリプトファン類縁化合物に対する耐性を植物細胞に付与し、さらに該トリプトファン類縁化合物に対する耐性を発現している細胞を選抜することからなる、形質転換された植物細胞の選抜方法が提供される。   In the ninth invention (the invention of claim 8), a protein which is insensitive to feedback suppression by tryptophan and has an activity of the α subunit of the first isozyme of anthranilate synthase is used. A DNA according to the third invention, which is a recombinant vector carrying a DNA having a base sequence of SEQ ID NO: 12 in the sequence listing (modified D sequence) and an antibiotic resistance gene. A recombinant vector that can be expressed in a plant is introduced into a plant cell, thereby imparting the plant cell with resistance to a tryptophan analog that inhibits the growth of the plant cell, and further expressing the resistance to the tryptophan analog. The present invention provides a method for selecting transformed plant cells, the method comprising selecting for cells that have been transformed.

さらにまた、第10の発明(特許請求の範囲の請求項9の発明)においては、トリプトファンによるフィードバック抑制に対して非感受性であり且つアントラニル酸シンターゼの第1アイソザイムのαサブユニットの活性を有するタンパク質をコードする第3の発明によるDNAであって、配列表の配列番号12の塩基配列を有するDNA(改変D配列)と、抗生物質耐性遺伝子とを担持する組換えベクターであるところの、しかも該DNAが植物中で発現可能である組換えベクターを、植物細胞に導入し、このことによって植物細胞の増殖を阻害するトリプトファン類縁化合物に対する耐性を植物細胞に付与し、該トリプトファン類縁化合物に対する耐性を発現している細胞を選抜し、さらにこのように選抜した形質転換細胞から植物体を再生することからなる、トリプトファン含有量の増加された形質転換植物の作成方法が提供される。   Furthermore, in the tenth invention (the invention of claim 9), the protein which is insensitive to feedback suppression by tryptophan and has the activity of the α subunit of the first isozyme of anthranilate synthase A DNA having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 12 in the Sequence Listing (modified D sequence) and a recombinant vector carrying an antibiotic resistance gene, A recombinant vector whose DNA can be expressed in a plant is introduced into a plant cell, thereby imparting the plant cell with resistance to a tryptophan analog that inhibits the growth of the plant cell, and expressing the resistance to the tryptophan analog. And regenerating a plant from the transformed cells thus selected. It increased creating a transformed plant of the tryptophan content is provided.

なお更に、本発明者らは、イネのASAの第1アイソザイムのαサブユニットをコードする遺伝子DNA、あるいは第3の発明の改変DNAの発現のために有用なプロモーターDNAを単離する目的で別途の研究を行った。その研究の結果、下記に説明される手順によって、イネのASAの第1アイソザイムのαサブユニットの遺伝子DNA、もしくは第3の発明のDNAを発現するのに有効なプロモーターDNA配列を内部に含有するDNA断片を収得することに成功した。該DNA断片を収得する操作手順を以下に簡略に説明する(手順の詳細は後記の実施例5を参照)。   Furthermore, the present inventors have separately prepared a gene DNA encoding the α subunit of the first isozyme of rice ASA or a promoter DNA useful for the expression of the modified DNA of the third invention. Conducted a study. As a result of the study, it contains a gene DNA of the α subunit of the first isozyme of rice ASA or a promoter DNA sequence effective to express the DNA of the third invention by the procedure described below. The DNA fragment was successfully obtained. An operation procedure for obtaining the DNA fragment is briefly described below (for details of the procedure, see Example 5 described later).

(a) イネのゲノミックDNAの調製
イネ(Oriza sativa)の茎葉、根、カルスなどの組織、好ましくは茎葉またはカルスから、常法によりゲノミックDNAを抽出する。抽出したゲノミックDNAから蛋白質などの夾雑物を除き、さらに超遠心分離によりゲノミックDNAの精製品を得る。
(a) Preparation of genomic DNA of rice Genomic DNA is extracted from tissues such as foliage, roots and callus of rice (Oriza sativa), preferably foliage or callus by a conventional method. Contaminants such as proteins are removed from the extracted genomic DNA, and a purified genomic DNA is obtained by ultracentrifugation.

(b) イネのゲノミックDNA断片の作成
上記で得られたゲノミックDNA (精製品) を制限酵素 EcoRIで部分消化する。得られたDNAの部分消化物をアガロースゲルにて電気泳動する。電気泳動により分画されたDNA断片をナイロン膜ハイボンドNに転写する。転写されたDNAは変性処理により、ナイロン膜に固定する。
(b) Preparation of rice genomic DNA fragment The genomic DNA (purified product) obtained above is partially digested with a restriction enzyme EcoRI. The resulting partially digested DNA is electrophoresed on an agarose gel. The DNA fragments fractionated by electrophoresis are transferred to Nylon membrane Hybond N. The transcribed DNA is fixed on a nylon membrane by a denaturation treatment.

このようにナイロン膜に固定されたDNAの各分画に対して、後記の実施例1の(5) でアラビドプシスから作られたDIGラベルされた標識プロープDNAをハイブリダイゼーション反応させる。ナイロン膜上のDNAのサイズ6kb付近に、シグナルを発するDNA分画が検定できる。このシグナルを発したDNA分画に相当するアガロースゲル中のDNA分画を、上記のアガロース中で制限酵素RcoRIで部分消化してから、該ゲルから切出す。切出されたDNAを精製し、得られたDNA断片 (精製品) をTEバッファーに溶解すると、こうして、分画ゲノミックDNAが得られる。   Each fraction of the DNA immobilized on the nylon membrane in this manner is subjected to a hybridization reaction with a labeled probe DNA labeled with DIG prepared from Arabidopsis in Example 1 (5) described later. A DNA fraction that emits a signal can be assayed at a DNA size of about 6 kb on the nylon membrane. The DNA fraction in the agarose gel corresponding to the DNA fraction that generated this signal is partially digested with the restriction enzyme RcoRI in the agarose, and then cut out from the gel. The excised DNA is purified, and the obtained DNA fragment (purified product) is dissolved in a TE buffer, whereby a fractionated genomic DNA is obtained.

(c) イネの分画ゲノミックDNAライブラリーの構築
得られたゲノミックDNAをファージベクターに連結し、得られた組換えベクターをλファージにパッケージする。こうして得られた組換えλファージを大腸菌に感染させて増殖させると、前記の組換えλファージの多量が得られる。この多量の組換えλファージをイネの分画ゲノミックDNAライブラリーとして利用する。
(c) Construction of Rice Genomic DNA Library The obtained genomic DNA is ligated to a phage vector, and the obtained recombinant vector is packaged in λ phage. When the thus obtained recombinant λ phage is infected with Escherichia coli and grown, a large amount of the above-mentioned recombinant λ phage is obtained. This large amount of recombinant λ phage is used as a fractionated genomic DNA library of rice.

(d) イネのゲノミックDNAライブラリーからのプロモーター遺伝子の選択
上記で構築されたイネのゲノミックDNAライブラリーである組換えファージを用い、また実施例1の(5)でアラビドプシスから作られたDIGラベルした標識プローブDNAを利用することによりプラーク・ハイブリダイゼーション法によって、イネのASA遺伝子のためのプロモーターの遺伝子に相当するDNA配列を含有する組換えファージを、前記ゲノミックDNAライブラリーからスクリーニングできる。このスクリーニングにより、該ライブラリーの10万個のファージプラークから、ASA遺伝子のプロモーター遺伝子が組込れたと判定できたファージプラーク3個を単離することに幸にも成功した。
(d) Selection of promoter gene from rice genomic DNA library Using recombinant phage which is the rice genomic DNA library constructed above, and DIG label produced from Arabidopsis in (5) of Example 1 By using the labeled probe DNA thus obtained, a recombinant phage containing a DNA sequence corresponding to the promoter gene for the rice ASA gene can be screened from the genomic DNA library by plaque hybridization. As a result of this screening, three phage plaques in which it was determined that the promoter gene of the ASA gene had been integrated were successfully isolated from 100,000 phage plaques of the library.

これら3個のプラークを別々に制限酵素RcoRIで消化して、DNAのEcoRI-DNA断片を含む消化液を得る。   These three plaques are separately digested with the restriction enzyme RcoRI to obtain a digestion solution containing an EcoRI-DNA fragment of DNA.

(e) ゲノミックDNAのクローニング
上記で得られたEcoRI-DNA断片を、プラスミドベクターp Bluecsript II SK(+)のEcoRI切断部位に連結する。得られた組換えプラスミドベクターを大腸菌に導入して、クローニングする。大腸菌から組換えプラスミド・ベクターのクローンを分離する。
(e) Cloning of genomic DNA The EcoRI-DNA fragment obtained above is ligated to the EcoRI cleavage site of plasmid vector p Bluecsript II SK (+). The obtained recombinant plasmid vector is introduced into E. coli and cloned. Isolate the recombinant plasmid vector clone from E. coli.

(f) クローニングされたプラスミドDNAのシークエンス解析
上記のように得た組換えプラスミド・ベクターのクローンを制限酵素RcoRIと制限酵素BamHIで消化する。こうして得たEccoRI-BamHI断片を塩基配列の解析にかける。
(f) Sequence analysis of cloned plasmid DNA The clone of the recombinant plasmid vector obtained as described above is digested with the restriction enzymes RcoRI and BamHI. The EccoRI-BamHI fragment thus obtained is subjected to nucleotide sequence analysis.

上記のようにして得られたゲノミックDNAのクローンから、イネのASAの第1アイソザイムのαサブユニットの遺伝子の発現のためのプロモーター領域のDNA配列を内部に含有するDNA断片(DNA断片Zとここで仮称する) を、DNA断片の塩基配列を参考にして、分離できた。   From the genomic DNA clone obtained as described above, a DNA fragment containing a promoter region DNA sequence for expression of the α subunit gene of the first isozyme of rice ASA (DNA fragment Z and here Tentatively referred to as ") with reference to the base sequence of the DNA fragment.

このようにして得られたプロモーターDNAを内部に含有するDNA断片Zの全体の塩基配列を、常用のシークエンシング・キットにより決定し、その決定された全体の塩基配列は、配列表の配列番号3に記載の塩基配列であると認められた。このDNA断片の内部に含有されたプロモーターDNAは、アビドプシスの第1アイソザイムのαサブユニットの遺伝子のプロモーター領域のDNAについて既知である塩基配列を参考にして、配列表の配列番号7に記載された塩基配列を有すると認められた。   The entire nucleotide sequence of the DNA fragment Z containing the promoter DNA thus obtained was determined using a conventional sequencing kit, and the determined overall nucleotide sequence was represented by SEQ ID NO: 3 in the sequence listing. Was confirmed. The promoter DNA contained inside this DNA fragment was described in SEQ ID NO: 7 of the sequence listing with reference to the base sequence known about the DNA of the promoter region of the gene for the α subunit of the first isozyme of abidopsis. It was confirmed to have a base sequence.

このDNA断片Zの塩基配列の全部またはそのうちの一部は、後記の実施例5の試験からプロモーター活性を有することが確認されている。   All or part of the nucleotide sequence of the DNA fragment Z has been confirmed to have promoter activity from the test of Example 5 described later.

配列表の配列番号7に記載の塩基配列をもつプロモーターDNAを内部に含有するDNA断片ZをpBluescript II SK(+) プラスミドベクターにクローニングされ、こうして得られた組換えベクターを導入した大腸菌XLl-Blue MRF'は、Escherichia coli(Os-asa#7) と命名され、工業技術院生命工学工業技術研究所に1997年8月18日より、受託番号FERM P-16387として寄託されている。また、1998年8月7日以降はブダペスト条約の規約下にFERM BP-6452の受託番号で寄託されている。   A DNA fragment Z containing a promoter DNA having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 7 in the sequence listing was cloned into a pBluescript II SK (+) plasmid vector, and Escherichia coli XL1-Blue transfected with the thus obtained recombinant vector was introduced. MRF 'has been named Escherichia coli (Os-asa # 7) and has been deposited with the National Institute of Bioscience and Human Technology on August 18, 1997 under the accession number FERM P-16387. Since August 7, 1998, it has been deposited under the terms of the Budapest Treaty under the accession number FERM BP-6452.

(g) プロモーター活性の検定
前記の得られたイネのゲノミックDNAクローンから分離された前記のDNA断片Zに含有されるところの、ASAの第1アイソザイムのαサブユニットの遺伝子のプロモーター領域について、そのプロモーターとしての機能を確認するために、その活性の検定試験を行った。すなわち、前記のDNA断片Zを、レポーター遺伝子であるβ-グルクロニダーゼ(GUS) 遺伝子を担持する市販のpBI101プラスミドベクター(Clontech社製) の制限酵素切断部位に挿入することによって、組換えプラスミドベクターを作成した。この組換えプラスミドベクターを常法によって植物細胞、例えばイネ培養細胞へ導入して、市販のGUS活性測定キットにより、該プロモーター領域がGUS活性の発現に有効であることを確認することができる。
(g) Assay of promoter activity As contained in the DNA fragment Z isolated from the rice genomic DNA clone obtained above, the promoter region of the gene for the α subunit of the first isozyme of ASA, In order to confirm the function as a promoter, an assay for its activity was performed. That is, a recombinant plasmid vector was prepared by inserting the DNA fragment Z into a restriction site of a commercially available pBI101 plasmid vector (manufactured by Clontech) carrying a β-glucuronidase (GUS) gene as a reporter gene. did. This recombinant plasmid vector is introduced into a plant cell, for example, a cultured rice cell, by a conventional method, and it can be confirmed by a commercially available kit for measuring GUS activity that the promoter region is effective for expression of GUS activity.

第1の発明によるASAのアイソザイムのαサブユニットの遺伝子のDNAならびに、そのプロモーターのDNA配列は、本発明を完成するに際しては、上記のようにしてcDNAライブラリー又はゲノミックDNAライブラリーから単離されたものである。本発明により、それらプロモーターのDNAの塩基配列が明らかにされたので、後記の配列表に示す塩基配列に基づいて化学合成することによっても取得できる。また、前記の塩基配列に基づいて作製した合成オリゴヌクレオチドプライマーを用い、公知の方法でイネのcDNAライブラリー又は染色体DNAライブラリーから、PCRにより取得することもできる。   The DNA of the gene for the α subunit of the isozyme of ASA according to the first invention and the DNA sequence of the promoter thereof are isolated from the cDNA library or the genomic DNA library as described above when completing the present invention. It is something. According to the present invention, the base sequences of the DNAs of these promoters have been elucidated, and the promoters can also be obtained by chemical synthesis based on the base sequences shown in the sequence listing below. In addition, it can also be obtained by PCR from a rice cDNA library or a chromosomal DNA library by a known method using a synthetic oligonucleotide primer prepared based on the above nucleotide sequence.

以下に、本発明を実施例を参照して具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

なお、以下の実施例で行われる実験操作の手順は、特に記述しない限り、「Molecular Cloning」 第2版 (J. Sambrookら、Cold Spring Habor Laboratory press, 1989年発行)に記載される方法に従った。   Unless otherwise specified, the procedure of the experimental operation performed in the following Examples was in accordance with the method described in “Molecular Cloning”, 2nd edition (J. Sambrook et al., Cold Spring Habor Laboratory press, 1989). Was.

実施例1
本実施例はイネのアントラニル酸シンターゼ(ASA) の第1のアイソザイム(ASA1) のαサブユニットをコードする遺伝子と、第2のアイソザイム(ASA2) のαサブユニットをコードする遺伝子とを単離する方法を例示する。
Example 1
In this example, the gene encoding the α subunit of the first isozyme (ASA1) of rice anthranilate synthase (ASA) and the gene encoding the α subunit of the second isozyme (ASA2) are isolated. The method is illustrated.

(1) イネのmRNAの調製
イネ(品種: 日本晴) の種子を播種した。その後、栽培7日目の幼植物体の茎葉2gを液体窒素で凍結した。凍結した茎葉を乳鉢内で粉砕した。その粉砕物から、公知のAGPC法(Acid Guanidinium thiocyanate-phenol-chloroformを使用する方法)(実験医学、Vol. 9, No. 15 (11月号)、第99頁〜第102頁、1991年) に従い、全RNAの約2mgを抽出した。次に、上記で得られた全RNAから、Pharmacia Biotech社製のmRNA精製キット(mRNA Purification Kit) を用いてmRNAを単離した。こうしてイネの全mRNAの約30μgを得た。
(1) Preparation of rice mRNA Rice (cultivar: Nipponbare) seeds were sown. Thereafter, 2 g of foliage of the young plant on the seventh day of cultivation was frozen with liquid nitrogen. The frozen foliage was ground in a mortar. From the pulverized product, a known AGPC method (a method using Acid Guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform) (Experimental Medicine, Vol. 9, No. 15 (November issue), pp. 99-102, 1991) , About 2 mg of the total RNA was extracted. Next, mRNA was isolated from the total RNA obtained above using the mRNA Purification Kit (Pharmacia Biotech). Thus, about 30 μg of rice total mRNA was obtained.

(2) イネのcDNAライブラリーの構築
上記(1) で得られたイネの全mRNAから、DNA合成キット(Pharmacia Biotech社製のTimeSaver cDNA Synthesis Kit) によりイネの全cDNAを得た。
(2) Construction of rice cDNA library From the whole rice mRNA obtained in the above (1), a whole rice cDNA was obtained using a DNA synthesis kit (TimeSaver cDNA Synthesis Kit manufactured by Pharmacia Biotech).

この全cDNAを、EcoRI切断末端が仔ウシ小腸由来アルカリホスファターゼで処理されたλgt11ファージ・ベクター(Lambda gtll/EcoRI/CIAP-Treated Vector Kit (STRATGENE社製)) であるファージベクターに連結した。こうして得られた組換えベクターを、イン・ビトロパッケージングキット(Gigapack II Gold Packaging Extract) によりラムダファージにパッケイジングした。   This total cDNA was ligated to a phage vector, which was a λgt11 phage vector (Lambda gtll / EcoRI / CIAP-Treated Vector Kit (manufactured by STRATGENE)) in which EcoRI-cut ends were treated with calf intestinal alkaline phosphatase. The recombinant vector thus obtained was packaged into lambda phage using an in vitro packaging kit (Gigapack II Gold Packaging Extract).

組換えベクターをパッケージした組換えラムダファージを大腸菌Y1088に感染させて増殖させた。増殖された大腸菌の溶菌プラークとして、多数の前記組換えラムダファージが得られた。該プラーク中の組換えラムダファージは、イネ由来の全cDNAを含有する多種多様のファージから成るものであり、これら多種多様のファージをイネのcDNAライブラリーとして利用した。   Escherichia coli Y1088 was infected with the recombinant lambda phage packaged with the recombinant vector and propagated. A large number of the recombinant lambda phages were obtained as lysed plaques of the grown E. coli. The recombinant lambda phage in the plaques consisted of various phages containing all the cDNAs derived from rice, and these various phages were used as a rice cDNA library.

