JP2008043203A - Deoxymugineic acid synthase and utilization thereof - Google Patents

Deoxymugineic acid synthase and utilization thereof Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DMAS ädeoxymugineic acid synthase [an enzyme reducing the keto form (3"-keto intermediate) of nicotianamine into 2'-deoxymugineic acid]} and to provide a gene encoding the enzyme. <P>SOLUTION: The keto form of the nicotianamine is synthesized from the nicotianamine with an NAAT (nicotianamine amino group transferase). A sample is incubated with the keto form of the nicotianamine to measure the amount of the synthesized 2'-deoxymugineic acid. Thereby, measurement is made to judge whether or not the sample has an enzyme activity for reducing the keto form of the nicotianamine into the 2'-deoxymugineic acid. The measurement is carried out on a candidate protein for the DMAS obtained by a microarray analysis to thereby identify the DMAS. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、植物が土壌から鉄を獲得する機構に関与する酵素に関するものであり、より詳細には、イネ科植物のムギネ酸類を生合成する経路において、ニコチアナミンのケト体を2’−デオキシムギネ酸に還元する酵素に関するものである。   The present invention relates to an enzyme involved in the mechanism by which plants acquire iron from soil. More specifically, the present invention relates to 2'-deoxymugineic acid as a keto body of nicotianamine in the pathway for biosynthesis of mugineic acids of grasses. It relates to an enzyme that reduces it.

植物は、細胞での様々な事象(例えば、呼吸、クロロフィルの生合成、光合成における電子伝達等)に必要とされる重要な元素である鉄を、土壌より取り込んで利用する。   Plants take up iron, which is an important element required for various events in cells (for example, respiration, chlorophyll biosynthesis, electron transfer in photosynthesis, etc.) from soil.

鉄は、土壌中に豊富に含まれているが、主に三価鉄化合物として存在するために、中性あるいはアルカリ性の土壌では土壌溶液中にほとんど溶解していない。そのため、植物は、鉄を土壌から獲得するための機構を発展させた。   Iron is abundantly contained in the soil, but since it exists mainly as a trivalent iron compound, it is hardly dissolved in the soil solution in neutral or alkaline soil. Therefore, plants have developed a mechanism for obtaining iron from the soil.

非イネ科植物では、まず、根圏へのプロトンの排出を強化することによって、土壌のpHを低下させる。また、三価鉄還元酵素の発現を誘導し、根の表面において、鉄を鉄(II)形態へ還元して可溶性をより向上させる。そして、生成された鉄(II)イオンを根の原形質膜に存在する二価鉄トランスポーターを介して体内へ輸送する。   In non-grown plants, first, the pH of the soil is lowered by enhancing the emission of protons into the rhizosphere. It also induces the expression of trivalent iron reductase and reduces iron to the iron (II) form on the root surface to further improve the solubility. The produced iron (II) ions are transported into the body through a divalent iron transporter present in the root plasma membrane.

一方、イネ科植物では、ムギネ酸ファミリーファイトシデロフォア(MAs:以下ムギネ酸類)と呼ばれる鉄キレート物質を根から分泌して土壌中の鉄を可溶化する。生成された鉄(III)−MAs複合体は特定のトランスポーターを介して根へと再吸収される。ここで、ムギネ酸類の合成および分泌は、鉄の欠乏に応じて著しく増加する。そして、イネ科植物における鉄欠乏耐性は、分泌されるムギネ酸類の量および質と強く相関する。例えば、イネ、コムギおよびトウモロコシは、2’−デオキシムギネ酸(DMA)のみを比較的少量分泌するため、鉄の供給低下に対し感受性が高い。反対に、オオムギは、ムギネ酸(MA)、3−ヒドロキシムギネ酸(HMA)および3−エピヒドロキシムギネ酸(epi−HMA)を含む様々なムギネ酸類を大量に分泌するため、利用可能な鉄が少ない状況であっても生育可能である。   On the other hand, in gramineous plants, iron chelate substances called mugineic acid family phytosiderophores (MAs: mugineic acids) are secreted from the roots to solubilize iron in the soil. The iron (III) -MAs complex produced is reabsorbed to the root via a specific transporter. Here, the synthesis and secretion of mugineic acids increases markedly in response to iron deficiency. And iron deficiency tolerance in Gramineae plants strongly correlates with the quantity and quality of secreted mugineic acids. For example, rice, wheat and corn are sensitive to reduced iron supply because they secrete relatively small amounts of 2'-deoxymugineic acid (DMA) only. Conversely, barley secretes a large amount of various wheat acids, including wheat acid (MA), 3-hydroxy wheat acid (HMA) and 3-epihydroxy wheat acid (epi-HMA), so that available iron is available. It can grow even in small situations.

ムギネ酸類に関する生合成経路を図1に示す。ムギネ酸類はL−メチオニンから合成が開始される。ニコチアナミン合成酵素(NAS)は、S−アデノシル−L−メチオニン(SAM)の三量化を触媒して、ニコチアナミン(NA)を形成させる。NAは、ニコチアナミンアミノ基転移酵素(NAAT)によって、アミノ基が転移され、3”−ケト中間体へと変換される。続いて上記ケト中間体の3”−炭素が還元されることにより、DMAが生産される。DMAは、上記経路中において初めて合成されるMAsである。全てのムギネ酸類の生合成経路は、L−メチオニンからDMAまでは共通であるが、DMAより後のステップは、植物の品種に依存して変化する。ムギネ酸類の生合成経路に関与するほぼ全ての遺伝子が、本発明者らの研究室において同定されており、現在までに、7種類のムギネ酸類が同定されている。   The biosynthetic pathway for mugineic acids is shown in FIG. Muginic acids are synthesized from L-methionine. Nicotianamine synthase (NAS) catalyzes the trimerization of S-adenosyl-L-methionine (SAM) to form nicotianamine (NA). NA is transferred by nicotianamine aminotransferase (NAAT) and converted to a 3 "-keto intermediate. Subsequently, the 3" -carbon of the keto intermediate is reduced, so that Is produced. DMAs are MAs synthesized for the first time in the above path. The biosynthetic pathway of all mugineic acids is common from L-methionine to DMA, but the steps after DMA vary depending on the plant variety. Almost all genes involved in the biosynthetic pathway of mugineic acids have been identified in our laboratory, and to date, seven types of mugineic acids have been identified.

現在までに単離された、鉄欠乏により誘導されるオオムギのムギネ酸類生合成に関わる全ての遺伝子の発現は、ほぼ根に限られている。このことは、これらの遺伝子の根特異的な発現が、鉄欠乏に対するオオムギの強い耐性にとって重要であることを示唆する。一方、鉄欠乏により誘導されるムギネ酸類生合成に関わるイネの遺伝子の多くは、根と地上部との両方で発現している。   The expression of all the genes isolated to date involved in the biosynthesis of barley barley acids induced by iron deficiency is almost restricted to the roots. This suggests that root-specific expression of these genes is important for barley's strong tolerance to iron deficiency. On the other hand, many rice genes involved in the biosynthesis of mugineic acids induced by iron deficiency are expressed in both roots and aboveground parts.

ムギネ酸類の生合成経路において、3”−ケト中間体をDMAへと変換する酵素の存在が提案されており、本酵素が同定されればムギネ酸類の生合成経路は完全に解明される。この3”−ケト中間体をDMAへと変換する酵素は、その活性がNAD(P)Hに依存することが報告された。特に、特許文献1には、上記3”−ケト中間体をDMAへと変換する酵素が記載されており、本酵素の配列情報はデータベース登録されている(非特許文献1−2)。
国際公開WO2002/077240パンフレット(平成14年10月3日公開) http://srs.ddbj.nig.ac.jp/cgi−bin/wgetz?−id+4Xl771StX6D+−e+[DADRELEASE:’BAC10594.1’] http://srs.ddbj.nig.ac.jp/cgi−bin/wgetz?−id+4Xl771StX6l+−e+[DADRELEASE:’BAC10595.1’]
In the biosynthetic pathway of mugineic acids, the existence of an enzyme that converts a 3 ″ -keto intermediate into DMA has been proposed, and once this enzyme is identified, the biosynthetic pathway of mugineic acids is completely elucidated. The enzyme that converts the 3 ″ -keto intermediate to DMA has been reported to depend on NAD (P) H for its activity. In particular, Patent Document 1 describes an enzyme that converts the 3 ″ -keto intermediate into DMA, and the sequence information of this enzyme is registered in a database (Non-Patent Document 1-2).
International Publication WO2002 / 077240 Pamphlet (October 3, 2002) http: // srs. ddbj. nig. ac. jp / cgi-bin / wgetz? -Id + 4X1771StX6D + -e + [DADRLELEASE: 'BAC10594.1'] http: // srs. ddbj. nig. ac. jp / cgi-bin / wgetz? -Id + 4Xl771StX6l + -e + [DADRELEASE: 'BAC10595.1']

しかしながら、本発明者らは、特許文献1に記載の酵素が上記3”−ケト中間体をDMAへと変換する活性を有していないことを確認した。すなわち、上記活性を有する酵素は未だ同定されていない。そのため、上記酵素および当該酵素をコードする遺伝子を利用することは不可能であった。   However, the present inventors have confirmed that the enzyme described in Patent Document 1 does not have the activity of converting the 3 ″ -keto intermediate into DMA. That is, the enzyme having the activity has not yet been identified. Therefore, it has been impossible to use the enzyme and the gene encoding the enzyme.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ニコチアナミンのケト体を2’−デオキシムギネ酸に還元する酵素を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an enzyme that reduces the keto form of nicotianamine to 2'-deoxymugineic acid.

これまでは、ニコチアナミンのケト体から2’−デオキシムギネ酸への還元活性については、不正確な測定方法しか知られていなかった。この原因としては、ニコチアナミンの3”−ケト中間体が不安定な化合物であり、化学的に合成することが容易ではないこと、および、上記酵素が得られていない状態では当該酵素の最適反応条件は不明であったことなどが挙げられる。   Until now, only an inaccurate measuring method has been known for the reduction activity of keto bodies of nicotianamine to 2'-deoxymugineic acid. This is because the 3 "-keto intermediate of nicotianamine is an unstable compound and is not easily chemically synthesized, and in the state where the enzyme is not obtained, the optimal reaction conditions for the enzyme Is unknown.

本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、ニコチアナミンのケト体を2’−デオキシムギネ酸に還元する酵素活性を測定する方法を確立し、当該方法を用いて、種々のイネ科植物のデオキシムギネ酸合成酵素を同定することにより、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have established a method for measuring the enzyme activity for reducing the keto form of nicotianamine to 2′-deoxymugineic acid. The present invention was completed by identifying deoxymugineate synthase from the grass family.

なお、本明細書中で使用される場合、「ニコチアナミンのケト体」とは、「ニコチアナミンの3”−炭素がケトンである中間体」をいい、本明細書中において、「3”−ケト中間体」と交換可能に用いられる。また、本明細書中で使用される場合、「ニコチアナミンのケト体を2’−デオキシムギネ酸に還元する」とは、上記3”−炭素を還元することをいう。   As used herein, “the keto form of nicotianamine” refers to an “intermediate in which 3” -carbon of nicotianamine is a ketone ”. In this specification,“ 3 ”-keto intermediate Used interchangeably with "body". Also, as used herein, “reducing the keto form of nicotianamine to 2′-deoxymugineic acid” means reducing the 3 ″ -carbon.

すなわち、本発明に係るポリペプチドは、配列番号1、3、5または7の何れかに示されるアミノ酸配列からなることを特徴としている。   That is, the polypeptide according to the present invention is characterized by comprising the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 1, 3, 5 or 7.

また、上記ポリペプチドは、ニコチアナミンのケト体を2’−デオキシムギネ酸に還元するものであれば、配列番号1、3、5または7の何れかに示されるアミノ酸配列において、1または数個のアミノ酸が置換、欠失または付加されているアミノ酸配列からなるポリペプチドであってもよい。   In addition, as long as the above polypeptide reduces the keto form of nicotianamine to 2′-deoxymugineic acid, one or several amino acids in the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 1, 3, 5 and 7 May be a polypeptide comprising an amino acid sequence substituted, deleted or added.

本発明に係るポリヌクレオチドは上記ポリペプチドをコードすることを特徴としている。   The polynucleotide according to the present invention is characterized by encoding the above polypeptide.

また、上記ポリヌクレオチドは、配列番号2、4、6または8の何れかに示される塩基配列からなることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said polynucleotide consists of a base sequence shown in either sequence number 2, 4, 6 or 8.

さらに、上記ポリヌクレオチドは、ニコチアナミンのケト体を2’−デオキシムギネ酸に還元する酵素をコードするものであれば、配列番号2、4、6または8の何れかに示される塩基配列において、1または数個の塩基が置換、欠失または付加されている塩基配列からなるポリヌクレオチドであってもよい。   Furthermore, if the polynucleotide encodes an enzyme that reduces the keto body of nicotianamine to 2′-deoxymugineic acid, the nucleotide sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 2, 4, 6 or 8 is 1 or It may be a polynucleotide comprising a base sequence in which several bases are substituted, deleted or added.

また、上記ポリヌクレオチドは、ニコチアナミンのケト体を2’−デオキシムギネ酸に還元する酵素をコードするものであれば、配列番号2、4、6または8の何れかに示される塩基配列の相補配列と、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズし得るポリヌクレオチドであってもよい。   In addition, if the polynucleotide encodes an enzyme that reduces the keto body of nicotianamine to 2′-deoxymugineic acid, the polynucleotide has a complementary sequence of the base sequence represented by any of SEQ ID NOs: 2, 4, 6 or 8. The polynucleotide may be capable of hybridizing under stringent conditions.

本発明に係るベクターは上記ポリヌクレオチドを含むことを特徴としている。   The vector according to the present invention is characterized by comprising the above-mentioned polynucleotide.

本発明に係る形質転換体は、上記ポリヌクレオチドが導入されていることを特徴としている。   The transformant according to the present invention is characterized in that the polynucleotide is introduced.

本発明に係る鉄欠乏耐性を有する植物の作製方法は、上記ポリヌクレオチドを植物に導入する工程を含むことを特徴としている。   The method for producing a plant having resistance to iron deficiency according to the present invention includes a step of introducing the polynucleotide into a plant.

上記鉄欠乏耐性を有する植物の作製方法は、ニコチアナミンアミノ基転移酵素遺伝子、ニコチアナミン合成酵素遺伝子およびS−アデノシル−L−メチオニン合成酵素遺伝子からなる群から選ばれるポリヌクレオチドの少なくとも一つを植物に導入する工程をさらに含むことが好ましい。   The method for producing a plant having iron deficiency tolerance includes introducing at least one polynucleotide selected from the group consisting of a nicotianamine aminotransferase gene, a nicotianamine synthase gene, and an S-adenosyl-L-methionine synthase gene into the plant. Preferably, the method further includes the step of:

本発明に係る抗体は、上記ポリペプチドと特異的に結合することを特徴としている。   The antibody according to the present invention is characterized by specifically binding to the polypeptide.

本発明に係る2’−デオキシムギネ酸を合成する方法は、上記ポリペプチドをニコチアナミンのケト体とともにインキュベートする工程を含むことを特徴としている。   The method for synthesizing 2'-deoxymugineic acid according to the present invention is characterized by including a step of incubating the above polypeptide with a keto body of nicotianamine.

本発明に係る2’−デオキシムギネ酸を合成する方法は、上記ポリペプチドを、ニコチアナミンおよびニコチアナミンアミノ基転移酵素とともにインキュベートする工程を含むことが好ましい。   The method for synthesizing 2'-deoxymugineic acid according to the present invention preferably includes a step of incubating the polypeptide with nicotianamine and nicotianamine aminotransferase.

本発明に係る2’−デオキシムギネ酸を合成するための酵素組成物は、上記ポリペプチドを含んでいることを特徴としている。   The enzyme composition for synthesizing 2'-deoxymugineic acid according to the present invention is characterized by containing the above-mentioned polypeptide.

本発明に係る2’−デオキシムギネ酸を合成するための酵素キットは、上記ポリペプチドを備えていることを特徴としている。   An enzyme kit for synthesizing 2'-deoxymugineic acid according to the present invention is characterized by comprising the above polypeptide.

上記酵素キットはニコチアナミンアミノ基転移酵素をさらに備えていることが好ましい。   The enzyme kit preferably further comprises nicotianamine aminotransferase.

本発明に係る酵素活性を測定する方法は、ニコチアナミンのケト体を2’−デオキシムギネ酸に還元する酵素活性を測定する方法であって、測定すべき試料をニコチアナミンのケト体とともにインキュベートする工程と、当該インキュベートする工程によって生成された2’−デオキシムギネ酸の量を測定する工程と、を含むことを特徴としている。   The method for measuring enzyme activity according to the present invention is a method for measuring enzyme activity for reducing a keto body of nicotianamine to 2′-deoxymugineic acid, incubating the sample to be measured with the keto body of nicotianamine, And measuring the amount of 2′-deoxymugineic acid produced by the incubating step.

本発明に係る酵素活性を測定する方法は、コチアナミンのケト体を2’−デオキシムギネ酸に還元する酵素活性を測定する方法であって、測定すべき試料をニコチアナミンおよびニコチアナミンアミノ基転移酵素とともにインキュベートする工程と、当該インキュベートする工程によって生成された2’−デオキシムギネ酸の量を測定する工程と、を含むことが好ましい。   The method for measuring enzyme activity according to the present invention is a method for measuring enzyme activity for reducing the ketoamine of cotianamine to 2'-deoxymugineic acid, and incubating the sample to be measured with nicotianamine and nicotianamine aminotransferase. Preferably, the method includes a step and a step of measuring the amount of 2′-deoxymugineic acid produced by the incubating step.

本発明に係る鉄欠乏耐性を有する植物のスクリーニング方法は、植物の抽出物を上記抗体とともにインキュベートする工程を含むことを特徴としている。   The screening method for plants having resistance to iron deficiency according to the present invention includes a step of incubating a plant extract with the antibody.

上記スクリーニング方法では、上記抽出物を、ニコチアナミンアミノ基転移酵素、ニコチアナミン合成酵素またはS−アデノシル−L−メチオニン合成酵素に対する抗体の少なくとも一つとともにインキュベートする工程をさらに含むことが好ましい。   Preferably, the screening method further includes a step of incubating the extract with at least one antibody against nicotianamine aminotransferase, nicotianamine synthase or S-adenosyl-L-methionine synthase.

