JP2010081839A - Gene making seed large by overexpression - Google Patents

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Masaki Mori
昌樹 森
Hisashi Kikuchi
尚志 菊池
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National Institute of Agrobiological Sciences
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To isolate a gene corresponding to signal transduction of BR in rice. <P>SOLUTION: The isolation of a gene increasing the expression levels after 3 h and 24 h is tried by adding brassinolide (BL) of a typical brassinosteroid to a brd1 variant having a low BR endogenous amount. As a result of microarray analysis, a gene AK071601 in which the expression levels are increased to two or more times after both of 3 h and 24 h compared to the controls of not adding the brassinolide is discovered. The growth of OsBU3-overexpression callus of T0 generation is confirmed to be extremely promoted compared to the control as a result that whether the change in the form or the like is observed or not is confirmed by forming a rice overexpressing the AK071601. The T1 seed has a longer length and a wider width according to the transcription amount of the OsBU3. Further, in the growth later stage, abnormal elongation of internode is observed in the OsBU3 overexpression rice. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、種子の大型化、カルスの生育促進、節間の異常な伸長からなる群より選択される少なくとも1つの形質を有するカルス又は植物体の製造方法及びこれを用いて得られるカルス及び植物体、並びにその利用に関する。   The present invention relates to a method for producing a callus or plant having at least one trait selected from the group consisting of enlargement of seeds, promotion of callus growth, and abnormal elongation between nodes, and callus and plants obtained using the same The body and its use.

植物ホルモンのブラシノステロイド(BR)は植物の形態形成や、環境ストレスへの応答等に関与することが知られている。化学構造的にはステロイド骨格を有している点がBRの特徴で、被子植物、裸子植物、藻類およびシダ類を含む40種類以上の植物から、ブラシノライド(BL)、カスタステロンを代表に40種類以上の遊離型が単離・同定されている(Fujioka and Sakurai, 1997)。中でもBLは植物界における分布が広く、かつ天然のBRのなかで最も強い活性を示すことから、最も重要な役割を果たしていると考えられている。   The plant hormone brassinosteroid (BR) is known to be involved in plant morphogenesis and response to environmental stress. In terms of chemical structure, BR is characterized by having a steroid skeleton, and more than 40 types of plants including angiosperms, gymnosperms, algae and ferns are represented by brassinolide (BL) and castasterone. Over 40 types of free form have been isolated and identified (Fujioka and Sakurai, 1997). Among them, BL is considered to play the most important role because it is widely distributed in the plant kingdom and exhibits the strongest activity among natural BR.

本発明者らは既に、イネでBRの生合成変異体brd1(brassinosteroid-dpendent 1)を単離しており、brd1変異体は極わい性で葉鞘が極めて短く葉身は巻いていることを示している(Mori et al. 2002, 図1)。また本発明者らは、BRはイネにおいても、葉身の伸長や展開、分げつ形成、根の発達、生殖成長等の多くの形態的及び生理的プロセスに関与していることを示している(Mori et al. 2002)。 The present inventors have already isolated a BR biosynthetic mutant brd1 ( brassinosteroid-dpendent 1 ) in rice, showing that the brd1 mutant is extremely dwarf and has a very short leaf sheath and rolled leaf blades. (Mori et al. 2002, FIG. 1). The present inventors have also shown that BR is involved in many morphological and physiological processes in rice, such as leaf blade elongation and development, tiller formation, root development, and reproductive growth. (Mori et al. 2002).

本発明の先行技術文献を以下に示す。
Fujioka, S. and Sakurai, A. (1997) Natural Products Report,14,1-10 Livak, KJ, Schmittgen, TD (2001) Methods 25:402-408 Mori, M et al., (2002) Plant Physiol. 130:1152-1161. Nakamura, H et al., (2007) Plant Mol Biol. 65:357-371 Sato, H et al., (1996) Plant Sci. 119:39-47. Toki, S et al., (2006) Plant J. 47:969-76. Yazaki, J et al.,(2004) Physiol Genomics. 17(2):87-100.
Prior art documents of the present invention are shown below.
Fujioka, S. and Sakurai, A. (1997) Natural Products Report, 14, 1-10 Livak, KJ, Schmittgen, TD (2001) Methods 25: 402-408 Mori, M et al., (2002) Plant Physiol. 130: 1152-1161. Nakamura, H et al., (2007) Plant Mol Biol. 65: 357-371 Sato, H et al., (1996) Plant Sci. 119: 39-47. Toki, S et al., (2006) Plant J. 47: 969-76. Yazaki, J et al., (2004) Physiol Genomics. 17 (2): 87-100.

上述のように、BRは植物の形態形成や、環境ストレスへの応答等に関与することが知られている。そこで本発明は、BRの有用な作用を農業等に利用することを目的として、イネにおいてBRのシグナル伝達に関与する遺伝子を単離することを課題とした。   As described above, BR is known to be involved in plant morphogenesis and response to environmental stress. Therefore, the present invention has been made to isolate genes involved in BR signaling in rice for the purpose of utilizing the useful action of BR in agriculture and the like.

上記課題を解決するにあたり本発明者らは、BRのシグナル伝達に関与する遺伝子は、BR内生量の低いbrd1変異体では発現が抑制されており、brd1にBLを添加すると添加後初期段階で発現が増大するのではないかと考えた。そこで本発明者らは、brd1変異体に代表的なブラシノステロイドであるブラシノライド(BL)を添加し、3時間及び24時間後に発現レベルが上昇する遺伝子の単離を試みた。マイクロアレイ解析の結果本発明者らは、3時間後、24時間後共にブラシノライド非添加コントロールに比べて2倍以上発現の増加している遺伝子(DDBJ Accession No. AK071601、OsBU3 (Oryza sative Brassinosteroid Upregulated 3)と命名)を単離することに成功した。 The present inventors Upon solving the above-genes involved in signal transduction of BR is expressed in low BR endogenous amount brd1 variants are suppressed, in addition after the initial stage and the addition of BL to brd1 We thought that expression might increase. Therefore, the inventors added brassinolide (BL), which is a representative brassinosteroid, to the brd1 mutant, and attempted to isolate a gene whose expression level increased after 3 hours and 24 hours. The present inventors have found the microarray analysis, 3 hours after, genes increase in expression more than twice as compared to 24 hours after both brassinolide non loading control (DDBJ Accession No. AK071601, OsBU3 ( Oryza sative Brassinosteroid Upregulated 3 ))) was successfully isolated.

次に本発明者らは、AK071601を過剰発現するイネを作製し、形態等に変化が見られるかどうか確認を行った。その結果、T0世代のOsBU3過剰発現カルスの生育が、コントロールと比較して顕著に促進することが確認された。
また再分化した植物体を野生型(WT)と比較すると、ラミナジョイントの顕著な屈曲が認められた。また種子はOsBU3の転写量に応じて長さ、幅共に大きくなった。更に生育後期では、OsBU3過剰発現イネにおいて節間の異常な伸長が認められた。
このようなイネカルスの生育促進、種子の大型化、明所における異常な節間伸長と、BRシグナルの増強の関連が見出されたのは、今回が初めてである。
Next, the present inventors produced rice that overexpresses AK071601, and confirmed whether or not changes in morphology were observed. As a result, OsBU3 growth overexpression calli T0 generation, it was confirmed to significantly accelerated compared to the control.
In addition, when the regenerated plant body was compared with the wild type (WT), remarkable bending of the lamina joint was observed. The seeds increased in length and width according to the amount of OsBU3 transferred. Furthermore, in the late growth stage, abnormal elongation between nodes was observed in OsBU3 overexpressing rice.
This is the first time that the relationship between the promotion of rice callus growth, seed enlargement, abnormal internode elongation in the light, and enhancement of the BR signal has been found.