(3) PCR法用のプライマーの構築
イネのアントラニル酸シンターゼ(ASA) の第1のアイソザイム(ASA1) と第2のアイソザイム(ASA2) のそれぞれのαサブユニットをコードするcDNA断片をクローニングするのに用いるDNAプローブをPCR法用に作製する。このために、まずプライマーの設計を行った。そのためには、まずアラビドプシス(和名: シロイヌナズナ) のアントラニル酸シンターゼの第1のアイソザイムと第2のアイソザイムとのそれぞれのαサブユニットをコードする遺伝子の既知の塩基配列および既知のアミノ酸配列を参考にして、下記に示す塩基配列を有する2種類のオリゴヌクレオチドを、プライマーNo.1とプライマーNo.2として化学合成により作製した。
(3) Construction of primers for PCR method For cloning cDNA fragments encoding the α subunits of the first isozyme (ASA1) and the second isozyme (ASA2) of rice anthranilate synthase (ASA) A DNA probe to be used is prepared for the PCR method. For this purpose, first, a primer was designed. For this purpose, first, referring to the known nucleotide sequence and known amino acid sequence of the gene encoding the α-subunit of each of the first and second isozymes of anthranilate synthase of Arabidopsis (Japanese name: Arabidopsis thaliana) Thus, two types of oligonucleotides having the base sequences shown below were prepared by chemical synthesis as primer No. 1 and primer No. 2.

プライマーNo.1(配列表の配列番号8) に示す塩基配列を有するオリゴヌクレオチド):
5'-CATATGTCTTCCTCTATGAAC-3'
プライマーNo.2(配列表の配列番号9) に示す塩基配列を有するオリゴヌクレオチド):
5'-GGATCCTCATTTTTTCACAAATGC-3'
なお、上記の2種類のオリゴヌクレオチドの作製は、DNA合成装置(Model 391、アプライドバイオシステムズ社製) を用いてオリゴヌクレオチドを合成し、さらにその合成品をイオン交換HPLCで精製することにより行った。
Primer No. 1 (oligonucleotide having the base sequence shown in SEQ ID NO: 8 in the sequence listing)):
5'-CATATGTCTTCCTCTATGAAC-3 '
Primer No. 2 (oligonucleotide having the base sequence of SEQ ID NO: 9):
5'-GGATCCTCATTTTTTCACAAATGC-3 '
The above two types of oligonucleotides were prepared by synthesizing oligonucleotides using a DNA synthesizer (Model 391, manufactured by Applied Biosystems) and purifying the synthesized product by ion-exchange HPLC. .

(4) プローブDNAの作製
次に、上記のように構築された2種類の合成オリゴヌクレオチドの各10p.Mを第1のプライマーおよび第2のプライマーとして用い、またアラビドプシスの市販されるcDNAライブラリー(STRATAGENE社製) の1μlをテンプレイトとして用いた。第1および第2プライマーならびにアラビドプシスのcDNAライブラリーを、PCR法用の増幅反応液(10mMのTris-HCl(pH 8.3)、1.5mMのMgCl2、50mMのKCl、0.001%ゼラチン、pH 8.3; 4種のヌクレオチドdNTPの各2.5mMの混合物、およびDNAポリメラーゼTakara Ex Taq、2.5単位) 50μlに加えて、DNAの増幅反応を行った。ここで使用される増幅反応液は、PCRキット(PCR Amplification Kit(宝酒造(株)社製) により調製した。
(4) Preparation of probe DNA Next, using 10 p.M of each of the two types of synthetic oligonucleotides constructed as described above as a first primer and a second primer, and a commercially available cDNA library of Arabidopsis (STRATAGENE) was used as a template. The first and second primers and the Arabidopsis cDNA library were subjected to an amplification reaction solution for PCR (10 mM Tris-HCl (pH 8.3), 1.5 mM MgCl2, 50 mM KCl, 0.001% gelatin, pH 8.3; 4 types , And a DNA polymerase (Takara Ex Taq, 2.5 units) (50 μl), and a DNA amplification reaction was performed. The amplification reaction solution used here was prepared with a PCR kit (PCR Amplification Kit (Takara Shuzo Co., Ltd.)).

PCR法によるDNAの上記の増幅反応は、PCR反応装置(PERKIN ELMER社製、DNA、Thermal Cycler 480) を用いて、変性を94℃、30秒間、アニーリングを55℃、1分間、また伸張(extention) を72℃、2分間行う3つの反応操作を35回繰り返すことによって実施した。   The above amplification reaction of DNA by the PCR method is performed by using a PCR reaction device (manufactured by PERKIN ELMER, DNA, Thermal Cycler 480) for denaturation at 94 ° C for 30 seconds, annealing at 55 ° C for 1 minute, and extension (extention ) At 72 ° C. for 2 minutes was repeated 35 times.

上記のようにすると、アラビドプシスASAの2つのアイソザイムのそれぞれのαサブユニットをコードする遺伝子に相当するDNA配列の全体(全長)を構成しているDNA断片の増幅生成物が生成される。これらDNA断片の増幅生成物をプローブDNAとして採取する。そして、該プローブDNAをイネのcDNAライブラリーのクローニングに下記の通りに用いた。   As described above, an amplification product of a DNA fragment constituting the entire DNA sequence (full length) corresponding to the gene encoding the α subunit of each of the two isozymes of Arabidopsis ASA is generated. The amplification products of these DNA fragments are collected as probe DNA. The probe DNA was used for cloning a rice cDNA library as follows.

(5) イネのcDNAライブラリーから、イネのASAの2つのアイソザイム(ASA1およびASA2) のαサブユニットをコードする遺伝子のDNAの選択
上記(2)で構築されたイネのcDNAライブラリーである組換えラムダファージから、上記(4)でアラビドプシスのDNAライブラリーから作製したプローブDNAの利用により、イネのASAの2つのアイソザイムのαサブユニットをコードする遺伝子に対応するDNA配列を組込まれた組換えラムダファージをプラーク・ハイブリダイゼーション法により、スクリーニングにより採取する。
(5) Selection of the DNA of the gene encoding the α subunit of the two rice ASA isozymes (ASA1 and ASA2) from the rice cDNA library, the rice cDNA library constructed in (2) above From the recombinant lambda phage, the DNA sequence corresponding to the gene encoding the α subunit of the two isozymes of rice ASA was integrated by using the probe DNA prepared from the Arabidopsis DNA library in (4) above. Lambda phage is collected by screening by the plaque hybridization method.

このスクリーニングの目的のためには、上記(2)で得られたイネcDNAライブラリーである組換えラムダファージのプラークを、複数のシャーレ内の1.5%寒天培地上に形成させた。それらファージプラークを複数枚のナイロン膜(アマシャム社製) ハイボンドNに転写した。こうしてナイロン膜に転写されたファージのプラークに含まれているファージDNAは、アルカリ変性液(1.5M NaCl、2.0M NaOH) および中和液(1.0M Tris-HCl pH5、2.0M NaCl) でそれぞれ10分間処理し、その後にUV照射によりナイロン膜上に固定した。   For the purpose of this screening, plaques of the recombinant lambda phage, a rice cDNA library obtained in (2) above, were formed on 1.5% agar medium in a plurality of Petri dishes. These phage plaques were transferred to a plurality of nylon membranes (manufactured by Amersham) High Bond N. The phage DNA contained in the plaque of the phage transferred to the nylon membrane in this manner was treated with an alkaline denaturing solution (1.5 M NaCl, 2.0 M NaOH) and a neutralizing solution (1.0 M Tris-HCl pH5, 2.0 M NaCl), respectively. After that, the cells were fixed on a nylon membrane by UV irradiation.

次に、上記(4)でアラビドプシスのcDNAライブラリーから得られたプローブDNAをジゴキシゲニン(DIG)でラベルして標識プローブDNAを得た。その標識プローブを前記のファージDNA(すなわち、イネのcDNAライブラリー) を固定したナイロン膜に対してプラーク・ハイブリダイゼーションさせた。該プローブDNAの前記ラベリングはDIG-ELISA DNA Labeling & Detection Kit(ベーリンガー・マンハイム社製) により行った。   Next, the probe DNA obtained from the Arabidopsis cDNA library in (4) above was labeled with digoxigenin (DIG) to obtain a labeled probe DNA. The labeled probe was plaque-hybridized to a nylon membrane on which the phage DNA (ie, rice cDNA library) was immobilized. The labeling of the probe DNA was performed using a DIG-ELISA DNA Labeling & Detection Kit (Boehringer Mannheim).

このプラーク・ハイブリダイゼーションの場合、前記のファージDNAが固定されたナイロン膜をハイブリダイゼーション溶液(500mM Na-Piバッファー、pH7.2、7%SDS、1mM EDTA) に浸し、さらに65℃、10分間、浸漬処理を行った。次に前記のDIGラベルした標識プローブDNA(10ng/ml)を加え、65℃で、15時間インキュベートすると前記のプラーク・ハイブリダイゼーション反応が行われた。   In the case of this plaque hybridization, the nylon membrane on which the phage DNA was immobilized was immersed in a hybridization solution (500 mM Na-Pi buffer, pH 7.2, 7% SDS, 1 mM EDTA), and further at 65 ° C. for 10 minutes. An immersion treatment was performed. Next, the above-described DIG-labeled labeled probe DNA (10 ng / ml) was added, and the mixture was incubated at 65 ° C. for 15 hours, whereby the plaque hybridization reaction was performed.

その反応終了後に、洗浄液(40mM Na-Piバッファー、pH7.2、1%SDS) で前記のナイロン膜を20分間ずつ3回洗浄した。その後、上記のDIG-ELISA Labeling & Detection Kitを用いて、イネのASAのαサブユニットをコードするDNAを含有した目的の組換えファージの検出を行った。ハイブリダイズしてX線フィルムで強くシグナルを発している8個の組換えファージプラーク、すなわちイネのASAをコードする遺伝子が組み込まれていると思われる8個のファージプラークを30万個のファージプラークから、ナイロン膜上で探知することができた。そして、イネのASA遺伝子が組み込まれている前記の8個の組換えファージプラークを単離して選抜できた。   After the completion of the reaction, the nylon membrane was washed three times with a washing solution (40 mM Na-Pi buffer, pH 7.2, 1% SDS) for 20 minutes each. Thereafter, using the DIG-ELISA Labeling & Detection Kit described above, the target recombinant phage containing DNA encoding the α subunit of rice ASA was detected. Eight recombinant phage plaques that hybridize and give a strong signal on X-ray film, i.e. eight phage plaques that seem to have integrated genes encoding rice ASA, were replaced with 300,000 phage plaques From this, it was possible to detect on the nylon membrane. Then, the above-mentioned eight recombinant phage plaques incorporating the rice ASA gene were isolated and selected.

これら採取された8個のプラークの組換えファージから、λDNA単離キット(Lambda DNA Purification Kit(STRATAGENE社製)) により、それぞれにファージプラークの8個ごとに別々に、λDNAを単離した。   From the collected phage of the eight collected plaques, λ DNA was isolated separately for every eight phage plaques using a λ DNA isolation kit (Lambda DNA Purification Kit (manufactured by STRATAGENE)).

この際の上記のλDNAの単離は次のようにして行った。すなわち、8個のプラークの各々のファージをそれぞれ別々に大量に増殖させたそれぞれの培養液5mlに、DNaseI(20mg/ml) 50μl、RNaseA(2mg/ml) 200μlを加え、室温で15分間、放置した。得られたファージ増殖溶液を15000rpm、4℃で10分間遠心分離した。得られた上清に80%DEAE-セルロース 25ml加え、室温で10分間インキュベートした。このようにインキュベートされた混合液を遠心分離し、得られた上清に0.5M EDTA 2ml、Pronase(50mg/ml) 770μlを加え、37℃で15分間放置した。さらに、5%CTAB溶液(1%CTAB (Cetyltrimethyl- ammonium bromide)、50mM Tris-HCl、pH8.0、10mM EDTA) 1.5mlを加えた。得られた混合物を65℃、3分間処理した後、氷中で5分間放置した。こうして得られたそれぞれの反応液に1/10容の3M酢酸ナトリウム、2倍容のエタノールを加え、−20℃で約6時間放置し、その後、得られた溶液を遠心分離し、それぞれの溶液から沈澱したファージDNAを別々に乾燥させ、5mlの水にそれぞれ溶解して保存した。   At this time, the above-mentioned λDNA was isolated as follows. That is, 50 μl of DNaseI (20 mg / ml) and 200 μl of RNaseA (2 mg / ml) were added to 5 ml of each culture solution in which each phage of each of the eight plaques was separately and massively grown, and left at room temperature for 15 minutes. did. The resulting phage growth solution was centrifuged at 15000 rpm at 4 ° C. for 10 minutes. 25 ml of 80% DEAE-cellulose was added to the obtained supernatant and incubated at room temperature for 10 minutes. The mixed solution thus incubated was centrifuged, and 2 ml of 0.5 M EDTA and 770 μl of Pronase (50 mg / ml) were added to the obtained supernatant, and the mixture was allowed to stand at 37 ° C. for 15 minutes. Further, 1.5 ml of a 5% CTAB solution (1% CTAB (Cetyltrimethyl-ammonium bromide), 50 mM Tris-HCl, pH 8.0, 10 mM EDTA) was added. The resulting mixture was treated at 65 ° C. for 3 minutes and then left on ice for 5 minutes. To each of the reaction solutions thus obtained, 1/10 volume of 3M sodium acetate and 2 volumes of ethanol were added, and the mixture was allowed to stand at -20 ° C for about 6 hours. The phage DNA precipitated from was separately dried and dissolved and stored in 5 ml of water, respectively.

上記の操作により単離された8種のファージDNAが得られた。これらDNAの各々5μlを、Hバッファー中で制限酵素EcoRIの10ユニットで別々に消化して、得られた消化反応液を別々に分析した。   Eight kinds of phage DNAs isolated by the above operation were obtained. 5 μl of each of these DNAs was separately digested with 10 units of the restriction enzyme EcoRI in H buffer, and the obtained digestion reactions were separately analyzed.

こうして、イネのASAの2つのアイソザイムのαサブユニットをコードする遺伝子に相当するDNA配列を含有すると判定されたところの、ファージDNA中の挿入DNA断片は、上記のように選抜された採取ファージのファージDNAから該ファージDNAを制限酵素EcoRIで上記のように消化して切出すことによって収得できた。   Thus, the inserted DNA fragment in the phage DNA, which was determined to contain the DNA sequence corresponding to the gene encoding the α subunit of the two isozymes of rice ASA, was obtained from the collected phage selected as described above. The phage DNA was obtained by digesting the phage DNA with the restriction enzyme EcoRI and excising it as described above.

(6) イネのASAの2つのアイソザイム(ASA1およびASA2) のそれぞれのαサブユニットをコードする遺伝子に相当するDNA配列を含有するcDNAのクローニング
上記のように、イネのASAの2つのアイソザイムのαサブユニットをコードする遺伝子に相当するDNA配列を含有すると判定されたDNA断片として、前記の8種の各々の組換えファージから切出して収得されたDNA断片は、8種である。このようなDNA断片の各1種づつをプラスミドベクター p Bluescript II SK(+) のEcoRI切断部位にDNAリゲーション・キットにより挿入、連結することにより、組換えプラスミドベクターを構築した。このように構築された組換えプラスミドベクターの導入で大腸菌XLl-Blue MRF' を形質転換した。
(6) Cloning of cDNA containing a DNA sequence corresponding to the gene encoding each α subunit of two rice ASA isozymes (ASA1 and ASA2) As described above, α of two rice ASA isozymes As the DNA fragments determined to contain the DNA sequence corresponding to the gene encoding the subunit, there are eight DNA fragments obtained by excision from each of the eight types of recombinant phages. A recombinant plasmid vector was constructed by inserting and ligating each of such DNA fragments to the EcoRI cleavage site of plasmid vector p Bluescript II SK (+) using a DNA ligation kit. Escherichia coli XL1-Blue MRF ′ was transformed by introducing the thus constructed recombinant plasmid vector.

上記のように形質転換の目的で、構築された組換えプラスミドベクターを大腸菌XL1-Blue MRF' に導入する操作は、詳しくは次のように行った。すなわち、上記で得られた採取ファージの組換えファージDNAの10μgを、先づHバッファー中で、制限酵素EcoRIの10ユニットで消化して消化反応液を得た。また他方、プラスミドベクターp Bluescript II SK(+)の10μgを同様にEcoR Iで消化して消化反応液を得た。上記のようにして得られたそれぞれのDNA消化反応液に対して別々に1/10容の3M酢酸ナトリウム、2倍容のエタノールを加え、−20℃で約6時間放置し、その後に、それぞれの得られたDNA溶液を遠心分離し、それぞれの溶液から沈殿したDNAを乾燥させ、5μlの水に各々溶解した。こうして得られたファージ由来のDNAの水溶液と、プラスミド由来のDNA水溶液の各々5μlを混合し、得られた混合物をDNA Ligation kit(宝酒造(株)製) で処理して、それら2種のDNAを連結させた。得られたDNA連結反応液に10分の1容量の3M酢酸ナトリウム、2倍容のエタノールを加え、−20℃に約6時間放置した。得られた混合液を遠心分離し、沈殿したDNAを乾燥させた。こうして連結ベクターDNAが採取された。この連結ベクターDNAを10μlの水に溶解した。   The operation of introducing the constructed recombinant plasmid vector into Escherichia coli XL1-Blue MRF 'for the purpose of transformation as described above was performed in detail as follows. That is, 10 μg of the recombinant phage DNA of the collected phage obtained above was first digested with 10 units of the restriction enzyme EcoRI in H buffer to obtain a digestion reaction solution. On the other hand, 10 μg of the plasmid vector p Bluescript II SK (+) was similarly digested with EcoRI to obtain a digestion reaction solution. 1/10 volume of 3M sodium acetate and 2 volumes of ethanol were separately added to each DNA digestion reaction solution obtained as described above, and the mixture was left at -20 ° C for about 6 hours. The obtained DNA solutions were centrifuged, and the DNA precipitated from each solution was dried and dissolved in 5 μl of water. The aqueous solution of phage-derived DNA thus obtained and 5 μl of each of the plasmid-derived DNA aqueous solutions were mixed, and the resulting mixture was treated with a DNA Ligation kit (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.). Connected. One tenth volume of 3M sodium acetate and two volumes of ethanol were added to the obtained DNA ligation reaction solution, and the mixture was allowed to stand at -20 ° C for about 6 hours. The obtained mixture was centrifuged, and the precipitated DNA was dried. Thus, the ligated vector DNA was collected. This ligated vector DNA was dissolved in 10 μl of water.

こうして得られた連結ベクターDNAの水溶液10μl (DNA 10ng)と、市販の大腸菌XL1-Blue MRF'コンピテントセル(STRATAGENE社製) 100μlとを、1.5ml容チューブに入れ、氷中で30分間、42℃で30秒間、そして再び氷中で2分間インキュベートした。その後に、インキュベートされた混合物に対してSOC液体培地(2% バクト-トリプトン、0.5%バクト-酵母抽出物、10mM NaCl、2.5mM KCl、10mM MgSO4、10mM MgCl2、20mM Glucoseを含有) 900μlを加えてから、37℃で1時間大腸菌を振とう培養した。   10 μl of the aqueous solution of the ligated vector DNA thus obtained (10 ng of DNA) and 100 μl of commercially available Escherichia coli XL1-Blue MRF ′ competent cells (manufactured by STRATAGENE) were placed in a 1.5 ml tube, and placed on ice for 30 minutes, 42 minutes. Incubated for 30 seconds at 0 C and again for 2 minutes in ice. Thereafter, 900 μl of SOC liquid medium (containing 2% Bacto-tryptone, 0.5% Bacto-yeast extract, 10 mM NaCl, 2.5 mM KCl, 10 mM MgSO4, 10 mM MgCl2, 20 mM Glucose) was added to the incubated mixture. The E. coli was shake-cultured at 37 ° C. for 1 hour.

