JP2006042729A - Method for producing double-petaled plant, plant obtained by using the method and use of the plant - Google Patents

Method for producing double-petaled plant, plant obtained by using the method and use of the plant Download PDF

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Keiichiro Hiratsu
圭一郎 平津
Nobutaka Mitsuta
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for easily and surely producing a double-petaled plant in a short term, by converting a transcription factor contributing to pistil formation into a transcription suppressing factor and suppressing the transcription of a target gene of the transcription factor. <P>SOLUTION: A chimeric protein obtained by fusing the transcription factor with a functional peptide is produced in plant cells by introducing into the plant cells a chimeric gene of a polynucleotide encoding the transcription factor contributing to pistil formation and a polynucleotide encoding a functional peptide converting the optional transcription factor into the transcription suppressing factor. The chimeric protein suppresses expression of gene targeting the transcription factor to produce double-petaled plant. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、八重咲き植物体の生産方法およびこれを用いて得られる植物体、並びにその利用に関するものであり、特に遺伝子の転写を抑制することによる八重咲き植物体の生産方法およびこれを用いて得られる植物体、並びにその利用に関するものである。   The present invention relates to a method for producing double-flowered plants, a plant obtained using the same, and use thereof, and in particular, a method for producing double-flowered plants by suppressing gene transcription and obtained using the same. The present invention relates to a plant body and its use.

一般に、花はがく、花弁、雄しべ、雌しべの4つの器官からなり、花芽分裂組織を4つの同心円状領域、つまり、外側からwhorl1〜4に分けた場合、whorl1には4つのがく、whorl2には4つの花弁、whorl3には6つの雄しべ、whorl4には2つの心皮が融合した雌しべが作られる。これらの器官の形質は、花のホメオティック遺伝子によって決定されることが知られている(非特許文献1)。花のホメオティック遺伝子は、A、B、Cの3クラスに分類され、転写因子をコードしている。そのため、これらの遺伝子群の組み合わせによって、花芽分裂組織に形成される花器官の種類が決定される。すなわち、クラスAのみが働くとがくが、クラスAとBが協働すると花弁が、クラスBとCが協働すると雄しべが、クラスCのみが働くと雌しべが形成される。したがって、ホメオティック遺伝子の機能が突然変異などで失われると、ある器官が他の器官の形質に転換する。このような変化はホメオティックな変換と呼ばれ、植物ではシロイヌナズナ等で花の器官形質決定に関与するホメオティック遺伝子が明らかになっている(非特許文献1)。   Generally, it consists of four organs: flower postcards, petals, stamens and pistils. When the flower bud meristem is divided into four concentric regions, that is, from one to four, the four ones in whol1 and the two in one Four petals, six stamens for whol3, and two pistils with two heart skins fused to whol4. It is known that the traits of these organs are determined by floral homeotic genes (Non-patent Document 1). Flower homeotic genes are classified into three classes, A, B, and C, and encode transcription factors. Therefore, the combination of these gene groups determines the type of flower organ formed in the flower bud meristem. That is, only class A works, but petals are formed when classes A and B cooperate, stamens form when classes B and C cooperate, and pistils form when only class C works. Therefore, when the function of a homeotic gene is lost due to mutation or the like, one organ is transformed into a trait of another organ. Such a change is called homeotic conversion, and in plants, homeotic genes involved in determination of floral organ traits have been clarified in Arabidopsis (Non-patent Document 1).

agamous遺伝子(以下「AG遺伝子」と称する)は、上記のクラスC遺伝子であり、AG遺伝子の機能が失われたAG変異体では、クラスAの機能が花の全領域に及び、雄しべが花弁に変化し、野生型では雌しべとなる領域に新しい花が作られ、花の形態は八重咲きとなることが知られている(非特許文献1)。   The agamous gene (hereinafter referred to as “AG gene”) is the above-mentioned class C gene. In the AG mutant in which the function of the AG gene is lost, the function of class A extends to the entire region of the flower and the stamens to the petal. It is known that in the wild type, a new flower is formed in a region that is a pistil, and the form of the flower is double bloom (Non-patent Document 1).

これまで、八重咲き植物体の作製を目的として花の形態を変化させる場合は、その目的とする形質を有する植物の品種を掛け合わせる交配育種を行うのが一般的である。   Until now, when the shape of a flower is changed for the purpose of producing a double blooming plant body, it is common to carry out cross breeding by crossing varieties of plants having the target character.

また、近年、特定の遺伝子の働きを抑制する方法として、2本鎖RNAを細胞の中に入れ、その配列に相同な細胞のmRNAを分解するRNA干渉(RNAi)法が広く用いられるようになってきている。   In recent years, RNA interference (RNAi) has been widely used as a method for suppressing the action of a specific gene by putting double-stranded RNA into a cell and degrading cellular mRNA that is homologous to the sequence. It is coming.

ところで、本発明者は、任意の転写因子を転写抑制因子に転換するペプチドを種々見出している(例えば、特許文献1〜7、非特許文献2、3参照)。このペプチドは、Class II ERF(Ethylene Responsive Element Binding Factor)タンパク質や植物のジンクフィンガータンパク質(Zinc Finger Protein、例えばシロイヌナズナSUPERMANタンパク質等)から切り出されたもので、極めて単純な構造を有している。   By the way, the present inventor has found various peptides that convert an arbitrary transcription factor into a transcriptional repression factor (see, for example, Patent Documents 1 to 7, Non-Patent Documents 2 and 3). This peptide is excised from Class II ERF (Ethyrene Responsive Element Binding Factor) protein and plant zinc finger protein (Zinc Finger Protein, such as Arabidopsis SUPERMAN protein, etc.) and has a very simple structure.

さらに、本発明者は、種々の転写因子と上記ペプチドとを融合させた融合タンパク質(キメラタンパク質)をコードする遺伝子を植物体内に導入することを試みている。そして、これにより、転写因子が転写抑制因子に転換され、該転写因子が転写を促進する標的遺伝子の発現が抑制された植物体を生産することに成功している。
特開2001−269177公報(平成13年(2001)10月2日公開) 特開2001−269178公報(平成13年(2001)10月2日公開) 特開2001−292776公報(平成13年(2001)10月2日公開) 特開2001−292777公報(平成13年(2001)10月23日公開) 特開2001−269176公報(平成13年(2001)10月2日公開) 特開2001−269179公報(平成13年(2001)10月2日公開) 国際公開第WO03/055903号パンフレット(平成15年(2003)7月10日公開) 酒井一著、「植物の形を決める分子機構」、秀潤社、150−155頁 Ohta,M.,Matsui,K.,Hiratsu,K.,Shinshi,H.and Ohme−Takagi,M.,The Plant Cell, Vol.13,1959−1968,August,2001 Hiratsu,K.,Ohta,M.,Matsui,K.,Ohme−Takagi,M.,FEBS Letters 514(2002)351−354
Furthermore, the present inventor has attempted to introduce a gene encoding a fusion protein (chimeric protein) in which various transcription factors are fused with the above peptide into a plant body. As a result, the transcription factor is converted into a transcription repressing factor, and the transcription factor has succeeded in producing a plant in which the expression of a target gene that promotes transcription is suppressed.
JP 2001-269177 A (released on October 2, 2001) JP 2001-269178 A (published on October 2, 2001) JP 2001-292776 A (published on October 2, 2001) JP 2001-292777 A (released on October 23, 2001) JP 2001-269176 A (released on October 2, 2001) JP 2001-269179 A (published October 2, 2001) International Publication No. WO03 / 055903 pamphlet (published July 10, 2003) Sakai, “Molecular mechanisms that determine plant shape”, Shujunsha, pages 150-155 Ohta, M .; , Matsui, K .; , Hiratsu, K .; , Shinshi, H .; and Ohme-Takagi, M .; , The Plant Cell, Vol. 13, 1959-1968, August, 2001. Hiratsu, K .; Ohta, M .; , Matsui, K .; Ohme-Takagi, M .; , FEBS Letters 514 (2002) 351-354.

しかしながら、従来の交配育種による方法では、目的とする形質を有する植物を生産するためには、長い年月と、熟練者の経験が必要である。したがって、短期間で簡便、確実に八重咲き植物体を得ることは非常に困難である。   However, in the conventional method of cross breeding, in order to produce a plant having the target character, a long period of time and experience of an expert are required. Therefore, it is very difficult to obtain a double blooming plant easily and reliably in a short period of time.

また、上記RNAi法によってAG遺伝子の機能を抑制し、八重咲き植物体を得ることも考えられるが、RNAi法には、遺伝子の発現を抑制する場合にターゲットとする部位の決定が困難であり、試行錯誤が必要であること、コンストラクトの構築が難しいこと、細胞によってはトランスフェクションの効率が低く、RNA干渉の効果が限定されること、等の種々の問題点がある。したがって、RNAi法によって八重咲き植物体を短期間で簡便、確実に得ることは非常に困難である。   In addition, it is conceivable to suppress the function of the AG gene by the above RNAi method to obtain a double blooming plant body. However, the RNAi method is difficult to determine a target site for suppressing gene expression. There are various problems such as the need for mistakes, the difficulty in constructing constructs, the low transfection efficiency of some cells, and the limited effects of RNA interference. Therefore, it is very difficult to obtain a double-flowered plant body easily and reliably in a short period of time by the RNAi method.

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、雌しべの形成に関与する転写因子を転写抑制因子に転換し、上記転写因子の標的遺伝子の転写を抑制することにより、短期間で簡便、確実に八重咲き植物体を生産する方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to convert a transcription factor involved in pistil formation into a transcription repressor and to suppress transcription of a target gene of the transcription factor. Another object of the present invention is to provide a method for producing a double bloom plant in a short period of time with ease and reliability.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、雌しべの形成に関与する転写因子を転写抑制因子に転換し、上記転写因子の標的遺伝子の転写を抑制することにより、八重咲き植物体を短期間で簡便、確実に生産することができることを初めて明らかにし、本発明を完成させるに至った。   As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventor converted a transcription factor involved in pistil formation into a transcriptional repressing factor, and repressed transcription of the target gene of the transcription factor, thereby producing a double blooming plant. It was revealed for the first time that the body can be produced easily and reliably in a short period of time, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明にかかる八重咲き植物体の生産方法は、雌しべの形成に関与する転写因子と、任意の転写因子を転写抑制因子に転換する機能性ペプチドとを融合させたキメラタンパク質を植物体で生産させることにより、花の形態を八重咲きにすることを特徴としている。   That is, the method for producing a double bloom plant according to the present invention produces a chimeric protein in which a transcription factor involved in pistil formation and a functional peptide that converts any transcription factor into a transcription repressor is fused in the plant. It is characterized by making the flower form into double bloom.

上記構成によれば、上記転写因子を転写抑制因子に転換することができ、植物体内では、上記転写因子の標的遺伝子の転写が抑制される。また、上記転写因子の標的遺伝子の転写を抑制するという形質は、ドミナントであるので、上記従来の技術で作製したAG変異体のように、劣勢ホモ個体を単離する必要がない。したがって、短期間で、簡便、確実に八重咲き植物体を生産することができる。   According to the said structure, the said transcription factor can be converted into a transcriptional repression factor, and transcription | transfer of the target gene of the said transcription factor is suppressed in a plant body. In addition, since the trait that suppresses transcription of the target gene of the transcription factor is dominant, it is not necessary to isolate an inferior homo individual as in the AG mutant prepared by the conventional technique. Therefore, a double-flowered plant can be produced easily and reliably in a short period of time.

また、上記構成によれば、得られる八重咲き植物体は、種子が形成されない不稔性植物体となる。したがって、複雑な遺伝子組み替え技術を利用することなく、目的の植物を非常に簡便に不稔性植物体とすることができる。   Moreover, according to the said structure, the double bloom plant body obtained turns into a sterile plant body in which a seed is not formed. Therefore, the target plant can be made into a sterile plant very easily without using a complicated gene recombination technique.

また、本発明にかかる八重咲き植物体の生産方法は、上記転写因子をコードする遺伝子と上記機能性ペプチドをコードするポリヌクレオチドとからなるキメラ遺伝子を含む組換え発現ベクターを、植物細胞に導入する形質転換工程を含んでいることが好ましい。   In addition, the method for producing a double-flowered plant according to the present invention comprises a trait for introducing a recombinant expression vector containing a chimeric gene comprising a gene encoding the transcription factor and a polynucleotide encoding the functional peptide into a plant cell. It preferably includes a conversion step.

上記構成によれば、上記機能性ペプチドが付加されたカセットベクターに上記転写因子の遺伝子を組み込み、植物細胞に導入するだけで、上記キメラタンパク質を植物細胞内で発現させることができ、上記キメラタンパク質により転写因子の標的遺伝子の転写を容易に抑制することができる。したがって、短期間に、簡便、確実に八重咲き植物体を生産することができる。   According to the above configuration, the chimeric protein can be expressed in a plant cell simply by incorporating the transcription factor gene into a cassette vector to which the functional peptide is added and introducing the gene into the plant cell. Thus, transcription of a transcription factor target gene can be easily suppressed. Therefore, a double bloom plant can be produced easily and reliably in a short time.

また、本発明にかかる八重咲き植物体の生産方法は、さらに、上記組換え発現ベクターを構築する発現ベクター構築工程を含むことが好ましい。   Moreover, it is preferable that the production method of the double bloom plant according to the present invention further includes an expression vector construction step of constructing the above recombinant expression vector.

また、上記転写因子は、以下の(a)または(b)記載のタンパク質であることが好ましい。(a)配列番号134に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質。(b)配列番号134に示されるアミノ酸配列において、1個または数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/または付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質。   The transcription factor is preferably a protein described in the following (a) or (b). (A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 134; (B) A protein comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 134.

また、上記転写因子をコードする遺伝子として、以下の(c)または(d)記載の遺伝子を用いることが好ましい。
(c)配列番号135に示される塩基配列をオープンリーディングフレーム領域として有する遺伝子。
(d)配列番号135に示される塩基配列からなる遺伝子と相補的な塩基配列からなる遺伝子とストリンジェントな条件でハイブリダイズし、かつ、雌しべの形成に関与するタンパク質をコードする遺伝子。
Moreover, it is preferable to use the gene of the following (c) or (d) as a gene which codes the said transcription factor.
(C) A gene having the base sequence represented by SEQ ID NO: 135 as an open reading frame region.
(D) A gene that hybridizes with a gene consisting of a base sequence complementary to the gene consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 135 under stringent conditions and encodes a protein involved in pistil formation.

上記構成によれば、上記転写因子は上記機能性ペプチドにより転写抑制因子に転換され、上記転写因子の標的遺伝子の転写が抑制される。したがって、短期間に、簡便、確実に八重咲き植物体を生産することができる。   According to the said structure, the said transcription factor is converted into a transcriptional repression factor by the said functional peptide, and transcription | transfer of the target gene of the said transcription factor is repressed. Therefore, a double bloom plant can be produced easily and reliably in a short time.

また、上記機能性ペプチドは、次に示す式(1)〜(4)
(1)X1−Leu−Asp−Leu−X2−Leu−X3
(但し、式中、X1は0〜10個のアミノ酸残基を示し、X2はAsnまたはGluを示し、X3は少なくとも6個のアミノ酸残基を示す。)
(2)Y1−Phe−Asp−Leu−Asn−Y2−Y3
(但し、式中、Y1は0〜10個のアミノ酸残基を示し、Y2はPheまたはIleを示し、Y3は少なくとも6個のアミノ酸残基を示す。)
(3)Z1−Asp−Leu−Z2−Leu−Arg−Leu−Z3
(但し、式中、Z1はLeu、Asp−LeuまたはLeu−Asp−Leuを示し、Z2はGlu、GlnまたはAspを示し、Z3は0〜10個のアミノ酸残基を示す。)
(4)Asp−Leu−Z4−Leu−Arg−Leu
(但し、式中、Z4はGlu、GlnまたはAspを示す。)
のいずれかで表されるアミノ酸配列を有するものであることが好ましい。
In addition, the functional peptide has the following formulas (1) to (4).
(1) X1-Leu-Asp-Leu-X2-Leu-X3
(In the formula, X1 represents 0 to 10 amino acid residues, X2 represents Asn or Glu, and X3 represents at least 6 amino acid residues.)
(2) Y1-Phe-Asp-Leu-Asn-Y2-Y3
(Wherein, Y1 represents 0 to 10 amino acid residues, Y2 represents Phe or Ile, and Y3 represents at least 6 amino acid residues.)
(3) Z1-Asp-Leu-Z2-Leu-Arg-Leu-Z3
(Wherein, Z1 represents Leu, Asp-Leu or Leu-Asp-Leu, Z2 represents Glu, Gln or Asp, and Z3 represents 0 to 10 amino acid residues.)
(4) Asp-Leu-Z4-Leu-Arg-Leu
(However, in the formula, Z4 represents Glu, Gln or Asp.)
It is preferable that it has the amino acid sequence represented by either.

また、上記機能性ペプチドは、配列番号1〜17のいずれかに示されるアミノ酸配列を有するぺプチドであることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said functional peptide is a peptide which has an amino acid sequence shown in either of sequence number 1-17.

また、上記機能性ペプチドは、以下の(e)または(f)記載のペプチドであってもよい。(e)配列番号18または19に示されるアミノ酸配列を有するペプチド。(f)配列番号18または19に示されるアミノ酸配列において、1個または数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/または付加されたアミノ酸配列を有するペプチド。   The functional peptide may be a peptide described in the following (e) or (f). (E) A peptide having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 18 or 19. (F) A peptide having an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 18 or 19.