本発明に係る鉄欠乏耐性を有する植物のスクリーニング方法は、また、植物の抽出物を、上記ポリヌクレオチドとインキュベートする工程を含むものであってもよい。   The screening method for plants having resistance to iron deficiency according to the present invention may also include a step of incubating an extract of a plant with the polynucleotide.

上記スクリーニング方法では、上記抽出物を、ニコチアナミンアミノ基転移酵素遺伝子、ニコチアナミン合成酵素遺伝子またはおよびS−アデノシル−L−メチオニン合成酵素遺伝子の少なくとも一つとインキュベートする工程をさらに含むことが好ましい。   The screening method preferably further includes a step of incubating the extract with at least one of a nicotianamine aminotransferase gene, a nicotianamine synthase gene, and an S-adenosyl-L-methionine synthase gene.

本発明を使用すれば、鉄欠乏耐性を有する植物を容易にスクリーニングまたは作製することができる。   If this invention is used, the plant which has iron deficiency tolerance can be screened or produced easily.

〔1:デオキシムギネ酸合成酵素〕
1つの局面において、本発明は、デオキシムギネ酸合成酵素を提供する。本明細書中で使用される場合、「デオキシムギネ酸合成酵素」は、ニコチアナミンのケト体を2’−デオキシムギネ酸に還元する活性を有するポリペプチドが意図される。
[1: Deoxymugine acid synthase]
In one aspect, the present invention provides deoxymuginate synthase. As used herein, “deoxymugineate synthase” intends a polypeptide having the activity of reducing the keto form of nicotianamine to 2′-deoxymugineate.

本明細書中で使用される場合、用語「ポリペプチド」は、「ペプチド」または「タンパク質」と交換可能に使用される。また、ポリペプチドの「フラグメント」は、当該ポリペプチドの部分断片が意図される。本発明に係るポリペプチドはまた、天然供給源より単離されても、化学合成されてもよい。   As used herein, the term “polypeptide” is used interchangeably with “peptide” or “protein”. In addition, “fragment” of a polypeptide is intended to be a partial fragment of the polypeptide. The polypeptides according to the invention may also be isolated from natural sources or chemically synthesized.

用語「単離された」ポリペプチドまたはタンパク質は、その天然の環境から取り出されたポリペプチドまたはタンパク質が意図される。例えば、宿主細胞中で発現された組換え産生されたポリペプチドおよびタンパク質は、任意の適切な技術によって実質的に精製されている天然または組換えのポリペプチドおよびタンパク質と同様に、単離されていると考えられる。   The term “isolated” polypeptide or protein is intended to be a polypeptide or protein that has been removed from its natural environment. For example, recombinantly produced polypeptides and proteins expressed in a host cell can be isolated in the same manner as natural or recombinant polypeptides and proteins that have been substantially purified by any suitable technique. It is thought that there is.

本発明の理解を容易にするために、2’−デオキシムギネ酸(2’−Deoxymugineic Acid)の合成経路を図1に示す。図1を参照すれば、本明細書を読んだ者は、デオキシムギネ酸合成酵素(DMAS)とは、ニコチアナミンのケト体(3”−Keto intermediate)を2’−デオキシムギネ酸(2’−Deoxymugineic Acid)に還元する酵素であることが容易に理解し得る。   In order to facilitate understanding of the present invention, a synthetic route of 2'-deoxymugineic acid is shown in FIG. Referring to FIG. 1, a reader of this specification refers to deoxymumine acid synthase (DMAS), a keto body of nicotianamine (3 ″ -Keto intermediate), and 2′-deoxymugineic acid (2′-deoxymugineic acid). It can be easily understood that it is an enzyme that reduces to the above.

本発明に係るポリペプチドは、イネ科植物のデオキシムギネ酸合成酵素であることが好ましく、配列番号1、3、5または7に示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドあるいはその変異体であることがより好ましい。   The polypeptide according to the present invention is preferably a deoxymugineic acid synthase of a grass family, and more preferably a polypeptide consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, 3, 5 or 7 or a variant thereof. .

本明細書中においてタンパク質またはポリペプチドに関して用いられる場合、用語「変異体」は、目的のポリペプチドが有する特定の活性を保持したポリペプチドが意図され、「配列番号1、3、5または7に示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドの変異体」は、デオキシムギネ酸合成酵素活性(すなわち、ニコチアナミンのケト体を2’−デオキシムギネ酸に還元する活性)を有するポリペプチドが意図される。   As used herein with respect to a protein or polypeptide, the term “variant” is intended to mean a polypeptide that retains the specific activity of the polypeptide of interest, and is expressed in “SEQ ID NO: 1, 3, 5, or 7”. The term “polypeptide variant comprising the amino acid sequence shown” is intended to mean a polypeptide having deoxymumine acid synthase activity (ie, activity of reducing the keto nicotianamine to 2′-deoxymugineic acid).

ポリペプチドを構成するアミノ酸配列中のいくつかのアミノ酸が、このポリペプチド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 that make up a polypeptide can be easily modified without significantly affecting the structure or function of the polypeptide. 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ポリペプチド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、ポリペプチド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、ポリペプチド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、作製した変異体がデオキシムギネ酸合成酵素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 polypeptide using well-known techniques. For example, according to a known point mutation introduction method, an arbitrary base of a polynucleotide encoding a polypeptide 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 polypeptide. Furthermore, if the method described in this specification is used, it can be easily determined whether the produced mutant has deoxymugineic acid synthase activity.

好ましい変異体は、保存性または非保存性アミノ酸置換、欠失、または付加を有する。これらは、本発明に係るポリペプチドのデオキシムギネ酸合成酵素活性を変化させない。   Preferred variants have conservative or non-conservative amino acid substitutions, deletions or additions. These do not change the deoxymugineic acid synthase activity of the polypeptides according to the invention.

このように、本実施形態に係るポリペプチドは、デオキシムギネ酸合成酵素活性を有するポリペプチドであって、(1)配列番号1、3、5もしくは7に示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、または、(2)配列番号1、3、5もしくは7に示されるアミノ酸配列において、1個もしくは数個のアミノ酸が置換、欠失もしくは付加されたアミノ酸配列からなるポリペプチド、であることが好ましい。   Thus, the polypeptide according to this embodiment is a polypeptide having deoxymugineic acid synthase activity, and (1) a polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, 3, 5 or 7, or (2) A polypeptide comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, 3, 5 or 7 is preferred.

本発明に係るポリペプチドは、天然の精製産物、化学合成手順の産物、および原核生物宿主または真核生物宿主(例えば、細菌細胞、酵母細胞、高等植物細胞、昆虫細胞、および哺乳動物細胞を含む)から組換え技術によって産生された産物を含む。組換え産生手順において用いられる宿主に依存して、本発明に係るポリペプチドは、グリコシル化され得るか、または非グリコシル化され得る。さらに、本発明に係るポリペプチドはまた、いくつかの場合、宿主媒介プロセスの結果として、開始の改変メチオニン残基を含み得る。   Polypeptides according to the present invention include natural purified products, products of chemical synthesis procedures, and prokaryotic or eukaryotic hosts (eg, bacterial cells, yeast cells, higher plant cells, insect cells, and mammalian cells). ) From recombinantly produced products. Depending on the host used in the recombinant production procedure, the polypeptides according to the invention may be glycosylated or non-glycosylated. Furthermore, the polypeptides according to the invention may also contain an initiating modified methionine residue in some cases as a result of host-mediated processes.

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

また、本発明に係るポリペプチドは、付加的なポリペプチドを含むものであってもよい。付加的なポリペプチドとしては、例えば、His、Myc、Flag等のエピトープ標識ポリペプチドが挙げられる。   The polypeptide according to the present invention may include an additional polypeptide. Examples of the additional polypeptide include epitope-tagged polypeptides such as His, Myc, and Flag.

他の局面において、本発明は、デオキシムギネ酸合成酵素(すなわち、ニコチアナミンのケト体を2’−デオキシムギネ酸に還元する活性を有するポリペプチド)の生産方法を提供する。   In another aspect, the present invention provides a method for producing deoxymugineic acid synthase (ie, a polypeptide having an activity of reducing a keto form of nicotianamine to 2'-deoxymugineic acid).

一実施形態において、本発明に係るポリペプチドの生産方法は、当該ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含むベクターを用いることを特徴とする。   In one embodiment, the method for producing a polypeptide according to the present invention is characterized by using a vector containing a polynucleotide encoding the polypeptide.

本実施形態の1つの局面において、本実施形態に係るポリペプチドの生産方法は、上記ベクターが組換え発現系において用いられることが好ましい。組換え発現系を用いる場合、本発明に係るポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを組換え発現ベクターに組み込んだ後、公知の方法により発現可能な宿主に導入し、宿主内で翻訳されて得られるポリペプチドを精製するという方法などを採用することができる。組換え発現ベクターは、プラスミドであってもなくてもよく、宿主に目的ポリヌクレオチドを導入することができればよい。好ましくは、本実施形態に係るポリペプチドの生産方法は、上記ベクターを宿主に導入する工程を包含する。   In one aspect of this embodiment, it is preferable that the vector is used in a recombinant expression system in the method for producing a polypeptide according to this embodiment. When a recombinant expression system is used, a polynucleotide obtained by incorporating a polynucleotide encoding the polypeptide of the present invention into a recombinant expression vector, introducing it into a host capable of expression by a known method, and translating it in the host. For example, a method of purifying a peptide can be employed. The recombinant expression vector may or may not be a plasmid, as long as the target polynucleotide can be introduced into the host. Preferably, the method for producing a polypeptide according to this embodiment includes a step of introducing the vector into a host.

このように宿主に外来ポリヌクレオチドを導入する場合、発現ベクターは、外来ポリヌクレオチドを発現するように宿主内で機能するプロモーターを組み込んであることが好ましい。組換え的に産生されたポリペプチドを精製する方法は、用いた宿主、ポリペプチドの性質によって異なるが、タグの利用等によって比較的容易に目的のポリペプチドを精製することが可能である。   Thus, when introducing a foreign polynucleotide into a host, the expression vector preferably incorporates a promoter that functions in the host so as to express the foreign polynucleotide. The method for purifying a recombinantly produced polypeptide differs depending on the host used and the nature of the polypeptide, but the target polypeptide can be purified relatively easily by using a tag or the like.

本実施形態に係るポリペプチドの生産方法は、当該ポリペプチドを含む細胞または組織の抽出液から当該ポリペプチドを精製する工程をさらに包含することが好ましい。ポリペプチドを精製する工程は、周知の方法(例えば、細胞または組織を破壊した後に遠心分離して可溶性画分を回収する方法)で細胞や組織から細胞抽出液を調製した後、この細胞抽出液から周知の方法(例えば、硫安沈殿またはエタノール沈殿、酸抽出、陰イオンまたは陽イオン交換クロマトグラフィー、ホスホセルロースクロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、ヒドロキシアパタイトクロマトグラフィー、およびレクチンクロマトグラフィー)によって精製する工程が好ましいが、これらに限定されない。最も好ましくは、高速液体クロマトグラフィー(「HPLC」)が精製のために用いられる。   The method for producing a polypeptide according to this embodiment preferably further includes a step of purifying the polypeptide from an extract of cells or tissues containing the polypeptide. The step of purifying a polypeptide is to prepare a cell extract from cells or tissues by a well-known method (for example, a method in which a cell or tissue is disrupted and then centrifuged to collect a soluble fraction). Known methods (eg ammonium sulfate precipitation or ethanol precipitation, acid extraction, anion or cation exchange chromatography, phosphocellulose chromatography, hydrophobic interaction chromatography, affinity chromatography, hydroxyapatite chromatography, and lectin chromatography) The step of purifying by a) is preferred, but not limited thereto. Most preferably, high performance liquid chromatography (“HPLC”) is used for purification.

本実施形態の他の局面において、本実施形態に係るポリペプチドの生産方法は、上記ベクターが無細胞タンパク質合成系において用いられることが好ましい。無細胞タンパク質合成系を用いる場合、種々の市販のキットが用いられ得る。好ましくは、本実施形態に係るポリペプチドの生産方法は、上記ベクターと無細胞タンパク質合成液とをインキュベートする工程を包含する。   In another aspect of the present embodiment, the method for producing a polypeptide according to the present embodiment is preferably such that the vector is used in a cell-free protein synthesis system. When using a cell-free protein synthesis system, various commercially available kits can be used. Preferably, the method for producing a polypeptide according to this embodiment includes a step of incubating the vector and a cell-free protein synthesis solution.

無細胞タンパク質合成系は細胞内mRNAやクローニングされたcDNAにコードされているさまざまなタンパク質の同定等に広く用いられる手法であり、無細胞タンパク質合成系(無細胞タンパク質合成法、無細胞タンパク質翻訳系とも呼ぶ)に用いられるのが無細胞タンパク質合成液である。   The cell-free protein synthesis system is a technique widely used for identification of various proteins encoded by intracellular mRNA and cloned cDNA. The cell-free protein synthesis system (cell-free protein synthesis method, cell-free protein translation system) The cell-free protein synthesis solution is also used.

無細胞タンパク質合成系としては、コムギ胚芽抽出液を用いる系、ウサギ網状赤血球抽出液を用いる系、大腸菌S30抽出液を用いる系、および植物の脱液胞化プロトプラストから得られる細胞成分抽出液が挙げられる。一般的には、真核生物由来遺伝子の翻訳には真核細胞の系、すなわち、コムギ胚芽抽出液を用いる系またはウサギ網状赤血球抽出液を用いる系のいずれかが選択されるが、翻訳される遺伝子の由来(原核生物/真核生物)や、合成後のタンパク質の使用目的を考慮して、上記合成系から選択されればよい。   Cell-free protein synthesis systems include systems using wheat germ extract, systems using rabbit reticulocyte extract, systems using Escherichia coli S30 extract, and cell component extracts obtained from plant devolatilized protoplasts. . Generally, eukaryotic genes are selected for translation of eukaryotic genes, ie, systems using wheat germ extract or systems using rabbit reticulocyte extract. In view of the origin of the gene (prokaryotes / eukaryotes) and the intended use of the protein after synthesis, it may be selected from the above synthesis system.

なお、種々のウイルス由来遺伝子産物は、その翻訳後に、小胞体、ゴルジ体等の細胞内膜が関与する複雑な生化学反応を経て活性を発現するものが多いので、各種生化学反応を試験管内で再現するためには細胞内膜成分(例えば、ミクロソーム膜)が添加される必要がある。植物の脱液胞化プロトプラストから得られる細胞成分抽出液は、細胞内膜成分を保持した無細胞タンパク質合成液として利用し得るのでミクロソーム膜の添加が必要とされないので、好ましい。   Many virus-derived gene products express their activity after translation through complex biochemical reactions involving intracellular membranes such as the endoplasmic reticulum and Golgi apparatus. In order to reproduce the above, an intracellular membrane component (for example, a microsomal membrane) needs to be added. A cell component extract obtained from plant evacuated protoplasts is preferred because it can be used as a cell-free protein synthesis solution retaining an intracellular membrane component, and therefore does not require the addition of a microsomal membrane.

本明細書中で使用される場合、「細胞内膜成分」は、細胞質内に存在する脂質膜よりなる細胞小器官(すなわち、小胞体、ゴルジ体、ミトコンドリア、葉緑体、液胞などの細胞内顆粒全般)が意図される。特に、小胞体およびゴルジ体はタンパク質の翻訳後修飾に重要な役割を果たしており、膜タンパク質および分泌タンパク質の成熟に必須な細胞成分である。   As used herein, “intracellular membrane component” refers to an organelle composed of a lipid membrane present in the cytoplasm (ie, cells such as the endoplasmic reticulum, Golgi apparatus, mitochondria, chloroplast, vacuole and the like). Inner granules in general) are intended. In particular, the endoplasmic reticulum and the Golgi apparatus play an important role in post-translational modification of proteins, and are essential cellular components for the maturation of membrane proteins and secreted proteins.

別の実施形態において、本発明に係るポリペプチドの生産方法は、当該ポリペプチドを天然に発現する細胞または組織から当該ポリペプチドを精製することが好ましい。本実施形態に係るポリペプチドの生産方法は、後述する抗体またはオリゴヌクレオチドを用いて本発明に係るポリペプチドを天然に発現する細胞または組織を同定する工程を包含することが好ましい。また、本実施形態に係るポリペプチドの生産方法は、当該ポリペプチドを精製する工程をさらに包含することが好ましい。   In another embodiment, the method for producing a polypeptide according to the present invention preferably purifies the polypeptide from cells or tissues that naturally express the polypeptide. The method for producing a polypeptide according to this embodiment preferably includes a step of identifying a cell or tissue that naturally expresses the polypeptide according to the present invention using an antibody or oligonucleotide described below. In addition, the polypeptide production method according to the present embodiment preferably further includes a step of purifying the polypeptide.

さらに他の実施形態において、本発明に係るポリペプチドの生産方法は、本発明に係るポリペプチドを化学合成することを特徴とする。当業者は、本明細書中に記載される本発明に係るポリペプチドのアミノ酸配列に基づいて周知の化学合成技術を適用すれば、本発明に係るポリペプチドを化学合成できることを、容易に理解する。   In still another embodiment, the method for producing a polypeptide according to the present invention is characterized by chemically synthesizing the polypeptide according to the present invention. Those skilled in the art will easily understand that the polypeptide according to the present invention can be chemically synthesized by applying a well-known chemical synthesis technique based on the amino acid sequence of the polypeptide according to the present invention described herein. .

以上のように、本発明に係るポリペプチドを生産する方法によって取得されるポリペプチドは、天然に存在する変異ポリペプチドであっても、人為的に作製された変異ポリペプチドであってもよい。   As described above, the polypeptide obtained by the method for producing a polypeptide according to the present invention may be a naturally occurring mutant polypeptide or an artificially prepared mutant polypeptide.

このように、本発明に係るポリペプチドの生産方法は、少なくとも、当該ポリペプチドのアミノ酸配列、または当該ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの塩基配列に基づいて公知慣用技術を用いればよいといえる。つまり、上述した種々の工程以外の工程を包含する生産方法も本発明の技術的範囲に属することに留意しなければならない。   Thus, it can be said that the method for producing a polypeptide according to the present invention may use a known and conventional technique based on at least the amino acid sequence of the polypeptide or the base sequence of the polynucleotide encoding the polypeptide. That is, it should be noted that a production method including steps other than the various steps described above also belongs to the technical scope of the present invention.

