JP2012235774A - Nucleic acid construct showing responsiveness to disease stress and disease resistance inducing agent - Google Patents

Nucleic acid construct showing responsiveness to disease stress and disease resistance inducing agent Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To clarify the responsiveness of a WRKY45 gene in a rice plant, and to provide a novel nucleic acid construct that shows the responsiveness to a disease stress and a disease resistance inducing agent.SOLUTION: The nucleic acid construct comprises connecting a polynucleotide consisting of a base sequence of a sequence number 1 and consisting of a region from a transcription start point upstream 1965 to just before 3'-UTR of a WRKY45 gene in a rice plant with a polynucleotide encoding a target protein.

Description

本発明は、病害ストレス及び病害抵抗性誘導剤に対する応答性を示す核酸構築物、当該核酸構築物を有する発現ベクター、当該発現ベクターを有する形質転換体並びにトランスジェニック植物、病害ストレス等による遺伝子発現誘導方法及び病害抵抗性誘導剤のスクリーニング方法に関する。   The present invention relates to a nucleic acid construct exhibiting responsiveness to disease stress and disease resistance inducers, an expression vector having the nucleic acid construct, a transformant having the expression vector, a transgenic plant, a method for inducing gene expression due to disease stress, and the like. The present invention relates to a screening method for disease resistance inducers.

陸生植物は、種々な植物病原体の感染に曝される。病害ストレスに植物が曝されると、特定の遺伝子発現といった生化学的、生理学的及び分子的な反応が誘導され、病害ストレスに対する抵抗性を示すことが知られている。この反応は、植物細胞内における刺激の認識及びシグナル伝達の結果として進行する。一方、このような植物の特異的反応を誘導する化合物は病害抵抗性誘導剤と呼ばれており、例えば、ベンゾチアジアゾールS-メチルエステル(BTH)やジクロロイソニコチン酸(INA)などが知られている(非特許文献1:石井英夫, 植物防疫, 53, 10, 393-397(1999))。病害ストレスや病害抵抗性誘導剤によ
り引き起こされる植物の抵抗性誘導メカニズムの詳細については未だ完全に解明されていないが、植物の抵抗性誘導の指標となる物質は、病害抵抗性誘導剤の開発等に有効に利用できる。
Terrestrial plants are exposed to infections with various plant pathogens. It is known that when a plant is exposed to disease stress, biochemical, physiological and molecular reactions such as expression of specific genes are induced to show resistance to the disease stress. This reaction proceeds as a result of stimulus recognition and signal transduction in plant cells. On the other hand, compounds that induce such plant specific reactions are called disease resistance inducers, such as benzothiadiazole S-methyl ester (BTH) and dichloroisonicotinic acid (INA). (Non-Patent Document 1: Hideo Ishii, Plant Protection, 53, 10, 393-397 (1999)). Although details of plant resistance induction mechanisms caused by disease stress and disease resistance inducers have not yet been fully elucidated, substances that can be used as indicators of plant resistance induction include development of disease resistance inducers, etc. Can be used effectively.

ところで、ベンゾチアジアゾール(BTH)などの病害抵抗性誘導剤は、植物の防御応答
シグナル伝達経路(サリチル酸経路)に作用し、病原体感染時における迅速な抵抗性発現への準備効果(プライミング効果)により病害抵抗性を高めることが知られている。BTH
処理により、イネにおいて発現誘導される転写因子としてWRKY45(ワーキー45)が知られている。WRKY45は、BTHにより転写誘導される遺伝子のうち、300近くの遺伝子の転写を制御しており、サリチル酸経路を介する抵抗性誘導において非常に重要な役割を担っている(非特許文献2:Shimono et al., The Plant Cell, 19, 2064 (2007)、非特許文献3:
高辻博志ら、植物感染生理談話会論文集, 44, 1-10 (2008)及び特許文献1:WO2006/126671)。
By the way, disease resistance inducers such as benzothiadiazole (BTH) act on plant defense response signal transduction pathway (salicylic acid pathway), and disease is caused by the preparatory effect (priming effect) on rapid resistance expression at the time of pathogen infection It is known to increase resistance. BTH
WRKY45 (Warky 45) is known as a transcription factor whose expression is induced in rice by treatment. WRKY45 regulates the transcription of nearly 300 of the genes that are transcriptionally induced by BTH, and plays a very important role in resistance induction via the salicylic acid pathway (Non-Patent Document 2: Shimono et al.). al., The Plant Cell, 19, 2064 (2007), Non-Patent Document 3:
Takatsuki Hiroshi et al., Proceedings of the Plant Infection Physiology Discourse Meeting, 44, 1-10 (2008) and Patent Document 1: WO2006 / 126671).

しかしながら、病害抵抗性誘導剤処理や病害ストレス付加に起因するWRKY45遺伝子の発現メカニズム等については未だ知られていない。   However, the WRKY45 gene expression mechanism resulting from treatment with a disease resistance inducer or the addition of disease stress is not yet known.

石井英夫, 植物防疫, 53, 10, 393-397(1999)Hideo Ishii, Plant Protection, 53, 10, 393-397 (1999) Shimono et al., The Plant Cell, 19, 2064 (2007)Shimono et al., The Plant Cell, 19, 2064 (2007) 高辻博志ら, 植物感染生理談話会論文集, 44, 1-10 (2008)Takashi Hiroshi et al., Proceedings of the Plant Infection Physiology Conference, 44, 1-10 (2008)

WO2006/126671WO2006 / 126671

そこで、本発明は、イネにおけるWRKY45遺伝子の応答性を明らかにし、病害ストレス及び病害抵抗性誘導剤に対する応答性を示す新規な核酸構築物及びその利用を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention aims to clarify the responsiveness of the WRKY45 gene in rice, and to provide a novel nucleic acid construct exhibiting responsiveness to disease stress and disease resistance inducers and use thereof.

本発明者は、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、病害ストレスに特異的な発現パターンを示すWRKY45遺伝子の応答性メカニズムの一端を明らかにし、病害ストレス及び病害抵抗性誘導剤に対する応答性を示す核酸構築物を単離することに成功し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has clarified one end of the responsive mechanism of the WRKY45 gene, which shows a specific expression pattern to disease stress, and responds to disease stress and disease resistance inducers. The present inventors have succeeded in isolating a nucleic acid construct exhibiting sex and completed the present invention.

すなわち、本発明は、以下を包含する。
(1)以下の(a)、(b)又は(c)のポリヌクレオチドと、目的タンパク質をコードするポリ
ヌクレオチドとを連結してなる核酸構築物。
(a)配列番号1の塩基配列からなるポリヌクレオチド
(b)配列番号1の塩基配列において1若しくは複数の塩基が欠失、置換若しくは付加さ
れた塩基配列からなり、且つ、病害ストレス及び病害抵抗性誘導剤に対する応答性を示すポリヌクレオチド
(c)配列番号1の塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNA断片とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ病害ストレス及び病害抵抗性誘導剤に対する応答性を示すポリヌクレオチド
(2)上記目的タンパク質をコードするポリヌクレオチドは、レポーター遺伝子のコード領域であることを特徴とする(1)記載の核酸構築物。
(3)上記(1)又は(2)の核酸構築物を含む発現ベクター。
(4)上記(3)記載の発現ベクターを含む形質転換体。
(5)上記(3)記載の発現ベクターを含むトランスジェニック植物。
(6)植物体、植物器官、植物組織又は植物培養細胞である(5)記載のトランスジェニック植物。
(7)上記(5)又は(6)記載のトランスジェニック植物を培養又は栽培する植物の製造方法。
(8)上記(5)又は(6)記載のトランスジェニック植物に病害抵抗性誘導剤を接触させる又は病害ストレスを付加し、上記目的タンパク質をコードする遺伝子の発現を誘導する、遺伝子発現誘導方法。
(9)病害抵抗性誘導剤が、ベンゾチアジアゾールS-メチルエステル(BTH)又はジクロ
ロイソニコチン酸である(8)記載の遺伝子発現誘導方法。
(10)上記(2)記載の核酸構築物を含む発現ベクターを導入されてなる形質転換体に、検査対象の化合物を接触させる工程と、上記形質転換体における上記レポーター遺伝子の発現を検出する工程とを含み、上記検査対象の化合物を接触させることで上記レポーター遺伝子の発現量が亢進した場合に当該化合物を病害抵抗性誘導剤と判定する、病害抵抗性誘導剤のスクリーニング方法。
That is, the present invention includes the following.
(1) A nucleic acid construct obtained by linking the following polynucleotide (a), (b) or (c) and a polynucleotide encoding a target protein.
(a) a polynucleotide comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1
(b) a polynucleotide comprising a nucleotide sequence in which one or more bases are deleted, substituted or added in the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and exhibiting responsiveness to disease stress and disease resistance inducers
(c) a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a DNA fragment comprising a base sequence complementary to the base sequence of SEQ ID NO: 1 and exhibits responsiveness to disease stress and disease resistance inducers (2) The nucleic acid construct according to (1), wherein the polynucleotide encoding the target protein is a coding region of a reporter gene.
(3) An expression vector comprising the nucleic acid construct of (1) or (2) above.
(4) A transformant comprising the expression vector according to (3) above.
(5) A transgenic plant comprising the expression vector according to (3) above.
(6) The transgenic plant according to (5), which is a plant body, plant organ, plant tissue or plant cultured cell.
(7) A method for producing a plant for culturing or cultivating the transgenic plant according to (5) or (6) above.
(8) A method for inducing gene expression, wherein the transgenic plant according to (5) or (6) is contacted with a disease resistance inducer or added with disease stress to induce expression of a gene encoding the target protein.
(9) The gene expression induction method according to (8), wherein the disease resistance inducer is benzothiadiazole S-methyl ester (BTH) or dichloroisonicotinic acid.
(10) a step of bringing a compound to be examined into contact with a transformant into which an expression vector containing the nucleic acid construct according to (2) has been introduced; and a step of detecting the expression of the reporter gene in the transformant; A method for screening a disease resistance inducer, wherein the compound is determined to be a disease resistance inducer when the expression level of the reporter gene is increased by contacting the compound to be examined.