また、上記機能性ペプチドは、次に示す式(5)
(5)α1−Leu−β1−Leu−γ1−Leu
(但し、式中α1は、Asp、Asn、Glu、Gln、ThrまたはSerを示し、β1は、Asp、Gln、Asn、Arg、Glu、Thr、SerまたはHisを示し、γ1は、Arg、Gln、Asn、Thr、Ser、His、LysまたはAspを示す。)
で表されるアミノ酸配列を有するものであってもよい。
The functional peptide is represented by the following formula (5):
(5) α1-Leu-β1-Leu-γ1-Leu
(Wherein α1 represents Asp, Asn, Glu, Gln, Thr or Ser, β1 represents Asp, Gln, Asn, Arg, Glu, Thr, Ser or His, and γ1 represents Arg, Gln, Asn, Thr, Ser, His, Lys, or Asp are shown.)
It may have an amino acid sequence represented by

また、上記機能性ペプチドは、次に示す式(6)〜(8)
(6)α1−Leu−β1−Leu−γ2−Leu
(7)α1−Leu−β2−Leu−Arg−Leu
(8)α2−Leu−β1−Leu−Arg−Leu
(但し、各式中α1は、Asp、Asn、Glu、Gln、ThrまたはSerを示し、α2は、Asn、Glu、Gln、ThrまたはSerを示し、β1は、Asp、Gln、Asn、Arg、Glu、Thr、SerまたはHisを示し、β2はAsn、Arg、Thr、SerまたはHisを示し、γ2はGln、Asn、Thr、Ser、His、LysまたはAspを示す。)
のいずれかで表されるアミノ酸配列を有するものであってもよい。
Moreover, the functional peptide is represented by the following formulas (6) to (8).
(6) α1-Leu-β1-Leu-γ2-Leu
(7) α1-Leu-β2-Leu-Arg-Leu
(8) α2-Leu-β1-Leu-Arg-Leu
(In the formula, α1 represents Asp, Asn, Glu, Gln, Thr or Ser, α2 represents Asn, Glu, Gln, Thr or Ser, and β1 represents Asp, Gln, Asn, Arg, Glu. , Thr, Ser or His, β2 represents Asn, Arg, Thr, Ser or His, and γ2 represents Gln, Asn, Thr, Ser, His, Lys or Asp.)
It may have an amino acid sequence represented by any of the above.

また、上記機能性ペプチドは、配列番号配列番号20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、38、39、または40に示されるアミノ酸配列を有するぺプチドであってもよい。   In addition, the functional peptide is SEQ ID NO: 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 38, 39, or 40. A peptide having the amino acid sequence shown in FIG.

また、上記機能性ペプチドは、配列番号36または37に示されるアミノ酸配列を有するぺプチドであってもよい。   The functional peptide may be a peptide having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 36 or 37.

上記機能性ペプチドは、上記式のいずれかで表されるアミノ酸配列を有するペプチドまたは上記配列番号に示されるいずれかのペプチドであり、その多くは極めて短いペプチドであるため、合成が容易であり、上記転写因子の標的遺伝子の転写抑制を効率的に行うことができる。また、上記機能性ペプチドは、機能的に重複(リダンダント)する他の転写因子の活性に優先して標的遺伝子の発現を抑制する機能を有している。それゆえ、標的遺伝子の発現を効果的に抑制できるという効果を奏する。   The functional peptide is a peptide having an amino acid sequence represented by any of the above formulas or any of the peptides represented by the above SEQ ID NOs, and most of them are extremely short peptides, so that synthesis is easy, Transcriptional repression of the target gene of the transcription factor can be performed efficiently. The functional peptide has a function of suppressing the expression of a target gene in preference to the activity of other transcription factors that are functionally redundant (redundant). Therefore, there is an effect that the expression of the target gene can be effectively suppressed.

また、本発明にかかる植物体は、上記生産方法により生産された八重咲き植物体であることを特徴としている。上記植物体には、成育した植物個体、植物細胞、植物組織、カルス、種子の少なくとも何れかが含まれることが好ましい。   Moreover, the plant body concerning this invention is the double bloom plant body produced by the said production method, It is characterized by the above-mentioned. The plant body preferably contains at least one of a grown plant individual, a plant cell, a plant tissue, a callus, and a seed.

また、本発明にかかる八重咲き植物体の生産キットは、上記の生産方法を行うためのキットであって、上記転写因子をコードするポリヌクレオチドと、任意の転写因子を転写抑制因子に転換する機能性ペプチドをコードするポリヌクレオチドと、プロモーターとを含む組換え発現ベクターを少なくとも含むことを特徴としている。上記八重咲き植物体の生産キットは、さらに、上記組換え発現ベクターを植物細胞に導入するための試薬群を含んでいてもよい。   A kit for producing double-flowered plants according to the present invention is a kit for performing the production method described above, and has a functionality for converting a polynucleotide encoding the transcription factor and an arbitrary transcription factor into a transcriptional repression factor. It is characterized by comprising at least a recombinant expression vector comprising a polynucleotide encoding a peptide and a promoter. The production kit for the double bloom plant may further include a reagent group for introducing the recombinant expression vector into a plant cell.

また、本発明に係る不稔性植物体の生産方法は、不稔性植物体の形成に関与する転写因子と、任意の転写因子を転写抑制因子に転換する機能性ペプチドとを融合させたキメラタンパク質を、植物体で生産させることにより、植物体を不稔化することを特徴としている。   Further, the method for producing a sterile plant according to the present invention comprises a chimera in which a transcription factor involved in the formation of a sterile plant is fused with a functional peptide that converts any transcription factor into a transcriptional repressor. It is characterized in that the plant body is sterilized by producing the protein in the plant body.

上記構成によれば、得られる植物体は、種子が形成されない不稔性植物体となる。したがって、複雑な遺伝子組み替え技術を利用することなく、非常に簡便に目的の植物を不稔性植物体とすることができる。   According to the said structure, the obtained plant body becomes a sterile plant body in which a seed is not formed. Therefore, the target plant can be made into a sterile plant very easily without using a complicated gene recombination technique.

本発明に係る八重咲き植物体の生産方法は、以上のように、雌しべの形成に関与する転写因子と、任意の転写因子を転写抑制因子に転換する機能性ペプチドとを融合させたキメラタンパク質を植物体で生産させ、上記転写因子の標的遺伝子の転写を抑制することにより、八重咲き植物体を生産するという構成を備えているので、短期間に、簡便、確実に八重咲き植物体を生産することができるという効果を奏する。   As described above, the production method of the double-flowered plant according to the present invention includes a chimeric protein obtained by fusing a transcription factor involved in pistil formation and a functional peptide that converts an arbitrary transcription factor into a transcription repressor. It is produced in the body, and has the structure of producing the double-bloomed plant by suppressing the transcription of the target gene of the transcription factor, so that the double-bloomed plant can be produced easily and reliably in a short period of time. There is an effect.

以下、本発明に係る八重咲き植物体の生産方法およびこれを用いて得られる植物体、並びにその利用について詳述する。
(1)八重咲き植物体の生産方法
本発明は、八重咲き植物体を生産する技術であって、雌しべの形成に関与する転写因子と、任意の転写因子を転写抑制因子に転換する機能性ペプチドとを融合させたキメラタンパク質を植物体で生産させることにより、八重咲き植物体を生産するものである。
Hereinafter, the production method of the double blooming plant according to the present invention, the plant obtained using the same, and the use thereof will be described in detail.
(1) Production method of double blooming plant The present invention is a technique for producing double blooming plant, comprising a transcription factor involved in pistil formation and a functional peptide that converts any transcription factor into a transcriptional repressor. By producing the fused chimeric protein in a plant body, a double bloom plant body is produced.

上記キメラタンパク質を生産させる方法では、上記転写因子は、上記機能性ペプチドにより転写抑制因子に転換される。そのため、上記キメラタンパク質における転写因子由来のDNA結合ドメインが、転写因子の標的遺伝子に結合すると、転写因子の標的遺伝子の転写が抑制される。その結果、雌しべの形成に関与する遺伝子の機能が失われ、上述したクラスAの機能が花の全領域に及ぶため、雄しべが花弁に変化し、野生型では雌しべとなる領域に新しい花が作られ、八重咲き植物体が形成される。すなわち、図4(A)に示すように、外側からがく、花弁、花弁の順で花が繰り返し形成される。   In the method for producing the chimeric protein, the transcription factor is converted into a transcription repressor by the functional peptide. Therefore, when the DNA binding domain derived from the transcription factor in the chimeric protein binds to the target gene of the transcription factor, transcription of the target gene of the transcription factor is suppressed. As a result, the functions of genes involved in pistil formation are lost, and the above-mentioned class A functions extend to the entire flower area, so that the stamens change into petals, and in the wild type, new flowers are created in the areas that are pistil. As a result, a double blooming plant is formed. That is, as shown in FIG. 4A, flowers are repeatedly formed in the order of petals and petals from the outside.

また、上記キメラタンパク質が上記転写因子の標的遺伝子の転写を抑制するという形質は、ドミナントである。すなわち、雌しべの形成に関与する正常な遺伝子が存在していても、転写因子の標的遺伝子の転写が抑制された変異型の遺伝子の方が優勢に発現する。そのため、例えば交配や、RNAi法のような従来技術で作製した変異体のように、劣勢ホモ個体を単離する必要がない。   Moreover, the trait that the chimeric protein suppresses transcription of the target gene of the transcription factor is dominant. That is, even when a normal gene involved in pistil formation exists, a mutant gene in which transcription of a target gene of a transcription factor is suppressed is predominantly expressed. Therefore, it is not necessary to isolate inferior homozygous individuals, for example, as in the case of a mutant prepared by conventional techniques such as mating or RNAi method.

したがって、短期間で、簡便、確実に、八重咲き植物体を生産することができる。   Therefore, it is possible to produce a double bloom plant body easily and reliably in a short period of time.

また、得られる八重咲き植物体は、種子が形成されない不稔性植物体となる。上記不稔性植物体には、雄しべも雌しべも全く形成されない完全不稔性植物体の他、不完全な雄しべ様器官および/または雌しべ様器官が形成されるものの、種子の形成が抑制される不稔性植物体も含まれる。   In addition, the resulting double blooming plant body is a sterile plant body in which seeds are not formed. In addition to the completely sterile plants in which no stamens and pistils are formed, incomplete stamen-like organs and / or pistil-like organs are formed in the above-mentioned sterile plants, but the formation of seeds is suppressed Sterile plants are also included.

上記不稔性植物体では、種子が形成されない。また、上記完全不稔性植物体では、花粉の離散が生じない。したがって、遺伝子組み換え植物の環境への拡散を防止することができる。   No seeds are formed in the sterile plant. Moreover, in the said completely sterile plant body, the dispersion | distribution of pollen does not arise. Therefore, it is possible to prevent the genetically modified plant from spreading into the environment.

(I)本発明で用いられるキメラタンパク質
上述したように、本発明で用いられるキメラタンパク質は、雌しべの形成に関与する転写因子と、任意の転写因子を転写抑制因子に転換する機能性ペプチドとを融合させたものである。そこで、上記転写因子および機能性ペプチドそれぞれについて説明する。
(I) Chimeric protein used in the present invention As described above, the chimeric protein used in the present invention comprises a transcription factor involved in pistil formation and a functional peptide that converts any transcription factor into a transcription repressor. It is a fusion. Therefore, each of the transcription factor and the functional peptide will be described.

(I−1)転写因子
本発明で用いられる転写因子は、雌しべの形成に関与する転写因子であれば、特に限定されるものではない。一実施形態において、本発明で用いられる転写因子は、配列番号134に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質、または配列番号134に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質の変異体である。配列番号134に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質は、上記AG遺伝子がコードする転写因子であり、雌しべの形成に関与する。
(I-1) Transcription factor The transcription factor used in the present invention is not particularly limited as long as it is a transcription factor involved in pistil formation. In one embodiment, the transcription factor used in the present invention is a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 134, or a variant of a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 134. A protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 134 is a transcription factor encoded by the AG gene, and is involved in the formation of pistils.

変異体としては、欠失、挿入、逆転、反復、およびタイプ置換(例えば、親水性の残基の別の残基への置換、しかし通常は強く親水性の残基を強く疎水性の残基には置換しない)を含む変異体が挙げられる。特に、タンパク質における「中性」アミノ酸置換は、一般的にそのタンパク質の活性にほとんど影響しない。   Variants include deletions, insertions, inversions, repeats, and type substitutions (eg, replacement of a hydrophilic residue with another residue, but usually a strongly hydrophilic residue to a strongly hydrophobic residue Are not substituted). In particular, “neutral” amino acid substitutions in a protein generally have little effect on the activity of the protein.

タンパク質のアミノ酸配列中のいくつかのアミノ酸が、このタンパク質の構造または機能に有意に影響することなく容易に改変され得ることは、当該分野において周知である。さらに、人為的に改変させるだけではく、天然のタンパク質において、当該タンパク質の構造または機能を有意に変化させない変異体が存在することもまた周知である。   It is well known in the art that some amino acids in the amino acid sequence of a protein can be easily modified without significantly affecting the structure or function of the protein. Furthermore, it is also well known that there are variants in natural proteins that do not significantly alter the structure or function of the protein, not only artificially modified.

当業者は、周知技術を使用してタンパク質のアミノ酸配列において1または数個のアミノ酸を容易に変異させることができる。例えば、公知の点変異導入法に従えば、タンパク質をコードするポリヌクレオチドの任意の塩基を変異させることができる。また、タンパク質をコードするポリヌクレオチドの任意の部位に対応するプライマーを設計して欠失変異体または付加変異体を作製することができる。さらに、本明細書中に記載される方法を用いれば、作製した変異体が所望の活性を有するか否かを容易に決定し得る。   One skilled in the art can readily mutate one or several amino acids in the amino acid sequence of a protein using well-known techniques. For example, according to a known point mutation introduction method, any base of a polynucleotide encoding a protein can be mutated. In addition, a deletion mutant or an addition mutant can be prepared by designing a primer corresponding to an arbitrary site of a polynucleotide encoding a protein. Furthermore, if the method described in this specification is used, it can be easily determined whether the produced mutant has a desired activity.

好ましい変異体は、保存性もしくは非保存性アミノ酸置換、欠失、または添加を有する。好ましくは、サイレント置換、添加、および欠失であり、特に好ましくは、保存性置換である。これらは、本発明に係るタンパク質活性を変化させない。   Preferred variants have conservative or non-conservative amino acid substitutions, deletions, or additions. Silent substitution, addition, and deletion are preferred, and conservative substitution is particularly preferred. These do not change the protein activity according to the invention.

代表的に保存性置換と見られるのは、脂肪族アミノ酸Ala、Val、Leu、およびIleの中での1つのアミノ酸の別のアミノ酸への置換;ヒドロキシル残基SerおよびThrの交換、酸性残基AspおよびGluの交換、アミド残基AsnおよびGlnの間の置換、塩基性残基LysおよびArgの交換、ならびに芳香族残基Phe、Tyrの間の置換である。   Representative conservative substitutions are substitutions of one amino acid for another in the aliphatic amino acids Ala, Val, Leu, and Ile; exchange of hydroxyl residues Ser and Thr, acidic residues Asp and Glu exchange, substitution between amide residues Asn and Gln, exchange of basic residues Lys and Arg, and substitution between aromatic residues Phe, Tyr.

上記に詳細に示されるように、どのアミノ酸の変化が表現型的にサイレントでありそうか(すなわち、機能に対して有意に有害な効果を有しそうにないか)に関するさらなるガイダンスは、Bowie, J.U.ら「Deciphering the Message in Protein Sequences: Tolerance to Amino Acid Substitutions」,Science 247:1306−1310 (1990)(本明細書中に参考として援用される)に見出され得る。   As detailed above, further guidance on which amino acid changes are likely to be phenotypically silent (ie likely not to have a significantly detrimental effect on function) can be found in Bowie, J. . U. “Deciphering the Message in Protein Sequences: Tolerance to Amino Acid Substations”, Science 247: 1306-1310 (1990), which is incorporated herein by reference.

本実施形態に係る転写因子は、以下の(a)または(b)記載のタンパク質であることが好ましい。
(a)配列番号134に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質。
(b)配列番号134に示されるアミノ酸配列において、1個または数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/または付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質。
The transcription factor according to this embodiment is preferably a protein described in the following (a) or (b).
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 134;
(B) A protein comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 134.

なお、上記の「(i)記載のアミノ酸配列において、1個または数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/または付加されたアミノ酸配列」及び「配列番号134に示されるアミノ酸配列において、1個または数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/または付加されたアミノ酸配列」における「1個または数個」の範囲は特に限定されないが、例えば、1から20個、好ましくは1から10個、より好ましくは1から7個、さらに好ましくは1個から5個、特に好ましくは1個から3個を意味する。このような変異タンパク質は、上述したように、公知の変異タンパク質作製法により人為的に導入された変異を有するタンパク質に限定されるものではなく、天然に存在するタンパク質を単離精製したものであってもよい。   In the amino acid sequence shown in the above-mentioned “amino acid sequence described in (i), wherein one or several amino acids are substituted, deleted, inserted, and / or added” and “SEQ ID NO: 134, The range of “one or several” in the “amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added” is not particularly limited, but for example, 1 to 20, preferably 1 To 10, more preferably 1 to 7, even more preferably 1 to 5, and particularly preferably 1 to 3. As described above, such a mutant protein is not limited to a protein having a mutation artificially introduced by a known mutant protein production method, but is a protein obtained by isolating and purifying a naturally occurring protein. May be.

なお、本発明に係るタンパク質は、アミノ酸がペプチド結合しているタンパク質であればよいが、これに限定されるものではなく、タンパク質以外の構造を含む複合タンパク質であってもよい。本明細書中で使用される場合、「タンパク質以外の構造」としては、糖鎖やイソプレノイド基等を挙げることができるが、特に限定されるものではない。   The protein according to the present invention is not limited to this as long as it is a protein in which amino acids are peptide-bonded, and may be a complex protein including a structure other than a protein. As used herein, examples of the “structure other than protein” include sugar chains and isoprenoid groups, but are not particularly limited.