得られた大腸菌の培養液の100μlを、アンピシリンを50mg/lの濃度、X-gal(5-Bromo-4-Chloro-3-Indolyl-b-D-Galactoside)を20mg/lの濃度、IPTG
(Isopropyl-b-D-thiogalactopyranoside)を20mg/lの濃度で添加されてあるLB寒天培地(1%バクト−トリプトン、0.5%バクト−酵母抽出物、0.5% NaCl、0.1% Glucose、pH 7.5、寒天1.5%含有) にプレーティングした。37℃で16時間、大腸菌を培養後、白色に発色してない大腸菌コロニーから、白色に発色している大腸菌コロニーを、前記の組換えファージのDNA断片を連結された組換えプラスミドベクターDNAで形質転換されてある大腸菌として、分離した。
100 μl of the obtained culture solution of E. coli, ampicillin at a concentration of 50 mg / l, X-gal (5-Bromo-4-Chloro-3-Indolyl-bD-Galactoside) at a concentration of 20 mg / l, IPTG
(Isopropyl-bD-thiogalactopyranoside) is added at a concentration of 20 mg / l in LB agar medium (1% Bacto-Tryptone, 0.5% Bacto-Yeast extract, 0.5% NaCl, 0.1% Glucose, pH 7.5, Agar 1.5% Contained). After culturing Escherichia coli at 37 ° C for 16 hours, Escherichia coli colonies that are colored white are transformed with the recombinant plasmid vector DNA to which the DNA fragment of the recombinant phage is linked from E. coli colonies that are not colored white. It was isolated as transformed E. coli.

このようにして分離された白色を発色している且つアンピシリン耐性である形質転換大腸菌のコロニー10個を、アンピシリン50mg/lを含む液体培地で増殖させ、さらに増殖された大腸菌から、プラスミド精製キット(QIA filter Plasmid Midi Kit, QIAGEN社製) によりプラスミドDNAを分離し且つ精製した。この精製により、上記で得られたアンピシリン耐性コロニーの形質転換大腸菌から50μg(50μl) の組換えプラスミドのDNAを得た。   Ten colonies of the transformed E. coli that are white and have ampicillin resistance isolated in this way are grown in a liquid medium containing 50 mg / l of ampicillin. The plasmid DNA was separated and purified using a QIA filter Plasmid Midi Kit (manufactured by QIAGEN). By this purification, 50 μg (50 μl) of the recombinant plasmid DNA was obtained from the E. coli transformed with the ampicillin-resistant colony obtained above.

上記で単離された各々の組換えファージ(計8種) から、クローニングを上記のように行うと、組換えプラスミドのDNA8種が得られた。これら8種のDNAの塩基配列を解析するために次の操作を行った。   Cloning was performed as described above from each of the recombinant phages (total of 8 types) isolated above, and 8 types of recombinant plasmid DNAs were obtained. The following operations were performed to analyze the base sequences of these eight DNAs.

(7) クローニングされたDNAのシークエンス解析
上記のクローニングされた8種のDNAである組換えプラスミドDNAをそれぞれに市販の塩基配列決定キットで処理すると、それらのDNA断片の全体の塩基配列を決定できた。そして、それらのDNA断片の内部に含有されたイネのASA1のαサブユニットをコードする遺伝子に該当するDNAの塩基配列、ならびにイネのASA2のαサブユニットをコードする遺伝子に該当するDNAの塩基配列を判定できた。
(7) Sequence analysis of cloned DNA By treating each of the eight cloned recombinant plasmid DNAs with a commercially available nucleotide sequencing kit, the entire nucleotide sequence of those DNA fragments can be determined. Was. Then, the nucleotide sequence of the DNA corresponding to the gene encoding the α subunit of rice ASA1 contained in the inside of those DNA fragments, and the nucleotide sequence of the DNA corresponding to the gene encoding the α subunit of rice ASA2 Could be determined.

なお、上記のDNAの塩基配列の決定を行うに当っては、塩基配列決定キット(Autoread Sequencing Kit (Pharmacia Biotech社製) を用いて、変性処理を行った後に自動DNAシーケンサALF DNA Sequencer II(ファルマシア社製)で前記DNA断片の塩基配列を決定した。   In the determination of the nucleotide sequence of the above DNA, denaturation treatment was performed using a nucleotide sequence determination kit (Autoread Sequencing Kit (Pharmacia Biotech)), followed by automatic DNA sequencer ALF DNA Sequencer II (Pharmacia). The nucleotide sequence of the DNA fragment was determined by the above-mentioned method.

このようにして、上記のDNA断片の塩基配列を判定した結果、イネのASAのαサブユニットをコードするDNA配列は2種類の相異なる塩基配列を有するものであることが解った。従って、イネのASAは2つのアイソザイム(イソ酵素) から成ること、またその第1のアイソザイム(ASA1) のαサブユニットをコードするDNAは、その第2のアイソザイム(ASA2)のαサブユニットをコードするDNAと相異なる塩基配列を有することが知見された。   As a result of determining the nucleotide sequence of the above DNA fragment, it was found that the DNA sequence encoding the α subunit of rice ASA had two different nucleotide sequences. Therefore, rice ASA is composed of two isozymes (isoenzymes), and the DNA encoding the α subunit of the first isozyme (ASA1) encodes the α subunit of the second isozyme (ASA2). It was found that the DNA had a base sequence different from that of the DNA.

そして、イネのASA1のαサブユニットをコードする遺伝子に相当するDNAは、上記のように判定されて、後記の配列表の配列番号1に記載されてある塩基配列を有すると今回、認められた。   Then, the DNA corresponding to the gene encoding the α subunit of rice ASA1 was determined as described above, and has now been recognized as having the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing below. .

また、イネのASA2のαサブユニットをコードする遺伝子に相当するDNAは、上記のように判定されて、後記の配列表の配列番号10に記載されてある塩基配列を有すると今回、認められた。   In addition, the DNA corresponding to the gene encoding the α subunit of rice ASA2 was determined as described above, and has now been recognized as having the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 10 in the sequence listing below. .

イネのASA1のαサブユニットをコードする遺伝子のDNAの塩基配列は、配列表の配列番号1に記載の単一のオープンリーディングフレーム内にある1734個の塩基からなる。また、配列表の配列番号1に示された本発明によるイネのASA1のαサブユニットをコードする遺伝子のDNAの塩基配列は、配列番号2に記載の577個のアミノ酸残基からなるタンパクをコードしている。この配列番号2のアミノ酸配列をアラビドプシスのASA1のαサブユニットのタンパク質の既知のアミノ酸配列(The Plant Cell, 第4巻, 721頁〜733頁, 1992年) と比較すると、68%の相同性が認められるが、他の領域ではアラビドプシスのASA1のαサブユニットとは明らかに異なり、イネ特有の配列である。   The base sequence of the DNA of the gene encoding the α subunit of rice ASA1 consists of 1734 bases in a single open reading frame shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing. The nucleotide sequence of the DNA of the gene encoding the α subunit of rice ASA1 according to the present invention shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing encodes a protein consisting of 577 amino acid residues described in SEQ ID NO: 2. are doing. Comparing the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 with the known amino acid sequence of the protein of the α subunit of Arabidopsis ASA1 (The Plant Cell, Volume 4, pp. 721 to 733, 1992), 68% homology was found. Although it is observed, in other regions, it is clearly different from the α subunit of ASA1 of Arabidopsis, and it is a rice-specific sequence.

イネのASA2のαサブユニットをコードする遺伝子のDNAの塩基配列は、配列表の配列番号10に記載の単一のオープンリーディングフレーム内にある1821個の塩基からなる。また、配列番号10に示されたイネのASA2のαサブユニットをコードする遺伝子のDNAの塩基配列は、配列番号11に記載の606個のアミノ酸残基からなるタンパクをコードしている。この配列番号11のアミノ酸配列をアラビドプシスのASA2のαサブユニットのタンパク質の既知のアミノ酸配列(The Plant Cell, 第4巻, 721頁〜733頁, 1992年) と比較すると、72%の相同性が認められるが、他の領域ではアラビドプシスのASA2のαサブユニットとは明らかに異なり、イネ特有の配列である。   The base sequence of the DNA of the gene encoding the α subunit of rice ASA2 consists of 1821 bases in a single open reading frame represented by SEQ ID NO: 10 in the sequence listing. Further, the nucleotide sequence of the DNA of the gene encoding the α subunit of rice ASA2 shown in SEQ ID NO: 10 encodes a protein consisting of 606 amino acid residues described in SEQ ID NO: 11. Comparing this amino acid sequence of SEQ ID NO: 11 with the known amino acid sequence of the protein of the α subunit of Arabidopsis ASA2 (The Plant Cell, Vol. 4, pp. 721 to 733, 1992), 72% homology was found. Although it is observed, in other regions, it is distinctly different from the α subunit of Arabidopsis ASA2, and is a rice-specific sequence.

(8) イネのASAαサブユニット遺伝子を導入された大腸菌形質転換株の寄託
前項(6)の操作により、最終的に組換えプラスミドDNAの8種が得られた。これら8種の組換えプラスミドDNA断片の各々のDNA断片全体の塩基配列が前項(7)で塩基配列決定キットにより決定された。
(8) Deposition of Escherichia coli transformant into which the rice ASAα subunit gene has been introduced By the procedure described in (6) above, eight kinds of recombinant plasmid DNAs were finally obtained. The nucleotide sequence of the entire DNA fragment of each of these eight kinds of recombinant plasmid DNA fragments was determined by the nucleotide sequence determination kit in the preceding section (7).

(i) 次に、配列表の配列番号1に記載された1734個の塩基からなるDNA配列(DNA配列OSASA-W1と命名される)(すなわち、イネのASA1のαサブユニットをコードするDNA) を内部に含有すると判定された組換えプラスミドDNA断片を、前記の8種の組換えプラスミドDNA断片のうちから選択した。この選択された組換えプラスミドDNA断片を、制限酵素EcoRIで消化した。その消化反応液から、DNA配列OSASA-W1を内部に含有すると判定されたDNA断片(DNA配列OSASA-1と命名する) を低融点アガロース電気泳動法により分画して採取した。このように採取されたDNA配列OSASA-1を、プラスミドベクターp Bluescript II Sk(+)のEcoRI切断部位にDNAリゲーション・キット(宝酒造(株)製) により連結して、組換えプラスミドベクターpOSASA-1を構築した。   (i) Next, a DNA sequence consisting of 1734 bases described in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing (named as DNA sequence OSASA-W1) (i.e., DNA encoding α subunit of rice ASA1) Was selected from the above eight types of recombinant plasmid DNA fragments. The selected recombinant plasmid DNA fragment was digested with a restriction enzyme EcoRI. From the digestion reaction solution, a DNA fragment determined to contain the DNA sequence OSASA-W1 (designated as DNA sequence OSASA-1) was fractionated by low melting point agarose electrophoresis and collected. The DNA sequence OSASA-1 thus collected was ligated to the EcoRI cleavage site of the plasmid vector p Bluescript II Sk (+) using a DNA ligation kit (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.), and the recombinant plasmid vector pOSASA- Built one.

このように構築したプラスミドベクターpOSASA-1を、前項(6)に記載された方法により、大腸菌XLl-Blue MRF'に導入した。プラスミドベクターpOSASA-1の導入により形質転換された大腸菌株をエシエリヒア・コリ(Escherichia coli) XLl-Blue MRF'(Os-asa1) と命名した。エシエリヒア・コリXLl-Blue MRF'(Os-asa1) は、日本の茨城県、つくば市の工業技術院生命工学工業技術研究所に1997年8月18日に、FERM P-16388の受託番号で寄託されている。さらに、1998年8月7日以降、ブタペスト条約の規約下でFERM BP-6453の受託番号で前記の研究所に寄託されてある。   The plasmid vector pOSASA-1 thus constructed was introduced into Escherichia coli XL1-Blue MRF ′ by the method described in the above section (6). The Escherichia coli strain transformed by introduction of the plasmid vector pOSASA-1 was named Escherichia coli XLl-Blue MRF '(Os-asa1). Escherichia coli XLl-Blue MRF '(Os-asa1) deposited with the Institute of Biotechnology and Industrial Technology, Institute of Industrial Science and Technology, Tsukuba, Ibaraki Prefecture, Japan on August 18, 1997 under the accession number of FERM P-16388 Have been. Furthermore, since August 7, 1998, it has been deposited with the aforementioned laboratory under the terms of the Budapest Treaty under the accession number FERM BP-6453.

(ii) また、配列表の配列番号10に記載された1821個の塩基からなるDNA配列(DNA配列OSASA-W2と命名される)(すなわち、イネのASA2のαサブユニットをコードするDNA) を内部に含有すると判定された組換えプラスミドDNA断片を、前記の8種の組換えプラスミドDNA断片のうちから選択した。この選択された組換えプラスミドDNA断片を、制限酵素EcoRIで消化した。その消化反応液から、DNA配列OSASA-2を内部に含有すると判定されたDNA断片(DNA配列OSASA-2と命名する) を低融点アガロース電気泳動法により採取した。このように採取されたDNA配列OSASA-W2を、プラスミドベクターp Bluescript II Sk(+)のEcoRI切断部位にDNAリゲーション・キット(宝酒造(株)製) により連結して、組換えプラスミドベクターpOSASA-2を構築した。   (ii) a DNA sequence consisting of 1821 bases described in SEQ ID NO: 10 of the sequence listing (named as DNA sequence OSASA-W2) (that is, DNA encoding α subunit of rice ASA2) Recombinant plasmid DNA fragments determined to be contained therein were selected from the above eight types of recombinant plasmid DNA fragments. The selected recombinant plasmid DNA fragment was digested with a restriction enzyme EcoRI. From the digestion reaction solution, a DNA fragment determined to contain the DNA sequence OSASA-2 (named DNA sequence OSASA-2) was collected by low-melting point agarose electrophoresis. The DNA sequence OSASA-W2 thus collected was ligated to the EcoRI cleavage site of the plasmid vector p Bluescript II Sk (+) using a DNA ligation kit (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.), and the recombinant plasmid vector pOSASA- 2 built.

このように構築したプラスミドベクターpOSASA-2を、前項(6)に記載された方法により、大腸菌XLl-Blue MRF'に導入した。プラスミドベクターpOSASA-2の導入により形質転換された大腸菌株をエシエリヒア・コリ(Escherichia coli) XLl-Blue MRF'(Os-asa2)と命名した。エシエリヒア・コリXLl-Blue MRF'(Os-asa2) は、日本の茨城県、つくば市の工業技術院生命工学工業技術研究所に1998年6月18日に、FERM P-16853の受託番号で寄託されている。さらに、1998年8月7日以降、ブタペスト条約の規約下でFERM BP-6454の受託番号で前記の研究所に寄託されてある。   The plasmid vector pOSASA-2 thus constructed was introduced into Escherichia coli XL1-Blue MRF ′ by the method described in the above section (6). The Escherichia coli strain transformed by introducing the plasmid vector pOSASA-2 was named Escherichia coli XLl-Blue MRF '(Os-asa2). Escherichia coli XLl-Blue MRF '(Os-asa2) was deposited at the Institute of Biotechnology and Industrial Technology, Institute of Industrial Science and Technology, Tsukuba, Ibaraki Prefecture, Japan, on June 18, 1998 under the accession number of FERM P-16853. Have been. Furthermore, since August 7, 1998, it has been deposited with the aforementioned laboratory under the terms of the Budapest Treaty under the accession number FERM BP-6454.

実施例2
本例は、第3の発明(請求項1の発明)により得られた改変D配列と命名されたDNA配列(すなわち、配列表の配列番号12に記載された1734個の塩基からなる塩基配列を有するDNA配列) を含有するDNA断片の製造を例示する。
Example 2
In this example, a DNA sequence designated as a modified D sequence obtained by the third invention (the invention of claim 1) (that is, a base sequence consisting of 1734 bases described in SEQ ID NO: 12 in the sequence listing) was prepared. Production of a DNA fragment containing the DNA sequence

(1) PCR用のプライマーとしての合成オリゴヌクレオチドの構築
DNA合成装置(Model-391、アプライドバイオシステムズ社製) を利用して、4種のプライマーを合成した。すなわち、配列表の配列番号16に記載の塩基配列を有するオリゴヌクレオチドであるプライマーOSASN1と、配列番号17に記載の塩基配列を有するプライマーOSASN2と、配列番号18に記載の塩基配列を有するプライマーOSASC1と、配列番号19に記載の塩基配列を有するプライマーOSASC2とを化学合成により構築した。
(1) Construction of synthetic oligonucleotides as primers for PCR
Four kinds of primers were synthesized using a DNA synthesizer (Model-391, manufactured by Applied Biosystems). That is, primer OSASN1, which is an oligonucleotide having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 16 in the sequence listing, primer OSASN2 having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 17, and primer OSASC1 having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 18 And a primer OSASC2 having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 19 were constructed by chemical synthesis.

(2) PCR法用のテンプレートの作製
実施例1の(8)項において、イネのASA1のαサブユニットの遺伝子に相当するDNA配列すなわち前記のDNA配列OSASA-W1を含有すると判定されるDNA断片として、組換えファージから制限酵素EcoRIで切出して収得されたDNA断片OSASA-1は、プラスミドベクターp Bluescript II SK(+)のEcoRI切断部位にDNAリゲーション・キットにより連結されて、組換えプラスミドベクターpOSASA-1と命名)を構築した。このプラスミドベクターpOSASA-1が下記のPCR法でテンプレートとして利用された。
(2) Preparation of template for PCR method In section (8) of Example 1, a DNA sequence corresponding to the gene for the α subunit of rice ASA1, that is, a DNA fragment determined to contain the DNA sequence OSASA-W1 As a result, the DNA fragment OSASA-1 obtained by cutting out the recombinant phage with the restriction enzyme EcoRI was ligated to the EcoRI cleavage site of the plasmid vector p Bluescript II SK (+) using a DNA ligation kit, and the recombinant plasmid vector pOSASA-1). This plasmid vector pOSASA-1 was used as a template in the following PCR method.

(3) 所要なDNA断片のPCR法による増幅と回収
(i) PCR法の第1回段階
所要なDNA断片をPCR法による増幅反応により収得するために、PCR法の第1回段階として下記の(A)反応と(B)反応とを行った。
(3) Amplification and recovery of required DNA fragments by PCR
(i) First Step of PCR Method In order to obtain required DNA fragments by an amplification reaction by the PCR method, the following (A) reaction and (B) reaction were performed as the first step of the PCR method.

すなわち、その(A)反応では、テンプレートとして用いられる前記の組換えプラスミドベクターpOSASA-1の5μlと、前記のプライマーOSASAN1の1μMと、プライマーOSASAC1の1μMとを、増幅反応液(10mMのTris-HCl(pH8.3)、1mMのMgCl2、50mMのKCl、4種のヌクレオチドdNTPの各0.2mMの混合物、LA Taq DNAポリメラーゼの2.5ユニットを含有)の100μlに加えて、増幅反応を行った。この(A)反応で得られたDNAの増副生成物を、DNA断片-Aと称する。   That is, in the reaction (A), 5 μl of the recombinant plasmid vector pOSASA-1 used as a template, 1 μM of the primer OSASAN1, and 1 μM of the primer OSASAC1 were mixed with an amplification reaction solution (10 mM Tris-HCl). (pH 8.3), 1 mM MgCl2, 50 mM KCl, a mixture of 0.2 mM each of four nucleotide dNTPs, and 2.5 units of LA Taq DNA polymerase) (100 μl), and an amplification reaction was performed. The DNA by-product obtained by the reaction (A) is referred to as DNA fragment-A.