本発明によれば、病害ストレス及び病害抵抗性誘導剤に対する応答性を示す全く新規な核酸構築物を提供することができる。また、本発明に係る核酸構築物を利用し、レポーター遺伝子の発現を解析することで病害ストレス及び病害抵抗性誘導剤をスクリーニングすることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the completely novel nucleic acid construct which shows the responsiveness with respect to disease stress and a disease resistance inducer can be provided. Moreover, disease stress and disease resistance inducers can be screened by analyzing the expression of a reporter gene using the nucleic acid construct according to the present invention.

OsWRKY45のゲノム構造及びGUS遺伝子をドライブした核酸構築物の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the nucleic acid construct which drove the genome structure and GUS gene of OsWRKY45. pSAMHDN627-M2GUSベクタープラスミドのコンストラクトを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a construct of a pSAMHDN627-M2GUS vector plasmid. BTH処理したWRKY45-P4R3::GUS組換えイネの葉身サンプリング前の写真である。It is the photograph before the leaf blade sampling of WRKY45-P4R3 :: GUS recombinant rice treated with BTH. BTH含有ゲランガム培地で育成したWRKY45-P4R3::GUS組換えイネのサンプリング前の写真である。It is the photograph before the sampling of WRKY45-P4R3 :: GUS recombinant rice grown in BTH-containing gellan gum medium. WRKY45-P4R1::GUS組換えイネのサリチル酸非応答性及びWRKY45-P4R3::GUS組換えイネのサリチル酸応答性を示す図である。It is a figure which shows the salicylic acid non-responsiveness of WRKY45-P4R1 :: GUS recombinant rice, and the salicylic acid responsiveness of WRKY45-P4R3 :: GUS recombinant rice. WRKY45-P4R3::GUS組換えイネのイネいもち病菌感染応答性を示す図である。It is a figure which shows the rice blast fungus infection responsiveness of WRKY45-P4R3 :: GUS recombinant rice. WRKY45-P4R3::GUS組換えイネの白葉枯病菌感染応答性を示す図である。It is a figure which shows the white leaf blight infection responsiveness of WRKY45-P4R3 :: GUS recombinant rice. 素焼き鉢で栽培したWRKY45-P4R3::GUS組換えイネのBTHおよびINA応答性を示す図である。It is a figure which shows BTH and INA responsiveness of WRKY45-P4R3 :: GUS recombinant rice grown in an unglazed pot. 薬剤含有ゲランガム培地で育成したWRKY45-P4R3::GUS組換えイネのBTH応答性を示す図である。It is a figure which shows the BTH responsiveness of WRKY45-P4R3 :: GUS recombinant rice grown on a drug-containing gellan gum medium.

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

1.核酸構築物
本発明に係る核酸構築物は、以下の(a)、(b)又は(c)のポリヌクレオチドと、目的タン
パク質をコードするポリヌクレオチドとを連結したものである。
(a)配列番号1の塩基配列からなるポリヌクレオチド
(b)配列番号1の塩基配列において1若しくは複数の塩基が欠失、置換若しくは付加さ
れた塩基配列からなり、且つ、病害ストレス及び病害抵抗性誘導剤に対する応答性を示すポリヌクレオチド
(c)配列番号1の塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNA断片とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ病害ストレス及び病害抵抗性誘導剤に対する応答性を示すポリヌクレオチド
1. Nucleic acid construct The nucleic acid construct according to the present invention is obtained by linking the following polynucleotide (a), (b) or (c) and a polynucleotide encoding a target protein.
(a) a polynucleotide comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1
(b) a polynucleotide comprising a nucleotide sequence in which one or more bases are deleted, substituted or added in the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and exhibiting responsiveness to disease stress and disease resistance inducers
(c) a polynucleotide that hybridizes with a DNA fragment consisting of a base sequence complementary to the base sequence of SEQ ID NO: 1 under stringent conditions and exhibits responsiveness to disease stress and disease resistance inducers

ここで、配列番号1の塩基配列は、イネのWRKY45(OsWRKY45)遺伝子の転写開始点上流1965から3'-UTRの直前までの領域(但し、WRKY45遺伝子のコード領域における終止コドンは含まない)を含む塩基配列である。すなわち、配列番号1の塩基配列は、イネにおけるWRKY45遺伝子の転写開始点上流1965塩基とWRKY45遺伝子を含む3749塩基からなる。   Here, the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 is the region from 1965 upstream of the transcription start point of rice WRKY45 (OsWRKY45) gene to immediately before 3'-UTR (however, it does not include the stop codon in the coding region of WRKY45 gene) It is a base sequence containing. That is, the base sequence of SEQ ID NO: 1 consists of 1965 bases upstream of the transcription start point of the WRKY45 gene in rice and 3749 bases including the WRKY45 gene.

また、上記(b)において、「複数の塩基」とは、例えば1〜300個の塩基、好ましく
は1〜200個の塩基、より好ましくは1〜100個の塩基、更に好ましくは1〜50個の塩基、更に好ましくは1〜10個の塩基、更に好ましくは1〜5個の塩基を意味する。これら「複数の塩基」は、上記個数の塩基が連続する領域でも良いし、不連続の複数領域でもよい。また、配列番号1の塩基配列において、1若しくは複数の塩基が欠失、置換若しくは付加され得る領域としては、特に限定されないが、配列番号1の塩基配列に含まれる、転写に関与するモチーフ配列を除く領域であることが好ましい。モチーフ配列としては、例えば、WRKY転写因子の結合部位モチーフ(配列番号1における771〜775番目および1665〜1669番目の領域)、ACGT配列モチーフ(配列番号1における101〜104番目および1270〜1273番目の領域)、TGA配列モチーフ(配列番号1における42〜44番目および1452〜1454番目の領域)、活性化配列-1要素(activation sequence-1 elements)のコア配列で
あるTGACGT/Cモチーフ(配列番号1における1179〜1184番目および1254〜1259番目の領域)、MYBモチーフ(配列番号1における1645〜1650番目の領域)及びMYCモチーフ(配列番号1における240〜245番目および1220〜1225番目の領域)を挙げることができる。
In the above (b), the “plurality of bases” means, for example, 1 to 300 bases, preferably 1 to 200 bases, more preferably 1 to 100 bases, and further preferably 1 to 50 bases. Of bases, more preferably 1 to 10 bases, more preferably 1 to 5 bases. These “plurality of bases” may be a region where the above number of bases are continuous, or may be a discontinuous plurality of regions. In addition, the region in which one or more bases can be deleted, substituted or added in the base sequence of SEQ ID NO: 1 is not particularly limited, but a motif sequence involved in transcription contained in the base sequence of SEQ ID NO: 1 It is preferable that the region is excluded. Examples of motif sequences include WRKY transcription factor binding site motifs (regions 771 to 775 and 1665 to 1669 in SEQ ID NO: 1), ACGT sequence motifs (101 to 104 and 1270 to 1273 in SEQ ID NO: 1). Region), TGA sequence motif (regions 42 to 44 and 1452 to 1454 in SEQ ID NO: 1), TGACGT / C motif (SEQ ID NO: 1) which is the core sequence of activation sequence-1 elements 1st to 1184th and 1254-1259th regions), MYB motif (1645th to 1650th region in SEQ ID NO: 1) and MYC motif (240th to 245th and 1220th to 1225th regions in SEQ ID NO: 1) be able to.