また、本発明に係るタンパク質は、付加的なタンパク質を含むものであってもよい。付加的なタンパク質としては、例えば、HisやMyc、Flag等のエピトープ標識タンパク質が挙げられる。   The protein according to the present invention may include an additional protein. Examples of the additional protein include epitope-tagged proteins such as His, Myc, and Flag.

ところで、花のホメオティック遺伝子は、シロイヌナズナやキンギョソウなどから単離されており、双子葉植物のみならず単子葉植物でも同様に機能すると考えられている。そのため、AG遺伝子がコードする転写因子等の、雌しべの形成に関与する転写因子のアミノ酸配列は、種の異なる数多くの植物間において、保存性が高いものと考えられる。したがって、八重咲き植物体の形成を行う個々の植物体において、雌しべの形成に関与する転写因子やその遺伝子を必ずしも単離する必要はない。すなわち、後述する実施例で示す、シロイヌナズナで構築したキメラタンパク質を、他の植物に導入することで、さまざまな種の植物において八重咲き植物体を生産することができる。   By the way, floral homeotic genes have been isolated from Arabidopsis thaliana, snapdragons, etc., and are thought to function similarly in monocotyledons as well as dicotyledons. Therefore, the amino acid sequences of transcription factors involved in pistil formation, such as transcription factors encoded by the AG gene, are considered to be highly conserved among many plants of different species. Therefore, it is not always necessary to isolate a transcription factor and its gene involved in pistil formation in individual plants that form double bloom plants. That is, by introducing a chimeric protein constructed in Arabidopsis thaliana, which will be described later in Examples, into other plants, double-flowered plants can be produced in various types of plants.

本発明で用いられるキメラタンパク質を生産する際には、後述するように、公知の遺伝子組換え技術を好適に用いることができる。そこで、本発明にかかる植物体の生産方法には、上記転写因子をコードする遺伝子(ポリヌクレオチド)も好適に用いることができる。   When producing the chimeric protein used in the present invention, a known gene recombination technique can be suitably used as described later. Therefore, the gene (polynucleotide) encoding the transcription factor can also be suitably used in the plant production method according to the present invention.

上記転写因子をコードする遺伝子は、RNA(例えば、mRNA)の形態、またはDNAの形態(例えば、cDNAまたはゲノムDNA)で存在し得る。DNAは、二本鎖であっても一本鎖であってもよい。一本鎖DNAまたはRNAは、コード鎖(センス鎖としても知られる)であっても、非コード鎖(アンチセンス鎖としても知られる)であってもよい。   The gene encoding the transcription factor can be present in the form of RNA (eg, mRNA) or in the form of DNA (eg, cDNA or genomic DNA). The DNA may be double stranded or single stranded. Single-stranded DNA or RNA may be the coding strand (also known as the sense strand) or the non-coding strand (also known as the antisense strand).

上記転写因子をコードする遺伝子はさらに、雌しべの形成に関与する転写因子をコードする遺伝子の変異体であってもよい。変異体は、天然の対立遺伝子変異体のように、天然に生じ得る。「対立遺伝子変異体」によって、生物の染色体上の所定の遺伝子座を占める遺伝子のいくつかの交換可能な形態の1つが意図される。天然に存在しない変異体は、例えば当該分野で周知の変異誘発技術を用いて生成され得る。   The gene encoding the transcription factor may further be a mutant of the gene encoding the transcription factor involved in pistil formation. Variants can occur naturally, such as a natural allelic variant. By “allelic variant” is intended one of several interchangeable forms of a gene occupying a given locus on the chromosome of an organism. Non-naturally occurring variants can be generated, for example, using mutagenesis techniques well known in the art.

このような変異体としては、上記転写因子をコードするポリヌクレオチドの塩基配列において1または数個の塩基が欠失、置換、または付加した変異体が挙げられる。変異体は、コードもしくは非コード領域、またはその両方において変異され得る。コード領域における変異は、保存的もしくは非保存的なアミノ酸欠失、置換、または付加を生成し得る。   Examples of such mutants include mutants in which one or several bases have been deleted, substituted, or added in the nucleotide sequence of the polynucleotide encoding the transcription factor. Variants can be mutated in coding or non-coding regions, or both. Mutations in the coding region can generate conservative or non-conservative amino acid deletions, substitutions, or additions.

上記転写因子をコードする遺伝子は、ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で、上記転写因子をコードする遺伝子または当該遺伝子にハイブリダイズするポリヌクレオチドを含む。   The gene encoding the transcription factor includes a gene encoding the transcription factor or a polynucleotide that hybridizes to the gene under stringent hybridization conditions.

一実施形態において、上記転写因子をコードする遺伝子は、以下の(c)または(d)記載のポリヌクレオチドであることが好ましい。
(c)配列番号135に示される塩基配列をオープンリーディングフレーム領域として有する遺伝子。
(d)配列番号135に示される塩基配列からなる遺伝子と相補的な塩基配列からなる遺伝子とストリンジェントな条件でハイブリダイズし、かつ、雌しべの形成に関与するタンパク質をコードする遺伝子。
In one embodiment, the gene encoding the transcription factor is preferably a polynucleotide described in the following (c) or (d).
(C) A gene having the base sequence represented by SEQ ID NO: 135 as an open reading frame region.
(D) A gene that hybridizes with a gene consisting of a base sequence complementary to the gene consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 135 under stringent conditions and encodes a protein involved in pistil formation.

なお、上記「ストリンジェントな条件」とは、少なくとも90%以上の同一性、好ましくは少なくとも95%以上の同一性、最も好ましくは97%の同一性が配列間に存在する時にのみハイブリダイゼーションが起こることを意味する。   The above “stringent conditions” means that hybridization occurs only when at least 90% identity, preferably at least 95% identity, most preferably 97% identity exists between sequences. Means that.

上記ハイブリダイゼーションは、Sambrookら、Molecular Cloning,A Laboratory Manual,2d Ed.,Cold Spring Harbor Laboratory(1989)に記載されている方法のような周知の方法で行うことができる。通常、温度が高いほど、塩濃度が低いほどストリンジェンシーは高くなり(ハイブリダイズし難くなる)、より相同なポリヌクレオチドを取得することができる。ハイブリダイゼーションの条件としては、従来公知の条件を好適に用いることができ、特に限定しないが、例えば、42℃、6×SSPE、50%ホルムアミド、1%SDS、100μg/ml サケ精子DNA、5×デンハルト液(ただし、1×SSPE;0.18M 塩化ナトリウム、10mMリン酸ナトリウム、pH7.7、1mM EDTA。5×デンハルト液;0.1% 牛血清アルブミン、0.1% フィコール、0.1% ポリビニルピロリドン)が挙げられる。   The hybridization is described in Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2d Ed. , Cold Spring Harbor Laboratory (1989). Usually, the higher the temperature and the lower the salt concentration, the higher the stringency (harder to hybridize), and a more homologous polynucleotide can be obtained. As hybridization conditions, conventionally known conditions can be preferably used, and are not particularly limited. For example, 42 ° C., 6 × SSPE, 50% formamide, 1% SDS, 100 μg / ml salmon sperm DNA, 5 × Denhardt's solution (however, 1 × SSPE; 0.18M sodium chloride, 10 mM sodium phosphate, pH 7.7, 1 mM EDTA. 5 × Denhardt's solution; 0.1% bovine serum albumin, 0.1% Ficoll, 0.1% Polyvinylpyrrolidone).

上記転写因子をコードする遺伝子を取得する方法は特に限定されるものではなく、公知の技術により、上記転写因子をコードするポリヌクレオチドを含むDNA断片を単離し、クローニングする方法を用いることができる。例えば、上記転写因子をコードする遺伝子の塩基配列の一部と特異的にハイブリダイズするプローブを調製し、ゲノムDNAライブラリーやcDNAライブラリーをスクリーニングすればよい。このようなプローブとしては、上記転写因子をコードする遺伝子の塩基配列またはその相補配列の少なくとも一部に特異的にハイブリダイズするプローブであれば、いずれの配列および/または長さのものを用いてもよい。   The method for obtaining the gene encoding the transcription factor is not particularly limited, and a method for isolating and cloning a DNA fragment containing a polynucleotide encoding the transcription factor by a known technique can be used. For example, a probe that specifically hybridizes with a part of the base sequence of the gene encoding the transcription factor may be prepared, and a genomic DNA library or cDNA library may be screened. As such a probe, any probe of any sequence and / or length can be used as long as it specifically hybridizes to at least part of the base sequence of the gene encoding the transcription factor or its complementary sequence. Also good.

あるいは、上記転写因子をコードする遺伝子を取得する方法として、PCR等の増幅手段を用いる方法を挙げることができる。例えば、上記転写因子をコードするポリヌクレオチドのcDNAのうち、5’側および3’側の配列(またはその相補配列)の中からそれぞれプライマーを調製し、これらプライマーを用いてゲノムDNA(またはcDNA)等を鋳型にしてPCR等を行い、両プライマー間に挟まれるDNA領域を増幅することで、上記転写因子をコードするポリヌクレオチドを含むDNA断片を大量に取得できる。   Alternatively, as a method for obtaining a gene encoding the above transcription factor, a method using amplification means such as PCR can be mentioned. For example, among the cDNAs of polynucleotides encoding the transcription factors, primers are prepared from 5 ′ and 3 ′ sequences (or their complementary sequences), and genomic DNA (or cDNA) is prepared using these primers. PCR is performed using the above as a template, and a DNA region sandwiched between both primers is amplified to obtain a large amount of DNA fragments containing the polynucleotide encoding the transcription factor.

(I−2)任意の転写因子を転写抑制因子に転換する機能性ペプチド
本発明で用いられる、任意の転写因子を転写抑制因子に転換する機能性ペプチド(説明の便宜上、転写抑制転換ペプチドと称する)としては、特に限定されるものではなく、転写因子と融合させたキメラタンパク質を形成させることにより、当該転写因子により制御される標的遺伝子の転写を抑制することができるペプチドであればよい。具体的には、例えば、本発明者によって見出された転写抑制転換ペプチド(特許文献1〜7、非特許文献2、3等参照)を挙げることができる。
(I-2) Functional peptide that converts an arbitrary transcription factor into a transcriptional repressing factor The functional peptide used in the present invention that converts an arbitrary transcription factor into a transcriptional repressing factor (referred to as a transcriptional repressing conversion peptide for convenience of explanation) ) Is not particularly limited as long as it is a peptide that can suppress transcription of a target gene controlled by the transcription factor by forming a chimeric protein fused with the transcription factor. Specifically, for example, transcription-repressing conversion peptides found by the present inventors (see Patent Documents 1 to 7, Non-Patent Documents 2, 3, etc.) can be mentioned.

本発明者は、Class II ERF遺伝子群の一つであるシロイヌナズナ由来のAtERF3タンパク質、AtERF4タンパク質、AtERF7タンパク質、AtERF8タンパク質を転写因子に結合させたタンパク質が、遺伝子の転写を顕著に抑制するとの知見を得た。そこで、上記タンパク質をそれぞれコードする遺伝子及びこれから切り出したDNAを含むエフェクタープラスミドを構築し、これを植物細胞に導入することにより、実際に遺伝子の転写を抑制することに成功した(例えば特許文献1〜4参照)。また、Class II ERF遺伝子群の一つであるタバコERF3タンパク質(例えば特許文献5参照)、イネOsERF3タンパク質(例えば特許文献6参照)をコードする遺伝子、及び、ジンクフィンガータンパク質の遺伝子群の一つであるシロイヌナズナZAT10、同ZAT11をコードする遺伝子についても上記と同様な試験を行ったところ、遺伝子の転写を抑制することを見出している。さらに本発明者は、これらタンパク質は、カルボキシル基末端領域に、アスパラギン酸−ロイシン−アスパラギン(DLN)を含む共通のモチーフを有することを明らかにした。そして、この共通モチーフを有するタンパク質について検討した結果、遺伝子の転写を抑制するタンパク質は極めて単純な構造のペプチドであってもよく、これら単純な構造を有するペプチドが、任意の転写因子を転写抑制因子に変換する機能を有することを見出している。   The present inventor has found that a protein obtained by binding an AtERF3 protein, an AtERF4 protein, an AtERF7 protein, or an AtERF8 protein derived from Arabidopsis thaliana, which is one of the Class II ERF gene groups, remarkably suppresses gene transcription. Obtained. Thus, an effector plasmid containing a gene encoding each of the above proteins and DNA excised therefrom was constructed, and this was introduced into plant cells, thereby succeeding in actually suppressing the transcription of the gene (for example, Patent Documents 1 to 3). 4). Moreover, it is one of the genes encoding tobacco ERF3 protein (see, for example, Patent Document 5), rice OsERF3 protein (see, for example, Patent Document 6) which is one of the Class II ERF genes, and zinc finger protein. A similar test as described above was performed for a gene encoding a certain Arabidopsis thaliana ZAT10 and ZAT11, and it was found that transcription of the gene was suppressed. Furthermore, the present inventor has revealed that these proteins have a common motif including aspartic acid-leucine-asparagine (DLN) in the carboxyl group terminal region. As a result of examining the proteins having this common motif, the protein that suppresses gene transcription may be a peptide having a very simple structure, and the peptide having this simple structure can be used as a transcriptional repressor. It has been found that it has a function of converting to.

また、本発明者は、シロイヌナズナSUPERMANタンパク質は、上記の共通のモチーフと一致しないモチーフを有するが、任意の転写因子を転写抑制因子に変換する機能を有すること、また該SUPERMANタンパク質をコードする遺伝子を、転写因子のDNA結合ドメインまたは転写因子をコードする遺伝子に結合させたキメラ遺伝子は、強力な転写抑制能を有するタンパク質を産生することも見出している。   Further, the present inventor has found that the Arabidopsis SUPERMAN protein has a motif that does not match the above-mentioned common motif, but has a function of converting an arbitrary transcription factor into a transcriptional repressor, and a gene encoding the SUPERMAN protein. It has also been found that a chimeric gene bound to a DNA-binding domain of a transcription factor or a gene encoding a transcription factor produces a protein having a strong transcription repressing ability.

したがって、本発明において用いられる転写抑制転換ペプチドの一例として、本実施の形態では、Class II ERFタンパク質であるシロイヌナズナ由来のAtERF3タンパク質、同AtERF4タンパク質、同AtERF7タンパク質、同AtERF8タンパク質、タバコERF3タンパク質、イネOsERF3タンパク質、ジンクフィンガータンパク質の一つであるシロイヌナズナZAT10タンパク質、同ZAT11タンパク質等のタンパク質、同SUPERMANタンパク質、これらから切り出したペプチドや、上記機能を有する合成ペプチド等を挙げることができる。   Therefore, as an example of the transcriptional repression converting peptide used in the present invention, in the present embodiment, the AtERF3 protein, the AtERF4 protein, the AtERF7 protein, the AtERF8 protein, the tobacco ERF3 protein, the rice ERF3 protein, the rice, which are Class II ERF proteins. Examples include OsERF3 protein, one of zinc finger proteins, Arabidopsis thaliana ZAT10 protein, ZAT11 protein and other proteins, SUPERMAN protein, peptides excised from these, synthetic peptides having the above functions, and the like.

上記転写抑制転換ペプチドの一例の具体的な構造は、下記式(1)〜(4)の何れかで表されるアミノ酸配列となっている。
(1)X1−Leu−Asp−Leu−X2−Leu−X3
(但し、式中、X1は0〜10個のアミノ酸残基を示し、X2はAsnまたはGluを示し、X3は少なくとも6個のアミノ酸残基を示す。)
(2)Y1−Phe−Asp−Leu−Asn−Y2−Y3
(但し、式中、Y1は0〜10個のアミノ酸残基を示し、Y2はPheまたはIleを示し、Y3は少なくとも6個のアミノ酸残基を示す。)
(3)Z1−Asp−Leu−Z2−Leu−Arg−Leu−Z3
(但し、式中、Z1はLeu、Asp−LeuまたはLeu−Asp−Leuを示し、Z2はGlu、GlnまたはAspを示し、Z3は0〜10個のアミノ酸残基を示す。)
(4)Asp−Leu−Z4−Leu−Arg−Leu
(但し、式中、Z4はGlu、GlnまたはAspを示す。)
(I−2−1)式(1)の転写抑制転換ペプチド
上記式(1)の転写抑制転換ペプチドにおいては、上記X1で表されるアミノ酸残基の数は0〜10個の範囲内であればよい。また、X1で表されるアミノ酸残基を構成する具体的なアミノ酸の種類は特に限定されるものではなく、どのようなものであってもよい。換言すれば、上記式(1)の転写抑制転換ペプチドにおいては、N末端側には、1個の任意のアミノ酸または2〜10個の任意のアミノ酸残基からなるオリゴマーが付加されていてもよいし、アミノ酸が何も付加されていなくてもよい。
A specific structure of an example of the transcription repressing conversion peptide is an amino acid sequence represented by any of the following formulas (1) to (4).
(1) X1-Leu-Asp-Leu-X2-Leu-X3
(In the formula, X1 represents 0 to 10 amino acid residues, X2 represents Asn or Glu, and X3 represents at least 6 amino acid residues.)
(2) Y1-Phe-Asp-Leu-Asn-Y2-Y3
(Wherein, Y1 represents 0 to 10 amino acid residues, Y2 represents Phe or Ile, and Y3 represents at least 6 amino acid residues.)
(3) Z1-Asp-Leu-Z2-Leu-Arg-Leu-Z3
(Wherein, Z1 represents Leu, Asp-Leu or Leu-Asp-Leu, Z2 represents Glu, Gln or Asp, and Z3 represents 0 to 10 amino acid residues.)
(4) Asp-Leu-Z4-Leu-Arg-Leu
(However, in the formula, Z4 represents Glu, Gln or Asp.)
(I-2-1) Transcriptional Repression Conversion Peptide of Formula (1) In the transcriptional repression conversion peptide of the above formula (1), the number of amino acid residues represented by X1 should be in the range of 0-10. That's fine. Moreover, the kind of specific amino acid which comprises the amino acid residue represented by X1 is not specifically limited, What kind of thing may be sufficient. In other words, in the transcription repressor converting peptide of the above formula (1), an oligomer consisting of one arbitrary amino acid or 2 to 10 arbitrary amino acid residues may be added to the N-terminal side. However, no amino acid may be added.