なお、本発明に係るポリペプチドの変異体が所望のデオキシムギネ酸合成酵素活性を有するか否かを決定するための方法としては、〔7〕に後述するデオキシムギネ酸合成酵素活性の測定方法を用いることができる。   In addition, as a method for determining whether or not the variant of the polypeptide according to the present invention has a desired deoxymugineic acid synthase activity, the method for measuring deoxymugineate synthase activity described later in [7] is used. Can do.

〔2:デオキシムギネ酸合成酵素遺伝子〕
1つの局面において、本発明は、デオキシムギネ酸合成酵素をコードする遺伝子を提供する。本明細書中で使用される場合、「デオキシムギネ酸合成酵素をコードする遺伝子」は、ニコチアナミンのケト体を2’−デオキシムギネ酸に還元する活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドが意図される。
[2: Deoxymuginate synthase gene]
In one aspect, the present invention provides a gene encoding deoxymugineate synthase. As used herein, “a gene encoding deoxymugineic acid synthase” intends a polynucleotide encoding a polypeptide having an activity of reducing the keto form of nicotianamine to 2′-deoxymugineic acid.

本明細書中で使用される場合、用語「ポリヌクレオチド」は、「遺伝子」、「核酸」または「核酸分子」と交換可能に使用され、ヌクレオチドの重合体が意図される。本明細書中で使用される場合、用語「塩基配列」は、「核酸配列」または「ヌクレオチド配列」と交換可能に使用され、デオキシリボヌクレオチド(A、G、CおよびTと省略される)の配列として示される。   As used herein, the term “polynucleotide” is used interchangeably with “gene”, “nucleic acid” or “nucleic acid molecule” and is intended to be a polymer of nucleotides. As used herein, the term “base sequence” is used interchangeably with “nucleic acid sequence” or “nucleotide sequence” and refers to the sequence of deoxyribonucleotides (abbreviated A, G, C, and T). As shown.

本発明に係るポリヌクレオチドは、本発明に係るポリペプチドをコードするものであることが好ましい。特定のポリペプチドのアミノ酸配列が得られた場合、当該ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの塩基配列を容易に設計することができる。   The polynucleotide according to the present invention preferably encodes the polypeptide according to the present invention. When the amino acid sequence of a specific polypeptide is obtained, the base sequence of the polynucleotide encoding the polypeptide can be easily designed.

本発明に係るポリヌクレオチドは、イネ科植物のデオキシムギネ酸合成酵素をコードする遺伝子であることが好ましく、配列番号2、4、6または8に示される塩基配列からなるポリヌクレオチドあるいはその変異体であることがより好ましい。   The polynucleotide according to the present invention is preferably a gene encoding deoxymugineic acid synthase of a grass family, and is a polynucleotide comprising the base sequence shown in SEQ ID NO: 2, 4, 6 or 8, or a variant thereof. It is more preferable.

本明細書中においてポリヌクレオチドに関して用いられる場合、用語「変異体」は、特定のポリペプチドの活性と同じ活性を保持しているポリペプチドをコードするポリヌクレオチドが意図され、「配列番号2、4、6または8の何れかに示される塩基配列からなるポリヌクレオチドの変異体」は、デオキシムギネ酸合成酵素活性(すなわち、ニコチアナミンのケト体を2’−デオキシムギネ酸に還元する活性)を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドが意図される。すなわち、本明細書中で使用される場合、ポリヌクレオチドの観点における変異体は、ニコチアナミンのケト体を2’−デオキシムギネ酸に還元するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドであって、
・配列番号2、4、6または8の何れかに示される塩基配列において、1または数個の塩基が置換、欠失または付加されている塩基配列からなるポリヌクレオチド;あるいは
・配列番号2、4、6または8の何れかに示される塩基配列の相補配列と、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズし得るポリヌクレオチド
であり得る。
As used herein with respect to polynucleotides, the term “variant” is intended to refer to a polynucleotide that encodes a polypeptide that retains the same activity as that of a particular polypeptide, “SEQ ID NOs: 2, 4 , A polynucleotide variant consisting of the nucleotide sequence shown in either 6 or 8 "is a polypeptide having deoxymugineic acid synthase activity (that is, an activity of reducing the keto form of nicotianamine to 2'-deoxymugineic acid). Encoding polynucleotides are contemplated. That is, as used herein, a variant in terms of a polynucleotide is a polynucleotide that encodes a polypeptide that reduces the keto form of nicotianamine to 2′-deoxymugineic acid,
A polynucleotide comprising a base sequence in which one or several bases are substituted, deleted or added in the base sequence shown in any of SEQ ID NOs: 2, 4, 6 or 8; or , 6 or 8 may be a polynucleotide capable of hybridizing under stringent conditions with a complementary sequence of the base sequence shown in either of 6 or 8.

本発明に係るポリヌクレオチドは、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、二本鎖または一本鎖であり得る。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)であり得るか、または、非コード鎖(アンチセンス鎖としても知られる)であり得る。   The polynucleotide according to the present invention may exist in the form of RNA (eg, mRNA) or in the form of DNA (eg, cDNA or genomic DNA). DNA can be double-stranded or single-stranded. Single-stranded DNA or RNA can be the coding strand (also known as the sense strand) or it can be the non-coding strand (also known as the antisense strand).

本明細書中で使用される場合、用語「オリゴヌクレオチド」は、ヌクレオチドが数個ないし数十個結合したものが意図され、「ポリヌクレオチド」と交換可能に使用される。オリゴヌクレオチドは、短いものはジヌクレオチド(二量体)、トリヌクレオチド(三量体)といわれ、長いものは30マーまたは100マーというように重合しているヌクレオチドの数で表される。オリゴヌクレオチドは、より長いポリヌクレオチドのフラグメントとして生成されても、化学合成されてもよい。   As used herein, the term “oligonucleotide” is intended to be a combination of several to several tens of nucleotides, and is used interchangeably with “polynucleotide”. Oligonucleotides are called dinucleotides (dimers) and trinucleotides (trimers) as short ones, and are represented by the number of nucleotides polymerized such as 30 mers or 100 mers as long ones. Oligonucleotides can be produced as fragments of longer polynucleotides or chemically synthesized.

本発明に係るポリヌクレオチドはまた、その5’側または3’側で上述のタグ標識(タグ配列またはマーカー配列)をコードするポリヌクレオチドに融合され得る。   The polynucleotide according to the present invention can also be fused to the polynucleotide encoding the tag tag (tag sequence or marker sequence) described above on the 5 'or 3' side.

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。適切なハイブリダイゼーション温度は、塩基配列やその塩基配列の長さによって異なり、例えば、アミノ酸6個をコードする18塩基からなるDNAフラグメントをプローブとして用いる場合、50℃以下の温度が好ましい。   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. The appropriate hybridization temperature varies depending on the base sequence and the length of the base sequence. For example, when a DNA fragment consisting of 18 bases encoding 6 amino acids is used as a probe, a temperature of 50 ° C. or lower is preferable.

本明細書中で使用される場合、用語「ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件」は、ハイブリダイゼーション溶液(50%ホルムアミド、5×SSC(150mMのNaCl、15mMのクエン酸三ナトリウム)、50mMのリン酸ナトリウム(pH7.6)、5×デンハート液、10%硫酸デキストラン、および20μg/mlの変性剪断サケ精子DNAを含む)中にて42℃で一晩インキュベーションした後、約65℃にて0.1×SSC中でフィルターを洗浄することが意図される。ポリヌクレオチドの「一部」にハイブリダイズするポリヌクレオチドによって、参照のポリヌクレオチドの少なくとも約15ヌクレオチド(nt)、そしてより好ましくは少なくとも約20nt、さらにより好ましくは少なくとも約30nt、そしてさらにより好ましくは約30ntより長いポリヌクレオチドにハイブリダイズするポリヌクレオチド(DNAまたはRNAのいずれか)が意図される。このようなポリヌクレオチドの「一部」にハイブリダイズするポリヌクレオチド(オリゴヌクレオチド)は、本明細書中においてより詳細に考察されるような検出用プローブとしても有用である。   As used herein, the term “stringent hybridization conditions” refers to hybridization solution (50% formamide, 5 × SSC (150 mM NaCl, 15 mM trisodium citrate), 50 mM sodium phosphate. (Containing pH 7.6), 5 × Denhart solution, 10% dextran sulfate, and 20 μg / ml denatured sheared salmon sperm DNA) overnight at 42 ° C., then 0.1 × at about 65 ° C. It is intended to wash the filter in SSC. Depending on the polynucleotide that hybridizes to a “portion” of the polynucleotide, at least about 15 nucleotides (nt) of the reference polynucleotide, and more preferably at least about 20 nt, even more preferably at least about 30 nt, and even more preferably about Polynucleotides (either DNA or RNA) that hybridize to polynucleotides longer than 30 nt are contemplated. Polynucleotides (oligonucleotides) that hybridize to “parts” of such polynucleotides are also useful as detection probes as discussed in more detail herein.

以上のように、本発明に係るポリヌクレオチドは、デオキシムギネ酸合成酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドであって、以下のいずれかであることが好ましい:(1)配列番号2、4、6もしくは8に示される塩基配列からなるポリヌクレオチド;(2)配列番号2、4、6もしくは8に示される塩基配列において、1個もしくは数個の塩基が置換、欠失もしくは付加された塩基配列からなるポリヌクレオチド;または、(3)配列番号2、4、6もしくは8に示される塩基配列において、1個もしくは数個の塩基が置換、欠失もしくは付加された塩基配列の相補配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチド。   As described above, the polynucleotide according to the present invention is a polynucleotide encoding a polypeptide having deoxymugineic acid synthase activity, and is preferably any of the following: (1) SEQ ID NOs: 2, 4, A polynucleotide comprising the nucleotide sequence represented by 6 or 8; (2) a nucleotide sequence in which one or several bases are substituted, deleted or added in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2, 4, 6 or 8; Or (3) a polynucleotide comprising a complementary sequence of a base sequence in which one or several bases are substituted, deleted or added in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2, 4, 6 or 8 A polynucleotide that hybridizes with a nucleotide under stringent conditions.

本発明に係るポリヌクレオチドは、非翻訳領域(UTR)の配列またはベクター配列(発現ベクター配列を含む)などの配列を含むものであってもよい。   The polynucleotide according to the present invention may contain a sequence such as a sequence of an untranslated region (UTR) or a vector sequence (including an expression vector sequence).

なお、本発明に係るベクターは、周知の遺伝子組換え技術により、本発明に係るポリヌクレオチドを所定のベクターに挿入することにより作製することができる。上記ベクターとしては、これに限定されるものではないが、後述する組換え発現ベクターの他に、クローニングベクターを用いることができる。   The vector according to the present invention can be prepared by inserting the polynucleotide according to the present invention into a predetermined vector by a known gene recombination technique. The vector is not limited to this, but a cloning vector can be used in addition to the recombinant expression vector described below.

本発明に係るポリヌクレオチドを取得するための供給源としては、特に限定されないが、生物材料であることが好ましい。本明細書中で使用される場合、用語「生物材料」は、生物学的サンプル(生物体から得られた組織サンプルまたは細胞サンプル)が意図され、下述する実施例においては、イネ科植物(特に、イネ、オオムギ、コムギおよびトウモロコシ)が用いられているが、これらに限定されない。   Although it does not specifically limit as a supply source for acquiring the polynucleotide based on this invention, It is preferable that it is a biological material. As used herein, the term “biological material” is intended to be a biological sample (tissue sample or cell sample obtained from an organism), and in the examples described below, In particular, rice, barley, wheat and corn) are used, but not limited thereto.

〔3:抗体〕
本発明は、デオキシムギネ酸合成酵素(すなわち、ニコチアナミンのケト体を2’−デオキシムギネ酸に還元する活性を有するポリペプチド)と特異的に結合する抗体を提供する。本発明に係る抗体は、上記ポリペプチドと特異的に結合し得るものであれば限定されず、当該ポリペプチドに対するポリクローナル抗体等でもよいが、当該ポリペプチドに対するモノクローナル抗体であることが好ましい。モノクローナル抗体は、性質が均一で供給しやすい、ハイブリドーマとして半永久的に保存ができるなどの利点を有する。
[3: Antibody]
The present invention provides an antibody that specifically binds to deoxymumine acid synthase (ie, a polypeptide having an activity of reducing the keto form of nicotianamine to 2′-deoxymugineic acid). The antibody according to the present invention is not limited as long as it can specifically bind to the polypeptide, and may be a polyclonal antibody against the polypeptide, but is preferably a monoclonal antibody against the polypeptide. Monoclonal antibodies have advantages such as uniform properties, easy supply, and semipermanent storage as hybridomas.

本明細書中で使用される場合、用語「抗体」は、免疫グロブリン(IgA、IgD、IgE、IgG、IgMおよびこれらのFabフラグメント、F(ab’)フラグメント、Fcフラグメント)を意味し、例としては、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、単鎖抗体および抗イディオタイプ抗体が挙げられるがこれらに限定されない。 As used herein, the term “antibody” refers to immunoglobulins (IgA, IgD, IgE, IgG, IgM and their Fab fragments, F (ab ′) 2 fragments, Fc fragments), eg Examples include, but are not limited to, polyclonal antibodies, monoclonal antibodies, single chain antibodies, and anti-idiotype antibodies.

なお、「抗体」は、種々の公知の方法に従えば作製され得る。例えば、モノクローナル抗体は、当該分野において公知の技術(例えば、ハイブリドーマ法(Kohler,G.およびMilstein,C.,Nature 256,495−497(1975))、トリオーマ法、ヒトB−細胞ハイブリドーマ法(Kozbor,Immunology Today 4,72(1983))およびEBV−ハイブリドーマ法(Monoclonal Antibodies and Cancer Therapy, Alan R Liss,Inc.,77−96(1985))などを参照のこと)を用いれば容易に作製され得る。   “Antibodies” can be prepared according to various known methods. For example, monoclonal antibodies can be prepared by techniques known in the art (eg, hybridoma method (Kohler, G. and Milstein, C., Nature 256, 495-497 (1975)), trioma method, human B-cell hybridoma method (Kozbor). , Immunology Today 4, 72 (1983)) and the EBV-hybridoma method (see Monoclonal Antibodies and Cancer Therapy, Alan R Lis, Inc., 77-96 (1985)). .

また、ペプチド抗体は、当該分野に公知の方法(例えば、Chow,M.ら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 82:910−914;およびBittle,F.J.ら、J.Gen.Virol.66:2347−2354(1985)(本明細書中に参考として援用される)を参照のこと。)に従えば容易に作製され得る。   Peptide antibodies can also be obtained by methods known in the art (eg, Chow, M. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82: 910-914; and Bittle, FJ et al., J. Gen. Virol. 66: 2347-2354 (1985), which is incorporated by reference herein, can be readily prepared.

FabおよびF(ab’)ならびに本発明に係る抗体の他のフラグメントが、本明細書中で開示される方法に従って使用され得ることは、当業者には明白である。このようなフラグメントは、代表的には、パパイン(Fabフラグメントを生じる)またはペプシン(F(ab’)フラグメントを生じる)のような酵素を使用するタンパク質分解による切断によって産生され得る。あるいは、本発明に係るポリペプチドに結合するフラグメントは、組換えDNA技術の適用または化学合成によって産生され得る。 It will be apparent to those skilled in the art that Fab and F (ab ′) 2 and other fragments of the antibodies of the invention can be used in accordance with the methods disclosed herein. Such fragments can typically be produced by proteolytic cleavage using enzymes such as papain (resulting in Fab fragments) or pepsin (resulting in F (ab ′) 2 fragments). Alternatively, fragments that bind to a polypeptide according to the invention can be produced by the application of recombinant DNA technology or by chemical synthesis.

このように、本実施形態に係る抗体は、本発明に係るポリペプチドと特異的に結合するフラグメント(例えば、FabフラグメントおよびF(ab’)フラグメント)を備えていればよく、異なる抗体分子のFcフラグメントとからなる免疫グロブリンも本発明に含まれることに留意すべきである。 As described above, the antibody according to the present embodiment only needs to have a fragment (for example, Fab fragment and F (ab ′) 2 fragment) that specifically binds to the polypeptide according to the present invention. It should be noted that immunoglobulins consisting of Fc fragments are also included in the present invention.

つまり、本発明の目的は、本発明に係るポリペプチドと特異的に結合する抗体およびその利用を提供することにあるのであって、本明細書中に具体的に記載した個々の免疫グロブリンの種類(IgA、IgD、IgE、IgGまたはIgM)、抗体作製方法等に存するのではない。したがって、上記各方法以外によって取得される抗体も本発明の範囲に属することに留意しなければならない。   That is, an object of the present invention is to provide an antibody that specifically binds to the polypeptide according to the present invention and use thereof, and the types of individual immunoglobulins specifically described in the present specification. (IgA, IgD, IgE, IgG, or IgM) does not exist in an antibody production method or the like. Therefore, it should be noted that antibodies obtained by methods other than the above methods also belong to the scope of the present invention.

〔4:鉄欠乏耐性が付与された植物の作製〕
本発明は、鉄欠乏耐性が付与された植物体を作製するための方法を提供する。本発明に係る植物体の作製方法は、本発明に係るポリヌクレオチドを植物体内に導入する工程を包含していればよい。一実施形態において、本発明に係る植物体の作製方法は、本発明に係るポリヌクレオチドを発現していない植物体を、本発明に係るポリヌクレオチドを発現している植物体と交配させる工程を包含する方法であり、形質転換体ではない植物体を作製するに好ましい方法である。
[4: Production of plants imparted with iron deficiency tolerance]
The present invention provides a method for producing a plant imparted with iron deficiency tolerance. The method for producing a plant according to the present invention only needs to include a step of introducing the polynucleotide according to the present invention into the plant. In one embodiment, the method for producing a plant according to the present invention includes the step of mating a plant that does not express the polynucleotide according to the present invention with a plant that expresses the polynucleotide according to the present invention. This is a preferable method for producing a plant that is not a transformant.