また、(B)反応では、テンプレートとして用いられる前記プラスミドベクターpOSASA-1の5μlと、プライマーOSASAC2の1μMと、プライマーOSASAN2の1μMとを、(A)反応で用いたと同じ組成の増幅反応液に加えて、増幅反応を行った。この(B)反応で得られたDNAの増幅生成物をDNA断片-Bと称する。   In the reaction (B), 5 μl of the plasmid vector pOSASA-1 used as a template, 1 μM of the primer OSASAC2, and 1 μM of the primer OSASAN2 were added to an amplification reaction solution having the same composition as that used in the reaction (A). Then, an amplification reaction was performed. The amplification product of DNA obtained by this (B) reaction is referred to as DNA fragment-B.

なお、前記の増幅反応は、PCR反応装置(Promram Temp Control System PC-700(アステック社製))内で、変性を94℃で30秒間、アニーリングを55℃で30秒間、伸張を72℃で1分間行う3つの反応操作を20回繰り返すことにより実施された。   In the amplification reaction, denaturation was performed at 94 ° C for 30 seconds, annealing was performed at 55 ° C for 30 seconds, and extension was performed at 72 ° C in a PCR reaction apparatus (Promram Temp Control System PC-700 (manufactured by Astec)). The reaction was performed by repeating three reaction operations for 20 minutes each 20 times.

増幅反応の終了後、(A)反応の増幅反応液を低融点アガロース電気泳動により分画し、増幅DNA生成物としての268bpのDNA断片-Aを含むバンドをアガロースゲルから切出した。また、(B)反応の増幅反応液を低融点アガロース電気泳動にかけて分画し、増幅DNA生成物としての336bpのDNA断片-Bを含むバンドをアガロースゲルから切出した。   After the completion of the amplification reaction, the amplification reaction solution of the reaction (A) was fractionated by low-melting point agarose electrophoresis, and a band containing a 268 bp DNA fragment-A as an amplified DNA product was cut out from the agarose gel. Further, the amplification reaction solution of the reaction (B) was subjected to low-melting-point agarose electrophoresis to fractionate, and a band containing a 336 bp DNA fragment-B as an amplified DNA product was cut out from the agarose gel.

これら2つのゲル切片から、それぞれに、GENECLEAN II Kit(フナコシ社製) により分離して、DNA断片-Aの精製品とDNA断片-Bの精製品を得た。   From these two gel sections, a purified DNA fragment-A and a purified DNA fragment-B were obtained by using GENECLEAN II Kit (Funakoshi), respectively.

(ii) PCR法の第2回段階
次に、PCR法の第2回段階として、前記の(A)反応および(B)反応で増幅したDNA断片-Aの精製品の1μlとDNA断片-Bの精製品の1μlを、増幅反応液(10mMのTris-HCl(pH8.3)、1mMのMgCl2、50mMのKCl, dNTPの各0.2mMの混合物およびLA Taq DNA ポリメラーゼの2.5ユニットを含有) 100μlに加えて、増幅反応を行った。この場合の増幅反応は、変性を94℃、5分間、アニーリングを65℃、10分と55℃、10分行い、また、伸張を72℃、1分行う3つの反応操作を1回実施した。
(ii) The second step of the PCR method Next, as the second step of the PCR method, 1 μl of the purified DNA fragment-A and the DNA fragment-B amplified in the above-mentioned reactions (A) and (B) were used. 1 μl of the purified product in 100 μl of an amplification reaction solution (containing a mixture of 10 mM Tris-HCl (pH 8.3), 1 mM MgCl2, 50 mM KCl, 0.2 mM each of dNTP and 0.2 unit of LA Taq DNA polymerase). In addition, an amplification reaction was performed. In the amplification reaction in this case, denaturation was performed at 94 ° C for 5 minutes, annealing was performed at 65 ° C for 10 minutes and 55 ° C for 10 minutes, and extension was performed once at 72 ° C for 1 minute.

この増幅反応の終了後、その増幅反応液を低融点アガロース電気泳動により分画し、増幅DNA生成物として583bpの所期のDNA断片-Cを含有するバンドをゲルから切出した。このゲル切片からGENECLEAN II Kit(フナコシ社製) によりDNA断片-Cを分離して且つDNA断片-Cの精製品を得た。   After the completion of the amplification reaction, the amplification reaction solution was fractionated by low-melting point agarose electrophoresis, and a band containing the expected DNA fragment-C of 583 bp as an amplified DNA product was cut out from the gel. The DNA fragment-C was separated from this gel slice using GENECLEAN II Kit (Funakoshi) and a purified DNA fragment-C was obtained.

(4) 上記で得られたDNA断片-Cを利用して、第2の本発明による目的の改変D配列を含有するDNA断片をクローニングにより十分な量で収得する操作を次に行う。 (4) Next, using the DNA fragment-C obtained above, an operation of obtaining a DNA fragment containing the modified D sequence of interest according to the second invention in a sufficient amount by cloning is performed.

(i) 先づ、上記で得られたDNA断片-Cの10μgを、Hバッファー(宝酒造(株)社製) 中で制限酵素Afl IIの10ユニットとBgl IIの10ユニットで消化した。この消化で得られたDNA断片をDNA断片-α称する。他方、前記のプラスミドベクターpOSASA-1の10μgをHバッファー(宝酒造(株)社製) 中で、Afl IIの10ユニットとBgl IIの10ユニットで消化して短縮プラスミドを得た。DNA断片-αを含む消化反応液と、前記の短縮プラスミドを含む消化反応液とに、それぞれに別々に1/10容の3M酢酸ナトリウム、2倍容のエタノールを加え、−20℃に約6時間インキュベートした。その後、インキュベートされた溶液を遠心分離し、それぞれの溶液から沈殿したDNAを乾燥させ、5μlの水に溶解した。   (i) First, 10 μg of the DNA fragment-C obtained above was digested with 10 units of the restriction enzymes Afl II and 10 units of Bgl II in H buffer (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.). The DNA fragment obtained by this digestion is called DNA fragment-α. On the other hand, 10 μg of the above plasmid vector pOSASA-1 was digested with 10 units of Afl II and 10 units of Bgl II in H buffer (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) to obtain a shortened plasmid. To each of the digestion reaction solution containing the DNA fragment-α and the digestion reaction solution containing the above-mentioned shortened plasmid, 1/10 volume of 3M sodium acetate and 2 volumes of ethanol were separately added, and the mixture was added at −20 ° C. for about 6 hours. Incubated for hours. Thereafter, the incubated solutions were centrifuged, and the DNA precipitated from each solution was dried and dissolved in 5 μl of water.

こうして得られたDNA断片-αの水溶液の5μlと、該短縮プラスミドDNAの水溶液の5μlとを混合した。次に、得られた混合物(10μl) に含まれる各々のDNAを、DNA Ligation kit(宝酒造(株)社製) により連結反応させた。その連結反応液に1/10容の3M酢酸ナトリウム、2倍容のエタノールを加え、−20℃に約6時間インキュベートした。インキュベートされた反応溶液を遠心分離し、沈殿したDNA連結物を乾燥させ、5μlの水に溶解して水溶液にした。   5 μl of the aqueous solution of DNA fragment-α thus obtained was mixed with 5 μl of the aqueous solution of the shortened plasmid DNA. Next, each DNA contained in the obtained mixture (10 μl) was subjected to a ligation reaction using a DNA Ligation kit (Takara Shuzo Co., Ltd.). 1/10 volume of 3M sodium acetate and 2 volumes of ethanol were added to the ligation reaction solution, and the mixture was incubated at -20 ° C for about 6 hours. The incubated reaction solution was centrifuged, and the precipitated DNA ligation was dried and dissolved in 5 μl of water to make an aqueous solution.

この水溶液に含まれるDNA連結物は、前記のDNA断片-αと、プラスミドベクターpOSASA-1のAfl II及びBgl II切断で得られた前記の短縮プラスミドとが互いに連結して作られた環状2本鎖の組換えプラスミド(前記のp Bluescript-DNA-Dプラスミドである) であり、そのプラスミドDNA中の挿入DNA領域内に、前記の改変D配列が含有された。   The DNA ligated product contained in this aqueous solution was a circular two-piece product formed by ligating the DNA fragment -α and the shortened plasmid obtained by Afl II and Bgl II digestion of the plasmid vector pOSASA-1 to each other. This is a strand recombinant plasmid (which is the pBluescript-DNA-D plasmid described above), and the modified D sequence was contained in the inserted DNA region in the plasmid DNA.

(ii) このp Bluescript-DNA-Dプラスミドを大腸菌XL1-Blue MRF′に導入することにより大腸菌XL1-Blue MRF′を形質転換した。   (ii) Escherichia coli XL1-Blue MRF ′ was transformed by introducing the pBluescript-DNA-D plasmid into Escherichia coli XL1-Blue MRF ′.

このように形質転換された大腸菌をエシエリヒア・コリXLl-Blue MRF'/p Bluescript-DNA-Dと命名し、前記の生命工学工業技術研究所に1998年8月7日以下、ブダペスト条約の規約下にFERM BP-6451の受託番号で寄託した。この形質転換された大腸菌細胞を次に液体培地中で培養した。   The Escherichia coli thus transformed was named Escherichia coli XLl-Blue MRF '/ p Bluescript-DNA-D, and was sent to the aforementioned Institute of Biotechnology and Industrial Technology on August 7, 1998 or less under the terms of the Budapest Treaty. Was deposited under the accession number of FERM BP-6451. The transformed E. coli cells were then cultured in liquid medium.

培養された大腸菌細胞から、さらにプラスミドを抽出した。こうして改変D配列を含有する組換えプラスミドp Bluescript-DNA-Dがクローニングできた。   The plasmid was further extracted from the cultured E. coli cells. Thus, the recombinant plasmid pBluescript-DNA-D containing the modified D sequence could be cloned.

(5) 改変D配列を含有するDNA断片の回収
得られたプラスミドp Bluescript-DNA-DであるプラスミドDNAの10μlを、Hバッファー(宝酒造(株)社製)中でEcoRIの10ユニットで消化した。その消化反応液を低融点アガロース電気泳動により分画した。DNA配列OSASA-W1配列(1734 bpのサイズ) を内部に含有するDNA断片(DNA断片-βと称する) をアガロースから切出した。
(5) Recovery of DNA Fragment Containing Modified D Sequence 10 μl of the resulting plasmid DNA, plasmid p Bluescript-DNA-D, was digested with 10 units of EcoRI in H buffer (Takara Shuzo Co., Ltd.). . The digestion reaction solution was fractionated by low melting point agarose electrophoresis. A DNA fragment (referred to as DNA fragment-β) containing the DNA sequence OSASA-W1 sequence (1734 bp in size) was excised from agarose.

このDNA断片-βを含有するアガロース切片にTEバッファー(10mMのTris-HCl、1mMのEDTAを含有、pH8)を等量加え、68℃、20分間加温することによりアガロースを溶解した。得られた溶液を飽和フェノールで2回抽出することによりアガロースを除いた。得られたDNAを含むフェノール抽出液に対して、それの10分の1容の3M酢酸ナトリウム、2倍容のエタノールを加え、−20℃に約6時間放置しインキュベートした。インキュベートされた溶液を、15000rpm、4℃で10分間遠心分離した。得られたDNA沈殿を減圧下で乾燥させ、得られたDNA粉末を10μlの水に溶解させた。   An equal amount of TE buffer (containing 10 mM Tris-HCl, containing 1 mM EDTA, pH 8) was added to the agarose section containing the DNA fragment-β, and the agarose was dissolved by heating at 68 ° C. for 20 minutes. Agarose was removed by extracting the resulting solution twice with saturated phenol. To the phenol extract containing the obtained DNA, 1/10 volume of 3M sodium acetate and 2 volumes of ethanol were added, and the mixture was allowed to stand at -20 ° C for about 6 hours and incubated. The incubated solution was centrifuged at 15000 rpm at 4 ° C. for 10 minutes. The obtained DNA precipitate was dried under reduced pressure, and the obtained DNA powder was dissolved in 10 μl of water.

そのDNA粉末は、目的の改変D配列を含有するDNA断片-βからなるものであった。   The DNA powder consisted of a DNA fragment-β containing the desired modified D sequence.

なお、実施例2の上記(5)で得られた前記のDNA断片-βを、実施例1の(7)項に記載されたと同様にして、塩基配列決定キットを用いる自動DNAシーケンサ、ALF DNA sequencer IIにかけた。DNA断片-βは配列表の配列番号12に記載される1734個の塩基からなる塩基配列をもつ改変D配列を内部に含有するDNA断片であると確認できた。   The DNA fragment-β obtained in the above (5) of Example 2 was used in the same manner as described in (7) of Example 1, and an automatic DNA sequencer using a nucleotide sequence determination kit, ALF DNA Sequencer II. DNA fragment-β was confirmed to be a DNA fragment containing a modified D sequence having a base sequence of 1734 bases shown in SEQ ID NO: 12 in the sequence listing.

実施例3
本例は、第1の発明による配列表の配列番号1に示すDNA配列を外来遺伝子として、または第3の発明による配列番号12に示す塩基配列をもつ改変DNA配列を外来遺伝子として、イネ植物にアグロバクテリウム法で導入することからなるイネ植物の形質転換方法を例示する。また、本例で形質転換された植物のトリプトファン含量が増加されたことが例証された。
Example 3
In this example, the DNA sequence shown in SEQ ID NO: 1 of the sequence listing according to the first invention as a foreign gene, or the modified DNA sequence having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 12 according to the third invention as a foreign gene, as a rice plant A method for transforming a rice plant, which is introduced by the Agrobacterium method, is exemplified. Also, it was demonstrated that the tryptophan content of the transformed plant was increased in this example.

(1) イネ植物への外来遺伝子の導入用の組換えベクターpUBdDの作成
(i) トウモロコシのユビキチンプロモーターと、1stイントロンと、NOSターミネーターと、アンピシリン耐性遺伝子とを含有する5.6kbのサイズの既知のプラスミドベクターpUBAのDNA(10μg) を、Kバッファー(宝酒造(株)製) 中で制限酵素BamHIの10ユニットで消化した。消化反応液からDNAを沈殿させ、遠心分離してから乾燥させた。このDNA乾燥物を10μlの滅菌水で溶解した後、DNAブランティング・キット(宝酒造社製)で平滑化した後、末端平滑化されたDNAを沈殿させ、遠心分離してから乾燥させた。この乾燥物を10μlの滅菌水で溶解した後、Lバッファー(宝酒造(株)製) 中で制限酵素SacIの10ユニットで消化した。消化反応液からDNAを沈殿させ、遠心分離してから乾燥させた。このようにして、ユビキチンプロモーターと、1stイントロンと、NOSターミネーターとアンピシリン耐性遺伝子を保有する約4.8kbのサイズのベクター断片を得た(添付図面の図1の左、参照)。
(1) Construction of recombinant vector pUBdD for introduction of foreign gene into rice plant
(i) Corn ubiquitin promoter, 1st intron, NOS terminator, 5.6 kb-containing plasmid vector pUBA DNA (10 μg) containing an ampicillin resistance gene, K buffer (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) Digested with 10 units of the restriction enzyme BamHI. DNA was precipitated from the digestion reaction, centrifuged and dried. The dried DNA was dissolved in 10 μl of sterile water, and then blunted with a DNA branding kit (Takara Shuzo). The DNA having blunt-ended ends was precipitated, centrifuged, and dried. The dried product was dissolved in 10 μl of sterilized water, and then digested with 10 units of the restriction enzyme SacI in L buffer (Takara Shuzo). DNA was precipitated from the digestion reaction, centrifuged and dried. In this way, a vector fragment of about 4.8 kb carrying the ubiquitin promoter, the 1st intron, the NOS terminator and the ampicillin resistance gene was obtained (see the left side of FIG. 1 in the attached drawings).

(ii) さらに別に、第3の発明のDNAである改変されたD配列を内部に含有する組換えプラスミドpBluescript-DNA-D(1.7kbのサイズ) のDNA(10μg) を、Hバッファー(宝酒造(株)製) 中で制限酵素EcoRVの10ユニットで消化し、その消化反応液からDNAを沈殿させ、遠心分離してから乾燥させた。このDNA乾燥物を10μlの滅菌水で溶解した後、Lバッファー(宝酒造社製) 中で制限酵素SacIの10ユニットで消化した。消化反応液から上記と同様にしてDNAを乾燥させてpBluescript-DNA-Dベクター断片を得た(添付図面の図1の右、参照)。   (ii) Still further, a DNA (10 μg) of a recombinant plasmid pBluescript-DNA-D (1.7 kb in size) containing a modified D sequence therein, which is the DNA of the third invention, is added to an H buffer (Takara Shuzo ( Was digested with 10 units of the restriction enzyme EcoRV, DNA was precipitated from the digestion reaction solution, centrifuged, and dried. The dried DNA was dissolved in 10 μl of sterilized water, and digested with 10 units of the restriction enzyme SacI in L buffer (Takara Shuzo). The DNA was dried from the digestion reaction solution in the same manner as above to obtain a pBluescript-DNA-D vector fragment (see the right side of FIG. 1 in the attached drawings).

(iii) 上記の(i)で得た約4.8kbのサイズのベクター断片と、(ii)で得られたベクター断片を5μlの滅菌水に溶解した。そのベクター断片の水溶液の5μlをそれぞれ混合した。得られた混合物をDNAリゲーション・キット(宝酒造(株)製) で処理して、DNA連結反応を行った。こうしてプラスミドベクターpUBAの切断ベクター断片に対して、前記のpBluescript-DNA-Dの切断ベクター断片を連結してなる環状の組換えベクター(6.5kbのサイズ) を作成した。この組換えベクターをpUBdDと称する(図1の下、参照)。ベクターpUBdDは、ユビキチンプロモーター領域の下流に1stイントロン領域を有し、1stイントロン領域とNOSターミネーター領域との間に、第3の発明の改変D配列が挿入、連結されてあり、且つアンピシリン耐性遺伝子を含有する構造を有し、6.5kbのサイズを有した。   (iii) The vector fragment having a size of about 4.8 kb obtained in (i) and the vector fragment obtained in (ii) were dissolved in 5 μl of sterilized water. Each 5 μl of the aqueous solution of the vector fragment was mixed. The resulting mixture was treated with a DNA ligation kit (Takara Shuzo Co., Ltd.) to perform a DNA ligation reaction. Thus, a circular recombinant vector (6.5 kb in size) was prepared by ligating the above-mentioned cleavage vector fragment of pBluescript-DNA-D to the cleavage vector fragment of the plasmid vector pUBA. This recombinant vector is called pUBdD (see the lower part of FIG. 1). The vector pUBdD has a 1st intron region downstream of the ubiquitin promoter region, and the modified D sequence of the third invention is inserted and linked between the 1st intron region and the NOS terminator region, and has an ampicillin resistance gene. It had a containing structure and a size of 6.5 kb.

(2) イネ植物への外来遺伝子の導入用の組換えベクターpUBdD-W1の作成
(i) トウモロコシのユビキチンプロモーターと、1stイントロンと、NOSターミネーターと、アンピシリン耐性遺伝子とを含有する5.6kbのサイズの既知のプラスミドベクターpUBAのDNA(10μg) から、前記の(i)および(ii)と同様にして、ユビキチンプロモーターと、1stイントロンと、NOSターミネーターとアンピシリン耐性遺伝子とを保有する約4.8kbのサイズのベクター断片を得た(図1の左、参照)。
(2) Construction of recombinant vector pUBdD-W1 for introduction of foreign gene into rice plant
(I) from the corn ubiquitin promoter, 1st intron, NOS terminator, and a DNA of a known plasmid vector pUBA (10 μg) having a size of 5.6 kb containing an ampicillin resistance gene, (i) and (ii) In the same manner as described above, a vector fragment of about 4.8 kb having the ubiquitin promoter, the 1st intron, the NOS terminator and the ampicillin resistance gene was obtained (see the left part of FIG. 1).

