JP2010104363A - Promoter of seed storage protein arcelin 2 of phaseolus, and utilization of the same - Google Patents

Promoter of seed storage protein arcelin 2 of phaseolus, and utilization of the same Download PDF

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久和 長谷川
Teruhiko Terakawa
輝彦 寺川
Masao Ishimoto
政男 石本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means for the production and accumulation of a foreign useful protein in a plant seed which is an excellent storage part of the protein. <P>SOLUTION: This promotor sequence of gene of a seed storage protein arcelin 2, of phaseolus is isolated and the gene encoding the foreign useful protein is seed specifically expressed under the expression control of the promotor. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、インゲンマメの種子貯蔵タンパク質アルセリン2をコードする遺伝子のプロモーター配列を含む新規なDNAに関する。また、本発明は前記DNAを含むベクターに関する。さらに、本発明は、前記DNA及びベクターの利用に関する。   The present invention relates to a novel DNA comprising a promoter sequence of a gene encoding the kidney bean seed storage protein Arserin 2. The present invention also relates to a vector containing the DNA. Furthermore, the present invention relates to the use of the DNA and vector.

プロモーターは遺伝子の発現を制御する機能を持つDNAであり、植物細胞内で機能することが可能なプロモーターとして各種のプロモーターが知られている。発現させようと所期する構造遺伝子を各種プロモーターの下流に連結し、これをプラスミドベクターに挿入することで組換えベクターを作製することができる。そして、その組換えベクターを植物細胞に導入することによって、植物細胞内で所期の構造遺伝子をプロモーターの特性に応じた態様により発現させることができる。近年、遺伝子組換え技術による植物の品種改良は植物の形質改良のみならず、植物中で医薬原料、健康食品素材、酵素等の有用タンパク質を生産、蓄積させる研究開発がなされている。植物における組換え有用タンパク質の生産に関しては、その生産、蓄積部位として種子及び葉などが用いられているが、特に種子はタンパク質の貯蔵器官として優れており、目的の外来タンパク質を大量に、かつ安定的に蓄積することが可能である。また種子であるため保存安定性が高く、加工も容易である。   A promoter is DNA having a function of controlling gene expression, and various promoters are known as promoters that can function in plant cells. A recombinant gene can be prepared by linking a structural gene intended to be expressed downstream of various promoters and inserting it into a plasmid vector. Then, by introducing the recombinant vector into a plant cell, the intended structural gene can be expressed in the plant cell in a manner according to the characteristics of the promoter. In recent years, plant cultivar improvement by genetic recombination technology has not only improved plant traits but also research and development for producing and accumulating useful proteins such as pharmaceutical raw materials, health food materials and enzymes in plants. For the production of recombinant useful proteins in plants, seeds and leaves are used as the production and accumulation sites. In particular, seeds are excellent as protein storage organs, and are stable in large quantities of target foreign proteins. Can be accumulated. Moreover, since it is a seed, it has high storage stability and is easy to process.

一方で、目的とする有用タンパク質を種子特異的に生産、蓄積させるためには種子で遺伝子発現を誘導するプロモーターの制御下に外来遺伝子を発現させることが必要である。これまで知られている種子特異的な遺伝子発現を誘導するプロモーターとしては、イネグルテリンプロモーター(特許文献1参照)、亜麻種子特異的プロモーター(特許文献2参照)、インゲンマメアルセリン5プロモーター(特許文献3参照)が知られている。   On the other hand, in order to produce and accumulate the target useful protein in a seed-specific manner, it is necessary to express a foreign gene under the control of a promoter that induces gene expression in the seed. As known promoters for inducing seed-specific gene expression, rice glutelin promoter (see Patent Document 1), flax seed-specific promoter (see Patent Document 2), kidney bean arserin 5 promoter (Patent Document 3) See).

しかしながら、イネグルテリンプロモーターを用いて外来タンパク質を発現させた場合、その蓄積部位はでんぷん層である胚乳であり、無胚乳種子であるマメ科植物などには適さない。亜麻種子特異的プロモーターはマメ科植物で使用できることは実証されていない。インゲンマメアルセリン5プロモーターは、組換体におけるプロモーター活性についての報告がなく、実際に種子にどの程度外来タンパク質を蓄積させることができるか不明である。   However, when a foreign protein is expressed using the rice glutelin promoter, the accumulation site is the endosperm which is a starch layer, which is not suitable for leguminous plants which are an endosperm seed. Flax seed specific promoters have not been demonstrated to be usable in legumes. The kidney bean arserin 5 promoter has no report on promoter activity in recombinants, and it is unclear how much foreign protein can actually be accumulated in seeds.

特開2005−130833号公報JP 2005-130833 A 特表2003−525030号公報Special table 2003-525030 gazette 国際公開WO2002/50295号パンフレットInternational Publication WO2002 / 50295 Pamphlet

本発明の目的は、マメ科植物の種子特異的なプロモーター活性を有する新規なDNAを提供することである。また、本発明の目的は、当該DNAを含むベクター、及び該ベクターが導入された形質転換体を提供することである。また、本発明の目的は、優れたタンパク質の貯蔵部位である植物の種子に、外来のタンパク質を高率に発現させることで安価な外来タンパク質の生産方法を提供することである。本発明のさらなる目的は、マメ科以外の植物においても、目的とする外来遺伝子を種子で発現させて、外来タンパク質を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a novel DNA having a legume seed-specific promoter activity. Another object of the present invention is to provide a vector containing the DNA and a transformant into which the vector has been introduced. Another object of the present invention is to provide an inexpensive method for producing a foreign protein by expressing a foreign protein at a high rate in plant seeds, which are excellent protein storage sites. A further object of the present invention is to provide a foreign protein by expressing a target foreign gene in seeds even in plants other than legumes.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を行った。
その研究の結果、後述される手法によって、インゲンマメの種子貯蔵タンパク質アルセリン2のプロモーター配列を有する新規なDNAを単離することに成功した。さらに、前記のDNAの塩基配列を決定した結果、前記DNAは、配列表の配列番号1の塩基配列を有する3860bpのDNA断片であることを見出した。
The inventors of the present invention have intensively studied to solve the above problems.
As a result of the research, the inventors succeeded in isolating a novel DNA having a promoter sequence of the kidney bean seed storage protein Arselin 2 by a method described later. Furthermore, as a result of determining the base sequence of the DNA, it was found that the DNA was a 3860 bp DNA fragment having the base sequence of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing.

さらに、前記DNAに含まれる塩基配列をレポーター遺伝子の上流に結合させたベクターを作製し、これをダイズ培養細胞及び種子へ導入した結果、前記塩基配列が種子特異的な遺伝子発現を誘導し、さらに、そのプロモーター活性が既知の種子特異的な発現を誘導するプロモーターと比較して高いことを見出した。   Further, as a result of producing a vector in which the base sequence contained in the DNA is bound upstream of the reporter gene and introducing it into soybean cultured cells and seeds, the base sequence induces seed-specific gene expression, The present inventors have found that its promoter activity is higher than that of a known seed-specific expression-inducing promoter.

すなわち、本発明は、
[1]
下記の(A)、(B)又は(C)に示す塩基配列を含むDNA:
(A)配列番号1の塩基配列、
(B)配列番号1の塩基配列において、1個もしくは数個の塩基が欠失、置換、挿入もしくは付加されたものであって、種子特異的なプロモーター活性を有するDNAをコードする塩基配列、
(C)前記(A)又は(B)に記載された塩基配列の部分配列であって、種子特異的なプロモーター活性を有するDNAをコードする塩基配列、
[2]
配列番号1の塩基番号1399〜3860に記載された塩基配列を含むDNA、
[3]
[1]又は[2]に記載のDNAと、該DNAの下流に連結された外来タンパク質をコードする外来遺伝子と、該外来遺伝子の下流に連結されたターミネーター活性を有するDNAとを含むベクター、
[4]
前記ターミネーター活性を有するDNAは、配列番号2の塩基配列、又は配列番号2の塩基配列において、1個もしくは数個の塩基が欠失、置換、挿入もしくは付加されたものであってターミネーター活性を有するDNAをコードする塩基配列を含む、[3]に記載のベクター、
[5]
[3]又は[4]に記載されたベクターが導入された形質転換植物体、
[6]
[3]又は[4]に記載されたベクターが導入された形質転換種子、
[7]
[1]又は[2]に記載のDNAの制御下において、外来タンパク質をコードする外来遺伝子を植物の種子中で発現させることを特徴とする、外来タンパク質の生産方法、
を提供する。
That is, the present invention
[1]
DNA containing the base sequence shown in the following (A), (B) or (C):
(A) the base sequence of SEQ ID NO: 1,
(B) a base sequence encoding a DNA having a seed-specific promoter activity, wherein one or several bases are deleted, substituted, inserted or added in the base sequence of SEQ ID NO: 1;
(C) a partial sequence of the base sequence described in (A) or (B) above, which encodes a DNA having seed-specific promoter activity,
[2]
DNA comprising the base sequence set forth in base numbers 1399 to 3860 of SEQ ID NO: 1,
[3]
A vector comprising the DNA according to [1] or [2], a foreign gene encoding a foreign protein linked downstream of the DNA, and a DNA having terminator activity linked downstream of the foreign gene;
[4]
The DNA having the terminator activity is one in which one or several bases are deleted, substituted, inserted or added in the base sequence of SEQ ID NO: 2 or the base sequence of SEQ ID NO: 2, and has a terminator activity. The vector according to [3], comprising a base sequence encoding DNA;
[5]
A transformed plant into which the vector described in [3] or [4] is introduced;
[6]
Transformed seeds into which the vector according to [3] or [4] is introduced,
[7]
A method for producing a foreign protein, characterized in that a foreign gene encoding the foreign protein is expressed in plant seeds under the control of the DNA according to [1] or [2],
I will provide a.

本発明のプロモーターは種子特異的なプロモーター活性を有するため、当該プロモーターに外来遺伝子を連結したベクターを用いて植物を形質転換することにより本来的な貯蔵器官である種子にワクチン、抗体、抗生剤、機能性タンパク質、機能性ペプチドなどに代表される、外来遺伝子に由来する有用タンパク質を効率的に生産、蓄積させることが可能となる。   Since the promoter of the present invention has a seed-specific promoter activity, a vaccine, an antibody, an antibiotic, a seed, which is an original storage organ, is transformed by using a vector in which a foreign gene is linked to the promoter. It becomes possible to efficiently produce and accumulate useful proteins derived from foreign genes, represented by functional proteins and functional peptides.

pUHGArc2PCTを導入した形質転換ダイズの種子におけるアルセリン2タンパク質の蓄積量を示すSDS−PAGE後のCBB染色の写真である。図中の矢印はアルセリン2タンパク質を示す。It is the photograph of the CBB dyeing | staining after SDS-PAGE which shows the accumulation amount of the arserin 2 protein in the seed of the transformation soybean which introduce | transduced pUHGArc2PCT. The arrow in the figure indicates the arserin 2 protein. pUHGArc2PCTを導入した形質転換ダイズの種子におけるアルセリン2タンパク質の蓄積量を示すSDS−PAGE後のウェスタンブロッティングの写真である。図中の矢印はアルセリン2タンパク質を示す。It is the photograph of the western blotting after SDS-PAGE which shows the accumulation amount of the arserin 2 protein in the seed of the transformation soybean which introduce | transduced pUHGArc2PCT. The arrow in the figure indicates the arserin 2 protein.

以下に、本発明を詳細に説明する。
(1)本発明に係るプロモーター及び本発明に係るベクターに組み込まれるターミネーター
本発明に係る種子特異的なプロモーター活性を有するDNA(以下、本発明に係るDNAという)は、インゲンマメアルセリン2遺伝子のプロモーター配列を含むDNAであり、具体的には配列番号1の塩基配列又はその部分配列を含むDNAが含まれる。
The present invention is described in detail below.
(1) The promoter according to the present invention and the terminator incorporated in the vector according to the present invention The DNA having the seed-specific promoter activity according to the present invention (hereinafter referred to as the DNA according to the present invention) is a promoter of kidney bean arserin 2 gene DNA containing a sequence, specifically, DNA containing the base sequence of SEQ ID NO: 1 or a partial sequence thereof.