他の実施形態において、本発明に係る植物体の作製方法は、本発明に係るポリヌクレオチドを含む組換えベクターを、当該ポリヌクレオチドによってコードされるポリペプチドが発現され得るように植物中に導入する工程を包含する方法であり、本実施形態に係る方法に従って鉄欠乏耐性が付与された植物体は、植物形質転換体であり得る。   In another embodiment, the method for producing a plant according to the present invention introduces a recombinant vector containing the polynucleotide according to the present invention into a plant so that the polypeptide encoded by the polynucleotide can be expressed. The plant body to which the iron deficiency tolerance is imparted according to the method according to the present embodiment, which includes a process, can be a plant transformant.

組換え発現ベクターを用いる場合、植物体の形質転換に用いられるべきベクターは、当該植物内で本発明に係るポリヌクレオチドを発現させることが可能なベクターであれば特に限定されない。このようなベクターとしては、例えば、植物細胞内でポリヌクレオチドを構成的に発現させるプロモーター(例えば、カリフラワーモザイクウイルスの35Sプロモーター)を有するベクター、または外的な刺激によって誘導性に活性化されるプロモーターを有するベクターが挙げられる。   When a recombinant expression vector is used, the vector to be used for plant transformation is not particularly limited as long as it is a vector capable of expressing the polynucleotide according to the present invention in the plant. Examples of such a vector include a vector having a promoter that constitutively expresses a polynucleotide in a plant cell (eg, cauliflower mosaic virus 35S promoter), or a promoter that is inducibly activated by an external stimulus. The vector which has is mentioned.

本発明において形質転換の対象となる植物は、植物体全体、植物器官(例えば葉、花弁、茎、根、種子など)、植物組織(例えば表皮、師部、柔組織、木部、維管束、柵状組織、海綿状組織など)または植物培養細胞、あるいは種々の形態の植物細胞(例えば、懸濁培養細胞)、プロトプラスト、葉の切片、カルスなどのいずれをも意味する。形質転換に用いられる植物としては、特に限定されないが、イネ科植物であることが好ましく、イネ、オオムギ、コムギまたはトウモロコシであることがさらに好ましい。   Plants to be transformed in the present invention include whole plants, plant organs (eg leaves, petals, stems, roots, seeds, etc.), plant tissues (eg epidermis, phloem, soft tissue, xylem, vascular bundle, It means any of a palisade tissue, a spongy tissue, etc.) or a plant cultured cell, or various forms of plant cells (eg, suspension cultured cells), protoplasts, leaf sections, callus and the like. Although it does not specifically limit as a plant used for transformation, It is preferable a Gramineae plant, and it is more preferable that they are a rice, a barley, a wheat, or corn.

植物への遺伝子の導入には、当業者に公知の形質転換方法(例えば、アグロバクテリウム法、遺伝子銃、PEG法、エレクトロポレーション法など)が用いられ、アグロバクテリウムを介する方法と直接植物細胞に導入する方法とに大別される。アグロバクテリウム法を用いる場合は、構築した植物用発現ベクターを適当なアグロバクテリウム(例えば、アグロバクテリウム・チュメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens))に導入し、この株をリーフディスク法(内宮博文著、植物遺伝子操作マニュアル(1990)27〜31頁、講談社サイエンティフィック、東京)などに従って無菌培養葉片に感染させ、形質転換植物を得ることができる。また、Nagelらの方法(Micribiol.Lett.、67、325(1990))が用いられ得る。この方法は、まず、例えば発現ベクターをアグロバクテリウムに導入し、次いで、形質転換されたアグロバクテリウムをPlantMolecular Biology Manual(S.B.Gelvinら、Academic Press Publishers)に記載の方法で植物細胞または植物組織に導入する方法である。ここで、「植物組織」とは、植物細胞の培養によって得られるカルスを含む。アグロバクテリウム法を用いて形質転換を行う場合には、pBI系のバイナリーベクター(例えば、pBIG、pBIN19、pBI101、pBI121、pBI221、およびpPZP202など)が使用され得る。   For the introduction of genes into plants, transformation methods known to those skilled in the art (for example, the Agrobacterium method, gene gun, PEG method, electroporation method, etc.) are used. It is divided roughly into the method of introducing into cells. When the Agrobacterium method is used, the constructed plant expression vector is introduced into an appropriate Agrobacterium (for example, Agrobacterium tumefaciens), and this strain is introduced into the leaf disk method (Hirofumi Uchimiya). The plant genetic manipulation manual (1990) pages 27-31, Kodansha Scientific, Tokyo) can be used to infect sterile cultured leaf pieces to obtain transformed plants. Also, the method of Nagel et al. (Micibiol. Lett., 67, 325 (1990)) can be used. In this method, for example, an expression vector is first introduced into Agrobacterium, and then transformed Agrobacterium is transformed into a plant cell by the method described in Plant Molecular Biology Manual (SB Gelvin et al., Academic Press Publishers). It is a method of introducing into plant tissue. Here, “plant tissue” includes callus obtained by culturing plant cells. When performing transformation using the Agrobacterium method, pBI binary vectors (for example, pBIG, pBIN19, pBI101, pBI121, pBI221, and pPZP202) can be used.

また、遺伝子を直接植物細胞または植物組織に導入する方法としては、エレクトロポレーション法、遺伝子銃法が知られている。遺伝子銃を用いる場合は、遺伝子を導入する対象として、植物体、植物器官、植物組織自体をそのまま使用してもよく、切片を調製した後に使用してもよく、プロトプラストを調製して使用してもよい。このように調製した試料を遺伝子導入装置(例えばPDS−1000(BIO−RAD社)など)を用いて処理することができる。処理条件は植物または試料によって異なるが、通常は450〜2000psi程度の圧力、4〜12cm程度の距離で行う。   Electroporation and gene gun methods are known as methods for directly introducing genes into plant cells or plant tissues. When using a gene gun, the plant body, plant organ, plant tissue itself may be used as it is as a target for gene introduction, or it may be used after preparing a section, or a protoplast is prepared and used. Also good. The sample prepared in this manner can be processed using a gene transfer apparatus (for example, PDS-1000 (BIO-RAD)). The treatment conditions vary depending on the plant or sample, but are usually performed at a pressure of about 450 to 2000 psi and a distance of about 4 to 12 cm.

遺伝子が導入された細胞または植物組織は、まずハイグロマイシン耐性などの薬剤耐性で選択され、次いで定法によって植物体に再生される。形質転換細胞から植物体の再生は、植物細胞の種類に応じて当業者に公知の方法で行うことが可能である。選択マーカーとしては、ハイグロマイシン耐性に限定されず、例えば、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などに対する薬剤耐性が挙げられる。   A cell or plant tissue into which a gene has been introduced is first selected for drug resistance such as hygromycin resistance, and then regenerated into a plant by a conventional method. Regeneration of a plant body from a transformed cell can be performed by a method known to those skilled in the art depending on the type of plant cell. The selection marker is not limited to hygromycin resistance, and examples thereof include drug resistance to bleomycin, kanamycin, gentamicin, chloramphenicol and the like.

植物培養細胞を宿主として用いる場合は、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、遺伝子銃(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などによって組換えベクターが培養細胞に導入されて形質転換される。形質転換の結果として得られるカルスやシュート、毛状根などは、そのまま細胞培養、組織培養または器官培養に用いることが可能であり、また従来知られている植物組織培養法を用い、適当な濃度の植物ホルモン(オーキシン、サイトカイニン、ジベレリン、アブシジン酸、エチレン、ブラシノライドなど)の投与などによって植物体に再生させることができる。   When plant cultured cells are used as a host, the recombinant vector can be obtained by, for example, microinjection, electroporation (electroporation), polyethylene glycol, gene gun (particle gun), protoplast fusion, calcium phosphate, etc. It is introduced into a cultured cell and transformed. Callus, shoots, hairy roots, etc. obtained as a result of transformation can be used for cell culture, tissue culture or organ culture as they are, and can be used at a suitable concentration using a conventionally known plant tissue culture method. Of plant hormones (auxin, cytokinin, gibberellin, abscisic acid, ethylene, brassinolide, etc.).

遺伝子が植物に導入されたか否かの確認は、PCR法、サザンハイブリダイゼーション法、ノーザンハイブリダイゼーション法などによって行うことができる。例えば、形質転換植物からDNAを調製し、DNA特異的プライマーを設計してPCRを行う。PCRは、前記プラスミドを調製するために使用した条件と同様の条件で行うことができる。その後は、増幅産物についてアガロースゲル電気泳動、ポリアクリルアミドゲル電気泳動またはキャピラリー電気泳動などを行い、臭化エチジウム、SYBR Green液などによって染色し、そして増幅産物を1本のバンドとして検出することによって、形質転換されたことを確認することができる。また、予め蛍光色素などによって標識したプライマーを用いてPCRを行い、増幅産物を検出することもできる。さらに、マイクロプレートなどの固相に増幅産物を結合させ、蛍光または酵素反応などによって増幅産物を確認する方法も採用することができる。   Whether or not a gene has been introduced into a plant can be confirmed by PCR, Southern hybridization, Northern hybridization, or the like. For example, DNA is prepared from a transformed plant, PCR is performed by designing DNA-specific primers. PCR can be performed under the same conditions as those used for preparing the plasmid. Thereafter, the amplified product is subjected to agarose gel electrophoresis, polyacrylamide gel electrophoresis or capillary electrophoresis, stained with ethidium bromide, SYBR Green solution, etc., and the amplified product is detected as a single band, It can be confirmed that it has been transformed. Further, PCR can be performed using a primer previously labeled with a fluorescent dye or the like to detect an amplification product. Furthermore, it is possible to employ a method in which the amplification product is bound to a solid phase such as a microplate and the amplification product is confirmed by fluorescence or enzyme reaction.

本発明に係るポリヌクレオチドがゲノム内に組み込まれた形質転換植物体が一旦取得されれば、当該植物体の有性生殖または無性生殖によって子孫を得ることができる。また、当該植物体またはその子孫、あるいはこれらのクローンから、例えば、種子、果実、切穂、塊茎、塊根、株、カルス、プロトプラストなどを得て、それらを基に当該植物体を量産することができる。したがって、本発明には、本発明に係るポリヌクレオチドが発現可能に導入された植物体、または、当該植物体と同一の性質を有する当該植物体の子孫、またはこれら由来の組織も含まれる。   Once a transformed plant in which the polynucleotide of the present invention is integrated into the genome is obtained, offspring can be obtained by sexual reproduction or asexual reproduction of the plant. Further, for example, seeds, fruits, cuttings, tubers, tuberous roots, strains, callus, protoplasts, and the like can be obtained from the plant or its progeny, or clones thereof, and the plant can be mass-produced based on them. it can. Therefore, the present invention also includes a plant into which the polynucleotide according to the present invention is introduced so that it can be expressed, or a progeny of the plant having the same properties as the plant, or a tissue derived therefrom.

また、上述したように、メチオニンから2’−デオキシムギネ酸を生合成する経路には、他のいくつかの酵素が関与している。それらの酵素をコードするポリヌクレオチドを共に植物に導入することにより、さらに鉄欠乏耐性が向上した植物を作製することができる。上記酵素としては、具体的には、ニコチアナミンアミノ基転移酵素、ニコチアナミン合成酵素およびS−アデノシル−L−メチオニン合成酵素などが挙げられる。   In addition, as described above, several other enzymes are involved in the pathway for biosynthesis of 2'-deoxymugineic acid from methionine. By introducing together the polynucleotides encoding these enzymes into the plant, a plant with further improved resistance to iron deficiency can be produced. Specific examples of the enzyme include nicotianamine aminotransferase, nicotianamine synthase, and S-adenosyl-L-methionine synthase.

これらの酵素は当該分野において周知であり、例えば、イネについては、ニコチアナミンアミノ基転移酵素であるOsNAAT−1が、配列番号19(アミノ酸配列)および配列番号20(塩基配列)に示され、ニコチアナミン合成酵素であるOsNAS1、OsNAS2およびOsNAS3が、それぞれ配列番号21、23および25(アミノ酸配列)ならびに配列番号22、24および26(塩基配列)に示され、S−アデノシル−L−メチオニン合成酵素であるOsSAMS1およびOsSAMS2が、それぞれ配列番号27および29(アミノ酸配列)ならびに配列番号28および30(塩基配列)に示される。   These enzymes are well known in the art. For example, for rice, nicotianamine aminotransferase OsNAAT-1 is shown in SEQ ID NO: 19 (amino acid sequence) and SEQ ID NO: 20 (base sequence), and nicotianamine synthesis is performed. The enzymes OsNAS1, OsNAS2 and OsNAS3 are shown in SEQ ID NOs: 21, 23 and 25 (amino acid sequences) and SEQ ID NOs: 22, 24 and 26 (base sequences), respectively, and OsSAMS1 which is an S-adenosyl-L-methionine synthase. And OsSAMS2 are shown in SEQ ID NO: 27 and 29 (amino acid sequence) and SEQ ID NO: 28 and 30 (base sequence), respectively.

なお、イネ以外の植物における上記酵素としては、オオムギのS−アデノシル−L−メチオニン合成酵素であるHvSAMSが、配列番号31(アミノ酸配列)および配列番号32(塩基配列)に示される。また、以下に示すアクセッション番号(DDBJ/EMBL/GenBank)を参照すれば、所望の酵素のアミノ酸配列および塩基配列を容易に入手することができる:ニコチアナミンアミノ基転移酵素(例えば、D88273およびAB005788(共にオオムギ));ニコチアナミン合成酵素(例えば、AB061270、AB061271、AB042551(以上トウモロコシ)、AB010086、AB011265、AB011264、AB011266、AB011268、AB011269、AB019525、AF136941、AF136942(以上オオムギ)、AB021934、AB021935、AB021936(以上シロイヌナズナ)、AJ242045(トマト))など。   In addition, HvSAMS which is a barley S-adenosyl-L-methionine synthetase is shown by sequence number 31 (amino acid sequence) and sequence number 32 (base sequence) as said enzyme in plants other than rice. In addition, referring to the accession number (DDBJ / EMBL / GenBank) shown below, the amino acid sequence and base sequence of a desired enzyme can be easily obtained: nicotianamine aminotransferase (for example, D88273 and AB005788 ( Nicotineamine synthase (for example, AB061270, AB062711, AB042551 (above corn), AB010086, AB011265, AB011264, AB011266, AB011268, AB011269, AB019525, AF136941, AF136694 (above A19, 342) Arabidopsis), AJ242045 (tomato)) and the like.

なお、ニコチアナミンアミノ基転移酵素、ニコチアナミン合成酵素およびS−アデノシル−L−メチオニン合成酵素についても、上述した配列番号またはアクセッション番号によって提供される配列を有するものに限定されず、それぞれの酵素活性を有する変異体であってもよい。なお、変異体については、本明細書中での用語定義を参照のこと。また、各ポリヌクレオチドの植物体への導入方法は、上述した本発明に係るポリヌクレオチドの植物体への導入方法に従えばよいことを、本明細書を読んだ当業者は容易に理解する。   The nicotianamine aminotransferase, nicotianamine synthase and S-adenosyl-L-methionine synthase are not limited to those having the sequence provided by the above-mentioned sequence number or accession number. It may be a mutant. For mutants, see the term definitions in this specification. Moreover, those skilled in the art who read this specification will easily understand that the method for introducing each polynucleotide into the plant may be the same as the method for introducing the polynucleotide according to the present invention into the plant.

〔5:デオキシムギネ酸合成酵素および遺伝子の利用/鉄欠乏耐性を有する植物のスクリーニング〕
本発明は、鉄欠乏耐性を有する植物をスクリーニングするための方法を提供する。本発明に係る植物のスクリーニング方法は、植物体内で発現されているデオキシムギネ酸合成酵素を検出する工程を包含していればよく、本発明に係るポリペプチドの発現の有無に基づいて、鉄欠乏耐性を有する植物を選抜するものである。
[5: Utilization of deoxymugineate synthase and gene / screening of plants with resistance to iron deficiency]
The present invention provides a method for screening for plants having resistance to iron deficiency. The plant screening method according to the present invention only needs to include a step of detecting deoxymugineic acid synthase expressed in the plant body, and based on the presence or absence of expression of the polypeptide according to the present invention, iron deficiency tolerance A plant having the above is selected.

上述したように、本発明に係るポリペプチドは、植物が土壌から鉄を獲得する際に重要な働きを有する化合物を合成する。従って、上記ポリペプチドを発現する植物は鉄を獲得する能力が高く、鉄欠乏耐性である。なお、本発明に係る方法に従ってスクリーニングされた植物体は、天然の植物体であっても形質転換体であってもよい。   As described above, the polypeptide according to the present invention synthesizes a compound having an important function when a plant acquires iron from soil. Therefore, plants that express the polypeptide have a high ability to acquire iron and are resistant to iron deficiency. The plant screened according to the method of the present invention may be a natural plant body or a transformant.

一実施形態において、本発明に係る鉄欠乏耐性を有する植物のスクリーニング方法は、植物からの抽出物を本発明に係る抗体と反応させることにより、本発明に係るポリペプチドを検出する。上述したように上記抗体は、本発明に係るポリペプチドと特異的に結合して免疫複合体を形成するので、当該複合体の形成を検出することにより、植物体内において発現されているデオキシムギネ酸合成酵素を容易に検出することができる。上記複合体の形成は、例えば、上記抗体を予め同位体などで標識する方法、あるいは、上記抗体に対する2次抗体を用いる方法などを用いて検出することができる。具体的には、上記スクリーニング方法は、周知のウェスタンブロット法を用いることができるがこれに限定されない。また、上記植物からの抽出物は、液体窒素を用いた凍結破砕法や、市販の抽出キットを用いて作製することができるが、これらに限定されない。また、本明細書中で使用される場合、「抽出物」は、粗精製物であってもいくつかの精製工程を経た精製標品であってもよい。   In one embodiment, the method for screening a plant having resistance to iron deficiency according to the present invention detects a polypeptide according to the present invention by reacting an extract from a plant with an antibody according to the present invention. As described above, the antibody specifically binds to the polypeptide according to the present invention to form an immune complex. Therefore, by detecting the formation of the complex, synthesis of deoxymugineic acid expressed in the plant body is performed. Enzymes can be easily detected. Formation of the complex can be detected using, for example, a method in which the antibody is previously labeled with an isotope or a method using a secondary antibody against the antibody. Specifically, the screening method may be a well-known Western blot method, but is not limited thereto. Moreover, although the extract from the said plant can be produced using the freezing crushing method using liquid nitrogen, and a commercially available extraction kit, it is not limited to these. In addition, as used herein, the “extract” may be a crude product or a purified product that has undergone several purification steps.