(ii) さらに別に、第1の発明による配列番号1のDNA配列OSASA-W1を内部に含有する組換えプラスミドpOSASA-W1(4.7kbのサイズ) のDNA(10μg) を、Hバッファー(宝酒造(株)製) 中で制限酵素EcoRVの10ユニットで消化し、その消化反応液からDNAを沈殿させ、遠心分離してから乾燥させた。この乾燥物を10μlの滅菌水で溶解した後、Lバッファー(宝酒造社製) 中で制限酵素SacIの10ユニットで消化した。消化反応液から上記と同様にしてDNAを乾燥させた。   (ii) Separately, a DNA (10 μg) of a recombinant plasmid pOSASA-W1 (4.7 kb in size) containing the DNA sequence OSASA-W1 of SEQ ID NO: 1 according to the first invention is added to an H buffer (Takara Shuzo Co., Ltd. )), The DNA was digested with 10 units of the restriction enzyme EcoRV, DNA was precipitated from the digestion reaction solution, centrifuged, and dried. The dried product was dissolved in 10 μl of sterilized water, and digested with 10 units of the restriction enzyme SacI in L buffer (Takara Shuzo). DNA was dried from the digestion reaction solution in the same manner as described above.

(iii) 上記の(i)で得た約4.8kbのサイズのベクター断片と上記の(ii)で得られたベクター断片を5μlの滅菌水に溶解した。そのベクター断片の水溶液の5μlをそれぞれ混合した。得られた混合物をDNAリゲーション・キット(宝酒造(株)製) で処理して、DNA連結反応を行った。こうしてpUBAの切断ベクター断片に対して、前記のpOSASA-W1の切断ベクター断片を連結してなる環状の組換えベクターを作成した。この組換えベクターをpUBdD-W1と称する。ベクターpUBdD-W1は、ユビキチンプロモーター領域の下流に1stイントロン領域を有し、1stイントロン領域とNOSターミネーター領域との間に、配列OSASA-W1が挿入、連結されてあり、且つアンピシリン耐性遺伝子を含有する構造を有する。   (iii) The vector fragment having a size of about 4.8 kb obtained in the above (i) and the vector fragment obtained in the above (ii) were dissolved in 5 μl of sterilized water. Each 5 μl of the aqueous solution of the vector fragment was mixed. The resulting mixture was treated with a DNA ligation kit (Takara Shuzo Co., Ltd.) to perform a DNA ligation reaction. Thus, a circular recombinant vector was prepared by ligating the pOSA-W1 cleavage vector fragment to the pUBA cleavage vector fragment. This recombinant vector is called pUBdD-W1. The vector pUBdD-W1 has a 1st intron region downstream of the ubiquitin promoter region, and the sequence OSASA-W1 is inserted and linked between the 1st intron region and the NOS terminator region, and contains an ampicillin resistance gene. Having a structure.

(3) イネ植物への外来遺伝子の導入用の組換えベクターpUb-OSASA1Dまたは組換えベクターpUb-OSASAW1の作成
(i) 上記の(2)(iii)で得られたプラスミドベクターpUBdD-W1のDNA(10μg) を、Hバッファー(宝酒造(株)製) 中で制限酵素SphIの10ユニットで消化し、その消化反応液からDNAを沈殿させ、遠心分離してから乾燥させた。得られたベクター断片を10μlの滅菌水に溶解した(添付図面の第2図の右、参照)。そのベクター断片の水溶液の10μlをDNAブランティング・キット(宝酒造(株)製) で処理して、制限酵素切断部位の平滑化反応を行った。その反応液からDNAを沈殿させ、遠心分離してから乾燥させた後、10μlの滅菌水に溶解した。このベクター断片のDNA(10μg) をLバッファー(宝酒造(株)製) 中で制限酵素SacIの10ユニットで消化した後、消化反応液からDNAを沈殿させ、遠心分離してから乾燥させた。このようにして、ユビキチンプロモーターおよび第3の本発明による配列番号12の改変D配列を保有するベクター断片を得た(添付図面の図2の右の第3番目の図、参照)。
(3) Preparation of recombinant vector pUb-OSASA1D or pUb-OSASAW1 for introduction of foreign gene into rice plant
(i) Digest the DNA (10 μg) of the plasmid vector pUBdD-W1 obtained in (2) (iii) above with 10 units of the restriction enzyme SphI in H buffer (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) and digest it. DNA was precipitated from the reaction, centrifuged and dried. The obtained vector fragment was dissolved in 10 μl of sterilized water (see the right of FIG. 2 in the attached drawings). 10 μl of the aqueous solution of the vector fragment was treated with a DNA branding kit (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) to perform a blunting reaction at the restriction enzyme cleavage site. DNA was precipitated from the reaction solution, centrifuged, dried, and then dissolved in 10 μl of sterilized water. The DNA (10 μg) of this vector fragment was digested with 10 units of the restriction enzyme SacI in L buffer (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.), and the DNA was precipitated from the digestion reaction solution, centrifuged, and dried. In this way, a vector fragment having the ubiquitin promoter and the third modified D sequence of SEQ ID NO: 12 according to the present invention was obtained (see the third figure on the right in FIG. 2 of the attached drawings).

(ii) ハイグロマイシン耐性遺伝子を含有する15kbサイズの公知のプラスミドベクターplG121-HmのDNA(10μg) を、Lバッファー(宝酒造(株)製) 中で制限酵素SacIの10ユニットで消化し、その消化反応液からDNAを沈殿させ、遠心分離してから乾燥させた。この乾燥物を10μlの滅菌水で溶解した後、NEB4バッファー(ニューイングランド・バイオラブ社製) 中で制限酵素PmeIの10ユニットで消化した。消化反応液から上記の(1)(i)と同様にして、DNAを乾燥させた。このようにしてハイグロマイシン耐性遺伝子を保有する約9.8kbのサイズのベクター断片を得た(図2の左、参照)。   (ii) The known plasmid vector plG121-Hm DNA (10 μg) having a size of 15 kb containing the hygromycin resistance gene was digested with 10 units of the restriction enzyme SacI in an L buffer (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) and digested. DNA was precipitated from the reaction, centrifuged and dried. The dried product was dissolved in 10 μl of sterilized water, and then digested with 10 units of the restriction enzyme PmeI in NEB4 buffer (New England Biolab). DNA was dried from the digestion reaction solution in the same manner as in the above (1) (i). In this manner, a vector fragment having a hygromycin resistance gene and having a size of about 9.8 kb was obtained (see left in FIG. 2).

(iii) 上記の(ii)で得られた約9.8kbのサイズのベクター断片と、上記の(i)で得られた改変D配列含有ベクター断片をそれぞれ5μlの滅菌水に溶解した。そのベクター断片の水溶液の5μlを、混合した後、DNAリゲーション・キット(宝酒造(株)製) で処理して、DNA連結反応を行った。このようにしてプラスミドベクターplG121-HmのPmeI-SacI切断ベクター断片に対して、前記の改変D配列断片を連結してなる環状の組換えベクターを作成した。この組換えベクターをpUb-OSASA1Dと称する(図2の下、参照)。ベクターpUb-OSASA1Dは、ユビキチンプロモーター領域の下流に1stイントロン領域を有し、1stイントロン領域とNOSターミネーター領域との間に、改変D配列が挿入、連結されてあり、植物中で発現するハイグロマイシン耐性遺伝子、且つカナマイシン耐性遺伝子を含有する構造を有し、11.5kbのサイズを有した。   (iii) The vector fragment having a size of about 9.8 kb obtained in the above (ii) and the modified D sequence-containing vector fragment obtained in the above (i) were each dissolved in 5 μl of sterilized water. After mixing 5 μl of the aqueous solution of the vector fragment, the mixture was treated with a DNA ligation kit (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) to perform a DNA ligation reaction. Thus, a circular recombinant vector was prepared by linking the modified D sequence fragment to the PmeI-SacI digested vector fragment of the plasmid vector plG121-Hm. This recombinant vector is called pUb-OSASA1D (see below in FIG. 2). The vector pUb-OSASA1D has a 1st intron region downstream of the ubiquitin promoter region, and a modified D sequence is inserted and ligated between the 1st intron region and the NOS terminator region, and is resistant to hygromycin expressed in plants. It had a structure containing the gene and the kanamycin resistance gene, and had a size of 11.5 kb.

さらに別に、上記の改変D配列断片の代わりに、OSASAW1断片を前記と同様に上記の(ii)で得られた約9.8kbのサイズのベクター断片に対して連結してなる環状の組換えベクターを作成した。この組換えベクターをpUb-OSASAW1(配列番号1のDNAを保有)と称する。   Furthermore, instead of the modified D sequence fragment, a cyclic recombinant vector obtained by ligating the OSASAW1 fragment to the vector fragment of about 9.8 kb obtained in the above (ii) in the same manner as described above is used. Created. This recombinant vector is called pUb-OSASAW1 (containing the DNA of SEQ ID NO: 1).

(4) アグロバクテリウム細菌の調製
LB培地(バクトトリプトン10g/l、バクトイーストエクストラクト5g/l、NaCl 5μl pH7) の液体培地300mlに、アグロバクテリウム(Agrobacterium tumefaciens LBA4404 (Clontech社から購入)) を移植し、30℃で16時間振とう培養した後、培溶液を4℃で10分間冷却した後、遠心分離により細菌の沈殿を得た。細菌の沈殿物を氷冷した10%グリセロールで洗浄操作と遠心分離を3回繰り返した後、沈殿物を10mlの10グリセロールに溶解した。
(4) Preparation of Agrobacterium bacteria
Agrobacterium (Agrobacterium tumefaciens LBA4404 (purchased from Clontech)) was inoculated into 300 ml of a liquid medium of LB medium (Bactotryptone 10 g / l, Bacto yeast extract 5 g / l, NaCl 5 μl pH7), and transferred at 30 ° C. for 16 hours. After culturing with shaking for a period of time, the culture solution was cooled at 4 ° C. for 10 minutes, and then a bacterial precipitate was obtained by centrifugation. The bacterial precipitate was washed three times with ice-cooled 10% glycerol and centrifuged three times, and then the precipitate was dissolved in 10 ml of 10 glycerol.

そのうちの40μlをエッペンドルフチューブに移し、このチューブに上記した組換えベクターpUb-OSASA1D(配列番号12のDNAを保有)あるいはベクターpUb-OSASAW1(配列番号1のDNAを保有)の溶解液(40ng) 5μlをそれぞれ添加し、よく混合した。これらを氷上に3分間置いた後、エレクトロポレーション用のキュベット(電極間0.2cm) に移し、エレクトロポレーション装置(ジーン・パルサー(バイオラッド社製)) で、電圧12.5kV/cm、コンデンサー容量25μF、抵抗値600Ωの条件でエレクトロポレーションを行った。キュベット内にSOC培地(GIBCO BRL社製) を0.8ml添加し、けんだく液を2ml容の試験管に移し、30℃で1時間振とう培養を行った。この培養液をLB 培地にカナマイシン50mg/lを添加してなる寒天培地に塗布し、30℃で36時間培養して、生育してきたコロニーを組換えベクターが導入された形質転換アグロバクテリウムとして得た。   Transfer 40 μl of the mixture to an Eppendorf tube, and put 5 μl of a lysate (40 ng) of the recombinant vector pUb-OSASA1D (containing the DNA of SEQ ID NO: 12) or the vector pUb-OSASAW1 (containing the DNA of SEQ ID NO: 1) in the tube. Was added and mixed well. After placing them on ice for 3 minutes, transfer them to a cuvette for electroporation (0.2 cm between electrodes), and use an electroporation device (Gene Pulser (manufactured by Bio-Rad)) at a voltage of 12.5 kV / cm and a capacitor capacity. Electroporation was performed under the conditions of 25 μF and a resistance value of 600Ω. 0.8 ml of an SOC medium (GIBCO BRL) was added to the cuvette, the suspension was transferred to a 2 ml test tube, and cultured with shaking at 30 ° C. for 1 hour. This culture solution was spread on an agar medium containing 50 mg / l of kanamycin in LB medium, and cultured at 30 ° C for 36 hours to obtain growing colonies as transformed Agrobacterium into which the recombinant vector was introduced. Was.

組換えベクターpUb-OSASA1Dで形質転換されているアグロバクテリウム細菌をpUb-OSASA1D/LBA4404と称する。ベクターpUb-OSASAW1で形質転換されているアグロバクテリウム細菌をpUb-OSASAW1/LBA4404と称する。   Agrobacterium bacteria transformed with the recombinant vector pUb-OSASA1D are referred to as pUb-OSASA1D / LBA4404. Agrobacterium bacteria transformed with the vector pUb-OSASAW1 are referred to as pUb-OSASAW1 / LBA4404.

(5) イネのカルスの調製
イネ(品種: 日本晴)の完熟種子から籾穀を脱穀した。得られた外皮付きの種子を70%エタノール溶液に60秒間、ついで有効塩素約1%の次亜塩素酸ナトリウム溶液に6分間浸漬して種子を殺菌処理した。さらに種子を滅菌水で洗浄した。
(5) Preparation of rice callus Rice hulls were threshed from mature rice (cultivar: Nipponbare) seeds. The seeds with the outer skin obtained were immersed in a 70% ethanol solution for 60 seconds and then in a sodium hypochlorite solution containing about 1% of available chlorine for 6 minutes to sterilize the seeds. The seeds were further washed with sterile water.

MS培地の無機成分組成にショ糖30g/l、植物ホルモンとして2,4-PA 2mg/l、寒天8g/lを添加してなる培地に、上記で殺菌したイネ種子を置床した。28℃で21日間、2000ルックスの光を1日当たり16時間照明しながらインキュベートした。カルスが形成された。それらカルスを胚乳部分から切り出し、そのカルスを上記と同じ組成の培地に移植して、3日間培養を行った。   The rice seeds sterilized as described above were placed on a medium obtained by adding 30 g / l of sucrose, 2 mg / l of 2,4-PA as a plant hormone, and 8 g / l of agar to the inorganic component composition of the MS medium. Incubation was performed at 28 ° C. for 21 days, illuminated with 2000 lux of light for 16 hours per day. Callus was formed. These calli were cut out from the endosperm portion, and the calli were transferred to a medium having the same composition as described above and cultured for 3 days.

(6) イネのカルスへの外来遺伝子の導入操作
上記のようにして得られた、遺伝子導入用の形質転換アグロバクテリウム(pUb-OSASA1D/LBA4404、あるいはpUb-OSASAW1/LBA4404) をAA培地の無機塩組成にショ糖20g/l、2,4-PA 2mg/l、カイネチン0.2mg/lおよびアセトシリンゴン10mg/lを添加してなる液体培地30mlにけんだくし菌液を得た。このけんだく液を9cmのシャーレに入れ、上記(5)で得られたイネのカルスを100個入れた後、5分間浸せきした。浸せき後、ペーパータオルで余分な菌液を除去した後、N6培地の無機塩組成にショ糖30g/l、グルコース10g/l、2,4-PA 2mg/l、ゲルライト2g/lおよびアセトシリンゴン10mg/lを添加してなる固体培地に、上記のしんせきしたカルスを各シャーレ当たり20個ずつ置床した。28℃で3日間、暗黒下で培養し、イネのカルスへのアグロバクテリウムの感染を行った。
(6) Transgenic Agrobacterium (pUb-OSASA1D / LBA4404 or pUb-OSASAW1 / LBA4404) for gene transfer obtained as described above, A mushroom fungus solution was obtained in 30 ml of a liquid medium containing 20 g / l of sucrose, 2 mg / l of 2,4-PA, 0.2 mg / l of kinetin and 10 mg / l of acetosyringone added to the salt composition. This suspension was placed in a 9 cm petri dish, and 100 rice calli obtained in the above (5) were placed therein, and then immersed for 5 minutes. After soaking, the excess bacterial solution was removed with a paper towel, and then the sucrose 30 g / l, glucose 10 g / l, 2,4-PA 2 mg / l, gellite 2 g / l and acetosyringone 10 mg were added to the inorganic salt composition of the N6 medium. On the solid medium to which / l was added, 20 pieces of the above-mentioned calli were placed on each petri dish. The cells were cultured at 28 ° C. for 3 days in the dark to infect rice calli with Agrobacterium.

(7) 導入ベクターで形質転換されたカルスの選抜
上記(6) で組換えベクターが導入された形質転換カルスを、500mg/lカルベニシリンを添加してなる滅菌水で洗浄してアグロバクテリウム細菌を除去した。カルスから余分な水分を除いた後、カルスをN6培地の無機塩組成にショ糖30g/l、2,4-PA 2mg/l、カルベニシリン500mg/l、ハイグロマイシン50mg/l、ゲルライト2mg/lを添加してなる固体培地上に各シャーレ当たり20個ずつ移植した。25℃で21日間、2000ルックスの光を1日当たり16時間照明しながら培養して、ハイグロマイシン耐性の形質転換カルスを得た。
(7) Selection of callus transformed with the introduced vector The transformed callus into which the recombinant vector was introduced in the above (6) was washed with sterilized water to which 500 mg / l carbenicillin had been added to remove Agrobacterium bacteria. Removed. After removing excess water from the callus, the callus was added to the inorganic salt composition of the N6 medium with sucrose 30 g / l, 2,4-PA 2 mg / l, carbenicillin 500 mg / l, hygromycin 50 mg / l, and gellite 2 mg / l. 20 were transplanted per petri dish onto the added solid medium. Transformation callus resistant to hygromycin was obtained by culturing at 25 ° C. for 21 days while illuminating with 2000 lux of light for 16 hours per day.

(8) ベクターpUb-OSASA1Dによる形質転換カルスの再選抜
上記により得たハイグロマイシン耐性である形質転換カルスのうち、ベクターpUb-OSASA1Dに含有されて植物中で発現される機能を有する改変D配列が外来遺伝子として十分導入されて形質転換されたカルスのみを再選抜する。そのためには、形質転換カルス15個(直径5mm)を、N6培地の無機塩組成にショ糖30g/l、2,4-PA 2mg/l、カルベニシリン250mg/l、ゲルライト2g/lと細胞増殖阻害剤として働く5-メチルトリプトファン(以下、5MTという) (トリプトファンのアナログ体) の3×10−4Mを添加してなる固体培地上に移植した。25℃で21日間、2000ルックスの光を1日当たり16時間照明しながら培養した。前記の5MT添加培地で生育できた植物中で発現される機能を有する改変D配列含有の形質転換カルスをこのようにして再選抜した。
(8) Reselection of transformed callus with vector pUb-OSASA1D Among the transformed callus that is resistant to hygromycin obtained above, a modified D sequence having a function contained in vector pUb-OSASA1D and expressed in plants is a modified D sequence. Only calli that have been sufficiently introduced and transformed as foreign genes are reselected. To do this, 15 transformed calli (5 mm in diameter) were added to the inorganic salt composition of the N6 medium with 30 g / l sucrose, 2 mg / l 2,4-PA, 250 mg / l carbenicillin, and 2 g / l gellite to inhibit cell growth. The cells were transplanted onto a solid medium to which 3 × 10 −4 M of 5-methyltryptophan (hereinafter referred to as 5MT) (an analog of tryptophan) acting as an agent was added. The cells were cultured at 25 ° C. for 21 days while illuminating with 2000 lux of light for 16 hours per day. Transformed calli containing the modified D sequence having the function of being expressed in the plant that was able to grow on the 5MT-supplemented medium were re-selected in this way.