また、配列番号1における771〜1669番目の領域は、本発明に係る核酸構築物における
病害ストレス及び病害抵抗性誘導剤に対する応答性に深く関与する領域と考えられる。よって、1若しくは複数の塩基が欠失、置換若しくは付加され得る領域としては、配列番号1における771〜1669番目の領域を除く領域であることが好ましい。
In addition, the 771st to 1669th regions in SEQ ID NO: 1 are considered to be regions that are deeply involved in the responsiveness to disease stress and disease resistance inducers in the nucleic acid construct according to the present invention. Therefore, the region where one or more bases can be deleted, substituted or added is preferably a region excluding the 771 to 1669th regions in SEQ ID NO: 1.

さらに、上記(c)において、ストリンジェントな条件とは、配列類似性が高い一対のポ
リヌクレオチドが特異的にハイブリダイズできる条件を意味する。配列類似性が高い一対のポリヌクレオチドとは、例えば90%、好ましくは95%、より好ましくは97%の同
一性を有するポリヌクレオチドを意味する。一対のポリヌクレオチド間の同一性は、Blast等の相同性検索ソフトウェアをデフォルトの設定で利用して算出することができる。こ
のようなストリンジェントな条件とは、例えば、ナトリウム濃度が25〜500mM、好ましく
は25〜300mMであり、温度が42〜68℃、好ましくは42〜65℃である。より具体的には、5×SSC(83mM NaCl、83mMクエン酸ナトリウム)、温度42℃である。
Furthermore, in the above (c), stringent conditions mean conditions under which a pair of polynucleotides having high sequence similarity can specifically hybridize. A pair of polynucleotides having high sequence similarity means, for example, a polynucleotide having 90%, preferably 95%, more preferably 97% identity. The identity between a pair of polynucleotides can be calculated using homology search software such as Blast with default settings. Such stringent conditions include, for example, a sodium concentration of 25 to 500 mM, preferably 25 to 300 mM, and a temperature of 42 to 68 ° C., preferably 42 to 65 ° C. More specifically, 5 × SSC (83 mM NaCl, 83 mM sodium citrate), temperature 42 ° C.

すなわち、上記(c)の要件は、配列番号1の塩基配列に対して90%、好ましくは95
%、より好ましくは97%の同一性を有するポリヌクレオチドからなり、かつ病害ストレス及び病害抵抗性誘導剤に対する応答性を示すポリヌクレオチドと言い換えることができる。
That is, the requirement (c) is 90% with respect to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, preferably 95
%, More preferably 97%, and can be said to be a polynucleotide exhibiting responsiveness to disease stress and disease resistance inducers.

一方、上述した(a)、(b)又は(c)のポリヌクレオチドと連結する、目的タンパク質をコ
ードするポリヌクレオチドは、特に限定されず、如何なるポリヌクレオチドであってもよい。すなわち、目的タンパク質としては、如何なるタンパク質でもよい。また、目的タンパク質をコードするポリヌクレオチドとは、当該タンパク質をコードするセンス鎖及びアンチセンス鎖のいずれも意味する。目的タンパク質をコードするポリヌクレオチドの一例としては、レポーター遺伝子を挙げることができる。レポーター遺伝子としては、β-グ
ルクロニダーゼ(GUS)遺伝子、緑色蛍光タンパク質(GFP)遺伝子、ルシフェラーゼ(LUC)遺伝子等を挙げることができる。これらレポーター遺伝子の発現量を測定することで
、上述した(a)、(b)又は(c)のポリヌクレオチドによる発現誘導活性を解析することがで
きる。
On the other hand, the polynucleotide encoding the target protein linked to the polynucleotide (a), (b) or (c) described above is not particularly limited, and may be any polynucleotide. That is, any protein may be used as the target protein. The polynucleotide encoding the target protein means both the sense strand and the antisense strand encoding the protein. An example of a polynucleotide encoding a target protein is a reporter gene. Examples of the reporter gene include β-glucuronidase (GUS) gene, green fluorescent protein (GFP) gene, luciferase (LUC) gene and the like. By measuring the expression level of these reporter genes, it is possible to analyze the expression inducing activity of the polynucleotide (a), (b) or (c) described above.

ところで、所定のポリヌクレオチドが「病害ストレス及び病害抵抗性誘導剤に対する応答性を示す」ものであるか否かは、上記目的タンパク質の発現パターンを解析することで判断できる。具体的には上記目的タンパク質をコードするポリヌクレオチドとして、所謂レポーター遺伝子を利用する。そして、この核酸構築物を用いて形質転換植物を作製する。得られた形質転換植物における上記レポーター遺伝子の発現量を、病害ストレスの付加の有無又は病害抵抗性誘導剤の接触/非接触の条件で測定する。病害ストレスの付加条件
や病害抵抗性誘導剤の接触条件におけるレポーター遺伝子の発現量が、病害ストレス無し条件や病害抵抗性誘導剤の非接触条件におけるレポーター遺伝子の発現量と比較して有意に大であれば、当該ポリヌクレオチドは「病害ストレス及び病害抵抗性誘導剤に対する応答性を示す」と判断できる。
By the way, whether or not a given polynucleotide is “showing responsiveness to disease stress and disease resistance inducer” can be determined by analyzing the expression pattern of the target protein. Specifically, a so-called reporter gene is used as the polynucleotide encoding the target protein. And a transformed plant is produced using this nucleic acid construct. The expression level of the reporter gene in the obtained transformed plant is measured under the presence or absence of addition of disease stress or the contact / non-contact conditions of the disease resistance inducer. The expression level of the reporter gene in the additional condition of disease stress and the contact condition of the disease resistance inducer is significantly larger than the expression level of the reporter gene in the condition of no disease stress and the non-contact condition of the disease resistance inducer. If there is, it can be determined that the polynucleotide "shows responsiveness to disease stress and disease resistance inducer".

このとき、病害ストレスとは、カビ、細菌、ウイルス等の植物病害原因微生物又はウイルスを感染させるストレスを意味する。病害抵抗性誘導剤としては、ベンゾチアジアゾールS-メチルエステル(BTH)、ジクロロイソニコチン酸(INA)、プロベナゾール、チアジアニル、イソチアニル、等を意味する。   At this time, disease stress means stress that infects plant disease-causing microorganisms such as molds, bacteria, viruses, or viruses. As a disease resistance inducer, benzothiadiazole S-methyl ester (BTH), dichloroisonicotinic acid (INA), probenazole, thiadianyl, isothianyl, and the like are meant.

2.発現ベクター
本発明の発現ベクターは、適当なベクターに上記核酸構築物を連結(挿入)することにより得ることができる。上述した核酸構築物を挿入するためのベクターは、宿主中で複製可能なものであれば特に限定されず、例えばプラスミド、シャトルベクター、ヘルパープラスミドなどが挙げられる。
2. Expression vector The expression vector of the present invention can be obtained by ligating (inserting) the nucleic acid construct into an appropriate vector. The vector for inserting the above-described nucleic acid construct is not particularly limited as long as it can replicate in the host, and examples thereof include plasmids, shuttle vectors, and helper plasmids.

プラスミド DNAとしては、大腸菌由来のプラスミド(例えばpBR322、pBR325、pUC118、pUC119、pUC18、pUC19、pBluescript等)、枯草菌由来のプラスミド(例えばpUB110、pTP5等)、酵母由来のプラスミド(例えばYEp13、YCp50等)などが挙げられ、ファージDNAとしてはλファージ(Charon4A、Charon21A、EMBL3、EMBL4、λgt10、λgt11、λZAP等)が挙げられる。さらに、レトロウイルス又はワクシニアウイルスなどの動物ウイルス、バキュロウイルスなどの昆虫ウイルスベクターを用いることもできる。   As plasmid DNA, plasmids derived from E. coli (eg, pBR322, pBR325, pUC118, pUC119, pUC18, pUC19, pBluescript, etc.), plasmids derived from Bacillus subtilis (eg, pUB110, pTP5, etc.), yeast-derived plasmids (eg, YEp13, YCp50, etc.) And λ phage (Charon4A, Charon21A, EMBL3, EMBL4, λgt10, λgt11, λZAP, etc.). Furthermore, animal viruses such as retrovirus or vaccinia virus, and insect virus vectors such as baculovirus can also be used.

ベクターに核酸構築物を挿入するには、まず、精製された核酸構築物を適当な制限酵素で切断し、適当なベクターDNAの制限酵素部位又はマルチクローニングサイトに挿入して
ベクターに連結する方法などが採用される。
To insert a nucleic acid construct into a vector, first, a method is used in which the purified nucleic acid construct is cleaved with an appropriate restriction enzyme, inserted into a restriction enzyme site or a multicloning site of an appropriate vector DNA, and linked to the vector. Is done.

3.形質転換体の作製
本発明の形質転換体は、本発明の発現ベクターを宿主中に導入することにより得ることができる。ここで、宿主としては、プロモーター又は目的遺伝子を発現できるものであれば特に限定されるものではないが、植物が好ましい。宿主が植物である場合は、形質転換植物(トランスジェニック植物)は以下のようにして得ることができる。
3. Production of transformant The transformant of the present invention can be obtained by introducing the expression vector of the present invention into a host. Here, the host is not particularly limited as long as it can express a promoter or a target gene, but a plant is preferable. When the host is a plant, a transformed plant (transgenic plant) can be obtained as follows.

