JP2005110579A - PHOTOSENSITIVE GENE Hd5 FOR PLANT AND USE OF THE GENE - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new photosensitive gene for plant, to provide a method for modifying plant photosensitivity using the gene, and to provide a method for modifying plant heading date. <P>SOLUTION: The photosensitive gene Hd5 for Oryza sativa is successfully isolated by map base cloning. It is found that plant photosensitivity can be modified by transferring the gene or controlling its expression. Furthermore, it is found that plant photosensitivity can be evaluated by detecting the presence/absence of the functional gene. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、植物の感光性に関与する遺伝子および該遺伝子を利用した植物の感光性の改変に関する。植物の感光性の改変は、植物の品種改良などの分野において有用である。   The present invention relates to a gene involved in plant photosensitivity and to modification of plant photosensitivity using the gene. The modification of plant photosensitivity is useful in fields such as plant breeding improvement.

イネの出穂期は主に日長に依存する感光性とそれ以外の要因(基本栄養成長性あるいは感温性)によって決定されている。この出穂期に関する遺伝解析は古くから行われ、これまでSe1座(第6染色体;非特許文献1)、E1座(第7染色体;非特許文献2、3)、E2座(不明)、E3座(第3染色体;非特許文献4)あるいはEf1座(第10染色体:非特許文献5)等の出穂期関連遺伝子が突然変異や品種に内在する変異によって見い出されている(非特許文献6)。   The heading time of rice is mainly determined by photosensitivity that depends on day length and other factors (basic nutrient growth or temperature sensitivity). Genetic analysis of this heading stage has been carried out for a long time, and so far Se1 locus (chromosome 6; Non-patent document 1), E1 locus (chromosome 7; Non-patent documents 2 and 3), E2 locus (unknown), E3 locus (Chromosome 3; Non-Patent Document 4) or Ef1 locus (Chromosome 10: Non-Patent Document 5) and other heading-related genes have been found by mutations and mutations inherent in varieties (Non-Patent Document 6).

イネは一般に短日で出穂が促進され、逆に長日では出穂が遅延する。日本の栽培品種では、一般に九州や本州南部の品種は強い感光性をもち、東北や北海道の品種は感光性がないか極めて弱い。イネは感光性を失うと日長の変化によって出穂期が変化せず、一定の生育期間を経ると、出穂する特徴を示す。このようにイネは感光性の有無により、栽培地域や栽培時期などに関する適応性が大きく変化するため、イネの感光性の改変は、イネの品種改良において重要な課題となっている。   In rice, heading is generally promoted on a short day, while heading is delayed on a long day. Among Japanese cultivars, cultivars in Kyushu and southern Honshu generally have strong photosensitivity, while varieties in Tohoku and Hokkaido are not sensitive or very weak. When rice loses its photosensitivity, the heading time does not change due to changes in day length, and it shows the characteristic of heading after a certain growth period. As described above, the adaptability of rice in terms of the cultivation area and the cultivation time varies greatly depending on the presence or absence of photosensitivity. Therefore, modification of rice photosensitivity has become an important issue in improving rice varieties.

従来、イネの品種改良における出穂期の改変は、(1)交雑による早生・晩生系統の選抜や(2)放射線や化学物質による突然変異誘起などによって行われてきた。しかしながら、これらの作業には長期間を要し、また変異の程度や方向性を予測できないなど多くの問題が存在していた。   Conventionally, the modification of heading time in rice varieties improvement has been carried out by (1) selection of early and late lines by crossing and (2) mutagenesis by radiation and chemicals. However, these operations require a long time, and there are many problems such as the inability to predict the degree and direction of mutation.

ところで、イネの遺伝学の分野においては、イネの感光性を強くする遺伝子を総称して「感光性遺伝子」と呼んでいる。近年、DNAマーカーがイネの遺伝解析に利用されるようになって、出穂期のような複雑な遺伝に従う形質の遺伝解析(量的形質遺伝子座(QTL)のマッピング)が進展した。この背景のもと、イネの感光性に関与する遺伝子の遺伝学的な同定が進められてきた(非特許文献7〜14)。これらのうち、4種類のQTL、Hd1, Hd3a, Hd6およびEhd1については分子レベルで単離・同定されている(非特許文献15〜17)。しかしながら日本のイネ品種の早晩性に重要な役割を果たしているHd5遺伝子については、その分子レベルでの実体が解明されていなかった。   By the way, in the field of rice genetics, genes that enhance rice photosensitivity are collectively called “photosensitive genes”. In recent years, DNA markers have been used for genetic analysis of rice, and genetic analysis of traits that follow complex inheritance such as heading time (quantitative trait locus (QTL) mapping) has progressed. Based on this background, genetic identification of genes involved in rice photosensitivity has been promoted (Non-Patent Documents 7 to 14). Among these, four types of QTLs, Hd1, Hd3a, Hd6 and Ehd1 have been isolated and identified at the molecular level (Non-patent Documents 15 to 17). However, the molecular level of the Hd5 gene, which plays an important role in the early / late nature of Japanese rice varieties, has not been elucidated.

イネ感光性遺伝子が単離されれば、これを形質転換法により任意の品種に導入することによって、それらの系統の感光性を改変させ、これによりイネの出穂期を調節することが可能であると考えられる。このため、該遺伝子を利用した品種改良は、簡便性や確実性の面で、従来の方法と比して極めて有利であると言える。   Once rice photosensitivity genes have been isolated, they can be introduced into any cultivar by transformation to modify the photosensitivity of those lines and thereby control the heading time of rice. it is conceivable that. For this reason, it can be said that the breed improvement using the gene is extremely advantageous in comparison with the conventional method in terms of simplicity and certainty.

尚、本出願の発明に関連する先行技術文献情報を以下に示す。
WO01/032880 WO01/032881 出願公開公報2002-153283 Yokoo and Fujimaki (1971) Japan. J. Breed. 21:35-39 Tsai, K.H. (1976) Jpn. J. Genet. 51: 115-128 Okumoto, Y. et al. (1992) Jpn. J. Breed. 42: 415-429 奥本ら、日本育種学会第91回講演会 育雑 47(別1):31 Sato et al. (1988) Jpn. J. Breed. 38: 385-396 Yamagata et al. (1986) In Rice Genetics, International Rice Research Institute, Manilla, pp351-359 Yano et al. Theoretical and Applied Genetics(TAG) 95:1025-1032, 1997 Yamamoto et al. TAG 97:37-44, 1998 Yamamoto et al. Genetics 154:885-891, 2000 Lin et al. TAG 101:1021-1028,2000 Monna et al. TAG 104:772-778, 2002 Doi et al. Breeding Science 48:395-399, 1998 Lin et al. Breeding Science 52:35-41, 2002 Lin et al. Breeding Science 53: 51-59, 2003 Yano et al., Plant Cell 12:2473-2484, 2000 Takahashi et al., PNAS 98:7922-7927, 2001 Kojima et al., Plant Cell Physiol. 43:1096-1105, 2002 Nishida et al. Annl. Bot. 88: 527-536, 2001 Ichitani et al. Plant Breed. 117: 543-547, 1998 Ichitani et al. Breed. Sci. 48: 51-57, 1998 山本ら 育種学研究 第5巻(別1)p.50 (2003) 第103回日本育種学会講演会講演要旨集 野々上ら 育種学研究 第2巻(別1)p.13(2000) 第97回日本育種学会講演会講演要旨集 野々上ら 育種学研究 第5巻(別1)p.71(2003) 第103回日本育種学会講演会講演要旨集
Prior art document information related to the invention of the present application is shown below.
WO01 / 032880 WO01 / 032881 Application Publication 2002-153283 Yokoo and Fujimaki (1971) Japan. J. Breed. 21: 35-39 Tsai, KH (1976) Jpn. J. Genet. 51: 115-128 Okumoto, Y. et al. (1992) Jpn. J. Breed. 42: 415-429 Okumoto et al., Japanese Breeding Society 91st Lecture 47 (1): 31 Sato et al. (1988) Jpn. J. Breed. 38: 385-396 Yamagata et al. (1986) In Rice Genetics, International Rice Research Institute, Manilla, pp351-359 Yano et al. Theoretical and Applied Genetics (TAG) 95: 1025-1032, 1997 Yamamoto et al. TAG 97: 37-44, 1998 Yamamoto et al. Genetics 154: 885-891, 2000 Lin et al. TAG 101: 1021-1028,2000 Monna et al. TAG 104: 772-778, 2002 Doi et al. Breeding Science 48: 395-399, 1998 Lin et al. Breeding Science 52: 35-41, 2002 Lin et al. Breeding Science 53: 51-59, 2003 Yano et al., Plant Cell 12: 2473-2484, 2000 Takahashi et al., PNAS 98: 7922-7927, 2001 Kojima et al., Plant Cell Physiol. 43: 1096-1105, 2002 Nishida et al. Annl. Bot. 88: 527-536, 2001 Ichitani et al. Plant Breed. 117: 543-547, 1998 Ichitani et al. Breed. Sci. 48: 51-57, 1998 Yamamoto et al. Breeding Research Vol.5 (Attachment 1) p.50 (2003) Abstracts of the 103rd Annual Meeting of the Breeding Society of Japan Nonoue et al. Breeding Studies Vol. 2 (Attachment 1) p.13 (2000) Proceedings of the 97th Annual Meeting of the Breeding Society of Japan Nonoue et al. Breeding Studies Vol.5 (Attachment 1) p.71 (2003) Proceedings of the 103th Annual Meeting of the Breeding Society of Japan

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、新規な植物の感光性遺伝子を提供することにある。また、本発明は、該遺伝子を利用して植物の感光性を改変し、これにより植物の開花時期を改変することを目的とする。さらに、本発明は、該遺伝子を標的とした植物の感光性の強さの判定方法を提供することをも目的とする。   This invention is made | formed in view of such a condition, The objective is to provide the photosensitive gene of a novel plant. Another object of the present invention is to modify the photosensitivity of a plant using the gene, thereby altering the flowering time of the plant. Another object of the present invention is to provide a method for determining the photosensitivity of a plant targeting the gene.

本発明者等は、植物の中でも、特に出穂時期を改変する簡便な方法の開発が望まれているイネに着目し、その感光性に関与する遺伝子を単離すべく鋭意研究を行った。   The inventors of the present invention have paid particular attention to rice for which development of a simple method for modifying the heading time is desired among plants, and conducted earnest research to isolate genes involved in the photosensitivity.

イネにおいては、日本型品種「日本晴」とインド型品種「Kasalath」の交雑後代を利用して検出された出穂期関連量的形質遺伝子座(QTL)の一つであるHd5が、第8染色体上に座乗することが知られている(図1)(Yano et al., Theoretical Applied Genetics 95:1025-1032, 1997)。また「日本晴」の遺伝的背景をもち、Hd5領域を「Kasalath」の対立遺伝子領域に置き換えた準同質遺伝子系統[NIL(Hd5)]を用いた解析から、Hd5遺伝子座は日長反応性に関与し、長日条件で出穂を遅延させる作用をもつことが明らかとなっていた(Lin et al., Breeding Science 53:51-59, 2003)。さらにその遅延作用には別の感光性遺伝子Hd1が必要であることも判明していた(Lin et al., Breeding Science 53:51-59, 2003)。   In rice, Hd5, one of the heading-related quantitative trait loci (QTL) detected using the progeny of the Japanese cultivar “Nipponbare” and the Indian cultivar “Kasalath”, is located on chromosome 8. Is known to sit on (Fig. 1) (Yano et al., Theoretical Applied Genetics 95: 1025-1032, 1997). In addition, an analysis using a near-isogenic line [NIL (Hd5)] with a genetic background of “Nipponbare” and replacing the Hd5 region with the allelic region of “Kasalath” revealed that the Hd5 locus is involved in photoperiod responsiveness. However, it has been clarified that it has the effect of delaying heading under long day conditions (Lin et al., Breeding Science 53: 51-59, 2003). Furthermore, it was also found that another photosensitive gene Hd1 is required for its delayed action (Lin et al., Breeding Science 53: 51-59, 2003).

本発明者らは、感光性遺伝子Hd5の機能を確認するために、まず準同質遺伝子系統[NIL(Hd5)]と日本晴を異なる日長条件下で栽培し、それらの到穂日数を調査した。これらの結果から、Hd5遺伝子は出穂を遅延する機能を有し、その出穂遅延作用は長日条件下および自然条件下でのみ認められることがわかった(図2)。   In order to confirm the function of the photosensitive gene Hd5, the present inventors first cultivated near-isogenic lines [NIL (Hd5)] and Nipponbare under different day length conditions, and investigated the number of days to reach them. From these results, it was found that the Hd5 gene has a function of delaying heading, and the heading delaying action is observed only under long-day conditions and natural conditions (FIG. 2).

次に、このようにその存在自体は確認されたが、いまだ同定されていない感光性遺伝子Hd5を単離するために、連鎖解析および人工的染色体(PACおよびBAC)クローンによるHd5遺伝子領域の整列化を行った。
具体的には、マップベースクローニングに不可欠な大規模分離集団によるHd5領域の詳細な連鎖解析を行った。連鎖解析用の集団は「日本晴」と「Kasalath」の戻し交雑後代世代を用いた。戻し交雑後代からHd5領域がヘテロ型となり、他のゲノム領域の大部分が「日本晴」に置換された個体を選抜した。Hd5遺伝子座の遺伝子型の決定は、F3世代の後代検定によって行った。連鎖解析の結果、Hd5はRFLPマーカーEH560とR2976の間に位置づけられ、それぞれのマーカーと14個体および4個体の組み換え個体が同定できた(図3B)。
Next, in order to isolate the photosensitive gene Hd5, whose presence itself has been confirmed, but not yet identified, linkage analysis and alignment of the Hd5 gene region with artificial chromosome (PAC and BAC) clones Went.
Specifically, we performed a detailed linkage analysis of the Hd5 region using a large-scale segregation population essential for map-based cloning. As the group for linkage analysis, the back-cross generations of “Nippon Hare” and “Kasalath” were used. From the backcross progeny, individuals were selected in which the Hd5 region became heterozygous and most of the other genomic regions were replaced with “Nihonbare”. The genotype of the Hd5 locus was determined by a progeny test of the F3 generation. As a result of linkage analysis, Hd5 was positioned between the RFLP markers EH560 and R2976, and each of the markers and 14 individuals and 4 recombinant individuals could be identified (FIG. 3B).

さらにHd5遺伝子の候補領域を絞り込むために、本発明者等は、人工的染色体(PACおよびBAC)クローンによるHd5遺伝子領域の整列化を行った。具体的には、上記解析により見出されたHd5遺伝子を含むPACクローンP690F8(図3C)のゲノム塩基配列を解析し、得られた塩基配列情報を利用して、新規なCAPSマーカーおよびSNPマーカーを作出し、候補ゲノム領域をさらに限定した。その結果、Hd5の候補領域はSNPマーカー14161と18485に挟み込まれる約4.3kbであることが明らかとなった。この候補領域の塩基配列に対してGENSCAN(http://genes.mit.edu/GENSCAN.html)による遺伝子予測ならびに類似性検索を行ったところ、1個の遺伝子が予測され、既知のCCAAT-box結合転写因子NF-Y蛋白のサブユニットB遺伝子(NF-YB遺伝子)と高い類似性を示した(図3E)。   In order to further narrow down the candidate regions of the Hd5 gene, the present inventors performed alignment of the Hd5 gene region with artificial chromosome (PAC and BAC) clones. Specifically, the genomic base sequence of PAC clone P690F8 (Fig. 3C) containing the Hd5 gene found by the above analysis was analyzed, and using the obtained base sequence information, a novel CAPS marker and SNP marker were Created and further restricted the candidate genomic region. As a result, it became clear that the candidate region of Hd5 is about 4.3 kb sandwiched between SNP markers 14161 and 18485. When gene prediction and similarity search were performed on the base sequence of this candidate region using GENSCAN (http://genes.mit.edu/GENSCAN.html), one gene was predicted and a known CCAAT-box It showed high similarity to the subunit B gene (NF-YB gene) of the binding transcription factor NF-Y protein (Fig. 3E).

本発明者等は、PACクローンP690F8の塩基配列解析を行った結果、Hd5候補遺伝子が存在すると考えられる領域を約4.3kbにまで絞り込むことに成功した。さらに、イネ品種 「Kasalath」、「日本晴」および「はやまさり」における、Hd5領域約4.3kbのゲノム塩基配列について遺伝子予測ならびに類似性検索を行い、この領域には、「Kasalath」と比較して「日本晴」では46箇所、「はやまさり」では47箇所の塩基置換および挿入・欠失が存在することを見出した(図4)。また、「Kasalath」のcDNAの全長を決定し、ゲノム塩基配列と比較したところ、Hd5 は1個のエクソンからなり、転写領域の全長は1060bp、298アミノ酸からなるタンパク質をコードしていることが予測された(図4)。予測転写領域内の塩基配列の違いを「Kasalath」と比較すると、「日本晴」では10個の1塩基置換、「はやまさり」では「日本晴」の10個の1塩基置換に加えて19bpの欠失が確認された。また、アミノ酸配列の違いを「Kasalath」と比較すると、「日本晴」では8個のアミノ酸が置換され、また、「はやまさり」に見いだされた19bpの欠失はフレームシフトを引き起こし、その結果62番目のアミノ酸部位に停止コドンを生じさせることが明らかとなった(図5)。   As a result of the nucleotide sequence analysis of PAC clone P690F8, the present inventors succeeded in narrowing the region considered to contain the Hd5 candidate gene to about 4.3 kb. Furthermore, gene prediction and similarity search were performed on the genome base sequence of Hd5 region about 4.3 kb in rice cultivars “Kasalath”, “Nipponbare” and “Hayamasari”. Compared with “Kasalath” We found that there were 46 base substitutions and insertions / deletions in “Nipponbare” at 46 sites and “Hayamasari” (Figure 4). In addition, when the total length of the cDNA of “Kasalath” was determined and compared with the genomic base sequence, it was predicted that Hd5 consists of one exon and that the transcription region has a total length of 1060 bp and encodes a protein consisting of 298 amino acids. (Figure 4). Comparing the differences in the nucleotide sequence within the predicted transcription region with “Kasalath”, the “Nippon Hare” has 10 single-base substitutions, and the “Hayamasari” has 10 single-base substitutions in addition to “Nippon Haru”. Loss was confirmed. Also, comparing the difference in amino acid sequence with “Kasalath”, 8 amino acids were replaced in “Nippon Hare”, and the 19 bp deletion found in “Hayamasari” caused a frameshift, resulting in a 62 It was revealed that a stop codon was generated at the second amino acid site (FIG. 5).