(9) 形質転換カルス細胞からの植物体の再生
上記により得たハイグロマイシン耐性および5MT耐性である形質転換カルス培養の14〜15個を、MS培地の無機塩組成にショ糖の30g/l、ソルビトール30g/l、カサミノ酸の2g/l、NAA 1mg/l、BA 2mg/l、ハイグロマイシン50mg/l、ゲルライト4g/lを添加してなる固体培地に移植した。25℃で30日間、2000ルックスの光を1日当たり16時間照射しながら培養すると、形質転換カルスから芽と根が再生できた。再生した幼芽(長さ10〜30mmに生育した芽)を、ショ糖の30g/l、ゲルライトの2g/lを含むMS培地を入れた試験管(直径45mm、長さ25cm)に移植した。移植された幼芽を20日間培養して形質転換したイネ植物を得た。
(9) Regeneration of Plants from Transformed Callus Cells 14 to 15 transformed callus cultures having hygromycin resistance and 5MT resistance obtained as described above, 30 g / l of sucrose in the inorganic salt composition of the MS medium, The cells were transplanted to a solid medium containing 30 g / l of sorbitol, 2 g / l of casamino acid, 1 mg / l of NAA, 2 mg / l of BA, 50 mg / l of hygromycin, and 4 g / l of gellite. When cultured at 25 ° C for 30 days while irradiating with 2000 lux light for 16 hours per day, shoots and roots could be regenerated from the transformed calli. The regenerated germs (buds grown to a length of 10 to 30 mm) were transplanted into test tubes (diameter 45 mm, length 25 cm) containing an MS medium containing 30 g / l of sucrose and 2 g / l of gelrite. The transplanted germ was cultured for 20 days to obtain a transformed rice plant.

上記の方法により、第1の発明による配列表の配列番号1のOSASAW1配列を外来遺伝子として含有する形質転換カルス15個から、10個のイネ植物が再生できた。   By the above method, 10 rice plants could be regenerated from 15 transformed calli containing the OSASAW1 sequence of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing according to the first invention as a foreign gene.

また、第3の発明による配列番号12の改変D配列を外来遺伝子として含有する5MT耐性の形質転換カルス14個から10個のイネ植物が再生できた。   In addition, 10 rice plants could be regenerated from 14 5MT-resistant transformed calli containing the modified D sequence of SEQ ID NO: 12 according to the third invention as a foreign gene.

(10) 形質転換イネ植物の再生体の遺伝子解析
上記のように再生されたイネ植物体に存在するASAをコードするDNAの解析をPCR法で次の手順により行った。
(10) Gene Analysis of Regenerated Plant of Transformed Rice Plant The DNA encoding ASA present in the rice plant regenerated as described above was analyzed by the PCR according to the following procedure.

(i) 前項(9)で得た再生イネ植物から葉を採取した。その葉50mgを1.5ml容のマイクロチューブに入れ、10mM EDTAを含む20mM Tris-HCl緩衝液(pH 7.5) 300μlを添加し、これを磨砕した。磨砕物に20%SDSを20ml加えて、65℃で10分間加温した。得られた混合物に5M酢酸カリウムを100μl加え、氷中に20分間置いた後、1,7000xgの遠心加速度で20分間遠心分離した。得られた上清にイソプロパノール200μlを加え、転倒攪拌し、これを再び1,7000xgの遠心加速度で20分間遠心分離した。得られたDNAの沈殿を減圧下で乾燥した。100μlのTE緩衝液にそのDNAを溶解した。   (i) Leaves were collected from the regenerated rice plant obtained in the above (9). 50 mg of the leaf was placed in a 1.5 ml microtube, and 300 μl of 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5) containing 10 mM EDTA was added thereto, and the mixture was ground. 20 ml of 20% SDS was added to the ground material, and the mixture was heated at 65 ° C. for 10 minutes. 100 μl of 5 M potassium acetate was added to the obtained mixture, and the mixture was placed on ice for 20 minutes, and then centrifuged at a centrifugal acceleration of 1,7000 × g for 20 minutes. 200 μl of isopropanol was added to the obtained supernatant, the mixture was inverted and stirred, and the mixture was centrifuged again at a centrifugal acceleration of 1,7000 × g for 20 minutes. The obtained DNA precipitate was dried under reduced pressure. The DNA was dissolved in 100 μl of TE buffer.

(ii) PCR用のプライマーとして、配列表の配列番号14に示す塩基配列を有する前記オリゴヌクレオチドと、配列番号15に示す塩基配列を有する前記オリゴヌクレオチドとを用いた。   (ii) As the primer for PCR, the oligonucleotide having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 14 in the sequence listing and the oligonucleotide having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 15 were used.

次に、これら2種類のオリゴヌクレオチドの各1μMをプライマーとして用い且つ上記再生イネ植物体由来のDNAの5μlをテンプレイトとして用い、これらを増幅用反応液(10mM Tris-HCl(pH8.3)、1.0mM MgCl2、50mM KCl、0.01%ゼラチン、pH 8.3、dNTPの各0.2mMの混合物およびTaq DNAポリメタラーゼ2.5ユニットを含有) 100μlに加えた。そして増幅反応を行った。用いた増幅反応液は、PCRキット(PCR Amplification Kit(宝酒造(株)製)で調製した。   Next, using 1 μM of each of these two oligonucleotides as primers and using 5 μl of the DNA derived from the regenerated rice plant as a template, these were used as amplification reaction solutions (10 mM Tris-HCl (pH 8.3), 1.0 mM MgCl2, 50 mM KCl, 0.01% gelatin, pH 8.3, containing 0.2 mM each of dNTPs and 2.5 units of Taq DNA polymetalase) (100 μl). Then, an amplification reaction was performed. The amplification reaction solution used was prepared with a PCR kit (PCR Amplification Kit (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.)).

増幅反応は、PCR反応装置(Program Temp Control System PC-700(アズテック社製)) 内で、変性94℃、1分、アニーリング60℃、30秒、伸張(extention) 72℃、1分の3つの反応操作を30回繰り返すことによって実施した。   The amplification reaction was performed in a PCR reaction apparatus (Program Temp Control System PC-700 (manufactured by Aztec)) using denaturation at 94 ° C for 1 minute, annealing at 60 ° C for 30 seconds, extension at 72 ° C and 1 minute for three times. The reaction operation was repeated 30 times.

(iii) 得られたPCR反応液を、常法によりアガロース電気泳動にかけて分析したところ、再生イネ植物から抽出したDNAから増幅された各種のDNAのバンドが確認された。   (iii) When the obtained PCR reaction solution was subjected to agarose electrophoresis according to a conventional method and analyzed, various DNA bands amplified from DNA extracted from the regenerated rice plant were confirmed.

さらに、それらの各種のDNA配列を、塩基配列決定キットにより解析したところ、第1の発明のよるDNA配列OSASA-W1配列(配列番号1) または第3の発明による改変D配列(配列番号12) に相当するDNA断片が再生イネ植物から上記のように抽出された各種のDNA断片の中に存在することが確認できた。   Furthermore, when those various DNA sequences were analyzed by a base sequence determination kit, the DNA sequence OSASA-W1 sequence according to the first invention (SEQ ID NO: 1) or the modified D sequence according to the third invention (SEQ ID NO: 12) It was confirmed that DNA fragments corresponding to the above existed in various DNA fragments extracted as described above from regenerated rice plants.

上記のようにPCR法による遺伝子解析を行うことにより、導入した外来遺伝子が確認できた再生イネ植物体は、各々を培養土を入れたポットに移植して栽培した。これらの再生イネ植物体は正常に生育したので自殖種子を得ることができた。   The regenerated rice plants in which the introduced foreign genes could be confirmed by performing the gene analysis by the PCR method as described above were transplanted and cultivated in pots each containing culture soil. Since these regenerated rice plants grew normally, self-fertilized seeds could be obtained.

(11) 形質転換イネ植物の再生体中のトリプトファン含量の測定
前項(10)で得られた、第1の発明による配列番号1のOSASA-W1配列を含有する組換えベクターpUb-OSASAW1を導入された植物細胞を有する再生された形質転換イネ植物体と、第3の発明による配列番号12の改変D配列を含有する組換えベクターpUb-OSASA1Dを導入された植物細胞を有する再生された形質転換イネ植物体とから、夫々に緑色の葉を採取した。
(11) Measurement of tryptophan content in regenerated transformant rice plant The recombinant vector pUb-OSASAW1 containing the OSASA-W1 sequence of SEQ ID NO: 1 according to the first invention obtained in the above section (10) was introduced. Transformed rice plant having a transformed plant cell, and a transformed rice plant having a plant cell into which a recombinant vector pUb-OSASA1D containing the modified D sequence of SEQ ID NO: 12 according to the third invention has been introduced. Green leaves were collected from the plants.

このようにそれぞれに採取された葉を1gづつ取り、それらの葉の100mgを、1.5ml容の第1のチューブに入れ、さらに50%アセトニトリル1mlを添加し、磨砕した。磨砕混合物を新たらしい1.5ml容の第2のチューブに移し替え、17000Xgの遠心加速度で20分間遠心分離した。得られた上清を、再び新たらしい第3のチユーブに移し入れ、その第3のチューブ内に50%アセトニトリル1mlを加え、十分に転倒攪拌し、再び遠心分離した。得られた上清を第1のチューブに加え、この操作を3回繰り返した。このようにして、葉から抽出されたトリプトファンを含有したアセトニトリル抽出液を得た。   1 g of each leaf thus collected was taken, and 100 mg of the leaf was placed in a 1.5-ml first tube, and 1 ml of 50% acetonitrile was further added thereto and ground. The trituration mixture was transferred to a new 1.5 ml second tube and centrifuged at a centrifugal acceleration of 17 000 Xg for 20 minutes. The resulting supernatant was again transferred to a new third tube, 1 ml of 50% acetonitrile was added to the third tube, the mixture was thoroughly inverted and stirred, and centrifuged again. The obtained supernatant was added to the first tube, and this operation was repeated three times. Thus, an acetonitrile extract containing tryptophan extracted from leaves was obtained.

このアセトニトリル抽出液を減圧下で乾固させた後、蒸留水1mlを加えて水溶液を得た。その水溶液を17000Xgの遠心加速度で20分間遠心分離により、上清の0.5mlを得た。その上清のうち100μlに5mM DNFB(2,4-ジニトロ-1-フルオロベンゼン)100μlを混合した。得られた混合物を一晩反応させた。この反応液に200μlのアセトニトリルを添加し、攪拌した後、17000xgの遠心加速度で20分間遠心分離した。上清液として、トリプトファンの抽出液を得た。これを、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)装置(東ソー(株)製、8020型)にかけて遊離トリプトファン含量を測定した。このHPLCに用いたカラムは、CAPCELL PAK-C18(資生堂(株)製)であり、展開溶媒はアセトニトリル-水をアセトニトリルの60%〜72%濃度勾配で用い、流量は0.8ml/分として、350nmの光の吸光度を測定して、トリプトファン含量を評定した。   After the acetonitrile extract was dried under reduced pressure, 1 ml of distilled water was added to obtain an aqueous solution. The aqueous solution was centrifuged at a centrifugal acceleration of 17 000 Xg for 20 minutes to obtain 0.5 ml of the supernatant. 100 μl of the supernatant was mixed with 100 μl of 5 mM DNFB (2,4-dinitro-1-fluorobenzene). The resulting mixture was reacted overnight. 200 μl of acetonitrile was added to the reaction solution, stirred, and then centrifuged at a centrifugal acceleration of 17,000 × g for 20 minutes. An extract of tryptophan was obtained as a supernatant. This was subjected to a high performance liquid chromatography (HPLC) apparatus (manufactured by Tosoh Corporation, Model 8020) to measure the free tryptophan content. The column used for this HPLC was CAPCELL PAK-C18 (manufactured by Shiseido Co., Ltd.), and the developing solvent was acetonitrile-water with a concentration gradient of 60% to 72% of acetonitrile, and the flow rate was 0.8 ml / min, 350 nm. Was measured to determine the tryptophan content.

対照のイネ植物として、形質転換されてない通常のイネ(品種: 日本晴)の植物体を用いた。得られた測定結果を次の表1に示す。

Figure 2004350692
A normal rice plant (variety: Nipponbare) which had not been transformed was used as a control rice plant. The obtained measurement results are shown in Table 1 below.
Figure 2004350692

上記の表1に示された結果から明らかなように、第3の発明による新規な改変DNA配列を外来遺伝子として用い且つ植物細胞中で発現できるプロモーターを有する組換えベクターを利用すると、第3の発明による新規な改変DNA配列を導入することにより、イネ植物体中に生成される遊離トリプトファン含量が増加できることが確認された。   As is clear from the results shown in Table 1 above, when the novel modified DNA sequence according to the third invention is used as a foreign gene and a recombinant vector having a promoter that can be expressed in plant cells, It was confirmed that the introduction of the novel modified DNA sequence according to the present invention can increase the content of free tryptophan produced in rice plants.

実施例4
本例は、第3の発明による改変DNA配列を、外来遺伝子としてイネ植物に導入することからなる第9の発明(請求項8)による形質転換植物細胞の選抜方法と第10の発明(請求項9)による形質転換植物の作成方法を例示する。
Example 4
This example is directed to a method for selecting transformed plant cells according to the ninth invention (claim 8) and a tenth invention (claim), comprising introducing the modified DNA sequence according to the third invention into a rice plant as a foreign gene. The method for producing a transformed plant according to 9) will be exemplified.

(1) 外来遺伝子の導入用の組換えベクターの作成
外来遺伝子の導入用の組換えベクターとして、実施例3、(3)(iii)に記載の組換えベクターpUb-OSASA1D(配列番号12の改変D配列のDNAを保有)または実施例3、(1)(iii)に記載の組換えベクターpUBdD(配列番号12の改変D配列のDNAを保有)を用いた。
(1) Preparation of Recombinant Vector for Introduction of Foreign Gene As a recombinant vector for introduction of a foreign gene, the recombinant vector pUb-OSASA1D described in Example 3, (3) (iii) (modification of SEQ ID NO: 12) Or the recombinant vector pUBdD described in Example 3, (1) (iii) (having the modified D sequence DNA of SEQ ID NO: 12).

(2) アグロバクテリウム細菌法またはウイスカー法によるイネのカルス細胞への外来遺伝子の導入と形質転換細胞の選抜の操作
(i) アグロバクテリウム細菌法
上記の(1)に示した組換えベクターpUb-OSASA1Dを用いて実施例3の(4)と同様の方法によりアグロバクテリウム細菌の調製を行い、また実施例3の(5)と同様の方法によりイネのカルス細胞の調製を行い、実施例3の(6)と同様の方法によりイネのカルス細胞への導入操作を行った。
(2) Introduction of foreign genes into rice callus cells and selection of transformed cells by Agrobacterium bacterial method or whisker method
(i) Agrobacterium bacteria method Using the recombinant vector pUb-OSASA1D shown in (1) above, Agrobacterium bacteria were prepared by the same method as in (4) of Example 3, and Example 3 A rice callus cell was prepared by the same method as in (5) of Example 3, and an operation of introducing it into rice callus cells was performed by the same method as in (6) of Example 3.

上記で組換えベクターが導入された形質転換カルスを、500mg/lカルベニシリンを添加してなる滅菌水で洗浄してアグロバクテリウム細菌を除去した。カルスから余分な水分を除いた後、カルスをN6培地の無機塩細成にショ糖30g/l、2,4-PA 2mg/l、カルベニシリン500mg/l、ゲルライト2g/lおよび選抜用薬剤として5MT3×10−4Mを添加してなる固体培地上に各シャーレ当たり20個ずつ、合計500個を移殖した。25℃で1か月間、2000ルックスの光を1日当たり16時間照明しながら培養した。   The transformed callus into which the recombinant vector was introduced was washed with sterilized water to which 500 mg / l carbenicillin had been added to remove Agrobacterium bacteria. After removing excess water from the callus, the callus was sucrose 30 g / l, 2,4-PA 2 mg / l, carbenicillin 500 mg / l, gellite 2 g / l, and 5MT3 A total of 500 cells were transferred on a solid medium to which × 10−4 M was added, 20 cells per petri dish. The cells were cultured at 25 ° C. for 1 month while illuminating with 2000 lux light for 16 hours per day.

1か月培養の後に、形質転換カルスが選抜されて得られたカルスの個数の計数した結果を後記の表2に示す。なお、対照区には、5MTの代わりにハイグロマイシンの50mg/lを添加した固体培地を用いた。   After one month of culture, transformed calli were selected and the results of counting the number of calli obtained are shown in Table 2 below. In the control, a solid medium supplemented with 50 mg / l of hygromycin instead of 5MT was used.

上記の培養により5MT耐性を基準にして選抜されて得られた形質転換カルスを、MS培地の無機塩組成にショ糖30g/l、ソルビトール30g/l、カサミノ酸2g/l、NAA 1mg/l、BA 2mg/l、ゲルライト4g/lおよび5MT3×10−4Mを添加してなる固体再生培地に移殖した。25℃で30日間、2000ルックスの光を1日当たり16時間照明しながら培養した。形質転換カルスから再生された形質転換植物体の再生数を計数した結果を後記の表2に示す。なお、対照区には、5MTの代わりにハイグロマイシンの50mg/lを添加した固体培地を用いた。   Transformed callus obtained by selection on the basis of 5MT resistance by the above culture, sucrose 30g / l, sorbitol 30g / l, casamino acid 2g / l, NAA 1mg / l, the inorganic salt composition of the MS medium The cells were transferred to a solid regeneration medium to which BA 2 mg / l, gellite 4 g / l and 5MT3 × 10 −4 M were added. The cells were cultured at 25 ° C. for 30 days while illuminating with 2000 lux of light for 16 hours per day. The results of counting the number of regenerated transformed plants regenerated from the transformed calli are shown in Table 2 below. In the control, a solid medium supplemented with 50 mg / l of hygromycin instead of 5MT was used.

(ii) ウイスカによる直接導入法
イネ(品種:日本晴) の完熟種子から籾穀を脱穀した。得られた外皮付きの種子を70%エタノール溶液に60秒間、ついで有効塩素約1%の次亜塩素酸ナトリウム溶液に6分間浸漬して種子を殺菌処理した。さらに種子を滅菌水で洗浄した。
(ii) Direct introduction method using whisker Rice hulls were threshed from mature seeds of rice (variety: Nipponbare). The seeds with the outer skin obtained were immersed in a 70% ethanol solution for 60 seconds and then in a sodium hypochlorite solution containing about 1% of available chlorine for 6 minutes to sterilize the seeds. The seeds were further washed with sterile water.

MS培地の無機成分組成にショ糖30g/l、植物ホルモンとして2,4-PA 2mg/l、寒天8g/lを添加してなる培地に、上記で殺菌したイネ種子を置床した。28℃で45日間、2000ルックスの光を1日当たり16時間照明しながらインキュベートした。カルスが形成された。それらカルスを胚乳部分から切り出し、孔1mmのステンレスメッシュの篩を用いて、1mm以下のカルスをPCV(Packed Cell Volume; 圧縮細胞量) として3mlの量で得た。   The rice seeds sterilized as described above were placed on a medium obtained by adding 30 g / l of sucrose, 2 mg / l of 2,4-PA as a plant hormone, and 8 g / l of agar to the inorganic component composition of the MS medium. Incubation was performed at 28 ° C. for 45 days, illuminated with 2000 lux of light for 16 hours per day. Callus was formed. These calli were cut out from the endosperm portion, and callus having a diameter of 1 mm or less was obtained as a PCV (Packed Cell Volume) in a volume of 3 ml using a stainless mesh sieve having a hole of 1 mm.