本発明において形質転換の対象となる植物は、植物体全体、植物器官(例えば葉、花弁
、茎、根、種子等)、植物組織(例えば表皮、師部、柔組織、木部、維管束等)又は植物培
養細胞のいずれをも意味するものである。形質転換に用いられる植物としては、アブラナ科、イネ科、ナス科、マメ科等に属する植物(下記参照)が挙げられるが、これらの植物に限定されるものではない。
Plants to be transformed in the present invention include whole plants, plant organs (e.g. leaves, petals, stems, roots, seeds, etc.), plant tissues (e.g. epidermis, phloem, soft tissue, xylem, vascular bundles, etc.) ) Or plant cultured cells. Examples of plants used for transformation include plants belonging to the Brassicaceae, Gramineae, Solanum, Legumes, etc. (see below), but are not limited to these plants.

アブラナ科:シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)
ナス科:タバコ(Nicotiana tabacum)
イネ科:トウモロコシ(Zea mays) 、イネ(Oryza sativa)
マメ科:ダイズ(Glycine max)
Brassicaceae: Arabidopsis thaliana
Solanum: Tobacco (Nicotiana tabacum)
Gramineae: maize (Zea mays), rice (Oryza sativa)
Legumes: Soybean (Glycine max)

上記組換えベクターは、通常の形質転換方法、例えば電気穿孔法(エレクトロポレーション法)、アグロバクテリウム法、パーティクルガン法、PEG法等によって植物中に導入
することができる。
The recombinant vector can be introduced into a plant by a conventional transformation method such as electroporation (electroporation), Agrobacterium method, particle gun method, PEG method and the like.

例えばエレクトロポレーション法を用いる場合は、パルスコントローラーを備えたエレクトロポレーション装置により、電圧500〜1600V、25〜1000μF、20〜30msecの条件で処
理し、遺伝子を宿主に導入する。
For example, when the electroporation method is used, the gene is introduced into the host by treatment with an electroporation apparatus equipped with a pulse controller under conditions of a voltage of 500 to 1600 V, 25 to 1000 μF, and 20 to 30 msec.

また、パーティクルガン法を用いる場合は、植物体、植物器官、植物組織自体をそのまま使用してもよく、切片を調製した後に使用してもよく、プロトプラストを調製して使用してもよい。このように調製した試料を遺伝子導入装置(例えばBio-Rad社のPDS-1000/He等)を用いて処理することができる。処理条件は植物又は試料により異なるが、通常は1000〜1800psi程度の圧力、5〜6cm程度の距離で行う。   When the particle gun method is used, a plant body, a plant organ, and a plant tissue itself may be used as they are, or may be used after preparing a section, or a protoplast may be prepared and used. The sample thus prepared can be processed using a gene introduction apparatus (for example, PDS-1000 / He manufactured by Bio-Rad). The treatment conditions vary depending on the plant or sample, but are usually performed at a pressure of about 1000-1800 psi and a distance of about 5-6 cm.

また、植物ウイルスをベクターとして利用することによって、目的遺伝子を植物体に導入することができる。利用可能な植物ウイルスとしては、例えば、カリフラワーモザイクウイルスが挙げられる。すなわち、まず、ウイルスゲノムを大腸菌由来のベクターなどに挿入して組換え体を調製した後、ウイルスのゲノム中に、これらの目的遺伝子を挿入する。このようにして修飾されたウイルスゲノムを制限酵素によって組換え体から切り出し、植物宿主に接種することによって、目的遺伝子を植物宿主に導入することができる。   Moreover, a target gene can be introduced into a plant body by using a plant virus as a vector. Examples of plant viruses that can be used include cauliflower mosaic virus. That is, first, a virus genome is inserted into a vector derived from E. coli to prepare a recombinant, and then these target genes are inserted into the virus genome. The gene of interest can be introduced into a plant host by excising the viral genome thus modified from the recombinant with a restriction enzyme and inoculating the plant host.

アグロバクテリウムのTiプラスミドを利用する方法においては、アグロバクテリウム(Agrobacterium)属に属する細菌が植物に感染すると、それが有するプラスミドDNAの一部を植物ゲノム中に移行させるという性質を利用して、目的遺伝子を植物宿主に導入する。アグロバクテリウム属に属する細菌のうちアグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)は、植物に感染してクラウンゴールと呼ばれる腫瘍を形成し、また
、アグロバクテリウム・リゾゲネス(Agrobacteriumu rhizogenes)は、植物に感染して毛
状根を発生させる。これらは、感染の際にTiプラスミド又はRiプラスミドと呼ばれる各々
の細菌中に存在するプラスミド上のT-DNA領域(Transferred DNA)と呼ばれる領域が植物中に移行し、植物のゲノム中に組み込まれることに起因するものである。
In the method using the Agrobacterium Ti plasmid, when a bacterium belonging to the genus Agrobacterium infects a plant, it takes advantage of the property of transferring a part of the plasmid DNA that it has into the plant genome. The target gene is introduced into the plant host. Among the bacteria belonging to the genus Agrobacterium, Agrobacterium tumefaciens infects plants to form a tumor called crown gall, and Agrobacterium rhizogenes infects plants. To generate hairy roots. These are because the region called T-DNA region (Transferred DNA) on the plasmid that is present in each bacterium called Ti plasmid or Ri plasmid at the time of infection is transferred into the plant and integrated into the genome of the plant. This is due to

Ti又はRiプラスミド上のT-DNA領域中に、植物ゲノム中に組み込みたいDNAを挿入しておけば、アグロバクテリウム属の細菌が植物宿主に感染する際に目的とするDNAを植物ゲノ
ム中に組込むことができる。
If the DNA to be incorporated into the plant genome is inserted into the T-DNA region on the Ti or Ri plasmid, the target DNA is transferred into the plant genome when Agrobacterium bacteria infect the plant host. Can be incorporated.

形質転換の結果得られる腫瘍組織やシュート、毛状根などは、そのまま細胞培養、組織培養又は器官培養に用いることが可能であり、また従来知られている植物組織培養法を用い、適当な濃度の植物ホルモン(オーキシン、サイトカイニン、ジベレリン、アブシジン酸、エチレン、ブラシノライド等)の投与などにより植物体に再生させることができる。   Tumor tissue, shoots, hairy roots, and the like obtained as a result of transformation can be used as they are for cell culture, tissue culture or organ culture, and can be used at an appropriate concentration using a conventionally known plant tissue culture method. Of plant hormones (auxin, cytokinin, gibberellin, abscisic acid, ethylene, brassinolide, etc.).

ところで、本発明に係るDNA断片と、当該DNA断片による発現制御可能なかたちで組み込まれたレポーター遺伝子とを有する発現ベクターにより形質転換された形質転換体に検査対象の化合物を接触させ、形質転換体におけるレポーター遺伝子の発現を検出することによって、病害抵抗性誘導活性を示す化合物をスクリーニングすることができる。   By the way, the compound to be examined is brought into contact with a transformant transformed with an expression vector having the DNA fragment according to the present invention and a reporter gene incorporated in a form in which expression can be controlled by the DNA fragment. By detecting the expression of a reporter gene in, a compound showing disease resistance-inducing activity can be screened.

本発明のベクターは、上記植物宿主に導入するのみならず、大腸菌(Escherichia coli)等のエッシェリヒア属、バチルス・ズブチリス(Bacillus subtilis)等のバチルス属、又
はシュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)等のシュードモナス属に属する細菌、サッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、シゾサッカロミセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)等の酵母、COS細胞、CHO細胞等の動物細胞、あるいはSf9等の昆虫細胞などに導入して形質転換体を得ることもできる。大腸菌、酵母等の細菌を宿主とする場合は、本発明の組換えベクターが該細菌中で自律複製可能であると同時に、本発明のDNA断片、リボソーム結合配列、目的遺伝子、転写終結配列により構成されていること
が好ましい。また、本発明のDNAを制御する遺伝子が含まれていてもよい。
The vector of the present invention is not only introduced into the plant host, but also Escherichia such as Escherichia coli, Bacillus such as Bacillus subtilis, or Pseudomonas putida such as Pseudomonas putida. Transformants are introduced into yeasts such as Saccharomyces cerevisiae and Schizosaccharomyces pombe, animal cells such as COS cells and CHO cells, or insect cells such as Sf9. It can also be obtained. When a bacterium such as E. coli or yeast is used as a host, the recombinant vector of the present invention can autonomously replicate in the bacterium, and at the same time comprises the DNA fragment of the present invention, a ribosome binding sequence, a target gene, and a transcription termination sequence. It is preferable that Moreover, the gene which controls DNA of this invention may be contained.