本発明は、ラミナジョイントの屈曲に加え、種子の大型化、カルスの生育促進、節間の異常な伸長作用を有する遺伝子、及び当該遺伝子が導入されたカルス及び植物体に関するものであり、より詳しくは、以下の〔1〕〜〔6〕を提供する。
〔1〕以下(a)及び(b)の工程を含む、種子の大型化、カルスの生育促進、節間の異常な伸長からなる群より選択される少なくとも1つの形質を植物に付与する方法;
(a)下記(i)から(iv)からなる群より選択されるDNA又は該DNAを含むベクターを植物細胞に導入する工程、及び
(b)工程(a)においてDNA又はベクターが導入された植物細胞からカルスを形成又は植物体を再生する工程、
(i)配列番号:2に記載のアミノ酸配列を含むタンパク質をコードするDNA、
(ii)配列番号:1に記載の塩基配列のコード領域を含むDNA、
(iii)配列番号:2に記載のアミノ酸配列において1もしくは複数のアミノ酸が置換、欠失、付加、及び/又は挿入されたアミノ酸配列を含むタンパク質をコードするDNA、及び
(iv)配列番号:1に記載の塩基配列を含むDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA、
〔2〕以下(a)から(d)のいずれかに記載のDNAまたは該DNAを含むベクターが導入された植物細胞であって、種子の大型化、カルスの生育促進、節間の異常な伸長からなる群より選択される少なくとも1つの形質を有するカルスを形成又は植物体を再生しうる植物細胞;
(a)配列番号:2に記載のアミノ酸配列を含むタンパク質をコードするDNA、
(b)配列番号:1に記載の塩基配列のコード領域を含むDNA、
(c)配列番号:2に記載のアミノ酸配列において1もしくは複数のアミノ酸が置換、欠失、付加、及び/又は挿入されたアミノ酸配列を含むタンパク質をコードするDNA、及び
(d)配列番号:1に記載の塩基配列を含むDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA、
〔3〕〔2〕に記載の植物細胞から形成されたカルス又は再生された植物体であって、種子の大型化、カルスの生育促進、節間の異常な伸長からなる群より選択される少なくとも1つの形質を有するカルス又は植物体、
〔4〕〔3〕に記載のカルス又は植物体の子孫またはクローンである、種子の大型化、カルスの生育促進、節間の異常な伸長からなる群より選択される少なくとも1つの形質を有するカルス又は植物体、
〔5〕〔3〕または〔4〕に記載の植物体の繁殖材料、
〔6〕下記(a)及び(b)の工程を含む、種子の大型化、カルスの生育促進、節間の異常な伸長からなる群より選択される少なくとも1つの形質を有するカルス又は植物体の製造方法;
(a)下記(i)から(iv)からなる群より選択されるDNA又は該DNAを含むベクターを植物細胞に導入する工程、及び
(b)工程(a)においてDNA又はベクターが導入された植物細胞からカルスを形成又は植物体を再生する工程、
(i)配列番号:2に記載のアミノ酸配列を含むタンパク質をコードするDNA、
(ii)配列番号:1に記載の塩基配列のコード領域を含むDNA、
(iii)配列番号:2に記載のアミノ酸配列において1もしくは複数のアミノ酸が置換、欠失、付加、及び/又は挿入されたアミノ酸配列を含むタンパク質をコードするDNA、及び
(iv)配列番号:1に記載の塩基配列を含むDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA。
The present invention relates to a gene having an increase in seed size, promotion of callus growth, abnormal elongation between nodes in addition to bending of a lamina joint, and a callus and a plant body into which the gene is introduced. Provides the following [1] to [6].
[1] A method for imparting to a plant at least one trait selected from the group consisting of seed enlargement, callus growth promotion, and abnormal elongation between nodes, including the following steps (a) and (b):
(A) a step of introducing a DNA selected from the group consisting of (i) to (iv) below or a vector containing the DNA into a plant cell; and (b) a plant into which the DNA or vector has been introduced in step (a). Forming a callus from a cell or regenerating a plant body,
(I) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2;
(Ii) DNA containing the coding region of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1,
(Iii) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added, and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, and (iv) SEQ ID NO: 1 DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA comprising the base sequence described in 1.
[2] A plant cell into which the DNA according to any one of (a) to (d) below or a vector containing the DNA has been introduced, which increases seed size, promotes callus growth, and abnormal elongation between nodes. A plant cell capable of forming a callus having at least one trait selected from the group consisting of:
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2;
(B) DNA comprising the coding region of the base sequence described in SEQ ID NO: 1,
(C) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, and (d) SEQ ID NO: 1 DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA comprising the base sequence described in 1.
[3] Callus formed from the plant cell according to [2] or a regenerated plant body, at least selected from the group consisting of seed enlargement, callus growth promotion, and abnormal elongation between nodes Callus or plant having one trait,
[4] The callus according to [3], wherein the callus has at least one trait selected from the group consisting of seed enlargement, callus growth promotion, and abnormal growth of internodes. Or plant body,
[5] Plant propagation material according to [3] or [4],
[6] A callus or plant having at least one trait selected from the group consisting of seed enlargement, callus growth promotion, and abnormal elongation between nodes, including the following steps (a) and (b): Production method;
(A) a step of introducing a DNA selected from the group consisting of (i) to (iv) below or a vector containing the DNA into a plant cell; and (b) a plant into which the DNA or vector has been introduced in step (a). Forming a callus from a cell or regenerating a plant body,
(I) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2;
(Ii) DNA containing the coding region of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1,
(Iii) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added, and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, and (iv) SEQ ID NO: 1 DNA which hybridizes under stringent conditions with DNA comprising the base sequence described in 1.

本発明により、カルスの生育を促進し、種子を大型化し、かつ明所で節間の異常な伸長作用を有する遺伝子(OsBU3)が提供された。本発明にて同定された遺伝子を過剰発現させたイネは、ラミナジョイントの屈曲に加え、種子の大型化、カルスの生育促進、節間の異常な伸長が認められた。
OsBU3あるいはそのホモログ遺伝子の発現レベルを変化させ、種子サイズを変化させることにより、主に種子が可食部の植物(穀物等)で新たな商品価値を付与することが可能である。また、過剰発現や発現抑制により草型や節間長を変化させることにより、作物や観葉植物で新たな商品価値を付与することが可能となった。またOsBU3を過剰発現することによりカルスの増殖が促進するため、OsBU3が導入されたカルスを色素やアルカロイド、薬品などの物質生産に利用できる可能性がある。
According to the present invention, a gene (OsBU3) that promotes callus growth, enlarges seeds, and has an abnormal elongation action between nodes in a bright place has been provided. In rice in which the gene identified in the present invention was overexpressed, in addition to bending of the lamina joint, an increase in seed size, promotion of callus growth, and abnormal elongation between nodes were observed.
By changing the expression level of OsBU3 or its homolog gene and changing the seed size, it is possible to give a new commercial value mainly to plants (cereal grains etc.) whose seeds are edible. Moreover, it became possible to give new commercial value to crops and foliage plants by changing the plant type and internode length by overexpression and suppression of expression. In addition, since overexpression of OsBU3 promotes callus growth, the callus introduced with OsBU3 may be used for production of substances such as pigments, alkaloids, and drugs.