このHd5候補遺伝子がイネに感光性を付与する機能を有することを確認するために、「日本晴」植物体に、「日本晴」型よりも強力な感光性の機能を持つと推定される「Kasalath」型のHd5候補遺伝子を導入する形質転換を行った。具体的には、Hd5候補遺伝子を含むことが判明した「Kasalath」のBACクローンB179C8より候補遺伝子領域を含む HindIII-EagI 4.2kb断片(図3E)を切り出し、Ti-プラスミドベクターpPZP2H-lac(Fuse et al. Plant Biotechnology 18: 219-222, 2001)に組み込み、アグロバクテリウムを介して「日本晴」に導入した。その結果、作出された形質転換植物は、長日条件下で出穂が著しく遅延することが確認された(図6A,B)。HindIII-EagI 4.2kb断片を導入した個体については、「Kasalath」由来のNF-YB様候補遺伝子の転写が認められた(図7)。「はやまさり」についても、該DNA断片を導入したところ、出穂が著しく遅延することが確認された(図8)。以上の結果からNF-YB様遺伝子が長日条件で出穂を遅延させる機能を有し、Hd5であることが確認された。   In order to confirm that this Hd5 candidate gene has a function of imparting photosensitivity to rice, “Kasalath”, which is presumed to have a stronger photosensitivity function than “Nippon Hare” type, in the “Nippon Hare” plant body. Transformation was performed to introduce a type of Hd5 candidate gene. Specifically, a HindIII-EagI 4.2 kb fragment (FIG. 3E) containing the candidate gene region was excised from BAC clone B179C8 of “Kasalath” that was found to contain the Hd5 candidate gene, and Ti-plasmid vector pPZP2H-lac (Fuse et al. Plant Biotechnology 18: 219-222, 2001) and introduced into “Nipponbare” via Agrobacterium. As a result, it was confirmed that the produced transformed plants were significantly delayed in heading under long day conditions (FIGS. 6A and B). In the individual into which the HindIII-EagI 4.2 kb fragment was introduced, transcription of the NF-YB-like candidate gene derived from “Kasalath” was observed (FIG. 7). As for “Hayamasari”, when the DNA fragment was introduced, it was confirmed that heading was significantly delayed (FIG. 8). From the above results, it was confirmed that the NF-YB-like gene has a function of delaying heading under long-day conditions and is Hd5.

また、Hd5遺伝子の1日の発現量の変化を調べたところ、Hd5遺伝子のmRNAの蓄積量は明期の間は上昇し、暗期になると下降してきて朝には最低レベルになることがわかった(図9)。また、Hd5遺伝子の出穂遅延作用が明瞭な長日条件において短日条件よりもmRNAが多く蓄積されていることが明らかとなった(図9)。感光性に関与する遺伝子の一部は、それらの発現が日周変動を示すことが明らかにされている(Kojima et al., Plant Cell Physiol. 43:1096-1105, 2002)。これらの結果から、日周変動でもたらされる発現量比の変化が感光性の発現において重要な役割を果たしていることが推定され、Hd5遺伝子発現の日周変動も、感光性遺伝子群の相互作用の一端を担うものと示唆された。   In addition, when the change in the daily expression level of the Hd5 gene was examined, it was found that the amount of mRNA accumulated in the Hd5 gene increased during the light period, decreased during the dark period, and reached the lowest level in the morning. (Fig. 9). Moreover, it was revealed that more mRNA was accumulated in the long-day condition where the heading delaying action of the Hd5 gene was clear (FIG. 9) than in the short-day condition. Some genes involved in photosensitivity have been shown to show diurnal variation in their expression (Kojima et al., Plant Cell Physiol. 43: 1096-1105, 2002). From these results, it is presumed that the change in the expression ratio caused by diurnal variation plays an important role in the development of photosensitivity, and diurnal variation in Hd5 gene expression is also due to the interaction of the photosensitive gene group. It was suggested to play a part.

さらに、Hd5遺伝子の機能診断が可能であるかどうかを明らかにするために、「はやまさり」に見いだされたHd5遺伝子内の欠失19bpを含むゲノム断片を増幅できるプライマー対を用いて、日本で栽培される品種あるいはこれまで栽培されてきた品種7品種の各品種ゲノムDNAをテンプレートとしてPCRによる増幅を行った(図10)。これらの結果より、北海道地域で栽培される極早生品種には、機能があるHd5遺伝子を持つ品種と機能欠損型の遺伝子をもつ品種が存在することがわかり、今回用いたプライマー対はHd5遺伝子の機能の有無の診断に利用できることが示された。   Furthermore, in order to clarify whether functional diagnosis of the Hd5 gene is possible, a primer pair capable of amplifying a genomic fragment containing a 19 bp deletion in the Hd5 gene found in “Hayamasari” PCR amplification was carried out using the genomic DNA of each of the 7 varieties cultivated in Japan or 7 cultivars that have been cultivated so far as templates (FIG. 10). From these results, it can be seen that there are some varieties with a functional Hd5 gene and varieties with a deficient gene in the very early cultivars cultivated in the Hokkaido region. It was shown that it can be used to diagnose the presence or absence of function.

即ち、本発明者らは、植物の感光性に関与する新たな遺伝子を単離することに成功すると共に、該遺伝子を利用して植物の感光性を改変させ、開花時期を改変させることが可能であること、さらには該遺伝子を利用して植物の感光性の強さの判定することが可能であることを見出し、これにより本発明を完成するに至った。   That is, the present inventors have succeeded in isolating a new gene involved in plant photosensitivity, and using this gene can modify plant photosensitivity and alter flowering time. In addition, the present inventors have found that it is possible to determine the intensity of photosensitivity of a plant using the gene, thereby completing the present invention.

本発明は、より具体的には、
〔1〕植物の感光性を増加させる機能を有する植物由来のタンパク質をコードする、下記(a)から(d)のいずれかに記載のDNA。
(a)配列番号:3または6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA。
(b)配列番号:1,2,4または5のいずれかに記載の塩基配列のコード領域を含むDNA。
(c)配列番号:3または6に記載のアミノ酸配列において1または複数のアミノ酸が置換、欠失、付加、および/または挿入されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA。
(d)配列番号:1,2,4または5のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA。
〔2〕イネ由来である、〔1〕に記載のDNA。
〔3〕〔1〕または〔2〕に記載のDNAの転写産物と相補的なRNAをコードするDNA。
〔4〕〔1〕または〔2〕に記載のDNAの転写産物を特異的に開裂するリボザイム活性を有するRNAをコードするDNA。
〔5〕植物細胞における発現時に、共抑制効果により、〔1〕または〔2〕に記載のDNAの発現を抑制させるRNAをコードするDNA。
〔6〕〔1〕から〔5〕のいずれかに記載のDNAを含むベクター。
〔7〕〔6〕に記載のベクターが導入された宿主細胞。
〔8〕〔6〕に記載のベクターが導入された植物細胞。
〔9〕〔8〕に記載の植物細胞を含む形質転換植物体。
〔10〕〔9〕に記載の形質転換植物体の子孫またはクローンである、形質転換植物体。
〔11〕〔9〕または〔10〕に記載の形質転換植物体の繁殖材料。
〔12〕〔1〕から〔5〕のいずれかに記載のDNAを植物細胞に導入し、該植物細胞から植物体を再生させる工程を含む、形質転換植物体の製造方法。
〔13〕〔1〕または〔2〕に記載のDNAによりコードされるタンパク質。
〔14〕〔7〕に記載の宿主細胞を培養し、該細胞またはその培養上清から組換えタンパク質を回収する工程を含む、〔13〕に記載のタンパク質の製造方法。
〔15〕〔13〕に記載のタンパク質に結合する抗体。
〔16〕配列番号:1,2,4または5のいずれかに記載の塩基配列またはその相補配列に相補的な少なくとも15の連続する塩基を含むポリヌクレオチド。
〔17〕〔1〕または〔2〕に記載のDNAを植物体の細胞内で発現させる工程を含む、植物の感光性を増加させる方法。
〔18〕〔3〕から〔5〕のいずれかに記載のDNAを植物体の細胞内で発現させる工程を含む、植物の感光性を低下させる方法。
〔19〕〔1〕から〔5〕のいずれかに記載のDNA、もしくは〔6〕に記載のベクターを有効成分とする、植物の感光性を改変する薬剤。
〔20〕以下の(a)〜(c)の工程を含む、植物の感光性を判定する検査方法。
(a)被検植物体および繁殖媒体からDNA試料を調製する工程。
(b)該DNA試料から〔1〕に記載のDNA領域を増幅する工程。
(c)植物の品種・系統から〔1〕に記載のDNA領域を増幅したDNA断片と、該DNA試料から増幅したDNA断片の分子量または塩基配列を比較する工程。
The present invention more specifically,
[1] The DNA according to any one of (a) to (d) below, which encodes a plant-derived protein having a function of increasing plant photosensitivity.
(A) DNA encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 3 or 6.
(B) DNA containing the coding region of the base sequence described in any one of SEQ ID NOs: 1, 2, 4 or 5.
(C) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added, and / or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 3 or 6.
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 1, 2, 4 or 5.
[2] The DNA according to [1], which is derived from rice.
[3] DNA encoding RNA complementary to the transcription product of DNA according to [1] or [2].
[4] A DNA encoding an RNA having a ribozyme activity that specifically cleaves the transcription product of the DNA according to [1] or [2].
[5] DNA encoding an RNA that suppresses the expression of the DNA according to [1] or [2] due to a co-suppression effect during expression in plant cells.
[6] A vector comprising the DNA according to any one of [1] to [5].
[7] A host cell into which the vector according to [6] has been introduced.
[8] A plant cell into which the vector according to [6] has been introduced.
[9] A transformed plant comprising the plant cell according to [8].
[10] A transformed plant that is a descendant or clone of the transformed plant according to [9].
[11] A propagation material for the transformed plant according to [9] or [10].
[12] A method for producing a transformed plant comprising the step of introducing the DNA according to any one of [1] to [5] into a plant cell and regenerating the plant from the plant cell.
[13] A protein encoded by the DNA of [1] or [2].
[14] The method for producing a protein according to [13], comprising culturing the host cell according to [7] and recovering the recombinant protein from the cell or a culture supernatant thereof.
[15] An antibody that binds to the protein of [13].
[16] A polynucleotide comprising at least 15 consecutive bases complementary to the base sequence according to any one of SEQ ID NOs: 1, 2, 4 or 5, or a complementary sequence thereof.
[17] A method for increasing the photosensitivity of a plant, comprising a step of expressing the DNA according to [1] or [2] in a cell of a plant body.
[18] A method for reducing the photosensitivity of a plant, comprising a step of expressing the DNA according to any one of [3] to [5] in cells of the plant body.
[19] An agent for modifying the photosensitivity of a plant, comprising the DNA according to any one of [1] to [5] or the vector according to [6] as an active ingredient.
[20] An inspection method for determining the photosensitivity of a plant, comprising the following steps (a) to (c).
(A) A step of preparing a DNA sample from a test plant body and a propagation medium.
(B) A step of amplifying the DNA region described in [1] from the DNA sample.
(C) A step of comparing the molecular weight or base sequence of the DNA fragment obtained by amplifying the DNA region described in [1] from a plant variety / line and the DNA fragment amplified from the DNA sample.

本発明により新規な感光性遺伝子が提供された。本発明の遺伝子は植物に感光性を付与し、これにより植物を晩生化させる機能を有する。イネのような穂を有する植物においては、この遺伝子の発現や機能を調節することにより、出穂期を調節することができる。このため、本発明の遺伝子は、特に栽培地域や栽培時期に適応したイネ品種育成に有用である。また、本発明の遺伝子を用いるイネの品種育成は、短期間で高い確実性をもって目的の植物体を得ることができる点で、従来の方法より有利である。   According to the present invention, a novel photosensitive gene is provided. The gene of the present invention has a function of imparting photosensitivity to a plant and thereby causing the plant to become late. In plants having ears such as rice, the heading time can be regulated by regulating the expression and function of this gene. For this reason, the gene of the present invention is particularly useful for breeding rice varieties adapted to the cultivation region and cultivation season. In addition, rice cultivar breeding using the gene of the present invention is more advantageous than conventional methods in that a target plant can be obtained with high certainty in a short period of time.

また、本発明により植物の感光性を判定する遺伝子診断方法が提供された。本発明の方法では、これまでに栽培されている品種および、交配または遺伝子組換えによる新しい品種のゲノムDNAを抽出し、これらを解析することにより感光性を判定できる。感光性を判定できれば、品種間交雑の後代に出現する個体の感光性の強さを予測することが可能となり、交配母本の選定や選抜のための有用な情報となる。   The present invention also provides a genetic diagnosis method for determining plant photosensitivity. In the method of the present invention, photosensitivity can be determined by extracting genomic DNA of cultivars cultivated so far and new varieties by mating or genetic recombination, and analyzing them. If the photosensitivity can be determined, it becomes possible to predict the photosensitivity of an individual appearing in the progeny of a cross between varieties, which is useful information for selection and selection of a mating mother.

本発明は、イネ由来のHd5タンパク質をコードするDNAを提供する。「Kasalath」のゲノムDNAの塩基配列を配列番号:1に、「Kasalath」のcDNAの塩基配列を配列番号:2に、該DNAがコードするタンパク質のアミノ酸配列を配列番号:3に示す。また、「日本晴」のHd5ゲノムDNAの塩基配列を配列番号:4に、「日本晴」のcDNAの塩基配列を配列番号:5に、該DNAがコードするタンパク質のアミノ酸配列を配列番号:6に示す。   The present invention provides a DNA encoding an Hd5 protein derived from rice. The base sequence of the genomic DNA of “Kasalath” is shown in SEQ ID NO: 1, the base sequence of the cDNA of “Kasalath” is shown in SEQ ID NO: 2, and the amino acid sequence of the protein encoded by the DNA is shown in SEQ ID NO: 3. Further, the base sequence of Hd5 genomic DNA of “Nippon Hare” is shown in SEQ ID NO: 4, the base sequence of cDNA of “Nippon Hare” is shown in SEQ ID NO: 5, and the amino acid sequence of the protein encoded by the DNA is shown in SEQ ID NO: 6. .

Hd5遺伝子は「日本晴」と「Kasalath」の交雑後代を利用して検出された量的形質遺伝子座(QTL)の一つであり、第8染色体上に座乗することが明らかとなっていた。また「日本晴」の遺伝的背景に「Kasalath」のHd5領域を置換した準同質遺伝子系統を用いた解析から、Hd5遺伝子座は日長反応性に関与し、長日条件で出穂を遅延させる作用をもつことが明らかとなっていた(Lin et al., Breeding Science 53:51-59, 2003)。さらにその遅延作用には別の感光性遺伝子Hd1が必要であることも判明していた(Lin et al., Breeding Science 53:51-59, 2003)。すなわち「Kasalath」のHd5遺伝子は感光性を強めて、圃場における栽培(長日条件に近い)では晩生化させる作用をもつ。このようにHd5遺伝子は、植物の感光性に関与する遺伝子として、これまでイネ第8染色体という広大な領域のいずれかの場所に存在するものとして知られていたが、その同定および単離には至っていなかった。本発明者らは、複雑なステップを経て遂にその存在領域を解明し、単一の遺伝子として該遺伝子を単離することに初めて成功した。   The Hd5 gene is one of the quantitative trait loci (QTL) detected using the progeny of “Nipponbare” and “Kasalath”, and it has been shown that it sits on chromosome 8. In addition, analysis using a near-isogenic line in which the Hd5 region of “Kasalath” was replaced with the genetic background of “Nipponbare” revealed that the Hd5 locus is involved in day length reactivity and has the effect of delaying heading under long day conditions. (Lin et al., Breeding Science 53: 51-59, 2003). Furthermore, it was also found that another photosensitive gene Hd1 is required for its delayed action (Lin et al., Breeding Science 53: 51-59, 2003). In other words, the Hd5 gene of “Kasalath” enhances photosensitivity and has the effect of being late-grown when grown in the field (close to long-day conditions). Thus, the Hd5 gene has been known as a gene involved in plant photosensitivity, so far existing in one of the vast regions of rice chromosome 8, but for its identification and isolation. It was not reached. The present inventors have succeeded for the first time in elucidating the region of existence through complicated steps and isolating the gene as a single gene.

現在、日本のイネの品種改良においては、出穂期の調節は重要な育種目標である。特に寒冷地では秋の低温が早く到来することから、出穂期の調節は冷害の回避のために重要であり、一方、西南暖地においては、大規模稲作地帯における収穫作業の集中を回避するためにも早生化あるいは晩生化が期待されている。   Currently, in the improvement of rice varieties in Japan, the control of heading time is an important breeding target. The adjustment of heading time is important for avoiding cold damage, especially in cold regions, since the low temperature of autumn comes early. On the other hand, in the southwestern warm regions, to avoid the concentration of harvesting work in large-scale rice farming areas. Is expected to become early or late.

Hd5タンパク質は、植物の感光性を強める作用を有していることから、該タンパク質をコードするDNAで植物を形質転換することにより、植物の晩生化(開花時期の遅延化)を引き起こすことが可能である。一方、アンチセンス法やリボザイム法などを利用して該DNAの発現制御を行うことにより、感光性を低下させ、植物の開花時期を早めることが可能である。例えば、Hd5遺伝子の機能が消失した品種、例えば「はやまさり」にこの遺伝子をセンス鎖で形質転換することにより、長日あるいは夏期の自然日長での出穂遅延を図ることができる。一方、Hd5遺伝子の機能が保持されている品種、例えば「日本晴」あるいは「Kasalath」、にアンチセンス方向にHd5遺伝子を導入することにより、出穂を促進させることができる。長日条件は日本の夏期におけるイネの栽培期間の自然日長条件と類似するため、実際の栽培条件における出穂期の調節に有効である。形質転換に要する期間は交配による遺伝子移入に比較して極めて短期間であり、他の形質の変化を伴わないで出穂期の改変が可能となる。単離した出穂遅延遺伝子Hd5を利用することにより、イネの出穂期を容易に変化させることができ、異なる地域に適応したイネ品種育成に貢献できると考えられる。   Since Hd5 protein has the effect of enhancing the photosensitivity of plants, it is possible to cause late planting (delaying of flowering time) by transforming plants with DNA encoding the protein. It is. On the other hand, by controlling the expression of the DNA using an antisense method or a ribozyme method, it is possible to reduce photosensitivity and advance the flowering time of plants. For example, by transforming this gene with a sense strand into a variety in which the function of the Hd5 gene has disappeared, such as “Hayamasari”, it is possible to delay heading in the long day or the natural day length in summer. On the other hand, heading can be promoted by introducing the Hd5 gene in the antisense direction into cultivars that retain the function of the Hd5 gene, such as “Nipponbare” or “Kasalath”. The long day condition is similar to the natural day length condition of the rice cultivation period in summer in Japan, so it is effective in adjusting the heading period under actual cultivation conditions. The period required for transformation is extremely short compared to gene transfer by mating, and the heading time can be modified without changing other traits. By using the isolated heading delay gene Hd5, it is possible to easily change the heading time of rice and contribute to the breeding of rice varieties adapted to different regions.

