JP2007049994A - 穀物の収量を増加させる遺伝子、並びにその利用 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】連鎖解析により、植物の着粒数(頴花・果実・種子を含む)の増減に関する遺伝子の単離・同定をすること。また、該遺伝子を利用した植物の着粒数(頴花・果実・種子を含む)を増加させる育種手法。
【選択図】なし
Description
〔1〕 その機能の欠失により植物の着粒数を増加させる植物由来のタンパク質をコードする、下記(a)から(d)のいずれかに記載のDNA。
(a)配列番号:3に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA。
(b)配列番号:1もしくは2に記載の塩基配列のコード領域を含むDNA。
(c)配列番号:3に記載のアミノ酸配列において1または複数のアミノ酸が置換、欠失、付加、および/または挿入されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA。
(d)配列番号:1もしくは2に記載の塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA。
〔2〕 イネ由来である、〔1〕に記載のDNA。
〔3〕 〔1〕または〔2〕に記載のDNAの転写産物と相補的なRNAをコードするDNA。
〔4〕 〔1〕または〔2〕に記載のDNAの転写産物を特異的に開裂するリボザイム活性を有するRNAをコードするDNA。
〔5〕 植物細胞における発現時に、共抑制効果により、〔1〕または〔2〕に記載のDNAの発現を抑制させるRNAをコードするDNA。
〔6〕 〔1〕から〔5〕のいずれかに記載のDNAを含むベクター。
〔7〕 〔6〕に記載のベクターが導入された宿主細胞。
〔8〕 〔6〕に記載のベクターが導入された植物細胞。
〔9〕 〔8〕に記載の植物細胞を含む形質転換植物体。
〔10〕 〔9〕に記載の形質転換植物体の子孫またはクローンである、形質転換植物体。
〔11〕 〔9〕または〔10〕に記載の形質転換植物体の繁殖材料。
〔12〕 〔1〕から〔5〕のいずれかに記載のDNAを植物細胞に導入し、該植物細胞から植物体を再生させる工程を含む、形質転換植物体の製造方法。
〔13〕 〔1〕または〔2〕に記載のDNAによりコードされるタンパク質。
〔14〕 〔7〕に記載の宿主細胞を培養し、該細胞またはその培養上清から組換えタンパク質を回収する工程を含む、〔13〕に記載のタンパク質の製造方法。
〔15〕 〔13〕に記載のタンパク質に結合する抗体。
〔16〕 配列番号:1もしくは2に記載の塩基配列またはその相補配列に相補的な少なくとも15の連続する塩基を含むポリヌクレオチド。
〔17〕 〔3〕から〔5〕のいずれかに記載のDNAを植物体の細胞内で発現させる工程を含む、植物の着粒数を増加させる方法。
〔18〕 〔1〕から〔5〕のいずれかに記載のDNA、もしくは〔6〕に記載のベクターを有効成分とする、植物の着粒数を改変する薬剤。
〔19〕 植物の着粒数を判定する検査方法であって、
(a)被検植物体またはその繁殖媒体からDNA試料を調製する工程、
(b)該DNA試料から〔1〕に記載のDNA領域を増幅する工程、
(c)増幅されたDNA領域の塩基配列を決定する工程、
を含み、該塩基配列がその機能の欠失により植物の着粒数を増加させるタンパク質をコードしている場合に、着粒数が少ない品種であると判断し、該タンパク質をコードしていない場合に、着粒数が多い品種であると判断する方法。
QTL解析を行う雑種集団の育成に先駆け、雑種集団の親となる品種の選定を試みた。まず、日本型イネ-数品種、インド型イネ-数品種の平均着粒数を調査し、両品種間で着粒数に明瞭な差が見られた日本型イネの「コシヒカリ」とインド型イネ「ハバタキ」2つの品種を選抜した(図1)。日本型品種「コシヒカリ」にインド型品種「ハバタキ」を交雑したF1個体に、コシヒカリを反復親とした戻し交雑と自殖を行い、74系統のBC2F1, BC2F2およびBC3F2の集団を育成後、名古屋大学付属農場に展開した。
BC2F2 74個体を用いて、着粒数に関するQTL解析を行った結果、着粒数を増加させる複数のQTLを検出した(図2)。特に第1染色体短腕約28cM近傍にハバタキのlocusがコシヒカリに対して着粒数を増加させる効果の大きいQTL(YQ1; Yielding QTL 1)を見いだすことに成功した(図2)。YQ1の存在を検証するために、返し戻し交雑とMASを用いて、YQ1準同質遺伝子系統(Nil-YQ1:コシヒカリの染色体にハバタキの第1染色体約28cM近傍が置換した系統)を作製した。Nil-YQ1及びコシヒカリ(コントロール)の最大着粒数を調査し、QTL(YQ1)の存在を確認した。第1染色体短腕、約28cM近傍がハバタキに置換した系統は平均で50粒着粒数を増加させた。
74個体のBC2F1からそれぞれCTAB法を用いてDNAを抽出すると共全染色体を網羅的に包含する93個の分子マーカーを用いて各個体の遺伝子型を決定した。その自殖後代BC2F2を1系統に各10個体展開し、その中から、ランダムに1系統に1個体を選定し、選定した個体についてそれぞれ6穂をサンプリング後、各穂の着粒数を調査した。各系統6穂の内、最も着粒数の多かった穂を選出し、最大着粒数とした。Qgene ソフトを用いてQTL解析を行った。