〔発明の実施の形態〕
本発明は、OsBU3(Oryza sative Brassinosteroid Upregulated 3、DDBJ Accession No. AK071601)を用いた、種子の大型化、カルスの生育促進、節間の異常な伸長からなる群より選択される少なくとも1つの形質を植物に付与する方法を提供する。
本発明において「種子の大型化」とは、野生型の植物体と比較して種子の大きさ(長さや幅)がわずかでも増加することを意味する。本発明の方法によって得られた植物体の種子の大きさが野生型と比較して増加したか否かは、例えば種子の長さや幅等を測定することによって判定することが出来るが、これに限定されない。
また本発明において「カルスの生育促進」とは、野生型のカルスと比較して生育の速度がわずかでも増加することを意味する。
また本発明において「節間の異常な伸長」とは、穂首下の上位4節間以外の節間がWTより長く伸長することを意味する。また通常は長く伸長した節間の節から分げつができることはほとんどないが、伸長した節間の節から分げつができ易くなる点も、本発明の「節間の異常な伸長」に含まれる。
[Embodiment of the Invention]
The present invention provides at least one trait selected from the group consisting of seed enlargement, callus growth promotion, and abnormal elongation between nodes using OsBU3 ( Oryza sative Brassinosteroid Upregulated 3 , DDBJ Accession No. AK071601). A method of applying to plants is provided.
In the present invention, “seed enlargement” means that the size (length or width) of the seed is slightly increased as compared with the wild-type plant body. Whether or not the seed size of the plant body obtained by the method of the present invention has increased compared to the wild type can be determined by measuring, for example, the length and width of the seed, It is not limited.
Further, in the present invention, “promotion of callus growth” means that the growth rate is slightly increased as compared with wild-type callus.
In the present invention, “abnormal extension between nodes” means that the nodes other than the upper four nodes under the head extend longer than WT. In addition, although it is rarely possible to divide from a node between long elongated nodes, it is also included in the “abnormal elongation between nodes” of the present invention that it is easy to divide from a node between elongated nodes. .

本発明に用いるDNA(以下「本発明のDNA」と表現する場合あり)の形態に特に制限はなく、cDNAであってもゲノムDNAであってもよい。ゲノムDNAおよびcDNAの調製は、当業者にとって常套手段を利用して行うことが可能である。例えば、ゲノムDNAはOsBU3(DDBJ Accession No. AK071601)の公知の塩基配列情報(配列番号:1)から適当なプライマー対を設計して、目的の植物から調製したゲノムDNAを鋳型にPCRを行い、得られる増幅DNA断片をプローブとしてゲノミックライブラリーをスクリーニングすることによって調製することができる。また、同様にプライマー対を設計して、目的の植物から調製したcDNAまたはmRNAを鋳型にPCRを行い、得られる増幅DNA断片をプローブとして用いてcDNAライブラリーをスクリーニングすることにより、本発明のDNAを調製することができる。さらに市販のDNA合成機を用いれば、目的のDNAを合成により調製することも可能である。   The form of the DNA used in the present invention (hereinafter sometimes referred to as “the DNA of the present invention”) is not particularly limited, and may be cDNA or genomic DNA. Preparation of genomic DNA and cDNA can be performed by those skilled in the art using conventional means. For example, genomic DNA is designed by designing an appropriate primer pair from the known base sequence information (SEQ ID NO: 1) of OsBU3 (DDBJ Accession No. AK071601), performing PCR using the genomic DNA prepared from the target plant as a template, It can be prepared by screening a genomic library using the obtained amplified DNA fragment as a probe. Similarly, by designing a primer pair, performing PCR using cDNA or mRNA prepared from the target plant as a template, and screening the cDNA library using the resulting amplified DNA fragment as a probe, the DNA of the present invention Can be prepared. Furthermore, if a commercially available DNA synthesizer is used, the target DNA can be prepared by synthesis.

本発明のDNAは、種子の大型化、カルスの生育促進、節間の異常な伸長からなる群より選択される少なくとも1つの形質を植物に付与する機能を有している限り、イネ由来のOsBU3タンパク質(配列番号:2)をコードするDNAのみならず、該タンパク質に構造的に類似したタンパク質をコードするDNA(例えば、変異体、誘導体、アレル、バリアントおよびホモログ)を用いることもできる。このようなDNAには、例えば、配列番号:2に記載のアミノ酸配列において1もしくは複数のアミノ酸が置換、欠失、付加、および/または挿入されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNAが含まれる。   As long as the DNA of the present invention has a function of imparting to plants at least one trait selected from the group consisting of seed enlargement, callus growth promotion, and abnormal elongation between nodes, OsBU3 derived from rice Not only DNA encoding a protein (SEQ ID NO: 2) but also DNA encoding a protein structurally similar to the protein (for example, mutant, derivative, allele, variant and homolog) can be used. Such DNA includes, for example, DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added, and / or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2. .

アミノ酸配列が改変されたタンパク質をコードするDNAを調製するための当業者によく知られた方法としては、例えば、site-directed mutagenesis法(Kramer, W. and Fritz, H.J. Oligonucleotide-directed construction of mutagenesis via gapped duplex DNA. Methods in Enzymology. 154, 1987, 350-367.)が挙げられる。また、塩基配列の変異によりコードするタンパク質のアミノ酸配列が変異することは、自然界においても生じ得る。このように天然型のOsBU3タンパク質のアミノ酸配列(配列番号:2)において1もしくは複数のアミノ酸が置換、欠失もしくは付加したアミノ酸配列を有するタンパク質をコードするDNAであっても、種子の大型化、カルスの生育促進、節間の異常な伸長からなる群より選択される少なくとも1つの形質を植物に付与する機能を有している限り、本発明のDNAに含まれる。   Methods well known to those skilled in the art for preparing DNA encoding proteins with modified amino acid sequences include, for example, the site-directed mutagenesis method (Kramer, W. and Fritz, HJ Oligonucleotide-directed construction of mutagenesis via gapped duplex DNA. Methods in Enzymology. 154, 1987, 350-367.). In addition, the amino acid sequence of the encoded protein may be mutated in nature due to the mutation of the base sequence. As described above, even if the DNA encoding a protein having an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted or added in the amino acid sequence (SEQ ID NO: 2) of the natural type OsBU3 protein, As long as it has a function of imparting to plants at least one trait selected from the group consisting of promotion of callus growth and abnormal elongation between nodes, it is included in the DNA of the present invention.

改変されるアミノ酸の数は、特に制限はないが、一般的には、50アミノ酸以内、好ましくは30アミノ酸以内、より好ましくは10アミノ酸以内(例えば、5アミノ酸以内、3アミノ酸以内)である。アミノ酸の改変は、好ましくは保存的置換である。改変前と改変後の各アミノ酸についてのhydropathic index(Kyte, J. and Doolittle, R.F. J Mol Biol. 157(1), 1982, 105-132.)やHydrophilicity value(米国特許第4,554,101号)の数値は、±2以内が好ましく、さらに好ましくは±1以内であり、最も好ましくは±0.5以内である。   The number of amino acids to be modified is not particularly limited, but is generally within 50 amino acids, preferably within 30 amino acids, more preferably within 10 amino acids (eg, within 5 amino acids, within 3 amino acids). The amino acid modification is preferably a conservative substitution. The hydropathic index (Kyte, J. and Doolittle, RF J Mol Biol. 157 (1), 1982, 105-132.) And Hydrophilicity value (US Pat. No. 4,554,101) for each amino acid before and after modification are as follows: , Preferably within ± 2, more preferably within ± 1, and most preferably within ± 0.5.

また、たとえ、塩基配列が変異した場合でも、それがタンパク質中のアミノ酸の変異を伴わない場合(縮重変異)もあり、このような縮重変異体も本発明のDNAに含まれる。   Moreover, even if the base sequence is mutated, it may not be accompanied by amino acid mutation in the protein (degenerate mutation), and such a degenerate mutant is also included in the DNA of the present invention.