また、本発明に係るベクターに組み込まれるターミネーター活性を有するDNAは、インゲンマメアルセリン2遺伝子のターミネーター配列を含むDNAであり、具体的には配列番号2の塩基配列を含むDNAが含まれる。   Moreover, the DNA having the terminator activity incorporated into the vector according to the present invention is a DNA containing the terminator sequence of kidney bean arserin 2 gene, specifically, a DNA containing the base sequence of SEQ ID NO: 2.

アルセリン遺伝子にはアルセリン1から7までの複数の相同性遺伝子の存在が知られており(非特許文献 Alianら;Plant Physiology 120, 1095-1104(1999))、それらの構造遺伝子をコードする部分の塩基配列の相同性は非常に高い。   It is known that there are a plurality of homologous genes from Arserin 1 to 7 (Non-Patent Document Alian et al .; Plant Physiology 120, 1095-1104 (1999)). The base sequence homology is very high.

一般に特定の構造遺伝子のプロモーター配列を含むDNAの単離は、ゲノミックDNAライブラリーからのスクリーニング操作によって単離することができ、該構造遺伝子の塩基配列が明らかな場合、該塩基配列を基にプローブを調製し、ゲノミックDNAライブラリーからスクリーニングを行い、選択されたクローンの塩基配列を決定することにより、プロモーター領域を含むDNAを単離することができる。しかしながら、本発明のアルセリン2遺伝子のプロモーターのようにその構造遺伝子に相同性の高い複数の遺伝子が存在する場合、目的のプロモーター領域を含むクローンが選択される確率は低くなる。   In general, DNA containing a promoter sequence of a specific structural gene can be isolated by a screening operation from a genomic DNA library. When the base sequence of the structural gene is known, a probe based on the base sequence is used. Can be isolated by screening from a genomic DNA library and determining the base sequence of the selected clone. However, when there are a plurality of genes having high homology to the structural gene, such as the promoter of the arserin 2 gene of the present invention, the probability that a clone containing the target promoter region is selected is low.

本発明のアルセリン2遺伝子のプロモーター配列及びターミネーター配列を含むDNAの単離は、制限酵素処理を施したゲノッミクDNAにアダプターを結合させ、既知配列とアダプター配列を基にプライマーを設計してPCRを行い未知の領域をクローニングする手法、すなわち、PCR技術を使用したゲノムウォーキング法を用いて行うことができる。具体的には、アダプター配列特異的なプライマーと、既知のアルセリン2遺伝子cDNAの塩基配列(GenBank accession No.M28470)をもとに設計したアルセリン2遺伝子特異的プライマーを用いてPCRを行うことにより、インゲンマメアルセリン2遺伝子の上流域及び下流域を増幅し、これをベクターにクローニングして塩基配列を決定することによって、インゲンマメアルセリン2遺伝子のプロモーター及びターミネーター領域の単離、及び塩基配列の決定を行うことができる。   Isolation of DNA containing the promoter sequence and terminator sequence of the arserin 2 gene of the present invention is performed by binding an adapter to genomic DNA treated with a restriction enzyme and designing a primer based on the known sequence and the adapter sequence. It can be performed using a method of cloning an unknown region, that is, a genome walking method using PCR technology. Specifically, by performing PCR using an adapter sequence-specific primer and an arserin 2 gene-specific primer designed based on a known arserin 2 gene cDNA base sequence (GenBank accession No. M28470), By amplifying the upstream region and downstream region of the kidney bean arserin 2 gene, cloning this into a vector and determining the base sequence, isolation of the promoter and terminator region of the kidney bean arserin 2 gene and determination of the base sequence It can be carried out.

なお、一般にプロモーター活性を有するDNA及びターミネーター活性を有するDNAの塩基配列において、1個もしくは数個の塩基が欠失、置換、挿入もしくは付加された場合であっても、該プロモーター活性及びターミネーター活性が維持され得ることは当業者において広く認識されるところである。従って、本発明に係るDNAには、配列番号1及びの塩基配列において、1個もしくは数個の塩基が欠失、置換、挿入もしくは付加されて形成された塩基配列を含むDNAであって、種子特異的なプロモーター活性を有するDNAが含まれ、また、本発明に係るベクターに組み込まれるターミネーター活性を有するDNAには、配列番号2の塩基配列において、1個もしくは数個の塩基が欠失、置換、挿入もしくは付加されて形成された塩基配列を含むDNAであって、ターミネーター活性を有するDNAが含まれる。このようなDNAは、部位特異的変異導入法等の当業者に周知の方法を用いて生産することができる。ここでいう「1個もしくは数個」とは、好ましくは1〜9の整数個、より好ましくは1〜4の整数個である。   In general, even when one or several bases are deleted, substituted, inserted or added in the base sequence of DNA having promoter activity and DNA having terminator activity, the promoter activity and terminator activity are not affected. It will be widely recognized by those skilled in the art that it can be maintained. Therefore, the DNA according to the present invention includes DNA having a base sequence formed by deleting, substituting, inserting or adding one or several bases in the base sequence of SEQ ID NO: 1 and The DNA having specific promoter activity is included, and in the DNA having terminator activity incorporated in the vector according to the present invention, one or several bases are deleted or substituted in the base sequence of SEQ ID NO: 2. DNA containing a base sequence formed by insertion or addition and having terminator activity is included. Such DNA can be produced using methods well known to those skilled in the art, such as site-directed mutagenesis. The “one or several” here is preferably an integer of 1 to 9, more preferably an integer of 1 to 4.

本発明において、配列番号1の塩基配列の部分配列、又は配列番号1の塩基配列において、1個もしくは数個の塩基が欠失、置換、挿入もしくは付加されたものであって、種子特異的なプロモーター活性を有するDNAをコードする塩基配列(以下、配列番号1のホモログ配列と呼ぶ)の部分配列とは、配列番号1又は配列番号1のホモログ配列に含まれる連続した塩基配列をいう。当該部分配列を含むDNAのうち、種子特異的なプロモーター活性を有するものが本発明に係るDNAに含まれる。このようなDNAとしては、例えば、配列番号1の塩基番号1399〜3860に記載された塩基配列を含むDNAが挙げられる。   In the present invention, a partial sequence of the base sequence of SEQ ID NO: 1 or a base sequence of SEQ ID NO: 1 in which one or several bases are deleted, substituted, inserted or added, and is seed-specific The partial sequence of a base sequence encoding DNA having promoter activity (hereinafter referred to as a homolog sequence of SEQ ID NO: 1) refers to a continuous base sequence contained in SEQ ID NO: 1 or the homolog sequence of SEQ ID NO: 1. Among the DNAs containing the partial sequence, those having seed-specific promoter activity are included in the DNA according to the present invention. Examples of such DNA include DNA containing the base sequence described in base numbers 1399 to 3860 of SEQ ID NO: 1.

また、いったん本発明のプロモーター及びターミネーターの塩基配列が確定されると、その後は化学合成によって、あるいはその塩基配列の一部からなるDNAをプライマーとして合成して、インゲンマメの全DNAを鋳型に該プライマーを用いたPCRによって容易に得ることができる。   Once the base sequences of the promoter and terminator of the present invention have been determined, the primers are synthesized by chemical synthesis or using DNA consisting of a part of the base sequence as a primer, and the whole kidney bean DNA is used as a template. It can be easily obtained by PCR using

(2)プロモーター活性の検定
単離されたDNAが、種子特異的なプロモーター活性を有することの確認は、該DNAの下流に発現量を定量できるレポーター遺伝子を組込んだベクターを導入した形質転換植物体における、該レポーター遺伝子の発現部位及び発現量を調べることによって行うことができる。
(2) Assay for promoter activity Confirmation that the isolated DNA has a seed-specific promoter activity is carried out by introducing a transformed plant into which a vector incorporating a reporter gene capable of quantifying the expression level is introduced downstream of the DNA. This can be done by examining the expression site and expression level of the reporter gene in the body.

前記レポーター遺伝子としては、例えばβ−グルクロニダーゼ(GUS)遺伝子、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CAT)遺伝子や、ルシフェラーゼ(LUC)遺伝子、GFP遺伝子などが挙げられる。   Examples of the reporter gene include β-glucuronidase (GUS) gene, chloramphenicol acetyltransferase (CAT) gene, luciferase (LUC) gene, and GFP gene.

ベクターを導入することによる形質転換植物体の作製は、すでに報告され、確立されている種々の方法により行うことができる。その好ましい例としては、アグロバクテリウム法、PEG法、エレクトロポレーション法、パーティクルガン法などが挙げられる。   Production of a transformed plant by introducing a vector can be performed by various methods already reported and established. Preferred examples thereof include the Agrobacterium method, PEG method, electroporation method, particle gun method and the like.

種子特異的なプロモーター活性を測定するために形質転換され得る植物としては、イネ、オオムギ、コムギ、トウモロコシ、ダイズ、インゲン、ナタネ、シロイヌナズナなどが挙げられる。また、形質転換される植物材料としては、例えば、根、茎、葉、種子、胚、胚珠、子房、茎頂、葯、花粉等の植物組織やその切片、未分化のカルス、プロトプラスト等の植物培養細胞が挙げられる。   Plants that can be transformed to measure seed-specific promoter activity include rice, barley, wheat, corn, soybean, kidney bean, rapeseed, Arabidopsis and the like. Examples of plant materials to be transformed include plant tissues such as roots, stems, leaves, seeds, embryos, ovules, ovary, shoot tips, buds, pollens, etc., undifferentiated callus, protoplasts, etc. A plant culture cell is mentioned.

レポーター遺伝子としてGUS遺伝子を用いる場合、該遺伝子発現産物の触媒作用による5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−β−D−グルクロン酸(X−Gluc)を基質とした組織化学的染色により、プロモーター活性の測定を行うことができる。また、種子特異的であるかどうかの確認は、一過性発現の確認の場合は、種子又はそれ以外の上記各植物組織をベクターにより形質転換し、例えば3〜5日経過したものを組織化学的染色することにより確認できる。さらにはベクターによる形質転換後、それぞれの植物種で報告されている植物体を再生させる工程により形質転換植物体を得、該形質転換植物体により形成された種子を含むそれ以外の組織を調べることによっても確認できる。   When a GUS gene is used as a reporter gene, by histochemical staining using 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-glucuronic acid (X-Gluc) as a substrate by the catalytic action of the gene expression product, Promoter activity can be measured. In addition, in the case of confirmation of transient expression, whether or not seed-specificity is confirmed is obtained by transforming seeds or each of the above other plant tissues with a vector, for example, 3-5 days after histochemistry This can be confirmed by performing a manual staining. Furthermore, after transformation with a vector, a transformed plant body is obtained by a step of regenerating the plant body reported for each plant species, and other tissues including seeds formed by the transformed plant body are examined. Can also be confirmed.

(3)本発明に係るベクター
本発明に係るベクターは、本発明に係るDNAと、該DNAの下流に位置する外来タンパク質をコードする外来遺伝子と、該外来遺伝子の下流に位置するターミネーター活性を有するDNAとを含む。該外来遺伝子には、インゲンマメ以外に由来する遺伝子の他、インゲンマメに由来する遺伝子であって、アルセリン2遺伝子と異なる塩基配列を有する遺伝子も含まれる。該外来遺伝子は、ワクチン、酵素、抗体、機能性タンパク質、機能性ペプチド等の有用なタンパク質をコードする遺伝子であることが好ましい。これらの遺伝子に、該遺伝子の発現産物を細胞の特定の位置に配置させるためのシグナルペプチドをコードする塩基配列や、該発現産物の単離・精製を容易にするためのタグペプチド(GST、his−tag等)をコードする塩基配列等を結合させ、融合タンパク質として発現されるようにすることもできる。本発明に係るベクターは、さらに選抜マーカーを含むことが好ましい。該選抜マーカーとしては、ハイグロマイシン耐性遺伝子、カナマイシン耐性遺伝子などが例示される。本発明に係るベクターを植物に導入することで、後述する形質転換植物体を作製することができる。
(3) Vector according to the present invention The vector according to the present invention has the DNA according to the present invention, a foreign gene encoding a foreign protein located downstream of the DNA, and a terminator activity located downstream of the foreign gene. DNA. The foreign gene includes genes derived from kidney beans, as well as genes derived from kidney beans and having a base sequence different from that of the arserin 2 gene. The foreign gene is preferably a gene encoding a useful protein such as a vaccine, enzyme, antibody, functional protein, functional peptide and the like. In these genes, a base sequence encoding a signal peptide for arranging an expression product of the gene at a specific position in a cell, and a tag peptide (GST, his for facilitating isolation and purification of the expression product) -Tag etc.) can be combined and expressed as a fusion protein. The vector according to the present invention preferably further contains a selection marker. Examples of the selection marker include a hygromycin resistance gene and a kanamycin resistance gene. By introducing the vector according to the present invention into a plant, a transformed plant described below can be produced.