BC3F2集団を用いて、分子マーカーによる遺伝子型と表現型(F2及びF3)を調査し、再度連鎖解析を行った。その結果分子マーカー(6Aと8A)に挟まれる領域にYQ1が座乗することが明らかになった(図3)。YQ1座乗領域を詳細に特定するために、YQの分離集団(12500個体)を用いて高精度連鎖解析を行った結果、YQ1は分子マーカー(4A9と20)に挟まれる約8Kbを特定する事ができた(図4)。この領域において遺伝子予測を行ったところ、1個の遺伝子が予測され、相同性検索の結果、CKX(サイトカイニン酸化酵素)と高い相同性を有する遺伝子を見いだした(図4)。このCKX遺伝子について、ハバタキとコシヒカリの塩基配列を決定したところ、塩基の違いがみいだされ、ハバタキのCKXは機能を欠失していると思われた(図5)。
またイネゲノム配列を検索し、イネにおけるCKX遺伝子を解析したところ、イネゲノム中に11ヶのCKX遺伝子が存在する事が判明した。シロイヌナズナにおけるCKX遺伝子と共に、これらについて遺伝的系統樹を作成した結果、シロイヌナズナのAtCKX2, 3 及び4と5つのイネCKX遺伝子(Chr.1 25cM P695A4に座乗するCKX, Chr.127 P419B01に座乗するCKX(本遺伝子)、Chr.6 79cM OsJ0006A22-GSに座乗するCKX遺伝子、Chr.2 32cMに座乗する2つのCKX遺伝子)が非常に近縁である事が判明した(図6)。これらの遺伝子の相同性を調べたところアミノ酸レベルで高い相同性を有する事が判明した(図7〜9)。また、イネにおけるすべてのCKX遺伝子について座乗位置を確認したところ、いくつかのYQ領域に座乗することが明らかになった(図10)。
さらに、本発明は、植物の着粒数の増減を判定する遺伝子診断方法を提供する。植物の着粒数の増減を、その表現型により判断することに比して、遺伝子レベルで判断することは簡便で確実であるため、本発明の着粒数の増減の評価方法は、植物の品種改良において大きく貢献し得る。
Claims (19)
- その機能の欠失により植物の着粒数を増加させる植物由来のタンパク質をコードする、下記(a)から(d)のいずれかに記載のDNA。
(a)配列番号:3に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA。
(b)配列番号:1もしくは2に記載の塩基配列のコード領域を含むDNA。
(c)配列番号:3に記載のアミノ酸配列において1または複数のアミノ酸が置換、欠失、付加、および/または挿入されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA。
(d)配列番号:1もしくは2に記載の塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA。 - イネ由来である、請求項1に記載のDNA。
- 請求項1または2に記載のDNAの転写産物と相補的なRNAをコードするDNA。
- 請求項1または2に記載のDNAの転写産物を特異的に開裂するリボザイム活性を有するRNAをコードするDNA。
- 植物細胞における発現時に、共抑制効果により、請求項1または2に記載のDNAの発現を抑制させるRNAをコードするDNA。
- 請求項1から5のいずれかに記載のDNAを含むベクター。
- 請求項6に記載のベクターが導入された宿主細胞。
- 請求項6に記載のベクターが導入された植物細胞。
- 請求項8に記載の植物細胞を含む形質転換植物体。
- 請求項9に記載の形質転換植物体の子孫またはクローンである、形質転換植物体。
- 請求項9または10に記載の形質転換植物体の繁殖材料。
- 請求項1から5のいずれかに記載のDNAを植物細胞に導入し、該植物細胞から植物体を再生させる工程を含む、形質転換植物体の製造方法。
- 請求項1または2に記載のDNAによりコードされるタンパク質。
- 請求項7に記載の宿主細胞を培養し、該細胞またはその培養上清から組換えタンパク質を回収する工程を含む、請求項13に記載のタンパク質の製造方法。
- 請求項13に記載のタンパク質に結合する抗体。
- 配列番号:1もしくは2に記載の塩基配列またはその相補配列に相補的な少なくとも15の連続する塩基を含むポリヌクレオチド。
- 請求項3から5のいずれかに記載のDNAを植物体の細胞内で発現させる工程を含む、植物の着粒数を増加させる方法。
- 請求項1から5のいずれかに記載のDNA、もしくは請求項6に記載のベクターを有効成分とする、植物の着粒数を改変する薬剤。
- 植物の着粒数を判定する検査方法であって、
(a)被検植物体またはその繁殖媒体からDNA試料を調製する工程、
(b)該DNA試料から請求項1に記載のDNA領域を増幅する工程、
(c)増幅されたDNA領域の塩基配列を決定する工程、
を含み、該塩基配列がその機能の欠失により植物の着粒数を増加させるタンパク質をコードしている場合に、着粒数が少ない品種であると判断し、該タンパク質をコードしていない場合に、着粒数が多い品種であると判断する方法。
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