本発明のHd5タンパク質をコードするDNAには、ゲノムDNA、cDNA、および化学合成DNAが含まれる。ゲノムDNAおよびcDNAの調製は、当業者にとって常套手段を利用して行うことが可能である。ゲノムDNAは、例えば、感光性遺伝子を有するイネ品種 (例えば、「Kasalath」、「日本晴」)からゲノムDNAを抽出し、ゲノミックライブラリー(ベクターとしては、プラスミド、ファージ、コスミド、BAC、PACなどが利用できる)を作成し、これを展開して、本発明タンパク質をコードするDNA(例えば、配列番号:2,5)を基に調製したプローブを用いてコロニーハイブリダイゼーションあるいはプラークハイブリダイゼーションを行うことにより調製することが可能である。また、本発明タンパク質をコードするDNA(例えば、配列番号:2,5)に特異的なプライマーを作成し、これを利用したPCRをおこなうことによって調製することも可能である。また、cDNAは、例えば、感光性遺伝子を有するイネ品種 (例えば、「Kasalath」、「日本晴」)から抽出したmRNAを基にcDNAを合成し、これをλZAP等のベクターに挿入してcDNAライブラリーを作成し、これを展開して、上記と同様にコロニーハイブリダイゼーションあるいはプラークハイブリダイゼーションを行うことにより、また、PCRを行うことにより調製することが可能である。   The DNA encoding the Hd5 protein of the present invention includes genomic DNA, cDNA, and chemically synthesized DNA. Preparation of genomic DNA and cDNA can be performed by those skilled in the art using conventional means. Genomic DNA is extracted from rice varieties (for example, “Kasalath” and “Nippon Hare”) that have photosensitivity genes, and genomic libraries (vectors include plasmids, phages, cosmids, BACs, PACs, etc.). By developing colony hybridization or plaque hybridization using a probe prepared on the basis of DNA encoding the protein of the present invention (for example, SEQ ID NO: 2, 5). It is possible to prepare. It is also possible to prepare a primer specific for DNA encoding the protein of the present invention (for example, SEQ ID NOs: 2, 5) and perform PCR using this primer. In addition, for example, cDNA is synthesized based on mRNA extracted from rice varieties having a photosensitivity gene (eg, “Kasalath”, “Nippon Hare”), and inserted into a vector such as λZAP to obtain a cDNA library. It is possible to prepare by developing and developing colony hybridization or plaque hybridization in the same manner as described above, or by performing PCR.

本発明は、配列番号:3または6に記載のHd5タンパク質(「Kasalath」、「日本晴」)と機能的に同等なタンパク質をコードするDNAを包含する。ここで「Hd5タンパク質と同等の機能を有する」とは、対象となるタンパク質が植物の感光性を増加させる機能を有することを指す。このようなDNAは、好ましくは単子葉植物由来であり、より好ましくはイネ科植物由来であり、最も好ましくはイネ由来である。   The present invention includes a DNA encoding a protein functionally equivalent to the Hd5 protein (“Kasalath”, “Nippon Hare”) described in SEQ ID NO: 3 or 6. Here, “having the same function as Hd5 protein” means that the target protein has a function of increasing the photosensitivity of plants. Such DNA is preferably derived from a monocotyledonous plant, more preferably from a gramineous plant, and most preferably from rice.

このようなDNAには、例えば、配列番号:3または6に記載のアミノ酸配列において1若しくは複数のアミノ酸が置換、欠失、付加および/または挿入されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする変異体、誘導体、アレル、バリアントおよびホモログが含まれる。   Such a DNA includes, for example, a mutant encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 3 or 6. Derivatives, alleles, variants and homologs are included.

アミノ酸配列が改変されたタンパク質をコードするDNAを調製するための当業者によく知られた方法としては、例えば、site-directed mutagenesis法(Kramer, W.& Fritz,H.-J. (1987) Oligonucleotide-directed construction of mutagenesis via gapped duplex DNA.Methods in Enzymology, 154: 350-367)が挙げられる。また、塩基配列の変異によりコードするタンパク質のアミノ酸配列が変異することは、自然界においても生じ得る。このように天然型のHd5タンパク質をコードするアミノ酸配列において1もしくは複数のアミノ酸が置換、欠失もしくは付加したアミノ酸配列を有するタンパク質をコードするDNAであっても、天然型のHd5タンパク質(配列番号:3または6)と同等の機能を有するタンパク質をコードする限り、本発明のDNAに含まれる。また、たとえ、塩基配列が変異した場合でも、それがタンパク質中のアミノ酸の変異を伴わない場合(縮重変異)もあり、このような縮重変異体も本発明のDNAに含まれる。   Methods well known to those skilled in the art for preparing DNA encoding proteins with altered amino acid sequences include, for example, the site-directed mutagenesis method (Kramer, W. & Fritz, H.-J. (1987) Oligonucleotide-directed construction of mutagenesis via gapped duplex DNA. Methods in Enzymology, 154: 350-367). In addition, the amino acid sequence of the encoded protein may be mutated in nature due to the mutation of the base sequence. Thus, even if the DNA encodes a protein having an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted or added in the amino acid sequence encoding the natural Hd5 protein, the natural Hd5 protein (SEQ ID NO: As long as it encodes a protein having a function equivalent to 3 or 6), it is included in the DNA of the present invention. Moreover, even if the base sequence is mutated, it may not be accompanied by amino acid mutation in the protein (degenerate mutation), and such a degenerate mutant is also included in the DNA of the present invention.

あるDNAが植物の感光性を増加させるタンパク質をコードするか否かは以下のようにして評価することができる。最も一般的な方法としては、該DNAが導入された植物を、日長が変更できるグロースチャンバーで栽培して調べる手法である。すなわち短日(一般的には9〜10時間)条件と長日(14〜16時間)条件で栽培し、播種から開花するまで(イネであれば播種から穂が出るまで)に必要な日数を比較する方法である。該日数が長日と短日で変わらないかほとんど同じ場合は感光性がないと判断する。感光性がある場合は、長日での開花までの日数は短日より大きくなり、その差の大きさを感光性の程度とみなすことができる。グロースチャンバーが利用できない場合には、自然日長の圃場あるいは温室における栽培試験で検定可能である。すなわち温室に20日おきに播種し、温度を保って自然日長下で栽培し、それぞれの開花日を測定する。イネにおいては、一般に8月〜2月に播種した場合は、感光性の大きな品種の出穂は促進され、逆に4月から7月では遅延する。一方、感光性の小さな品種では到穂日数は播種期の移動に影響されずに変化が小さい。   Whether or not a certain DNA encodes a protein that increases plant photosensitivity can be evaluated as follows. The most common method is a method for cultivating and examining a plant into which the DNA has been introduced in a growth chamber in which the day length can be changed. That is, cultivate under short-day (generally 9-10 hours) and long-day (14-16 hours) conditions, and the number of days required from sowing to flowering (from rice sowing to earing) It is a method of comparison. If the number of days does not change between the long days and the short days or is almost the same, it is determined that there is no photosensitivity. When there is photosensitivity, the number of days until flowering in a long day is greater than that in a short day, and the magnitude of the difference can be regarded as the degree of photosensitivity. When the growth chamber is not available, it can be verified by a cultivation test in a natural day length field or greenhouse. That is, sowing every 20 days in a greenhouse, keeping the temperature and cultivating under natural day length, and measuring each flowering date. In rice, in general, when sown in August-February, heading of highly sensitive varieties is promoted, and conversely, it is delayed from April to July. On the other hand, in varieties with small photosensitivity, the number of days reached reaches little without being affected by the movement of the sowing period.

配列番号:3または6に記載のHd5タンパク質と機能的に同等なタンパク質をコードするDNAを調製するために、当業者によく知られた他の方法としては、ハイブリダイゼーション技術(Southern, E.M. (1975) Journal of Molecular Biology, 98, 503)やポリメラーゼ連鎖反応(PCR)技術(Saiki, R. K. et al. (1985) Science, 230, 1350-1354、Saiki, R. K. et al. (1988) Science, 239, 487-491)を利用する方法が挙げられる。即ち、当業者にとっては、Hd5遺伝子の塩基配列(配列番号:2または5)もしくはその一部をプローブとして、またHd5遺伝子(配列番号:2または5)に特異的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドをプライマーとして、イネや他の植物からHd5遺伝子と高い相同性を有するDNAを単離することは通常行いうることである。このようにハイブリダイズ技術やPCR技術により単離しうるHd5タンパク質と同等の機能を有するタンパク質をコードするDNAもまた本発明のDNAに含まれる。   Other methods well known to those skilled in the art for preparing DNA encoding a protein functionally equivalent to the Hd5 protein described in SEQ ID NO: 3 or 6 include hybridization techniques (Southern, EM (1975 ) Journal of Molecular Biology, 98, 503) and polymerase chain reaction (PCR) technology (Saiki, RK et al. (1985) Science, 230, 1350-1354, Saiki, RK et al. (1988) Science, 239, 487 -491). That is, for those skilled in the art, the nucleotide sequence of the Hd5 gene (SEQ ID NO: 2 or 5) or a part thereof is used as a probe, and an oligonucleotide that specifically hybridizes to the Hd5 gene (SEQ ID NO: 2 or 5) is used as a primer. Thus, it is usually possible to isolate DNA having high homology with the Hd5 gene from rice and other plants. Thus, DNA encoding a protein having a function equivalent to the Hd5 protein that can be isolated by a hybridization technique or a PCR technique is also included in the DNA of the present invention.

このようなDNAを単離するためには、好ましくはストリンジェントな条件下でハイブリダイゼーション反応を行う。本発明においてストリンジェントなハイブリダイゼーション条件とは、6M尿素、 0.4%SDS、0.5xSSCの条件またはこれと同等のストリンジェンシーのハイブリダイゼーション条件を指す。よりストリンジェンシーの高い条件、例えば、6M尿素、0.4%SDS、0.1xSSCの条件を用いることにより、より相同性の高いDNAの単離を期待することができる。これにより単離されたDNAは、アミノ酸レベルにおいて、Hd5タンパク質のアミノ酸配列(配列番号:3または6)と高い相同性を有すると考えられる。高い相同性とは、アミノ酸配列全体で、少なくとも50%以上、さらに好ましくは70%以上、さらに好ましくは90%以上(例えば、95%,96%,97%,98%,99%以上)の配列の同一性を指す。アミノ酸配列や塩基配列の同一性は、カーリンおよびアルチュールによるアルゴリズムBLAST(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87:2264-2268, 1990、Proc Natl Acad Sci USA 90: 5873, 1993)を用いて決定できる。BLASTのアルゴリズムに基づいたBLASTNやBLASTXと呼ばれるプログラムが開発されている(Altschul SF, et al: J Mol Biol 215: 403, 1990)。BLASTNを用いて塩基配列を解析する場合は、パラメーターは、例えばscore=100、wordlength=12とする。また、BLASTXを用いてアミノ酸配列を解析する場合は、パラメーターは、例えばscore=50、wordlength=3とする。BLASTとGapped BLASTプログラムを用いる場合は、各プログラムのデフォルトパラメーターを用いる。これらの解析方法の具体的な手法は公知である。   In order to isolate such DNA, the hybridization reaction is preferably carried out under stringent conditions. In the present invention, stringent hybridization conditions refer to hybridization conditions of 6M urea, 0.4% SDS, 0.5xSSC or equivalent stringency. Isolation of DNA with higher homology can be expected by using conditions with higher stringency, for example, conditions of 6M urea, 0.4% SDS, 0.1 × SSC. The isolated DNA is considered to have high homology with the amino acid sequence of the Hd5 protein (SEQ ID NO: 3 or 6) at the amino acid level. High homology means a sequence of at least 50% or more, more preferably 70% or more, more preferably 90% or more (for example, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or more) in the entire amino acid sequence. Refers to the identity of The identity of amino acid sequences and nucleotide sequences is determined using the algorithm BLAST (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 2264-2268, 1990, Proc Natl Acad Sci USA 90: 5873, 1993) by Carlin and Arthur. it can. Programs called BLASTN and BLASTX based on the BLAST algorithm have been developed (Altschul SF, et al: J Mol Biol 215: 403, 1990). When analyzing a base sequence using BLASTN, parameters are set to, for example, score = 100 and wordlength = 12. In addition, when an amino acid sequence is analyzed using BLASTX, the parameters are, for example, score = 50 and wordlength = 3. When using BLAST and Gapped BLAST programs, the default parameters of each program are used. Specific methods of these analysis methods are known.

本発明のDNAは、例えば、組み換えタンパク質の調製や感光性が改変された形質転換植物体の作出などに利用することが可能である。   The DNA of the present invention can be used, for example, for the preparation of recombinant proteins and the production of transformed plants with altered photosensitivity.

組み換えタンパク質を調製する場合には、通常、本発明のタンパク質をコードするDNAを適当な発現ベクターに挿入し、該ベクターを適当な細胞に導入し、形質転換細胞を培養して発現させたタンパク質を精製する。組み換えタンパク質は、精製を容易にするなどの目的で、他のタンパク質との融合タンパク質として発現させることも可能である。例えば、大腸菌を宿主としてマルトース結合タンパク質との融合タンパク質として調製する方法(米国New England BioLabs社発売のベクターpMALシリーズ)、グルタチオン-S-トランスフェラーゼ(GST)との融合タンパク質として調製する方法(Amersham Pharmacia Biotech社発売のベクターpGEXシリーズ)、ヒスチジンタグを付加して調製する方法(Novagen社のpETシリーズ)などを利用することが可能である。宿主細胞としては、組み換えタンパク質の発現に適した細胞であれば特に制限はなく、上記の大腸菌の他、例えば、酵母、種々の動植物細胞、昆虫細胞などを用いることが可能である。宿主細胞へのベクターの導入には、当業者に公知の種々の方法を用いることが可能である。例えば、大腸菌への導入には、カルシウムイオンを利用した導入方法(Mandel, M. & Higa, A. (1970) Journal of Molecular Biology, 53, 158-162、Hanahan, D. (1983) Journal of Molecular Biology, 166, 557-580)を用いることができる。宿主細胞内で発現させた組み換えタンパク質は、該宿主細胞またはその培養上清から、当業者に公知の方法により精製し、回収することが可能である。組み換えタンパク質を上記のマルトース結合タンパク質などとの融合タンパク質として発現させた場合には、容易にアフィニティー精製を行うことが可能である。また、後述する手法で、本発明のDNAが導入された形質転換植物体を作成し、該植物体から本発明のタンパク質を調製することも可能である。従って、本発明の形質転換植物体には、後述する、感光性を改変するために本発明のDNAが導入された植物体のみならず、本発明のタンパク質の調製のために本発明のDNAが導入された植物体も含まれる。   When preparing a recombinant protein, usually, a DNA encoding the protein of the present invention is inserted into an appropriate expression vector, the vector is introduced into an appropriate cell, and the transformed cell is cultured and expressed. Purify. The recombinant protein can be expressed as a fusion protein with another protein for the purpose of facilitating purification or the like. For example, a method for preparing a fusion protein with maltose binding protein using E. coli as a host (vector pMAL series released by New England BioLabs, USA), a method for preparing a fusion protein with glutathione-S-transferase (GST) (Amersham Pharmacia Biotech Vector pGEX series released by the company), a method of preparing by adding a histidine tag (pET series from Novagen), etc. can be used. The host cell is not particularly limited as long as it is a cell suitable for the expression of a recombinant protein. For example, yeast, various animal and plant cells, insect cells and the like can be used in addition to the above-mentioned E. coli. Various methods known to those skilled in the art can be used to introduce a vector into a host cell. For example, for introduction into E. coli, introduction methods using calcium ions (Mandel, M. & Higa, A. (1970) Journal of Molecular Biology, 53, 158-162, Hanahan, D. (1983) Journal of Molecular Biology, 166, 557-580) can be used. The recombinant protein expressed in the host cell can be purified and recovered from the host cell or its culture supernatant by methods known to those skilled in the art. When the recombinant protein is expressed as a fusion protein with the maltose binding protein or the like, affinity purification can be easily performed. It is also possible to prepare a transformed plant into which the DNA of the present invention has been introduced by the method described later and prepare the protein of the present invention from the plant. Therefore, the transformed plant of the present invention contains not only the plant into which the DNA of the present invention has been introduced in order to modify photosensitivity, which will be described later, but also the DNA of the present invention for the preparation of the protein of the present invention. Introduced plants are also included.

得られた組換えタンパク質を用いれば、これに結合する抗体を調製することができる。例えば、ポリクローナル抗体は、精製した本発明のタンパク質若しくはその一部のペプチドをウサギなどの免疫動物に免疫し、一定期間の後に血液を採取し、血ぺいを除去することにより調製することが可能である。また、モノクローナル抗体は、上記タンパク質若しくはペプチドで免疫した動物の抗体産生細胞と骨腫瘍細胞とを融合させ、目的とする抗体を産生する単一クローンの細胞(ハイブリドーマ)を単離し、該細胞から抗体を得ることにより調製することができる。これにより得られた抗体は、本発明のタンパク質の精製や検出などに利用することが可能である。本発明には、本発明のタンパク質に結合する抗体が含まれる。これらの抗体を用いることにより、植物体における感光性タンパク質の発現部位の判別、もしくは植物種が感光性タンパク質を発現するか否かの判別を行うことが出来る。例えば、「Kasalath」若しくは「日本晴」のカルボキシル末端側のアミノ酸配列を特異的に認識する抗体は、感光性を持たない「はやまさり」等の品種において発現するタンパク質には結合しないため、植物種が感光性タンパク質を発現するかいなかを判別する際に用いることができる。   If the obtained recombinant protein is used, an antibody that binds to the protein can be prepared. For example, a polyclonal antibody can be prepared by immunizing an immunized animal such as a rabbit with the purified protein of the present invention or a partial peptide thereof, collecting blood after a certain period, and removing the blood clot. is there. In addition, the monoclonal antibody is obtained by fusing an antibody-producing cell of an animal immunized with the protein or peptide and a bone tumor cell, and isolating a single clone cell (hybridoma) that produces the target antibody. Can be prepared. The antibody thus obtained can be used for purification and detection of the protein of the present invention. The present invention includes antibodies that bind to the proteins of the present invention. By using these antibodies, it is possible to determine the expression site of the photosensitive protein in the plant body or to determine whether the plant species expresses the photosensitive protein. For example, an antibody that specifically recognizes the amino acid sequence on the carboxyl-terminal side of “Kasalath” or “Nippon Hare” does not bind to proteins expressed in varieties such as “Hayamasari” that do not have photosensitivity. Can be used to determine whether or not the protein expresses a photosensitive protein.