本発明に係るベクターは、当業者に既知の手段を用いて作製することができる。例えば、配列番号1の塩基配列からなるDNAと、その下流に位置する外来遺伝子と、さらにその下流に位置する配列番号2の塩基配列からなるDNAとを含むベクターは以下のようにして得ることができる。   The vector according to the present invention can be prepared using means known to those skilled in the art. For example, a vector comprising a DNA comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, a foreign gene located downstream thereof, and a DNA comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO. 2 located further downstream thereof can be obtained as follows. it can.

まず、配列番号1の5’末端から3’側に向けて連続した塩基配列からなる第1のプライマーと、配列番号2の3’末端から5’側に向けて連続した塩基配列の相補鎖からなる第2のプライマーを用いて、インゲンマメのゲノミックDNAをテンプレートとしてPCRを行い、配列番号1の塩基配列と配列番号2の塩基配列と、これら2つの配列の間に挟まれたアルセリン2遺伝子から構成されたDNAを得、これをpBluescriptII
SK(−)のような市販のクローニングベクターに組み込む。これをホストとなる大腸菌に導入して適宜複製させてから再度抽出し、これをテンプレートとして、配列番号2の5’末端から3’側に向けて連続した塩基配列からなる第3のプライマーと、配列番号1の3’末端から5’末端に向けて連続した塩基配列の相補鎖からなる第4のプライマーを用いて、PCRを行う。この増幅産物に、別に単離されてきた外来遺伝子を連結して環状プラスミド状のベクターとすれば、本発明に係るベクターを作製することができる。ここで、前記第1〜4のプライマーには、必要に応じて制限酵素認識配列を付加することもできる。
First, from a first primer having a base sequence continuous from the 5 ′ end to the 3 ′ side of SEQ ID NO: 1 and a complementary strand of the base sequence continuous from the 3 ′ end to the 5 ′ side of SEQ ID NO: 2. Using the second primer, PCR is carried out using the kidney bean genomic DNA as a template, and consists of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2, and the arserin 2 gene sandwiched between these two sequences. DNA was obtained, and this was designated as pBluescript II.
It is incorporated into a commercially available cloning vector such as SK (-). This was introduced into Escherichia coli as a host, appropriately replicated and then extracted again. Using this as a template, a third primer consisting of a base sequence continuous from the 5 ′ end to the 3 ′ side of SEQ ID NO: 2, PCR is carried out using a fourth primer consisting of a complementary strand of a base sequence continuous from the 3 ′ end to the 5 ′ end of SEQ ID NO: 1. A vector according to the present invention can be prepared by ligating this amplification product with a separately isolated foreign gene to obtain a circular plasmid vector. Here, a restriction enzyme recognition sequence can be added to the first to fourth primers as necessary.

前記第1のプライマーの5’末端を、配列番号1の5’末端より下流に設定すれば、配列番号1の塩基配列の部分配列からなるDNAと、その下流に位置する外来遺伝子と、さらにその下流に位置する配列番号2の塩基配列からなるDNAとを含むベクターを作製することができる。   If the 5 ′ end of the first primer is set downstream from the 5 ′ end of SEQ ID NO: 1, DNA consisting of a partial sequence of the base sequence of SEQ ID NO: 1, a foreign gene located downstream thereof, and further A vector containing DNA consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 2 located downstream can be prepared.

上記のように作製したベクター中の塩基配列は、部位特異的変異導入法などの当業者に周知の手法で当該塩基配列において1個もしくは数個の塩基が欠失、置換、挿入もしくは付加された塩基配列に変異させることができる。
また、選抜マーカーをコードする遺伝子は公知の塩基配列のものを使用することができ、市販のベクターにも種々の選抜マーカー遺伝子を含むベクターが市販されているため、本願発明に係るベクター中への選抜マーカー遺伝子の挿入は、当業者に周知の分子生物学的手法により容易に行うことができる。
The base sequence in the vector prepared as described above has one or several bases deleted, substituted, inserted or added in the base sequence by techniques well known to those skilled in the art such as site-directed mutagenesis. It can be mutated to the base sequence.
In addition, a gene encoding a selection marker can be a gene having a known nucleotide sequence, and since vectors containing various selection marker genes are also commercially available in the commercially available vectors, The selection marker gene can be easily inserted by molecular biological techniques well known to those skilled in the art.

(4)本発明に係る形質転換植物体
上記のように調製した組換えベクターを用いて、対象植物を形質転換し、形質転換植物体を調製することができる。形質転換植物体を調製するには、すでに報告され、確立されている種々の方法を利用することができる。その好ましい例としては、アグロバクテリウム法、PEG法、エレクトロポレーション法、パーティクルガン法などが挙げられる。
(4) Transformed plant according to the present invention Using the recombinant vector prepared as described above, a target plant can be transformed to prepare a transformed plant. Various methods already reported and established can be used to prepare transformed plants. Preferred examples thereof include the Agrobacterium method, PEG method, electroporation method, particle gun method and the like.

本発明において形質転換に用いられる植物としては、イネ、オオムギ、コムギ、トウモロコシ、ダイズ、インゲン、ナタネ、シロイヌナズナなどの植物が挙げられる。また、形質転換される植物材料としては、例えば、根、茎、葉、種子、胚、胚珠、子房、茎頂、葯、花粉等の植物組織やその切片、未分化のカルス、プロトプラスト等の植物培養細胞が挙げられる。上記組織及び細胞に形質転換した後、選抜マーカー遺伝子によってもたらされる耐性効果を指標に、形質転換植物細胞を選抜する。選抜された細胞から、それぞれの植物種で報告されている植物体を再生させる工程を経て、形質転換植物体を得ることができる。   Plants used for transformation in the present invention include plants such as rice, barley, wheat, corn, soybean, kidney beans, rapeseed, and Arabidopsis. Examples of plant materials to be transformed include plant tissues such as roots, stems, leaves, seeds, embryos, ovules, ovary, shoot tips, buds, pollens, etc., undifferentiated callus, protoplasts, etc. A plant culture cell is mentioned. After transformation into the tissues and cells, transformed plant cells are selected using the resistance effect caused by the selection marker gene as an index. A transformed plant body can be obtained from the selected cells through a step of regenerating the plant body reported for each plant species.

こうして得られた形質転換植物体の栽培を行い、種子を稔実させることで、本発明に係る形質転換種子を得ることができ、該形質転換種子中に目的とする外来タンパク質が得られる。   The transformed plant thus obtained is cultivated and the seeds are ripened to obtain the transformed seed according to the present invention, and the desired foreign protein is obtained in the transformed seed.

遺伝子が植物体に組み込ま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、ウエスタンブロッティング法などによって行うことができる。例えば、形質転換植物体の種子からタンパク質を抽出し、ウエスタンブロッティングを行う。ウエスタンブロッティング後、生産された外来タンパク質に特異的な一次抗体及び西洋わさび過酸化酵素(HRP)などを標識した二次抗体を用いて免疫染色を行うことにより、本発明に係るベクターを用いた外来遺伝子の導入が適切に行われ、該外来遺伝子に由来する有用タンパク質が種子に蓄積されていること、及びその蓄積量を確認することができる。   Whether or not a gene has been incorporated into a plant can be confirmed by PCR, Southern hybridization, Northern hybridization, Western blotting, or the like. For example, protein is extracted from the seeds of the transformed plant and subjected to Western blotting. After Western blotting, foreign staining using the vector according to the present invention is performed by immunostaining using a primary antibody specific to the produced foreign protein and a secondary antibody labeled with horseradish peroxidase (HRP), etc. It is possible to confirm that the gene has been appropriately introduced, and that useful proteins derived from the foreign gene have been accumulated in the seed, and the amount of accumulation thereof.

以下に、本発明の実施例を示して具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。
なお、以下の実施例で行われるアルセリン2遺伝子のプロモーター領域及びターミネーター領域を含むDNAの単離操作は、制限酵素処理を施したゲノミックDNA断片にアダプターを結合させ、既知配列とアダプター配列に基づいてプライマーを設計し、これらのプライマーを用いてPCRを行い未知の領域をクローニングするための市販されたキットである、株式会社ベックス製のRightWalk KitTMを用いて実施した。
Examples of the present invention will be specifically described below, but the scope of the present invention is not limited thereto.
In addition, the isolation operation of DNA containing the promoter region and terminator region of the arserin 2 gene performed in the following examples is performed by binding an adapter to a genomic DNA fragment subjected to restriction enzyme treatment, based on the known sequence and the adapter sequence. Primers were designed, PCR was performed using these primers, and a commercially available kit for cloning an unknown region was used, using Right Walk Kit manufactured by Bex Corporation.

[実施例1]
(1)インゲンマメ野生種のゲノミックDNAの調製
インゲンマメ野生種(系統番号:G12866)の生葉1gからDNeasy Plant Maxi kit(キアゲン社製)を用いてゲノミックDNA50μgを抽出した。
[Example 1]
(1) Preparation of Genomic DNA of Kidney Bean Wild Species Genomic DNA 50 μg was extracted from 1 g of fresh leaves of kidney bean wild species (line number: G12866) using DNeasy Plant Maxi kit (Qiagen).

(2)インゲンマメ野生種からのアルセリン2遺伝子のプロモーター配列を含むDNAの単離
(i)第一回伸長反応
280ngの上記ゲノミックDNAを制限酵素SauIIIAIで消化した後、dGTPを加え、klenow enzyme(プロメガ社製)により1塩基伸張反応を行った。その後、RightWalk KitTM付属のRWA−1アダプターとLigation high(東洋紡績社製)を用いて連結反応を行い、アルセリン2遺伝子の上流域のDNAを単離するためのPCRの鋳型とした。
(2) Isolation of DNA containing the promoter sequence of Arselin 2 gene from kidney bean species (i) First extension reaction After digesting 280 ng of the genomic DNA with the restriction enzyme SauIIIAI, dGTP was added, and klenow enzyme (Promega) 1 base extension reaction was carried out. Thereafter, a ligation reaction was performed using the RWA-1 adapter attached to the RightWalk Kit and Ligation high (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) to obtain a PCR template for isolating the DNA in the upstream region of the arserin 2 gene.

次に、公知のインゲンマメアルセリン2遺伝子のcDNAの塩基配列(GenBank accession No.M28470)に基づき、配列番号4及び配列番号5の塩基配列からなるオリゴヌクレオチド(それぞれプライマーSP1及びプライマーSP2と命名)を、株式会社ファスマックのカスタム合成受託サービスを利用して作製した。以降、特に記述がない限りプライマーの合成は、同社を利用して行った。   Next, oligonucleotides (named as primer SP1 and primer SP2 respectively) consisting of the nucleotide sequences of SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: 5 based on the known nucleotide sequence of the kidney bean arserin 2 gene (GenBank accession No. M28470) It was made using the custom synthesis contract service of Fasmac Co., Ltd. Since then, unless otherwise stated, primer synthesis was performed using the same company.