イネ由来のOsBU3タンパク質(配列番号:2)に構造的に類似したタンパク質をコードするDNAとしては、ハイブリダイゼーション技術(Southern, E.M. Journal of Molecular Biology. 98, 1975, 503.)やポリメラーゼ連鎖反応(PCR)技術(Saiki, R.K. et al. Science. 230, 1985, 1350-1354.; Saiki, R.K. et al. Science, 239, 1988, 487-491.)を利用して調製したものを用いることも可能である。即ち、本発明のDNAには、配列番号:1に記載の塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズするDNAが含まれる。このようなDNAを単離するためには、好ましくはストリンジェントな条件下でハイブリダイゼーション反応を行なう。本発明において「ストリンジェントな条件」とは、6M尿素、0.4%SDS、0.5xSSCの条件またはこれと同等のストリンジェンシーのハイブリダイゼーション条件を指すが、特にこれらの条件に限定されるものではない。よりストリンジェンシーの高い条件、例えば、6M尿素、0.4%SDS、0.1xSSCの条件を用いれば、より相同性の高いDNAの単離を期待することができる。   Examples of DNA encoding a protein structurally similar to rice-derived OsBU3 protein (SEQ ID NO: 2) include hybridization techniques (Southern, EM Journal of Molecular Biology. 98, 1975, 503.) and polymerase chain reaction (PCR). ) Technology (Saiki, RK et al. Science. 230, 1985, 1350-1354 .; Saiki, RK et al. Science, 239, 1988, 487-491.) Can also be used. is there. That is, the DNA of the present invention includes DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA consisting of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1. In order to isolate such DNA, the hybridization reaction is preferably carried out under stringent conditions. In the present invention, “stringent conditions” refers to conditions of 6M urea, 0.4% SDS, 0.5 × SSC, or hybridization conditions of stringency equivalent thereto, but are not particularly limited to these conditions. Isolation of DNA with higher homology can be expected by using conditions with higher stringency, for example, 6M urea, 0.4% SDS, and 0.1xSSC.

ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーに影響する要素としては温度や塩濃度など複数の要素が考えられるが、当業者であればこれら要素を適宜選択することで最適なストリンジェンシーを実現することが可能である。これにより単離されたDNAは、アミノ酸レベルにおいて、イネ由来のOsBU3タンパク質のアミノ酸配列(配列番号:2)と高い相同性を有すると考えられる。高い相同性とは、アミノ酸配列全体で、少なくとも50%以上、さらに好ましくは70%以上、さらに好ましくは90%以上(例えば、95%,96%,97%,98%,99%以上)の配列の同一性を指す。アミノ酸配列や塩基配列の同一性は、カーリンおよびアルチュールによるアルゴリズムBLAST(Karlin, S. and Altschul, S.F. Proc Natl Acad Sci U S A. 87(6), 1990, 2264-2268.; Karlin, S. and Altschul, S.F. Proc Natl Acad Sci U S A. 90(12), 1993, 5873-5877.)を用いて決定できる。BLASTのアルゴリズムに基づいたBLASTNやBLASTXと呼ばれるプログラムが開発されている(Altschul, S.F. et al. J Mol Biol. 215(3), 1990, 403-410.)。BLASTNを用いて塩基配列を解析する場合は、パラメーターは、例えばscore=100、wordlength=12とする。また、BLASTXを用いてアミノ酸配列を解析する場合は、パラメーターは、例えばscore=50、wordlength=3とする。BLASTとGapped BLASTプログラムを用いる場合は、各プログラムのデフォルトパラメーターを用いる。これらの解析方法の具体的な手法は公知である。   A plurality of factors such as temperature and salt concentration can be considered as factors affecting the stringency of hybridization, and those skilled in the art can realize optimum stringency by appropriately selecting these factors. The isolated DNA is considered to have high homology with the amino acid sequence (SEQ ID NO: 2) of the rice-derived OsBU3 protein at the amino acid level. High homology means a sequence of at least 50% or more, more preferably 70% or more, more preferably 90% or more (for example, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or more) in the entire amino acid sequence. Refers to the identity of The identity of amino acid sequences and nucleotide sequences is determined by the algorithm BLAST (Karlin, S. and Altschul, SF Proc Natl Acad Sci US A. 87 (6), 1990, 2264-2268 .; Karlin, S. and Altschul, SF Proc Natl Acad Sci US A. 90 (12), 1993, 5873-5877.). Programs called BLASTN and BLASTX based on the BLAST algorithm have been developed (Altschul, S.F. et al. J Mol Biol. 215 (3), 1990, 403-410.). When analyzing a base sequence using BLASTN, parameters are set to, for example, score = 100 and wordlength = 12. In addition, when an amino acid sequence is analyzed using BLASTX, the parameters are, for example, score = 50 and wordlength = 3. When using BLAST and Gapped BLAST programs, the default parameters of each program are used. Specific methods of these analysis methods are known.

本発明のDNAは、ベクターに挿入された形態であってもよい。ベクターとしては、植物細胞内で挿入遺伝子を発現させることが可能なものであれば特に制限はない。例えば、植物細胞内での恒常的な遺伝子発現を行うためのプロモーター(例えば、ジャガイモ・キチナーゼ遺伝子SK2のプロモーター、カリフラワーモザイクウイルスの35Sプロモーター等)を有するベクターや外的な刺激により誘導的に活性化されるプロモーターを有するベクターを用いることも可能である。   The DNA of the present invention may be in a form inserted into a vector. The vector is not particularly limited as long as it can express the inserted gene in plant cells. For example, a vector having a promoter for constitutive gene expression in plant cells (for example, potato chitinase gene SK2 promoter, cauliflower mosaic virus 35S promoter, etc.) or inducibly activated by external stimulation It is also possible to use a vector having a promoter.

なお、配列番号:1に記載の塩基配列におけるタンパク質のコード領域は、107番目の塩基から367番目の塩基である。配列番号:1に記載の塩基配列のうち107番目の塩基から367番目の塩基から生成されるアミノ酸配列は、配列番号:2に示される。   The coding region of the protein in the base sequence described in SEQ ID NO: 1 is from the 107th base to the 367th base. An amino acid sequence generated from the 107th base to the 367th base in the base sequence described in SEQ ID NO: 1 is shown in SEQ ID NO: 2.

種子の大型化、カルスの生育促進、節間の異常な伸長からなる群より選択される少なくとも1つの形質を植物に付与する機能を有する上記のDNAや該DNAを含むベクターを植物細胞に導入し、該植物細胞からカルスを形成又は植物体を再生することにより、種子の大型化、カルスの生育促進、節間の異常な伸長からなる群より選択される少なくとも1つの形質を有するカルス又は植物体を製造することができる。従って本発明は、種子の大型化、カルスの生育促進、節間の異常な伸長からなる群より選択される少なくとも1つの形質を有するカルス又は植物体の製造方法を提供する。   The above-mentioned DNA having a function of imparting to a plant at least one trait selected from the group consisting of seed enlargement, callus growth promotion, and abnormal elongation between nodes is introduced into a plant cell. Callus or plant having at least one trait selected from the group consisting of enlargement of seeds, promotion of callus growth, abnormal elongation between nodes by forming callus from plant cell or regenerating plant Can be manufactured. Therefore, the present invention provides a method for producing a callus or plant having at least one trait selected from the group consisting of seed enlargement, callus growth promotion, and abnormal elongation between nodes.

上記DNAやベクターを導入する植物細胞の種類としては、例えば、イネ、小麦、大麦、トウモロコシ、ソルガム等の単子葉植物、シロイヌナズナ、ナタネ、トマト、大豆、ジャガイモ、タバコ、ムラサキ等の双子葉植物等があげられるがこれらに限定されない。   Examples of plant cells into which the DNA or vector is introduced include monocotyledonous plants such as rice, wheat, barley, corn and sorghum, dicotyledonous plants such as Arabidopsis thaliana, rapeseed, tomato, soybean, potato, tobacco, and purple. However, it is not limited to these.