本発明のDNAを利用して感光性が増加した形質転換植物体を作製する場合には、本発明のタンパク質をコードするDNAを適当なベクターに挿入して、これを植物細胞に導入し、これにより得られた形質転換植物細胞を再生させる。本発明者等により単離された感光性遺伝子は、イネの感光性を強める作用を有し、その結果、出穂期を遅らせる効果を有するが、このHd5遺伝子を任意の品種に導入し発現させることによりそれらの系統の出穂期を調節することが可能である。この形質転換に要する期間は、従来のような交配による遺伝子移入に比較して極めて短期間であり、また、他の形質の変化を伴わない点で有利である。   When producing a transformed plant with increased photosensitivity using the DNA of the present invention, the DNA encoding the protein of the present invention is inserted into an appropriate vector, which is introduced into a plant cell, The transformed plant cell obtained by the above is regenerated. The photosensitive gene isolated by the present inventors has the effect of enhancing the photosensitivity of rice and, as a result, has the effect of delaying the heading period, but this Hd5 gene can be introduced into any variety and expressed. It is possible to adjust the heading time of these lines. The period required for this transformation is extremely short as compared with conventional gene transfer by crossing, and is advantageous in that it does not involve any other changes in traits.

一方、感光性が低下した形質転換植物体を作製する場合には、本発明のタンパク質をコードするDNAの発現を抑制するためのDNAを適当なベクターに挿入して、これを植物細胞に導入し、これにより得られた形質転換植物細胞を再生させる。「本発明のタンパク質をコードするDNAの発現を抑制」には、遺伝子の転写の抑制およびタンパク質への翻訳の抑制が含まれる。また、DNAの発現の完全な停止のみならず発現の減少も含まれる。   On the other hand, when producing a transformed plant body with reduced photosensitivity, a DNA for suppressing the expression of the DNA encoding the protein of the present invention is inserted into an appropriate vector and introduced into a plant cell. Then, the transformed plant cell thus obtained is regenerated. “Suppressing the expression of DNA encoding the protein of the present invention” includes suppression of gene transcription and suppression of protein translation. Also included is a decrease in expression as well as complete cessation of DNA expression.

植物における特定の内在性遺伝子の発現の抑制は、例えば、本発明のタンパク質をコードするDNAの転写産物と相補的なRNAをコードするDNAを利用して行なうことができる。   Suppression of the expression of a specific endogenous gene in a plant can be performed using, for example, DNA encoding RNA complementary to a transcription product of DNA encoding the protein of the present invention.

「本発明のタンパク質をコードするDNAの転写産物と相補的なRNAをコードするDNA」の一つの態様は、本発明のタンパク質をコードするDNAの転写産物と相補的なアンチセンスRNAをコードするDNAである。植物細胞におけるアンチセンス効果は、エッカーらが一時的遺伝子発現法を用いて、電気穿孔法で導入したアンチセンスRNAが植物においてアンチセンス効果を発揮することで初めて実証した(J.R.Eckerand R.W.Davis, (1986) Proc.Natl.Acad.USA.83:5372)。その後、タバコやペチュニアにおいても、アンチセンスRNAの発現によって標的遺伝子の発現を低下させる例が報告されており(A.R.van der Krol et al. (1988) Nature 333:866)、現在では植物における遺伝子発現を抑制させる手段として確立している。   One embodiment of “DNA encoding RNA complementary to the transcription product of DNA encoding the protein of the present invention” is DNA encoding antisense RNA complementary to the transcription product of DNA encoding the protein of the present invention. It is. The antisense effect in plant cells was demonstrated for the first time when antisense RNA introduced by electroporation exerted an antisense effect in plants using a transient gene expression method (JREckerand RWDavis, ( 1986) Proc. Natl. Acad. USA. 83: 5372). Subsequently, tobacco and petunia have also been reported to decrease the expression of target genes by expressing antisense RNA (ARvan der Krol et al. (1988) Nature 333: 866). Established as a means to suppress

アンチセンス核酸が標的遺伝子の発現を抑制する作用としては、以下のような複数の要因が存在する。すなわち、三重鎖形成による転写開始阻害、RNAポリメラーゼによって局部的に開状ループ構造がつくられた部位とのハイブリッド形成による転写抑制、合成の進みつつあるRNAとのハイブリッド形成による転写阻害、イントロンとエキソンとの接合点でのハイブリッド形成によるスプライシング抑制、スプライソソーム形成部位とのハイブリッド形成によるスプライシング抑制、mRNAとのハイブリッド形成による核から細胞質への移行抑制、キャッピング部位やポリ(A)付加部位とのハイブリッド形成によるスプライシング抑制、翻訳開始因子結合部位とのハイブリッド形成による翻訳開始抑制、開始コドン近傍のリボソーム結合部位とのハイブリッド形成による翻訳抑制、mRNAの翻訳領域やポリソーム結合部位とのハイブリッド形成によるペプチド鎖の伸長阻止、および核酸とタンパク質との相互作用部位とのハイブリッド形成による遺伝子発現抑制などである。これらは、転写、スプライシング、または翻訳の過程を阻害して、標的遺伝子の発現を抑制する(平島および井上「新生化学実験講座2 核酸IV 遺伝子の複製と発現」,日本生化学会編,東京化学同人,pp.319-347,1993)。   There are several factors as described below for the action of an antisense nucleic acid to suppress the expression of a target gene. That is, transcription initiation inhibition by triplex formation, transcription inhibition by hybridization with a site where an open loop structure is locally created by RNA polymerase, transcription inhibition by hybridization with RNA that is undergoing synthesis, intron and exon Of splicing by hybrid formation at the junction with the protein, suppression of splicing by hybridization with the spliceosome formation site, suppression of transition from the nucleus to the cytoplasm by hybridization with mRNA, hybridization with capping sites and poly (A) addition sites Splicing suppression by formation, translation initiation suppression by hybridization with the translation initiation factor binding site, translation suppression by hybridization with the ribosome binding site near the initiation codon, peptization by hybridization with the mRNA translation region and polysome binding site For example, inhibition of gene chain elongation is prevented, and hybridization between nucleic acid and protein interaction sites is performed. They inhibit transcription, splicing, or translation processes and suppress target gene expression (Hirashima and Inoue, "Neurochemistry Experiment Course 2, Nucleic Acid IV Gene Replication and Expression", edited by the Japanese Biochemical Society, Tokyo Kagaku Dojin , pp.319-347, 1993).

本発明で用いられるアンチセンス配列は、上記のいずれの作用で標的遺伝子の発現を抑制してもよい。一つの態様としては、遺伝子のmRNAの5'端近傍の非翻訳領域に相補的なアンチセンス配列を設計すれば、遺伝子の翻訳阻害に効果的であろう。しかし、コード領域もしくは3'側の非翻訳領域に相補的な配列も使用し得る。このように、遺伝子の翻訳領域だけでなく非翻訳領域の配列のアンチセンス配列を含むDNAも、本発明で利用されるアンチセンスDNAに含まれる。使用されるアンチセンスDNAは、適当なプロモーターの下流に連結され、好ましくは3'側に転写終結シグナルを含む配列が連結される。このようにして調製されたDNAは、公知の方法で、所望の植物へ形質転換できる。アンチセンスDNAの配列は、形質転換する植物が持つ内在性遺伝子またはその一部と相補的な配列であることが好ましいが、遺伝子の発現を有効に阻害できる限り、完全に相補的でなくてもよい。転写されたRNAは、標的とする遺伝子の転写産物に対して好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上の相補性を有する。アンチセンス配列を用いて、効果的に標的遺伝子の発現を阻害するには、アンチセンスDNA の長さは、少なくとも15塩基以上であり、好ましくは100塩基以上であり、さらに好ましくは500塩基以上である。通常、用いられるアンチセンスDNAの長さは5kbよりも短く、好ましくは2.5kbよりも短い。   The antisense sequence used in the present invention may suppress the expression of the target gene by any of the actions described above. In one embodiment, if an antisense sequence complementary to the untranslated region near the 5 ′ end of the mRNA of the gene is designed, it will be effective for inhibiting translation of the gene. However, sequences complementary to the coding region or the 3 ′ untranslated region can also be used. As described above, a DNA containing an antisense sequence of a non-translated region as well as a translated region of a gene is also included in the antisense DNA used in the present invention. The antisense DNA to be used is linked downstream of a suitable promoter, and preferably a sequence containing a transcription termination signal is linked on the 3 ′ side. The DNA thus prepared can be transformed into a desired plant by a known method. The sequence of the antisense DNA is preferably a sequence complementary to the endogenous gene or a part thereof possessed by the plant to be transformed, but may be not completely complementary as long as the gene expression can be effectively inhibited. Good. The transcribed RNA preferably has a complementarity of 90% or more, most preferably 95% or more, to the transcription product of the target gene. In order to effectively inhibit the expression of a target gene using an antisense sequence, the length of the antisense DNA is at least 15 bases or more, preferably 100 bases or more, more preferably 500 bases or more. is there. Usually, the length of the antisense DNA used is shorter than 5 kb, preferably shorter than 2.5 kb.

内在性遺伝子の発現の抑制は、また、リボザイムをコードするDNAを利用して行うことも可能である。リボザイムとは触媒活性を有するRNA分子のことをいう。リボザイムには種々の活性を有するものがあるが、中でもRNAを切断する酵素としてのリボザイムの研究により、RNAの部位特異的な切断を目的とするリボザイムの設計が可能となった。リボザイムには、グループIイントロン型や、RNasePに含まれるM1RNAのように400ヌクレオチド以上の大きさのものもあるが、ハンマーヘッド型やヘアピン型と呼ばれる40ヌクレオチド程度の活性ドメインを有するものもある(小泉誠および大塚栄子, (1990) 蛋白質核酸酵素,35:2191)。   Suppression of endogenous gene expression can also be performed using DNA encoding a ribozyme. A ribozyme refers to an RNA molecule having catalytic activity. Some ribozymes have a variety of activities. Among them, research on ribozymes as enzymes that cleave RNA has made it possible to design ribozymes for site-specific cleavage of RNA. Some ribozymes have a group I intron type or a size of 400 nucleotides or more like M1RNA contained in RNaseP, but some have an active domain of about 40 nucleotides called hammerhead type or hairpin type ( Makoto Koizumi and Eiko Otsuka, (1990) Protein Nucleic Acid Enzymes, 35: 2191).

例えば、ハンマーヘッド型リボザイムの自己切断ドメインは、G13U14C15のC15の3'側を切断するが、活性にはU14が9位のAと塩基対を形成することが重要とされ、15位の塩基はCの他にAまたはUでも切断されることが示されている(M.Koizumi et al. (1988) FEBS Lett.228:225)。リボザイムの基質結合部を標的部位近傍のRNA 配列と相補的になるように設計すれば、標的RNA中のUC、UUまたはUAという配列を認識する制限酵素的なRNA切断リボザイムを作出することが可能である(M.Koizumi et al. (1988) FEBS Lett. 239:285、小泉誠および大塚栄子,(1990) 蛋白質核酸酵素,35:2191、 M.Koizumi et al. (1989) Nucleic Acids Res. 17:7059)。例えば、Hd5遺伝子のコード領域(配列番号:2または4)中には標的となりうる部位が複数存在する。   For example, the self-cleaving domain of hammerhead ribozyme cleaves 3 ′ of C15 of G13U14C15, but it is important for U14 to form a base pair with A at position 9, and the base at position 15 is In addition to C, it has been shown to be cleaved by A or U (M. Koizumi et al. (1988) FEBS Lett. 228: 225). If the ribozyme substrate binding site is designed to be complementary to the RNA sequence near the target site, it is possible to create a restriction enzyme-like RNA-cleaving ribozyme that recognizes the UC, UU, or UA sequence in the target RNA. (M. Koizumi et al. (1988) FEBS Lett. 239: 285, Makoto Koizumi and Eiko Otsuka, (1990) Protein Nucleic Acid Enzyme, 35: 2191, M. Koizumi et al. (1989) Nucleic Acids Res. 17 : 7059). For example, there are a plurality of target sites in the coding region of the Hd5 gene (SEQ ID NO: 2 or 4).

また、ヘアピン型リボザイムも、本発明の目的のために有用である。ヘアピン型リボザイムは、例えばタバコリングスポットウイルスのサテライトRNAのマイナス鎖に見出される(J.M.Buzayan Nature 323:349,1986)。このリボザイムも、標的特異的なRNA切断を起こすように設計できることが示されている(Y.Kikuchi and N.Sasaki (1992) Nucleic Acids Res. 19:6751、 菊池洋, (1992) 化学と生物 30:112)。   Hairpin ribozymes are also useful for the purposes of the present invention. Hairpin ribozymes are found, for example, in the minus strand of tobacco ring spot virus satellite RNA (J. M. Buzayan Nature 323: 349, 1986). It has been shown that this ribozyme can also be designed to cause target-specific RNA cleavage (Y. Kikuchi and N. Sasaki (1992) Nucleic Acids Res. 19: 6751, Hiroshi Kikuchi, (1992) Chemistry and Biology 30 : 112).

標的を切断できるよう設計されたリボザイムは、植物細胞中で転写されるようにカリフラワーモザイクウイルスの35Sプロモーターなどのプロモーターおよび転写終結配列に連結される。しかし、その際、転写されたRNAの5'末端や3'末端に余分な配列が付加されていると、リボザイムの活性が失われてしまうことがある。このようなとき、転写されたリボザイムを含むRNAからリボザイム部分だけを正確に切り出すために、リボザイム部分の5'側や3'側に、トリミングを行うためのシスに働く別のトリミングリボザイムを配置させることも可能である(K.Taira et al. (1990) Protein Eng. 3:733、A.M.Dzianottand J.J.Bujarski (1989) Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 86:4823、 C.A.Grosshansand R.T.Cech (1991) Nucleic Acids Res. 19:3875、 K.Taira et al. (1991) Nucleic Acids Res. 19:5125)。また、このような構成単位をタンデムに並べ、標的遺伝子内の複数の部位を切断できるようにして、より効果を高めることもできる(N.Yuyama et al. Biochem.Biophys.Res.Commun.186:1271,1992)。このようなリボザイムを用いて本発明で標的となる遺伝子の転写産物を特異的に切断し、該遺伝子の発現を抑制することができる。   A ribozyme designed to cleave the target is linked to a promoter such as the cauliflower mosaic virus 35S promoter and a transcription termination sequence so that it is transcribed in plant cells. However, at that time, if an extra sequence is added to the 5 ′ end or 3 ′ end of the transcribed RNA, the ribozyme activity may be lost. In such a case, in order to accurately cut out only the ribozyme part from the RNA containing the transcribed ribozyme, another trimming ribozyme that acts in cis for trimming is placed on the 5 'side or 3' side of the ribozyme part. (K. Taira et al. (1990) Protein Eng. 3: 733, AMDzianottand JJ Bujarski (1989) Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 86: 4823, CAGrosshansand RTCech (1991) Nucleic Acids Res. 19: 3875, K. Taira et al. (1991) Nucleic Acids Res. 19: 5125). In addition, such structural units can be arranged in tandem so that multiple sites in the target gene can be cleaved, thereby further enhancing the effect (N. Yuyama et al. Biochem. Biophys. Res. Commun. 186: 1271,1992). Such a ribozyme can be used to specifically cleave the transcription product of the target gene in the present invention, thereby suppressing the expression of the gene.

「本発明のタンパク質をコードするDNAの転写産物と相補的なRNAをコードするDNA」の他の一つの態様は、本発明のタンパク質をコードするDNAの転写産物と相補的なdsRNAをコードするDNAである。RNAiは、標的遺伝子配列と同一もしくは類似した配列を有する二重鎖RNA(以下dsRNA)を細胞内に導入すると、導入した外来遺伝子および標的内在性遺伝子の発現がいずれも抑制される現象である。細胞に約40〜数百塩基対のdsRNAが導入されると、ヘリカーゼドメインを持つダイサー(Dicer)と呼ばれるRNaseIII様のヌクレアーゼがATP存在下で、dsRNAを3'末端から約21〜23塩基対ずつ切り出し、siRNA(short interference RNA)を生じる。このsiRNAに特異的なタンパク質が結合して、ヌクレアーゼ複合体(RISC:RNA-induced silencing complex)が形成される。この複合体はsiRNAと同じ配列を認識して結合し、RNaseIII様の酵素活性によってsiRNAの中央部で標的遺伝子のmRNAを切断する。また、この経路とは別にsiRNAのアンチセンス鎖がmRNAに結合してRNA依存性RNAポリメラーゼ(RsRP)のプライマーとして作用し、dsRNAが合成される。このdsRNAが再びダイサーの基質となって、新たなsiRNAを生じて作用を増幅する経路も考えられている。   Another embodiment of "DNA encoding RNA complementary to the transcription product of DNA encoding the protein of the present invention" is DNA encoding dsRNA complementary to the transcription product of DNA encoding the protein of the present invention. It is. RNAi is a phenomenon in which, when a double-stranded RNA (hereinafter referred to as dsRNA) having the same or similar sequence as a target gene sequence is introduced into a cell, the expression of the introduced foreign gene and target endogenous gene are both suppressed. When dsRNA of about 40 to several hundred base pairs is introduced into a cell, a RNaseIII-like nuclease called Dicer with a helicase domain is present in the presence of ATP, and dsRNA is about 21 to 23 base pairs from the 3 ′ end. Cut out and produce siRNA (short interference RNA). A protein specific to this siRNA binds to form a nuclease complex (RISC: RNA-induced silencing complex). This complex recognizes and binds to the same sequence as siRNA, and cleaves the mRNA of the target gene at the center of siRNA by RNaseIII-like enzyme activity. In addition to this pathway, the antisense strand of siRNA binds to mRNA and acts as a primer for RNA-dependent RNA polymerase (RsRP) to synthesize dsRNA. There is also a possibility that this dsRNA becomes Dicer's substrate again to generate new siRNA and amplify the action.