チタン酸カリウム製ウイスカ(チタン工業(株)製、LS20) 5gを1.5ml容のチューブに入れ、エタノールを0.5ml加えて、一晩放置した。エタノールを完全に蒸発させて、殺菌されたウイスカを得た。このウイスカの入ったチューブに滅菌水1mlを入れ、よく攪拌した。ウイスカと滅菌水を遠心分離し、上清の水を捨てた。このようにしてウイスカを洗浄した。このウイスカ洗浄操作を3回行った。その後、同チューブ内にR2液体培地の0.5mlを加えてウイスカ懸濁液を得た。   5 g of potassium titanate whisker (LS20, manufactured by Titanium Industry Co., Ltd.) was placed in a 1.5 ml tube, 0.5 ml of ethanol was added, and the mixture was allowed to stand overnight. Ethanol was completely evaporated to obtain sterilized whiskers. 1 ml of sterile water was added to the tube containing the whiskers and stirred well. The whisker and the sterilized water were centrifuged, and the supernatant water was discarded. The whisker was thus washed. This whisker cleaning operation was performed three times. Thereafter, 0.5 ml of R2 liquid medium was added into the tube to obtain a whisker suspension.

上記で得られたウイスカ懸濁液の入ったチューブに1mm以下のカルスを250μl入れて、攪拌した。得られた混合物を1000rpm/分で10秒間遠心分離し、カルスとウイスカを沈殿させた。上清を捨てた。カルスとウイスカとの混合物が得られた。   250 μl of callus of 1 mm or less was put into the tube containing the whisker suspension obtained above and stirred. The resulting mixture was centrifuged at 1000 rpm / min for 10 seconds to precipitate callus and whiskers. The supernatant was discarded. A mixture of callus and whisker was obtained.

カルスとウイスカとの混合物を入れたチューブに、組換えベクター(すなわち、前記の組換えベクターpUBdD)の10μl(DNAの10μg含有)とを加えた。十分振り混ぜた均質な混合物を得た。   To the tube containing the mixture of callus and whisker, 10 μl of the recombinant vector (ie, the recombinant vector pUBdD described above) (containing 10 μg of DNA) was added. A well-shaken homogeneous mixture was obtained.

次にこの均質な混合物の入ったチューブを18000 x gで5分間遠心分離した。遠心分離された混合物を再度振り混ぜた。この遠心分離の操作と再度振り混ぜる操作を3回反復した。   The tube containing the homogeneous mixture was then centrifuged at 18000 xg for 5 minutes. The centrifuged mixture was shaken again. This operation of centrifugation and the operation of shaking again were repeated three times.

上記のようにして得られた、カルス細胞と、ウイスカと、第3の発明による配列番号12の改変DNA配列を含有する組換えベクターを収容しているチューブを、超音波発生機の浴槽にチューブが十分浸かるように設置した。周波数40kHzの超音波を強度0.25W/cm2で1分間照射した。照射後、30分間、4℃で超音波処理された混合物をインキュベートした。   The tube containing the callus cells, whiskers, and the recombinant vector containing the modified DNA sequence of SEQ ID NO: 12 according to the third invention obtained as described above was placed in a bathtub of an ultrasonic generator. Was installed so that it could be fully immersed. Ultrasonic waves with a frequency of 40 kHz were irradiated at an intensity of 0.25 W / cm2 for 1 minute. After irradiation, the sonicated mixture was incubated at 4 ° C. for 30 minutes.

このように超音波処理した混合物をR2液体培地で洗浄し、組換えベクターpUBdDを導入した目的の形質転換カルス細胞を得た。   The mixture thus sonicated was washed with an R2 liquid medium to obtain a desired transformed callus cell into which the recombinant vector pUBdD was introduced.

上記で組換えベクターを導入して得た形質転換細胞を有するカルスを、3.5cmのシャーレに入れた。さらにR2培地の無機成分組成にショ糖30g/l、2,4-PA 2mg/lを添加して得た液体培地を3ml加えた。その後に、28℃で2000ルックスの光を1日当たり16時間照射しながらロータリーシェーカー(50rpm) 上でカルス細胞を培養し、分裂細胞を得た。   The callus having the transformed cells obtained by introducing the recombinant vector above was placed in a 3.5 cm petri dish. Further, 3 ml of a liquid medium obtained by adding 30 g / l of sucrose and 2 mg / l of 2,4-PA to the inorganic component composition of the R2 medium was added. Thereafter, callus cells were cultured on a rotary shaker (50 rpm) while irradiating at 2,000 lux of light at 28 ° C. for 16 hours per day to obtain dividing cells.

培養3日目に、得られた分裂細胞の懸濁液3ml(分裂細胞数2000個) を、N6培地の無機成分組成に、ショ糖30g/l、2,4-PA 2mg/l、ゲルライト3g/lおよび選抜用薬剤として5MT 10−4Mを添加してなる培地上に均一に広げた。培地上の細胞を、28℃で2000ルックスの光を1日当たり16時間照射しながら1か月間培養した。   On the third day of the culture, 3 ml of the obtained dividing cell suspension (number of dividing cells: 2000) was added to the inorganic component composition of the N6 medium with sucrose 30 g / l, 2,4-PA 2 mg / l, and gellite 3 g. / l and 5MT 10-4M as a selection agent were uniformly spread on a medium. The cells on the medium were cultured for 1 month at 28 ° C. with 2,000 lux of light for 16 hours per day.

1か月後培養の後に、形質転換細胞よりなるカルスが選抜できた。こうして得られたカルスの個数の計算した結果を表2に示す。なお、対照区には、5MTの代わりにハイグロマイシンの50mg/lを添加した固体培地を用いた。   After one month of culture, calli composed of transformed cells could be selected. Table 2 shows the results of calculating the number of callus obtained in this manner. In the control, a solid medium supplemented with 50 mg / l of hygromycin instead of 5MT was used.

また上記の培養により5MT耐性を基準にして選抜されて得られた形質転換細胞よりなるカルスを、MS培地の無機塩組成にショ糖30g/l、ソルビトール30g/l、カサミノ酸2g/l、NAA 1mg/l、BA 2mg/l、ゲルライト4g/lおよび5MT3×10−4Mを添加してなる固体再生培地に移殖した。25℃で30日間、2000ルックスの光を1日当り16時間照明しながら培養した。形質転換カルスから再生された形質転換植物体が得られた。その形質転換植物体の再生数を計数した結果を表2に示す。なお、対照区には、5MTの代わりにハイグロマイシンの50mg/lを添加した固体培地を用いた。

Figure 2004350692
Callus consisting of transformed cells obtained by selection based on 5MT resistance by the above culture, sucrose 30g / l, sorbitol 30g / l, casamino acid 2g / l, NAA in the inorganic salt composition of MS medium The cells were transferred to a solid regeneration medium to which 1 mg / l, BA 2 mg / l, gellite 4 g / l and 5MT3 × 10 −4 M were added. The cells were cultured at 25 ° C. for 30 days while illuminating with 2000 lux light for 16 hours per day. A transformed plant regenerated from the transformed callus was obtained. Table 2 shows the results of counting the number of regenerated plants. In the control, a solid medium supplemented with 50 mg / l of hygromycin instead of 5MT was used.
Figure 2004350692

実施例5
本例は、イネのASA遺伝子のプロモーターの遺伝子に相当するDNAを収得する方法を例示する。
Example 5
This example illustrates a method for obtaining DNA corresponding to the promoter gene of the rice ASA gene.

(1) イネのゲノミックDNAの調製
イネ(品種:日本晴) のカルス2gから、公知のCTAB法(クローニングとシークエンス: 1989年、262頁〜264頁、農村文化社) に従い、ゲノミックDNAの2mgを抽出した。
(1) Preparation of genomic DNA from rice 2 mg of genomic DNA was extracted from 2 g of calli of rice (variety: Nipponbare) according to the known CTAB method (cloning and sequence: 1989, pp. 262 to 264, Rural Bunkasha). did.

(2) イネのゲノミックDNAライブラリーの構築
10マイクログラムの上記ゲノミックDNAを制限酵素EcoRIで部分消化した後、得られたDNA断片を0.8%アガロースゲルにて電気泳動した。電気泳動により分画したDNA断片をナイロン膜(アマシャム社製)ハイボンドNに転写した。このようにしてナイロン膜に転写したDNAはアルカリ変性液(1.5M NaCl、2.0M NaOH) および中和液(1.0 M Tris-HCl pH5、2.0M NaCl) でそれぞれ10分間処理し、その後に80℃、2時間処理してDNAをナイロン膜に固定した。
(2) Construction of rice genomic DNA library
After 10 micrograms of the genomic DNA was partially digested with a restriction enzyme EcoRI, the resulting DNA fragment was electrophoresed on a 0.8% agarose gel. The DNA fragments fractionated by electrophoresis were transferred to a nylon membrane (Amersham) Hibond N. The DNA thus transferred to the nylon membrane was treated with an alkali denaturing solution (1.5 M NaCl, 2.0 M NaOH) and a neutralizing solution (1.0 M Tris-HCl pH5, 2.0 M NaCl) for 10 minutes, and then at 80 ° C. For 2 hours to fix the DNA to a nylon membrane.

次に、実施例1の(5)で得られたDIGでラベルして得られた標識プローブDNAを用いた。この標識プローブDNAを上記のナイロン膜に対してハイブリダイゼーションさせた。この操作は実施例1の(5)と同様の方法で行った。   Next, the labeled probe DNA obtained by labeling with DIG obtained in (5) of Example 1 was used. This labeled probe DNA was hybridized to the above nylon membrane. This operation was performed in the same manner as in Example 1, (5).

その結果、ナイロン膜上のDNAサイズ6kb付近に、X線フィルムに強くシグナルを発するDNAが検出された。そこで、それらDNAを分離し、そのDNAを実施例1の(5) と同様の方法で制限酵素EcoRIで部分消化し、電気泳動したDNA断片の6kb付近をゲルから切り出し、DNA精製キット(Gene Clean II Kit (Bio 101社製)) を用いて精製した。得られたDNA断片(精製品) を20μlのTEバッファー(10mM Tris-HCl(pH7.5)、1mM EDTA) に溶解した。このようにして、分画したイネのゲノミックDNAが得られた。これをクローニングキット(Lambda ZAPII/EcoRI/CIP Cloning Kit(STRATGENE社製)) を用いてベクターにライゲーションした。得られた組換えベクターを、GigapackII Gold Packaging Extractを用いてラムダファージにパッケイジングを行った。得られた組換えλファージを大腸菌XL1-Blue MRF'に感染させて、前記の組み換えファージを多数得た。これら得られた組換えファージをイネの分画ゲノミックDNAライブラリーとした。   As a result, a DNA which strongly emits a signal on the X-ray film was detected near a DNA size of 6 kb on the nylon membrane. Therefore, these DNAs were separated, and the DNAs were partially digested with the restriction enzyme EcoRI in the same manner as in Example 1, (5). Purification was performed using II Kit (manufactured by Bio 101). The obtained DNA fragment (purified product) was dissolved in 20 μl of TE buffer (10 mM Tris-HCl (pH 7.5), 1 mM EDTA). Thus, fractionated rice genomic DNA was obtained. This was ligated to a vector using a cloning kit (Lambda ZAPII / EcoRI / CIP Cloning Kit (manufactured by STATGENE)). The obtained recombinant vector was packaged on lambda phage using GigapackII Gold Packaging Extract. Escherichia coli XL1-Blue MRF ′ was infected with the obtained recombinant λ phage to obtain a large number of the above-mentioned recombinant phages. These obtained recombinant phages were used as a fractionated genomic DNA library of rice.

(3) イネのゲノミックDNAライブラリーからのプロモーター遺伝子の選択
上記(2)で作製したイネのゲノミックDNAライブラリーである組換えファージから、実施例1の(5)で作製した標識プローブDNAの利用により、イネのASA遺伝子の発現のためのプロモーターの遺伝子に相当するDNA配列を組込まれた組換えファージをスクリーニングする。
(3) Selection of promoter gene from rice genomic DNA library From the recombinant phage which is the rice genomic DNA library prepared in (2) above, use of the labeled probe DNA prepared in (5) of Example 1 Thus, a recombinant phage incorporating a DNA sequence corresponding to the promoter gene for expression of the rice ASA gene is screened.

このスクリーニングの目的のために、実施例1 (5)と同様の方法で、組換えファージをナイロン膜に固定した後、標識プローブDNAをハイブリダイゼーションさせた。こうして目的のDNA配列が組み込まれたファージを選択した。その結果、ASA遺伝子のプロモーター遺伝子が組み込まれていると思われるファージのプラークの3個を、10万個のファージプラークから、単離選抜した。これら3個の組換えファージから、実施例1 (6)と同様の方法で各々別々に3種のλDNAを単離した。   For the purpose of this screening, the recombinant phage was immobilized on a nylon membrane in the same manner as in Example 1 (5), and the labeled probe DNA was hybridized. Thus, a phage into which the desired DNA sequence was integrated was selected. As a result, three phage plaques which seem to have the ASA gene promoter gene incorporated therein were isolated and selected from 100,000 phage plaques. From these three recombinant phages, three types of λ DNA were separately isolated in the same manner as in Example 1 (6).

上記のようにして単離された3種のファージDNAを各々別々に用いて、それの5μlを制限酵素EcoRIの10ユニットで消化して、その消化液を分析した。単離された3種のファージDNAのRcoRI-DNA断片は同じ塩基配列を有すると認められた。   Using each of the three types of phage DNA isolated as described above, 5 μl thereof was digested with 10 units of the restriction enzyme EcoRI, and the digested solution was analyzed. The RcoRI-DNA fragments of the three isolated phage DNAs were found to have the same base sequence.

(4) イネのASA遺伝子のプロモーター遺伝子に相当するDNA配列を含有するゲノミックDNAのクローニング
上記のようにイネのASA遺伝子に相当するDNA配列を含有すると判定されたDNA断片として、3種のDNAのうちの各々のファージから制限酵素EcoRIで切り出されて収得された6.2kbのサイズのDNA断片は、これをプラスミドベクターpBluewscriptIISK(+)のEcoRI切断部位にDNAリゲーション・キットにより挿入、連結して組換えプラスミドベクターを構築した。このように構築された組換えプラスミドベクターの導入で大腸菌XL1-BlueMRF'を形質転換した。得られた形質転換株はエシエリヒア・コリXL1-Blue MRF'(Os-asa#7) と命名し、これは生命工学工業技術研究所に1997年8月18日にFERM P-16387として寄託され、また1998年8月7日以降はブダペスト条約の規約下にFERM BP-6452の受託番号で寄託されてある。
(4) Cloning of genomic DNA containing a DNA sequence corresponding to the rice ASA gene promoter gene As a DNA fragment determined to contain a DNA sequence corresponding to the rice ASA gene as described above, three types of DNA A 6.2 kb-sized DNA fragment cut out from each of the phages with the restriction enzyme EcoRI was inserted into the EcoRI cleavage site of the plasmid vector pBluewscriptIISK (+) using a DNA ligation kit, and ligated. A recombinant plasmid vector was constructed. Escherichia coli XL1-BlueMRF ′ was transformed by introducing the recombinant plasmid vector thus constructed. The obtained transformant was named Escherichia coli XL1-Blue MRF ′ (Os-asa # 7), which was deposited with the Institute of Biotechnology and Industrial Technology on August 18, 1997 as FERM P-16387, Since August 7, 1998, it has been deposited under the terms of the Budapest Treaty under the accession number FERM BP-6452.

上記における組換えプラスミドベクターの構築および大腸菌への導入の操作は、実施例1(6) の方法と同様にして行った。   The operations for constructing the recombinant plasmid vector and introducing it into Escherichia coli were performed in the same manner as in Example 1 (6).

組換えプラスミドベクターを導入した大腸菌から、プラスミド精製キット(QIA filter Plasmid Midi Kit, QIAGEN社製) によりプラスミドを分離且つ精製した。この精製により、上記で得られた形質転換大腸菌から50μg(50μl)のプラスミドDNAの3種を得た。   Plasmids were separated and purified from Escherichia coli into which the recombinant plasmid vector had been introduced, using a plasmid purification kit (QIA filter Plasmid Midi Kit, manufactured by QIAGEN). By this purification, 50 μg (50 μl) of three types of plasmid DNAs were obtained from the transformed Escherichia coli obtained above.

このように各々の単離された組換えファージからクローニングされて得た前記のプラスミド3種類に含まれてあり且つ制限酵素EcoRIとBamHIの切断部位に挟まれた約1.5kbのDNAは、その塩基配列を解析するために次の操作を行った。   About 1.5 kb of DNA contained in the above-mentioned three types of plasmids obtained by cloning from each of the isolated recombinant phages and flanked by the restriction enzymes EcoRI and BamHI is its base. The following operations were performed to analyze the sequence.

(5) クローニングされたDNAのシークエンス解析
上記のクローニングされた3種類のDNAである組換えプラスミドを市販の塩基配列決定キットで処理すると、そのDNA断片の全体の塩基配列を決定できる。そして、そのDNA断片内部に含有されたイネのASA遺伝子のプロモーター遺伝子に該当するDNA配列を判定できる。上記の塩基配列の決定は、実施例1(7) の方法と同様に行った。
(5) Sequence analysis of cloned DNA When the above-mentioned three types of cloned recombinant plasmids are treated with a commercially available nucleotide sequencing kit, the entire nucleotide sequence of the DNA fragment can be determined. Then, a DNA sequence corresponding to the promoter gene of the rice ASA gene contained in the DNA fragment can be determined. The above base sequence was determined in the same manner as in Example 1 (7).

このようにして上記のDNAの塩基配列を判定した結果、クローニングされた3種類のDNAである組換えプラスミドはすべて同一であることがわかった。   As a result of determining the nucleotide sequence of the above-mentioned DNA, it was found that the three types of cloned recombinant plasmids were all identical.

こうして得られた、ASA遺伝子のプロモーターのDNAは、後記の配列表の配列番号7に記載されてある塩基配列を有すると今回認められた。ここで得られた配列番号7の塩基配列は、イントロンを含むものであり、またそれのタンパク質をコードしている部分がcDNAクローンと完全に一致するものであった。得られた組換えプラスミドのDNAについて決定した塩基配列のうち、ASA遺伝子のプロモーター部分及びそのエクソン部分およびイントロン部分のDNAを含むDNA配列の塩基配列を配列番号3に示す。   The DNA of the promoter of the ASA gene thus obtained was confirmed to have the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 7 in the sequence listing described later. The nucleotide sequence of SEQ ID NO: 7 obtained here contained an intron, and the portion encoding the protein was completely identical to the cDNA clone. Among the nucleotide sequences determined for the DNA of the obtained recombinant plasmid, SEQ ID NO: 3 shows the nucleotide sequence of the DNA sequence including the promoter portion of the ASA gene and the exon and intron portions of the DNA.