上記DNAやベクターが導入される植物細胞の形態は、植物体を再生しうるものであれば、特に制限はなく、例えば、懸濁培養細胞、プロトプラスト、葉の切片、カルスなどが含まれる。   The form of the plant cell into which the DNA or vector is introduced is not particularly limited as long as it can regenerate the plant body, and includes, for example, suspension culture cells, protoplasts, leaf sections, and callus.

上記DNAやベクターの植物細胞への導入は、例えば、ポリエチレングリコール法、電気穿孔法(エレクトロポーレーション)、アグロバクテリウムを介する方法、パーティクルガン法等の当業者に公知の方法によって実施することができる。アグロバクテリウムを介する方法においては、例えばNagelらの方法(Nagel, R. et al. FEMS Microbiol Lett. 67, 1990, 325-328.)にしたがって、上記DNAが挿入された発現ベクターをアグロバクテリウムに導入し、このアグロバクテリウムを直接感染法やリーフディスク法で植物細胞に感染させることにより、上記DNAを植物細胞に導入することができる。   The introduction of the DNA or vector into plant cells can be carried out by methods known to those skilled in the art such as polyethylene glycol method, electroporation method, Agrobacterium-mediated method, particle gun method and the like. it can. In the method involving Agrobacterium, for example, according to the method of Nagel et al. (Nagel, R. et al. FEMS Microbiol Lett. 67, 1990, 325-328.) The DNA can be introduced into a plant cell by infecting the plant cell with the Agrobacterium by direct infection method or leaf disk method.

植物細胞からの植物体の再生は、植物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。例えば、イネであればFujimuraら(Fujimura. et al. Tissue Culture Lett. 2, 1995, 74.)の方法が挙げられ、小麦であればHarrisら(Harris, R. et al. Plant Cell Reports. 7, 1988, 337-340)の方法やOzgenら(Ozgen, M. et al. Plant Cell Reports. 18, 1998, 331-335)の方法が挙げられ、大麦であればKiharaとFunatsuki(Kihara, M. and Funatsuki, H. Breeding Sci. 44, 1994, 157-160.)の方法やLursとLorz(Lurs, R. and Lorz, H. Theor. Appl. Genet. 75, 1987, 16-25.)の方法が挙げられ、トウモロコシであればShillitoら(Shillito, R.D., et al. Bio/Technology, 7, 1989, 581-587.)の方法やGordon-Kammら(Gordon-Kamm, W.J. et al. Plant Cell. 2(7), 1990, 603-618.)の方法が挙げられ、ソルガムであればWenら(Wen, F.S., et al. Euphytica. 52, 1991, 177-181.)の方法やHagio(Hagio, T. Breeding Sci. 44, 1994, 121-126.)の方法が挙げられるが、これらに限定されない。
またシロイヌナズナであればAkamaら(Akama. et al. Plant Cell Reports. 12, 1992, 7-11.)の方法が挙げられ、ナタネであればWangら(Wang, Y.P. et al. Plant Breeding. 124, 2005, 1-4.)の方法が挙げられ、トマトであればKoblitzとKoblitz(Koblitz, H and Koblitz, D. Plant Cell Reports. 1, 1982, 143-146.)の方法やMorganとCocking(Morgan, A. and Cocking, E.C. Z.Pflanzenpysiol. 106, 1982, 97-104.)の方法が挙げられ、大豆であればLazzeriら(Lazzeri, P.A. et al., Plant Mol. Biol. Rep. 3, 1985, 160-167.)の方法やRanchら(Ranch, J.P. et al., In Vitro Cell Dev. Biol. 21, 1985, 653-658.)の方法が挙げられ、ジャガイモであればVisserら(Visser, R.G.F. et al. Theor. Appl. Genet. 78, 1989, 594-600.)の方法が挙げられ、タバコであればHorschら (Horsch, R. B. et al., Science, 227, 1985, 1229-1231.)の方法が挙げられるが、これらに限定されない。
The regeneration of plant bodies from plant cells can be performed by methods known to those skilled in the art depending on the type of plant. For example, for rice, the method of Fujimura et al. (Fujimura. Et al. Tissue Culture Lett. 2, 1995, 74.) can be mentioned, and for wheat, Harris et al. (Harris, R. et al. Plant Cell Reports. 7 1988, 337-340) and Ozgen et al. (Ozgen, M. et al. Plant Cell Reports. 18, 1998, 331-335). For barley, Kihara and Funatsuki (Kihara, M. and Funatsuki, H. Breeding Sci. 44, 1994, 157-160.) and Lurs and Lorz (Lurs, R. and Lorz, H. Theor. Appl. Genet. 75, 1987, 16-25.) In the case of maize, the method of Shillito et al. (Shillito, RD, et al. Bio / Technology, 7, 1989, 581-587.) And Gordon-Kamm et al. (Gordon-Kamm, WJ et al. Plant Cell. 2 (7), 1990, 603-618.). For sorghum, the method of Wen et al. (Wen, FS, et al. Euphytica. 52, 1991, 177-181.) And Hagio (Hagio, T. Breeding Sci. 44, 1994, 121-126.), But is not limited thereto.
For Arabidopsis, the method of Akama et al. (Akama. Et al. Plant Cell Reports. 12, 1992, 7-11.) Can be mentioned. For rape, Wang et al. (Wang, YP et al. Plant Breeding. 124, 2005, 1-4.), And for tomato, Koblitz and Koblitz (Koblitz, H and Koblitz, D. Plant Cell Reports. 1, 1982, 143-146.) And Morgan and Cocking (Morgan , A. and Cocking, ECZPflanzenpysiol. 106, 1982, 97-104.), And for soybeans, Lazzeri et al. (Lazzeri, PA et al., Plant Mol. Biol. Rep. 3, 1985, 160- 167.) and the method of Ranch et al. (Ranch, JP et al., In Vitro Cell Dev. Biol. 21, 1985, 653-658.). For potato, Visser et al. (Visser, RGF et al. Theor. Appl. Genet. 78, 1989, 594-600.). For tobacco, Horsch et al. (Horsch, RB et al., Science, 227, 1985, 1229-1231.) For example, but not limited to.

一旦、ゲノム内に上記DNAやベクターが導入された形質転換植物体が得られれば、該植物体から有性生殖または無性生殖により子孫あるいはクローンを得ることが可能である。また、該植物体やその子孫あるいはクローンから繁殖材料(例えば、種子、果実、切穂、塊茎、塊根、株、カルス、プロトプラスト等)を得て、それらを基に該植物体を量産することも可能である。   Once a transformed plant into which the DNA or vector is introduced into the genome is obtained, offspring or clones can be obtained from the plant by sexual reproduction or asexual reproduction. It is also possible to obtain a propagation material (for example, seeds, fruits, cuttings, tubers, tuberous roots, strains, callus, protoplasts, etc.) from the plant body, its descendants or clones, and mass-produce the plant body based on them. Is possible.