このX1で表されるアミノ酸残基は、式(1)の転写抑制転換ペプチドを合成するときの容易さからみれば、できるだけ短いほうがよい。具体的には、10個以下であることが好ましく、5個以下であることがより好ましい。   The amino acid residue represented by X1 is preferably as short as possible in view of the ease of synthesizing the transcriptional repression converting peptide of formula (1). Specifically, it is preferably 10 or less, and more preferably 5 or less.

同様に、上記式(1)の転写抑制転換ペプチドにおいては、上記X3で表されるアミノ酸残基の数は少なくとも6個であればよい。また、X3で表されるアミノ酸残基を構成する具体的なアミノ酸の種類は特に限定されるものではなく、どのようなものであってもよい。換言すれば、上記式(1)の転写抑制転換ペプチドにおいては、C末端側には、6個以上の任意のアミノ酸残基からなるオリゴマーが付加されていればよい。上記X3で表されるアミノ酸残基は、最低6個あれば上記機能を示すことができる。   Similarly, in the transcription repressor converting peptide of the above formula (1), the number of amino acid residues represented by X3 may be at least 6. Moreover, the kind of specific amino acid which comprises the amino acid residue represented by X3 is not specifically limited, What kind of thing may be sufficient. In other words, in the transcription repressor converting peptide of the above formula (1), an oligomer composed of 6 or more arbitrary amino acid residues may be added to the C-terminal side. If the amino acid residue represented by X3 is at least 6, it can exhibit the above function.

上記式(1)の転写抑制転換ペプチドにおいて、X1及びX3を除いた5個のアミノ酸残基からなるペンタマー(5mer)の具体的な配列は、配列番号41、42に示す。なお、上記X2がAsnの場合のアミノ酸配列が配列番号41に示すアミノ酸配列であり、上記X2がGluの場合のアミノ酸配列が配列番号42に示すアミノ酸配列である。   In the transcription repressor converting peptide of the above formula (1), the specific sequences of pentamers (5mers) consisting of 5 amino acid residues excluding X1 and X3 are shown in SEQ ID NOs: 41 and 42. The amino acid sequence when X2 is Asn is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 41, and the amino acid sequence when X2 is Glu is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 42.

(I−2−2)式(2)の転写抑制転換ペプチド
上記式(2)の転写抑制転換ペプチドにおいては、上記式(1)の転写抑制転換ペプチドのX1と同様、上記Y1で表されるアミノ酸残基の数は0〜10個の範囲内であればよい。また、Y1で表されるアミノ酸残基を構成する具体的なアミノ酸の種類は特に限定されるものではなく、どのようなものであってもよい。換言すれば、上記式(2)の転写抑制転換ペプチドにおいては、上記式(1)の転写抑制転換ペプチドと同様、N末端側には、1個の任意のアミノ酸または2〜10個の任意のアミノ酸残基からなるオリゴマーが付加されていてもよいし、アミノ酸が何も付加されていなくてもよい。
(I-2-2) Transcriptional Repression Conversion Peptide of Formula (2) The transcriptional repression conversion peptide of Formula (2) is represented by Y1 as described above for X1 of the transcriptional repression conversion peptide of Formula (1). The number of amino acid residues should just be in the range of 0-10. Moreover, the kind of specific amino acid which comprises the amino acid residue represented by Y1 is not specifically limited, What kind of thing may be sufficient. In other words, in the transcriptional repression converting peptide of the above formula (2), as in the transcriptional repression converting peptide of the above formula (1), at the N-terminal side, one arbitrary amino acid or 2-10 arbitrary An oligomer composed of amino acid residues may be added, or no amino acid may be added.

このY1で表されるアミノ酸残基は、式(2)の転写抑制転換ペプチドを合成するときの容易さからみれば、できるだけ短いほうがよい。具体的には、10個以下であることが好ましく、5個以下であることがより好ましい。   The amino acid residue represented by Y1 should be as short as possible in view of the ease of synthesizing the transcriptional repression converting peptide of formula (2). Specifically, it is preferably 10 or less, and more preferably 5 or less.

同様に、上記式(2)の転写抑制転換ペプチドにおいては、上記式(1)の転写抑制転換ペプチドのX3と同様、上記Y3で表されるアミノ酸残基の数は少なくとも6個であればよい。また、Y3で表されるアミノ酸残基を構成する具体的なアミノ酸の種類は特に限定されるものではく、どのようなものであってもよい。換言すれば、上記式(2)の転写抑制転換ペプチドにおいては、上記式(1)の転写抑制転換ペプチドと同様、C末端側には、6個以上の任意のアミノ酸残基からなるオリゴマーが付加されていればよい。上記Y3で表されるアミノ酸残基は、最低6個あれば上記機能を示すことができる。   Similarly, in the transcription repressor converting peptide of the above formula (2), the number of amino acid residues represented by Y3 may be at least 6 as in the case of X3 of the transcription repressing converting peptide of the above formula (1). . Moreover, the specific kind of amino acid which comprises the amino acid residue represented by Y3 is not specifically limited, What kind of thing may be sufficient. In other words, in the transcription repressor converting peptide of the above formula (2), as in the transcription repressing convertible peptide of the above formula (1), an oligomer composed of 6 or more arbitrary amino acid residues is added to the C-terminal side. It only has to be done. If the amino acid residue represented by Y3 is at least 6, the above function can be exhibited.

上記式(2)の転写抑制転換ペプチドにおいて、Y1及びY3を除いた5個のアミノ酸残基からなるペンタマー(5mer)の具体的な配列は、配列番号43、44に示す。なお、上記Y2がPheの場合のアミノ酸配列が配列番号43に示すアミノ酸配列であり、上記Y2がIleの場合のアミノ酸配列が配列番号44に示すアミノ酸配列である。また、Y2を除いた4個のアミノ酸残基からなるテトラマー(4mer)の具体的な配列は、配列番号45に示す。   In the transcription repressor converting peptide of the above formula (2), the specific sequences of pentamers (5mers) consisting of 5 amino acid residues excluding Y1 and Y3 are shown in SEQ ID NOs: 43 and 44. The amino acid sequence when Y2 is Phe is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 43, and the amino acid sequence when Y2 is Ile is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 44. A specific sequence of a tetramer (4mer) consisting of 4 amino acid residues excluding Y2 is shown in SEQ ID NO: 45.

(I−2−3)式(3)の転写抑制転換ペプチド
上記式(3)の転写抑制転換ペプチドにおいては、上記Z1で表されるアミノ酸残基は、1〜3個の範囲内でLeuを含むものとなっている。アミノ酸1個の場合は、Leuであり、アミノ酸2個の場合は、Asp−Leuとなっており、アミノ酸3個の場合はLeu−Asp−Leuとなっている。
(I-2-3) Transcriptional Repression Conversion Peptide of Formula (3) In the transcriptional repression conversion peptide of the above formula (3), the amino acid residue represented by Z1 has Leu within a range of 1 to 3. It is included. The case of 1 amino acid is Leu, the case of 2 amino acids is Asp-Leu, and the case of 3 amino acids is Leu-Asp-Leu.

一方、上記式(3)の転写抑制転換ペプチドにおいては、上記式(1)の転写抑制転換ペプチドのX1等と同様、上記Z3で表されるアミノ酸残基の数は0〜10個の範囲内であればよい。また、Z3で表されるアミノ酸残基を構成する具体的なアミノ酸の種類は特に限定されるものではなく、どのようなものであってもよい。換言すれば、上記式(3)の転写抑制転換ペプチドにおいては、C末端側には、1個の任意のアミノ酸または2〜10個の任意のアミノ酸残基からなるオリゴマーが付加されていてもよいし、アミノ酸が何も付加されていなくてもよい。   On the other hand, in the transcriptional repression converting peptide of the above formula (3), the number of amino acid residues represented by the above Z3 is in the range of 0 to 10 like X1 of the transcriptional repression converting peptide of the above formula (1). If it is. Moreover, the kind of specific amino acid which comprises the amino acid residue represented by Z3 is not specifically limited, What kind of thing may be sufficient. In other words, in the transcription repressor converting peptide of the above formula (3), an oligomer consisting of one arbitrary amino acid or 2 to 10 arbitrary amino acid residues may be added to the C-terminal side. However, no amino acid may be added.

このZ3で表されるアミノ酸残基は、式(3)の転写抑制転換ペプチドを合成するときに容易さからみれば、できるだけ短いほうがよい。具体的には、10個以下であることが好ましく、5個以下であることがより好ましい。Z3で表されるアミノ酸残基の具体的な例としては、Gly、Gly−Phe−Phe、Gly−Phe−Ala、Gly−Tyr−Tyr、Ala−Ala−Ala等が挙げられるが、もちろんこれらに限定される物ではない。   The amino acid residue represented by Z3 should be as short as possible from the viewpoint of ease of synthesis of the transcriptional repressor converting peptide of formula (3). Specifically, it is preferably 10 or less, and more preferably 5 or less. Specific examples of the amino acid residue represented by Z3 include Gly, Gly-Phe-Phe, Gly-Phe-Ala, Gly-Tyr-Tyr, Ala-Ala-Ala and the like. It is not limited.

また、この式(3)で表される転写抑制転換ペプチド全体のアミノ酸残基の数は、特に限定されるものではないが、合成するときに容易さからみれば、20アミノ酸以下であることが好ましい。   In addition, the number of amino acid residues in the entire transcriptional repressor conversion peptide represented by the formula (3) is not particularly limited, but may be 20 amino acids or less from the viewpoint of ease of synthesis. preferable.

上記式(3)の転写抑制転換ペプチドにおいて、Z3を除いた7〜10個のアミノ酸残基からなるオリゴマーの具体的な配列は、配列番号46〜54に示す。なお、上記Z1がLeuかつZ2がGlu、GlnまたはAspの場合のアミノ酸配列が、それぞれ配列番号46、47または48に示すアミノ酸配列であり、上記Z1がAsp−LeuかつZ2がGlu、GlnまたはAspの場合のアミノ酸配列が、それぞれ配列番号49、50または51に示すアミノ酸配列であり、上記Z1がLeu−Asp−LeuかつZ2がGlu、GlnまたはAspの場合のアミノ酸配列が、それぞれ配列番号52、53または54に示すアミノ酸配列である。   In the transcriptional repression converting peptide of the above formula (3), the specific sequence of the oligomer consisting of 7 to 10 amino acid residues excluding Z3 is shown in SEQ ID NOs: 46 to 54. The amino acid sequence when Z1 is Leu and Z2 is Glu, Gln or Asp is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 46, 47 or 48, respectively, and Z1 is Asp-Leu and Z2 is Glu, Gln or Asp. Is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 49, 50 or 51, respectively, and the amino acid sequence when Z1 is Leu-Asp-Leu and Z2 is Glu, Gln or Asp is SEQ ID NO: 52, The amino acid sequence shown in 53 or 54.

(I−2−4)式(4)の転写抑制転換ペプチド
上記式(4)の転写抑制転換ペプチドは、6個のアミノ酸残基からなるヘキサマー(6mer)であり、その具体的な配列は、配列番号5、14、55に示す。なお、上記Z4がGluの場合のアミノ酸配列が配列番号5に示すアミノ酸配列であり、上記Z4がAspの場合のアミノ酸配列が配列番号14に示すアミノ酸配列であり、上記Z4がGlnの場合のアミノ酸配列が配列番号55に示すアミノ酸配列である。
(I-2-4) Transcriptional Repression Conversion Peptide of Formula (4) The transcriptional repression conversion peptide of the above formula (4) is a hexamer (6mer) consisting of 6 amino acid residues, and its specific sequence is: SEQ ID NOs: 5, 14, and 55 are shown. The amino acid sequence when Z4 is Glu is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 5, the amino acid sequence when Z4 is Asp is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 14, and the amino acid sequence when Z4 is Gln. The sequence is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 55.

特に、本発明において用いられる転写抑制転換ペプチドは、上記式(4)で表されるヘキサマーのような最小配列を有するペプチドであってもよい。例えば、配列番号5に示すアミノ酸配列は、シロイヌナズナSUPERMANタンパク質(SUPタンパク質)の196〜201番目のアミノ酸配列に相当し、上述したように、本発明者が新たに上記転写抑制転換ペプチドとして見出したものである。   In particular, the transcriptional repression converting peptide used in the present invention may be a peptide having a minimum sequence such as a hexamer represented by the above formula (4). For example, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 5 corresponds to the 196th to 201st amino acid sequence of Arabidopsis SUPERMAN protein (SUP protein), and as described above, the present inventor newly found as the above transcription repressor conversion peptide. It is.

(I−2−5)転写抑制転換ペプチドのより具体的な例
上述した各式で表される転写抑制転換ペプチドのより具体的な例としては、例えば、配列番号1〜17のいずれかに示されるアミノ酸配列を有するぺプチドを挙げることができる。これらオリゴペプチドは、本発明者が上記転写抑制転換ペプチドであることを見出したものである(例えば、特許文献7参照)。
(I-2-5) More specific example of transcriptional repression converting peptide As a more specific example of the transcriptional repressing converting peptide represented by each formula described above, for example, any one of SEQ ID NOs: 1 to 17 is shown. And a peptide having an amino acid sequence. These oligopeptides have been found by the present inventor to be the above-described transcriptional repression converting peptide (see, for example, Patent Document 7).

さらに、上記転写抑制転換ペプチドの他の具体的な例として、次に示す(e)または(f)記載のオリゴペプチドを挙げることができる。
(e)配列番号18または19に示されるいずれかのアミノ酸配列からなるペプチド。
(f)配列番号18または19に示されるいずれかのアミノ酸配列において、1個または数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/または付加されたアミノ酸配列からなるペプチド。
Furthermore, the other oligopeptide of the following (e) or (f) description can be mentioned as another specific example of the said transcription repression conversion peptide.
(E) A peptide consisting of any amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 18 or 19.
(F) A peptide comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, inserted, and / or added in any one of the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 18 or 19.

上記配列番号18に示されるアミノ酸配列からなるペプチドは、SUPタンパク質である。また、上記の「配列番号18または19に示されるいずれかのアミノ酸配列において、1個または数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/または付加されたアミノ酸配列」における「1個または数個」の範囲は特に限定されないが、例えば、1から20個、好ましくは1から10個、より好ましくは1から7個、さらに好ましくは1個から5個、特に好ましくは1個から3個を意味する。   The peptide consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 18 is a SUP protein. In addition, “one or a number in the amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added in any amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 18 or 19” above. The range of “pieces” is not particularly limited, but for example, 1 to 20, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 7, more preferably 1 to 5, particularly preferably 1 to 3 means.

上記アミノ酸の欠失、置換若しくは付加は、上記ペプチドをコードする塩基配列を、当該技術分野で公知の手法によって改変することによって行うことができる。塩基配列に変異を導入するには、Kunkel法またはGapped duplex法等の公知手法またはこれに準ずる方法により行うことができ、例えば部位特異的突然変異誘発法を利用した変異導入用キット(例えばMutant−KやMutant−G(何れも商品名、TAKARA社製))等を用いて、あるいはLA PCR in vitro Mutagenesisシリーズキット(商品名、TAKARA社製)を用いて異変が導入される。   Deletion, substitution or addition of the amino acid can be performed by modifying the base sequence encoding the peptide by a technique known in the art. Mutation can be introduced into a base sequence by a known method such as Kunkel method or Gapped duplex method or a method similar thereto, for example, a mutation introduction kit using site-directed mutagenesis (for example, Mutant- Using K, Mutant-G (both trade names, manufactured by TAKARA)) or the like, or LA PCR in vitro Mutagenesis series kit (trade name, manufactured by TAKARA) is introduced.

また、上記機能性ペプチドは、配列番号18に示されるアミノ酸配列の全長配列を有するペプチドに限られず、その部分配列を有するペプチドであってもよい。   The functional peptide is not limited to the peptide having the full-length sequence of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 18, and may be a peptide having a partial sequence thereof.

その部分配列を有するペプチドとしては、例えば、配列番号19に示されるアミノ酸配列(SUPタンパク質の175から204番目のアミノ酸配列)を有するペプチドが挙げられ、その部分配列を有するペプチドとしては、上記(3)で表されるペプチドが挙げられる。   Examples of the peptide having the partial sequence include a peptide having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 (the 175th to 204th amino acid sequence of the SUP protein). Examples of the peptide having the partial sequence include (3 ).

(I−3)転写抑制転換ペプチドの他の例
本発明者は、さらに、上記モチーフの構造について検討した結果、新たに6つのアミノ酸からなるモチーフを見出した。このモチーフは、具体的には、次に示す一般式(5)で表されるアミノ酸配列を有するペプチドである。これらのペプチドも、上記転写抑制転換ペプチドに含まれる。
(5)α1−Leu−β1−Leu−γ1−Leu
但し、上記式(5)中α1は、Asp、Asn、Glu、Gln、ThrまたはSerを示し、β1は、Asp、Gln、Asn、Arg、Glu、Thr、SerまたはHisを示し、γ1は、Arg、Gln、Asn、Thr、Ser、His、LysまたはAspを示す。
(I-3) Other Examples of Transcriptional Repression Conversion Peptides The present inventors have further studied the structure of the motif, and as a result, have newly found a motif composed of six amino acids. Specifically, this motif is a peptide having an amino acid sequence represented by the following general formula (5). These peptides are also included in the above-mentioned transcription repressor conversion peptide.
(5) α1-Leu-β1-Leu-γ1-Leu
However, in the formula (5), α1 represents Asp, Asn, Glu, Gln, Thr or Ser, β1 represents Asp, Gln, Asn, Arg, Glu, Thr, Ser or His, and γ1 represents Arg. , Gln, Asn, Thr, Ser, His, Lys or Asp.