なお、配列表の配列番号3は、イネのASAの第1アイソザイムのαサブユニットであるタンパク質の部分アミノ配列も併記してある。また、配列表の配列番号4は、配列番号3に示された塩基配列のうちのアミノ酸コード部分のアミノ酸配列を示す。さらに、配列番号5は、配列番号3のDNAのうちのエクソン−1の塩基配列を示し、配列番号6は、配列番号3のDNAのうちのエクソン−2の部分配列を示す。   In the sequence listing, SEQ ID NO: 3 also shows the partial amino acid sequence of a protein that is the α subunit of the first isozyme of rice ASA. SEQ ID NO: 4 in the sequence listing shows the amino acid sequence of the amino acid coding portion of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3. Further, SEQ ID NO: 5 shows the nucleotide sequence of exon-1 in the DNA of SEQ ID NO: 3, and SEQ ID NO: 6 shows the partial sequence of exon-2 in the DNA of SEQ ID NO: 3.

(6) プロモーター活性の検定
(i) 検定用の組換えベクターの作成
上記で得られたプロモーターDNA(配列番号7) のプロモーター活性を調べるため、このDNA(前記の(4) で得たEcoRI-BamHI断片) を植物細胞形質転換用ベクターpBI101(Clontech社製) のβ-グルクロニダーゼ(GUS)遺伝子の上流部分に組み込み形質転換用ベクターpGUS#3を得た。
(6) Promoter activity assay
(i) Preparation of Recombinant Vector for Assay In order to examine the promoter activity of the promoter DNA (SEQ ID NO: 7) obtained above, this DNA (EcoRI-BamHI fragment obtained in (4) above) was The transformation vector pGUS # 3 was obtained by integrating the transformation vector pBI101 (manufactured by Clontech) into the upstream portion of the β-glucuronidase (GUS) gene.

形質転換用ベクターの作製においては、GUS遺伝子のNOSターミネーターとカナマイシン耐性遺伝子とを含有する12.2kbのサイズのプラスミドベクターpBI101(Clontech社製) のDNA(10μg)を、Mバッファー中で制限酵素HindIIIの10ユニットで消化した。その消化反応液からDNAを沈殿させ、遠心分離してから乾燥させた。得られた乾燥物を10μlの滅菌水で溶解した後、続いて、切断部位を平滑化するために、DNAプランティング・キット(宝酒造(株)製) を用いて処理した後、DNA精製キット(Gene Clean II Kit (Bio 101社製)) を用いて精製した。その精製DNAを10μlの滅菌水に溶解した。この溶解液を、Kバッファー中で制限酵素BamHIの10ユニットで消化した。その消化反応液からDNAを沈殿させ、遠心分離してから乾燥させた。このようにして12.2kbのサイズを有して且つ平滑末端およびBamHI切断部位を両端に持つ、ベクター断片を得た(添付図面の図3の左、参照)。   In the preparation of the transformation vector, the DNA (10 μg) of a plasmid vector pBI101 (manufactured by Clontech) having a size of 12.2 kb containing the NOS terminator of the GUS gene and the kanamycin resistance gene was treated with the restriction enzyme HindIII in M buffer. Digested in 10 units. DNA was precipitated from the digestion reaction, centrifuged and dried. After dissolving the obtained dried product in 10 μl of sterilized water, subsequently, using a DNA planting kit (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) to smooth the cleavage site, a DNA purification kit ( Purification was performed using Gene Clean II Kit (manufactured by Bio 101). The purified DNA was dissolved in 10 μl of sterile water. This lysate was digested with 10 units of the restriction enzyme BamHI in K buffer. DNA was precipitated from the digestion reaction, centrifuged and dried. In this way, a vector fragment having a size of 12.2 kb and having blunt ends and BamHI cleavage sites at both ends was obtained (see the left side of FIG. 3 in the attached drawings).

一方、上記したイネのASA遺伝子のプロモーターDNA断片を含むプラスミドベクターDNA(10μg)を、Hバッファー中で制限酵素EcoRIの10ユニットで消化した。その消化反応液からDNAを沈殿させ、遠心分離してから乾燥させた。得られた乾燥物を10μlの滅菌水で溶解した後、続いて、切断部位を平滑化するために、DNAプランティング・キット(宝酒造(株)製) を用いて処理した後、DNA精製キット(Gene Clean II Kit (Bio 101社製)) を用いて精製した。その精製DNAを10μlの滅菌水に溶解した。この溶解液を、Kバッファー中で制限酵素BamHIの10ユニットで消化した。その消化液をアガロース電気泳動により約1.5kb付近をゲルから切り出し、DNA精製キットを用いて精製した後、10μlの滅菌水に溶解した。このようにして1.5kbのサイズを有して且つ平滑末端およびBamHI切断部位を両端に持つ、プロモーターDNA断片を得た(図3の右、参照)。   On the other hand, the plasmid vector DNA (10 μg) containing the above-mentioned rice ASA gene promoter DNA fragment was digested with 10 units of the restriction enzyme EcoRI in H buffer. DNA was precipitated from the digestion reaction, centrifuged and dried. After dissolving the obtained dried product in 10 μl of sterilized water, subsequently, using a DNA planting kit (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) to smooth the cleavage site, a DNA purification kit ( Purification was performed using Gene Clean II Kit (manufactured by Bio 101). The purified DNA was dissolved in 10 μl of sterile water. This lysate was digested with 10 units of the restriction enzyme BamHI in K buffer. About 1.5 kb of the digested solution was cut out from the gel by agarose electrophoresis, purified using a DNA purification kit, and dissolved in 10 μl of sterilized water. Thus, a promoter DNA fragment having a size of 1.5 kb and having a blunt end and a BamHI cleavage site at both ends was obtained (see the right side of FIG. 3).

上記したプラスミドベクター断片溶液の5μlと上記のプロモーターDNA断片溶液の5μlとを混合した後、この混合液をDNAリゲーション・キットで処理してDNAの連結を行った。   After mixing 5 μl of the above plasmid vector fragment solution and 5 μl of the above promoter DNA fragment solution, the mixture was treated with a DNA ligation kit to ligate DNA.

このようにしてプラスミドベクターpBI101の平滑末端−BamHI−切断ベクター断片に対して、前記のイネのASA遺伝子のプロモーターDNAの平滑末端−BamHI−断片を連結してなる環状の組換えベクターを作製した。こ組換えベクターをpGUS#3と称する(図3の下、参照)。   Thus, a circular recombinant vector was prepared in which the blunt-end-BamHI-fragment of the rice ASA gene promoter DNA was ligated to the blunt-end-BamHI-cut vector fragment of the plasmid vector pBI101. This recombinant vector is called pGUS # 3 (see lower part of FIG. 3).

ベクターpGUS#3は、イネのASA遺伝子のプロモーターDNAの下流に、GUS遺伝子を持ち、さらに下流のNOSターミネーターが連結されてあり、且つカナマイシン耐性遺伝子を含有する構造を有し、13.7kbのサイズを有した。   The vector pGUS # 3 has a GUS gene downstream of the rice ASA gene promoter DNA, has a downstream NOS terminator linked thereto, and has a structure containing a kanamycin resistance gene, and has a size of 13.7 kb. I had.

(ii) イネのカルス細胞への検定用組換えベクターの導入
上記で得られた組換えベクターpGUS#3を実施例3 (6)と同様の方法によりイネのカルス細胞への導入を行った。このようにして、組換えベクターpGUS#3が形質転換されているイネのカルス細胞を得た。
(ii) Introduction of Recombinant Vector for Assay into Rice Callus Cells The recombinant vector pGUS # 3 obtained above was introduced into rice callus cells in the same manner as in Example 3 (6). Thus, rice callus cells transformed with the recombinant vector pGUS # 3 were obtained.

(iii) GUS活性の測定
上記で得られた組換えベクターpGUS#3が形質転換されたイネのカルスを、28℃で3日間培養した後、カルスの約0.5gを乳鉢に入れ、500μlの抽出用バッファー50mM NaPO4(pH7)、10mM EDTA、0.1%TritonX100、0.1%Sarkosyl、10mM β-メルカプトエタノール) 中で添加し、磨砕した。磨砕液を1.5ml容のチューブに移し、17000×gの遠心速度で20分間遠心分離した。得られた上清のうち、10μlを新しいチューブに移し、基質である1mMの4-メチルアンペリフェリルグルクロナイド(4-MUG) 溶液の100μlを加えて混合した。得られた混合物を37℃で3時間反応させた。その反応液に3%炭酸水素ナトリウム溶液の1.8mlを添加して、混合した。それを蛍光分光光度計(日立社製、F2000型) にかけて蛍光吸収測定を行った。その際の365nm励起光、455nm発光の条件でGUS活性の評定を行った。
(iii) Measurement of GUS activity The rice callus transformed with the recombinant vector pGUS # 3 obtained above was cultured at 28 ° C for 3 days, and then about 0.5 g of the callus was placed in a mortar and extracted with 500 μl. Buffer (50 mM NaPO4 (pH 7), 10 mM EDTA, 0.1% Triton X100, 0.1% Sarkosyl, 10 mM β-mercaptoethanol) and triturated. The triturated solution was transferred to a 1.5 ml tube and centrifuged at 17,000 × g for 20 minutes. Of the obtained supernatant, 10 µl was transferred to a new tube, and 100 µl of a 1 mM 4-methylamperiferyl glucuronide (4-MUG) solution as a substrate was added and mixed. The obtained mixture was reacted at 37 ° C. for 3 hours. 1.8 ml of a 3% sodium hydrogen carbonate solution was added to the reaction solution and mixed. It was applied to a fluorescence spectrophotometer (F2000, manufactured by Hitachi, Ltd.) to perform fluorescence absorption measurement. The GUS activity was evaluated under the conditions of 365 nm excitation light and 455 nm emission at that time.

GUS活性を測定した結果を下記の表3に示す。数値はカルスから抽出したタンパク質1g当たり、1時間にGUS酵素の作用により生成する4-メチルアンベリフェロン(4-MU)の量を示す。なお、対照区には、プロモーターを組み込まれていないpBI101ベクターを導入したカルスを用いた。

Figure 2004350692
The results of measuring the GUS activity are shown in Table 3 below. The numerical values indicate the amount of 4-methylambelliferone (4-MU) produced by the action of the GUS enzyme per hour per g of protein extracted from callus. As a control, callus into which a pBI101 vector without a promoter was introduced was used.
Figure 2004350692

上記のようにGUS活性が発現されたことにより、塩基配列の解析の結果から確認されたプロモーター領域がプロモーターとして機能したことが証明される。   The expression of GUS activity as described above proves that the promoter region confirmed from the results of the nucleotide sequence analysis functioned as a promoter.

第3の発明により提供されるイネの第1ASAのαサブユニットをコードするDNAの改変体は、単独又は他の遺伝子と組み合わせて植物体に導入することにより、植物体中の必須アミノ酸であるトリプトファンの含量を高めることができ、栄養価種の高い植物の育種に有用である。さらに前記のDNA改変体は、植物細胞に導入することにより、形質転換細胞および形質転換植物の選抜に有用である。   The modified rice DNA encoding the α subunit of the first ASA of rice provided by the third invention can be used alone or in combination with other genes to introduce tryptophan, an essential amino acid in the plant, into the plant. And is useful for breeding plants with high nutritional value. Furthermore, the above-mentioned DNA variants are useful for selecting transformed cells and transformed plants by introducing them into plant cells.

図1は、イネのカルス細胞を、ウイスカー法による外来遺伝子の直接導入法により形質転換するのに用いる外来遺伝子の導入用の組換えベクターであって、配列表の配列番号12の塩基配列をもつ第3の発明の改変D配列を内部に含有する組換えベクターpUBdDを、ベクターpUBAから作成するのに実施例3の(1) で用いた手順を図解的に示す。FIG. 1 shows a recombinant vector for introducing a foreign gene used for transforming a rice callus cell by a direct introduction method of a foreign gene by a whisker method, and has a base sequence of SEQ ID NO: 12 in the sequence listing. The procedure used in (1) of Example 3 to construct the recombinant vector pUBdD containing the modified D sequence of the third invention therein from the vector pUBA is shown schematically. 図2は、イネのカルス細胞を、アグロバクテリウム法による外来遺伝子の導入法により形質転換するのに用いる外来遺伝子の導入用の組換えベクターであって、上記の改変D配列を内部に含有するベクターpUb-OSASA1Dを、ベクターplG121-Hmから作成するのに実施例3の(3)で用いた手順を図解的に示す。FIG. 2 is a recombinant vector for introducing a foreign gene used for transforming rice callus cells by a method for introducing a foreign gene by the Agrobacterium method, which contains the above-mentioned modified D sequence therein. FIG. 7 schematically shows the procedure used in (3) of Example 3 to create the vector pUb-OSASA1D from the vector plG121-Hm. 図3は、イネのASAのためのプロモーター配列の活性の検定の試験において、イネのカルス細胞を形質転換するのに用いるべき外来遺伝子として該プロモーター配列を含有する組換えベクターであって、配列表の配列番号3に示された塩基配列を有するプロモーター配列を内部に含有するDNA断片#3が連結された組換えベクターpGUS#3を、ベクターpBI101から作成するのに実施例5の(6) で用いた手順を図解的に示す。FIG. 3 shows a recombinant vector containing the promoter sequence as a foreign gene to be used to transform rice callus cells in a test for assaying the activity of the promoter sequence for rice ASA, comprising the sequence listing A recombinant vector pGUS # 3 ligated with a DNA fragment # 3 containing a promoter sequence having the base sequence shown in SEQ ID NO: 3 was prepared from the vector pBI101 in Example 5, (6). The procedure used is shown schematically.

Claims (9)

配列表の配列番号13に記載のアミノ酸配列を有するタンパク質であって、且つアントラニル酸シンターゼの第1アイソザイムのαサブユニットの活性を有するがトリプトファンによるフィードバック抑制に対して非感受性であるタンパク質をコードするDNA。   Encodes a protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 13 in the sequence listing, and having the activity of the α-subunit of the first isozyme of anthranilate synthase, but being insensitive to feedback suppression by tryptophan DNA. 配列表の配列番号12に記載の塩基配列を有して改変D配列と命名されたDNAであり、しかもトリプトファンによるフィードバック抑制に対して非感受性であるタンパク質をコードするDNAである、請求項1に記載のDNA。   The DNA according to claim 1, which is a DNA having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 12 in the sequence listing and designated as a modified D sequence, and which encodes a protein that is insensitive to feedback suppression by tryptophan. DNA as described. イネのアントラニル酸シンターゼの第1アイソザイムのαサブユニットの活性を有するがトリプトファンによるフィードバック抑制に対して非感受性であるタンパク質をコードするDNAであって、配列表の配列番号12の塩基配列を有して改変D配列と命名された請求項2のDNAを担持する組換えベクターを導入されて形質転換された植物細胞を有し、そして導入された前記DNAが発現可能であることを特徴とする、形質転換植物。   A DNA encoding a protein having the activity of the α subunit of the first isozyme of rice anthranilate synthase, but which is insensitive to feedback suppression by tryptophan, having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 12 in the sequence listing. A plant cell transformed with the recombinant vector carrying the DNA of claim 2 designated as the modified D sequence, and wherein the introduced DNA can be expressed, Transformed plant. 請求項3に記載の形質転換植物から採取された種子。   A seed collected from the transformed plant according to claim 3. 配列表の配列番号12に記載の塩基配列を有して改変D配列と命名された請求項2に記載のDNA配列を担うDNA断片が組み込まれてある組換えベクターであって、宿主細胞中で該DNA配列を発現することができる組換えベクター。   A recombinant vector having a DNA fragment carrying the DNA sequence according to claim 2 having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 12 in the sequence listing and designated as a modified D sequence, wherein the recombinant vector is contained in a host cell. A recombinant vector capable of expressing the DNA sequence. 配列表の配列番号12に記載の塩基配列を有して改変D配列と命名された請求項2に記載のDNA配列を担うDNA断片が組み込まれた組換えベクターであって、宿主細胞中で該DNA配列を発現することができる組換えベクターで形質転換された大腸菌。   A recombinant vector having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 12 in the sequence listing and having the DNA fragment carrying the DNA sequence according to claim 2 designated as a modified D sequence, wherein the recombinant vector is contained in a host cell. E. coli transformed with a recombinant vector capable of expressing a DNA sequence. トリプトファンによるフィードバック抑制に対して非感受性であり且つアントラニル酸シンターゼの第1アイソザイムのαサブユニットの活性を有するタンパク質をコードするDNAであって、配列表の配列番号12の塩基配列を有して改変D配列と命名された請求項2のDNAを担持する組換えベクターであるところの、しかも該DNAが植物中で発現可能である組換えベクターを、植物細胞カルスに導入し、このことによって、該DNAで形質転換された植物細胞カルスを収得し、さらに該カルスを植物体に再生することからなる、植物のトリプトファン含有量の増加方法。   DNA encoding a protein that is insensitive to feedback suppression by tryptophan and has the activity of the α-subunit of the first isozyme of anthranilate synthase, which is modified to have the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 12 in the sequence listing A recombinant vector carrying the DNA of claim 2, designated as the D sequence, which is capable of expressing said DNA in a plant, is introduced into a plant cell callus, whereby A method for increasing the tryptophan content of a plant, comprising obtaining a plant cell callus transformed with DNA, and regenerating the callus into a plant. トリプトファンによるフィードバック抑制に対して非感受性であり且つアントラニル酸シンターゼの第1アイソザイムのαサブユニットの活性を有するタンパク質をコードするDNAであって、配列表の配列番号12の塩基配列を有して改変D配列と命名された請求項2のDNAと抗生物質耐性遺伝子とを担持する組換えベクターであるところの、しかも該DNAが植物中で発現可能である組換えベクターを、植物細胞に導入し、このことによって、植物細胞の増殖を阻害するトリプトファン類縁化合物に対する耐性を植物細胞に付与し、さらに該トリプトファン類縁化合物に対する耐性を発現している細胞を選抜することからなる、形質転換された植物細胞の選抜方法。   DNA encoding a protein that is insensitive to feedback suppression by tryptophan and has the activity of the α-subunit of the first isozyme of anthranilate synthase, which is modified to have the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 12 in the sequence listing A recombinant vector carrying the DNA of claim 2 designated as D sequence and an antibiotic resistance gene, wherein said DNA is capable of being expressed in a plant, and introduced into a plant cell; This provides the plant cells with resistance to a tryptophan analog that inhibits the growth of the plant cells, and further comprises selecting cells expressing the resistance to the tryptophan analog, to obtain a transformed plant cell. Selection method. トリプトファンによるフィードバック抑制に対して非感受性であり且つアントラニル酸シンターゼの第1アイソザイムのαサブユニットの活性を有するタンパク質をコードするDNAであって、配列表の配列番号12の塩基配列を有して改変D配列と命名された請求項2のDNAと抗生物質耐性遺伝子とを担持する組換えベクターであるところの、しかも該DNAが植物中で発現可能である組換えベクターを、植物細胞に導入し、このことによって植物細胞の増殖を阻害するトリプトファン類縁化合物に対する耐性を植物細胞に付与し、該トリプトファン類縁化合物に対する耐性を発現している細胞を選抜し、さらにこのように選抜した形質転換細胞から植物体を再生することからなる、トリプトファン含有量の増加された形質転換植物の作成方法。   DNA encoding a protein that is insensitive to feedback suppression by tryptophan and has the activity of the α-subunit of the first isozyme of anthranilate synthase, which is modified to have the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 12 in the sequence listing A recombinant vector carrying the DNA of claim 2 designated as D sequence and an antibiotic resistance gene, wherein said DNA is capable of being expressed in a plant, and introduced into a plant cell; This imparts resistance to tryptophan analogs that inhibit the growth of plant cells to plant cells, selects cells expressing resistance to the tryptophan analogs, and further transforms plant cells from the thus selected transformed cells. And producing a transformed plant having an increased tryptophan content.
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