カルス又は植物体が、種子の大型化、カルスの生育促進、節間の異常な伸長からなる群より選択される少なくとも1つの形質を有するか否かは、対照と比較することによって判断することが出来る。本発明において対照とは、本発明のカルス又は植物体と同じ種のカルス又は植物体であって、本発明のDNAが過剰発現していないカルス又は植物体を意味する。本発明における対照は、本発明のカルス又は植物体と同じ種の植物体であって本発明のDNAが過剰発現していないものである限り何ら限定されない。従って本発明の対照には、例えば本発明のイネ由来のOsBU3以外のDNAが導入されたカルス又は植物体も含まれる。このような植物体の例としては、例えば、本発明の形質転換植物体と同じ種のカルス又は植物体であって、本発明のDNA以外のDNAで形質転換されたカルス又は植物体、本発明のDNAの機能欠失変異導入のDNAで形質転換されたカルス又は植物体、本発明のDNAの機能抑制型に変換されたDNAで形質転換されたカルス又は植物体、本発明のDNAの機能発現に不十分な領域のDNA断片で形質転換されたカルス又は植物体などが挙げられるが、これらに制限されない。   Whether or not the callus or plant has at least one trait selected from the group consisting of seed enlargement, callus growth promotion, and abnormal elongation between nodes can be determined by comparing with a control. I can do it. In the present invention, the control means a callus or plant of the same kind as the callus or plant of the present invention, in which the DNA of the present invention is not overexpressed. The control in the present invention is not limited as long as it is a plant of the same species as the callus or plant of the present invention and the DNA of the present invention is not overexpressed. Accordingly, the control of the present invention includes, for example, a callus or a plant body into which DNA other than OsBU3 derived from the rice of the present invention has been introduced. Examples of such a plant body include, for example, a callus or a plant body of the same species as the transformed plant body of the present invention, which is transformed with a DNA other than the DNA of the present invention, the present invention, Callus or plant transformed with DNA introduced with a function-deficient mutation of the DNA of the present invention, callus or plant transformed with the DNA of the present invention transformed into the function-suppressed type, functional expression of the DNA of the present invention Examples include callus or plant transformed with a DNA fragment of an insufficient region, but are not limited thereto.

このように本発明は、種子の大型化、カルスの生育促進、節間の異常な伸長からなる群より選択される少なくとも1つの形質を有するカルス又は植物体、該カルス形成又は植物体を再生しうる植物細胞、該カルス又は植物体の子孫あるいはクローンであるカルス又は植物体、および上記カルス又は植物体の繁殖材料をも提供する。
なお本発明のカルス又は植物体、植物細胞、子孫あるいはクローンである植物体、繁殖材料は、種子の大型化、カルスの生育促進、節間の異常な伸長の全ての形質を有していてもよい。
Thus, the present invention regenerates a callus or plant body having at least one trait selected from the group consisting of seed enlargement, callus growth promotion, abnormal elongation between nodes, and callus formation or plant body. There is also provided a callus or plant that is a progeny plant cell, a descendant or clone of the callus or plant, and a propagation material for the callus or plant.
Note that the callus or plant body, plant cell, offspring or clone plant body and propagation material of the present invention may have all the traits of seed enlargement, callus growth promotion, and abnormal elongation between nodes. Good.

次に実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例になんら制限されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not restrict | limited to a following example at all.

1.材料と方法
1−1.イネの水耕栽培
1/2ムラシゲ・スクーグ培地(含3%ショ糖、0.4%ゲルライト)に播種後2週間後の苗を、水耕栽培に移行し、グロスチャンバー内では16時間明条件下で生育させた。なお、水耕液は木村氏B液(Sato et al. 1996)を用いた。
1. Materials and methods
1-1. Hydroponics of rice
The seedlings 2 weeks after sowing in 1/2 Murashige-Skoog medium (containing 3% sucrose, 0.4% gellite) were transferred to hydroponics, and grown under light conditions for 16 hours in the gross chamber. The hydroponic solution used was Kimura B solution (Sato et al. 1996).

1−2.BL処理およびサンプリング
播種50日後にBL(和光)処理を行った。光照射開始約3時間後に一方の水耕液内にBL(40nM)を添加し、もう一方はそのままの状態でグロスチャンバー内に静置した。BL添加、非添加(コントロール)の植物体(若い葉身および葉鞘各5枚)のサンプリングをBL処理3時間および24時間後に行い、液体窒素ですばやく凍結した。
1-2. BL processing and sampling sowing 50 days after were BL (Wako) process. About 3 hours after the start of light irradiation, BL (40 nM) was added to one hydroponic solution, and the other was left as it was in a gloss chamber. Sampling of the plant body (5 young leaves and 5 leaves each) with and without BL (control) was performed 3 hours and 24 hours after BL treatment and quickly frozen in liquid nitrogen.

1−3.total RNAの抽出および精製
ISOGEN(ニッポンジーン)を用いて抽出した後、RNeasy Mini kit(QIAGEN)を用いて精製したものをRNAとして使用した。
1-3. Total RNA extraction and purification
After extraction using ISOGEN (Nippon Gene), RNA purified using RNeasy Mini kit (QIAGEN) was used as RNA.

1−4.マイクロアレイ解析
BL添加および非添加(コントロール)のbrd1より抽出したtotal RNAからcDNAを合成、増幅し、cRNAへの逆転写合成と同時にCy3およびCy5で標識した。それぞれ標識したcRNA(500ng)を22Kイネアレイ(Yazaki et al. 2004)に対してハイブリダイズ(60℃、17時間)し、シグナルの強度をスキャナーで読み取った。実験は、BL添加(Cy3) vs コントロール(Cy5)およびBL添加(Cy5) vs コントロール(Cy3)について同total RNAサンプルを蛍光色素の標識を変え、Dye-swap実験により比較した。なお、Dye-swap実験より、2slide双方において蛍光強度の比が2以上の遺伝子を増加、0.5以下の遺伝子を減少したとみなした。
1-4. Microarray analysis
CDNA was synthesized and amplified from total RNA extracted from brd1 with and without BL added (control), and labeled with Cy3 and Cy5 simultaneously with reverse transcription synthesis to cRNA. Each labeled cRNA (500 ng) was hybridized (60 ° C., 17 hours) to 22K rice array (Yazaki et al. 2004), and the intensity of the signal was read with a scanner. In the experiment, for the BL addition (Cy3) vs. control (Cy5) and the BL addition (Cy5) vs. control (Cy3), the same total RNA samples were compared with fluorescent dyes and compared by a Dye-swap experiment. In addition, from the dye-swap experiment, it was considered that the genes having a fluorescence intensity ratio of 2 or more increased and genes of 0.5 or less were decreased in both 2 slides.

1−5.Real time-PCR
1st -strand合成にはtotal RNAを4μg用い、1st-strand cDNA Synthesis Kit(Amersham Biosciences)を用いて行った。Real time-PCRにはiCycle iQ リアルタイム PCR 解析 システム MC (Bio-Rad)を用いた。サイバーグリーンはiQ SYBR Green Supermix(Bio-Rad)を用いた。スタンダードとしてpolyubiquitin(RUBQ2, Genbank Accession No. AF184280)を用いた。なお、RUBQ2のプライマーペアには5’-GGTCGTCCCGAGCCTCTGTT-3’(配列番号:3)と5’-GCAAATGAGCAAATTGAGCA-3’(配列番号:4)をOsBU3(DDBJ Accession No. AK071601)のプライマーペアには 5’-ggaggagatcaacgagctcat-3’(配列番号:5)と 5’- cggtgcaggctcttgatgta-3’(配列番号:6)を使用した。PCRの温度条件と反応時間・サイクル数は、95℃15分を1サイクル、94℃15秒、60℃30秒、72℃30秒を45サイクル、72℃7分を1サイクル行った。OsBU3の発現レベルはcomparative CT法(Livak and Schmittegen, 2001)により計算した。
1-5. Real time-PCR
The 1st-strand synthesis was performed using 4 μg of total RNA and using the 1st-strand cDNA Synthesis Kit (Amersham Biosciences). The iCycle iQ real-time PCR analysis system MC (Bio-Rad) was used for Real time-PCR. Cyber Green used iQ SYBR Green Supermix (Bio-Rad). Polyubiquitin ( RUBQ2 , Genbank Accession No. AF184280) was used as a standard. Incidentally, the primer pair of RUBQ2 5'-GGTCGTCCCGAGCCTCTGTT-3 '(SEQ ID NO: 3) and 5'-GCAAATGAGCAAATTGAGCA-3' (SEQ ID NO: 4) The primer pair of the OsBU3 (DDBJ Accession No. AK071601) 5 '-ggaggagatcaacgagctcat-3' (SEQ ID NO: 5) and 5'-cggtgcaggctcttgatgta-3 '(SEQ ID NO: 6) were used. PCR temperature conditions and reaction time / number of cycles were 95 ° C for 15 minutes for 1 cycle, 94 ° C for 15 seconds, 60 ° C for 30 seconds, 72 ° C for 30 seconds for 45 cycles, and 72 ° C for 7 minutes for 1 cycle. Expression levels of OsBU3 was calculated by Comparative C T method (Livak and Schmittegen, 2001).