次に、上記で構築したアダプターを連結したゲノミックDNA2.8ngを鋳型とし、RightWalk KitTM付属のプライマーWP−1及びプライマーSP1を用いてPCRを行った。PCRは、一反応あたり50μLの反応液を用い、変性反応を94℃、2分で1サイクル実施後、変性反応を94℃で30秒、アニーリングを65℃で30秒、及び伸長反応を68℃で5分を1サイクルとして35サイクル行った。なお、反応液は200μMのdNTP混合液、1.5mMのMgSO4溶液、1μMの上記各プライマー、1ユニットのKOD−Plus−(東洋紡績社製)を含むKOD−Plus−Ver.2バッファーを含んでいる。 Next, PCR was performed using 2.8 ng of genomic DNA linked with the adapter constructed as described above as a template, and using primer WP-1 and primer SP1 attached to Right Walk Kit . In PCR, 50 μL of reaction solution was used per reaction, denaturation reaction was performed at 94 ° C. for 2 minutes for 1 cycle, denaturation reaction at 94 ° C. for 30 seconds, annealing at 65 ° C. for 30 seconds, and extension reaction at 68 ° C. Then, 35 cycles were performed with 5 minutes as one cycle. The reaction solution was KOD-Plus-Ver. Containing 200 μM dNTP mixed solution, 1.5 mM MgSO 4 solution, 1 μM each of the above primers, and 1 unit of KOD-Plus- (manufactured by Toyobo Co., Ltd.). Contains 2 buffers.

PCR終了後、反応液を100倍に希釈し、その1μLを2回目のPCRの鋳型とし、RightWalk KitTM付属のプライマーWP−2及びプライマーSP2を用いてPCRを行った。なお、2回目のPCRの溶液組成及び温度条件は、鋳型とプライマー以外、1回目のPCRと同条件で行った。 After completion of the PCR, the reaction solution was diluted 100-fold, and 1 μL thereof was used as a template for the second PCR, and PCR was performed using the primers WP-2 and SP2 attached to the Right Walk Kit . The solution composition and temperature conditions for the second PCR were the same as those for the first PCR except for the template and primer.

増幅されたDNA断片は、最終濃度1mMのATP存在下でT4 Polynucleotide Kinase(タカラバイオ社製)でリン酸化反応を行った後、予めSmaIで処理したpBluescriptII SK(−)(ストラタジーン社製)と連結反応を行った。   The amplified DNA fragment was subjected to phosphorylation with T4 Polynucleotide Kinase (manufactured by Takara Bio Inc.) in the presence of ATP at a final concentration of 1 mM, and then pBluescript II SK (−) (manufactured by Stratagene) previously treated with SmaI. A ligation reaction was performed.

この反応産物を、Arc2P(i)とし、株式会社ファスマックのDNAシーケンシングサービスを用いて塩基配列を決定した。その結果、アルセリン2遺伝子の開始コドンの上流844bpの新規な領域を含むことを確認した。以降、特に記述がない限り塩基配列の決定は同社のシーケンシングサービスを用いて行った。   The reaction product was Arc2P (i), and the nucleotide sequence was determined using DNA sequencing service of Fasmac Co., Ltd. As a result, it was confirmed that a novel region of 844 bp upstream of the start codon of the arserin 2 gene was included. Thereafter, unless otherwise specified, the nucleotide sequence was determined using the company's sequencing service.

次に、さらに上流域を単離するため、新たなプライマーを作製し第二回目となる伸長反応を行った。   Next, in order to further isolate the upstream region, a new primer was prepared and a second extension reaction was performed.

(ii)第二回伸長反応
280ngの上記ゲノミックDNAを制限酵素BglIIで消化した後、dGTPを加え、klenow enzyme(プロメガ社製)により1塩基伸張反応を行った。反応後、RightWalk KitTM付属のRWA−1アダプターと連結反応を行い、プロモーター単離のためのPCRの鋳型とした。
(Ii) Second extension reaction After 280 ng of the genomic DNA was digested with the restriction enzyme BglII, dGTP was added, and a one-base extension reaction was performed using klenow enzyme (manufactured by Promega). After the reaction, a ligation reaction was carried out with the RWA-1 adapter attached to the Right Walk Kit , and used as a PCR template for promoter isolation.

次に、公知のインゲンマメアルセリン2遺伝子のcDNAの塩基配列(GenBank accession No.M28470)に基づき、配列番号6の塩基配列からなるオリゴヌクレオチド(プライマーsecondSP1と命名)を、また第一回伸長反応で得られた開始コドンの上流844bpの塩基配列に基づき配列番号7の塩基配列からなるオリゴヌクレオチド(プライマーsecondSP2と命名)を作製した。   Next, based on the known nucleotide sequence of the kidney bean arserin 2 gene (GenBank accession No. M28470), an oligonucleotide consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 6 (designated as primer secondSP1) was also subjected to the first extension reaction. Based on the obtained base sequence of 844 bp upstream of the start codon, an oligonucleotide having the base sequence of SEQ ID NO: 7 (designated as primer secondSP2) was prepared.

次に、上記で構築したアダプターを連結したゲノミックDNA2.8ngを鋳型とし、RightWalk KitTM付属のプライマーWP−1及びプライマーsecondSP1を用いてPCRを行った。PCRの溶液組成及び温度条件は、鋳型とプライマー以外、上記(i)の第一回伸長反応と同条件で行った。 Next, PCR was performed using 2.8 ng of genomic DNA linked with the adapter constructed as described above as a template, and using primer WP-1 and primer secondSP1 attached to Right Walk Kit . The PCR solution composition and temperature conditions were the same as those in the first extension reaction (i) except for the template and primer.

反応終了後、上記PCR液を100倍に希釈し、その1μLを2回目のPCRの鋳型とし、RightWalk KitTM付属のプライマーWP−2及びプライマーsecondSP2を用いてPCRを行った。なお、2回目のPCRの溶液組成及び温度条件は、鋳型とプライマー以外、1回目のPCRと同条件である。 After completion of the reaction, the PCR solution was diluted 100 times, and 1 μL thereof was used as a template for the second PCR, and PCR was performed using the primer WP-2 and the primer secondSP2 attached to the Right Walk Kit . The solution composition and temperature conditions for the second PCR are the same as those for the first PCR except for the template and primers.

増幅されたDNA断片は、最終濃度1mMのATP存在下でT4 Polynucleotide Kinase(タカラバイオ社製)でリン酸化反応を行った後、予めSmaIで処理したpBluescriptII SK(−)(ストラタジーン社製)と連結反応を行った。   The amplified DNA fragment was subjected to phosphorylation with T4 Polynucleotide Kinase (manufactured by Takara Bio Inc.) in the presence of ATP at a final concentration of 1 mM, and then pBluescript II SK (−) (manufactured by Stratagene) previously treated with SmaI. A ligation reaction was performed.

反応産物を、Arc2P(ii)とし塩基配列を決定した。その結果、Arc2P(i)の上流197bp(合計1041bp)の新規な領域を含むことを確認した。次に、さらに上流域を単離するため、新たなプライマーを作製し第三回目となる伸長反応を行った。   The reaction product was Arc2P (ii) and the nucleotide sequence was determined. As a result, it was confirmed that a new region of 197 bp upstream (total 1041 bp) of Arc2P (i) was included. Next, in order to further isolate the upstream region, a new primer was prepared and the third extension reaction was performed.

(iii)第三回伸長反応
280ngの上記ゲノミックDNAを制限酵素XbaIで消化した後、dCTPを加え、klenow enzyme(プロメガ社製)により1塩基伸張反応を行った。反応後、RightWalk KitTM付属のRWA−2アダプターと連結反応を行い、プロモーター単離のためのPCRの鋳型とした。
(Iii) Third extension reaction After digesting 280 ng of the genomic DNA with the restriction enzyme XbaI, dCTP was added, and a one-base extension reaction was performed with klenow enzyme (manufactured by Promega). After the reaction, a ligation reaction was carried out with the RWA-2 adapter attached to the Right Walk Kit , and used as a PCR template for promoter isolation.

次に、第二回伸長反応で得られた197bpの塩基配列に基づき、配列番号8及び配列番号9の塩基配列からなるオリゴヌクレオチド(それぞれプライマーthirdSP1及びプライマーthirdSP2と命名)を作製した。   Next, based on the 197 bp base sequence obtained by the second extension reaction, oligonucleotides consisting of the base sequences of SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9 (named as primer thirdSP1 and primer thirdSP2 respectively) were prepared.

次に、上記で構築したアダプターを連結したゲノミックDNA2.8ngを鋳型とし、RightWalk KitTM付属のプライマーWP−1及びプライマーthirdSP1を用いてPCRを行った。PCRの溶液組成及び温度条件は、鋳型とプライマー以外、上記(i)の第一回伸長反応と同条件で行った。 Next, PCR was performed using 2.8 ng of genomic DNA linked with the adapter constructed as described above as a template, and using primer WP-1 and primer thirdSP1 attached to the Right Walk Kit . The PCR solution composition and temperature conditions were the same as those in the first extension reaction (i) except for the template and the primer.

反応終了後、上記反応液を100倍に希釈し、その1μLを2回目のPCRの鋳型とし、RightWalk KitTM付属のプライマーWP−2及びプライマーthirdSP2を用いてPCRを行った。なお、2回目のPCRの溶液組成及び温度条件は、鋳型とプライマー以外、1回目のPCRと同条件である。 After completion of the reaction, the reaction solution was diluted 100-fold, 1 μL thereof was used as a template for the second PCR, and PCR was performed using the primer WP-2 and the primer thirdSP2 attached to the Right Walk Kit . The solution composition and temperature conditions for the second PCR are the same as those for the first PCR except for the template and primers.

増幅されたDNA断片は、最終濃度1mMのATP存在下でT4 Polynucleotide Kinase(タカラバイオ社製)でリン酸化反応を行った後、予めSmaIで処理したpBluescriptII SK(−)(ストラタジーン社製)と連結反応を行った。   The amplified DNA fragment was subjected to phosphorylation with T4 Polynucleotide Kinase (Takara Bio) in the presence of ATP at a final concentration of 1 mM, and then pBluescript II SK (-) (Stratagene) previously treated with SmaI. A ligation reaction was performed.

この反応産物を、Arc2P(iii)とし、塩基配列を決定した。その結果、Arc2P(ii)の上流2819bp(合計3860bp)の新規な領域を含むことを確認した。以上、三回の伸長反応によってアルセリン2遺伝子の開始コドンの上流5′側非翻訳領域を含む3860bpの新規なプロモーター配列を含むDNAを取得することができた(配列番号1)。アルセリン2遺伝子と相同性を有する公知の遺伝子であるアルセリン1(GenBank accession No.M68913)、アルセリン3(GenBank accession No.AX463292)、アルセリン4(GenBank accession No.AX463293)及びアルセリン5−1(GenBank accession
No.Z50202)のプロモーター配列との相同性を調べた結果、いずれとの比較においても相同性は55.4%以下であり、配列番号1に記載のDNAは新規なアルセリンプロモーター配列を含むDNAであることが明らかとなった。
The reaction product was Arc2P (iii), and the base sequence was determined. As a result, it was confirmed that a novel region of 2819 bp upstream (3860 bp in total) of Arc2P (ii) was included. As described above, DNA containing 3860 bp of a novel promoter sequence including the 5′-untranslated region upstream of the initiation codon of the arserin 2 gene could be obtained by three extension reactions (SEQ ID NO: 1). Arselin 1 (GenBank accession No. M68913), Arselin 3 (GenBank accession No. AX463292), Arselin 4 (GenBank accession No. AX463293) and Arserin 5-1 (GenBank accession) which are known genes having homology with the Arserin 2 gene
As a result of examining the homology with the promoter sequence of No. Z50202), the homology is 55.4% or less in comparison with any of the promoter sequences, and the DNA described in SEQ ID NO: 1 is a DNA containing a novel arserin promoter sequence It became clear that.