上述したように、メチオニンから2’−デオキシムギネ酸を生合成する経路には、他のいくつかの酵素が関与している。よって、本発明に係るスクリーニング方法は、デオキシムギネ酸合成酵素以外の酵素をさらに検出することが好ましい。具体的には、本発明に係るスクリーニング方法は、ニコチアナミンアミノ基転移酵素、ニコチアナミン合成酵素およびS−アデノシル−L−メチオニン合成酵素などに対する抗体を用いて、植物体内における各酵素の発現を検出する工程をさらに包含する。なお、各酵素の発現の検出方法は、上述の本発明に係るポリペプチドの発現の検出方法に従う。   As described above, several other enzymes are involved in the pathway for biosynthesis of 2'-deoxymugineic acid from methionine. Therefore, it is preferable that the screening method according to the present invention further detects an enzyme other than deoxymugineic acid synthase. Specifically, the screening method according to the present invention includes a step of detecting expression of each enzyme in a plant body using an antibody against nicotianamine aminotransferase, nicotianamine synthase, S-adenosyl-L-methionine synthase and the like. Is further included. The method for detecting the expression of each enzyme follows the method for detecting the expression of the polypeptide according to the present invention described above.

他の実施形態において、本発明に係るスクリーニング方法は、本発明に係るポリヌクレオチドのフラグメントまたはその相補配列からなるオリゴヌクレオチドを、植物からの抽出物とインキュベートする工程を包含する。好ましくは、本発明に係るスクリーニング方法は、植物からの抽出物を目的の植物由来のゲノムDNA、mRNAまたはmRNAに対するcDNAとハイブリダイズさせる工程を包含することを特徴としている。   In another embodiment, the screening method according to the present invention includes a step of incubating an oligonucleotide comprising a fragment of the polynucleotide according to the present invention or a complementary sequence thereof with an extract from a plant. Preferably, the screening method according to the present invention is characterized by including a step of hybridizing an extract from a plant with genomic DNA, mRNA or cDNA for mRNA derived from the target plant.

本発明に係るスクリーニング方法を用いれば、ハイブリダイズする標的ポリヌクレオチドを検出することによって、デオキシムギネ酸合成酵素活性を有するポリペプチドを発現する植物体を容易に検出(スクリーニング)することができる。   By using the screening method according to the present invention, a plant body that expresses a polypeptide having deoxymugineic acid synthase activity can be easily detected (screened) by detecting a hybridizing target polynucleotide.

本明細書中で使用される場合、用語「オリゴヌクレオチド」は、ヌクレオチドが数個ないし数十個または数百個結合したものが意図され、「ポリヌクレオチド」と交換可能に使用される。オリゴヌクレオチドは、短いものはジヌクレオチド(二量体)、トリヌクレオチド(三量体)といわれ、長いものは30マー(30塩基、30ヌクレオチドともいわれる。)または100マー(100塩基、100ヌクレオチドともいわれる。)というように重合しているヌクレオチドの数で表される。オリゴヌクレオチドは、より長いポリヌクレオチドのフラグメントとして生成されても、化学合成されてもよい。   As used herein, the term “oligonucleotide” is intended to be a combination of several to several tens or hundreds of nucleotides, and is used interchangeably with “polynucleotide”. Oligonucleotides are called dinucleotides (dimers) and trinucleotides (trimers) for short ones, and 30 mers (also called 30 bases and 30 nucleotides) or 100 mer (also called 100 bases and 100 nucleotides) for long ones. And the number of nucleotides polymerized. Oligonucleotides can be produced as fragments of longer polynucleotides or chemically synthesized.

本発明に係るスクリーニング方法において用いられるオリゴヌクレオチドは、本発明に係るポリヌクレオチドまたはそのフラグメントを得るためのPCRプライマーまたはハイブリダイゼーションプローブとして使用され得る。   The oligonucleotide used in the screening method according to the present invention can be used as a PCR primer or a hybridization probe for obtaining the polynucleotide according to the present invention or a fragment thereof.

なお、当業者は、上述した用途がいずれも、本発明に係るスクリーニング方法において用いられるオリゴヌクレオチドと目的の遺伝子(ポリヌクレオチド)との間で生じるハイブリダイゼーションに起因しており、当該オリゴヌクレオチドが、目的の遺伝子(ポリヌクレオチド)とハイブリダイズさせるために用いられることを容易に理解する。   In addition, those skilled in the art are attributed to the hybridization that occurs between the oligonucleotide used in the screening method according to the present invention and the target gene (polynucleotide) in any of the above-described applications. It is easily understood that it is used to hybridize with a gene of interest (polynucleotide).

本発明に係るポリヌクレオチドのフラグメントは、少なくとも7nt(ヌクレオチド)、10nt、12nt、好ましくは約15nt、そしてより好ましくは少なくとも約20nt、なおより好ましくは少なくとも約30nt、そしてさらにより好ましくは少なくとも約40ntの長さのフラグメントが意図されるが、当業者は、上述した用途に応じて好ましい長さを適宜設定し得る。「少なくとも20ntの長さのフラグメント」によって、例えば、配列番号2に示される塩基配列からの20以上の連続した塩基配列またはその相補配列を含むフラグメントが意図される。本明細書を参照すれば配列番号2に示される塩基配列が提供されるので、当業者は,配列番号2に基づくDNAフラグメントを容易に作製することができる。例えば、制限エンドヌクレアーゼ切断または超音波による剪断は、種々のサイズのフラグメントを作製するために容易に使用され得る。あるいは、このようなフラグメントは、合成的に作製され得る。適切なフラグメント(オリゴヌクレオチド)が、Applied Biosystems Incorporated(ABI,850 Lincoln Center Dr.,Foster City,CA 94404)392型シンセサイザーなどによって合成される。   A fragment of a polynucleotide according to the invention is at least 7 nt (nucleotide), 10 nt, 12 nt, preferably about 15 nt, and more preferably at least about 20 nt, even more preferably at least about 30 nt, and even more preferably at least about 40 nt. Although fragments of length are intended, those skilled in the art can appropriately set a preferred length according to the use described above. By “a fragment having a length of at least 20 nt”, for example, a fragment comprising 20 or more consecutive base sequences from the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 or a complementary sequence thereof is intended. By referring to the present specification, the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 is provided, so that those skilled in the art can easily prepare a DNA fragment based on SEQ ID NO: 2. For example, restriction endonuclease cleavage or ultrasonic shearing can be readily used to create fragments of various sizes. Alternatively, such fragments can be made synthetically. Appropriate fragments (oligonucleotides) are synthesized by Applied Biosystems Incorporated (ABI, 850 Lincoln Center Dr., Foster City, CA 94404) type 392 synthesizer and the like.

上述したように、メチオニンから2’−デオキシムギネ酸を生合成する経路には、他のいくつかの酵素が関与している。よって、本発明に係るスクリーニング方法は、デオキシムギネ酸合成酵素以外の上記各酵素をコードするポリヌクレオチドをさらに検出することが好ましい。具体的には、本発明に係るスクリーニング方法は、ニコチアナミンアミノ基転移酵素遺伝子、ニコチアナミン合成酵素遺伝子およびS−アデノシル−L−メチオニン合成酵素遺伝子などのフラグメントまたはその相補配列からなるオリゴヌクレオチドを目的の植物由来のゲノムDNA、mRNAまたはmRNAに対するcDNAとさらにハイブリダイズさせる工程をさらに包含する。   As described above, several other enzymes are involved in the pathway for biosynthesis of 2'-deoxymugineic acid from methionine. Therefore, it is preferable that the screening method according to the present invention further detects a polynucleotide encoding each of the above enzymes other than deoxymugineic acid synthase. Specifically, the screening method according to the present invention comprises a target plant using an oligonucleotide comprising a fragment such as a nicotianamine aminotransferase gene, a nicotianamine synthase gene, an S-adenosyl-L-methionine synthase gene, or a complementary sequence thereof. The method further includes the step of further hybridizing with the genomic DNA, mRNA or cDNA derived from the derived mRNA.

本発明に係るスクリーニング方法において用いられるオリゴヌクレオチドは、2本鎖DNAのみならず、それを構成するセンス鎖およびアンチセンス鎖といった各1本鎖DNAやRNAを包含する。上記オリゴヌクレオチドは、アンチセンスRNAメカニズムによる遺伝子発現操作のためのツールとして使用することができる。アンチセンスRNA技術によって、内因性遺伝子に由来する遺伝子産物が減少する。上記オリゴヌクレオチドを導入することによって、デオキシムギネ酸合成酵素活性を有するポリペプチドの含量を低下させ得、その結果、植物中の鉄欠乏耐性を制御することができる。   Oligonucleotides used in the screening method according to the present invention include not only double-stranded DNA but also single-stranded DNA and RNA such as sense strand and antisense strand constituting the same. The oligonucleotide can be used as a tool for gene expression manipulation by an antisense RNA mechanism. Antisense RNA technology reduces gene products derived from endogenous genes. By introducing the above-mentioned oligonucleotide, the content of the polypeptide having deoxymugineic acid synthase activity can be reduced, and as a result, iron deficiency tolerance in plants can be controlled.

このように、本発明に係るスクリーニング方法において用いられるオリゴヌクレオチドを、デオキシムギネ酸合成酵素活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを検出するハイブリダイゼーションプローブまたは当該ポリヌクレオチドを増幅するためのプライマーとして利用することによって、当該活性を有するポリペプチドを発現する植物体または組織を容易に検出(スクリーニング)することができる。さらに、上記オリゴヌクレオチドをアンチセンスオリゴヌクレオチドとして使用して、植物体またはその組織または細胞におけるデオキシムギネ酸合成酵素活性を有するポリペプチドの発現を制御することができる。   Thus, the oligonucleotide used in the screening method according to the present invention is used as a hybridization probe for detecting a polynucleotide encoding a polypeptide having deoxymugineic acid synthase activity or as a primer for amplifying the polynucleotide. Thus, a plant or tissue expressing a polypeptide having the activity can be easily detected (screened). Furthermore, the above-mentioned oligonucleotide can be used as an antisense oligonucleotide to control the expression of a polypeptide having deoxymugineic acid synthase activity in a plant or its tissue or cell.

〔6:デオキシムギネ酸を合成するための方法、酵素組成物および酵素キット〕
本発明はさらに、デオキシムギネ酸を合成する方法を提供する。
[6: Method, enzyme composition and enzyme kit for synthesizing deoxymugineic acid]
The present invention further provides a method of synthesizing deoxymugineic acid.

上述したように、本発明に係るポリペプチドは、イネ科植物のムギネ酸類を生合成する経路において、ニコチアナミンのケト体を還元して2’−デオキシムギネ酸を生成する活性を有している。従って、上記ポリペプチドをニコチアナミンのケト体および補酵素とともにインキュベートすることにより2’−デオキシムギネ酸を合成することができる。なお、上記補酵素としては、NADHまたはNADPHを用いることが好ましく、上記インキュベーションは、pHが8.0〜9.5の範囲であることが好ましく、pHが8.5〜9.0の範囲であることがより好ましい。また、上記インキュベーションは、20℃〜30℃の温度範囲内で行うことが好ましく、25℃〜26℃の温度範囲内で行うことがより好ましい。   As described above, the polypeptide according to the present invention has the activity of reducing the keto form of nicotianamine to produce 2'-deoxymugineic acid in the pathway for biosynthesis of mugineic acids of gramineous plants. Therefore, 2'-deoxymugineic acid can be synthesized by incubating the polypeptide with a keto body of nicotianamine and a coenzyme. In addition, it is preferable to use NADH or NADPH as the coenzyme, and the incubation is preferably in the range of pH 8.0 to 9.5, and in the range of pH 8.5 to 9.0. More preferably. Moreover, it is preferable to perform the said incubation within the temperature range of 20 to 30 degreeC, and it is more preferable to carry out within the temperature range of 25 to 26 degreeC.

なお、ニコチアナミンのケト体は、不安定な化合物である。従って、本発明に係るデオキシムギネ酸を合成する方法において、上記ケト体はそのものとして提供されるよりもむしろニコチアナミンから生成されることが好ましい。すなわち、本発明に係るデオキシムギネ酸を合成する方法において、本発明に係るポリペプチドをニコチアナミンのケト体とともにインキュベートする工程は、本発明に係るポリペプチドを、ニコチアナミン、ニコチアナミンアミノ基転移酵素及び補酵素並びに基質とともにインキュベートする工程であってもよい。上記補酵素としては、ピリドキサール5’−リン酸(PLP)を用いることが好ましく、上記基質としては2−オキソグルタル酸を用いることが好ましい。なお、上記インキュベーションは、pHが8.0〜9.5の範囲であることが好ましく、pHが8.5〜9.0の範囲であることがより好ましい。また、上記インキュベーションは、15℃〜35℃の温度範囲内で行うことが好ましく、24℃〜26℃の温度範囲内で行うことがより好ましい。   The keto body of nicotianamine is an unstable compound. Therefore, in the method for synthesizing deoxymugineic acid according to the present invention, the keto body is preferably produced from nicotianamine rather than being provided as such. That is, in the method of synthesizing deoxymugineic acid according to the present invention, the step of incubating the polypeptide according to the present invention with the keto body of nicotianamine comprises the step of incubating the polypeptide according to the present invention with nicotianamine, nicotianamine aminotransferase, It may be a step of incubating with the substrate. As the coenzyme, pyridoxal 5'-phosphate (PLP) is preferably used, and 2-oxoglutarate is preferably used as the substrate. In the incubation, the pH is preferably in the range of 8.0 to 9.5, and more preferably in the range of 8.5 to 9.0. Moreover, it is preferable to perform the said incubation within the temperature range of 15 degreeC-35 degreeC, and it is more preferable to carry out within the temperature range of 24 degreeC-26 degreeC.

本発明はさらに、デオキシムギネ酸を合成するための酵素組成物および酵素キットを提供する。本発明に係る酵素組成物は、本発明に係るポリペプチドを含んでいることを特徴としており、本発明に係る酵素キットは、本発明に係るポリペプチドを備えていることを特徴としている。なお、本発明に係るポリペプチドは、ニコチアナミンのケト体を2’−デオキシムギネ酸に還元する酵素活性を有しているので、この酵素活性を利用するための組成物およびキットを、本明細書中において「酵素組成物」および「酵素キット」と称する。   The present invention further provides an enzyme composition and an enzyme kit for synthesizing deoxymugineic acid. The enzyme composition according to the present invention is characterized by containing the polypeptide according to the present invention, and the enzyme kit according to the present invention is characterized by comprising the polypeptide according to the present invention. Since the polypeptide according to the present invention has an enzyme activity for reducing the keto form of nicotianamine to 2′-deoxymugineic acid, a composition and kit for using this enzyme activity are described in the present specification. Are referred to as “enzyme composition” and “enzyme kit”.

なお、本明細書中で使用される場合、「組成物」は各種成分が一物質中に含有されている形態であり、「キット」は各種成分の少なくとも1つが別物質中に含有されている形態であることが意図される。   As used herein, “composition” is a form in which various components are contained in one substance, and “kit” contains at least one of various components in another substance. It is intended to be in form.

上述したように、デオキシムギネ酸を合成するための酵素反応を実行するためには、本発明に係るポリペプチド(またはポリヌクレオチド)が存在していればよく、本明細書中に記載した他の酵素、補酵素および基質などは必要に応じて存在すればよい。よって、本発明に係る酵素キットは、本発明に係るポリペプチド(またはポリヌクレオチド)、並びに他の酵素、補酵素などが同一容器内に備えられていても、別々に備えられていてもよい。   As described above, in order to carry out the enzymatic reaction for synthesizing deoxymugineic acid, it is sufficient that the polypeptide (or polynucleotide) according to the present invention is present, and other enzymes described in the present specification. Coenzymes and substrates may be present as necessary. Therefore, the enzyme kit according to the present invention may be provided with the polypeptide (or polynucleotide) according to the present invention and other enzymes, coenzymes, etc. in the same container or separately.

〔7:デオキシムギネ酸合成酵素活性の測定方法〕
本発明はデオキシムギネ酸合成酵素の酵素活性を測定する方法を提供する。本発明に係る酵素活性測定方法は、ニコチアナミンのケト体を2’−デオキシムギネ酸に還元する酵素活性を測定するために、測定すべき試料を当該ケト体とともにインキュベートする工程、および、当該試料をインキュベートする工程により合成された2’−デオキシムギネ酸の量を測定する工程を含んでいればよい。なお、試料とともに各種コントロールについても測定を行うことが好ましい。各種コントロールとしては、測定すべき酵素が含まれていないことが明らかなネガティブコントロール、本発明に係るポリペプチドを含まれていることが明らかなポジティブコントロール、NaBHを用いた化学的コントロールなどが挙げられるが、これらに限定されない。
[7: Method for measuring deoxymugineic acid synthase activity]
The present invention provides a method for measuring the enzyme activity of deoxymugineate synthase. The method for measuring enzyme activity according to the present invention comprises a step of incubating a sample to be measured with the keto body, and incubating the sample in order to measure the enzyme activity for reducing the keto body of nicotianamine to 2′-deoxymugineic acid. The process of measuring the quantity of 2'-deoxymugineic acid synthesize | combined by the process to perform should just be included. In addition, it is preferable to measure also about various controls with a sample. Examples of various controls include a negative control that clearly shows that the enzyme to be measured is not contained, a positive control that clearly shows that the polypeptide of the present invention is contained, and a chemical control that uses NaBH 4. However, it is not limited to these.

また、上述したように、ニコチアナミンのケト体は、不安定な化合物であり、化学的には合成が非常に困難である。そのため、ニコチアナミンをニコチアナミンアミノ基転移酵素及び補酵素並びに基質とともにインキュベートすることによって、ニコチアナミンのケト体を生成させる工程をさらに含むことが好ましい。上記試料を当該ケト体とともにインキュベートする工程、および、ニコチアナミンのケト体を生成させる工程における条件は、〔6〕において上述した記載に従うことが好ましい。   Further, as described above, the keto body of nicotianamine is an unstable compound and is chemically very difficult to synthesize. Therefore, it is preferable to further include a step of generating a keto body of nicotianamine by incubating nicotianamine with nicotianamine aminotransferase and a coenzyme and a substrate. The conditions in the step of incubating the sample with the keto body and the step of producing a keto body of nicotianamine preferably follow the description described above in [6].