1−6.形質転換イネの作製
イネの品種は日本晴を用いた。イネの発現ベクターはpRiceFOX (Nakamura et al. 2007)を用いた。農業生物資源研究所のイネゲノムリソースセンターから得た完全長cDNA(AK071601)をSfiIで切断後pRiceFOXベクターに連結した。イネの形質転換はアグロバクテリウムEH105株を用いて高速形質転換法(Toki et al. 2006)で行った。形質転換イネは隔離温室で28℃、13.5時間日長で栽培した。
1-6. Varieties produce rice transgenic rice was used Nipponbare. The rice expression vector was pRiceFOX (Nakamura et al. 2007). A full-length cDNA (AK071601) obtained from the Rice Genome Resource Center of the National Institute of Agrobiological Resources was cleaved with SfiI and ligated to the pRiceFOX vector. Rice transformation was performed by high-speed transformation method (Toki et al. 2006) using Agrobacterium strain EH105. Transformed rice was cultivated in an isolated greenhouse at 28 ° C for 13.5 hours.

2.結果
2−1.マイクロアレイ及びReal-time PCRによる遺伝子発現解析
水耕栽培したbrd1変異体にブラシノライド(BL)を添加後経時的に形態を観察すると、3時間及び24時間後はほとんど変化がみられないが、96時間後には最も若い葉の伸長が認められた(図2)。BL添加後初期の遺伝子発現を調べるために、添加後3時間、24時間の葉をサンプリングしRNAを抽出し、22Kマイクロアレイを用いてBL非添加サンプルとの発現を網羅的に比較した。その中で3時間後、24時間後共に非添加コントロールに比べて2倍以上発現の増加している遺伝子を選抜した。選抜された遺伝子の1つでbHLHモチーフを持つ、DDBJ Accession No. AK071601の遺伝子をOsBU3 (Oryza sative Brassinosteroid Upregulated 3)と命名した。Real-time PCRでOsBU3の発現を確認すると、少なくともBL処理後24時間、96時間で顕著に発現が増加していることが示された。
2. result
2-1. Gene expression analysis by microarray and Real-time PCR When the morphology was observed over time after adding brassinolide (BL) to hydroponically brd1 mutant, there was almost no change after 3 and 24 hours. After 96 hours, the youngest leaves were elongated (FIG. 2). In order to examine the initial gene expression after addition of BL, leaves were sampled for 3 hours and 24 hours after addition, RNA was extracted, and expression was comprehensively compared with the sample without addition of BL using a 22K microarray. Among them, genes whose expression was increased by 2 times or more were selected after 3 hours and after 24 hours compared with the non-added control. The gene of DDBJ Accession No. AK071601, which has one of the selected genes and has the bHLH motif, was named OsBU3 ( Oryza sative Brassinosteroid Upregulated 3 ). When OsBU3 expression was confirmed by real-time PCR, it was shown that the expression was significantly increased at least 24 hours and 96 hours after BL treatment.

(表1の説明)
Real-time PCRで調べた。brd1変異体にBL処理した場合にOsBU3の転写量が、無処理サンプルに比べ何倍増加したかを示す。(1)(2)は栽培、BL処理、RNA調製全てのステップを別々に行ったbiological repeatを示す。
(Explanation of Table 1)
Real-time PCR was used. It shows how many times the transcription amount of OsBU3 increased when BL treatment was performed on the brd1 mutant compared to the untreated sample. (1) and (2) show biological repeats in which all steps of cultivation, BL treatment, and RNA preparation were performed separately.

2−2.過剰発現イネカルスにおける表現型
OsBU3はBL添加後初期に発現が増加しているため、BRシグナル伝達に関与している可能性が考えられた。よってOsBU3を過剰発現するイネを作製し、形態等に変化が見られるかどうか調べることにした。すると、T0世代のOsBU3過剰発現カルスの段階で、コントロールと比較して顕著な生育促進が認められた(図3)。
2-2. Phenotypes in overexpressed rice callus
Since OsBU3 expression increased in the early stage after BL addition, it was considered that OsBU3 may be involved in BR signaling. Therefore, we decided to make rice that overexpresses OsBU3, and to examine whether there was any change in morphology. Then, at the stage of OsBU3 overexpression calli T0 generation, a significant growth promotion was observed compared to controls (Figure 3).

2−3.過剰発現イネ植物体における表現型
再分化した植物体でWTと比較すると、ラミナジョイントの顕著な屈曲が認められ、葉身が開いた草型を示した(図4)。また種子はOsBU3の転写量に比例して長さ、幅共に大きくなった。高レベルで発現しているOsBU3:OX-2の種子は約15%大型化していた(図5)。しかしながら稔性はWTに比べ低下していた。更に生育後期では、OsBU3過剰発現イネにおいて節間の異常な伸長が認められた(図6)。
2-3. Compared to WT phenotypically regenerated plant bodies in overexpressing rice plants, significant bending of the lamina joint was observed, it exhibited a plant type which leaf is opened (Fig. 4). The seeds increased in both length and width in proportion to the amount of OsBU3 transferred. The seeds of OsBU3 : OX-2 expressed at a high level were about 15% larger (Fig. 5). However, fertility was reduced compared to WT. Furthermore, in the late growth period, abnormal internode elongation was observed in OsBU3 overexpressing rice (FIG. 6).

本発明者らはbrd1変異体を用いてBL誘導性遺伝子OsBU3を同定した。OsBU3を日本晴(WT)で過剰発現させると、BL添加の際に認められる典型的な反応であるラミナジョイントの屈曲が起こり、葉身が開いた草型になった。それ以外に、種子の大型化、カルスの生育促進、節間の異常な伸長が認められた。以上の結果から本遺伝子は、遺伝子組み換え技術を用いて過剰発現させることにより、種々の植物に同様の性質を付与するための素材となりうる。 The present inventors have identified the BL-inducible gene OsBU3 using the brd1 mutant. Overexpression of OsBU3 in Nipponbare (WT) caused lamina joint bending, a typical reaction observed when BL was added, resulting in an open leaf-shaped plant. In addition, seed enlargement, callus growth promotion, and abnormal growth of internodes were observed. From the above results, this gene can be a material for imparting similar properties to various plants by over-expression using genetic recombination technology.