上記RNAiは、当初、線虫において発見されたが(Fire, A. et al. Potent and specific genetic interference by double-stranded RNA in Caenorhabditis elegans. Nature 391, 806-811, (1998))、現在では、線虫のみならず、植物、線形動物、ショウジョウバエ、原生動物などの種々の生物において観察されている(Fire, A. RNA-triggered gene silencing. Trends Genet. 15, 358-363 (1999)、Sharp, P. A. RNA interference 2001. Genes Dev. 15, 485-490 (2001)、Hammond, S. M., Caudy, A. A. & Hannon, G. J. Post-transcriptional gene silencing by double-stranded RNA. Nature Rev. Genet. 2, 110-1119 (2001)、Zamore, P. D. RNA interference: listening to the sound of silence. Nat Struct Biol. 8, 746-750 (2001))。これら生物では、実際に外来よりdsRNAを導入することにより標的遺伝子の発現が抑制されることが確認され、さらにはノックアウト個体を創生する方法としも利用されつつある。   The RNAi was originally found in nematodes (Fire, A. et al. Potent and specific genetic interference by double-stranded RNA in Caenorhabditis elegans. Nature 391, 806-811, (1998)), In addition to nematodes, it has been observed in various organisms such as plants, linear animals, Drosophila, protozoa (Fire, A. RNA-triggered gene silencing. Trends Genet. 15, 358-363 (1999), Sharp, PA RNA interference 2001. Genes Dev. 15, 485-490 (2001), Hammond, SM, Caudy, AA & Hannon, GJ Post-transcriptional gene silencing by double-stranded RNA.Nature Rev. Genet. 2, 110-1119 ( 2001), Zamore, PD RNA interference: listening to the sound of silence. Nat Struct Biol. 8, 746-750 (2001)). In these organisms, it has been confirmed that the expression of the target gene is suppressed by actually introducing dsRNA from a foreign body, and is also being used as a method for creating knockout individuals.

RNAiの登場当初はdsRNAはある程度の長さ(40塩基)以上でなければ効果がないと考えられていたが、米ロックフェラー大のTuschlらは21塩基対前後の単鎖dsRNA(siRNA)を細胞に導入すれば、哺乳動物細胞においてもPKRによる抗ウイルス反応を起こさず、RNAiの効果があることを報告し(Tuschl, Nature, 411, 494-498(2001))、RNAiは分化したヒトなどの哺乳動物細胞に応用可能な技術として俄然注目を集めることになった。   At the beginning of RNAi, dsRNA was thought to be effective unless it was longer than a certain length (40 bases), but US Rockefeller University Tuschl et al. Used single-stranded dsRNA (siRNA) around 21 base pairs in cells. Introduced in, we report that RNAi is effective in mammalian cells without causing antiviral reaction by PKR (Tuschl, Nature, 411, 494-498 (2001)). It has attracted a lot of attention as a technology that can be applied to mammalian cells.

本発明のDNAは、標的遺伝子mRNAのいずれかの領域に対するアンチセンスRNAをコードしたアンチセンスコードDNAと、前記標的遺伝子mRNAのいずれかの領域のセンスRNAをコードしたセンスコードDNAを含み、前記アンチセンスコードDNAおよび前記センスコードDNAより前記アンチセンスRNAおよび前記センスRNAを発現させることができる。また、これらのアンチセンスRNAおよびセンスRNAよりdsRNAを作成することもできる。   The DNA of the present invention comprises an antisense code DNA that encodes an antisense RNA for any region of the target gene mRNA, and a sense code DNA that encodes a sense RNA for any region of the target gene mRNA. The antisense RNA and the sense RNA can be expressed from the sense code DNA and the sense code DNA. Moreover, dsRNA can also be produced from these antisense RNA and sense RNA.

本発明のdsRNAの発現システムを、ベクター等に保持させる場合の構成としては、同一のベクターからアンチセンスRNA、センスRNAを発現させる場合と、異なるベクターからそれぞれアンチセンスRNA、センスRNAを発現させる場合がある。例えば、同一のベクターからアンチセンスRNA、センスRNAを発現させる構成としては、アンチセンスコードDNAおよびセンスコードDNAの上流にそれぞれpolIII系のような短いRNAを発現し得るプロモータを連結させたアンチセンスRNA発現カセット、センスRNA発現カセットをそれぞれ構築し、これらカセットを同方向にあるいは逆方向にベクターに挿入することにより構成することができる。また、異なる鎖上に対向するようにアンチセンスコードDNAとセンスコードDNAと逆向きに配置した発現システムを構成することもできる。この構成では、アンチセンスRNAコード鎖とセンスRNAコード鎖とが対となった一つの二本鎖DNA(siRNAコードDNA)が備えられ、その両側にそれぞれの鎖からアンチセンスRNA、センスRNAとを発現し得るようにプロモータを対向して備えられる。この場合には、センスRNA、アンチセンスRNAの下流に余分な配列が付加されることを避けるために、それぞれの鎖(アンチセンスRNAコード鎖、センスRNAコード鎖)の3'末端にターミネーターをそれぞれ備えることが好ましい。このターミネーターは、A(アデニン)塩基を4つ以上連続させた配列などを用いることができる。また、このパリンドロームスタイルの発現システムでは、二つのプロモータの種類を異ならせることが好ましい。   When the dsRNA expression system of the present invention is retained in a vector or the like, the antisense RNA and sense RNA are expressed from the same vector, and the antisense RNA and sense RNA are expressed from different vectors, respectively. There is. For example, antisense RNA and sense RNA can be expressed from the same vector as antisense RNA in which an antisense coding DNA and a promoter capable of expressing a short RNA such as polIII are linked upstream of the sense coding DNA. It can be constructed by constructing an expression cassette and a sense RNA expression cassette, respectively, and inserting these cassettes into the vector in the same direction or in the opposite direction. It is also possible to construct an expression system in which the antisense code DNA and the sense code DNA are arranged in opposite directions so as to face each other on different strands. In this configuration, one double-stranded DNA (siRNA-encoding DNA) in which an antisense RNA coding strand and a sense RNA coding strand are paired is provided, and antisense RNA and sense RNA from each strand are provided on both sides thereof. A promoter is provided oppositely so that it can be expressed. In this case, in order to avoid adding extra sequences downstream of the sense RNA and antisense RNA, a terminator is added to the 3 ′ end of each strand (antisense RNA coding strand, sense RNA coding strand). It is preferable to provide. As this terminator, a sequence in which four or more A (adenine) bases are continued can be used. Further, in this palindromic style expression system, it is preferable that the two promoters are of different types.

また、異なるベクターからアンチセンスRNA、センスRNAを発現させる構成としては、例えば、アンチセンスコードDNAおよびセンスコードDNAの上流にそれぞれ polIII系のような短いRNAを発現し得るプロモータを連結させたアンチセンスRNA発現カセット、センスRNA発現カセットをそれぞれ構築し、これらカセットを異なるベクターに保持させることにより構成することができる。   In addition, as a configuration for expressing antisense RNA and sense RNA from different vectors, for example, antisense coding DNA and an antisense in which a promoter capable of expressing a short RNA such as polIII is linked upstream of the sense coding DNA. An RNA expression cassette and a sense RNA expression cassette can be constructed, and these cassettes can be held in different vectors.

本発明のRNAiにおいては、dsRNAとしてsiRNAが使用されたものであってもよい。「siRNA」は、細胞内で毒性を示さない範囲の短鎖からなる二重鎖RNAを意味し、Tuschlら(前掲)により報告された全長21〜23塩基対に限定されるものではなく、毒性を示さない範囲の長さであれば特に限定はなく、例えば、15〜49塩基対と、好適には15〜35塩基対と、さらに好適には21〜30塩基対とすることができる。あるいは、発現されるsiRNAが転写され最終的な二重鎖RNA部分の長さが、例えば、15〜49塩基対、好適には15〜35塩基対、さらに好適には21〜30塩基対とすることができる。   In the RNAi of the present invention, siRNA may be used as dsRNA. “SiRNA” means a double-stranded RNA consisting of short strands in a range that does not show toxicity in cells, and is not limited to the total length of 21 to 23 base pairs reported by Tuschl et al. The length is not particularly limited as long as the length is not shown. For example, the length can be 15 to 49 base pairs, preferably 15 to 35 base pairs, and more preferably 21 to 30 base pairs. Alternatively, the siRNA to be expressed is transcribed and the length of the final double-stranded RNA portion is, for example, 15 to 49 base pairs, preferably 15 to 35 base pairs, more preferably 21 to 30 base pairs. be able to.

本発明のDNAとしては、標的配列のインバーテッドリピートの間に適当な配列(イントロン配列が望ましい)を挿入し、ヘアピン構造を持つダブルストランドRNA(self-complementary ‘hairpin’ RNA(hpRNA))を作るようなコンストラクト(Smith, N.A. et al. Nature, 407:319, 2000、Wesley, S.V. et al. Plant J. 27:581, 2001、Piccin, A. et al. Nucleic Acids Res. 29:E55, 2001)を用いることもできる。   As the DNA of the present invention, an appropriate sequence (preferably an intron sequence) is inserted between inverted repeats of a target sequence to produce a double-stranded RNA having a hairpin structure (self-complementary 'hairpin' RNA (hpRNA)). (Smith, NA et al. Nature, 407: 319, 2000, Wesley, SV et al. Plant J. 27: 581, 2001, Piccin, A. et al. Nucleic Acids Res. 29: E55, 2001) Can also be used.

RNAiに用いるDNAは、標的遺伝子と完全に同一である必要はないが、少なくとも70%以上、好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上の配列の同一性を有する。また、配列の同一性は上述した手法により決定できる。   The DNA used for RNAi need not be completely identical to the target gene, but has at least 70%, preferably 80%, more preferably 90%, most preferably 95% or more sequence identity. . The sequence identity can be determined by the method described above.

dsRNAにおけるRNA同士が対合した二重鎖RNAの部分は、完全に対合しているものに限らず、ミスマッチ(対応する塩基が相補的でない)、バルジ(一方の鎖に対応する塩基がない)などにより不対合部分が含まれていてもよい。本発明においては、dsRNAにおけるRNA同士が対合する二重鎖RNA領域中に、バルジおよびミスマッチの両方が含まれていてもよい。   The part of the double-stranded RNA in which the RNAs in dsRNA are paired is not limited to a perfect pair, but mismatch (corresponding base is not complementary), bulge (no base corresponding to one strand) ) Or the like may include an unpaired portion. In the present invention, both bulges and mismatches may be included in the double-stranded RNA region where RNAs in dsRNA pair with each other.

内在性遺伝子の発現の抑制は、さらに、標的遺伝子配列と同一もしくは類似した配列を有するDNAの形質転換によってもたらされる共抑制によっても達成されうる。「共抑制」とは、植物に標的内在性遺伝子と同一若しくは類似した配列を有する遺伝子を形質転換により導入すると、導入する外来遺伝子および標的内在性遺伝子の両方の発現が抑制される現象のことをいう。共抑制の機構の詳細は明らかではないが、植物においてはしばしば観察される(Curr.Biol.7:R793,1997, Curr.Biol.6:810,1996)。例えば、Hd5遺伝子が共抑制された植物体を得るためには、Hd5遺伝子若しくはこれと類似した配列を有するDNAを発現できるように作製したベクターDNAを目的の植物へ形質転換し、得られた植物体からHd5変異体の形質を有する植物、即ち感光性が低下した植物を選択すればよい。共抑制に用いる遺伝子は、標的遺伝子と完全に同一である必要はないが、少なくとも70%以上、好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上(例えば、95%,96%,97%,98%,99%以上)の配列の同一性を有する。   Suppression of endogenous gene expression can also be achieved by co-suppression caused by transformation of DNA having a sequence identical or similar to the target gene sequence. “Co-suppression” refers to a phenomenon in which the expression of both a foreign gene and a target endogenous gene to be introduced is suppressed when a gene having the same or similar sequence as that of the target endogenous gene is introduced into a plant by transformation. Say. The details of the mechanism of co-suppression are not clear, but are often observed in plants (Curr. Biol. 7: R793, 1997, Curr. Biol. 6: 810, 1996). For example, in order to obtain a plant body in which the Hd5 gene is co-suppressed, a vector DNA prepared so that the Hd5 gene or a DNA having a similar sequence can be expressed is transformed into the target plant, and the resulting plant is obtained. A plant having an Hd5 mutant trait, that is, a plant with reduced photosensitivity may be selected. The gene used for co-suppression need not be completely identical to the target gene, but is at least 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more (eg, 95%, 96%, 97%, 98 %, 99% or more).

さらに、本発明における内在性遺伝子の発現の抑制は、標的遺伝子のドミナントネガティブの形質を有する遺伝子を植物へ形質転換することによっても達成することができる。ドミナントネガティブの形質を有する遺伝子とは、該遺伝子を発現させることによって、植物体が本来持つ内在性の野生型遺伝子の活性を消失もしくは低下させる機能を有する遺伝子のことをいう。   Furthermore, suppression of the expression of the endogenous gene in the present invention can also be achieved by transforming a gene having a dominant negative trait of the target gene into a plant. A gene having a dominant negative trait refers to a gene having a function of eliminating or reducing the activity of an endogenous wild-type gene inherent in a plant by expressing the gene.

また、本発明は、上記本発明のDNAや本発明のDNAの発現を抑制するDNAが挿入されたベクターを提供する。本発明のベクターとしては、組み換えタンパク質の生産に用いる上記したベクターの他、形質転換植物体作製のために植物細胞内で本発明のDNAあるいは本発明のDNAの発現を抑制するDNAを発現させるためのベクターも含まれる。このようなベクターとしては、植物細胞で転写可能なプロモーター配列と転写産物の安定化に必要なポリアデニレーション部位を含むターミネーター配列を含んでいれば特に制限されず、例えば、プラスミド「pBI121」、「pBI221」、「pBI101」(いずれもClontech社製)などが挙げられる。植物細胞の形質転換に用いられるベクターとしては、該細胞内で挿入遺伝子を発現させることが可能なものであれば特に制限はない。例えば、植物細胞内での恒常的な遺伝子発現を行うためのプロモーター(例えば、カリフラワーモザイクウイルスの35Sプロモーター)を有するベクターや外的な刺激により誘導的に活性化されるプロモーターを有するベクターを用いることも可能である。ここでいう「植物細胞」には、種々の形態の植物細胞、例えば、懸濁培養細胞、プロトプラスト、葉の切片、カルスなどが含まれる。   The present invention also provides a vector into which the DNA of the present invention or a DNA that suppresses the expression of the DNA of the present invention is inserted. As the vector of the present invention, in addition to the above-mentioned vectors used for the production of recombinant proteins, the DNA of the present invention or the DNA that suppresses the expression of the DNA of the present invention is expressed in plant cells for the production of transformed plants. These vectors are also included. Such a vector is not particularly limited as long as it contains a promoter sequence that can be transcribed in plant cells and a terminator sequence including a polyadenylation site necessary for stabilization of the transcript. For example, plasmids `` pBI121 '', `` pBI221 "," pBI101 "(both manufactured by Clontech). The vector used for the transformation of plant cells is not particularly limited as long as the inserted gene can be expressed in the cells. For example, using a vector having a promoter (eg, cauliflower mosaic virus 35S promoter) for constitutive gene expression in plant cells or a vector having a promoter that is inducibly activated by external stimuli Is also possible. As used herein, “plant cells” include various forms of plant cells, such as suspension culture cells, protoplasts, leaf sections, and callus.

本発明のベクターは、本発明のタンパク質を恒常的または誘導的に発現させるためのプロモーターを含有しうる。恒常的に発現させるためのプロモーターとしては、例えば、カリフラワーモザイクウイルスの35Sプロモーター(Odell et al. 1985 Nature 313:810)、イネのアクチンプロモーター(Zhang et al.1991 Plant Cell 3:1155)、トウモロコシのユビキチンプロモーター(Cornejo et al. 1993 Plant Mol.Biol. 23:567)などが挙げられる。   The vector of the present invention may contain a promoter for constitutively or inducibly expressing the protein of the present invention. Examples of promoters for constant expression include cauliflower mosaic virus 35S promoter (Odell et al. 1985 Nature 313: 810), rice actin promoter (Zhang et al. 1991 Plant Cell 3: 1155), maize And ubiquitin promoter (Cornejo et al. 1993 Plant Mol. Biol. 23: 567).

また、誘導的に発現させるためのプロモーターとしては、例えば糸状菌・細菌・ウイルスの感染や侵入、低温、高温、乾燥、紫外線の照射、特定の化合物の散布などの外因によって発現することが知られているプロモーターなどが挙げられる。このようなプロモーターとしては、例えば、糸状菌・細菌・ウイルスの感染や侵入によって発現するイネキチナーゼ遺伝子のプロモーター(Xu et al. 1996 Plant Mol.Biol.30:387)やタバコのPRタンパク質遺伝子のプロモーター(Ohshima et al. 1990 Plant Cell 2:95)、低温によって誘導されるイネの「lip19」遺伝子のプロモーター(Aguan et al. 1993 Mol.GenGenet. 240:1)、高温によって誘導されるイネの「hsp80」遺伝子と「hsp72」遺伝子のプロモーター(Van Breusegem et al. 1994 Planta 193:57)、乾燥によって誘導されるシロイヌナズナの「rab16」遺伝子のプロモーター(Nundy et al. 1990 Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87:1406)、紫外線の照射によって誘導されるパセリのカルコン合成酵素遺伝子のプロモーター(Schulze-Lefert et al. 1989 EMBO J. 8:651)、嫌気的条件で誘導されるトウモロコシのアルコールデヒドロゲナーゼ遺伝子のプロモーター(Walker et al. 1987 Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84:6624)などが挙げられる。また、イネキチナーゼ遺伝子のプロモーターとタバコのPRタンパク質遺伝子のプロモーターはサリチル酸などの特定の化合物によって、「rab16」は植物ホルモンのアブシジン酸の散布によっても誘導される。   In addition, promoters for inducible expression are known to be expressed by external factors such as infection and invasion of filamentous fungi, bacteria and viruses, low temperature, high temperature, drying, UV irradiation, and spraying of specific compounds. Promoters and the like. Examples of such promoters include the rice chitinase gene promoter (Xu et al. 1996 Plant Mol. Biol. 30: 387) expressed by infection and invasion of filamentous fungi, bacteria, and viruses, and the promoter of tobacco PR protein gene. (Ohshima et al. 1990 Plant Cell 2:95), low temperature induced rice “lip19” gene promoter (Aguan et al. 1993 Mol. GenGenet. 240: 1), high temperature induced rice “hsp80” And the promoter of the "hsp72" gene (Van Breusegem et al. 1994 Planta 193: 57), the promoter of the Arabidopsis "rab16" gene induced by drought (Nundy et al. 1990 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 1406), the promoter of the parsley chalcone synthase gene induced by UV irradiation (Schulze-Lefert et al. 1989 EMBO J. 8: 651), corn alfa induced under anaerobic conditions Promoter of Lumpur dehydrogenase gene (Walker et al 1987 Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84:. 6624), and the like. The rice chitinase gene promoter and tobacco PR protein gene promoter are also induced by specific compounds such as salicylic acid, and “rab16” is also induced by spraying the plant hormone abscisic acid.