[実施例2]
(1)インゲンマメ野生種からのアルセリン2遺伝子のターミネーター配列を含むDNAの単離
上記実施例1(1)で抽出したゲノミックDNA280ngを制限酵素NheIで消化した後、dCTPを加え、klenow enzyme(プロメガ社製)により1塩基伸張反応を行った。反応後、RightWalk KitTM付属のRWA−2アダプターとLigation high(東洋紡績社製)を用いて連結反応を行い、ターミネーター遺伝子の単離のためのPCRの鋳型とした。
[Example 2]
(1) Isolation of DNA containing the terminator sequence of Arserin 2 gene from kidney bean species After digesting 280 ng of genomic DNA extracted in Example 1 (1) above with restriction enzyme NheI, dCTP was added, and klenow enzyme (Promega) 1 base extension reaction was carried out. After the reaction, a ligation reaction was performed using an RWA-2 adapter attached to the Right Walk Kit and Ligation high (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) to obtain a PCR template for isolation of the terminator gene.

次に、公知のインゲンマメアルセリン2遺伝子のcDNAの塩基配列(GenBank accession No.M28470)に基づき、配列番号10及び配列番号11の塩基配列からなるオリゴヌクレオチド(それぞれプライマーSP3及びプライマーSP4と命名)を作製した。   Next, oligonucleotides (named as primer SP3 and primer SP4, respectively) comprising the nucleotide sequences of SEQ ID NO: 10 and SEQ ID NO: 11 based on the known nucleotide sequence of the kidney bean arserin 2 gene (GenBank accession No. M28470). Produced.

次に、上記で構築したアダプターを連結したゲノミックDNA2.8ngを鋳型とし、RightWalk KitTM付属のプライマーWP−1及プライマーSP3を用いてPCRを行った。PCRは、一反応あたり50μLの反応液を用い、変性反応を94℃で2分、1サイクル実施後、変性反応を94℃で30秒、アニーリングを65℃で30秒、及び伸長反応を68℃で5分を1サイクルとして35サイクル行った。なお、反応液は200μMのdNTP混合液、1.5mMのMgSO4溶液、1μMの上記各プライマー、1ユニットのKOD−Plus−(東洋紡績社製)を含むKOD−Plus−Ver.2バッファーを含んでいる。 Next, PCR was performed using 2.8 ng of genomic DNA linked with the adapter constructed as described above as a template, and using primer WP-1 and primer SP3 attached to Right Walk Kit . In PCR, 50 μL of reaction solution was used per reaction, denaturation reaction was performed at 94 ° C. for 2 minutes and 1 cycle, denaturation reaction was performed at 94 ° C. for 30 seconds, annealing was performed at 65 ° C. for 30 seconds, and extension reaction was performed at 68 ° C. Then, 35 cycles were performed with 5 minutes as one cycle. The reaction solution was 200 μM dNTP mixed solution, 1.5 mM MgSO 4 solution, 1 μM of each primer, 1 unit of KOD-Plus- (manufactured by Toyobo Co., Ltd.), KOD-Plus-Ver. Contains 2 buffers.

PCR終了後、反応液を100倍に希釈し、その1μLを2回目のPCRの鋳型とし、RightWalk KitTM付属のプライマーWP−2及びプライマーSP4を用いてPCRを行った。なお、2回目のPCRの溶液組成及び温度条件は、鋳型とプライマー以外、1回目のPCRと同条件で行った。 After completion of PCR, the reaction solution was diluted 100-fold, and 1 μL thereof was used as a template for the second PCR, and PCR was performed using Primer WP-2 and Primer SP4 attached to Right Walk Kit . The solution composition and temperature conditions for the second PCR were the same as those for the first PCR except for the template and primer.

増幅されたDNA断片は、最終濃度1mMのATP存在下でT4 Polynucleotide Kinase(タカラバイオ社製)でリン酸化反応を行った後、予めSmaIで処理したpBluescriptII SK(−)(ストラタジーン社製)と連結反応を行った。   The amplified DNA fragment was subjected to phosphorylation with T4 Polynucleotide Kinase (manufactured by Takara Bio Inc.) in the presence of ATP at a final concentration of 1 mM, and then pBluescript II SK (−) (manufactured by Stratagene) previously treated with SmaI. A ligation reaction was performed.

反応産物を、Arc2Tとし、塩基配列を決定した。その結果、アルセリン2遺伝子の3’側非翻訳領域を含む終止コドンの下流795bpの新規な領域を含むことを確認した(配列番号2)。公知のアルセリン2遺伝子と相同な遺伝子であるアルセリン1(GenBank accession No.M68913)及びアルセリン5−1(GenBank accession No.Z50202)のターミネーター領域と相同性について検索した結果、いずれとの比較においても相同性は49.1%以下であり、配列番号2に記載のDNAは新規なターミネーター配列を含むDNAであることが明らかとなった。   The reaction product was Arc2T, and the base sequence was determined. As a result, it was confirmed that a novel region of 795 bp downstream of the stop codon including the 3′-side untranslated region of the arserin 2 gene was included (SEQ ID NO: 2). As a result of searching for the homology with the terminator region of arserin 1 (GenBank accession No. M68913) and arserin 5-1 (GenBank accession No. Z50202) which are homologous to the known arserin 2 gene, it is homologous in any comparison The sex was 49.1% or less, and it was revealed that the DNA described in SEQ ID NO: 2 was a DNA containing a novel terminator sequence.

[実施例3]
(1)アルセリン2ゲノム遺伝子に相当するDNAの合成と単離
上記実施例1(1)で抽出したゲノミックDNA80ngを鋳型として、PCRを行った。配列番号1及び配列番号2に記載された塩基配列に基づき、配列番号12及び配列番号13の塩基配列からなるオリゴヌクレオチド(それぞれプライマーArc2P及びプライマーArc2Tと命名)を作製した。
[Example 3]
(1) Synthesis and Isolation of DNA Corresponding to Arselin 2 Genomic Gene PCR was performed using 80 ng of genomic DNA extracted in Example 1 (1) as a template. Based on the base sequences described in SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2, oligonucleotides consisting of the base sequences of SEQ ID NO: 12 and SEQ ID NO: 13 (named as primer Arc2P and primer Arc2T, respectively) were prepared.

PCRは、一反応あたり50μLの反応液を用い、変性反応を94℃で2分、1サイクル実施後、変性反応を94℃で30秒、アニーリングを57℃で30秒、及び伸長反応を68℃で4分を1サイクルとして25サイクル行った。なお、反応液は200μMのdNTP混合液、1.5mMのMgSO4溶液、1μMの上記各プライマー、1ユニットのKOD−Plus−(東洋紡績社製)を含むKOD−Plus−Ver.2バッファーを含んでいる。 In PCR, 50 μL of reaction solution was used per reaction, denaturation reaction was performed at 94 ° C. for 2 minutes and 1 cycle, denaturation reaction was performed at 94 ° C. for 30 seconds, annealing was performed at 57 ° C. for 30 seconds, and extension reaction was performed at 68 ° C. Then, 25 cycles were performed with 4 minutes as one cycle. The reaction solution was KOD-Plus-Ver. Containing 200 μM dNTP mixed solution, 1.5 mM MgSO 4 solution, 1 μM each of the above primers, and 1 unit of KOD-Plus- (manufactured by Toyobo Co., Ltd.). Contains 2 buffers.

増幅されたDNA断片は、最終濃度1mMのATP存在下でT4 Polynucleotide Kinase(タカラバイオ社製)でリン酸化反応を行った後、予めSmaIで処理したpBluescriptII SK(−)(ストラタジーン社製)と連結反応を行った。   The amplified DNA fragment was subjected to phosphorylation with T4 Polynucleotide Kinase (manufactured by Takara Bio Inc.) in the presence of ATP at a final concentration of 1 mM, and then pBluescript II SK (−) (manufactured by Stratagene) previously treated with SmaI. A ligation reaction was performed.

反応産物を、Arc2PCTとし、塩基配列を決定した。その結果、アルセリン2遺伝子、及びその5’側非翻訳領域を含む開始コドンの上流2461bpのプロモーター領域を含み、且つ3’側非翻訳領域を含む終止コドンの下流795bpの新規な領域を含むことを確認した(配列番号3)。こうして得られた組換えベクターArc2PCTを導入した大腸菌DH5α(タカラバイオ株式会社製)は、大腸菌Escherichia coli DH5α/Arc2PCTと命名され、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターに2008年7月30日より、受託番号P-21624 として寄託されている。   The reaction product was Arc2PCT, and the base sequence was determined. As a result, it contains a promoter region of 2461 bp upstream of the initiation codon including the Arserin 2 gene and its 5 ′ untranslated region, and a novel region of 795 bp downstream of the stop codon including the 3 ′ untranslated region. Confirmed (SEQ ID NO: 3). Escherichia coli DH5α (manufactured by Takara Bio Inc.) into which the recombinant vector Arc2PCT thus obtained was introduced was named Escherichia coli DH5α / Arc2PCT, and was issued to the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Patent Biological Depositary Center on July 30, 2008. From the date of deposit, it has been deposited as deposit number P-21624.

(2)植物におけるプロモーター活性検定ベクターの作製
(i)アルセリン2プロモーター活性検定ベクターの作製
上記実施例3(1)で得たArc2PCTの10ngを鋳型として、プロモーター、ターミネーター及びベクター部分を増幅するPCRを行った。配列番号3に記載された塩基配列に基づき、配列番号14及び配列番号15のオリゴヌクレオチド(それぞれプライマーArc2P3及びプライマーArc2T5と命名)を作製した。
(2) Preparation of promoter activity assay vector in plant (i) Preparation of arselin 2 promoter activity assay vector PCR using 10 ng of Arc2PCT obtained in Example 3 (1) as a template to amplify the promoter, terminator and vector part went. Based on the base sequence described in SEQ ID NO: 3, oligonucleotides of SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15 (named as primer Arc2P3 and primer Arc2T5, respectively) were prepared.

PCRは、一反応あたり50μLの反応液を用い、変性反応を94℃で2分、1サイクル実施後、変性反応を94℃で30秒、アニーリングを57℃で30秒、及び伸長反応を68℃で6分30秒を1サイクルとして25サイクル行った。なお、反応液は200μMのdNTP混合液、1.5mMのMgSO4溶液、1μMの上記各プライマー、1ユニットのKOD−Plus−(東洋紡績社製)を含むKOD−Plus−Ver.2バッファーを含んでいる。こうして、アルセリン2遺伝子のプロモーター2461bpとターミネーター795bp及びそれらの間にベクターの配列を含むDNA断片Arc2PTを得た。 In PCR, 50 μL of reaction solution was used per reaction, denaturation reaction was performed at 94 ° C. for 2 minutes and 1 cycle, denaturation reaction was performed at 94 ° C. for 30 seconds, annealing was performed at 57 ° C. for 30 seconds, and extension reaction was performed at 68 ° C. 25 cycles were performed with 6 minutes 30 seconds as one cycle. The reaction solution was 200 μM dNTP mixed solution, 1.5 mM MgSO 4 solution, 1 μM each of the above primers, 1 unit of KOD-Plus- (manufactured by Toyobo Co., Ltd.), KOD-Plus-Ver. Contains 2 buffers. Thus, a DNA fragment Arc2PT containing the promoter 2461 bp and the terminator 795 bp of the arserin 2 gene and the vector sequence therebetween was obtained.

次に、植物細胞形質転換用ベクターpBI221(Clontech社製)のβ−グルクロニダーゼ(GUS)遺伝子のPCRによる増幅反応を行った。   Next, PCR amplification of the β-glucuronidase (GUS) gene of the plant cell transformation vector pBI221 (Clontech) was performed.

公知のpBI221の塩基配列(GenBank accession No.AF502128)に基づき、配列番号16及び配列番号17のオリゴヌクレオチド(それぞれプライマーGUS5及びプライマーGUS3と命名)を作製した。   Based on the known base sequence of pBI221 (GenBank accession No. AF502128), oligonucleotides of SEQ ID NO: 16 and SEQ ID NO: 17 (named as primer GUS5 and primer GUS3, respectively) were prepared.