細菌への組換えベクターの導入方法は、細菌にDNAを導入する方法であれば特に限定さ
れるものではない。例えばカルシウムイオンを用いる方法、エレクトロポレーション法等が挙げられる。
The method for introducing a recombinant vector into bacteria is not particularly limited as long as it is a method for introducing DNA into bacteria. Examples thereof include a method using calcium ions and an electroporation method.

酵母を宿主とする場合は、例えばサッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、シゾサッカロミセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)などが用いられる。酵
母への組換えベクターの導入方法は、酵母にDNAを導入する方法であれば特に限定されず
、例えばエレクトロポレーション法、スフェロプラスト法、酢酸リチウム法等が挙げられる。
When yeast is used as a host, for example, Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe and the like are used. The method for introducing a recombinant vector into yeast is not particularly limited as long as it is a method for introducing DNA into yeast. Examples thereof include an electroporation method, a spheroplast method, and a lithium acetate method.

動物細胞を宿主とする場合は、サル細胞COS-7、Vero、チャイニーズハムスター卵巣細
胞(CHO細胞)、マウスL細胞などが用いられる。動物細胞への組換えベクターの導入方法としては、例えばエレクトロポレーション法、リン酸カルシウム法、リポフェクション法等が挙げられる。
When animal cells are used as hosts, monkey cells COS-7, Vero, Chinese hamster ovary cells (CHO cells), mouse L cells and the like are used. Examples of methods for introducing a recombinant vector into animal cells include an electroporation method, a calcium phosphate method, and a lipofection method.

昆虫細胞を宿主とする場合は、Sf9細胞などが用いられる。昆虫細胞への組換えベクタ
ーの導入方法としては、例えばリン酸カルシウム法、リポフェクション法、エレクトロポレーション法などが挙げられる。
When insect cells are used as hosts, Sf9 cells and the like are used. Examples of the method for introducing a recombinant vector into insect cells include the calcium phosphate method, lipofection method, electroporation method and the like.

遺伝子が宿主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等により行うことができる。例えば、形質転換体からDNAを調製し、DNA特異的プライマーを設計してPCRを行う。PCRは、前記プラスミドを調製するために使用した条件と同様の条件で行われる。その後は、増幅産物についてアガ
ロースゲル電気泳動、ポリアクリルアミドゲル電気泳動又はキャピラリー電気泳動等を行い、臭化エチジウム、SYBR Green液等により染色し、そして増幅産物を1本のバンドとし
て検出することにより、形質転換されたことを確認する。また、予め蛍光色素等により標識したプライマーを用いてPCRを行い、増幅産物を検出することもできる。さらに、マイ
クロプレート等の固相に増幅産物を結合させ、蛍光又は酵素反応等により増幅産物を確認する方法も採用してもよい。
Whether or not the gene has been incorporated into the host can be confirmed by PCR, Southern hybridization, Northern hybridization or the like. For example, DNA is prepared from the transformant, PCR is performed by designing a DNA-specific primer. PCR is performed under the same conditions as those used for preparing the plasmid. Thereafter, the amplified product is subjected to agarose gel electrophoresis, polyacrylamide gel electrophoresis, capillary electrophoresis, etc., stained with ethidium bromide, SYBR Green solution, etc., and the amplified product is detected as a single band, Confirm that it has been transformed. Moreover, PCR can be performed using a primer previously labeled with a fluorescent dye or the like to detect an amplification product. Furthermore, a method of binding the amplification product to a solid phase such as a microplate and confirming the amplification product by fluorescence or enzyme reaction may be employed.

4.植物の製造
本発明においては、上記形質転換植物細胞等から形質転換植物体に再生することができる。再生方法としては、カルス状の形質転換細胞をホルモンの種類、濃度を変えた培地へ移して培養し、不定胚を形成させ、完全な植物体を得る方法が採用される。使用する培地としては、LS培地、MS培地などが例示される。また、得られた形質転換植物体から植物種子を得て、該植物種子から植物体を生産することもできる。形質転換植物体から植物種子を得るには、例えば、形質転換植物体を発根培地から採取し、水を含んだ土を入れたポットに移植し、一定温度下で生育させて、花を形成させ、最終的に種子を形成させる。また、種子から植物体を生産するには、例えば、形質転換植物体上で形成された種子が成熟したところで、単離して、水を含んだ土に播種し、一定温度、照度下で生育させることにより植物体を生産する。
4). Manufacture of a plant In this invention, it can reproduce | regenerate to a transformed plant body from the said transformed plant cell. As a regeneration method, a method is employed in which callus-like transformed cells are transferred to a medium with different hormone types and concentrations and cultured to form somatic embryos to obtain complete plants. Examples of the medium to be used include LS medium and MS medium. Moreover, a plant seed can be obtained from the obtained transformed plant body, and a plant body can also be produced from this plant seed. In order to obtain plant seeds from transformed plants, for example, the transformed plants are collected from the rooting medium, transplanted to pots containing water-containing soil, and grown at a constant temperature to form flowers. And finally seeds are formed. In order to produce a plant from seeds, for example, when the seed formed on the transformed plant has matured, it is isolated, sown in water-containing soil, and grown under constant temperature and illuminance. To produce a plant.

すなわち、上述のような手法により、本発明に係る核酸構築物を有する植物体を製造することができる。得られた植物体は、病害ストレス及び病害抵抗性誘導剤に応答して目的タンパク質を発現する特徴を有する。目的タンパク質として、植物体に対して病害抵抗性を付与又は強化するタンパク質を適用すれば、病害ストレス耐性植物となる。   That is, a plant having the nucleic acid construct according to the present invention can be produced by the method described above. The obtained plant body has the characteristic of expressing the target protein in response to disease stress and disease resistance inducers. When a protein that imparts or enhances disease resistance to a plant body is applied as a target protein, a disease stress resistant plant is obtained.

5.スクリーニング方法
上述した形質転換植物を利用することによって、病害抵抗性誘導剤のスクリーニング方法を構築することができる。本スクリーニング方法では、上述した(a)、(b)又は(c)のポ
リヌクレオチドと連結する、目的タンパク質をコードするポリヌクレオチドをレポーター遺伝子とする。
5. Screening method A screening method for a disease resistance inducer can be constructed by using the above-described transformed plant. In this screening method, a polynucleotide encoding the target protein linked to the polynucleotide (a), (b) or (c) described above is used as a reporter gene.

本スクリーニング方法では、先ず、上述した形質転換植物に対して検査対象の化合物を接触させる。ここで、検査対象の化合物とは、特に限定されず如何なる物質であってもよい。検査対象の化合物としては、単独の物質であってもよいし、複数の構成成分からなる混合物であってもよい。検査対象の化合物としては、例えば植物からの抽出物のように未同定の物質を含むような構成であってもよいし、既知の組成物を所定の組成比で含むような構成であってもよい。また、検査対象の化合物としては、タンパク質、核酸、脂質、多糖類、有機化合物及び無機化合物のいずれでもよい。   In this screening method, first, the compound to be examined is brought into contact with the above-described transformed plant. Here, the compound to be examined is not particularly limited and may be any substance. The compound to be examined may be a single substance or a mixture composed of a plurality of components. As a compound to be examined, for example, an unidentified substance such as an extract from a plant may be included, or a known composition may be included at a predetermined composition ratio. Good. The compound to be examined may be any of protein, nucleic acid, lipid, polysaccharide, organic compound and inorganic compound.

次に、形質転換植物における上記レポーター遺伝子の発現を検出する。レポーター遺伝子としてGUS遺伝子を使用した場合には、形質転換植物におけるGUS活性を公知の手法により測定することができる。レポーター遺伝子として他の遺伝子を使用した場合には、レポーター遺伝子に応じて公知の手法でその発現量を測定すればよい。   Next, the expression of the reporter gene in the transformed plant is detected. When the GUS gene is used as the reporter gene, the GUS activity in the transformed plant can be measured by a known technique. When another gene is used as the reporter gene, its expression level may be measured by a known method according to the reporter gene.

そして上記検査対象の化合物を接触させたときの上記レポーター遺伝子の発現量が亢進した場合に当該化合物を病害抵抗性誘導剤と判定することができる。なお、ここで、「病害抵抗性誘導剤と判定する」とは、BTHやINA等の病害抵抗性誘導剤と同様に、WRKY45(OsWRKY45)遺伝子に対する発現誘導能を有する化合物であると判定することと同義である。   When the expression level of the reporter gene is increased when the compound to be tested is brought into contact, the compound can be determined as a disease resistance inducer. As used herein, “determining as a disease resistance inducer” refers to determining that the compound has the ability to induce expression of the WRKY45 (OsWRKY45) gene, as with disease resistance inducers such as BTH and INA. It is synonymous with.

以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は以下の実
施例に限定されるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example, the technical scope of this invention is not limited to a following example.