また、本発明は、本発明のベクターが導入された形質転換細胞を提供する。本発明のベクターが導入される細胞には、組み換えタンパク質の生産に用いる上記した細胞の他に、形質転換植物体作製のための植物細胞が含まれる。植物細胞としては特に制限はなく、例えば、シロイヌナズナ、イネ、トウモロコシ、ジャガイモ、タバコなどの細胞が挙げられる。本発明の植物細胞には、培養細胞の他、植物体中の細胞も含まれる。また、プロトプラスト、苗条原基、多芽体、毛状根も含まれる。植物細胞へのベクターの導入は、ポリエチレングリコール法、電気穿孔法(エレクトロポーレーション)、アグロバクテリウムを介する方法、パーティクルガン法など当業者に公知の種々の方法を用いることができる。形質転換植物細胞からの植物体の再生は、植物細胞の種類に応じて当業者に公知の方法で行うことが可能である(Toki et al. (1995) Plant Physiol. 100:1503-1507参照)。例えば、イネにおいては、形質転換植物体を作出する手法については、ポリエチレングリコールによりプロトプラストへ遺伝子導入し、植物体(インド型イネ品種が適している)を再生させる方法(Datta,S.K. (1995) In Gene Transfer To Plants(Potrykus I and Spangenberg Eds.) pp66-74)、電気パルスによりプロトプラストへ遺伝子導入し、植物体(日本型イネ品種が適している)を再生させる方法(Toki et al. (1992) Plant Physiol. 100, 1503-1507)、パーティクルガン法により細胞へ遺伝子を直接導入し、植物体を再生させる方法(Christou et al. (1991) Bio/technology, 9: 957-962.)およびアグロバクテリウムを介して遺伝子を導入し、植物体を再生させる方法(Hiei et al. (1994) Plant J. 6: 271-282.)など、いくつかの技術が既に確立し、本願発明の技術分野において広く用いられている。本発明においては、これらの方法を好適に用いることができる。   The present invention also provides a transformed cell into which the vector of the present invention has been introduced. The cells into which the vector of the present invention is introduced include plant cells for the production of transformed plants in addition to the cells used for the production of recombinant proteins. There is no restriction | limiting in particular as a plant cell, For example, cells, such as Arabidopsis thaliana, rice, corn, potato, and tobacco, are mentioned. The plant cells of the present invention include cultured cells as well as cells in the plant body. Also included are protoplasts, shoot primordia, multi-buds, and hairy roots. For introduction of a vector into a plant cell, various methods known to those skilled in the art such as polyethylene glycol method, electroporation (electroporation), Agrobacterium-mediated method, and particle gun method can be used. Regeneration of the plant body from the transformed plant cell can be performed by a method known to those skilled in the art depending on the type of plant cell (see Toki et al. (1995) Plant Physiol. 100: 1503-1507). . For example, in rice, a method for producing a transformed plant is a method of regenerating a plant (indian rice varieties are suitable) by introducing a gene into protoplasts using polyethylene glycol (Datta, SK (1995) In Gene Transfer To Plants (Potrykus I and Spangenberg Eds.) Pp66-74), Gene transfer to protoplasts by electric pulses to regenerate plants (Japanese rice varieties are suitable) (Toki et al. (1992) Plant Physiol. 100, 1503-1507), a method of directly introducing a gene into a cell by the particle gun method to regenerate a plant body (Christou et al. (1991) Bio / technology, 9: 957-962.) And Agrobacterium Some technologies have already been established, such as a method for introducing a gene via a um and regenerating a plant (Hiei et al. (1994) Plant J. 6: 271-282.). Widely used. In the present invention, these methods can be suitably used.

形質転換された植物細胞は、再分化させることにより植物体を再生させることが可能である。再分化の方法は植物細胞の種類により異なるが、例えば、イネであればFujimuraら(Plant Tissue Culture Lett. 2:74 (1995))の方法が挙げられ、トウモロコシであればShillitoら(Bio/Technology 7:581 (1989))の方法やGorden-Kammら(Plant Cell 2:603(1990))が挙げられ、ジャガイモであればVisserら(Theor.Appl.Genet 78:594 (1989))の方法が挙げられ、タバコであればNagataとTakebe(Planta 99:12(1971))の方法が挙げられ、シロイヌナズナであればAkamaら(Plant Cell Reports12:7-11 (1992))の方法が挙げられ、ユーカリであれば土肥ら(特開平8-89113号公報)の方法が挙げられる。   Transformed plant cells can regenerate plant bodies by redifferentiation. The method of redifferentiation varies depending on the type of plant cell. For example, for rice, the method of Fujimura et al. (Plant Tissue Culture Lett. 2:74 (1995)) can be mentioned, and for corn, Shillito et al. (Bio / Technology). 7: 581 (1989)) and Gorden-Kamm et al. (Plant Cell 2: 603 (1990)). For potatoes, Visser et al. (Theor. Appl. Genet 78: 594 (1989)) In the case of tobacco, the method of Nagata and Takebe (Planta 99:12 (1971)) is mentioned. In the case of Arabidopsis, the method of Akama et al. (Plant Cell Reports 12: 7-11 (1992)) is mentioned, and eucalyptus Then, the method of Toi et al. (Japanese Patent Laid-Open No. 8-89113) can be mentioned.

一旦、ゲノム内に本発明のDNAあるいは本発明のDNAの発現を抑制するDNAが導入された形質転換植物体が得られれば、該植物体から有性生殖または無性生殖により子孫を得ることが可能である。また、該植物体やその子孫あるいはクローンから繁殖材料(例えば、種子、果実、切穂、塊茎、塊根、株、カルス、プロトプラスト等)を得て、それらを基に該植物体を量産することも可能である。本発明には、本発明のDNAが導入された植物細胞、該細胞を含む植物体、該植物体の子孫およびクローン、並びに該植物体、その子孫、およびクローンの繁殖材料が含まれる。   Once a transformed plant into which the DNA of the present invention or the DNA that suppresses the expression of the DNA of the present invention is introduced in the genome is obtained, progeny can be obtained from the plant by sexual reproduction or asexual reproduction. Is possible. It is also possible to obtain a propagation material (for example, seeds, fruits, cuttings, tubers, tuberous roots, strains, callus, protoplasts, etc.) from the plant body, its descendants or clones, and mass-produce the plant body based on them. Is possible. The present invention includes a plant cell into which the DNA of the present invention has been introduced, a plant containing the cell, progeny and clones of the plant, and propagation material of the plant, its progeny and clones.

このようにして作出された感光性が改変された植物体は、野生型植物体と比較して、その開花時期が変化している。例えば、Hd5タンパク質をコードするDNAが導入された植物体は、その感光性の増加により、圃場条件下において開花時期が遅延し、一方、アンチセンスDNAなどの導入によりHd5タンパク質をコードするDNAの発現が抑制された植物体は、その感光性の低下により、開花時期が早まる。このようにHd5遺伝子の発現を制御することにより、植物の開花時期を調節することができる。本発明の手法を用いれば、有用農作物であるイネにおいては、その出穂時期を調節することができ、生育環境に適応したイネ品種の育成の上で非常に有益である。   Plants with altered photosensitivity produced in this way have changed flowering times compared to wild-type plants. For example, a plant into which DNA encoding Hd5 protein has been introduced has a delayed flowering time under field conditions due to increased photosensitivity, while expression of DNA encoding Hd5 protein by introduction of antisense DNA, etc. Plants with suppressed sensation have earlier flowering times due to their reduced photosensitivity. By controlling the expression of the Hd5 gene in this way, the flowering time of the plant can be regulated. By using the method of the present invention, it is possible to adjust the heading time of rice, which is a useful crop, and it is very beneficial in growing rice varieties adapted to the growth environment.

また、本発明は、配列番号:1,2,4または5のいずれかに記載の塩基配列またはその相補配列に相補的な少なくとも15の連続する塩基を含むポリヌクレオチドを提供する。ここで「相補配列」とは、A:T、G:Cの塩基対からなる2本鎖DNAの一方の鎖の配列に対する他方の鎖の配列を指す。また、「相補的」とは、少なくとも15個の連続したヌクレオチド領域で完全に相補配列である場合に限られず、少なくとも70% 、好ましくは少なくとも80% 、より好ましくは90% 、さらに好ましくは95% 以上の塩基配列の同一性を有すればよい。このようなDNAは、本発明のDNAの検出や単離を行なうためのプローブとして、また、増幅を行なうためのプライマーとして有用である。   The present invention also provides a polynucleotide comprising at least 15 consecutive bases complementary to the base sequence described in any of SEQ ID NOs: 1, 2, 4 or 5 or a complementary sequence thereof. Here, the “complementary sequence” refers to the sequence of the other strand with respect to the sequence of one strand of the double-stranded DNA comprising A: T and G: C base pairs. Further, the term “complementary” is not limited to a case where the sequence is completely complementary in at least 15 consecutive nucleotide regions, and is at least 70%, preferably at least 80%, more preferably 90%, even more preferably 95%. What is necessary is just to have the identity of the above base sequence. Such DNA is useful as a probe for detecting and isolating the DNA of the present invention and as a primer for performing amplification.

さらに、本発明は、植物の感光性を判定する遺伝子診断方法を提供する。植物の感光性は植物の出穂期に密接に係わり、植物の感光性を判定することは栽培地域や栽培時期に適応したイネ品種育成において非常に重要なことである。   Furthermore, the present invention provides a genetic diagnosis method for determining photosensitivity of plants. The photosensitivity of plants is closely related to the heading time of plants, and judging the photosensitivity of plants is very important in the cultivation of rice varieties adapted to the cultivation area and cultivation season.

本発明において「植物の感光性を判定」とは、これまでに栽培されていた品種における感光性の判定のみならず、交配や遺伝子組換え技術による新しい品種における感光性の判定も含まれる。   In the present invention, “determination of photosensitivity of plants” includes not only determination of photosensitivity in cultivars cultivated so far, but also determination of photosensitivity in new varieties by crossing or gene recombination techniques.

本発明の植物の感光性を評価する方法は、植物が機能的なHd5タンパク質をコードするDNAを保持しているか否かを検出することを特徴とする。植物が機能的なHd5タンパク質をコードするDNAを保持しているか否かは、ゲノムDNAのHd5に相当する領域の分子量の違い、または塩基配列の違いを検出することにより評価することが可能である。   The method for evaluating the photosensitivity of a plant of the present invention is characterized by detecting whether or not the plant holds DNA encoding a functional Hd5 protein. Whether or not a plant holds a DNA encoding a functional Hd5 protein can be evaluated by detecting the difference in molecular weight or nucleotide sequence in the region corresponding to Hd5 in genomic DNA. .

一つの態様としては、被検植物体および繁殖媒体におけるHd5遺伝子に相当するDNA領域と、感光性品種におけるHd5遺伝子のDNA領域の分子量を比較する方法である。「感光性品種」とは、日本の本州地域で栽培される品種「日本晴」や「コシヒカリ」等を含み、感光性を保持する品種のことを示す。   One embodiment is a method of comparing the molecular weight of the DNA region corresponding to the Hd5 gene in the test plant body and propagation medium with the DNA region of the Hd5 gene in the photosensitive variety. “Photosensitive varieties” refers to varieties that maintain photosensitivity, including cultivars such as “Nihonbare” and “Koshihikari” cultivated in the Honshu region of Japan.

まず、被検植物体および繁殖媒体からDNA試料を調製する。次いで、該DNA試料からHd5遺伝子に相当するDNA領域を増幅する。さらに、感光性品種におけるHd5遺伝子のDNA領域を増幅したDNA断片と、該DNA試料から増幅したDNA断片の分子量を比較し、分子量が感光性品種よりも有意に低い場合に被検植物の感光性は低下していると診断する。   First, a DNA sample is prepared from a test plant body and a propagation medium. Next, a DNA region corresponding to the Hd5 gene is amplified from the DNA sample. In addition, the molecular weight of the DNA fragment amplified from the DNA region of the Hd5 gene in the photosensitive cultivar is compared with the DNA fragment amplified from the DNA sample. If the molecular weight is significantly lower than the photosensitive cultivar, the photosensitivity of the test plant Is diagnosed as falling.

具体的には、まず、本発明のHd5遺伝子のDNA領域をPCR法等によって増幅する。本発明における「Hd5遺伝子のDNA領域」とは、Hd5遺伝子のゲノムDNA領域に相当する部分であり、増幅される範囲としてはゲノムDNA全長であってもよいし、ゲノムDNAの一部分であってもよい。好ましくは「はやまさり」に見出された欠失19bpを含む領域である。PCRは、当業者においては反応条件等を適宜選択して行うことができる。PCRの際に、32P等のアイソトープ、蛍光色素、またはビオチン等によって標識したプライマーを用いることにより、増幅DNA産物を標識することができる。あるいはPCR反応液に32P等のアイソトープ、蛍光色素、またはビオチン等によって標識された基質塩基を加えてPCRを行うことにより、増幅DNA産物を標識することも可能である。さらに、PCR反応後にクレノウ酵素等を用いて、32P等のアイソトープ、蛍光色素、またはビオチン等によって標識された基質塩基を、増幅DNA断片に付加することによっても標識を行うことができる。   Specifically, first, the DNA region of the Hd5 gene of the present invention is amplified by a PCR method or the like. The “DNA region of the Hd5 gene” in the present invention is a portion corresponding to the genomic DNA region of the Hd5 gene, and the amplified range may be the full length of the genomic DNA or a part of the genomic DNA. Good. A region containing a 19 bp deletion found in “Hayamasari” is preferred. Those skilled in the art can perform PCR by appropriately selecting reaction conditions and the like. In PCR, the amplified DNA product can be labeled by using a primer labeled with an isotope such as 32P, a fluorescent dye, or biotin. Alternatively, the amplified DNA product can be labeled by performing PCR by adding a substrate base labeled with an isotope such as 32P, a fluorescent dye, or biotin to the PCR reaction solution. Furthermore, labeling can also be performed by adding a substrate base labeled with an isotope such as 32P, a fluorescent dye, or biotin to the amplified DNA fragment using Klenow enzyme or the like after the PCR reaction.

こうして得られた標識されたDNA断片を、熱を加えること等により変性させ、尿素やSDSなどの変性剤を含むポリアクリルアミドゲルによって電気泳動を行う。変性剤としてSDSを利用したSDS-PAGEは、本発明において有利な分離手法であり、SDS-PAGEはLaemmliの方法(Laemmli (1970) Nature 227, 680-685)に準じて行うことができる。電気泳動後、DNA断片の移動度を、X線フィルムを用いたオートラジオグラフィーや、蛍光を検出するスキャナー等で検出し、解析を行う。標識したDNAを使わない場合においても、電気泳動後のゲルをエチジウムブロマイドや銀染色法などによって染色することによって、バンドを検出することができる。例えば、実施例7でも記載されているように本発明の配列番号:29および30に記載のポリヌクレオチドをプライマーとして、感光性品種(日本晴、コシヒカリ)および被検植物からDNA断片を増幅し、分子量を比較することで感光性を判定することが出来る。この場合、感光性品種は300bpのDNA断片が増幅されるの対して、感光性が低下している品種は280bpのDNA断片が増幅される等、感光性品種より分子量の低下したDNA断片が増幅される。   The labeled DNA fragment thus obtained is denatured by applying heat or the like, and electrophoresed on a polyacrylamide gel containing a denaturing agent such as urea or SDS. SDS-PAGE using SDS as a denaturing agent is an advantageous separation technique in the present invention, and SDS-PAGE can be performed according to the Laemmli method (Laemmli (1970) Nature 227, 680-685). After electrophoresis, the mobility of the DNA fragments is detected and analyzed by autoradiography using an X-ray film, a scanner that detects fluorescence, or the like. Even when the labeled DNA is not used, the band can be detected by staining the gel after electrophoresis with ethidium bromide or silver staining. For example, as described in Example 7, DNA fragments are amplified from photosensitive varieties (Nippon Hare, Koshihikari) and test plants using the polynucleotides of SEQ ID NOs: 29 and 30 of the present invention as primers, and the molecular weight The photosensitivity can be determined by comparing. In this case, 300 bp DNA fragments are amplified in photosensitive varieties, whereas 280 bp DNA fragments are amplified in varieties with low photosensitivity, such as DNA fragments with lower molecular weight than photosensitive varieties. Is done.

また、本発明のDNAに相当する被検植物体のDNA領域の塩基配列を直接決定し、感光性品種の塩基配列と比較することにより、植物の感光性を判定することもできる。   Moreover, the photosensitivity of a plant can also be determined by directly determining the base sequence of the DNA region of the test plant corresponding to the DNA of the present invention and comparing it with the base sequence of the photosensitive variety.

例えば、上述した19bpの欠失のようにHd5の機能を喪失させる変異が被検植物のDNAに見出されれば、この被検植物は感光性が低下していると診断される。   For example, if a mutation that causes loss of Hd5 function, such as the 19 bp deletion described above, is found in the DNA of the test plant, the test plant is diagnosed as having reduced photosensitivity.

本発明の方法による植物の感光性の評価は、例えば、植物の交配による品種改良を行なう場合において利点を有する。例えば、感光性の形質の導入を望まない場合に、感光性を有する品種との交配を避けることができ、逆に、感光性の形質の導入を望む場合に、感光性を有する品種との交配を行うことができる。また交雑後代個体から望ましい個体を選抜する際にも有効である。植物の感光性の有無を、その表現型により判断することに比して、遺伝子レベルで判断することは簡便で確実であるため、本発明の感光性の評価方法は、植物の品種改良において大きく貢献し得ると言える。   Evaluation of the photosensitivity of plants by the method of the present invention has advantages in the case of breed improvement by crossing plants, for example. For example, when it is not desired to introduce a photosensitive trait, it is possible to avoid mating with a cultivar having photosensitivity, and conversely, when mating with a photosensitive trait is desired, It can be performed. It is also effective when selecting desirable individuals from the progeny individuals of the cross. Since it is simple and reliable to judge the presence or absence of photosensitivity of a plant at the gene level as compared with judgment of its phenotype, the photosensitivity evaluation method of the present invention is greatly used in plant variety improvement. It can be said that it can contribute.