なお、上記一般式(5)で表されるペプチドを、便宜上、次に示す一般式(6)、(7)、(8)または(9)で表されるアミノ酸配列を有しているペプチドに分類する。
(6)α1−Leu−β1−Leu−γ2−Leu
(7)α1−Leu−β2−Leu−Arg−Leu
(8)α2−Leu−β1−Leu−Arg−Leu
(9)Asp−Leu−β3−Leu−Arg−Leu
但し、上記各式中、α1は、Asp、Asn、Glu、Gln、ThrまたはSerを示し、α2は、Asn、Glu、Gln、ThrまたはSerを示す。また、β1は、Asp、Gln、Asn、Arg、Glu、Thr、SerまたはHisを示し、β2はAsn、Arg、Thr、SerまたはHisを示し、β3は、Glu、AspまたはGlnを示す。さらに、γ2は、Gln、Asn、Thr、Ser、His、LysまたはAspを示す。
For convenience, the peptide represented by the general formula (5) is changed to a peptide having the amino acid sequence represented by the following general formula (6), (7), (8) or (9). Classify.
(6) α1-Leu-β1-Leu-γ2-Leu
(7) α1-Leu-β2-Leu-Arg-Leu
(8) α2-Leu-β1-Leu-Arg-Leu
(9) Asp-Leu-β3-Leu-Arg-Leu
In the above formulas, α1 represents Asp, Asn, Glu, Gln, Thr or Ser, and α2 represents Asn, Glu, Gln, Thr or Ser. Β1 represents Asp, Gln, Asn, Arg, Glu, Thr, Ser or His, β2 represents Asn, Arg, Thr, Ser or His, and β3 represents Glu, Asp or Gln. Further, γ2 represents Gln, Asn, Thr, Ser, His, Lys, or Asp.

上記式(5)〜(9)で表されるアミノ酸配列を有する転写抑制転換ペプチドのより具体的な例としては、配列番号20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、38、39、または40で表されるアミノ酸配列を有するペプチドを挙げることができる。このうち、配列番号27、28、30、32、38,39、または40のペプチドは、一般式(6)に示されるペプチドに相当し、配列番号20、23、33、34または35のペプチドは、一般式(7)に示されるペプチドに相当し、配列番号24、25、26、29、または31のペプチドは、一般式(8)に示されるペプチドに相当し、配列番号21または22のペプチドは、一般式(9)に示されるペプチドに相当する。   As more specific examples of the transcriptional repression converting peptide having the amino acid sequence represented by the above formulas (5) to (9), SEQ ID NOs: 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, Examples thereof include peptides having an amino acid sequence represented by 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 38, 39, or 40. Among these, the peptide of SEQ ID NO: 27, 28, 30, 32, 38, 39, or 40 corresponds to the peptide represented by the general formula (6), and the peptide of SEQ ID NO: 20, 23, 33, 34, or 35 is The peptide of SEQ ID NO: 24, 25, 26, 29, or 31 corresponds to the peptide of general formula (8), and the peptide of SEQ ID NO: 21 or 22 Corresponds to the peptide represented by the general formula (9).

また、上記一般式(5)〜(9)に示されるペプチド以外にも配列番号36または37で表されるアミノ酸配列を有する転写抑制転換ペプチドを用いることもできる。   In addition to the peptides represented by the general formulas (5) to (9), a transcription repressing conversion peptide having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 36 or 37 can also be used.

(I−4)キメラタンパク質の生産方法
上記(I−2)および(I−3)で説明した各種転写抑制転換ペプチドは、上記(I−1)で説明した転写因子と融合してキメラタンパク質とすることにより、当該転写因子を転写抑制因子とすることができる。したがって、本発明では、上記転写抑制転換ペプチドをコードするポリヌクレオチドを用いて、転写因子をコードするポリヌクレオチドとのキメラ遺伝子を得れば、キメラタンパク質を生産させることができる。
(I-4) Chimeric protein production method The various transcription repressor converting peptides described in (I-2) and (I-3) above are fused with the transcription factor described in (I-1) above to form a chimeric protein. By doing so, the transcription factor can be used as a transcriptional repression factor. Therefore, in the present invention, a chimeric protein can be produced by obtaining a chimeric gene with a polynucleotide encoding a transcription factor using the polynucleotide encoding the transcription repressing conversion peptide.

具体的には、上記転写抑制転換ペプチドをコードするポリヌクレオチド(説明の便宜上、転写抑制転換ポリヌクレオチドと称する)と上記転写因子をコードするポリヌクレオチドとを連結することによりキメラ遺伝子を構築して、植物細胞に導入する。これによりキメラタンパク質を生産させることができる。なお、キメラ遺伝子を植物細胞に導入する具体的な方法については、後述する(II)の項で詳細に説明する。   Specifically, a chimeric gene is constructed by linking a polynucleotide encoding the transcription repressing conversion peptide (referred to as a transcription repressing conversion polynucleotide for convenience of explanation) and a polynucleotide encoding the transcription factor, Introduce into plant cells. Thereby, a chimeric protein can be produced. A specific method for introducing a chimeric gene into a plant cell will be described in detail in the section (II) described later.

上記転写抑制転換ポリヌクレオチドの具体的な塩基配列は特に限定されるものではなく、遺伝暗号に基づいて、上記転写抑制転換ペプチドのアミノ酸配列に対応する塩基配列を含んでいればよい。また、必要に応じて、上記転写抑制転換ポリヌクレオチドは、転写因子をコードするポリヌクレオチドと連結するための連結部位となる塩基配列を含んでいてもよい。さらに、上記転写抑制転換ポリヌクレオチドのアミノ酸読み枠と転写因子をコードするポリヌクレオチドの読み枠とが一致しないような場合に、これらを一致させるための付加的な塩基配列を含んでいてもよい。   The specific base sequence of the transcriptional repression conversion polynucleotide is not particularly limited, and may include a base sequence corresponding to the amino acid sequence of the transcriptional repression conversion peptide based on the genetic code. In addition, if necessary, the transcription repressing / converting polynucleotide may include a base sequence serving as a linking site for linking with a polynucleotide encoding a transcription factor. Furthermore, when the amino acid reading frame of the transcription repressor conversion polynucleotide does not match the reading frame of the polynucleotide encoding the transcription factor, an additional base sequence for matching them may be included.

上記転写抑制転換ポリヌクレオチドの具体例としては、例えば、56、58、60、62、64、66、68、70、72、74、76、78、80、82、84、86、88、92、94、96、98、100、102、104、106、108、110、112、114、116、118、120、122、124、126、128、130、または132に示される塩基配列を有するポリヌクレオチドを挙げることができる。また、配列番号57、59、61、63、65、67、69、71、73、75、77、79、81、83、85、87、89、93、95、97、99、101、103、105、107、109、111、113、115、117、119、121、123、125、127、129、131、または133に示されるポリヌクレオチドは、それぞれ、上記例示されたポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドである。また、上記転写抑制転換ポリヌクレオチドの他の具体例としては、例えば、配列番号90、91に示されるポリヌクレオチドを挙げることができる。これらのポリヌクレオチドは、以下の表1に示すように配列番号1〜40に示されるアミノ酸配列に対応するものである。   Specific examples of the transcription repressing conversion polynucleotide include, for example, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80, 82, 84, 86, 88, 92, A polynucleotide having the base sequence shown in 94, 96, 98, 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126, 128, 130, or 132 Can be mentioned. Also, SEQ ID NOs: 57, 59, 61, 63, 65, 67, 69, 71, 73, 75, 77, 79, 81, 83, 85, 87, 89, 93, 95, 97, 99, 101, 103, 105, 107, 109, 111, 113, 115, 117, 119, 121, 123, 125, 127, 129, 131, or 133 is a polynucleotide that is complementary to the polynucleotide exemplified above, respectively. It is a nucleotide. In addition, other specific examples of the transcription repression-converting polynucleotide include the polynucleotides shown in SEQ ID NOs: 90 and 91, for example. These polynucleotides correspond to the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 40 as shown in Table 1 below.

Figure 2006042729
Figure 2006042729

本発明で用いられるキメラタンパク質は、転写因子をコードする遺伝子と転写抑制転換ポリヌクレオチドとを連結した上記キメラ遺伝子から得ることができる。したがって、上記キメラタンパク質には、上記転写因子の部位と、上記転写抑制転換ペプチドの部位とが含まれていればよく、その構成は特に限定されるものではない。例えば、転写因子と転写抑制転換ペプチドとの間をつなぐためのリンカー機能を有するポリペプチドや、HisやMyc、Flag等のようにキメラタンパク質をエピトープ標識するためのポリペプチド等、各種の付加的なポリペプチドが含まれていてもよい。さらに上記キメラタンパク質には、必要に応じて、ポリペプチド以外の構造、例えば、糖鎖やイソプレノイド基等が含まれていてもよい。   The chimeric protein used in the present invention can be obtained from the above chimeric gene in which a gene encoding a transcription factor and a transcriptional repression conversion polynucleotide are linked. Accordingly, the chimeric protein is not particularly limited as long as it includes the transcription factor site and the transcription repressing conversion peptide site. For example, various additional agents such as a polypeptide having a linker function for connecting between a transcription factor and a transcription repressor conversion peptide, and a polypeptide for epitope-labeling a chimeric protein such as His, Myc, Flag, etc. A polypeptide may be included. Furthermore, the chimeric protein may contain a structure other than a polypeptide, such as a sugar chain or an isoprenoid group, as necessary.

(II)本発明にかかる八重咲き植物体の生産方法の一例
本発明にかかる植物体の生産方法は、上記(I)で説明したキメラタンパク質を植物体に導入し、八重咲き植物体を生産する過程を含んでいれば特に限定されるものではないが、本発明にかかる植物体の生産方法を具体的な工程で示せば、例えば、発現ベクター構築工程、形質転換工程、選抜工程等の工程を含む生産方法として挙げることができる。このうち、本発明では、少なくとも形質転換工程が含まれていればよい。以下、各工程について具体的に説明する。
(II) Example of production method of double bloom plant according to the present invention The plant production method according to the present invention includes a process of introducing the chimeric protein described in (I) above into a plant and producing an double bloom plant. Although it will not specifically limit if it contains, if the production method of the plant body concerning this invention is shown in a specific process, for example, production including processes, such as an expression vector construction process, a transformation process, and a selection process It can be mentioned as a method. Among these, in the present invention, at least the transformation step may be included. Hereinafter, each step will be specifically described.

(II−1)発現ベクター構築工程
本発明において行われる発現ベクター構築工程は、上記(I−1)で説明した転写因子をコードするポリヌクレオチドと、上記(I−4)で説明した転写抑制転換ポリヌクレオチドと、プロモーターとを含む組換え発現ベクターを構築する工程であれば特に限定されるものではない。
(II-1) Expression vector construction step The expression vector construction step carried out in the present invention comprises the polynucleotide encoding the transcription factor described in (I-1) above and the transcription repression conversion described in (I-4) above. It is not particularly limited as long as it is a step of constructing a recombinant expression vector containing a polynucleotide and a promoter.

上記組換え発現ベクターの母体となるベクターとしては、従来公知の種々のベクターを用いることができる。例えば、プラスミド、ファージ、またはコスミド等を用いることができ、導入される植物細胞や導入方法に応じて適宜選択することができる。具体的には、例えば、pBR322、pBR325、pUC19、pUC119、pBluescript、pBluescriptSK、pBI系のベクター等を挙げることができる。特に、植物体へのベクターの導入法がアグロバクテリウムを用いる方法である場合には、pBI系のバイナリーベクターを用いることが好ましい。pBI系のバイナリーベクターとしては、具体的には、例えば、pBIG、pBIN19、pBI101、pBI121、pBI221等を挙げることができる。   Various vectors known in the art can be used as the parent vector of the recombinant expression vector. For example, a plasmid, phage, cosmid or the like can be used, and can be appropriately selected according to the plant cell to be introduced and the introduction method. Specific examples include pBR322, pBR325, pUC19, pUC119, pBluescript, pBluescriptSK, pBI vectors, and the like. In particular, when the method for introducing a vector into a plant is a method using Agrobacterium, it is preferable to use a pBI binary vector. Specific examples of the pBI binary vector include pBIG, pBIN19, pBI101, pBI121, pBI221, and the like.

上記プロモーターは、植物体内で遺伝子を発現させることが可能なプロモーターであれば特に限定されるものではなく、公知のプロモーターを好適に用いることができる。かかる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35Sプロモーター(CaMV35S)、アクチンプロモーター、ノパリン合成酵素のプロモーター、タバコのPR1a遺伝子プロモーター、トマトのリブロース1,5−二リン酸カルボキシラーゼ・オキシダーゼ小サブユニットプロモーター等を挙げることができる。この中でも、カリフラワーモザイクウイルス35Sプロモーターまたはアクチンプロモーターをより好ましく用いることができる。上記各プロモーターを用いれば、得られる組換え発現ベクターでは、植物細胞内に導入されたときに任意の遺伝子を強く発現させることが可能となる。   The promoter is not particularly limited as long as it is a promoter capable of expressing a gene in a plant body, and a known promoter can be suitably used. Examples of such promoters include cauliflower mosaic virus 35S promoter (CaMV35S), actin promoter, nopaline synthase promoter, tobacco PR1a gene promoter, tomato ribulose 1,5-diphosphate carboxylase oxidase small subunit promoter and the like. Can be mentioned. Among these, cauliflower mosaic virus 35S promoter or actin promoter can be used more preferably. When each of the above promoters is used, the resulting recombinant expression vector can strongly express any gene when introduced into a plant cell.

上記プロモーターは、転写因子をコードする遺伝子と転写抑制転換ポリヌクレオチドとを連結したキメラ遺伝子を発現しうるように連結され、ベクター内に導入されていればよく、組換え発現ベクターとしての具体的な構造は特に限定されるものではない。   The promoter is not limited as long as it is linked so as to express a chimeric gene in which a gene encoding a transcription factor and a transcriptional repression-converting polynucleotide are linked and introduced into a vector. The structure is not particularly limited.

上記組換え発現ベクターは、上記プロモーターおよび上記キメラ遺伝子に加えて、さらに他のDNAセグメントを含んでいてもよい。当該他のDNAセグメントは特に限定されるものではないが、ターミネーター、選別マーカー、エンハンサー、翻訳効率を高めるための塩基配列等を挙げることができる。また、上記組換え発現ベクターは、さらにT−DNA領域を有していてもよい。T−DNA領域は特にアグロバクテリウムを用いて上記組換え発現ベクターを植物体に導入する場合に遺伝子導入の効率を高めることができる。   The recombinant expression vector may further contain other DNA segments in addition to the promoter and the chimeric gene. The other DNA segment is not particularly limited, and examples thereof include a terminator, a selection marker, an enhancer, and a base sequence for improving translation efficiency. The recombinant expression vector may further have a T-DNA region. The T-DNA region can increase the efficiency of gene transfer particularly when Agrobacterium is used to introduce the recombinant expression vector into a plant body.

ターミネーターは転写終結部位としての機能を有していれば特に限定されるものではなく、公知のものであってもよい。例えば、具体的には、ノパリン合成酵素遺伝子の転写終結領域(Nosターミネーター)、カリフラワーモザイクウイルス35Sの転写終結領域(CaMV35Sターミネーター)等を好ましく用いることができる。この中でもNosターミネーターをより好ましく用いることできる。   The terminator is not particularly limited as long as it has a function as a transcription termination site, and may be a known one. For example, specifically, the transcription termination region (Nos terminator) of the nopaline synthase gene, the transcription termination region of the cauliflower mosaic virus 35S (CaMV35S terminator) and the like can be preferably used. Of these, the Nos terminator can be more preferably used.

上記形質転換ベクターにおいては、ターミネーターを適当な位置に配置することにより、植物細胞に導入された後に、不必要に長い転写物を合成したり、強力なプロモーターがプラスミドのコピー数の減少させたりするような現象の発生を防止することができる。   In the above transformation vector, by placing the terminator at an appropriate position, after introduction into a plant cell, an unnecessarily long transcript is synthesized, or a strong promoter reduces the copy number of the plasmid. Such a phenomenon can be prevented from occurring.

上記選別マーカーとしては、例えば薬剤耐性遺伝子を用いることができる。かかる薬剤耐性遺伝子の具体的な一例としては、例えば、ハイグロマイシン、ブレオマイシン、カナマイシン、ゲンタマイシン、クロラムフェニコール等に対する薬剤耐性遺伝子を挙げることができる。これにより、上記抗生物質を含む培地中で生育する植物体を選択することによって、形質転換された植物体を容易に選別することができる。   As the selection marker, for example, a drug resistance gene can be used. Specific examples of such drug resistance genes include drug resistance genes for hygromycin, bleomycin, kanamycin, gentamicin, chloramphenicol and the like. Thereby, the transformed plant body can be easily selected by selecting the plant body growing in the medium containing the antibiotic.

上記翻訳効率を高めるための塩基配列としては、例えばタバコモザイクウイルス由来のomega配列を挙げることができる。このomega配列をプロモーターの非翻訳領域(5’UTR)に配置させることによって、上記キメラ遺伝子の翻訳効率を高めることができる。このように、上記形質転換ベクターには、その目的に応じて、さまざまなDNAセグメントを含ませることができる。   Examples of the base sequence for improving the translation efficiency include omega sequences derived from tobacco mosaic virus. By placing this omega sequence in the untranslated region (5′UTR) of the promoter, the translation efficiency of the chimeric gene can be increased. Thus, the transformation vector can contain various DNA segments depending on the purpose.