上記試料を当該ケト体とともにインキュベートする工程により合成された2’−デオキシムギネ酸の量は、例えば、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて測定することができるが、これに限定されない。上記測定結果を用いれば、各試料におけるニコチアナミンのケト体を2’−デオキシムギネ酸に還元する酵素活性を測定することができる。   The amount of 2'-deoxymugineic acid synthesized by the step of incubating the sample with the keto body can be measured using, for example, high performance liquid chromatography (HPLC), but is not limited thereto. Using the above measurement results, the enzyme activity for reducing the keto form of nicotianamine in each sample to 2'-deoxymugineic acid can be measured.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

また、本明細書中に記載された学術文献および特許文献の全てが、本明細書中において参考として援用される。   Moreover, all the academic literatures and patent literatures described in this specification are incorporated herein by reference.

〔実施例1:酵素活性の測定〕
ニコチアナミンアミノ基転移酵素(NAAT)および候補タンパク質を精製し、酵素活性の測定に供した。候補タンパク質については、実施例2を参照のこと。
[Example 1: Measurement of enzyme activity]
Nicotianamine aminotransferase (NAAT) and candidate proteins were purified and subjected to measurement of enzyme activity. See Example 2 for candidate proteins.

HvNAAT−Aの部分配列を、Hisタグ融合タンパク質としてpET15b(Novagen)にクローニングした。そして、大腸菌BL21(Lys)株に導入した。タンパク質の発現の誘導及び精製は製造業者の指示書に従った。上記タンパク質を、ブラッドフォード法を用いて定量した。なお、シグナルペプチドを除いたことにより、ニコチアナミンアミノ基転移酵素(NAAT)タンパク質を大量に得ることができた。   A partial sequence of HvNAAT-A was cloned into pET15b (Novagen) as a His tag fusion protein. And it introduce | transduced into colon_bacillus | E._coli BL21 (Lys) stock | strain. Induction and purification of protein expression was in accordance with the manufacturer's instructions. The protein was quantified using the Bradford method. By removing the signal peptide, a large amount of nicotianamine aminotransferase (NAAT) protein could be obtained.

次に、5’末端にXbaIサイトを、3’末端にHindIIIサイトを有するプライマーを用いて候補タンパク質をコードするORFを増幅した。そして、増幅されたORFをpCR−BluntII−TOPO(Invitrogen、Carlsbad、CA)にサブクローニングし、シーケンスを確認した。作製したプラスミドをXbaIおよびHindIIIにより切断し、上記ORFを含む断片をpMAL−c2(New England Biolabs)にサブクローニングした。そして、これらのpMAL−c2プラスミドを大腸菌XLI−Blue株に導入した。上記大腸菌細胞に対して、誘導を行い、組換え融合タンパク質を生産させた。そして、得られたタンパク質を精製した。以上により、候補タンパク質について、大量の精製タンパク質を得ることができた。   Next, an ORF encoding the candidate protein was amplified using a primer having an XbaI site at the 5 'end and a HindIII site at the 3' end. Then, the amplified ORF was subcloned into pCR-BluntII-TOPO (Invitrogen, Carlsbad, CA), and the sequence was confirmed. The prepared plasmid was cleaved with XbaI and HindIII, and the fragment containing the ORF was subcloned into pMAL-c2 (New England Biolabs). These pMAL-c2 plasmids were introduced into E. coli XLI-Blue strain. The E. coli cells were induced to produce recombinant fusion proteins. Then, the obtained protein was purified. As described above, a large amount of purified protein could be obtained for the candidate protein.

次に、それぞれのタンパク質について酵素活性の測定を行った。ここで、NaBHは、ニコチアナミンのケト体をDMAへと化学的に還元することができるため、化学的コントロールとして用いた。 Next, enzyme activity was measured for each protein. Here, NaBH 4 was used as a chemical control because it can chemically reduce the keto form of nicotianamine to DMA.

一反応当たり5μgのHvNAAT−A融合タンパクをフィルターユニット(Amicon Ultrafree−MC 30−kDa−cutoff Filter Unit、Millipore)内に入れ、6200×g、4℃で15分間、遠心分離した。流出物を破棄し、50μlのN−[トリス(ヒドロキシメチル)メチル]−3−アミノプロパンスルホン酸緩衝液(50mM TAPS、5mM KCl、5mM MgCl、10mM 2−オキソグルタル酸、10μMピリドキサール5’−リン酸(PLP)および150μMニコチアナミン)を上記フィルターユニットに加えた。ピペッティングにより溶液を数回混合した後、26℃で30分間インキュベートした。以上により、ニコチアナミンのケト体を生成させた。続いて、上記フィルターユニットを新しいエッペンドルフチューブ内に載置し、6200×g、4℃で、1分間、遠心分離した。流出物を回収し、NADPHを最終濃度が25μMとなるように加えた。 5 μg of HvNAAT-A fusion protein per reaction was placed in a filter unit (Amicon Ultrafree-MC 30-kDa-cutoff Filter Unit, Millipore) and centrifuged at 6200 × g at 4 ° C. for 15 minutes. The effluent is discarded and 50 μl of N- [Tris (hydroxymethyl) methyl] -3-aminopropanesulfonic acid buffer (50 mM TAPS, 5 mM KCl, 5 mM MgCl 2 , 10 mM 2-oxoglutarate, 10 μM pyridoxal 5′-phosphorus Acid (PLP) and 150 μM nicotianamine) were added to the filter unit. The solution was mixed several times by pipetting and then incubated at 26 ° C. for 30 minutes. Thus, a keto body of nicotianamine was generated. Subsequently, the filter unit was placed in a new Eppendorf tube and centrifuged at 6200 × g and 4 ° C. for 1 minute. The effluent was collected and NADPH was added to a final concentration of 25 μM.

ここで、活性を測定するタンパク質の試料を、一反応当たり1μgずつ新たなフィルターユニットに載置し、6200×g、4℃で、1分間、遠心分離した。なお、各試料は別々に調整を行った。   Here, 1 μg of the protein sample for measuring the activity was placed on a new filter unit, and centrifuged at 6200 × g and 4 ° C. for 1 minute. Each sample was adjusted separately.

そして、前述のように調製された3”−ケト中間体およびNADPHを含む上記流出物を、各試料を含むフィルターユニットに46μlずつ加えた。続いて2、3度のピペッティングにより混合し、26℃で30分間インキュベートした。また、化学的コントロールとして、0.25MのNaBHを4μl加え、混合物を1分間遠心分離した後、26℃で5分間保持した。 Then, 46 μl of the effluent containing 3 ″ -keto intermediate and NADPH prepared as described above was added to the filter unit containing each sample. Subsequently, the mixture was mixed by pipetting twice or three times. Incubated for 30 minutes at 0 ° C. As a chemical control, 4 μl of 0.25 M NaBH 4 was added and the mixture was centrifuged for 1 minute and then kept at 26 ° C. for 5 minutes.

その後、上記フィルターユニットを新たなエッペンドルフチューブに載置し、6200×g、4℃で、5分間遠心分離して、流出物を回収した。そして、DMAを標準として用いたHPLCにより、各50μlの試料を解析した。以上の方法をDMAS候補タンパク質に対して実施することにより、後述するように、イネ、オオムギ、コムギおよびトウモロコシのDMASを同定することができた。   Thereafter, the filter unit was placed on a new Eppendorf tube and centrifuged at 6200 × g and 4 ° C. for 5 minutes to collect the effluent. Each 50 μl sample was then analyzed by HPLC using DMA as a standard. By carrying out the above method on DMAS candidate proteins, it was possible to identify rice, barley, wheat and corn DMAS, as described later.

なお、上述した酵素活性測定を行っている段階で、デオキシムギネ酸合成酵素の至適pHが予想外の範囲にあることがわかった。この至適pHを見出したことが測定法を確立し得た大きな要因である。   It was found that the optimum pH of deoxymugineic acid synthase was in an unexpected range at the stage where the enzyme activity was measured as described above. Finding this optimum pH is a major factor that has established a measurement method.

図5に示すように、デオキシムギネ酸合成酵素のpH8での酵素活性は、生理的なpH(pH7)における酵素活性の6.5〜14.9倍であった。また、pH8およびpH9での酵素活性はほぼ同程度であった。すなわち、DMASを反応させる際のpHは7より大きいことが好ましく、8〜9であることが最も好ましい。なお、これらの結果は、DMASの活性が、細胞質の中性のpH下においては大きく低下することを示し、粗面小胞体に由来する細胞内小胞においてDMAが合成されるという仮説を補強する。なお、NASに最適なpHは9である。NAATは、8.5から9である。   As shown in FIG. 5, the enzyme activity of deoxymugineic acid synthase at pH 8 was 6.5 to 14.9 times the enzyme activity at physiological pH (pH 7). The enzyme activities at pH 8 and pH 9 were almost the same. That is, the pH when DMAS is reacted is preferably greater than 7, and most preferably 8-9. These results indicate that the activity of DMAS is greatly reduced at neutral pH in the cytoplasm, reinforcing the hypothesis that DMA is synthesized in intracellular vesicles derived from rough endoplasmic reticulum. . The optimum pH for NAS is 9. NAAT is 8.5 to 9.

ムギネ酸類は、根組織において、粗面小胞体由来の小胞内で合成されると考えられている。これらの小胞はMAsの分泌開始まで、膨張した状態であり、分泌終了までには収縮する。上記小胞の極性移動は鉄欠乏オオムギの根におけるファイトシデロフォアの分泌に関与する。NAS及びNAATは上記小胞に局在すると考えられている。DMAS活性の最適pHは、DMAが合成され、分泌されるまで貯蔵されるこれらの細胞内小胞に、DMASタンパク質が局在することを示唆している。後述するように、アミノ酸配列の相同性から、DMASは、アルド−ケト還元酵素スーパーファミリー(AKRs)に属するAKR4ファミリーのメンバーと考えられる。ここで、AKRsは、pH6.8から11の間で活性を有することが報告されているが、既に決定されたH.vulgareアルデヒド還元酵素、P.somniferumコデイノン還元酵素およびDigitalis purpureaアルドース還元酵素のように、AKR4タンパク質は、至適pHが7付近である。すなわち、既知のタンパク質とのアミノ酸配列の相同性に基づいてDMASの至適pHを予測することは困難であった。   Mugineic acids are thought to be synthesized in the vesicles derived from the rough endoplasmic reticulum in the root tissue. These vesicles are in an expanded state until the start of MAs secretion and contract by the end of secretion. The vesicular polarity migration is involved in the secretion of phytosiderophores in iron-deficient barley roots. NAS and NAAT are thought to localize in the vesicles. The optimum pH for DMAS activity suggests that the DMAS protein is localized in these intracellular vesicles that are stored until DMA is synthesized and secreted. As described later, from the homology of amino acid sequences, DMAS is considered to be a member of the AKR4 family belonging to the aldo-keto reductase superfamily (AKRs). Here, AKRs have been reported to have activity between pH 6.8 and 11, but have already been determined. vulgare aldehyde reductase, p. Like Somniferum codeinone reductase and Digitalis purpurea aldose reductase, AKR4 protein has an optimum pH around 7. That is, it has been difficult to predict the optimum pH of DMAS based on the homology of amino acid sequences with known proteins.

〔実施例2:DMASの単離〕
イネ完全長cDNAプロジェクトから得られた配列データを含むイネ22kカスタムオリゴDNAマイクロアレイを用いて、鉄欠乏条件下において誘導されるタンパク質の解析を行った。得られたタンパク質の内、アルド−ケト還元酵素スーパーファミリーに属すると推定されるタンパク質を、デオキシムギネ酸合成酵素(DMAS)の候補タンパク質とした。
Example 2: Isolation of DMAS
Analysis of proteins induced under iron deficiency conditions was performed using rice 22k custom oligo DNA microarrays containing sequence data obtained from the rice full-length cDNA project. Among the obtained proteins, proteins presumed to belong to the aldo-keto reductase superfamily were used as candidate proteins for deoxymugineate synthase (DMAS).

上述したように、デオキシムギネ酸合成酵素活性は、NAD(P)Hに依存する。このことは、上記酵素がアルド−ケト還元酵素スーパーファミリー(AKRs)のメンバーである可能性を示唆する。AKRsは、NAD(P)(H)依存性酸化還元酵素を含む酵素スーパーファミリーであり、アルデヒド、ケトン、単糖類、ケトステロイドおよびプロスタグランジンの還元を触媒することが知られている。   As described above, deoxymugineic acid synthase activity depends on NAD (P) H. This suggests that the enzyme may be a member of the aldo-keto reductase superfamily (AKRs). AKRs are an enzyme superfamily that includes NAD (P) (H) -dependent oxidoreductases, and are known to catalyze the reduction of aldehydes, ketones, monosaccharides, ketosteroids, and prostaglandins.

このスーパーファミリーは120以上の酵素を含み、それらは15個のファミリーに分割され、そのうちの9つのファミリーは、複数のサブファミリーを有する。しかし、このように分類されるとはいえ、このファミリー内での相同性は非常に低く、所望の活性を有する酵素を配列類似性から見出すことは困難である。また、イネ科植物のAKRsについては殆ど特徴付けられていなかったので、アルド−ケト還元酵素スーパーファミリーに属すると推定されるタンパク質が実際にAKRsのメンバーであるのか、さらにはDMASであるのかを知るためには、酵素活性を実際に測定するしかない。しかし、これまでには有効な酵素活性測定方法がなかった。   This superfamily contains over 120 enzymes, which are divided into 15 families, 9 of which have multiple subfamilies. However, although classified as such, the homology within this family is very low and it is difficult to find an enzyme with the desired activity from sequence similarity. In addition, since AKRs of Gramineae have been hardly characterized, it is known whether a protein presumed to belong to the aldo-keto reductase superfamily is actually a member of AKRs or even DMAS. The only way to do this is to actually measure enzyme activity. However, until now there has been no effective method for measuring enzyme activity.

各候補タンパク質について、鉄欠乏状態のイネの根から調製したcDNAライブラリーを用いてORFを調製した。各ORFを用いて、実施例1に記載の方法により各候補タンパク質のデオキシムギネ酸合成酵素活性を測定した。測定の結果、AK073738(推定NADPH依存性酸化還元酵素)が、デオキシムギネ酸合成酵素活性を有することが判った。これを、OsDMAS1と名づけた。図4bは、OsDMAS1の実施例1におけるHPLCの測定結果を示す図である。同図に示すように、OsDMAS1により確かにDMAが合成されている。   For each candidate protein, an ORF was prepared using a cDNA library prepared from iron-deficient rice roots. Using each ORF, the deoxymugineic acid synthase activity of each candidate protein was measured by the method described in Example 1. As a result of the measurement, it was found that AK073738 (presumed NADPH-dependent oxidoreductase) has deoxymugineate synthase activity. This was named OsDMAS1. FIG. 4 b is a diagram showing a measurement result of HPLC in Example 1 of OsDMAS1. As shown in the figure, DMA is certainly synthesized by OsDMAS1.

次に、Oryza sativa NADPH依存性酸化還元酵素(OsDMAS1、AK073738)との相同性に基づいて、各種データベースよりオオムギの候補タンパク質を選定した。各候補タンパク質について、鉄欠乏状態のオオムギの根から調製したcDNAライブラリーを用いてORFを調製した。各ORFを用いて、実施例1に記載の方法により各候補タンパク質のデオキシムギネ酸合成酵素活性を測定した。測定の結果、HarvESTデータベース(Version 1.35; http://harvest.ucr.edu)のユニジーン6858番が、デオキシムギネ酸合成酵素活性を有することが判った。これを、HvDMAS1と名づけた。図4cは、HvDMAS1の実施例1におけるHPLCの測定結果を示す図である。図に示すように、HvDMAS1によりデオキシムギネ酸(DMA)が合成されていることがわかる。   Next, barley candidate proteins were selected from various databases based on homology with Oryza sativa NADPH-dependent oxidoreductase (OsDMAS1, AK0773738). For each candidate protein, ORFs were prepared using a cDNA library prepared from iron-deficient barley roots. Using each ORF, the deoxymugineic acid synthase activity of each candidate protein was measured by the method described in Example 1. As a result of measurement, it was found that Unigene No. 6858 in the HarvEST database (Version 1.35; http://harvest.ucr.edu) has deoxymugineate synthase activity. This was named HvDMAS1. FIG. 4 c is a diagram showing a measurement result of HPLC in Example 1 of HvDMAS1. As shown in the figure, it can be seen that deoxymugineic acid (DMA) is synthesized by HvDMAS1.

さらに、OsDMAS1との相同性に基いて、各種データベースよりコムギおよびトウモロコシの候補タンパク質を選定した。各候補タンパク質について、鉄欠乏状態のコムギまたはトウモロコシの根から調製したcDNAライブラリーを用いてORFを調製した。各ORFを用いて、実施例1に記載の方法により各候補タンパク質のデオキシムギネ酸合成酵素活性を測定した。測定の結果、BLAST(www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/)により得たコムギとトウモロコシとの候補タンパク質がそれぞれ、デオキシムギネ酸合成酵素活性を有することが判った。これらを、TaDMAS1およびZmDMAS1と名づけた。   Furthermore, wheat and corn candidate proteins were selected from various databases based on homology with OsDMAS1. For each candidate protein, ORFs were prepared using cDNA libraries prepared from iron-deficient wheat or corn roots. Using each ORF, the deoxymugineic acid synthase activity of each candidate protein was measured by the method described in Example 1. As a result of the measurement, it was found that the candidate proteins of wheat and corn obtained by BLAST (www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/) each have deoxymugineic acid synthase activity. These were named TaDMAS1 and ZmDMAS1.