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが本発明はこれら実施例に制限されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

[実施例1]
量的形質遺伝子座(QTL)のHd5は第8染色体上に見い出され(図1)(Yano et al. TAG 95:1025-1032, 1997)、RFLPマーカーC166とR902の間に位置づけられ、R2976とは共分離することが判明していた(図3A)(Lin et al., Breeding Science 53:51-59, 2003)。しかしながらこの連鎖解析の精度では、マップベースクローニングによる遺伝子の単離・同定は困難であった。また出穂遅延作用をもつ「Kasalath」のHd5遺伝子は「日本晴」の対立遺伝子に対して優性に作用することが明らかとなっていた。「日本晴」の遺伝的背景に「Kasalath」のHd5遺伝子を置換した準同質遺伝子系統[NIL(Hd5)]と日本晴を異なる日長条件下で栽培し、それらの到穂日数を調査した。[NIL(Hd5)]は日本晴と比較して自然条件では14.2日、長日条件下で14.8日出穂が遅延したが、短日条件下では日本晴とほぼ同じであった(図2)。これらの結果から、Hd5遺伝子は出穂を遅延する機能を有し、その出穂遅延作用は長日条件下および自然条件下でのみ認められた(図2)。さらに、北海道に適応する栽培品種「はやまさり」と「Kasalath」の遺伝解析結果から、「はやまさり」の極早生性はHd5遺伝子の機能欠損あるいは著しい機能低下によって引き起こされている可能性が示唆されていた(野々上ら 育種学研究 第2巻(別1)p.13(2000) 第97回日本育種学会講演会講演要旨集、野々上ら 育種学研究 第5巻(別1)p.71(2003) 第103回日本育種学会講演会講演要旨集)。
[Example 1]
The quantitative trait locus (QTL) Hd5 is found on chromosome 8 (Figure 1) (Yano et al. TAG 95: 1025-1032, 1997) and is located between the RFLP markers C166 and R902, and R2976 and Were found to co-segregate (FIG. 3A) (Lin et al., Breeding Science 53: 51-59, 2003). However, with this linkage analysis accuracy, it has been difficult to isolate and identify genes by map-based cloning. In addition, it has been clarified that the Hd5 gene of “Kasalath” with heading delaying action acts dominantly on the allele of “Nihonbare”. We cultivated near-isogenic lines [NIL (Hd5)] in which the Hd5 gene of “Kasalath” was substituted on the genetic background of “Nipponbare” and Nipponbare under different day length conditions, and investigated the number of days to reach them. [NIL (Hd5)] was delayed by 14.2 days under natural conditions and 14.8 days under long-day conditions compared to Nipponbare, but almost the same as Nipponbare under short-day conditions (Fig. 2). From these results, the Hd5 gene has a function of delaying heading, and the head delaying effect was observed only under long-day conditions and natural conditions (FIG. 2). Furthermore, from the results of genetic analysis of the cultivars “Hayamasari” and “Kasalath” that are adapted to Hokkaido, it is possible that the extremely early growth of “Hayamasari” may be caused by a functional deficiency or significant functional decline in the Hd5 gene. Suggested (Nonoue et al. Breeding Research Vol. 2 (Ap. 1) p.13 (2000) The 97th Annual Meeting of the Breeding Society of Japan, Nonoue et al. Breeding Studies Vol. 5 (Ap. 1) p.71 (2003) Proceedings of the 103rd Annual Meeting of the Japan Breeding Society).

[実施例2] 高精度連鎖解析
マップベースクローニングに不可欠な大規模分離集団によるHd5領域の詳細な連鎖解析を行った。連鎖解析用の集団は「日本晴」と「Kasalath」の戻し交雑後代世代を用いた。戻し交雑後代からHd5領域がヘテロ型となり、他のゲノム領域の大部分が「日本晴」に置換された個体を選抜した。選抜個体の自殖後代2308個体(F2集団相当)から、Hd5を挟み込むCAPS (Cleaved Amplified Polymorphic Sequence)マーカーS21656 ( プライマー5'- CTGGTGAAGGAGAGGTCGTC -3'/配列番号:10および5'- GGTGAAGCAGCAGCATCCAT -3'/配列番号:11、制限酵素KpnI)およびR902 ( プライマー5'- TCACGAAAGAACACATTAAACTTTATCC -3'/配列番号:12および5'- TTCCTTCAATTATGTAGATGCCATTC -3'/配列番号:13、制限酵素Eco81I)を利用して、Hd5近傍に生じた組み換え染色体をもつ個体を選抜した。Hd5遺伝子座の遺伝子型の決定は、F3世代の後代検定によって行った。すなわち選抜個体(F2)の各自殖後代24個体をつくば市の実験圃場において栽培し、各系統内の到穂日数の分離状況からHd5の遺伝子型を判定した。連鎖解析の結果、Hd5はRFLPマーカーEH560とR2976の間に位置づけられ、それぞれのマーカーと14個体および4個体の組み換え個体が同定できた(図3B)。
[Example 2] High-precision linkage analysis Detailed linkage analysis of the Hd5 region was performed using a large-scale segregation population indispensable for map-based cloning. As the group for linkage analysis, the backcross generations of “Nippon Hare” and “Kasalath” were used. From the backcross progeny, individuals were selected in which the Hd5 region became heterozygous and most of the other genomic regions were replaced with “Nihonbare”. CAPS (Cleaved Amplified Polymorphic Sequence) marker S21656 (primer 5'- CTGGTGAAGGAGAGGTCGTC -3 '/ SEQ ID NO: 10 and 5'- GGTGAAGCAGCAGCATCCAT -3' / sandwiching Hd5 from 2308 self-breeding progeny of the selected individuals (corresponding to F2 population) SEQ ID NO: 11, restriction enzyme KpnI) and R902 (primer 5′-TCACGAAAGAACACATTAAACTTTATCC -3 ′ / SEQ ID NO: 12 and 5′-TTCCTTCAATTATGTAGATGCCATTC-3 ′ / SEQ ID NO: 13, restriction enzyme Eco81I) Individuals with recombinant chromosomes were selected. The genotype of the Hd5 locus was determined by a progeny test of the F3 generation. That is, 24 individual progeny progenies of the selected individuals (F2) were cultivated in an experimental field in Tsukuba City, and the genotype of Hd5 was determined from the segregation status of the arrival days within each line. As a result of linkage analysis, Hd5 was positioned between the RFLP markers EH560 and R2976, and each of the markers and 14 individuals and 4 recombinant individuals could be identified (FIG. 3B).

[実施例3] 人工的染色体(PACおよびBAC)クローンによるHd5遺伝子領域の整列化
Hd5遺伝子座を含むPACクローンP690F8(図3C)のゲノム塩基配列を解析した。得られた塩基配列情報を利用して、新規なCAPSマーカーおよびSNPマーカーを作出し、候補ゲノム領域をさらに限定した。その結果、Hd5遺伝子座はSNPマーカー14161(プライマー5'- TCATCCAGCGTGTCCTCATT -3'/ 配列番号:14および5'- TTTATGGGCTCTATGATTTG -3'/ 配列番号:15)および18485(プライマー5'- ATCAAGACAGGGGAAACCAG -3' /配列番号16:および5'- CGAGCACAACAGAGGAAATG -3'/ 配列番号:17)とそれぞれ1個の組み換えが検出され、CAPSマーカー106Ga(プライマー5'- CACTTGGAGACCTTGGATGG -3'/ 配列番号:18および5'- CCACCTTTCCCTCATTGTCG -3'/ 配列番号:19、制限酵素NlaIII)、SNPマーカー18169(プライマーはSNPマーカー18485と同じ)とは共分離した(図3D)。したがってHd5の候補領域はSNPマーカー14161と18485に挟み込まれる約4.3kbであることが明らかとなった。この候補領域の塩基配列に対してGENSCAN(http://genes.mit.edu/GENSCAN.html)による遺伝子予測ならびに類似性検索を行ったところ、1個の遺伝子が予測され、既知のCCAAT-box結合転写因子NF-Y蛋白のサブユニットB遺伝子(NF-YB遺伝子)と高い類似性を示した(図3E)。この予測遺伝子をHd5の候補として以降の解析を行った。
[Example 3] Hd5 gene region alignment by artificial chromosome (PAC and BAC) clones
The genomic nucleotide sequence of PAC clone P690F8 (Fig. 3C) containing the Hd5 locus was analyzed. Using the obtained nucleotide sequence information, new CAPS markers and SNP markers were created to further limit candidate genome regions. As a result, the Hd5 locus was identified as SNP marker 14161 (primer 5'-TCATCCAGCGTGTCCTCATT-3 '/ SEQ ID NO: 14 and 5'-TTTTATGGGCTCTATGATTTG-3' / SEQ ID NO: 15) and 18485 (primer 5'-ATCAAGACAGGGGAAACCAG-3 '/ SEQ ID NO: 16: and 5′-CGAGCACAACAGAGGAAATG-3 ′ / SEQ ID NO: 17) and one recombination were detected respectively, and CAPS marker 106Ga (primer 5′-CACTTGGAGACCTTGGATGG-3 ′ / SEQ ID NO: 18 and 5′-CCACCTTTCCCTCATTGTCG -3 ′ / SEQ ID NO: 19, restriction enzyme NlaIII) and SNP marker 18169 (primers are the same as SNP marker 18485) (FIG. 3D). Therefore, it was revealed that the candidate region of Hd5 is about 4.3 kb sandwiched between SNP markers 14161 and 18485. When gene prediction and similarity search were performed on the base sequence of this candidate region using GENSCAN (http://genes.mit.edu/GENSCAN.html), one gene was predicted and a known CCAAT-box It showed high similarity to the subunit B gene (NF-YB gene) of the binding transcription factor NF-Y protein (Fig. 3E). This predicted gene was used as a candidate for Hd5, and the subsequent analysis was performed.

[実施例4] Hd5遺伝子の塩基配列解析による候補遺伝子領域の特定
イネ品種「Kasalath」、「日本晴」および「はやまさり」について、Hd5 領域約4.3kbのゲノム塩基配列を解析した。この領域には、「Kasalath」と比較して「日本晴」では46箇所、「はやまさり」では47箇所の塩基置換および挿入・欠失が見い出された(図4)。また、「Kasalath」のcDNAの全長を決定し、ゲノム塩基配列と比較したところ、Hd5 は1個のエクソンからなり、転写領域の全長は1060bp、298アミノ酸からなるタンパク質をコードしていることが予測された(図4)。予測転写領域内の塩基配列の違いを「Kasalath」と比較すると、「日本晴」では10個の1塩基置換、「はやまさり」では「日本晴」の10個の1塩基置換に加えて19bpの欠失が見い出された。また、アミノ酸配列の違いを「Kasalath」と比較すると、「日本晴」では8個のアミノ酸が置換されていた。また、「はやまさり」に見いだされた19bpの欠失は、フレームシフトを引き起こし、その結果62番目のアミノ酸部位に停止コドンを生じさせることが明らかとなった(図5)。このことから、この19bpの欠失によって、「はやまさり」のHd5遺伝子は機能が消失していると推定された。
[Example 4] Identification of candidate gene region by base sequence analysis of Hd5 gene The genome base sequence of Hd5 region of about 4.3 kb was analyzed for rice cultivars "Kasalath", "Nippon Hare" and "Hayamasari". In this region, 46 base substitutions and 47 insertions and deletions were found in “Nipponbare” and “Hayamasari” compared to “Kasalath” (FIG. 4). In addition, when the total length of the cDNA of “Kasalath” was determined and compared with the genomic base sequence, it was predicted that Hd5 consists of one exon and that the transcription region has a total length of 1060 bp and encodes a protein consisting of 298 amino acids. (Figure 4). Comparing the differences in the nucleotide sequence within the predicted transcription region with “Kasalath”, the “Nippon Hare” has 10 single-base substitutions, and the “Hayamasari” has 10 single-base substitutions in addition to “Nippon Haru”. Loss was found. Also, comparing the difference in amino acid sequence with “Kasalath”, “Nippon Hare” had 8 amino acid substitutions. In addition, it was revealed that the 19 bp deletion found in “Hayamasari” caused a frameshift, resulting in a stop codon at the 62nd amino acid site (FIG. 5). From this, it was estimated that the Hd5 gene of “Hayamasari” had lost its function due to this 19 bp deletion.

[実施例5] Hd5候補遺伝子の機能証明
形質転換には、機能のあるHd5対立遺伝子を持っていると推定されるインド型品種「Kasalath」由来のゲノムDNA断片を用いた。すなわち、「Kasalath」のゲノムDNAから作成されたBACライブラリー(Baba et al., Bulletin of the NIAR 14: 41-49, 2000)に対して、Hd5近傍の塩基配列を増幅するプライマー対P690F8T(5'- ACTTCTCAGCGTCTTGTTCC -3'/ 配列番号:20および5'- GATTTACCTCGTCATTGCCA -3'/ 配列番号:21)およびP700F2S(5'- AGGTCAGAGGAACATCATTG -3'/ 配列番号:22および5'- GGTTTGGAAGGTGGTATTGT -3'/ 配列番号:23)によるスクリーニングを行い、Hd5候補遺伝子をカバーするBACクローンB179C8およびB196F2を選抜した(図3C)。その後の詳細な連鎖解析によりHd5候補遺伝子を含むことが判明したBACクローンB179C8より候補遺伝子領域を含む HindIII-EagI 4.2kb断片(図3E)を切り出し、Ti-プラスミドベクターpPZP2H-lac(Fuse et al. Plant Biotechnology 18: 219-222, 2001)に組み込み、アグロバクテリウムを介して「日本晴」に導入した。再分化植物体は速やかに長日条件(14.5時間明)のグロースチャンバーに移して育成し、出穂までの所要日数を調査した。形質転換当代(T0)では、HindIII-EagI 4.2kb断片を導入した個体(1〜7コピー導入、19個体)のほとんどがベクターのみ(1〜3コピー導入、7個体)よりも遅く出穂した(図6A)。これより、HindIII-EagI 4.2kb断片が長日条件下で出穂を著しく遅延させるHd5遺伝子の作用を持つことが示唆された。さらに、導入遺伝子の出穂遅延作用を確認するために、出穂が遅延した形質転換当代のなかから1コピー導入された個体を選抜し、その自殖後代を長日(14.5時間)条件で栽培して、到穂日数を調査した。ベクターのみを持つ個体が93〜108日で出穂し、「日本晴」とほぼ同じであったのに対し、HindIII-EagI 4.2kb断片を持つ個体は125〜175日と晩生で、それらの到穂日数は準同質遺伝子系統[NIL(Hd5)]とほぼ同じであった(図6B)。
[Example 5] Proof of function of candidate Hd5 gene For transformation, a genomic DNA fragment derived from the Indian variety "Kasalath" presumed to have a functional Hd5 allele was used. That is, for the BAC library (Baba et al., Bulletin of the NIAR 14: 41-49, 2000) created from the genomic DNA of “Kasalath”, a primer pair P690F8T (5 '-ACTTCTCAGCGTCTTGTTCC-3' / SEQ ID NO: 20 and 5'- GATTTACCTCGTCATTGCCA-3 '/ SEQ ID NO: 21) and P700F2S (5'-AGGTCAGAGGAACATCATTG-3' / SEQ ID NO: 22 and 5'- GGTTTGGAAGGTGGTATTGT-3 '/ sequence No. 23) was screened and BAC clones B179C8 and B196F2 covering the Hd5 candidate gene were selected (FIG. 3C). Subsequent detailed linkage analysis revealed a HindIII-EagI 4.2 kb fragment (FIG. 3E) containing the candidate gene region from BAC clone B179C8, which was found to contain the Hd5 candidate gene, and Ti-plasmid vector pPZP2H-lac (Fuse et al. Plant Biotechnology 18: 219-222, 2001) and introduced into “Nipponbare” via Agrobacterium. Redifferentiated plants were quickly transferred to a growth chamber under long-day conditions (14.5 hours light) and grown, and the number of days required for heading was investigated. In the transformation generation (T0), most of the individuals into which the HindIII-EagI 4.2kb fragment was introduced (1-7 copies introduced, 19 individuals) emerged later than the vector alone (1-3 copies introduced, 7 individuals) (Fig. 6A). This suggests that the HindIII-EagI 4.2 kb fragment has the action of the Hd5 gene that significantly delays heading under long day conditions. Furthermore, in order to confirm the delayed heading action of the transgene, we selected individuals with one copy introduced from the transformation generations where heading was delayed, and cultivated their progeny progeny on long days (14.5 hours) The number of days reached was investigated. Individuals with only the vector headed from 93 to 108 days and were almost the same as “Nippon Hare”, whereas individuals with the HindIII-EagI 4.2 kb fragment were 125 to 175 days late. Was almost the same as the near-isogenic line [NIL (Hd5)] (FIG. 6B).

HindIII-EagI 4.2kb断片を導入した個体については、「Kasalath」由来のNF-YB様候補遺伝子の発現を遺伝子特異的マーカー(プライマー5'- TCACATGAAGAGTAGGAAGAGCT -3'/ 配列番号:24および5'- TGATGAACTCCGACACGCAC -3'/ 配列番号:25、制限酵素TaqI)を用いてRT-PCRによって確認した。その結果、すべての個体において「Kasalath」由来のNF-YB様候補遺伝子の転写が認められた(図7)。   For the individual into which the HindIII-EagI 4.2 kb fragment was introduced, the expression of the NF-YB-like candidate gene derived from “Kasalath” was expressed by a gene-specific marker (primer 5′-TCACATGAAGAGTAGGAAGAGCT-3 ′ / SEQ ID NO: 24 and 5′-TGATGAACTCCGACACGCACAC). -3 ′ / SEQ ID NO: 25, restriction enzyme TaqI) was confirmed by RT-PCR. As a result, transcription of NF-YB-like candidate genes derived from “Kasalath” was observed in all individuals (FIG. 7).

NF-YB様遺伝子の「はやまさり」への形質転換実験を行った。形質転換当代(T0)では、HindIII-EagI 4.2kb断片を導入した個体(25個体)の再分化後の到穂日数は49〜74日で、通常「はやまさり」が播種後50日前後で出穂するのと比較して出穂が遅くなっていると考えられた。2種類の晩生個体の自殖後代(T1)を、同じく長日条件で栽培したところ、後代集団において、それぞれ早生個体(50〜55日)と晩生個体(60〜74日)とが分離した(図8)。晩生個体はすべて導入した「Kasalath」由来のNF-YB様遺伝子を保持していた。一方、「はやまさり」の到穂日数は早生個体と同様に52日程度であった(図8)。
以上の結果からNF-YB様遺伝子が長日条件で出穂を遅延させる機能を有し、Hd5であることが立証された。
An experiment of transformation of NF-YB-like gene into “Hayamasari” was performed. In the transformation generation (T0), the number of days after redifferentiation of the individuals (25 individuals) into which the HindIII-EagI 4.2 kb fragment was introduced was 49 to 74 days, and normally “Hayamasari” was around 50 days after sowing. It was thought that heading was late compared with heading. When two kinds of late-bred individuals were cultivated in the same long-day condition (T1), early-born individuals (50-55 days) and late-born individuals (60-74 days) were separated in the progeny population ( Figure 8). All late-stage individuals retained the NF-YB-like gene derived from the introduced “Kasalath”. On the other hand, the number of days of arrival of “Hayamasari” was about 52 days, similar to that of early-growing individuals (FIG. 8).
These results demonstrated that the NF-YB-like gene has a function of delaying heading under long-day conditions and is Hd5.