上記組換え発現ベクターの構築方法についても特に限定されるものではなく、適宜選択された母体となるベクターに、上記プロモーター、転写因子をコードする遺伝子、および転写抑制転換ポリヌクレオチド、並びに必要に応じて上記他のDNAセグメントを所定の順序となるように導入すればよい。例えば、転写因子をコードするポリヌクレオチドと転写抑制転換ポリヌクレオチドとを連結してキメラ遺伝子を構築し、次に、このキメラ遺伝子とプロモーターと(必要に応じてターミネーター等)とを連結して発現カセットを構築し、これをベクターに導入すればよい。   The method for constructing the recombinant expression vector is not particularly limited, and the promoter, the gene encoding the transcription factor, the transcription repressor conversion polynucleotide, and, if necessary, the mother vector appropriately selected. What is necessary is just to introduce | transduce said other DNA segment so that it may become a predetermined order. For example, a chimeric gene is constructed by linking a polynucleotide encoding a transcription factor and a transcriptional repression-converting polynucleotide, and then linking this chimeric gene and a promoter (such as a terminator if necessary) to express the expression cassette. May be constructed and introduced into a vector.

キメラ遺伝子の構築および発現カセットの構築では、例えば、各DNAセグメントの切断部位を互いに相補的な突出末端としておき、ライゲーション酵素で反応させることで、当該DNAセグメントの順序を規定することが可能となる。なお、発現カセットにターミネーターが含まれる場合には、上流から、プロモーター、上記キメラ遺伝子、ターミネーターの順となっていればよい。また、組換え発現ベクターを構築するための試薬類、すなわち制限酵素やライゲーション酵素等の種類についても特に限定されるものではなく、市販のものを適宜選択して用いればよい。   In the construction of the chimeric gene and the expression cassette, for example, it is possible to define the order of the DNA segments by setting the cleavage sites of each DNA segment as complementary protruding ends and reacting with ligation enzymes. . When the terminator is included in the expression cassette, the promoter, the chimeric gene, and the terminator may be in order from the upstream. Further, the types of reagents for constructing the recombinant expression vector, that is, the types of restriction enzymes and ligation enzymes are not particularly limited, and commercially available ones may be appropriately selected and used.

また、上記組換え発現ベクターの増殖方法(生産方法)も特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いることができる。一般的には大腸菌をホストとして当該大腸菌内で増殖させればよい。このとき、ベクターの種類に応じて、好ましい大腸菌の種類を選択してもよい。   Moreover, the propagation method (production method) of the recombinant expression vector is not particularly limited, and a conventionally known method can be used. In general, Escherichia coli may be used as a host and propagated in the E. coli. At this time, a preferred E. coli type may be selected according to the type of vector.

(II−2)形質転換工程
本発明において行われる形質転換工程は、上記(II−1)で説明した組換え発現ベクターを植物細胞に導入して、上記(I)で説明したキメラタンパク質を生産させるようになっていればよい。
(II-2) Transformation Step In the transformation step performed in the present invention, the recombinant expression vector described in (II-1) above is introduced into plant cells to produce the chimeric protein described in (I) above. It only has to come to let you.

上記組換え発現ベクターを植物細胞に導入する方法(形質転換方法)は特に限定されるものではなく、植物細胞に応じた適切な従来公知の方法を用いることができる。具体的には、例えば、アグロバクテリウムを用いる方法や直接植物細胞に導入する方法を用いることができる。アグロバクテリウムを用いる方法としては、例えば、Transformation of Arabidopsis thaliana by vacuum infiltration(http://www.bch.msu.edu/pamgreen/protocol.htm)を用いることができる。   The method (transformation method) for introducing the recombinant expression vector into a plant cell is not particularly limited, and any conventionally known method suitable for the plant cell can be used. Specifically, for example, a method using Agrobacterium or a method of directly introducing into plant cells can be used. As a method using Agrobacterium, for example, Transformation of Arabidopsis thaliana by vacuum information (http://www.bch.msu.edu/pammgreen/protocol.htm) can be used.

組換え発現ベクターを直接植物細胞に導入する方法としては、例えば、マイクロインジェクション法、エレクトロポレーション法(電気穿孔法)、ポリエチレングリコール法、パーティクルガン法、プロトプラスト融合法、リン酸カルシウム法等を用いることができる。   As a method for directly introducing a recombinant expression vector into a plant cell, for example, a microinjection method, an electroporation method (electroporation method), a polyethylene glycol method, a particle gun method, a protoplast fusion method, a calcium phosphate method, or the like may be used. it can.

上記組換え発現ベクターが導入される植物細胞としては、例えば、花、葉、根等の植物器官における各組織の細胞、カルス、懸濁培養細胞等を挙げることができる。   Examples of plant cells into which the recombinant expression vector is introduced include cells of each tissue, callus, suspension culture cells, etc. in plant organs such as flowers, leaves and roots.

ここで、本発明にかかる植物体の生産方法においては、上記組換え発現ベクターは、生産しようとする種類の植物体に合わせて適切なものを適宜構築してもよいが、汎用的な組換え発現ベクターを予め構築しておき、それを植物細胞に導入してもよい。すなわち、本発明にかかる植物体の生産方法においては、上記(II−1)で説明した組換え発現ベクター構築工程が含まれていてもよいし、含まれていなくてもよい。   Here, in the method for producing a plant according to the present invention, the recombinant expression vector may be appropriately constructed according to the type of plant to be produced. An expression vector may be constructed in advance and introduced into plant cells. That is, in the method for producing a plant according to the present invention, the recombinant expression vector construction step described in (II-1) above may or may not be included.

(II−3)その他の工程、その他の方法
本発明にかかる八重咲き植物体の生産方法においては、上記形質転換工程が含まれていればよく、さらに上記組換え発現ベクター構築工程が含まれていてもよいが、さらに他の工程が含まれていてもよい。具体的には、形質転換後の植物体から適切な形質転換体を選抜する選抜工程等を挙げることができる。
(II-3) Other steps and other methods In the production method of the double blooming plant according to the present invention, it is sufficient that the transformation step is included, and further the recombinant expression vector construction step is included. However, other steps may be included. Specifically, the selection process etc. which select an appropriate transformant from the plant body after transformation can be mentioned.

選抜の方法は特に限定されるものではなく、例えば、ハイグロマイシン耐性等の薬剤耐性を基準として選抜してもよいし、形質転換体を育成した後に、植物体そのものの花の形態から選抜してもよい。例えば、花の形態から選抜する例としては、形質転換体の花の形態を、形質転換していない植物体の花の形態と比較する方法を挙げることができる(後述の実施例参照)。特に花の形態は、単に比較するだけでも選抜が可能になるとともに、八重咲き植物体の生産という本発明の効果そのものも確認することができる。   The selection method is not particularly limited. For example, the selection may be performed on the basis of drug resistance such as hygromycin resistance, and after growing the transformant, the plant itself is selected from the form of the flower. Also good. For example, as an example of selecting from the form of a flower, there can be mentioned a method of comparing the form of a flower of a transformant with the form of a flower of a plant that has not been transformed (see Examples below). In particular, the form of the flower can be selected simply by comparing, and the effect itself of the present invention of producing a double bloom plant body can be confirmed.

本発明にかかる八重咲き植物体の生産方法では、上記キメラ遺伝子を植物体に導入するため、該植物体から、有性生殖または無性生殖により花の形態が八重咲きとなる子孫を得ることが可能となる。また、該植物体やその子孫から植物細胞や、種子、果実、株、カルス、塊茎、切穂、塊等の繁殖材料を得て、これらを基に該植物体を量産することも可能となる。したがって、本発明にかかる植物体の生産方法では、選抜後の植物体を繁殖させる繁殖工程(量産工程)が含まれていてもよい。   In the production method of the double bloom plant according to the present invention, since the chimeric gene is introduced into the plant, it is possible to obtain offspring from which the flower form is double bloom by sexual reproduction or asexual reproduction. Become. It is also possible to obtain propagation materials such as plant cells, seeds, fruits, strains, calluses, tubers, cut ears, lumps, etc. from the plants and their progeny, and mass-produce the plants based on these. . Therefore, in the production method of the plant body concerning this invention, the reproduction process (mass production process) which reproduces the plant body after selection may be included.

なお、本発明における植物体とは、成育した植物個体、植物細胞、植物組織、カルス、種子の少なくとも何れかが含まれる。つまり、本発明では、最終的に植物個体まで成育させることができる状態のものであれば、全て植物体と見なす。また、上記植物細胞には、種々の形態の植物細胞が含まれる。かかる植物細胞としては、例えば、懸濁培養細胞、プロトプラスト、葉の切片等が含まれる。これらの植物細胞を増殖・分化させることにより植物体を得ることができる。なお、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、従来公知の方法を用いて行うことができる。したがって、本発明にかかる植物体の生産方法では、植物細胞から植物体を再生させる再生工程が含まれていてもよい。   The plant body in the present invention includes at least one of a grown plant individual, plant cell, plant tissue, callus, and seed. That is, in this invention, if it is a state which can be made to grow finally to a plant individual, all will be considered as a plant body. The plant cells include various forms of plant cells. Such plant cells include, for example, suspension culture cells, protoplasts, leaf sections and the like. Plants can be obtained by growing and differentiating these plant cells. In addition, the reproduction | regeneration of the plant body from a plant cell can be performed using a conventionally well-known method according to the kind of plant cell. Therefore, in the method for producing a plant according to the present invention, a regeneration step for regenerating the plant from the plant cell may be included.

(III)本発明にかかる不稔性植物体の生産方法
本発明にかかる不稔性植物体の生産方法は、上記(I)で説明したキメラタンパク質を発現する遺伝子を植物体に導入し、不稔性植物体を生産する過程を含んでいれば、特に限定されるものではない。
(III) Method for producing sterile plant according to the present invention The method for producing a sterile plant according to the present invention comprises introducing the gene expressing the chimeric protein described in (I) above into a plant, If the process of producing a fertile plant is included, it will not specifically limit.

本発明において「不稔性植物体」には、雄しべおよび雌しべが形成されない完全不稔植物体の他、不和合性を持つ植物体、すなわち、雄しべおよび雌しべが形成されているが種子を形成できない植物体も含まれる。また、不完全な雄しべ様器官および/または雌しべ様器官を持つが、種子を形成できない植物体も含まれる。さらに、例えば、雄しべの形成が阻害され、花粉が全く形成されない不稔性植物体、雄しべは形成されるが、葯が形成されないために花粉が形成されない不稔性植物体、雄しべも葯も形成されるが、形成される花粉の量が少なく、葯の開裂に至らない不稔性植物体、形成された花粉が肥大化して互いにくっついてしまい、全く飛散しない不稔性植物体などの、いわゆる雄性不稔植物体も含まれる。   In the present invention, the “sterile plant” is a completely sterile plant in which stamens and pistils are not formed, and incompatible plants, that is, stamens and pistils are formed but seeds cannot be formed. Plants are also included. Also included are plants that have incomplete stamen-like and / or pistil-like organs but are unable to form seeds. In addition, for example, sterile plants, in which stamen formation is inhibited and no pollen is formed, stamens are formed, but sterile plants, stamens and pods in which no pollen is formed because no stamens are formed. However, the amount of pollen formed is small, sterile plants that do not lead to cleavage of the cocoons, and so-called sterile plants that do not scatter at all because the pollen formed is enlarged and stuck together. Male sterile plants are also included.

上記キメラタンパク質をコードするキメラ遺伝子で目的の植物を形質転換すれば、複雑な遺伝子組み替え技術を利用することなく、非常に簡便に不稔性植物体を得ることができる。   If a target plant is transformed with a chimeric gene encoding the chimeric protein, a sterile plant can be obtained very simply without using a complicated gene recombination technique.

上記不稔性植物体は種子を形成することができない。また、完全不稔性植物体、雄性不稔植物体では、花粉の離散が生じない。したがって、遺伝子組み換え植物の環境への拡散を防止することができる。   The above sterile plant cannot form seeds. Also, pollen dispersal does not occur in completely sterile plants and male sterile plants. Therefore, it is possible to prevent the genetically modified plant from spreading into the environment.

また、上記雄性不稔植物体は、自家受粉することができないが、異なった品種間での交配は可能である。したがって、雑種強勢を利用した交配に好適に用いることができ、優れた形質を有する雑種第一代の育種を効率的に行うことができる。   The male sterile plants cannot be self-pollinated, but can be crossed between different varieties. Therefore, it can be suitably used for crossing utilizing hybrid strength, and breeding of a hybrid first generation having excellent traits can be performed efficiently.

また、雄性不稔は、確実に交雑種となるので、交配のために雄しべを除く必要がなく、多大な労力が軽減される。したがって、交配実験の効率化に適している。   Moreover, since male sterility is a hybrid, it is not necessary to remove stamens for mating, and a great deal of labor is reduced. Therefore, it is suitable for improving the efficiency of the mating experiment.

(2)本発明により得られる植物体とその有用性、並びにその利用
本発明にかかる八重咲き植物体の生産方法は、上記キメラタンパク質を植物体で発現させることによる。当該キメラタンパク質における転写因子由来のDNA結合ドメインが、標的遺伝子に結合する。転写因子は転写抑制因子に転換され、標的遺伝子の転写が抑制される。その結果、得られる植物体の葉の形状を改変することができる。したがって、本発明には、上記植物体の生産方法により得られる植物体も含まれる。
(2) Plant obtained by the present invention, its usefulness, and its utilization The production method of the double bloom plant according to the present invention is based on expressing the chimeric protein in the plant. A DNA binding domain derived from a transcription factor in the chimeric protein binds to a target gene. The transcription factor is converted to a transcription repressor, and transcription of the target gene is repressed. As a result, the shape of the leaves of the obtained plant can be modified. Therefore, the present invention includes a plant obtained by the above-described method for producing a plant.

(2−1)本発明にかかる植物体の具体例
ここで、本発明にかかる八重咲き植物体の具体的な種類は特に限定されるものではなく、花の形態を八重咲きとすることによりその有用性が高まる植物を挙げることができる。かかる植物は、被子植物であってもよいし裸子植物であってもよい。また、被子植物としては、単子葉植物であってもよいし、双子葉植物であってもよいが、双子葉植物であることがより好ましい。双子葉植物としては、離弁花亜綱であってもよいし、合弁花亜綱であってもよい。合弁花亜綱としては、例えば、リンドウ目、ナス目、シソ目、アワゴケ目、オオバコ目、キキョウ目、ゴマノハグサ目、アカネ目、マツムシソウ目、キク目を挙げることができる。また、離弁花亜綱としては、例えば、ビワモドキ目、ツバキ目、アオイ目、サガリバナ目、ウツボカズラ目、スミレ目、ヤナギ目、フウチョウソウ目、ツツジ目、イワウメ目、カキノキ目、サクラソウ目等を挙げることができる。
(2-1) Specific examples of plants according to the present invention The specific types of the double-flowered plants according to the present invention are not particularly limited. Plants that increase can be mentioned. Such a plant may be an angiosperm or a gymnosperm. Further, the angiosperm may be a monocotyledonous plant or a dicotyledonous plant, but a dicotyledonous plant is more preferable. The dicotyledonous plant may be a petal flower subclass or a joint flower subclass. As the joint flower subclass, for example, gentian eyes, eggplant eyes, perilla eyes, armored eyes, plantain eyes, asteraceae eyes, omanohasa eyes, red-eyed eyes, antaceae eyes, and chrysanthemum eyes can be mentioned. In addition, examples of the petal flower subclass include bivalamidae, camellia, blue mushrooms, crayfish eyes, diptera, violets, willows, scallops, azaleas, crabs, oysters, primulas, etc. be able to.

(2−2)本発明の有用性
本発明によれば、八重咲き植物体を生産することができるが、本発明の有用性は特に限定されるものではなく、八重咲き植物体の生産により効果がある分野であればよい。かかる分野としては、新規な園芸品種の創出への応用等を挙げることができる。
(2-2) Usefulness of the Present Invention According to the present invention, a double blooming plant can be produced, but the usefulness of the present invention is not particularly limited, and is more effective in producing a double blooming plant. Any field is acceptable. Examples of such fields include application to the creation of new horticultural varieties.

まず、新規な園芸品種の創出への応用例について説明すると、本発明に係る植物体の生産方法を用いることにより、上記機能性ペプチドが付加されたカセットベクターに転写因子の遺伝子を組み込み、植物細胞に導入するだけで、上記キメラタンパク質を植物細胞内で発現させることができ、転写因子の標的遺伝子の転写を容易に抑制することができる。また、上記転写因子の標的遺伝子の転写を抑制するという形質は、ドミナントであるので、交配やRNAi法等の従来技術で作製した変異体のように、劣勢ホモ個体を単離する必要がない。したがって、短期間に簡便、確実に八重咲き植物体を作出することができ、園芸上非常に有用である。   First, an application example to the creation of a new horticultural variety will be described. By using the plant production method according to the present invention, a transcription factor gene is incorporated into a cassette vector to which the functional peptide has been added, thereby producing plant cells. Can be expressed in plant cells, and transcription of the transcription factor target gene can be easily suppressed. In addition, since the trait that suppresses transcription of the target gene of the transcription factor is dominant, it is not necessary to isolate the inferior homozygous individual as in the mutants produced by conventional techniques such as mating and RNAi method. Therefore, it is possible to produce a double blooming plant easily and reliably in a short period of time, which is very useful for horticulture.

また、本発明により生産された八重咲き植物体または不稔性植物体では、種子の形成が行われず、さらに、完全不稔性植物体、雄性不稔植物体では花粉の離散が起こらないので、遺伝子組み換え植物の環境への拡散を防ぐことができ、非常に安全である。   In addition, seed formation is not performed in double-flowered plants or sterile plants produced according to the present invention, and furthermore, no pollen disperses in completely sterile plants and male sterile plants. It can prevent the spread of recombinant plants to the environment and is very safe.

さらに、本発明により生産された八重咲き植物体または不稔性植物体は、雑種強勢を利用した交配に好適に用いることができ、優れた形質を有する雑種第一代の育種を効率的に行うことができるため、農業上非常に有用である。   Furthermore, the double-flowered plant or the sterile plant produced according to the present invention can be suitably used for crossing utilizing hybrid stress, and efficiently breeding a hybrid first generation having an excellent trait This is very useful for agriculture.