図4は、上記4種のDMASタンパク質について実施例1に記載したHPLC分析の結果を示す図である。図に示すように、試験管内では、上記全4種のタンパク質は、3”−ケト中間体をDMAへと変換することができた。なお、最も高い酵素活性を示したのは、TaDMAS1であり、OsDMAS1、ZmDMAS1、HVDMAS1と続いた。   FIG. 4 is a diagram showing the results of the HPLC analysis described in Example 1 for the above four types of DMAS proteins. As shown in the figure, in the test tube, all four proteins were able to convert the 3 ″ -keto intermediate to DMA. It was TaDMAS1 that showed the highest enzyme activity. Followed by OsDMAS1, ZmDMAS1, and HVDMAS1.

このように、全てのDMASタンパク質が、試験管内において、3”−ケト中間体からDMAを合成することができた。また、TaDMAS1が最も高い酵素活性を示した。そして、オオムギが最も多くのムギネ酸類を分泌する。イネの根では、NAの量はオオムギの根よりも多く、DMAの量はオオムギの根より少ない。これは、HvDMAS1により高い活性があり、DMAの生産のためにより多くのNAを使用することを示唆している。興味深いことに、内因性のニコチアナミン合成酵素(NAS)の活性もまた、コムギにおける活性の方がオオムギにおける活性よりも高い。デオキシムギネ酸合成酵素(DMAS)はニコチアナミンアミノ基転移酵素(NAAT)よりも見た目上活性が高い。すなわち、各反応につきNAATは5μg用いられたのに対し、各DMASは1μg用いられた。それでもなお、TaDMAS1及び化学的コントロールでは、3”−ケト中間体が制限因子となっているようである(図5)。   Thus, all DMAS proteins were able to synthesize DMA from 3 "-keto intermediates in vitro. TaDMAS1 showed the highest enzymatic activity, and barley had the most wheat. Secretes acids: In rice roots, the amount of NA is higher than that of barley root and the amount of DMA is lower than that of barley root, which is more active in HvDMAS1 and more NA for the production of DMA Interestingly, the activity of endogenous nicotianamine synthase (NAS) is also higher in wheat than in barley, and deoxymuginate synthase (DMAS) is nicotianamine. Apparently more active than aminotransferase (NAAT), ie, NAAT is 5 μ for each reaction. While used were, each DMAS was used 1μg Nevertheless, the TaDMAS1 and chemical control, 3 "-. Seems keto intermediate is a limiting factor (Figure 5).

なお、NaBHによる、3”−ケト中間体の3”−炭素の還元は、酵素的な還元の場合のような立体構造特異的なものとは考えられていない。そして、全ての化学的に生産されたDMAが、3”−炭素において、天然のDMAと同じ立体構造を有しているとは限らない。 Note that reduction of the 3 ″ -carbon of the 3 ″ -keto intermediate by NaBH 4 is not considered to be stereospecific as in the case of enzymatic reduction. And not all chemically produced DMAs have the same conformation at the 3 ″ -carbon as natural DMA.

以上のように、イネ科植物のDMAS遺伝子を単離したことによって、S−アデノシル−L−メチオニン合成酵素(SAMS)、NAS、NAAT、IDS2およびIDS3を含む、ムギネ酸類の生合成経路に関与する酵素をコードする遺伝子の全てが単離された。   As described above, by isolating the DMAS gene of Gramineae, it is involved in the biosynthesis pathway of mugineic acids including S-adenosyl-L-methionine synthase (SAMS), NAS, NAAT, IDS2 and IDS3. All of the genes encoding the enzyme have been isolated.

また、OsDMAS1のcDNA配列を用いて、イネゲノムデータベース(KOME)を検索した。これにより、OsDMAS1遺伝子の構造およびゲノム上の位置を得た。さらに、OsDMAS1遺伝子のプロモーター領域について塩基配列を解析した。   In addition, the rice genome database (KOME) was searched using the cDNA sequence of OsDMAS1. This provided the structure and genomic position of the OsDMAS1 gene. Furthermore, the nucleotide sequence of the promoter region of the OsDMAS1 gene was analyzed.

図2aは、OsDMAS1の遺伝子の構造を示す模式図である。同図に示すように、OsDMAS1はイネ染色体3上に位置し、4個のエクソンと3個のイントロンとによって構成される。   FIG. 2 a is a schematic diagram showing the structure of the OsDMAS1 gene. As shown in the figure, OsDMAS1 is located on the rice chromosome 3 and is composed of four exons and three introns.

また、ゲノム断片の長さは2706bpであり、ORFは957bpである。上記遺伝子のプロモーター領域は鉄欠乏応答因子2(IDE2:Fe−deficiency responsive element2)に似た配列を含む。   The length of the genome fragment is 2706 bp and the ORF is 957 bp. The promoter region of the above gene contains a sequence similar to iron deficiency response factor 2 (IDE2: Fe-defective response element 2).

〔実施例3:アミノ酸配列の解析〕
鉄欠乏状態のイネの根から調製したcDNAライブラリーから、配列番号9に示すフォワードプライマーおよび配列番号10に示すリバースプライマーを用いてOsDMAS1のORFを増幅した。
[Example 3: Analysis of amino acid sequence]
From a cDNA library prepared from iron-deficient rice roots, the ORF of OsDMAS1 was amplified using the forward primer shown in SEQ ID NO: 9 and the reverse primer shown in SEQ ID NO: 10.

鉄欠乏状態のオオムギの根から調製したcDNAライブラリーから、配列番号11に示すフォワードプライマー及び配列番号12に示すリバースプライマーを用いてHvDMAS1のORFを増幅した。   The ORF of HvDMAS1 was amplified from a cDNA library prepared from iron-deficient barley roots using the forward primer shown in SEQ ID NO: 11 and the reverse primer shown in SEQ ID NO: 12.

鉄欠乏状態のコムギの根から調製したcDNAプールから、配列番号13に示すフォワードプライマー及び配列番号14に示すリバースプライマーを用いてTaDMAS1のORFを増幅した。   From the cDNA pool prepared from iron-deficient wheat roots, the TaDMAS1 ORF was amplified using the forward primer shown in SEQ ID NO: 13 and the reverse primer shown in SEQ ID NO: 14.

鉄欠乏状態のトウモロコシの根から調製したcDNAライブラリーから、配列番号15に示すフォワードプライマー及び配列番号16に示すリバースプライマーを用いてZmDMAS1のORFを増幅した。   From a cDNA library prepared from iron-deficient corn roots, the ORF of ZmDMAS1 was amplified using the forward primer shown in SEQ ID NO: 15 and the reverse primer shown in SEQ ID NO: 16.

以上のように増幅されたDMASのcDNAを、pENTR/D−TOPO(Invitrogen、Carlsbad、CA)にサブクローニングし、Thermo Sequenase Cycle Sequencing Kit(島津製作所、京都、日本)およびDNAシーケンサー(DSQ−2000L、島津製作所)を用いてシーケンスした。   The DMAS cDNA amplified as described above is subcloned into pENTR / D-TOPO (Invitrogen, Carlsbad, Calif.), Thermo Sequence Cycle Sequencing Kit (Shimadzu Corporation, Kyoto, Japan) and DNA sequencer (DSQ-2000L, Shimadzu). Sequence).

ここで、AKRファミリーの各サブファミリーを代表するアミノ酸配列をアラインメントした。また、NADPH結合ドメインおよび推定DMAS活性部位を認識した。さらに、系統的類縁関係を決定した。図2bに、アルド−ケト還元酵素スーパーファミリー(AKR4)の系統樹を示す。   Here, amino acid sequences representing each subfamily of the AKR family were aligned. It also recognized the NADPH binding domain and putative DMAS active site. In addition, systematic affinity was determined. FIG. 2b shows a phylogenetic tree of the aldo-keto reductase superfamily (AKR4).

OsDMAS1は、Papaver somniferumコデイノン還元酵素(AKR4B2−3)と54.7%の相同性を示し、Medicago sativaカルコンポリケチド還元酵素(AKR4A2)およびGlycine maxカルコンポリケチド還元酵素(AKR4A1)と、それぞれ48%および50%の相同性を示す。配列の相同性に基づけば、DMASはAKR4グループのメンバーである。しかしながら、DMASは既に定義された如何なるサブファミリーにも分類されない。すなわち、配列の相同性は60%以下であり、アミノ酸配列および基質の特殊性に基づけば、DMASが新規サブファミリーに属することが示された。この結果は、所望の活性を有する酵素を配列類似性から見出すことが困難であるという事実を裏付けている。   OsDMAS1 shows 54.7% homology with Papaver soniferum codeinone reductase (AKR4B2-3), Medicago sativa chalcone polyketide reductase (AKR4A2) and Glycine max chalcone polyketide reductase (AKR481 and AKR4%), respectively. % Homology. Based on sequence homology, DMAS is a member of the AKR4 group. However, DMAS does not fall into any previously defined subfamily. That is, the sequence homology is 60% or less, and it was shown that DMAS belongs to a novel subfamily based on the amino acid sequence and the specificity of the substrate. This result supports the fact that it is difficult to find an enzyme with the desired activity from sequence similarity.

また、図3はOsDMAS1、HvDMAS1、TaDMAS1およびZmDMAS1の配列の比較図である。同図に示されるように、HvDMAS1は、イネNADPH依存性酸化還元酵素の相同体である。OsDMAS1とHvDMAS1は、86%の相同性を示す。上記各DMASに対応する塩基配列によれば、OsDMAS1は推定318アミノ酸のポリペプチドをコードしており、他のDMASクローンは、それぞれ推定314アミノ酸のポリペプチドをコードしている。これらのイネ科植物のDMAS遺伝子の配列は、高く保存されている(82〜97%)。HvDMAS1とTaDMAS1は最も高い相同性(97%)を示す。全てのDMASタンパク質は、他のAKRsのようにNADPH結合ドメインを有する。ZmDMASにおいては、ポジション123でリジンがスレオニンと置換されているが、上記タンパク質の活性部位の配列は、高度に保存されている。   FIG. 3 is a comparative view of the arrangement of OsDMAS1, HvDMAS1, TaDMAS1, and ZmDMAS1. As shown in the figure, HvDMAS1 is a homologue of rice NADPH-dependent oxidoreductase. OsDMAS1 and HvDMAS1 show 86% homology. According to the nucleotide sequence corresponding to each DMAS, OsDMAS1 encodes a polypeptide of estimated 318 amino acids, and the other DMAS clones encode a polypeptide of estimated 314 amino acids. The sequence of the DMAS gene in these grasses is highly conserved (82-97%). HvDMAS1 and TaDMAS1 show the highest homology (97%). All DMAS proteins have a NADPH binding domain like other AKRs. In ZmDMAS, lysine is substituted for threonine at position 123, but the sequence of the active site of the protein is highly conserved.

イネ科植物のDMASにはある程度のバリエーションが存在するが、基質結合ドメインは高度に保存されている(図3)。ZmDMASのアミノ酸123位におけるアミノ酸の基質認識に果たす役割はあまりわかっていないが、同位でのリジンからスレオニンへの置換(図3)は、酵素活性には何の影響も与えていない(図4)。NADPH結合ドメインもまた保存されている。これは、AKRsにとって最大の特徴点である。   Although there are some variations in grass DMAS, the substrate binding domain is highly conserved (FIG. 3). The role of amino acid at amino acid position 123 in ZmDMAS is not well understood, but isotope substitution of lysine to threonine (FIG. 3) has no effect on enzyme activity (FIG. 4). . The NADPH binding domain is also conserved. This is the largest feature point for AKRs.

このように、デオキシムギネ酸合成酵素(DMAS)と既知のAKRメンバーとの間でのアミノ酸配列のアラインメントは、DMASsがAKR4グループに属することを明らかにし、DMASと、P.somniferumコデイノン還元酵素(AKR4B2−3)並びにMedicago sativaカルコンポリケチド還元酵素(AKR4A2)およびGlycine maxカルコンポリケチド還元酵素(AKR4A1)との相同性を明らかにした。しかし、イネ科植物のDMASは既存のサブファミリーには分類されない。これは、AKR4ファミリー内に新たなサブファミリーを定義できることを示している。   Thus, alignment of amino acid sequences between deoxymugineate synthase (DMAS) and known AKR members reveals that DMASs belong to the AKR4 group. The homology with somniferum codeinone reductase (AKR4B2-3) and Medicago sativa chalcone polyketide reductase (AKR4A2) and Glycine max chalcone polyketide reductase (AKR4A1) was revealed. However, grass DMAS is not classified into existing subfamilies. This indicates that a new subfamily can be defined within the AKR4 family.

なお、HvNAS、OsNAS、HvNAATおよびOsNAATについて複数の遺伝子が存在する。このことは、複数のDMAS遺伝子が存在する可能性を示唆する。しかし、OsDMAS1と配列相同性が63%であるイネ遺伝子AK102609(推定NADPH依存性酸化還元酵素1)は、DMASの酵素活性を示さなかった。このことはまた、DMASを配列相同性から見出すことの困難性を示している。   There are a plurality of genes for HvNAS, OsNAS, HvNAAT and OsNAAT. This suggests the possibility of multiple DMAS genes. However, the rice gene AK102609 (presumed NADPH-dependent oxidoreductase 1), which has 63% sequence homology with OsDMAS1, did not show the enzyme activity of DMAS. This also indicates the difficulty of finding DMAS from sequence homology.

〔実施例4:ノーザンブロット法による解析〕
オオムギ(Hordeum Vulgare L.cv.Ehimehadaka no.1)、コムギ(Triticum aestivum L.cv.Chinese spring)、トウモロコシ(Zea mays cv.Alice)およびイネ(Oryza sativa L.cv.Nipponbare)の種子を湿った濾紙上で発芽させ、培養した。鉄欠乏処理を施すために、鉄を欠いた培養液に上記植物を移植した。2週間後に根および葉を取り入れ、液体窒素で冷凍し、使用するまで−80℃で保存した。
[Example 4: Analysis by Northern blot method]
Barley (Hordeum Vulgare L. cv. Ehimehadaka no. 1), wheat (Triticum aestivum L. cv. Chinese spring), maize (Zea mays cv. Alice) and rice (Oryza p. Wet). Germination and culture on filter paper. In order to perform the iron deficiency treatment, the plant was transplanted to a culture medium lacking iron. Two weeks later, roots and leaves were taken, frozen in liquid nitrogen and stored at -80 ° C until use.

根および地上部からトータルRNAを抽出した。そして、0.66Mホルムアルデヒドを含む1.2%(w/v)アガロースゲルを用いて、各レーンにつき10μgずつの電気泳動を行った。その後、Hybond−N+メンブレン(Amersham、USA)に転移させた。ジゴキシゲニン(DIG)により標識したHvDMAS1のORFを、上記メンブレンとともに68℃にてインキュベートし、ノーザンブロット法による解析を行った。図6は上記ノーザンブロット法の結果を示す図である。   Total RNA was extracted from roots and aerial parts. Then, using a 1.2% (w / v) agarose gel containing 0.66 M formaldehyde, 10 μg of electrophoresis was performed for each lane. Then, it was transferred to a Hybond-N + membrane (Amersham, USA). HvDMAS1 ORF labeled with digoxigenin (DIG) was incubated with the membrane at 68 ° C. and analyzed by Northern blotting. FIG. 6 is a diagram showing the results of the Northern blot method.

OsDMAS1は、上述したように、鉄欠乏条件下で発現が促進される遺伝子として同定された。上記遺伝子の発現パターンはノーザンブロット解析によりさらに特徴付けられた。図6に示すように、鉄欠乏条件下において、根においては、すべてのDMAS遺伝子の発現が促進され、地上部においては、OsDMAS1およびTaDMAS1の発現のみが促進された。   As described above, OsDMAS1 was identified as a gene whose expression is promoted under iron-deficient conditions. The expression pattern of the gene was further characterized by Northern blot analysis. As shown in FIG. 6, under the condition of iron deficiency, the expression of all DMAS genes was promoted in the root, and only the expression of OsDMAS1 and TaDMAS1 was promoted in the above-ground part.

〔実施例5:イネの形質転換および生育条件〕
ゲノムDNAをテンプレートにしたPCR法により、OsDMAS1遺伝子の5’上流に位置する1.3kbの領域を増幅した。プライマーとして、配列番号17に示すフォワードプライマー及び配列番号18に示すリバースプライマーを用いた。それぞれのプライマーは、XbaIおよびHindIIIの制限サイトを含む。増幅した断片をpBluescriptII SK+ベクターに組み込み、シーケンスを確かめた。次いで、pIG121HmベクターのuidA ORFの上流に、上記1.3kbXbaI−HindIII断片をサブクローニングした。なお、uidA ORFは、βグルクロニダーゼ(GUS)をコードする。上記のように作製したベクターを保持するAgrobacterium tumefaciens株(C58)を用いてイネ(Oryza sativa L.cv.Tsukinohikari)を形質転換した。以上により、OsDMASプロモーター−GUS断片が導入された形質転換イネを6系統得た。そして、50mgL−1のハイグロマイシンを含むMS培地上で、T1種子を発芽させた。4週間後、上記植物を鉄十分あるいは鉄欠乏の培地へと移動し、2週間置いた。そして、GUS活性に基づく染色を観察することにより発現を解析した。図7は上記染色結果を示す図である。
[Example 5: Transformation and growth conditions of rice]
A 1.3 kb region located 5 ′ upstream of the OsDMAS1 gene was amplified by PCR using genomic DNA as a template. As a primer, the forward primer shown to sequence number 17 and the reverse primer shown to sequence number 18 were used. Each primer contains restriction sites for XbaI and HindIII. The amplified fragment was incorporated into pBluescript II SK + vector to confirm the sequence. Subsequently, the 1.3 kb XbaI-HindIII fragment was subcloned upstream of the uidA ORF of the pIG121Hm vector. The uidA ORF encodes β-glucuronidase (GUS). Rice (Oryza sativa L. cv. Tsukinokari) was transformed with the Agrobacterium tumefaciens strain (C58) carrying the vector prepared as described above. As described above, 6 lines of transgenic rice introduced with the OsDMAS promoter-GUS fragment were obtained. Then, T1 seeds were germinated on MS medium containing 50 mg L −1 hygromycin. After 4 weeks, the plants were transferred to a medium with sufficient iron or deficiency and left for 2 weeks. Then, expression was analyzed by observing staining based on GUS activity. FIG. 7 is a diagram showing the staining result.