イネのbrd1変異体(Mori et al., 2002)を示す写真である。A.発芽後3週間の植物体、B.発芽後80日の植物体。左はWT(日本晴)、右はbrd1 C.B.のbrd1の拡大図。It is a photograph which shows the brd1 mutant (Mori et al., 2002) of rice. A. Plants 3 weeks after germination, B. Plants 80 days after germination. The left is WT (Nihonbare), and the right is an enlarged view of brd1 of brd1 CB. ブラシノライド(BL)添加による表現型の回復を示す写真である。brd1変異体を水耕栽培しBL処理すると、若い葉(矢印)で表現型の回復がみられる。96時間後にはかなり回復して葉の伸長が認められる。3週間後にはほぼ正常な形態に回復する。It is a photograph showing recovery of phenotype by adding brassinolide (BL). When the brd1 mutant is hydroponically cultivated and treated with BL, the phenotype is restored in young leaves (arrows). After 96 hours, there is considerable recovery and leaf elongation is observed. After about 3 weeks, it returns to almost normal form. OsBU3過剰発現カルスの表現型を示す写真である。T0世代のカルス。再分化培地上。OsBU3:OXはOsBU3の過剰発現カルス。It is a photograph which shows the phenotype of OsBU3 overexpression callus. T0 generation callus. On regeneration medium. OsBU3 : OX is an overexpressed callus of OsBU3 . OsBU3過剰発現イネ植物体の表現型を示す写真である。OsBU3:OXはOsBU3の過剰発現体。ラミナジョイントがWT(日本晴)に比べ屈曲しており葉身が開いた草型を示す。転写量はReal-time PCRで調べた。It is a photograph which shows the phenotype of the OsBU3 overexpression rice plant body. OsBU3 : OX is an overexpression of OsBU3 . Lamina joint is bent compared to WT (Nippon Hare) and shows a grass shape with open leaf blades. The amount of transcription was examined by Real-time PCR. OsBU3過剰発現体における種子の表現型を示す写真およびグラフである。上の写真は左からWT(日本晴)、OsBU3:OX-1, OsBU3:OX-2の順。OsBU3:OX-1, OsBU3:OX-2はそれぞれ独立の過剰発現体。転写量はReal-time PCRで調べた。下のグラフはそれぞれの種子の長さ、幅を示した。It is the photograph and graph which show the phenotype of the seed in OsBU3 overexpression body. The top photo is WT (Nihonbare) from the left, OsBU3 : OX-1, OsBU3 : OX-2. OsBU3 : OX-1, OsBU3 : OX-2 are independent overexpressors. The amount of transcription was examined by Real-time PCR. The lower graph shows the length and width of each seed. OsBU3過剰発現体における節間の表現型を示す写真である。OsBU3:OX-2(図5参照)の節間を示した。矢印は節を示す。伸長した節間の節から分げつが伸長している様子がわかる。It is a photograph which shows the phenotype between nodes in an OsBU3 overexpressing body. The internodes of OsBU3 : OX-2 (see FIG. 5) are shown. Arrows indicate nodes. You can see how the tiller extends from the nodes between the expanded nodes.

Claims (6)

以下(a)及び(b)の工程を含む、種子の大型化、カルスの生育促進、節間の異常な伸長からなる群より選択される少なくとも1つの形質を植物に付与する方法;
(a)以下(i)から(iv)からなる群より選択されるDNA又は該DNAを含むベクターを植物細胞に導入する工程、及び
(b)工程(a)においてDNA又はベクターが導入された植物細胞からカルスを形成又は植物体を再生する工程、
(i)配列番号:2に記載のアミノ酸配列を含むタンパク質をコードするDNA、
(ii)配列番号:1に記載の塩基配列のコード領域を含むDNA、
(iii)配列番号:2に記載のアミノ酸配列において1もしくは複数のアミノ酸が置換、欠失、付加、及び/又は挿入されたアミノ酸配列を含むタンパク質をコードするDNA、及び
(iv)配列番号:1に記載の塩基配列を含むDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA。
A method for imparting to a plant at least one trait selected from the group consisting of seed enlargement, callus growth promotion, and abnormal elongation between nodes, comprising the steps of (a) and (b) below:
(A) a step of introducing a DNA selected from the group consisting of (i) to (iv) below or a vector containing the DNA into a plant cell; and (b) a plant into which the DNA or vector has been introduced in step (a). Forming a callus from a cell or regenerating a plant body,
(I) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2;
(Ii) DNA containing the coding region of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1,
(Iii) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added, and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, and (iv) SEQ ID NO: 1 DNA which hybridizes under stringent conditions with DNA comprising the base sequence described in 1.
以下(a)から(d)のいずれかに記載のDNAまたは該DNAを含むベクターが導入された植物細胞であって、種子の大型化、カルスの生育促進、節間の異常な伸長からなる群より選択される少なくとも1つの形質を有するカルスを形成又は植物体を再生しうる植物細胞;
(a)配列番号:2に記載のアミノ酸配列を含むタンパク質をコードするDNA、
(b)配列番号:1に記載の塩基配列のコード領域を含むDNA、
(c)配列番号:2に記載のアミノ酸配列において1もしくは複数のアミノ酸が置換、欠失、付加、及び/又は挿入されたアミノ酸配列を含むタンパク質をコードするDNA、及び
(d)配列番号:1に記載の塩基配列を含むDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA。
A plant cell into which the DNA according to any one of (a) to (d) below or a vector containing the DNA is introduced, the group consisting of seed enlargement, callus growth promotion, and abnormal elongation between nodes A plant cell capable of forming a callus having at least one trait selected from or regenerating a plant body;
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2;
(B) DNA comprising the coding region of the base sequence described in SEQ ID NO: 1,
(C) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, and (d) SEQ ID NO: 1 DNA which hybridizes under stringent conditions with DNA comprising the base sequence described in 1.
請求項2に記載の植物細胞から形成されたカルス又は再生された植物体であって、種子の大型化、カルスの生育促進、節間の異常な伸長からなる群より選択される少なくとも1つの形質を有するカルス又は植物体。 A callus formed from a plant cell according to claim 2 or a regenerated plant, wherein the callus is at least one trait selected from the group consisting of seed enlargement, callus growth promotion, and abnormal elongation between nodes. Callus or plant body having 請求項3に記載のカルス又は植物体の子孫またはクローンである、種子の大型化、カルスの生育促進、節間の異常な伸長からなる群より選択される少なくとも1つの形質を有するカルス又は植物体。 Callus or plant body having at least one trait selected from the group consisting of seed enlargement, callus growth promotion, abnormal internode elongation, which is a descendant or clone of the callus or plant body according to claim 3 . 請求項3または4に記載のカルス又は植物体の繁殖材料。 Callus or plant propagation material according to claim 3 or 4. 以下(a)及び(b)の工程を含む、種子の大型化、カルスの生育促進、節間の異常な伸長からなる群より選択される少なくとも1つの形質を有するカルス又は植物体の製造方法;
(a)以下(i)から(iv)からなる群より選択されるDNA又は該DNAを含むベクターを植物細胞に導入する工程、及び
(b)工程(a)においてDNA又はベクターが導入された植物細胞からカルスを形成又は植物体を再生する工程、
(i)配列番号:2に記載のアミノ酸配列を含むタンパク質をコードするDNA、
(ii)配列番号:1に記載の塩基配列のコード領域を含むDNA、
(iii)配列番号:2に記載のアミノ酸配列において1もしくは複数のアミノ酸が置換、欠失、付加、及び/又は挿入されたアミノ酸配列を含むタンパク質をコードするDNA、及び
(iv)配列番号:1に記載の塩基配列を含むDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA。
A method for producing a callus or a plant having at least one trait selected from the group consisting of enlargement of seeds, promotion of callus growth, and abnormal elongation between nodes, including the following steps (a) and (b):
(A) a step of introducing a DNA selected from the group consisting of (i) to (iv) below or a vector containing the DNA into a plant cell; and (b) a plant into which the DNA or vector has been introduced in step (a). Forming a callus from a cell or regenerating a plant body,
(I) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2;
(Ii) DNA containing the coding region of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1,
(Iii) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added, and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, and (iv) SEQ ID NO: 1 DNA which hybridizes under stringent conditions with DNA comprising the base sequence described in 1.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005185101A (en) * 2002-05-30 2005-07-14 National Institute Of Agrobiological Sciences VEGETABLE FULL-LENGTH cDNA AND UTILIZATION THEREOF

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013137490A1 (en) * 2012-03-15 2013-09-19 独立行政法人理化学研究所 Polypeptide involved in morphogenesis and/or environmental stress resistance of plant

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