(2−3)本発明の利用の一例
本発明の利用分野、利用方法は特に限定されるものではないが、一例として、本発明にかかる植物体の生産方法を行うためのキット、すなわち八重咲き植物体生産キットを挙げることができる。
(2-3) Example of Use of the Present Invention The field of use and method of use of the present invention are not particularly limited, but as an example, a kit for carrying out the method for producing a plant according to the present invention, that is, an double bloom plant The body production kit can be mentioned.

この八重咲き植物体生産キットの具体例としては、上記転写因子をコードするポリヌクレオチドと上記転写抑制転換ポリヌクレオチドとからなるキメラ遺伝子を含む組換え発現ベクターを少なくとも含んでいればよく、上記組換え発現ベクターを植物細胞に導入するための試薬群を含んでいればより好ましい。上記試薬群としては、形質転換の種類に応じた酵素やバッファー等を挙げることができる。その他、必要に応じてマイクロ遠心チューブ等の実験用素材を添付してもよい。   As a specific example of this double blooming plant production kit, it is sufficient to include at least a recombinant expression vector containing a chimeric gene comprising a polynucleotide encoding the transcription factor and the transcription repressor conversion polynucleotide. More preferably, it contains a group of reagents for introducing the vector into plant cells. Examples of the reagent group include enzymes, buffers, and the like corresponding to the type of transformation. In addition, if necessary, experimental materials such as microcentrifuge tubes may be attached.

以下、実施例及び図1ないし図7に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example and FIG. 1 thru | or FIG. 7, this invention is not limited to a following example.

〔実施例1〕
以下の実施例1においては、カリフラワーモザイクウイルス35Sプロモーターと、ノパリン合成酵素遺伝子の転写終止領域との間に、転写抑制転換ペプチドのひとつである12アミノ酸ペプチドLDLDLELRLGFA(SRDX)(配列番号17)をコードするポリヌクレオチドをAG遺伝子の下流に結合したポリヌクレオチドを組み込んだ組換え発現ベクターを構築し、これをシロイヌナズナにアグロバクテリウム法を用いて導入することにより、シロイヌナズナを形質転換した。
[Example 1]
In Example 1 below, a 12 amino acid peptide LDLDLELLRLGFA (SRDX) (SEQ ID NO: 17), which is one of transcription repressor conversion peptides, is encoded between the cauliflower mosaic virus 35S promoter and the transcription termination region of the nopaline synthase gene. A recombinant expression vector incorporating a polynucleotide in which a polynucleotide to be bound to the downstream of the AG gene was constructed, and this was introduced into Arabidopsis thaliana using the Agrobacterium method, thereby transforming Arabidopsis thaliana.

<形質転換用ベクター構築用ベクターの構築>
形質転換用ベクター構築用ベクターであるp35SGを、図1に示すように、以下の工程(1)〜(4)のとおりに構築した。
<Construction of vector for construction of transformation vector>
As shown in FIG. 1, p35SG, a vector for constructing a transformation vector, was constructed as shown in the following steps (1) to (4).

(1)インビトロジェン社製pENTRベクター上のattL1、attL2のそれぞれの領域をプライマーattL1−F(配列番号136)、attL1−R(配列番号137)、attL2−F(配列番号138)、attL2−R(配列番号139)を用いてPCRにて増幅した。得られたattL1断片を制限酵素HindIII、attL2断片をEcoRIで消化し、精製した。PCR反応の条件は、変性反応94℃1分、アニール反応47℃2分、伸長反応74℃1分を1サイクルとして、25サイクル行った。以下すべてのPCR反応は同じ条件で行った。   (1) The respective regions of attL1 and attL2 on the pENTR vector manufactured by Invitrogen were used as primers attL1-F (SEQ ID NO: 136), attL1-R (SEQ ID NO: 137), attL2-F (SEQ ID NO: 138), attL2-R ( Amplified by PCR using SEQ ID NO: 139). The obtained attL1 fragment was digested with restriction enzymes HindIII and attL2 fragment with EcoRI and purified. The PCR reaction conditions were 25 cycles, with a denaturation reaction at 94 ° C. for 1 minute, an annealing reaction at 47 ° C. for 2 minutes, and an extension reaction at 74 ° C. for 1 minute. All subsequent PCR reactions were carried out under the same conditions.

(2)クローンテック社製(Clontech社、USA)のプラスミドpBI221を制限酵素XbaIとSacIで切断した後、アガロースゲル電気泳動でGUS遺伝子を除き、カリフラワーモザイクウイルス35Sプロモーター(以下の説明では、便宜上、CaMV35Sと称する)とノパリン合成酵素遺伝子の転写終止領域(以下の説明では、便宜上、Nos−terと称する)を含む35S−Nosプラスミド断片DNAを得た。   (2) After cutting the plasmid pBI221 made by Clontech (Clontech, USA) with restriction enzymes XbaI and SacI, the GUS gene was removed by agarose gel electrophoresis, and the cauliflower mosaic virus 35S promoter (in the following description, for convenience, A 35S-Nos plasmid fragment DNA containing the transcription termination region of the nopaline synthase gene (referred to as Nos-ter in the following description for convenience) was obtained.

(3)以下の配列番号140、141の配列を有するDNA断片を合成し、90℃で2分間加熱した後、60℃で1時間加熱し、その後室温(25℃)で2時間静置してアニーリングさせ2本鎖を形成させた。これを上記35S−Nosプラスミド断片DNAのXbaI−SacI領域にライゲーションし、p35S−Nosプラスミドを完成させた。配列番号140、141の配列を有するDNA断片には、5’末端にBamHI制限酵素部位、翻訳効率を高めるタバコモザイクウイルス由来のomega配列、及び制限酵素部位SmaI、SalI、SstIがこの順に含まれる。
5'−ctagaggatccacaattaccaacaacaacaaacaacaaacaacattacaattacagatcccgggggtaccgtcgacgagctc−3'(配列番号140)
5'−cgtcgacggtacccccgggatctgtaattgtaatgttgtttgttgtttgttgttgttggtaattgtggatcct−3'(配列番号141)
(4)このp35S−Nosプラスミドを制限酵素HindIIIで消化し、上記attL1断片を挿入した。さらにこれをEcoRIで消化し、attL2断片を挿入して、ベクターp35SGを完成させた。
(3) A DNA fragment having the sequences of SEQ ID NOS: 140 and 141 below was synthesized, heated at 90 ° C. for 2 minutes, then heated at 60 ° C. for 1 hour, and then allowed to stand at room temperature (25 ° C.) for 2 hours. Annealing was performed to form a double strand. This was ligated to the XbaI-SacI region of the 35S-Nos plasmid fragment DNA to complete the p35S-Nos plasmid. The DNA fragments having the sequences of SEQ ID NOs: 140 and 141 include a BamHI restriction enzyme site at the 5 ′ end, an omega sequence derived from tobacco mosaic virus that enhances translation efficiency, and restriction enzyme sites SmaI, SalI, and SstI in this order.
5'-ctagaggatccacaataccacaacaacaacaacaaacaacaaacaacatatacaatattacagatccccgggggtaccgtcgacgagctc-3 '(SEQ ID NO: 140)
5'-cgtcgacggtacccccggatctgtataattgtatagtgtgtttgtttgtttgtttgtttgtttgtgtattgtgtgattcct-3 '(SEQ ID NO: 141)
(4) The p35S-Nos plasmid was digested with the restriction enzyme HindIII, and the attL1 fragment was inserted. This was further digested with EcoRI and the attL2 fragment was inserted to complete the vector p35SG.

<転写抑制転換ペプチドをコードするポリヌクレオチドを組み込んだ構築用ベクターの構築>
転写抑制転換ペプチドをコードするポリヌクレオチドを組み込んだ構築用ベクターであるp35SSRDXGを、図2に示すように、以下の工程(1)〜(2)のとおりに構築した。
<Construction of a construction vector incorporating a polynucleotide encoding a transcriptional repressor conversion peptide>
As shown in FIG. 2, p35SSRDG, which is a construction vector incorporating a polynucleotide encoding a transcription repressing conversion peptide, was constructed as shown in the following steps (1) to (2).

(1)12アミノ酸転写抑制転換ペプチドLDLDLELRLGFA(SRDX)をコードし、3’末端に終止コドンTAAを持つように設計した、以下の配列を有するDNAをそれぞれ合成し、70℃で10分加温した後、自然冷却によりアニールさせて2本鎖DNAとした。
5'−gggcttgatctggatctagaactccgtttgggtttcgcttaag−3'(配列番号142)
5'−tcgacttaagcgaaacccaaacggagttctagatccagatcaagccc−3'(配列番号143)
(2)p35SGを制限酵素SmaI、SalIで消化し、この領域に上記のSRDXをコードする2本鎖DNAを挿入して、p35SSRDXGを構築した。
(1) DNAs encoding the 12 amino acid transcription repressor conversion peptide LDLDLELLRLGFA (SRDX) and designed to have a stop codon TAA at the 3 ′ end, each having the following sequence were synthesized and heated at 70 ° C. for 10 minutes. Thereafter, it was annealed by natural cooling to obtain double-stranded DNA.
5′-ggggcttgattctgatctagaactccgttttgggtttcgcttaag-3 ′ (SEQ ID NO: 142)
5′-tcgacttaagcgaaacccaacgggagtttagataccagatacagcccc-3 ′ (SEQ ID NO: 143)
(2) p35SG was digested with restriction enzymes SmaI and SalI, and double-stranded DNA encoding the above SRDX was inserted into this region to construct p35SSRDXG.

<形質転換用ベクターの構築>
構築用ベクターのatt部位で挟まれたDNA断片と組換えるための、2つのatt部位を有する植物形質転換用ベクターであるpBIGCKHを、図3に示すように、以下の工程(1)から(3)のとおりに構築した。
<Construction of transformation vector>
As shown in FIG. 3, pBIGCKH, which is a plant transformation vector having two att sites for recombination with a DNA fragment sandwiched between att sites of the construction vector, is transformed into the following steps (1) to (3 ).

(1)米国ミシガン州立大学より譲渡されたpBIG(Becker, D. Nucleic Acids Res. 18:203,1990)を制限酵素HindIII、EcoRIで消化し、GUS、Nos領域を電気泳動で除いた。   (1) pBIG (Becker, D. Nucleic Acids Res. 18: 203, 1990) transferred from Michigan State University, USA was digested with restriction enzymes HindIII and EcoRI, and the GUS and Nos regions were removed by electrophoresis.

(2)インビトロジェン社から購入したGateway(登録商標)ベクターコンバージョンシステムのFragmentAをプラスミドpBluscriptのEcoRVサ
イトに挿入した。これをHindIII−EcoRIで消化し、FragmentA断片を回収した。
(2) Fragment A of Gateway (registered trademark) vector conversion system purchased from Invitrogen was inserted into the EcoRV site of plasmid pBluescript. This was digested with HindIII-EcoRI and the Fragment A fragment was recovered.

(3)回収したFragmentA断片を上記のpBIGプラスミド断片とライゲーションを行い、pBIGCKHを構築した。これらは大腸菌DB3.1(インビトロジェン社)でのみ増殖可能で、クロラムフェニコール耐性、カナマイシン耐性である。   (3) The recovered Fragment A fragment was ligated with the above pBIG plasmid fragment to construct pBIGCKH. These can grow only in E. coli DB3.1 (Invitrogen) and are resistant to chloramphenicol and kanamycin.

<構築用ベクターへのAGコード領域の組み込み>
上記構築用ベクターp35SSRDXGにシロイヌナズナ由来の転写因子AGタンパク質をコードするDNA配列または遺伝子を以下の工程(1)〜(3)のとおりに組み込んだ。
<Incorporation of AG coding region into construction vector>
A DNA sequence or gene encoding a transcription factor AG protein derived from Arabidopsis was incorporated into the construction vector p35SSRDXG as shown in the following steps (1) to (3).

(1)シロイヌナズナ完全長cDNA pda01673を鋳型として、以下のプライマーを用いて、終止コドンを除くAGポリヌクレオチド(At4g18960)のコード領域のみを含むDNA断片をPCRにて増幅した。
プライマー1 5'−atgaccgcgtaccaatcggagctaggagg−3'(配列番号144)
プライマー2 5'− cactaactggagagcggtttggtcttggcg −3'(配列番号145)
AGポリヌクレオチドのコードするアミノ酸配列およびAGポリヌクレオチドのcDNAをそれぞれ配列番号134および135に示す。
(1) A DNA fragment containing only the coding region of the AG polynucleotide (At4g18960) excluding the stop codon was amplified by PCR using Arabidopsis thaliana full-length cDNA pda01673 as a template and the following primers.
Primer 1 5′-atgaccgcgtaccatacgggagtagtaggg-3 ′ (SEQ ID NO: 144)
Primer 2 5′-catactactggaggcgggtttgggtctggcg-3 ′ (SEQ ID NO: 145)
The amino acid sequence encoded by the AG polynucleotide and the cDNA of the AG polynucleotide are shown in SEQ ID NOs: 134 and 135, respectively.

(2)得られたAGコード領域のDNA断片を、図2に示すように、予め制限酵素SmaIで消化しておいた構築用ベクターp35SSRDXGのSmaI部位にライゲーションした。   (2) As shown in FIG. 2, the obtained DNA fragment of the AG coding region was ligated to the SmaI site of the construction vector p35SSRDXG previously digested with the restriction enzyme SmaI.

(3)このプラスミドで大腸菌を形質転換し、プラスミドを調整して、塩基配列を決定し、順方向に挿入されたクローンを単離し、SRDXとのキメラ遺伝子となったものを得た。   (3) Escherichia coli was transformed with this plasmid, the plasmid was prepared, the nucleotide sequence was determined, and the clone inserted in the forward direction was isolated to obtain a chimeric gene with SRDX.

<組換え発現ベクターの構築>
上記構築用ベクター上にあるCaMV35Sプロモーター、キメラ遺伝子、Nos−ter等を含むDNA断片を、植物形質転換用ベクターpBIGCKHに組換えることにより、植物を宿主とする発現ベクターを構築した。組換え反応はインビトロジェン社のGateway(登録商標)LR clonase(登録商標)を用いて以下の工程(1)〜(3)のとおりに行った。
<Construction of recombinant expression vector>
An expression vector using a plant as a host was constructed by recombining a DNA fragment containing the CaMV35S promoter, chimeric gene, Nos-ter, etc. on the above construction vector into the plant transformation vector pBIGCKH. The recombination reaction was performed as described in the following steps (1) to (3) using Gateway (registered trademark) LR clone (registered trademark) manufactured by Invitrogen.

(1)まず、p35SSRDXG1.5μL(約300ng)とpBIGCKH4.0μL(約600ng)に5倍希釈したLR buffer 4.0μLとTE緩衝液(10mM TrisCl pH7.0、1mM EDTA)5.5μLを加えた。   (1) First, LR buffer 4.0 μL and TE buffer (10 mM TrisCl pH 7.0, 1 mM EDTA) 5.5 μL diluted 5-fold into p35SSRDXG 1.5 μL (about 300 ng) and pBIGCKH 4.0 μL (about 600 ng) were added. .

(2)この溶液にLR clonase4.0μLを加えて25℃で60分間インキュベートした。続いて、proteinaseK2μLを加えて37℃で10分間インキュベートした。   (2) LR clone 4.0 μL was added to this solution and incubated at 25 ° C. for 60 minutes. Subsequently, 2 μL of proteinase K was added and incubated at 37 ° C. for 10 minutes.

(3)その後、この溶液1〜2μLを大腸菌(DH5a等)に形質転換し、カナマイシンで選択した。   (3) Thereafter, 1-2 μL of this solution was transformed into E. coli (DH5a, etc.) and selected with kanamycin.

<組換え発現ベクターにより形質転換した植物体の生産>
次に、以下の工程(1)〜(3)に示すように、上記キメラ遺伝子を含むDNA断片をpBIGCKHに組み込んだプラスミドであるpBIG−AGSRDXで、シロイヌナズナの形質転換を行い、形質転換植物体を生産した。シロイヌナズナ植物の形質転換は、Transformation of Arabidopsis thaliana by vacuum infiltration(http://www.bch.msu.edu/pamgreen/protocol.htm)に従った。ただし、感染させるのにバキュウムは用いないで、浸すだけにした。
<Production of plant body transformed with recombinant expression vector>
Next, as shown in the following steps (1) to (3), Arabidopsis thaliana is transformed with pBIG-AGSRDX which is a plasmid in which the DNA fragment containing the chimeric gene is incorporated into pBIGCKH. Produced. Transformation of Arabidopsis plants was in accordance with Transformation of Arabidopsis thaliana by vacuum information (http://www.bch.msu.edu/pammgreen/protocol.htm). However, I did not use vacuum to infect it, but just dipped it.

(1)まず得られたプラスミド、pBIG−AGSRDXを、土壌細菌((Agrobacterium tumefaciens strain GV3101(C58C1Rifr)pMP90(Gmr)(koncz and Sahell 1986))株にエレクトロポレーション法で導入した。導入した菌を1リットルの、抗生物質(カナマイシン(Km)50μg/ml、ゲンタマイシン(Gm)25μg/ml、リファンピシリン(Rif)50μg/ml)を含むYEP培地でOD600が1になるまで培養した。次いで、培養液から菌体を回収し、1リットルの感染用培地(Infiltration medium、下表2)に懸濁した。   (1) First, the obtained plasmid, pBIG-AGSRDX, was introduced into a soil bacterium strain ((Agrobacterium tumefaciens strain GV3101 (C58C1Rifr) pMP90 (Gmr) (koncz and Sahell 1986)) by an electroporation method. Culturing was carried out in 1 liter of YEP medium containing antibiotics (kanamycin (Km) 50 μg / ml, gentamicin (Gm) 25 μg / ml, rifampicillin (Rif) 50 μg / ml) until the OD600 reached 1. The bacterial cells were collected and suspended in 1 liter of an infection medium (Table 2 below).