OsDMAS遺伝子の発現は、鉄十分な根において検出され、鉄の欠乏に応じて強く誘導された。鉄十分植物の根においては、OsDMAS1プロモーター活性に由来するGUS活性に基づく染色が中心柱内にて観察された。しかし、表皮、外皮および皮層の細胞では何の染色も観察されなかった(図7a)。拡大すると、原生木部および後生木部に隣接する内鞘細胞において、強い染色が検出された(図7b)。つまり、鉄十分な植物の根におけるOsDMAS1プロモーターの活性は、長距離輸送に関与する細胞に局在する(図7c)。   OsDMAS gene expression was detected in iron-sufficient roots and was strongly induced in response to iron deficiency. In iron-sufficient plant roots, staining based on GUS activity derived from OsDMAS1 promoter activity was observed in the central column. However, no staining was observed in cells of the epidermis, integument and cortex (FIG. 7a). When expanded, strong staining was detected in inner sheath cells adjacent to the native and epigenetic xylem (FIG. 7b). In other words, the activity of the OsDMAS1 promoter in the roots of plants with sufficient iron is localized in cells involved in long-distance transport (FIG. 7c).

鉄欠乏植物の根において、OsDMAS1プロモーターは、表皮、外皮、皮相および全中心柱を含む全組織において活性を有する(図7e)。鉄十分な根での結果のように、原生木部および後生木部に隣接する内鞘細胞において、特に強い染色が検出された(図7f)。さらに、強い染色が半細胞において観察された。興味深いことに、鉄十分および鉄欠乏の両方の根において、後生木部Iを取り囲む細胞、すなわち、側根が生える領域で強いGUS活性が検出された。   In the roots of iron-deficient plants, the OsDMAS1 promoter is active in all tissues including the epidermis, rind, epidermis and all central columns (FIG. 7e). A particularly intense staining was detected in the inner sheath cells adjacent to the native and metamorphic xylem, as was the case with iron-sufficient roots (FIG. 7f). In addition, intense staining was observed in half cells. Interestingly, in both iron-deficient and iron-deficient roots, strong GUS activity was detected in the cells surrounding the epigenetic xylem I, ie in the area where the lateral roots grow.

鉄十分な植物の葉では、GUSの発現は観察されなかった(図7g)。一方、鉄欠乏条件下では、後生木部Iと篩部要素との間の細胞においてGUSの活性が検出された(図7h)。これは、DMAが鉄ホメオスタシスにおいて何らかの役割を担っていることを示唆している。   In the leaves of plants with sufficient iron, no GUS expression was observed (FIG. 7g). On the other hand, under iron-deficient conditions, GUS activity was detected in cells between epigenetic wood part I and sieve element (FIG. 7h). This suggests that DMA plays some role in iron homeostasis.

ムギネ酸類は明確な日周リズムによって、朝に分泌されることが知られている。また、ムギネ酸類の生合成に関与する遺伝子も同様に日周的に発現される。OsDMAS1のプロモーター領域は、IDE2様配列(−1408から−1434)およびeveningエレメント(−262から−201、−667から−734、−702から−752;EE;AATATCT)を含むシスエレメントを含んでいる。このことは、OsDMASの発現が鉄欠乏により日周的に制御されることを示唆している。   It is known that mugineic acids are secreted in the morning by a clear daily rhythm. Similarly, genes involved in the biosynthesis of mugineic acids are also expressed diurnally. The promoter region of OsDMAS1 contains cis elements containing IDE2-like sequences (-1408 to -1434) and evening elements (-262 to -201, -667 to -734, -702 to -752; EE; AATACT). . This suggests that OsDMAS expression is diurnally controlled by iron deficiency.

MAsの生合成経路に関与する他の遺伝子全てのように、鉄欠乏下の根組織において、発現が促進される。鉄欠乏下の地上部では、イネ及びコムギにおいてDMASの発現が促進され、オオムギ及びトウモロコシにおいては全く発現が見られない(図6)。興味深いことに、イネにおいては、MAsの生合成経路に関与する殆どの遺伝子が根および地上部の両方で発現しているのに対し、イネ科植物の中で鉄欠乏に最も耐性があるオオムギにおいては、それらの遺伝子の発現は根に限られている。OsDMAS1のプロモーターはIDE2様配列を有しており、これは、当該遺伝子の発現が鉄欠乏により制御されることを示唆している。OsDMAS1の発現は鉄十分の根において検出された(図7)。これは、鉄が十分なイネ及びオオムギの根においてDMAを検出したという報告と一致する。OsNAS1−2およびOsNAAT1も、同様に鉄十分条件下において、長距離輸送に関与する細胞で発現する。対照的に、NAを3”−ケト中間体へと変換するタンパク質をコードするHvNAAT−Aは、鉄の存在下においては発現しない。一方、HvNAAT−Bは、基底レベルの発現を示す。上記両遺伝子の発現は、鉄欠乏条件下で増加する。DMASの発現は、鉄欠乏条件の根組織において促進される(図6)。これは、DMAの生産及び分泌に重要である。イネ及びオオムギの地上部においては、DMAは鉄十分条件下において検出され、鉄欠乏条件下において増加する。オオムギの方が、多くの量のムギネ酸類を分泌するにもかかわらず、葉においては、鉄十分条件及び鉄欠乏条件ともに、オオムギよりイネでの方が多くのDMAを検出した。OsDMAS1プロモーター−GUS活性は、鉄十分のイネの地上部においては検出されなかった。鉄十分のイネの葉において検出されたDMAは、鉄との複合体の形で、根から輸送されてきた可能性がある。この仮説は、鉄十分条件下では、OsDMAS1の発現は、根の、長距離輸送に関与する部分においてのみ観察されるという事実により強化される。鉄欠乏条件下において、DMASの量はイネの地上部において増加する。このDMASの発現は、DMAは少なくとも一部は葉において合成されることを示唆する。このDMAは、鉄ホメオスタシスに関与しており、土壌からの鉄の獲得には関わっていないと考えられる。   Like all other genes involved in the MAs biosynthetic pathway, expression is promoted in root tissues under iron deficiency. In the above-ground part under iron deficiency, the expression of DMAS is promoted in rice and wheat, and no expression is observed in barley and corn (FIG. 6). Interestingly, in rice, most genes involved in the biosynthetic pathway of MAs are expressed in both roots and aerial parts, whereas in barley most resistant to iron deficiency among gramineous plants. The expression of those genes is limited to the roots. The OsDMAS1 promoter has an IDE2-like sequence, suggesting that expression of the gene is regulated by iron deficiency. OsDMAS1 expression was detected in iron-sufficient roots (FIG. 7). This is consistent with reports that iron detected DMA in sufficient rice and barley roots. OsNAS1-2 and OsNAAT1 are similarly expressed in cells involved in long-distance transport under iron-sufficient conditions. In contrast, HvNAAT-A, which encodes a protein that converts NA to a 3 ″ -keto intermediate, is not expressed in the presence of iron, whereas HvNAAT-B exhibits basal levels of expression. Gene expression increases under iron-deficient conditions DMAS expression is promoted in root tissues under iron-deficient conditions (Figure 6), which is important for DMA production and secretion. In the aerial part, DMA is detected under iron-sufficient conditions and increases under iron-deficient conditions, while barley secretes a larger amount of barley acids, and in leaves, iron-sufficient conditions and In both iron-deficient conditions, more DMA was detected in rice than in barley, and OsDMAS1 promoter-GUS activity was not detected in the above-ground part of iron-enriched rice. DMA detected in iron-enriched rice leaves may have been transported from the root in the form of a complex with iron, and this hypothesis is that under iron-sufficient conditions, the expression of OsDMAS1 is This is enhanced by the fact that it is observed only in the part involved in long-distance transport.Under iron deficiency, the amount of DMAS increases in the above-ground part of rice. Suggests that this DMA is involved in iron homeostasis and not in the acquisition of iron from the soil.

本発明を用いれば、可溶化した鉄分が少ないアルカリ土壌においても生育可能な植物を作製できるので有用である。また、本発明を用いれば、鉄欠乏耐性を有する植物をスクリーニングすることができるので有用である。   If this invention is used, since the plant which can grow also in alkaline soil with little solubilized iron content can be produced, it is useful. Moreover, if this invention is used, since the plant which has iron deficiency tolerance can be screened, it is useful.

イネ科のムギネ酸類の生合成経路の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of biosynthesis pathway of mugineic acid of Gramineae. aは、OsDMAS1の遺伝子の構造を示す模式図であり、bは、アルド−ケト還元酵素スーパーファミリー(AKR4)の系統樹を表す図である。a is a schematic diagram showing the structure of the gene of OsDMAS1, and b is a diagram showing a phylogenetic tree of the aldo-keto reductase superfamily (AKR4). イネ科のデオキシムギネ酸合成酵素のアミノ酸配列の比較図である。It is a comparison figure of the amino acid sequence of deoxymugineic acid synthase of Gramineae. aはNaBHに係るHPLCの測定結果を示す図であり、bはOsDMAS1に係るHPLCの測定結果を示す図であり、cはHvDMAS1に係るHPLCの測定結果を示す図であり、dはTaDMAS1に係るHPLCの測定結果を示す図であり、eはZmDMAS1に係るHPLCの測定結果を示す図であり、fはネガティブコントロールに係るHPLCの測定結果を示す図であり、gは精製されたDMAに係るHPLCの測定結果を示す図である。a is a graph showing measurement results of HPLC according to the NaBH 4, b is a graph showing measurement results of HPLC according to OsDMAS1, c is a graph showing measurement results of HPLC according to HvDMAS1, d is the TaDMAS1 It is a figure which shows the measurement result of such HPLC, e is a figure which shows the measurement result of HPLC which concerns on ZmDMAS1, f is a figure which shows the measurement result of HPLC which concerns on negative control, g is related with refined DMA It is a figure which shows the measurement result of HPLC. 本発明の実施例に係る各デオキシムギネ酸合成酵素の活性に対するpHの影響を示すグラフである。It is a graph which shows the influence of pH with respect to the activity of each deoxymugineic acid synthase which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るノーザンブロッティングの結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the Northern blotting which concerns on the Example of this invention. aは鉄十分条件下の根の横断面図であり、bは鉄十分条件下の根の拡大横断面図であり、cは鉄十分条件下の根の縦断面図であり、dは鉄欠乏条件下の根の縦断面図であり、eは鉄欠乏条件下の根の横断面図であり、fは鉄欠乏条件下の根の拡大横断面図であり、gは鉄十分条件下の葉の縦断面図であり、hは鉄欠乏条件下の葉の縦断面図である。a is a cross-sectional view of the root under the iron-sufficient condition, b is an enlarged cross-sectional view of the root under the iron-sufficient condition, c is a longitudinal cross-sectional view of the root under the iron-sufficient condition, and d is iron-deficient Fig. 2 is a longitudinal cross-sectional view of a root under conditions, e is a cross-sectional view of the root under iron-deficient conditions, f is an enlarged cross-sectional view of the root under iron-deficient conditions, and g is a leaf under iron-sufficient conditions. And h is a longitudinal sectional view of a leaf under iron deficiency conditions.

Claims (22)

配列番号1、3、5または7の何れかに示されるアミノ酸配列からなることを特徴とするポリペプチド。   A polypeptide comprising the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 1, 3, 5 and 7. 配列番号1、3、5または7の何れかに示されるアミノ酸配列において、1または数個のアミノ酸が置換、欠失または付加されているアミノ酸配列からなるポリペプチドであって、ニコチアナミンのケト体を2’−デオキシムギネ酸に還元することを特徴とするポリペプチド。   A polypeptide comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted or added in the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 1, 3, 5 or 7, comprising a keto body of nicotianamine A polypeptide characterized by being reduced to 2′-deoxymugineic acid. 請求項1または2に記載のポリペプチドをコードすることを特徴とするポリヌクレオチド。   A polynucleotide encoding the polypeptide of claim 1 or 2. 配列番号2、4、6または8の何れかに示される塩基配列からなることを特徴とするポリヌクレオチド。   A polynucleotide comprising the base sequence represented by any of SEQ ID NOs: 2, 4, 6 or 8. 配列番号2、4、6または8の何れかに示される塩基配列において、1または数個の塩基が置換、欠失または付加されている塩基配列からなるポリヌクレオチドであって、ニコチアナミンのケト体を2’−デオキシムギネ酸に還元する酵素をコードすることを特徴とするポリヌクレオチド。   A polynucleotide consisting of a base sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 2, 4, 6 or 8, wherein one or several bases are substituted, deleted or added, comprising a keto body of nicotianamine A polynucleotide encoding an enzyme that reduces to 2'-deoxymugineic acid. 配列番号2、4、6または8の何れかに示される塩基配列の相補配列と、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズし得るポリヌクレオチドであって、ニコチアナミンのケト体を2’−デオキシムギネ酸に還元する酵素をコードすることを特徴とするポリヌクレオチド。   A polynucleotide capable of hybridizing under stringent conditions with a complementary sequence of the nucleotide sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 2, 4, 6 or 8, and reducing a keto form of nicotianamine to 2′-deoxymugineic acid A polynucleotide which encodes an enzyme which 請求項3〜6の何れか一項に記載のポリヌクレオチドを含むことを特徴とするベクター。   A vector comprising the polynucleotide according to any one of claims 3 to 6. 請求項3〜6の何れか一項に記載のポリヌクレオチドが導入されていることを特徴とする形質転換体。   A transformant into which the polynucleotide according to any one of claims 3 to 6 has been introduced. 請求項3〜6の何れか一項に記載のポリヌクレオチドを植物に導入する工程を含むことを特徴とする鉄欠乏耐性を有する植物の作製方法。   A method for producing a plant having resistance to iron deficiency, comprising a step of introducing the polynucleotide according to any one of claims 3 to 6 into the plant. ニコチアナミンアミノ基転移酵素遺伝子、ニコチアナミン合成酵素遺伝子またはS−アデノシル−L−メチオニン合成酵素遺伝子の少なくとも一つを植物に導入する工程をさらに含むことを特徴とする請求項9に記載の方法。   The method according to claim 9, further comprising the step of introducing at least one of a nicotianamine aminotransferase gene, a nicotianamine synthase gene, or an S-adenosyl-L-methionine synthase gene into a plant. 請求項1または2に記載のポリペプチドと特異的に結合することを特徴とする抗体。   An antibody that specifically binds to the polypeptide according to claim 1 or 2. 請求項1または2に記載のポリペプチドをニコチアナミンのケト体とともにインキュベートする工程を含むことを特徴とする2’−デオキシムギネ酸を合成する方法。   A method for synthesizing 2'-deoxymugineic acid, comprising the step of incubating the polypeptide of claim 1 or 2 with a keto body of nicotianamine. 請求項1または2に記載のポリペプチドを、ニコチアナミンおよびニコチアナミンアミノ基転移酵素とともにインキュベートする工程を含むことを特徴とする2’−デオキシムギネ酸を合成する方法。   A method for synthesizing 2'-deoxymugineic acid, comprising the step of incubating the polypeptide according to claim 1 or 2 with nicotianamine and nicotianamine aminotransferase. 請求項1または2に記載のポリペプチドを含んでいることを特徴とする2’−デオキシムギネ酸を合成するための酵素組成物。   An enzyme composition for synthesizing 2'-deoxymugineic acid, comprising the polypeptide according to claim 1 or 2. 請求項1または2に記載のポリペプチドを備えていることを特徴とする2’−デオキシムギネ酸を合成するための酵素キット。   An enzyme kit for synthesizing 2'-deoxymugineic acid, comprising the polypeptide according to claim 1 or 2. ニコチアナミンアミノ基転移酵素をさらに備えていることを特徴とする請求項15に記載の酵素キット。   The enzyme kit according to claim 15, further comprising nicotianamine aminotransferase. ニコチアナミンのケト体を2’−デオキシムギネ酸に還元する酵素活性を測定する方法であって、
測定すべき試料をニコチアナミンのケト体とともにインキュベートする工程と、
当該インキュベートする工程によって生成された2’−デオキシムギネ酸の量を測定する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
A method for measuring an enzyme activity for reducing a keto body of nicotianamine to 2′-deoxymugineic acid,
Incubating a sample to be measured with a keto body of nicotianamine;
Measuring the amount of 2′-deoxymugineic acid produced by the incubating step;
A method comprising the steps of:
ニコチアナミンのケト体を2’−デオキシムギネ酸に還元する酵素活性を測定する方法であって、
測定すべき試料をニコチアナミンおよびニコチアナミンアミノ基転移酵素とともにインキュベートする工程と、
当該インキュベートする工程によって生成された2’−デオキシムギネ酸の量を測定する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
A method for measuring an enzyme activity for reducing a keto body of nicotianamine to 2′-deoxymugineic acid,
Incubating the sample to be measured with nicotianamine and nicotianamine aminotransferase;
Measuring the amount of 2′-deoxymugineic acid produced by the incubating step;
A method comprising the steps of:
植物からの抽出物を請求項11に記載の抗体とともにインキュベートする工程を含むことを特徴とする鉄欠乏耐性を有する植物のスクリーニング方法。   A method for screening a plant having resistance to iron deficiency, comprising a step of incubating an extract from a plant with the antibody according to claim 11. 上記抽出物を、ニコチアナミンアミノ基転移酵素、ニコチアナミン合成酵素またはS−アデノシル−L−メチオニン合成酵素に対する抗体の少なくとも一つとともにインキュベートする工程をさらに含むことを特徴とする請求項19に記載の方法。   20. The method of claim 19, further comprising incubating the extract with at least one antibody against nicotianamine aminotransferase, nicotianamine synthase or S-adenosyl-L-methionine synthase. 植物からの抽出物を、請求項3〜6の何れか一項に記載のポリヌクレオチドとインキュベートする工程を含むことを特徴とする鉄欠乏耐性を有する植物のスクリーニング方法。   A method for screening a plant having resistance to iron deficiency, comprising a step of incubating an extract from a plant with the polynucleotide according to any one of claims 3 to 6. 上記抽出物を、ニコチアナミンアミノ基転移酵素遺伝子、ニコチアナミン合成酵素遺伝子またはおよびS−アデノシル−L−メチオニン合成酵素遺伝子の少なくとも一つとインキュベートする工程をさらに含むことを特徴とする請求項21に記載の方法。   The method according to claim 21, further comprising the step of incubating the extract with at least one of a nicotianamine aminotransferase gene, a nicotianamine synthase gene, and an S-adenosyl-L-methionine synthase gene. .
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