〔実施例1〕
WRKY45遺伝子のプロモーター配列の制御下にレポーター遺伝子を持つベクタープラスミドの構築
本実施例では、図1に示すように、WRKY45遺伝子の上流領域であるP4-R1間(転写開始
点上流-1965塩基から5'-UTRまでの領域、2077塩基(配列番号2))、及び上流領域と転
写領域からなるP4-R3間(転写開始点上流-1965から3'-UTRの直前までの領域、3749塩基(配列番号1))を、イネゲノムDNAからPCR増幅した。そして、図2に示すように、PCRで
得られた増幅断片をDNAベクターpSAMHDN627-M2GUSのNcoI制限サイトに挿入してWRKY45-P4R1::GUSベクタープラスミド及びWRKY45-P4R3::GUSベクタープラスミドを作製した。なお
、WRKY45-P4R3::GUSベクタープラスミドにおいて、レポーター遺伝子であるGUS遺伝子は
、WRKY45との融合タンパク質として発現する。
[Example 1]
Construction of a vector plasmid having a reporter gene under the control of the promoter sequence of the WRKY45 gene In this example, as shown in FIG. The region up to '-UTR, 2077 bases (SEQ ID NO: 2)), and between P4-R3 consisting of upstream region and transcription region (region from upstream transcription start point -1965 to just before 3'-UTR, 3749 bases (sequence) No. 1)) was PCR amplified from rice genomic DNA. Then, as shown in FIG. 2, the amplified fragment obtained by PCR was inserted into the NcoI restriction site of DNA vector pSAMHDN627-M2GUS to prepare WRKY45-P4R1 :: GUS vector plasmid and WRKY45-P4R3 :: GUS vector plasmid. . In the WRKY45-P4R3 :: GUS vector plasmid, the GUS gene which is a reporter gene is expressed as a fusion protein with WRKY45.

WRKY45-P4R1::GUS及びWRKY45-P4R3::GUSのA. tumefaciens EHA101株への導入
上述の2種類のプラスミドをAgrobacterium tumefaciens EHA101株に導入するために、Agrobacterium tumefaciens EHA101株を、5mlのYEB培地(0.1%酵母抽出物、0.5%肉抽出
物、0.5%ペプトン、0.5%スクロース、0.05%MgSO4・7H2O)において、30℃で一晩振盪
培養した。次いで、1リットルフラスコ中で200mlのYEB培地に5mlの上記培養物を加え、
さらに30℃で5〜6時間培養した。遠心分離(4000rpmで5分間)により菌体を集め、そして100mlの10mM Tris-HCl(pH 8.0)中に懸濁した。再度、遠心分離を行い、得られた菌体を2mlのYEB培地中に懸濁した。微量遠心チューブ中でこの懸濁液の200μlと0.5μgのpBE7133H-Thioninを含む100μlのDNA溶液とを混合し、ドライアイス/エタノール浴中で凍結さ
せた(5分間)。次いで、37℃の温浴中で融解し、25分間放置した。その後、2mlのYEB培
地を添加し、30℃で1時間、振盪培養した。100μlの培養液をカナマイシン(50μg/ml)およびハイグロマイシン(50μg/ml)を含有するYEB培地上に塗布し、そして30℃で
約36時間の培養によりAgrobacterium tumefaciens EHA101株の耐性菌を得た。このAgrobacterium tumefaciens EHA101株中のGUSレポーターカセットをアルカリ-SDS法により単離
して、制限酵素分析によりその存在および構造を確認した。
Introduction of WRKY45-P4R1 :: GUS and WRKY45-P4R3 :: GUS into A. tumefaciens EHA101 strain To introduce the above two types of plasmids into Agrobacterium tumefaciens EHA101 strain, 0.1% yeast extract, 0.5% meat extract, 0.5% peptone, 0.5% sucrose, 0.05% MgSO 4 .7H 2 O) were shaken and cultured at 30 ° C. overnight. Then add 5 ml of the above culture to 200 ml YEB medium in a 1 liter flask,
Further, the cells were cultured at 30 ° C. for 5 to 6 hours. The cells were collected by centrifugation (5 minutes at 4000 rpm) and suspended in 100 ml of 10 mM Tris-HCl (pH 8.0). Centrifugation was performed again, and the obtained cells were suspended in 2 ml of YEB medium. In a microcentrifuge tube, 200 μl of this suspension and 100 μl of DNA solution containing 0.5 μg of pBE7133H-Thionin were mixed and frozen in a dry ice / ethanol bath (5 minutes). Next, it was melted in a 37 ° C. warm bath and left for 25 minutes. Then, 2 ml of YEB medium was added and cultured with shaking at 30 ° C. for 1 hour. 100 μl of the culture solution was spread on a YEB medium containing kanamycin (50 μg / ml) and hygromycin (50 μg / ml), and a resistant bacterium of Agrobacterium tumefaciens EHA101 strain was obtained by culturing at 30 ° C. for about 36 hours. The GUS reporter cassette in this Agrobacterium tumefaciens EHA101 strain was isolated by alkali-SDS method, and its presence and structure were confirmed by restriction enzyme analysis.

形質転換イネの作出
滅菌したイネ(Oryza sativa, cv. Nipponbare)の種子を、2mg/mlの2.4-ジクロロフェノキシ酢酸(以下2.4-D)を含むMS培地(T. Murashige et al., Physiol. Plant., 15, 473 (1962))で27℃で2週間培養し、カルスを形成させた。このカルスを共存培地(2mg/ml
2.4-Dおよび1g/l カザミノ酸を含むMS培地)に移植し、27℃で培養を行った。培養3日
目に、カナマイシンおよびハイグロマイシンを含むYEB培地で上記GUSレポーターカセットを含むAgrobacterium tumefaciens EHA101株を増殖させ、遠心分離した。ペレット化した菌体をLB培地に懸濁させた後、アセトシリンゴンを添加して感染用のAgrobacterium tumefaciens EHA101株菌液を作製した。この菌液を30℃で20分間保温した。培養4日目に感
染用Agrobacterium tumefaciens EHA101株菌液に上記カルス塊を加え、30℃で15分間緩やかに撹拌して、このカルス塊を感染させた。15分後にカルスを回収し、共存培地に置床した。27℃、16時間日長で3日間培養し、次いで、カルベニシリンを含むLB培地にて30℃で
1時間培養し、その後、カルスのみを回収して選抜(増殖)培(500mg/l カルベニシリン、50mg/l ハイグロマイシンを含む共存培地)に置床した。これを、27℃、16時間日長で2週間培養した。新たに増殖してきた黄白色のカルスを選抜(再分化前処理)培地(1mg/l2.4-D、0.5mg/l BAP、2g/l カザミノ酸、20g/l ショ糖、30g/l ソルビトール、500mg/l カルベニシリン、100mg/l ハイグロマイシンを含むN6培地)に移植し、約2週間培養した後、選抜(再分化)培地(0.01mg/l β-ナフタレン酢酸(NAA)、0.1mg/l BAP、1g/lカ
ザミノ酸、500mg/lカルベニシリン、100mg/lハイグロマイシンを含むN6培地)に移植した(Toki et al., Plant J., 47, 969 (2006))。約2〜3週間で再分化した形質転換イ
ネ(T0)が得られた。
Production of transgenic rice Sterilized rice (Oryza sativa, cv. Nipponbare) seeds were prepared in MS medium (T. Murashige et al., Physiol. Plant) containing 2 mg / ml of 2.4-dichlorophenoxyacetic acid (hereinafter 2.4-D). , 15, 473 (1962)) and cultured at 27 ° C. for 2 weeks to form callus. This callus was added to the co-culture medium (2mg / ml
It was transplanted to 2.4-D and 1 g / l casamino acid-containing MS medium) and cultured at 27 ° C. On the third day of culture, the Agrobacterium tumefaciens EHA101 strain containing the GUS reporter cassette was grown in a YEB medium containing kanamycin and hygromycin and centrifuged. After suspending the pelleted cells in LB medium, acetosyringone was added to prepare Agrobacterium tumefaciens EHA101 strain bacterial solution for infection. This bacterial solution was incubated at 30 ° C. for 20 minutes. On the fourth day of the culture, the above callus mass was added to the Agrobacterium tumefaciens EHA101 strain solution for infection and gently stirred at 30 ° C. for 15 minutes to infect this callus mass. After 15 minutes, the callus was collected and placed in a co-culture medium. Cultivate for 3 days at 27 ° C for 16 hours, then incubate in LB medium containing carbenicillin for 1 hour at 30 ° C, then collect only callus and select (grow) culture (500mg / l carbenicillin, 50mg / l Co-culture medium containing hygromycin). This was cultured for 2 weeks at 27 ° C. and 16 hours long. Newly grown yellowish white callus (pre-redifferentiation pretreatment) medium (1 mg / l2.4-D, 0.5 mg / l BAP, 2 g / l casamino acid, 20 g / l sucrose, 30 g / l sorbitol, N6 medium containing 500 mg / l carbenicillin and 100 mg / l hygromycin, cultured for about 2 weeks, then selected (redifferentiation) medium (0.01 mg / l β-naphthalene acetic acid (NAA), 0.1 mg / l BAP N6 medium containing 1 g / l casamino acid, 500 mg / l carbenicillin, 100 mg / l hygromycin (Toki et al., Plant J., 47, 969 (2006)). Transformed rice (T 0 ) regenerated in about 2-3 weeks was obtained.