Figure 2006042729
Figure 2006042729

(2)この溶液に、14日間育成したシロイヌナズナを1分間浸し感染させた後、再び育成させ結種させた。回収した種子を25%ブリーチ、0.02%Triton X−100溶液で7分間滅菌した後、滅菌水で3回リンスし、滅菌したハイグロマイシン選択培地(下表3)に蒔種した。   (2) Arabidopsis thaliana cultivated for 14 days was immersed in this solution for 1 minute to infect, and then bred and seeded again. The collected seeds were sterilized with 25% bleach and 0.02% Triton X-100 solution for 7 minutes, rinsed three times with sterilized water, and seeded on a sterilized hygromycin selective medium (Table 3 below).

Figure 2006042729
Figure 2006042729

(3)蒔種した約5000粒の種子から平均して50個体のハイグロマイシン耐性植物である形質転換植物体を得た。これらの植物から全RNAを調整し、RT−PCRを用いてAGSRDXの遺伝子が導入されていることを確認した。   (3) On average, 50 transformed plants that were resistant to hygromycin were obtained from about 5000 seeds that were cultivated. Total RNA was prepared from these plants, and it was confirmed that the AGSRDX gene was introduced using RT-PCR.

次に、pBIG−AGSRDXで形質転換した植物体について、図4から図7に基づいて説明する。図4(a)は、pBIG−AGSRDXで形質転換し、完全な八重咲きとなったシロイヌナズナの花を示し、図4(b)は、花の形態が八重咲きとなったシロイヌナズナの全体を表す図である。pBIG−AGSRDXで形質転換したシロイヌナズナの花は、供試した28個体のうち16個体において、図4(a)に示すように、完全な八重咲き植物体が形成された。図5(a)は、野生型のシロイヌナズナの花を示し、図5(b)は、AG変異体のシロイヌナズナの花を示す図である。野生型のシロイヌナズナが4つのがく、4つの花弁、6つの雄しべ、1つの雌しべを有するのに対し、本発明に係る方法で形質転換したシロイヌナズナは、雄しべが花弁に変化し、雌しべとなるwhorl4に新たな花が形成された。AG変異体も同様の構成となるが、本発明に係る方法で形質転換したシロイヌナズナは、AG変異体と比較して、花弁同士の間隔が狭く、均整の取れた美しい八重咲き植物体を形成した。図6は、pBIG−AGSRDXで形質転換した28個体中10個体の、シロイヌナズナの花を示す。上記10個体では、不完全ながら八重咲き植物体が形成された。図7は、pBIG−AGSRDXで形質転換した28個体中2個体のシロイヌナズナの花を示す。上記2個体では、野生型に近い形態の花が形成された。   Next, the plant body transformed with pBIG-AGSRDX will be described with reference to FIGS. FIG. 4 (a) shows the Arabidopsis flowers transformed with pBIG-AGSRDX, and the complete Arabidopsis flowers are in bloom, and FIG. 4 (b) is a diagram showing the whole Arabidopsis flowers in which the flower forms are in bloom. . As shown in FIG. 4 (a), Arabidopsis flowers transformed with pBIG-AGSRDX formed complete double-flowered plants in 16 of the 28 individuals tested. FIG. 5 (a) shows wild-type Arabidopsis flowers, and FIG. 5 (b) is a diagram showing AG mutant Arabidopsis flowers. The wild-type Arabidopsis thaliana has four struts, four petals, six stamens, and one pistil, whereas Arabidopsis transformed by the method of the present invention changes to stahl4 where the stamens become petals and become pistil. A new flower was formed. The AG mutant also has the same configuration, but the Arabidopsis transformed by the method according to the present invention formed a beautiful double-flowered plant with a narrower spacing between petals and an evenness compared to the AG mutant. FIG. 6 shows 10 Arabidopsis flowers out of 28 transformed with pBIG-AGSRDX. In the above 10 individuals, double-bloomed plant bodies were formed although incomplete. FIG. 7 shows two Arabidopsis flowers out of 28 transformed with pBIG-AGSRDX. In the above two individuals, a flower close to the wild type was formed.

また、上記16個体は、雄しべも雌しべも形成されない完全不稔性植物体となった。上記10個体では、不完全な雄しべ様、雌しべ様器官が形成されたものの、種子は形成されなかった。すなわち、不稔性植物体が形成された。また、上記2個体においては雄しべおよび雌しべが形成されたが、種子形成数はきわめて少なかった。このように、pBIG−AGSRDXで形質転換された植物体は、すべて不稔性植物体となった。   Further, the 16 individuals became completely sterile plants in which neither stamens or pistils were formed. In the above 10 individuals, incomplete stamen-like and pistil-like organs were formed, but seeds were not formed. That is, a sterile plant was formed. In the two individuals, stamens and pistils were formed, but the number of seeds formed was very small. Thus, all the plants transformed with pBIG-AGSRDX were sterile plants.

このように、本発明では、AG転写因子が標的とする遺伝子の転写を抑制することによって八重咲き植物体または不稔性植物体を得ることができる。それゆえ、本発明は、各種農業、園芸業、造園業、アグリビジネス等に利用可能であり、しかも非常に有用であると考えられる。   Thus, in the present invention, a double-flowered plant body or a sterile plant body can be obtained by suppressing the transcription of the gene targeted by the AG transcription factor. Therefore, the present invention can be used for various agriculture, horticulture, landscaping, agribusiness, and the like, and is considered to be very useful.

実施例において用いる組換え発現ベクターを構築するための構築用ベクターの構築方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the construction method of the vector for construction for constructing the recombinant expression vector used in an Example. 実施例において用いる構築用ベクターp35SGに、転写抑制転換ペプチドSRDXをコードする遺伝子とAG遺伝子とを組み込む工程図である。FIG. 3 is a process diagram for incorporating a gene encoding a transcription repressor conversion peptide SRDX and an AG gene into a construction vector p35SG used in Examples. 形質転換用ベクターpBIGCKHの構築方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the construction method of vector pBIGCKH for transformation. 図4(a)は、pBIG−AGSRDXで形質転換し、完全な八重咲きとなったシロイヌナズナの花を示し、図4(b)は、花の形態が八重咲きとなったシロイヌナズナの全体を表す図である。FIG. 4 (a) shows the Arabidopsis flowers transformed with pBIG-AGSRDX, and the complete Arabidopsis flowers are in bloom, and FIG. 4 (b) is a diagram showing the whole Arabidopsis flowers in which the flower forms are in bloom. . 図5(a)は、野生型のシロイヌナズナの花を示し、図5(b)はAG変異体のシロイヌナズナの花を示す図である。FIG. 5 (a) shows wild-type Arabidopsis flowers, and FIG. 5 (b) is a diagram showing AG mutant Arabidopsis flowers. 組換え発現ベクターpBIG−AGSRDXにより形質転換され、不完全な八重咲きとなったシロイヌナズナ花を示す図である。It is a figure which shows the Arabidopsis flower which was transformed by the recombinant expression vector pBIG-AGSRDX, and became the incomplete double bloom. 組換え発現ベクターpBIG−AGSRDXにより形質転換され、野生型に近い形態となったシロイヌナズナの花を示す図である。It is a figure which shows the flower of the Arabidopsis thaliana transformed by the recombinant expression vector pBIG-AGSRDX, and became the form close | similar to a wild type.

Claims (17)

雌しべの形成に関与する転写因子と、任意の転写因子を転写抑制因子に転換する機能性ペプチドとを融合させたキメラタンパク質を植物体で生産させることにより、花の形態を八重咲きにすることを特徴とする八重咲き植物体の生産方法。   It is characterized by producing a double-bloomed flower by producing a chimeric protein in the plant that fuses a transcription factor involved in pistil formation and a functional peptide that converts any transcription factor into a transcriptional repressor. The production method of the double blooming plant. 上記転写因子をコードする遺伝子と上記機能性ペプチドをコードするポリヌクレオチドとからなるキメラ遺伝子を含む組換え発現ベクターを、植物細胞に導入する形質転換工程を含んでいることを特徴とする請求項1に記載の八重咲き植物体の生産方法。   2. A transformation step of introducing into a plant cell a recombinant expression vector comprising a chimeric gene comprising a gene encoding the transcription factor and a polynucleotide encoding the functional peptide. The production method of the double blooming plant body of description. さらに、上記組換え発現ベクターを構築する発現ベクター構築工程を含んでいることを特徴とする請求項2に記載の八重咲き植物体の生産方法。   Furthermore, the production method of the double bloom plant body of Claim 2 characterized by including the expression vector construction process which constructs | assembles the said recombinant expression vector. 上記転写因子が、以下の(a)または(b)記載のタンパク質であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の八重咲き植物体の生産方法。
(a)配列番号134に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質。
(b)配列番号134に示されるアミノ酸配列において、1個または数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/または付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質。
The method for producing double-flowered plants according to any one of claims 1 to 3, wherein the transcription factor is a protein described in (a) or (b) below.
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 134;
(B) A protein comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 134.
上記転写因子をコードする遺伝子として、以下の(c)または(d)記載の遺伝子が用いられることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の八重咲き植物体の生産方法。
(c)配列番号135に示される塩基配列をオープンリーディングフレーム領域として有する遺伝子。
(d)配列番号135に示される塩基配列からなる遺伝子と相補的な塩基配列からなる遺伝子とストリンジェントな条件でハイブリダイズし、かつ、雌しべの形成に関与するタンパク質をコードする遺伝子。
The method for producing a double bloom plant according to any one of claims 1 to 3, wherein the gene described in (c) or (d) below is used as the gene encoding the transcription factor.
(C) A gene having the base sequence represented by SEQ ID NO: 135 as an open reading frame region.
(D) A gene that hybridizes with a gene consisting of a base sequence complementary to the gene consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 135 under stringent conditions and encodes a protein involved in pistil formation.
上記機能性ペプチドが、次に示す式(1)〜(4)
(1)X1−Leu−Asp−Leu−X2−Leu−X3
(但し、式中、X1は0〜10個のアミノ酸残基を示し、X2はAsnまたはGluを示し、X3は少なくとも6個のアミノ酸残基を示す。)
(2)Y1−Phe−Asp−Leu−Asn−Y2−Y3
(但し、式中、Y1は0〜10個のアミノ酸残基を示し、Y2はPheまたはIleを示し、Y3は少なくとも6個のアミノ酸残基を示す。)
(3)Z1−Asp−Leu−Z2−Leu−Arg−Leu−Z3
(但し、式中、Z1はLeu、Asp−LeuまたはLeu−Asp−Leuを示し、Z2はGlu、GlnまたはAspを示し、Z3は0〜10個のアミノ酸残基を示す。)
(4)Asp−Leu−Z4−Leu−Arg−Leu
(但し、式中、Z4はGlu、GlnまたはAspを示す。)
のいずれかで表されるアミノ酸配列を有するものであることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の八重咲き植物体の生産方法。
The functional peptide is represented by the following formulas (1) to (4):
(1) X1-Leu-Asp-Leu-X2-Leu-X3
(In the formula, X1 represents 0 to 10 amino acid residues, X2 represents Asn or Glu, and X3 represents at least 6 amino acid residues.)
(2) Y1-Phe-Asp-Leu-Asn-Y2-Y3
(Wherein, Y1 represents 0 to 10 amino acid residues, Y2 represents Phe or Ile, and Y3 represents at least 6 amino acid residues.)
(3) Z1-Asp-Leu-Z2-Leu-Arg-Leu-Z3
(Wherein, Z1 represents Leu, Asp-Leu or Leu-Asp-Leu, Z2 represents Glu, Gln or Asp, and Z3 represents 0 to 10 amino acid residues.)
(4) Asp-Leu-Z4-Leu-Arg-Leu
(However, in the formula, Z4 represents Glu, Gln or Asp.)
The method for producing a double bloom plant according to any one of claims 1 to 5, wherein the plant has an amino acid sequence represented by any one of the above.
上記機能性ペプチドが、配列番号1〜17のいずれかに示されるアミノ酸配列を有するぺプチドであることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の八重咲き植物体の生産方法。   The said functional peptide is a peptide which has an amino acid sequence shown in either of sequence number 1-17, The production method of the double bloom plant body of any one of Claim 1 to 5 characterized by the above-mentioned. 上記機能性ペプチドが、以下の(e)または(f)記載のペプチドであることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の八重咲き植物体の生産方法。
(e)配列番号18または19に示されるアミノ酸配列を有するペプチド。
(f)配列番号18または19に示されるアミノ酸配列において、1個または数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/または付加されたアミノ酸配列を有するペプチド。
The said functional peptide is the peptide of the following (e) or (f) description, The production method of the double bloom plant body of any one of Claim 1 to 5 characterized by the above-mentioned.
(E) A peptide having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 18 or 19.
(F) A peptide having an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 18 or 19.
上記機能性ペプチドが、次に示す式(5)
(5)α1−Leu−β1−Leu−γ1−Leu
(但し、式中α1は、Asp、Asn、Glu、Gln、ThrまたはSerを示し、β1は、Asp、Gln、Asn、Arg、Glu、Thr、SerまたはHisを示し、γ1は、Arg、Gln、Asn、Thr、Ser、His、LysまたはAspを示す。)
で表されるアミノ酸配列を有するものであることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の八重咲き植物体の生産方法。
The functional peptide is represented by the following formula (5)
(5) α1-Leu-β1-Leu-γ1-Leu
(Wherein α1 represents Asp, Asn, Glu, Gln, Thr or Ser, β1 represents Asp, Gln, Asn, Arg, Glu, Thr, Ser or His, and γ1 represents Arg, Gln, Asn, Thr, Ser, His, Lys, or Asp are shown.)
It has an amino acid sequence represented by these, The production method of the double bloom plant body of any one of Claim 1 to 5 characterized by the above-mentioned.
上記機能性ペプチドが、次に示す式(6)〜(8)
(6)α1−Leu−β1−Leu−γ2−Leu
(7)α1−Leu−β2−Leu−Arg−Leu
(8)α2−Leu−β1−Leu−Arg−Leu
(但し、各式中α1は、Asp、Asn、Glu、Gln、ThrまたはSerを示し、α2は、Asn、Glu、Gln、ThrまたはSerを示し、β1は、Asp、Gln、Asn、Arg、Glu、Thr、SerまたはHisを示し、β2はAsn、Arg、Thr、SerまたはHisを示し、γ2はGln、Asn、Thr、Ser、His、LysまたはAspを示す。)
のいずれかで表されるアミノ酸配列を有するものであることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の八重咲き植物体の生産方法。
The functional peptide is represented by the following formulas (6) to (8):
(6) α1-Leu-β1-Leu-γ2-Leu
(7) α1-Leu-β2-Leu-Arg-Leu
(8) α2-Leu-β1-Leu-Arg-Leu
(In the formula, α1 represents Asp, Asn, Glu, Gln, Thr or Ser, α2 represents Asn, Glu, Gln, Thr or Ser, and β1 represents Asp, Gln, Asn, Arg, Glu. , Thr, Ser or His, β2 represents Asn, Arg, Thr, Ser or His, and γ2 represents Gln, Asn, Thr, Ser, His, Lys or Asp.)
The method for producing a double bloom plant according to any one of claims 1 to 5, wherein the plant has an amino acid sequence represented by any one of the above.
上記機能性ペプチドが、配列番号20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、38、39、または40に示されるアミノ酸配列を有するぺプチドであることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の八重咲き植物体の生産方法。   The functional peptide is an amino acid represented by SEQ ID NO: 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 38, 39, or 40 It is a peptide which has a sequence, The production method of the double bloom plant body of any one of Claim 1 to 5 characterized by the above-mentioned. 上記機能性ペプチドが、配列番号36または37に示されるアミノ酸配列を有するぺプチドであることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の八重咲き植物体の生産方法。   The method for producing a double bloom plant according to any one of claims 1 to 5, wherein the functional peptide is a peptide having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 36 or 37. 請求項1から12のいずれか1項に記載の生産方法により生産された、八重咲き植物体。   A double-flowered plant produced by the production method according to any one of claims 1 to 12. 上記八重咲き植物体には、成育した植物個体、植物細胞、植物組織、カルス、種子の少なくとも何れかが含まれることを特徴とする請求項13に記載の八重咲き植物体。   The double bloom plant according to claim 13, wherein the double bloom plant includes at least one of a grown plant individual, a plant cell, a plant tissue, a callus, and a seed. 請求項1から12のいずれか1項に記載の生産方法を行うためのキットであって、
上記転写因子をコードする遺伝子と、任意の転写因子を転写抑制因子に転換する機能性ペプチドをコードするポリヌクレオチドと、プロモーターとを含む組換え発現ベクターを少なくとも含むことを特徴とする八重咲き植物体生産キット。
A kit for performing the production method according to any one of claims 1 to 12,
A double bloom plant production comprising at least a recombinant expression vector comprising a gene encoding the above transcription factor, a polynucleotide encoding a functional peptide that converts any transcription factor into a transcription repressor, and a promoter. kit.
さらに、上記組換え発現ベクターを植物細胞に導入するための試薬群を含むことを特徴とする請求項15に記載の八重咲き植物体生産キット。   Furthermore, the double bloom plant body production kit of Claim 15 characterized by including the reagent group for introduce | transducing the said recombinant expression vector into a plant cell. 雄しべまたは雌しべの形成に関与する転写因子と、任意の転写因子を転写抑制因子に転換する機能性ペプチドとを融合させたキメラタンパク質を植物体で生産させることにより、植物体を不稔化することを特徴とする不稔性植物体の生産方法。   Plant sterility by producing a chimeric protein that fuses a transcription factor involved in the formation of stamens or pistil with a functional peptide that converts any transcription factor into a transcriptional repressor. A method for producing sterile plants characterized by the above.
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