PCRは、一反応あたり50μLの反応液を用い、変性反応を94℃で2分、1サイクル実施後、変性反応を94℃で30秒、アニーリングを57℃で30秒、及び伸長反応を68℃で2分を1サイクルとして25サイクル行った。なお、反応液は200μMのdNTP混合液、1.5mMのMgSO4溶液、1μMの上記各プライマー、1ユニットのKOD−Plus−(東洋紡績社製)を含むKOD−Plus−Ver.2バッファーを含んでいる。こうして、β−グルクロニダーゼ(GUS)遺伝子1812bpの遺伝子断片GUS1を得た。 In PCR, 50 μL of reaction solution was used per reaction, denaturation reaction was performed at 94 ° C. for 2 minutes and 1 cycle, denaturation reaction was performed at 94 ° C. for 30 seconds, annealing was performed at 57 ° C. for 30 seconds, and extension reaction was performed at 68 ° C. Then, 25 cycles were performed with 2 minutes as one cycle. The reaction solution was KOD-Plus-Ver. Containing 200 μM dNTP mixed solution, 1.5 mM MgSO 4 solution, 1 μM each of the above primers, and 1 unit of KOD-Plus- (manufactured by Toyobo Co., Ltd.). Contains 2 buffers. In this way, a gene fragment GUS1 of β-glucuronidase (GUS) gene 1812 bp was obtained.

GUS1遺伝子断片は、最終濃度1mMのATP存在下でT4 Polynucleotide Kinase(タカラバイオ社製)でリン酸化反応を行った後、上記Arc2PTと連結反応を行った。こうして、β−グルクロニダーゼ遺伝子の上流にアルセリン2遺伝子のプロモーター2461bp及び下流にターミネーター795bpを含む、プロモーター活性検定ベクターArc2PGUSを作製した。   The GUS1 gene fragment was phosphorylated with T4 Polynucleotide Kinase (manufactured by Takara Bio Inc.) in the presence of ATP at a final concentration of 1 mM, and then ligated with the Arc2PT. In this way, a promoter activity assay vector Arc2PGUS containing a promoter 2461 bp of the arserin 2 gene upstream of the β-glucuronidase gene and a terminator of 795 bp downstream was prepared.

(ii)アルセリン5プロモーター活性検定ベクターの作製
本発明におけるアルセリン2プロモーター配列を含むDNAのプロモーター活性を確認するにあたり、他の種子特異的なプロモーター活性を有するプロモーターとの比較を行うため、種子特異的発現が認められている、公知のアルセリン5プロモーター及びターミネーター(国際公開WO02/50295号パンフレット)の単離を行った。
(Ii) Preparation of an arserin 5 promoter activity assay vector In confirming the promoter activity of a DNA containing an arserin 2 promoter sequence in the present invention, comparison with other promoters having seed-specific promoter activity is performed. A known arserin 5 promoter and terminator (international publication WO02 / 50295 pamphlet), whose expression was recognized, was isolated.

インゲンマメ野生種(系統番号:G02771)の生葉1gからDNeasy Plant Maxi kit(キアゲン社製)を用いてゲノミックDNA50μgを抽出した。該ゲノミックDNA80ngを鋳型として、PCRを行った。公知のインゲンマメアルセリン5−1遺伝子(GenBank accession No.Z50202)の塩基配列に基づき、配列番号18及び配列番号19の塩基配列からなる2種類のオリゴヌクレオチド(それぞれプライマーArc5P及びプライマーArc5Tと命名)を作製した。   50 μg of genomic DNA was extracted from 1 g of fresh leaves of kidney bean wild species (line number: G02771) using DNeasy Plant Maxi kit (Qiagen). PCR was performed using 80 ng of the genomic DNA as a template. Based on the nucleotide sequence of the known kidney bean arserin 5-1 gene (GenBank accession No. Z50202), two types of oligonucleotides (named as primer Arc5P and primer Arc5T, respectively) consisting of the nucleotide sequences of SEQ ID NO: 18 and SEQ ID NO: 19 Produced.

PCRは、一反応あたり50μLの反応液を用い、変性反応を94℃で2分、1サイクル実施後、変性反応を94℃30秒、アニーリングを57℃30秒及び伸長反応68℃4分を1サイクルとして25サイクル行った。なお、反応液は200μMのdNTP混合液、1.5mMのMgSO4溶液、1μMの上記各プライマー、1ユニットのKOD−Plus−(東洋紡績社製)を含むKOD−Plus−Ver.2バッファーを含んでいる。 In PCR, 50 μL of reaction solution was used per reaction, denaturation reaction was performed at 94 ° C. for 2 minutes and 1 cycle, denaturation reaction was performed at 94 ° C. for 30 seconds, annealing was performed at 57 ° C. for 30 seconds, and extension reaction was performed at 68 ° C. for 4 minutes. As a cycle, 25 cycles were performed. The reaction solution was KOD-Plus-Ver. Containing 200 μM dNTP mixed solution, 1.5 mM MgSO 4 solution, 1 μM each of the above primers, and 1 unit of KOD-Plus- (manufactured by Toyobo Co., Ltd.). Contains 2 buffers.

増幅されたDNA断片は、最終濃度1mMのATP存在下でT4 Polynucleotide Kinase(タカラバイオ社製)でリン酸化反応を行った後、予めSmaIで処理したpBluescriptII SK(−)(ストラタジーン社製)と連結反応を行った。反応産物を、Arc5PCTとし、塩基配列を決定した。その結果、アルセリン5遺伝子、及びその5’側非翻訳領域を含む開始コドンの上流1818bpのプロモーター領域を含み、且つ3’側非翻訳領域を含む終止コドンの下流1192bpの領域を含むことを確認した。   The amplified DNA fragment was subjected to phosphorylation with T4 Polynucleotide Kinase (manufactured by Takara Bio Inc.) in the presence of ATP at a final concentration of 1 mM, and then pBluescript II SK (−) (manufactured by Stratagene) previously treated with SmaI. A ligation reaction was performed. The reaction product was Arc5PCT, and the base sequence was determined. As a result, it was confirmed that the gene contains the 1818 bp promoter region upstream of the start codon including the 5 ′ untranslated region and the 1192 bp region downstream of the stop codon including the 3 ′ untranslated region. .

上記で得たArc5PCTの10ngを鋳型として、PCRを行った。公知のアルセリン5−1遺伝子の塩基配列より、配列番号20及び配列番号21の塩基配列からなる2種類のオリゴヌクレオチド(それぞれプライマーArc5P3及びプライマーArc5T5と命名)を作製した。   PCR was performed using 10 ng of Arc5PCT obtained above as a template. Two types of oligonucleotides (named as primer Arc5P3 and primer Arc5T5, respectively) consisting of the nucleotide sequences of SEQ ID NO: 20 and SEQ ID NO: 21 were prepared from the known nucleotide sequences of the arserin 5-1 gene.

PCRは、一反応あたり50μLの反応液を用い、変性反応を94℃で2分、1サイクル実施後、変性反応を94℃で30秒、アニーリングを57℃で30秒、及び伸長反応を68℃で6分30秒を1サイクルとして25サイクル行った。なお、反応液は200μMのdNTP混合液、1.5mMのMgSO4溶液、1μMの上記各プライマー、1ユニットのKOD−Plus−(東洋紡績社製)を含むKOD−Plus−Ver.2バッファーを含んでいる。こうして、アルセリン5遺伝子のプロモーター1818bp及びターミネーター1192bpを含む遺伝子断片Arc5PTを得た。 In PCR, 50 μL of reaction solution was used per reaction, denaturation reaction was performed at 94 ° C. for 2 minutes and 1 cycle, denaturation reaction was performed at 94 ° C. for 30 seconds, annealing was performed at 57 ° C. for 30 seconds, and extension reaction was performed at 68 ° C. 25 cycles were performed with 6 minutes 30 seconds as one cycle. The reaction solution was 200 μM dNTP mixed solution, 1.5 mM MgSO 4 solution, 1 μM each of the above primers, 1 unit of KOD-Plus- (manufactured by Toyobo Co., Ltd.), KOD-Plus-Ver. Contains 2 buffers. Thus, a gene fragment Arc5PT containing the promoter 1818 bp and terminator 1192 bp of the arserin 5 gene was obtained.

これに、上記のリン酸化反応済みGUS1遺伝子断片を連結して、β−グルクロニダーゼ遺伝子の上流にアルセリン5遺伝子のプロモーター1818bp及び下流にターミネーター1192bpを含む、プロモーター活性検定ベクターArc5PGUSを作製した。   The phosphorylated GUS1 gene fragment was ligated to this to prepare a promoter activity assay vector Arc5PGUS containing the 1818 bp promoter of the arserin 5 gene upstream of the β-glucuronidase gene and 1192 bp of the terminator downstream.

[実施例4]
(1)ダイズ種子におけるプロモーター活性の検定
上記実施例3で得られた組換えベクターArc2PGUS及び比較区としてArc5PGUSをダイズの種子へウイスカ法(特許第3312867号公報)により遺伝子導入した。
[Example 4]
(1) Assay of promoter activity in soybean seeds The recombinant vector Arc2PGUS obtained in Example 3 above and Arc5PGUS as a comparative group were introduced into soybean seeds by the whisker method (Japanese Patent No. 3321867).

ダイズ(品種:Jack)の開花25日後の莢を70%エタノール溶液に1分間、次いで次亜塩素酸ナトリウム0.5%(有効塩素濃度)溶液に30分間浸漬して莢を殺菌処理した。無菌的に登熟種子を取り出し、次に種皮を取り除いた。種子を、5〜7mm角に切断し、遺伝子導入サンプルとした。   25 days after the flowering of soybean (variety: Jack), the straw was immersed in a 70% ethanol solution for 1 minute and then in a sodium hypochlorite 0.5% (effective chlorine concentration) solution for 30 minutes to sterilize the straw. Aseptically matured seeds were removed and then the seed coats were removed. Seeds were cut into 5 to 7 mm squares to obtain gene transfer samples.

チタン酸カリウム製ウイスカLS20(チタン工業社製)5gを1.5mL容のチューブに入れ、1時間放置した後、エタノールを除去し、完全に蒸発させて、殺菌されたウイスカを得た。このウイスカの入ったチューブに滅菌水1mlを入れ、良く攪拌した。ウイスカと滅菌水を遠心分離し、上清の水を捨てた。このようにしてウイスカを洗浄した。このウイスカ洗浄操作を3回行った。その後、同チューブに公知のMS液体培地の0.5mlを加えてウイスカ懸濁液を得た。   Potassium titanate whisker LS20 (manufactured by Titanium Industry Co., Ltd.) was placed in a 1.5 mL tube and allowed to stand for 1 hour, after which ethanol was removed and completely evaporated to obtain a sterilized whisker. 1 ml of sterilized water was put into the tube containing the whisker and stirred well. Whisker and sterilized water were centrifuged and the supernatant water was discarded. In this way, the whisker was washed. This whisker washing operation was performed three times. Thereafter, 0.5 ml of a known MS liquid medium was added to the tube to obtain a whisker suspension.

上記で得られたウイスカ懸濁液の入ったチューブに、上記の種子2粒分の種子切片を入れて攪拌した後、混合物を1000rpmで10秒間遠心分離し、種子切片とウイスカを沈殿させ、上清を捨て、種子切片とウイスカの混合物を得た。   After putting the seed slices of the above two seeds into the tube containing the whisker suspension obtained above and stirring, the mixture is centrifuged at 1000 rpm for 10 seconds to precipitate the seed slices and whiskers. The seeds were discarded and a mixture of seed slices and whiskers was obtained.

この混合物を入れたチューブに、前記の組換えベクター(すなわち前記の組換えベクターArc2PGUS、又はArc5PGUS)の20μL(20μg)を加え、十分振り混ぜて均一な混合物を得た。次にこの均一な混合物の入ったチューブを18000×gで5分間遠心分離した。遠心分離した混合物を再度振り混ぜ、この操作を3回反復した。   To the tube containing the mixture, 20 μL (20 μg) of the above-described recombinant vector (that is, the above-described recombinant vector Arc2PGUS or Arc5PGUS) was added and sufficiently shaken to obtain a uniform mixture. The tube with the homogeneous mixture was then centrifuged at 18000 × g for 5 minutes. The centrifuged mixture was shaken again and this operation was repeated three times.