形質転換イネ後代の作出
形質転換イネ当代(T0)を隔離温室内で栽培してT1種子を得た。このT1種子をさら
に栽培して得られた数種類のT2種子を100mg/L ハイグロマイシンを含むゲランガム培地
に播種してハイグロマイシン抵抗性を検定した。供試した個体のすべてがハイグロマイシン抵抗性を示したものをホモ接合体とした。なお、ゲランガム培地はホグラント mix 1
缶とゲルライト 3gを1Lの蒸留水に懸濁させた後、電子レンジで加温溶解させた。この15mlを管ビンに分注し、終濃度が100mg/Lとなるようにハイグロマイシンを添加した。
Production of progeny of transformed rice Transgenic rice generation (T 0 ) was cultivated in an isolated greenhouse to obtain T 1 seeds. Several kinds of T 2 seeds obtained by further cultivating the T 1 seeds were sown in a gellan gum medium containing 100 mg / L hygromycin to test the hygromycin resistance. All of the individuals tested showed hygromycin resistance as homozygotes. Gellan gum medium is Hogrant mix 1
A can and 3 g of gellite were suspended in 1 L of distilled water, and then dissolved by heating in a microwave oven. 15 ml of this was dispensed into a tube bottle, and hygromycin was added to a final concentration of 100 mg / L.

イネいもち病菌及び白葉枯病菌の接種
イネいもち病菌(Magnaporthe grisea, race 007.0)の胞子を0.01% Silwet L77水溶液に懸濁し(1〜2x105胞子/ml)、28℃(昼)/23℃(夜)の温室内で栽培した4葉期のイネ
(T0)幼苗に噴霧した後、接種箱内で暗条件下約24時間保湿後、温室に戻して栽培を続
けた。白葉枯病菌を接種するには、白葉枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, strain T7174)をOD600=0.03になるように水に懸濁し、この液に浸したハサミで6〜7葉期イネの最上位完全展開葉の先端から約3cmの部分を切断して感染させた(Kauffman et al., Plant Dis. Rep., 57, 537 (1973))。
Inoculation of rice blast fungus and white leaf blight fungus Suspended rice blast fungus (Magnaporthe grisea, race 007.0) in 0.01% Silwet L77 aqueous solution (1-2x10 5 spores / ml), 28 ℃ (daytime) / 23 ℃ (night) After spraying on the four-leaf rice (T 0 ) seedlings cultivated in the greenhouse in ( 2 ), the plants were moisturized for about 24 hours in the inoculation box under dark conditions and then returned to the greenhouse to continue cultivation. To inoculate white leaf blight fungus, white leaf blight fungus (Xanthomonas oryzae pv. Oryzae, strain T7174) is suspended in water so that OD 600 = 0.03, and the 6-7 leaf rice Approximately 3 cm from the tip of the topmost fully expanded leaf was cut and infected (Kauffman et al., Plant Dis. Rep., 57, 537 (1973)).

形質転換イネの栽培及び植物ホルモン処理
28℃(昼)/23℃(夜)の温室内で栽培した4葉期のイネ(T0)幼苗の第4葉身を長さ0.5〜1.0cmの葉片に切り、各種植物ホルモンを含む0.01% Silwet L77水溶液又は溶媒のみ(mock)に浸漬し、明条件下30℃で約6時間処理した。処理に用いた植物ホルモンとその濃
度は以下の通りである。すなわち、Sodium salicylate (SA, 1 mM)、Indole-3-acetic acid (IAA, 50 μM)、gibberellin A3 (GA3, 50 μM), Kinetin (CK, 50 μM)、1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC, 50 μM)、abscisic acid ((±)-cis-trans, ABA, 50 μM)、methyl jasmonate (ME-JA, 50 μM)及びbrassinolide (BR, 2 μM)である。
Cultivation and plant hormone treatment of transformed rice
Cut the 4th leaf of rice (T 0 ) seedlings grown in a greenhouse at 28 ° C (daytime) / 23 ° C (nighttime) into 0.5-1.0cm leaf pieces and contain various plant hormones. It was immersed in% Silwet L77 aqueous solution or solvent only (mock) and treated at 30 ° C. for about 6 hours under bright conditions. The plant hormones used for treatment and their concentrations are as follows. That is, sodium salicylate (SA, 1 mM), Indole-3-acetic acid (IAA, 50 μM), gibberellin A3 (GA 3 , 50 μM), Kinetin (CK, 50 μM), 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC, 50 μM), abscisic acid ((±) -cis-trans, ABA, 50 μM), methyl jasmonate (ME-JA, 50 μM) and brassinolide (BR, 2 μM).

形質転換イネの栽培及び病害抵抗性誘導剤処理その1
28℃(昼)/23℃(夜)の温室内で栽培した4葉期のイネ(T0)幼苗の第4葉身を長さ0.5〜1.0cmの葉片に切り、50μMのBTHを含む0.01% Silwet L77水溶液又は溶媒のみ(mock)に浸漬し、明条件下30℃で約6時間処理した。
Cultivation of transformed rice and treatment with disease resistance inducer 1
Cut the 4th leaf of rice (T 0 ) seedlings grown in a greenhouse at 28 ° C (daytime) / 23 ° C (nighttime) into 0.5-1.0cm leaf pieces and 0.01% containing 50µM BTH It was immersed in% Silwet L77 aqueous solution or solvent only (mock) and treated at 30 ° C. for about 6 hours under bright conditions.

形質転換イネの栽培及び病害抵抗性誘導剤処理その2
組換えイネホモ接合体(T2)の幼苗を直径6cmの素焼き鉢に移植して、32℃(昼)/27
℃(夜)で、4葉期後期まで栽培した。これに400μMのBTHおよび333倍希釈のクミテンを
含む1%アセトン水溶液または400μMのINAおよび333倍希釈のクミテンを含む1%アセトン溶液を100 ml土壌潅注処理した。無処理区は333倍希釈のクミテンを含む1%アセトン溶液処
理区とし、薬剤処理後3日目の4葉をサンプリングした(図3)。
Cultivation of transformed rice and treatment with disease resistance inducer 2
Recombinant rice homozygote (T 2 ) seedlings were transplanted into an unglazed pot with a diameter of 6 cm, and 32 ° C (daytime) / 27
Cultivation at ℃ (night) until the late four-leaf stage. This was subjected to 100 ml soil irrigation treatment with 1% acetone aqueous solution containing 400 μM BTH and 333-fold diluted cumene or 1% acetone solution containing 400 μM INA and 333-fold diluted cumene. The untreated group was treated with a 1% acetone solution containing cumene diluted 333 times, and four leaves on the third day after drug treatment were sampled (FIG. 3).

形質転換イネの栽培及び病害抵抗性誘導剤処理その3
組換えイネ ホモ接合体(T2)の5粒をBTH含有ゲランガム培地中に軽く埋め込み、蒸留水を入れたビーカーと一緒に透明なケースに入れ、ラップでケースの口を塞いだ。2-3葉
期まで27℃の恒温室において蛍光照明下で栽培し、地上部全てをサンプルとした(図4)
。BTHの終濃度は10-7 M、10-6 M、10-5M又は10-4 Mとし、アセトンを1%添加したものをコントロールとした。
Cultivation of transformed rice and treatment with disease resistance inducers (3)
Five recombinant rice homozygotes (T 2 ) were lightly embedded in BTH-containing gellan gum medium, placed in a transparent case together with a beaker containing distilled water, and the case mouth was closed with a wrap. Cultivated under fluorescent lighting in a constant temperature room at 27 ℃ until 2-3 leaf stage, and sampled all the above-ground parts (Fig. 4)
. The final concentration of BTH was 10 −7 M, 10 −6 M, 10 −5 M or 10 −4 M, and 1% acetone was added as a control.

GUS染色
上述のイネいもち病菌を接種したイネの葉身は、90%のアセトン液で2〜3秒間洗浄する
ことにより表面のワックス層を除去した後、GUS染色液に浸して37℃で2〜4時間発色さ
せた。一方、植物ホルモン処理またはBTH処理したイネの葉片はそのままGUS染色液(下記)に浸し、37℃で2〜4時間発色させた(Gallagher, GUS protocols, Academic Press, Inc., pp. 103-104 (1992))。
GUS staining Rice leaves inoculated with the rice blast fungus described above were washed with 90% acetone solution for 2-3 seconds to remove the wax layer on the surface, and then immersed in GUS staining solution at 37 ° C. for 2 to 2 hours. Color was developed for 4 hours. On the other hand, the plant hormone-treated or BTH-treated rice leaf pieces were immersed in a GUS staining solution (below) and developed for 2 to 4 hours at 37 ° C. (Gallagher, GUS protocols, Academic Press, Inc., pp. 103-104). (1992)).