[実施例6] Hd5遺伝子の発現解析
Hd5遺伝子の1日の発現量の変化を調べた。長日条件(14時間明)および短日条件(9時間明)の人工気象室内で播種から1ヵ月間育成した日本晴の葉を3時間毎に採取した。これらの材料より全RNAを抽出し、Hd5遺伝子について定量RT-PCR解析を行なった(プライマー5'-GATGCCCTCGAACTCCATCA-3'/配列番号:26および5'-ACGGCGTTCTACGCGC-3'/配列番号:27、プローブ 5'-CCGCAGTACGCCTTGTTCCCTGA-3'/配列番号:28)。その結果、Hd5遺伝子のmRNAの蓄積量は明期の間は上昇し、暗期になると下降してきて朝には最低レベルになることが判明した(図9)。また、Hd5遺伝子の出穂遅延作用が明瞭な長日条件において短日条件よりもmRNAが多く蓄積されていることが明らかとなった(図9)。感光性に関与する遺伝子の一部は、それらの発現が日周変動を示すことが明らかにされている(Kojima et al., Plant Cell Physiol. 43:1096-1105, 2002)。これらの結果から、日周変動でもたらされる発現量比の変化が感光性の発現において重要な役割を果たしていることが推定され、Hd5遺伝子発現の日周変動も、感光性遺伝子群の相互作用の一端を担うものと考えられる。
[Example 6] Expression analysis of Hd5 gene
Changes in the daily expression level of the Hd5 gene were examined. Nipponbare leaves grown for 1 month after sowing were collected every 3 hours in an artificial climate room under long-day conditions (14-hour light) and short-day conditions (9-hour light). Total RNA was extracted from these materials, and quantitative RT-PCR analysis was performed on the Hd5 gene (primer 5'-GATGCCCTCGAACTCCATCA-3 '/ SEQ ID NO: 26 and 5'-ACGGCGTTCTACGCGC-3' / SEQ ID NO: 27, probe) 5′-CCGCAGTACGCCTTGTTCCCTGA-3 ′ / SEQ ID NO: 28). As a result, it was found that the amount of Hd5 mRNA accumulated increased during the light period, decreased during the dark period, and reached the lowest level in the morning (FIG. 9). Moreover, it was revealed that more mRNA was accumulated in the long-day condition where the heading delaying action of the Hd5 gene was clear (FIG. 9) than in the short-day condition. Some genes involved in photosensitivity have been shown to show diurnal variation in their expression (Kojima et al., Plant Cell Physiol. 43: 1096-1105, 2002). From these results, it is presumed that the change in the expression ratio caused by diurnal variation plays an important role in the development of photosensitivity, and diurnal variation in Hd5 gene expression is also due to the interaction of the photosensitive gene group. It is considered to play a part.

[実施例7] Hd5遺伝子の機能診断
Hd5遺伝子の機能診断が可能であるかどうかと明らかにするために、「はやまさり」に見いだされたHd5遺伝子内の欠失19bpを含むゲノム断片を増幅できるプライマー対(5'-TCACATGAAGAGTAGGAAGAGCT-3'/配列番号:29 および 5'-TGATGAACTCCGACACGCAC-3'/配列番号:30)を用いて、日本で栽培される品種あるいはこれまで栽培されてきた品種7品種の各品種ゲノムDNAをテンプレートとしてPCRによる増幅を行った(図10)。本州地域で栽培される品種「日本晴」、「ササニシキ」および「コシヒカリ」では300bpのゲノム断片が増幅されるの対して、北海道に適応した品種「はやまさり」、「早生富国」および「農林20号」では280bpのゲノム断片が、「ほしのゆめ」では300bpのゲノム断片が増幅された(図10)。「ほしのゆめ」と「はやまさり」の遺伝解析の結果から、「ほしのゆめ」は機能を有するHd5遺伝子をもち、これが「ほしのゆめ」が「はやまさり」より10日程度晩生の原因となることが明らかにされている(野々上ら 育種学研究 第5巻(別1)p.71(2003) 第103回日本育種学会講演会講演要旨集)。これらの結果は、北海道地域で栽培される極早生品種には、Hd5遺伝子の機能を持つ品種と機能が欠損する品種が存在し、今回用いたプライマー対はHd5遺伝子の機能の有無の診断に利用できることを示している。
[Example 7] Functional diagnosis of Hd5 gene
Primer pair (5'-TCACATGAAGAGTAGGAAGAGCT-3 which can amplify a genomic fragment containing 19bp deletion in Hd5 gene found in "Hayamasari" to clarify whether functional diagnosis of Hd5 gene is possible '/ SEQ ID NO: 29 and 5'-TGATGAACTCCGACACGCAC-3' / SEQ ID NO: 30) by PCR using the genomic DNA of each of the cultivars cultivated in Japan or the 7 cultivars cultivated so far as templates. Amplification was performed (Figure 10). The varieties “Nipponbare”, “Sasanishiki” and “Koshihikari” cultivated in the Honshu region amplify 300 bp genomic fragments, while the varieties “Hayamasari”, “Hayasei Toguni” and “Noryo 20” adapted to Hokkaido The “No.” amplified a 280 bp genomic fragment and the “Hoshinoyume” amplified a 300 bp genomic fragment (FIG. 10). From the results of genetic analysis of “Hoshi no Yume” and “Hayamasari”, “Hoshi no Yume” has a functional Hd5 gene, which causes “Hoshi no Yume” to cause late life about 10 days after “Haya Masari”. (Nonoue et al., Breeding Studies Vol.5 (Another 1) p.71 (2003) The 103rd Annual Meeting of the Breeding Society of Japan) These results indicate that there are some varieties with Hd5 gene function and varieties lacking in the very early cultivars cultivated in the Hokkaido region. It shows what you can do.

Hd5遺伝子のイネ染色体上の位置を示す図である。It is a figure which shows the position on the rice chromosome of Hd5 gene. 「Kasalath」のHd5遺伝子の準同質遺伝子系統[NIL(Hd5)]とその繰り返し親(日本晴)の短日、長日および自然条件下での到穂日数を示す図である。自然条件は農業生物資源研究所(茨城県つくば市)の圃場で栽培し、短日および長日条件は農業生物資源研究所のグロースチャンバー(光量子500マイクロモル、昼夜温度はそれぞれ28℃(7:00〜19:00)および24℃(19:00〜7:00)内で移植を行わずに栽培した。It is a figure which shows the number of days to the earliest of the near isogenic line [NIL (Hd5)] of Hd5 gene of "Kasalath", and its repetitive parent (Nihonbare) under short and long days, and natural conditions. Natural conditions are cultivated in the field of the National Institute for Agrobiological Sciences (Tsukuba, Ibaraki Prefecture), and short- and long-day conditions are the growth chambers of the National Institute for Agrobiological Resources (photon 500 micromolar, day and night temperature 28 ° C (7: The plants were cultivated at 00-19: 00) and 24 ° C. (19: 00-7: 00) without transplanting. Hd5領域の高精度連鎖地図および候補ゲノム領域を示す図である。Linら(Breeding Science 53:51-59, 2003)の連鎖地図2308個体の分離集団とRFLPマーカーを用いて作成した連鎖地図。地図上の記号はRFLPマーカー、地図下の数値は各マーカー間で検出された組み換え数を示す。ゲノムクローンの整列および連鎖地図。PナンバーはPACクローン(日本晴)、BナンバーはBACクローン(Kasalath)を示す。塩基配列情報に基づき作成したCAPSマーカーによる詳細な連鎖地図。↓は組み換えが起こった位置を示す。It is a figure which shows the high precision linkage map and candidate genome area | region of Hd5 area | region. Link et al. (Breeding Science 53: 51-59, 2003) Linkage map created using a segregated population of 2308 individuals and RFLP markers. The symbol on the map indicates the RFLP marker, and the numerical value below the map indicates the number of recombination detected between the markers. Genomic clone alignment and linkage map. P number indicates PAC clone (Nipponbare) and B number indicates BAC clone (Kasalath). Detailed linkage map with CAPS markers created based on nucleotide sequence information. ↓ indicates the position where recombination occurred. Hd5遺伝子の構造および遺伝子候補領域の塩基配列多型を示す図である。It is a figure which shows the structure of a Hd5 gene, and the base sequence polymorphism of a gene candidate area | region. Hd5タンパク質のアミノ酸配列の比較を示す図である。はやまさりのフレームシフトの位置を矢印で示した。It is a figure which shows the comparison of the amino acid sequence of Hd5 protein. The position of Hayamasari's frame shift is indicated by an arrow. 「Kasalath」のHindIII-EagI 4.2kb断片を「日本晴」に導入した形質転換植物の長日条件(14.5時間日長)での到穂日数の頻度分布を示す図である。Aは形質転換当代(長日条件、「日本晴」に導入:T0)、Bは形質転換後代(長日条件、「日本晴」に導入、1コピー:T1)の結果を示す。It is a figure which shows the frequency distribution of the number of days to ear | spear on the long day conditions (14.5 hours day length) of the transformed plant which introduce | transduced HindIII-EagI 4.2kb fragment of "Kasalath" into "Nihonbare". A shows the result of the transformation day (long day condition, introduced in “Nippon Hare”: T0), and B shows the result of the next generation of transformation (long day condition, introduced in “Nippon Hare”, 1 copy: T1). 「日本晴」に「Kasalath」のHindIII-EagI 4.2kb断片を導入した形質転換後代個体(T1)における「Kasalath」 NF-YB様遺伝子の発現解析を示す写真である。形質転換後代個体(導入遺伝子を持つHindIII-EagI 4.2kbおよびベクターのみを導入したvector)の全RNAよりcDNAを合成しRT-PCRの鋳型として用いた。得られた増幅産物をTaqIで消化後、電気泳動を行った。300bpは「Kasalath」由来の増幅産物、260bpは「日本晴」由来の増幅産物を示す。180bpはコントロール反応のユビキチンの増幅産物。It is a photograph showing the expression analysis of the “Kasalath” NF-YB-like gene in transgenic progeny individuals (T1) in which the HindIII-EagI 4.2 kb fragment of “Kasalath” was introduced into “Nipponbare”. CDNA was synthesized from the total RNA of the transgenic progeny (HindIII-EagI 4.2 kb with transgene and vector into which only the vector was introduced) and used as a template for RT-PCR. The obtained amplification product was digested with TaqI and then subjected to electrophoresis. 300 bp represents an amplification product derived from “Kasalath”, and 260 bp represents an amplification product derived from “Nipponbare”. 180bp is a ubiquitin amplification product of the control reaction. 「Kasalath」のHindIII-EagI 4.2kb断片を「はやまさり」に導入した形質転換後代(T1)の長日条件(14.5時間日長)での到穂日数の頻度分布を示す図である。Aは形質転換後代(長日条件、「はやまさり」に導入1、2コピー:T1)、Bは形質転換後代(長日条件、「はやまさり」に導入1、2コピー:T1)の結果を示す。It is a figure which shows the frequency distribution of the number of days to the earliest in the long day conditions (14.5 hours day length) of the progeny (T1) of the transformation which introduce | transduced the HindIII-EagI 4.2kb fragment of "Kasalath" into "Hayamasari". A is the progeny of transformation (long day condition, introduced in “Hayamasari”, 1 copy: T1), B is the progeny of transformation (long day condition, introduced in “Hayamasari”, 1 copy: T1) Results are shown. Hd5mRNAの蓄積量の日変化を示す図である。長日条件(7時から22時、14時間明)および短日条件(7時〜16時、9時間明)で1ヵ月育成した「日本晴」の葉を3時間毎に採取し、定量RT-PCRを行った結果を示す図である。各2検体について3回づつPCRを行い、計6回の平均値をグラフ化した。標準偏差をエラーバーで示した。It is a figure which shows the daily change of the accumulation amount of Hd5 mRNA. “Nippon Hare” leaves grown for 1 month under long-day conditions (7 am to 22:00, 14 hours light) and short-day conditions (7 am to 4 pm, 9 hours light) are collected every 3 hours for quantitative RT- It is a figure which shows the result of having performed PCR. PCR was performed 3 times for each 2 samples, and the average of 6 times in total was graphed. Standard deviation is indicated by an error bar. Hd5特異的マーカーによるHd5機能欠損型品種の識別を示す図である。Hd5特異的プライマー対を用いて各品種ゲノムDNAをテンプレートとしてPCR増幅し、3%アガロースゲルで電気泳動を行った。It is a figure which shows the identification of the Hd5 function deficient type | mold type | mold by a Hd5-specific marker. PCR amplification was performed using each kind of genomic DNA as a template using Hd5-specific primer pairs, and electrophoresis was performed on a 3% agarose gel.

Claims (20)

植物の感光性を増加させる機能を有する植物由来のタンパク質をコードする、下記(a)から(d)のいずれかに記載のDNA。
(a)配列番号:3または6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA。
(b)配列番号:1,2,4または5のいずれかに記載の塩基配列のコード領域を含むDNA。
(c)配列番号:3または6に記載のアミノ酸配列において1または複数のアミノ酸が置換、欠失、付加、および/または挿入されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA。
(d)配列番号:1,2,4または5のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA。
The DNA according to any one of (a) to (d) below, which encodes a plant-derived protein having a function of increasing plant photosensitivity.
(A) DNA encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 3 or 6.
(B) DNA containing the coding region of the base sequence described in any one of SEQ ID NOs: 1, 2, 4 or 5.
(C) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 or 6.
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, 2, 4 or 5.
イネ由来である、請求項1に記載のDNA。 The DNA according to claim 1, which is derived from rice. 請求項1または2に記載のDNAの転写産物と相補的なRNAをコードするDNA。 A DNA encoding an RNA complementary to the transcription product of the DNA according to claim 1 or 2. 請求項1または2に記載のDNAの転写産物を特異的に開裂するリボザイム活性を有するRNAをコードするDNA。 A DNA encoding an RNA having a ribozyme activity that specifically cleaves the transcription product of the DNA according to claim 1 or 2. 植物細胞における発現時に、共抑制効果により、請求項1または2に記載のDNAの発現を抑制させるRNAをコードするDNA。 A DNA encoding an RNA that suppresses the expression of the DNA according to claim 1 or 2 due to a co-suppression effect during expression in a plant cell. 請求項1から5のいずれかに記載のDNAを含むベクター。 A vector comprising the DNA according to any one of claims 1 to 5. 請求項6に記載のベクターが導入された宿主細胞。 A host cell into which the vector according to claim 6 has been introduced. 請求項6に記載のベクターが導入された植物細胞。 A plant cell into which the vector according to claim 6 has been introduced. 請求項8に記載の植物細胞を含む形質転換植物体。 A transformed plant comprising the plant cell according to claim 8. 請求項9に記載の形質転換植物体の子孫またはクローンである、形質転換植物体。 A transformed plant that is a descendant or clone of the transformed plant according to claim 9. 請求項9または10に記載の形質転換植物体の繁殖材料。 The propagation material of the transformed plant body of Claim 9 or 10. 請求項1から5のいずれかに記載のDNAを植物細胞に導入し、該植物細胞から植物体を再生させる工程を含む、形質転換植物体の製造方法。 A method for producing a transformed plant comprising the steps of introducing the DNA according to any one of claims 1 to 5 into a plant cell and regenerating the plant from the plant cell. 請求項1または2に記載のDNAによりコードされるタンパク質。 A protein encoded by the DNA according to claim 1 or 2. 請求項7に記載の宿主細胞を培養し、該細胞またはその培養上清から組換えタンパク質を回収する工程を含む、請求項13に記載のタンパク質の製造方法。 The method for producing a protein according to claim 13, comprising a step of culturing the host cell according to claim 7 and recovering the recombinant protein from the cell or a culture supernatant thereof. 請求項13に記載のタンパク質に結合する抗体。 An antibody that binds to the protein of claim 13. 配列番号:1,2,4または5のいずれかに記載の塩基配列またはその相補配列に相補的な少なくとも15の連続する塩基を含むポリヌクレオチド。 A polynucleotide comprising at least 15 contiguous bases complementary to the base sequence described in any of SEQ ID NOs: 1, 2, 4 or 5 or a complementary sequence thereof. 請求項1または2に記載のDNAを植物体の細胞内で発現させる工程を含む、植物の感光性を増加させる方法。 A method for increasing the photosensitivity of a plant, comprising the step of expressing the DNA according to claim 1 or 2 in a plant cell. 請求項3から5のいずれかに記載のDNAを植物体の細胞内で発現させる工程を含む、植物の感光性を低下させる方法。 A method for reducing the photosensitivity of a plant, comprising the step of expressing the DNA according to any one of claims 3 to 5 in a cell of the plant body. 請求項1から5のいずれかに記載のDNA、もしくは請求項6に記載のベクターを有効成分とする、植物の感光性を改変する薬剤。 An agent for modifying the photosensitivity of a plant, comprising the DNA according to any one of claims 1 to 5 or the vector according to claim 6 as an active ingredient. 以下の(a)〜(c)の工程を含む、植物の感光性を判定する検査方法。
(a)被検植物体および繁殖媒体からDNA試料を調製する工程。
(b)該DNA試料から請求項1に記載のDNA領域を増幅する工程。
(c)植物の品種・系統から請求項1に記載のDNA領域を増幅したDNA断片と、該DNA試料から増幅したDNA断片の分子量または塩基配列を比較する工程。
The inspection method which determines the photosensitivity of a plant including the process of the following (a)-(c).
(A) A step of preparing a DNA sample from a test plant body and a propagation medium.
(B) A step of amplifying the DNA region according to claim 1 from the DNA sample.
(C) A step of comparing the molecular weight or base sequence of the DNA fragment obtained by amplifying the DNA region according to claim 1 from the variety / line of plant with the DNA fragment amplified from the DNA sample.
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WO2011078308A1 (en) 2009-12-24 2011-06-30 独立行政法人農業生物資源研究所 GENE Dro1 CONTROLLING DEEP-ROOTED CHARACTERISTICS OF PLANT AND UTILIZATION OF SAME

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