上記のようにして得られた、種子切片と、ウイスカと、ベクターを収容しているチューブを超音波発生機の浴槽にチューブが十分浸るように設置した。周波数40kHzの超音波を強度0.25W/cm2で1分間照射した。照射後、10分間、4℃でこの混合物を保持した。このように超音波処理した混合物を前記のMS液体培地で洗浄し、形質転換種子切片を得た。 The tube containing the seed slice, whisker, and vector obtained as described above was placed so that the tube was sufficiently immersed in the bathtub of the ultrasonic generator. Ultrasonic waves having a frequency of 40 kHz were irradiated at an intensity of 0.25 W / cm 2 for 1 minute. The mixture was kept at 4 ° C. for 10 minutes after irradiation. The mixture thus sonicated was washed with the MS liquid medium to obtain a transformed seed slice.

上記で組換えベクターを導入して得た種子切片を、MS培地にショ糖30グラム/L、寒天8g/Lを添加して得たMS寒天培地に置床した。その後に、28℃、2000ルックス、16時間日長の条件下で3日間培養を行った。   The seed slice obtained by introducing the recombinant vector as described above was placed on an MS agar medium obtained by adding 30 g / L sucrose and 8 g / L agar to MS medium. Thereafter, the cells were cultured for 3 days under conditions of 28 ° C., 2000 lux, and 16 hours of day length.

上記で得られた組換えベクターが形質転換されたダイズ種子におけるGUS染色を公知の方法(Plant Genetic Transformation and Gene Expression A laboratory manual,324頁〜327頁、Blackwell Scientific Publications LTD)に準じて行った。   GUS staining in soybean seeds transformed with the recombinant vector obtained above was performed according to a known method (Plant Genetic Transformation and Gene Expression A laboratory manual, pages 324 to 327, Blackwell Scientific Publications LTD).

ダイズ種子切片を直径3.5cmのシャーレに入れ、染色用バッファー(2mM X−Gluc(5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−β―D−グルクロン酸)、50mM NaPO4,pH7.0)を3mLずつ添加して浸漬した。37℃で一晩保温した後、染色バッファーを取り除き、70%エタノールを3mLずつ添加して洗浄した。この洗浄操作を3回繰り返した後、ダイズ種子切片におけるブルースポット数を調査した。結果を表1に示す。 A soybean seed slice was placed in a petri dish having a diameter of 3.5 cm, and a staining buffer (2 mM X-Gluc (5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-glucuronic acid), 50 mM NaPO 4 , pH 7.0) was used. 3 mL each was added and immersed. After incubating overnight at 37 ° C., the staining buffer was removed, and 3 mL of 70% ethanol was added and washed. After this washing operation was repeated three times, the number of blue spots in the soybean seed slice was examined. The results are shown in Table 1.

Figure 2010104363
Figure 2010104363

上記のように本発明区のArc2PGUSを導入した種子切片のブルースポット数は、種子特異的発現プロモーターであるアルセリン5−1プロモーターを連結したArc5PGUSよりブルースポット数が多く、種子において高い発現を示すことが認められた。   As described above, the number of blue spots in the seed section into which Arc2PGUS of the present invention is introduced is higher than that of Arc5PGUS linked to the seed-specific expression promoter Arserin 5-1 promoter, and shows high expression in seeds. Was recognized.

(2)ダイズ不定胚におけるプロモーター活性の検定
次に、本発明のプロモーターの発現時期を確認するため、胚発生の初期段階にあたるダイズ球状不定胚に遺伝子導入を行った。また、比較区としてβ−グルクロニダーゼ(GUS)遺伝子の上流にカリフラワーモザイクウイルス35Sプロモーターを連結したpBI221(Clontech社製)についても遺伝子導入を行った。
(2) Assay of promoter activity in soybean somatic embryos Next, in order to confirm the expression time of the promoter of the present invention, genes were introduced into soybean spherical somatic embryos, which are in the early stage of embryo development. In addition, gene transfer was also carried out for pBI221 (Clontech) in which a cauliflower mosaic virus 35S promoter was linked upstream of the β-glucuronidase (GUS) gene as a comparative plot.

公知の方法(K. Nishizawa, Y. Kita, M. Kitayama, M. Ishimoto. (2006) A red fluorescent protein, DsRed2, as a visual reporter for transient expression and stable transformation in soybean. Plant Cell Reports 25:1355-1361)により、ダイズ(品種:Jack)未熟種子から誘導された不定胚塊(直径3mm以下)30個を1.5mL用のチューブに加え、上記実施例4(1)と同様の方法で、遺伝子導入操作を行った。   Known methods (K. Nishizawa, Y. Kita, M. Kitayama, M. Ishimoto. (2006) A red fluorescent protein, DsRed2, as a visual reporter for transient expression and stable transformation in soybean. Plant Cell Reports 25: 1355- 1361), 30 somatic embryo masses (diameter 3 mm or less) derived from soybean (variety: Jack) immature seeds were added to a 1.5 mL tube, and the gene was transformed in the same manner as in Example 4 (1) above. The introduction operation was performed.

遺伝子導入後の不定胚塊を直径3.5cmのシャーレに入れ、公知の不定胚増殖培地を3mL加え、25℃、500ルックス、23時間日長の条件下で3日間培養を行った。上記で得られた組換えベクターが形質転換されたダイズ不定胚におけるGUS染色を上記(1)の方法でGUS染色を行った。結果を表2に示す。   The somatic embryo mass after gene introduction was placed in a petri dish having a diameter of 3.5 cm, 3 mL of a known somatic embryo growth medium was added, and the cells were cultured for 3 days under conditions of 25 ° C., 500 lux, and 23 hours of day length. GUS staining of soybean somatic embryos transformed with the recombinant vector obtained above was performed by the method of (1) above. The results are shown in Table 2.

Figure 2010104363
Figure 2010104363

上記のように本発明区のArc2PGUSはブルースポットが認められず、胚発生の初期段階にあたるダイズ球状不定胚においては、発現が認められなかった。以上のことから、本発明のアルセリン2プロモーターは、種子の登熟後期において特異的な発現を示す高発現プロモーターであることが証明された。   As described above, no blue spot was observed in Arc2PGUS of the present invention group, and expression was not observed in soybean spherical somatic embryos in the early stage of embryogenesis. From the above, it was proved that the arserin 2 promoter of the present invention is a high expression promoter showing specific expression in the late stage of seed ripening.

[実施例5]
(1)インゲンマメのアルセリン2タンパク質の発現プラスミドの構築
アルセリン2遺伝子のプロモーターの制御下で、インゲンマメのアルセリン2貯蔵タンパク質をダイズ種子中で発現させるための発現プラスミドを構築した。
[Example 5]
(1) Construction of expression plasmid of kidney bean arserin 2 protein An expression plasmid for expressing a kidney bean arserin 2 storage protein in soybean seeds was constructed under the control of the promoter of the arserin 2 gene.

上記、実施例3(1)で得られた、Arc2PCTを公知のpUHGベクター(Y. Kita,K. Nishizawa,M Takahashi, M. Kitayama, M. Ishimoto. (2007)Genetic improvement of somatic embryogenesis and regeneration in soybean and transformation of the improved breeding lines. Plant Cell Reports 26:439−447)に連結し、アルセリン2遺伝子のプロモーターによりアルセリン2タンパク質を発現するための植物形質転換ベクターの構築を行った。   As described above, Arc2PCT obtained in Example 3 (1) is a known pUHG vector (Y. Kita, K. Nishizawa, M Takahashi, M. Kitayama, M. Ishimoto, (2007) Genetic impulse. soybean and transformed of the improved breeding lines. Plant Cell Reports 26: 439-447), and a plant transformation vector for expressing the arserin 2 protein by the promoter of the arserin 2 gene was constructed.

Arc2PCTを制限酵素SpeIおよびHindIIIで切断を行い、pUHGベクターのSpeI、HindIIIサイトに連結反応を行い、植物形質転換ベクターpUHGArc2PCTを作成した。すなわち、Arc2PCTの2μgを制限酵素SpeI、HindIIIの20単位で37℃、2時間切断した後、アガロース電気泳動を行い、Arc2PCTにおいて約4.0kbの断片のみを切り出し、ジーンクリーン(Bio101社製)により精製した。一方pUHGプラスミド2μgをSpeI、HindIII20単位で37℃、2時間切断した後、ジーンクリーンにより精製した。夫々のDNAフラグメントを、Takara Ligation kitにて、16℃、3時間反応させた。   Arc2PCT was cleaved with restriction enzymes SpeI and HindIII, and ligated to the SpeI and HindIII sites of the pUHG vector to prepare a plant transformation vector pUHGArc2PCT. That is, 2 μg of Arc2PCT was cleaved with 20 units of restriction enzymes SpeI and HindIII at 37 ° C. for 2 hours, and then subjected to agarose electrophoresis. Only about 4.0 kb fragment was excised from Arc2PCT, and Gene Clean (Bio101) was used. Purified. On the other hand, 2 μg of pUHG plasmid was digested with 20 units of SpeI and HindIII at 37 ° C. for 2 hours and purified by Gene Clean. Each DNA fragment was reacted at 16 ° C. for 3 hours using Takara Ligation kit.

このようにしてプラスミドpUHGのSpeI、HindIII切断DNAフラグメントに、Arc2PCT由来の約4.0kbのSpeI、HindIII切断フラグメントを組み込んだ植物形質転換ベクターpUHGArc2PCTを作製した。   In this way, a plant transformation vector pUHGArc2PCT in which an approximately 4.0 kb SpeI and HindIII cleavage fragment derived from Arc2PCT was incorporated into the SpeI and HindIII cleavage DNA fragment of the plasmid pUHG was prepared.

(2)インゲンマメのアルセリン2タンパク質の発現プラスミドによるダイズの形質転換
公知の方法(K. Nishizawa, Y. Kita, M. Kitayama, M. Ishimoto. (2006) A red fluorescent protein, DsRed2, as a visual reporter for transient expression and stable transformation in soybean. Plant Cell Reports 25:1355−1361)により、ダイズ品種Jackの未熟種子から誘導された不定胚塊(直径3mm以下)30個を1.5ml用のチューブに加え、ウイスカー超音波法(特許第3312867号)により遺伝子導入操作を行った。
(2) Transformation of soybean by expression plasmid of kidney bean arserin 2 protein A known method (K. Nishizawa, Y. Kita, M. Kitayama, M. Ishimoto. (2006) A red fluorescent protein, u. fortified expression and stable transformation in soybean. Plant Cell Reports 25: 1355-1361), 30 somatic embryo blocks (3 mm or less in diameter) derived from immature seeds of soybean varieties Jack were added to a tube for 1.5 ml, Gene introduction was performed by the whisker ultrasonic method (Japanese Patent No. 3312867).

チタン酸カリウム製ウイスカーLS20(チタン工業社製)5mgを1.5ml容のチューブに入れ、1時間放置した後、エタノールを除去し、完全に蒸発させて、殺菌されたウイスカーを得た。このウイスカーの入ったチューブに滅菌水1mlを入れ、良く攪拌した。ウイスカーと滅菌水を遠心分離し、上清の水を捨てた。このようにしてウイスカーを洗浄した。このウイスカー洗浄操作を3回行った。その後、同チューブに公知のMS液体培地の0.5mlを加えてウイスカー懸濁液を得た。   Potassium titanate whisker LS20 (manufactured by Titanium Industry Co., Ltd.) was placed in a 1.5 ml tube and allowed to stand for 1 hour, after which ethanol was removed and completely evaporated to obtain a sterilized whisker. 1 ml of sterilized water was put into the tube containing the whisker and stirred well. The whisker and sterilized water were centrifuged and the supernatant water was discarded. The whisker was washed in this way. This whisker washing operation was performed three times. Thereafter, 0.5 ml of a known MS liquid medium was added to the tube to obtain a whisker suspension.

上記で得られたウイスカー懸濁液の入ったチューブに、上記の不定胚塊(直径3mm以下)30個を入れて攪拌した後、混合物を1000rpmで10秒間遠心分離し、不定胚塊とウイスカーを沈殿させ、上清を捨て、不定胚塊とウイスカーの混合物を得た。   In a tube containing the whisker suspension obtained above, 30 somatic embryo masses (diameter 3 mm or less) were placed and stirred, and then the mixture was centrifuged at 1000 rpm for 10 seconds to obtain somatic embryo masses and whiskers. Precipitation was carried out, and the supernatant was discarded to obtain a mixture of somatic embryo mass and whisker.

この混合物を入れたチューブに、実施例5(1)で作製したpUHGArc2PCTベクターの20μl(20μg)を加え、十分振り混ぜて均一な混合物を得た。   To the tube containing the mixture, 20 μl (20 μg) of the pUHGArc2PCT vector prepared in Example 5 (1) was added and sufficiently shaken to obtain a uniform mixture.

次にこの均一な混合物の入ったチューブを18000xgで5分間遠心分離した。遠心分離した混合物を再度振り混ぜ、この操作を3回反復した。   The tube with this homogeneous mixture was then centrifuged at 18000 × g for 5 minutes. The centrifuged mixture was shaken again and this operation was repeated three times.

上記のようにして得られた、不定胚塊と、ウイスカーと、ベクターを収容しているチューブを超音波発生機の浴槽にチューブが十分浸るように設置した。周波数40kHzの超音波を強度0.25W/cm2で1分間照射した。照射後、10分間、4℃でこの混合物を保持した。このように超音波処理した混合物を前記のMS液体培地で洗浄した。 The somatic embryo mass, whisker, and the tube containing the vector obtained as described above were placed so that the tube was sufficiently immersed in the bathtub of the ultrasonic generator. Ultrasonic waves having a frequency of 40 kHz were irradiated at an intensity of 0.25 W / cm 2 for 1 minute. The mixture was kept at 4 ° C. for 10 minutes after irradiation. The sonicated mixture was washed with the MS liquid medium.

処理後の不定胚塊を公知の不定胚増殖液体培地で1週間回転振とう培養し(100rpm)、その後にハイグロマイシンB(15mg/l)(ロッシュ・ダイアグノスティックス、マンハイム、ドイツ)を含んでいる新鮮な不定胚増殖液体培地で1週間培養した。さらに30mg/lのハイグロマイシンBを含んでいる不定胚増殖液体培地で4週間培養(毎週培地を交換する)した後、45mg/lのハイグロマイシンBを含んだ不定胚増殖液体培地で1週間選抜培養を行った。なお、遺伝子導入は各ベクターごとにマイクロチューブ12本の処理を行った。   After treatment, the somatic embryo mass is cultured with known somatic embryo growth liquid medium for 1 week by shaking (100 rpm), and then hygromycin B (15 mg / l) (Roche Diagnostics, Mannheim, Germany) is contained. And cultured for 1 week in fresh somatic embryo growth liquid medium. Furthermore, after culturing for 4 weeks in a somatic embryo growth liquid medium containing 30 mg / l hygromycin B (changing the medium every week), it was selected for 1 week in a somatic embryo growth liquid medium containing 45 mg / l hygromycin B. Culture was performed. In addition, the gene transfer was performed on 12 microtubes for each vector.

ハイグロマイシン耐性の不定胚塊を公知の不定胚成熟液体培地へ移し、4週間振とう培養(100rpm)を継続し不定胚を成熟させた。成熟した不定胚を滅菌シャーレ中に3から5日間置き乾燥させた後、公知の発芽固体培地に移した。7から10日間発芽培養を行った後、公知の発根培地に移し、発芽している幼植物体を成長させた。根と芽が伸びた後に、土壌を含んでいるポットへ植物を移し、順化するまで高湿度に維持した。   The somatic embryo mass resistant to hygromycin was transferred to a known somatic embryo maturation liquid medium, and the somatic embryo was matured by continuing shaking culture (100 rpm) for 4 weeks. Mature somatic embryos were placed in a sterile petri dish for 3 to 5 days, dried, and then transferred to a known germinating solid medium. After germination culture for 7 to 10 days, it was transferred to a known rooting medium to grow germinating seedlings. After the roots and shoots grew, the plants were transferred to pots containing soil and maintained at high humidity until acclimated.

このようにしてJack品種にpUHGArc2PCTを導入した形質転換ダイズ植物を3個体作出した。これらの形質転換ダイズの植物体は環境湿度に適応させた後、10000lx、16時間日長の環境下で栽培を継続し、すべての個体から種子を収穫した。こうして、形質転換ダイズ植物のT1世代の種子を得た。 In this manner, three transgenic soybean plants were produced in which pUHGArc2PCT was introduced into the Jack variety. These transformed soybean plants were cultivated under an environment of 10000 lx and 16 hours of day length after adaptation to environmental humidity, and seeds were harvested from all individuals. Thus, to obtain a T 1 generation of seeds of the transformed soybean plants.

(3)形質転換ダイズ種子におけるアルセリン2タンパク質の蓄積量の評価
上記で得た形質転換ダイズ種子より全タンパク質を抽出し、アルセリン2タンパク質の蓄積量をSDS−PAGE後のCBB(Coomassie Brilliant Blue R−250)染色および特異抗体を用いたウエスタンブロッティング法で評価した。
(3) Evaluation of accumulated amount of arserin 2 protein in transformed soybean seeds Total protein was extracted from the transformed soybean seeds obtained above, and the accumulated amount of arserin 2 protein was determined by CBB (Coomassie Brilliant Blue R- after SDS-PAGE). 250) Evaluated by staining and Western blotting using specific antibodies.

形質転換ダイズ種子より抽出した全タンパク質20μgをSDS−PAGEで分離し、ラピットCBB KANTO(関東化学株式会社製)による染色を行った(図1)。また、アルセリン2に対する特異抗体(独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 北海道農業研究センターから入手)を反応させた後、ECL Advance Western Blotting Detection Kit(GEヘルスケアバイオサイエンス株式会社製)を用いて検出を行った。化学発光像を、LAS4000miniPR(富士フィルム社製)で取り込んだ後、同機付属の解析ソフトウェアMultiGageを用いて解析を行った(図2)。対照として、アルセリン2遺伝子の単離を行ったインゲンマメ野生種(系統番号:G12866)及び形質転換されてないダイズ品種Jackの種子より抽出した全タンパク質を用いた。   20 μg of total protein extracted from the transformed soybean seeds was separated by SDS-PAGE and stained with Rapid CBB KANTO (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) (FIG. 1). In addition, after reacting with a specific antibody against Arserine 2 (obtained from Hokkaido National Agricultural Research Center, National Agriculture and Food Research Organization), ECL Advance Western Blotting Detection Kit (manufactured by GE Healthcare Bioscience Co., Ltd.) was used. Detection was performed. The chemiluminescence image was taken in with LAS4000miniPR (Fuji Film Co., Ltd.) and then analyzed using the analysis software MultiGage attached to the same machine (FIG. 2). As a control, the whole protein extracted from the seed of wild beans (line number: G12866) from which the Arselin 2 gene was isolated and the soybean cultivar Jack which was not transformed was used.

その結果、上記で得た形質転換ダイズ種子の各系統にインゲンマメのアルセリン2貯蔵タンパク質に相当するシグナルバンドが確認でき、アルセリン2貯蔵タンパク質のダイズ種子中への高濃度蓄積が確認できた。尚、各レーン間を比較すると、アルセリン2貯蔵タンパク質の発現量にばらつきがあるが、遺伝子導入植物において、個体ごとに導入遺伝子の発現量にばらつきが生じることが一般的な現象であることは当業者の技術常識である。また、図1では、形質転換ダイズにおいて、アルセリン2タンパク質の存在がSDS−PAGE後のCBB染色ではっきりと認められているが、通常、植物においては、導入された外来遺伝子の発現産物であるタンパク質を、SDS−PAGE後のタンパク質染色でメジャーバンドとして検出することが困難であることに鑑みれば、本実施例における該アルセリン2タンパク質の蓄積量が極めて多いことが理解できる。   As a result, a signal band corresponding to the kidney bean arserin 2 storage protein was confirmed in each line of the transformed soybean seeds obtained above, and a high concentration accumulation of the arserin 2 storage protein in the soybean seeds was confirmed. When comparing lanes, the expression level of Arserin 2 storage protein varies, but it is a common phenomenon that in transgenic plants, the expression level of the transgene varies from individual to individual. This is the common technical knowledge of contractors. In FIG. 1, the presence of the arserin 2 protein in the transformed soybean is clearly recognized by CBB staining after SDS-PAGE. Usually, in plants, proteins that are expression products of introduced foreign genes. Is difficult to detect as a major band by protein staining after SDS-PAGE, it can be understood that the accumulated amount of the arserin 2 protein in this example is extremely large.

以上の結果より、アルセリン2遺伝子のプロモーターが、ダイズ種子において、その下流に連結された目的遺伝子を高発現し、発現したタンパク質の種子中への蓄積をもたらすことが示された。   From the above results, it was shown that the promoter of the arserin 2 gene highly expresses the target gene linked downstream thereof in soybean seeds and causes accumulation of the expressed protein in the seeds.

本発明により、本来的な貯蔵器官である植物の種子にワクチン、抗体、抗生剤などの有用タンパク質を生産・蓄積させることが可能になり、医薬品原料等の効率的、安定的な供給が可能になる。   The present invention makes it possible to produce and accumulate useful proteins such as vaccines, antibodies and antibiotics in the seeds of plants, which are the original storage organs, and to enable efficient and stable supply of pharmaceutical raw materials and the like. Become.

Claims (7)

下記の(A)、(B)又は(C)に示す塩基配列を含むDNA:
(A)配列番号1の塩基配列、
(B)配列番号1の塩基配列において、1個もしくは数個の塩基が欠失、置換、挿入もしくは付加されたものであって、種子特異的なプロモーター活性を有するDNAをコードする塩基配列、
(C)前記(A)又は(B)に記載された塩基配列の部分配列であって、種子特異的なプロモーター活性を有するDNAをコードする塩基配列。
DNA containing the base sequence shown in the following (A), (B) or (C):
(A) the base sequence of SEQ ID NO: 1,
(B) a base sequence encoding a DNA having a seed-specific promoter activity, wherein one or several bases are deleted, substituted, inserted or added in the base sequence of SEQ ID NO: 1;
(C) A partial sequence of the base sequence described in (A) or (B) above, which encodes a DNA having seed-specific promoter activity.
配列番号1の塩基番号1399〜3860に記載された塩基配列を含むDNA。   A DNA comprising the base sequence set forth in base numbers 1399 to 3860 of SEQ ID NO: 1. 請求項1又は2に記載のDNAと、該DNAの下流に連結された外来タンパク質をコードする外来遺伝子と、該外来遺伝子の下流に連結されたターミネーター活性を有するDNAとを含むベクター。   A vector comprising the DNA according to claim 1 or 2, a foreign gene encoding a foreign protein linked downstream of the DNA, and a DNA having terminator activity linked downstream of the foreign gene. 前記ターミネーター活性を有するDNAは、配列番号2の塩基配列、又は配列番号2の塩基配列において、1個もしくは数個の塩基が欠失、置換、挿入もしくは付加されたものであってターミネーター活性を有するDNAをコードする塩基配列を含む、請求項3に記載のベクター。   The DNA having the terminator activity is one in which one or several bases are deleted, substituted, inserted or added in the base sequence of SEQ ID NO: 2 or the base sequence of SEQ ID NO: 2, and has a terminator activity. The vector according to claim 3, comprising a base sequence encoding DNA. 請求項3又は4に記載されたベクターが導入された形質転換植物体。   A transformed plant into which the vector according to claim 3 or 4 is introduced. 請求項3又は4に記載されたベクターが導入された形質転換種子。   A transformed seed into which the vector according to claim 3 or 4 has been introduced. 請求項1又は2に記載のDNAの制御下において、外来タンパク質をコードする外来遺伝子を植物の種子中で発現させることを特徴とする、外来タンパク質の生産方法。   A method for producing a foreign protein, comprising expressing a foreign gene encoding a foreign protein in plant seeds under the control of the DNA according to claim 1 or 2.
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