GUS染色液の組成:1.0 mM X-glucuronide、10 mM EDTA、0.5 mM Potassium Ferricyanide、0.5 mM Potassium Ferrocyanide、0.1% Triton X-100、20% Methanol、50 mM Potassium phosphate buffer、pH 7.0 Composition of GUS staining solution: 1.0 mM X-glucuronide, 10 mM EDTA, 0.5 mM Potassium Ferricyanide, 0.5 mM Potassium Ferrocyanide, 0.1% Triton X-100, 20% Methanol, 50 mM Potassium phosphate buffer, pH 7.0

GUS活性測定
上述の素焼き鉢で栽培して薬剤処理後にサンプリングしたイネおよび薬剤含有ゲランガム培地で栽培したイネの葉身を、液体窒素を注いだ乳鉢中で粉砕した後、エッペンドルフチューブに入れて100μlのEX buffer(下記)を加えて激しく攪拌した。その後15000 rpm、4℃で5分間遠心し、上清を回収した。回収した上清10μlを100μl 4- MUG/EX bufferへ懸濁し、37℃で1時間インキュベートした。コントロールとして100μl 4- MUG/EX bufferのみもインキュベートした。インキュベート後、1.4 mlの0.2 M Na2CO3を加え、反応を停止した(コントロールも同様)。これを、GUS活性測定するまでは遮光して氷中に入れた。
GUS activity measurement Rice grown in the above-mentioned clay pot and sampled after drug treatment and rice leaf grown in drug-containing gellan gum medium were ground in a mortar filled with liquid nitrogen, then placed in an eppendorf tube and 100 μl EX buffer (below) was added and stirred vigorously. Thereafter, centrifugation was performed at 15000 rpm and 4 ° C. for 5 minutes, and the supernatant was collected. 10 μl of the collected supernatant was suspended in 100 μl 4-MUG / EX buffer and incubated at 37 ° C. for 1 hour. As a control, 100 μl 4-MUG / EX buffer alone was also incubated. After the incubation, 1.4 ml of 0.2 M Na 2 CO 3 was added to stop the reaction (the control was the same). This was placed in ice protected from light until the GUS activity was measured.

EX bufferの組成:5mM EDTA 200μl, 0.1% TritonX-100, 10mM 2-mercaptoethanol, 50mM
NaHPO4 (pH7.0)
Composition of EX buffer: 5mM EDTA 200μl, 0.1% TritonX-100, 10mM 2-mercaptoethanol, 50mM
NaHPO4 (pH7.0)

GUS活性は、backgroundとして0.2 M Na2CO3でゼロ補正を行った後、EX355、EM460で測
定した。検量線は4-methyl umbelliferone(4-MU)を用いて作成した。
GUS activity was measured with EX355 and EM460 after zero correction with 0.2 M Na 2 CO 3 as background. A calibration curve was prepared using 4-methyl umbelliferone (4-MU).

結果:植物ホルモン応答性
WRKY45-P4R1::GUS組換えイネ(T0)の葉片は植物ホルモンの有無に関わらずGUS活性を示した(図5)。一方、WRKY45-P4R3::GUS組換えイネ(T0)においては、mock処理(-SA
)ではGUS活性は認められないが、SA処理(+SA)により顕著にGUS活性が誘導された(図5)。他のホルモン処理によるGUS活性の誘導は認められなかった。これらの結果から、RKY45-P4R3::GUSコンストラクトを持つ組換えイネは、SAに対して特異的に応答してGUS活性
を発現することが明らかとなった。
Result: Plant hormone responsiveness
Leaf pieces of WRKY45-P4R1 :: GUS recombinant rice (T 0 ) showed GUS activity regardless of the presence or absence of plant hormones (FIG. 5). On the other hand, in WRKY45-P4R3 :: GUS recombinant rice (T 0 ), mock treatment (-SA
) Did not show GUS activity, but SA treatment (+ SA) significantly induced GUS activity (FIG. 5). Induction of GUS activity by other hormone treatments was not observed. From these results, it was revealed that recombinant rice having RKY45-P4R3 :: GUS construct expresses GUS activity in response to SA specifically.

この結果から、WRKY45遺伝子における病害ストレスや病害抵抗性誘導剤への応答性は、WRKY45遺伝子の上流領域のみでは不十分であり、イントロンも含むWRKY45遺伝子の転写領域が必要であることが明らかとなった。   From this result, it became clear that the WRKY45 gene responsiveness to disease stress and disease resistance inducers is not sufficient only in the upstream region of the WRKY45 gene, and the transcription region of the WRKY45 gene including the intron is required. It was.

結果:病原菌感染に対する応答性
WRKY45-P4R3::GUS組換えイネ(T0)にイネいもち病菌を接種した結果、感染部位周辺
の組織において接種後2日および3日後にGUS活性が検出された(図6)。白葉枯病菌接種後のイネ葉身においては、接種後2日目において接種部位から一定距離はなれた部位にGUS活性が検出された(図7)。いずれの場合も、非感染上位葉ではGUS活性は観察されなか
った(データ非表示)。
Result: Responsiveness to pathogen infection
As a result of inoculating rice blast fungus on WRKY45-P4R3 :: GUS recombinant rice (T 0 ), GUS activity was detected 2 and 3 days after inoculation in tissues around the infected site (FIG. 6). In rice blades after inoculation with white leaf blight fungus, GUS activity was detected at a site separated from the site of inoculation on the second day after inoculation (FIG. 7). In all cases, GUS activity was not observed in uninfected upper leaves (data not shown).

なお、図7に示す写真において、右側の葉身切断面がイネ白葉枯病菌の接種部位であり、GUS活性は当該接種部位のみではなく図中左方に広がって観察される。   In the photograph shown in FIG. 7, the right-sided blade cut surface is the inoculation site of the rice leaf blight fungus, and GUS activity is observed not only in the inoculation site but also on the left in the figure.

結果:病害抵抗性誘導剤応答性
WRKY45-P4R3::GUS組換えイネ(T0)においては、SA処理と同様にBTH処理によって顕著にGUS活性が誘導されることがGUS染色から明らかとなった(データ非表示)。そこで、WRKY45-P4R3::GUS組換えイネホモ接合体(T2)を材料として、BTH処理により誘導されるGUS活性を定量的に測定した。その結果、素焼き鉢で栽培してBTH処理後にサンプリングした
イネ葉身では、GUS活性が顕著に誘導されることが明らかとなった(図8)。また、BTHと
同様に病害抵抗性誘導剤として知られているジクロロイソニコチン酸(INA)を処理した
場合もGUS活性が顕著に誘導された(図8)。一方、BTH含有ゲランガム培地で育成したイ
ネにおいても薬剤処理濃度の増加に伴うGUS活性の誘導が認められたが、薬害が発生する
処理濃度区ではGUS活性の誘導が小さくなった(図9)。
Result: Disease resistance inducer responsiveness
In WRKY45-P4R3 :: GUS recombinant rice (T 0 ), it was revealed from GUS staining that GUS activity was remarkably induced by BTH treatment in the same manner as SA treatment (data not shown). Therefore, GUS activity induced by BTH treatment was quantitatively measured using WRKY45-P4R3 :: GUS recombinant rice homozygote (T 2 ) as a material. As a result, it was revealed that GUS activity was significantly induced in rice leaf blades cultivated in an unglazed pot and sampled after BTH treatment (FIG. 8). In addition, treatment with dichloroisonicotinic acid (INA), which is known as a disease resistance inducer like BTH, significantly induced GUS activity (FIG. 8). On the other hand, in rice grown on BTH-containing gellan gum medium, the induction of GUS activity was observed with increasing drug treatment concentration, but the induction of GUS activity was smaller in the treatment concentration group where phytotoxicity occurred (FIG. 9).

Claims (10)

以下の(a)、(b)又は(c)のポリヌクレオチドと、目的タンパク質をコードするポリヌク
レオチドとを連結してなる核酸構築物。
(a)配列番号1の塩基配列からなるポリヌクレオチド
(b)配列番号1の塩基配列において1若しくは複数の塩基が欠失、置換若しくは付加さ
れた塩基配列からなり、且つ、病害ストレス及び病害抵抗性誘導剤に対する応答性を示すポリヌクレオチド
(c)配列番号1の塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNA断片とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ病害ストレス及び病害抵抗性誘導剤に対する応答性を示すポリヌクレオチド
A nucleic acid construct obtained by linking the following polynucleotide (a), (b) or (c) and a polynucleotide encoding a target protein.
(a) a polynucleotide comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1
(b) a polynucleotide comprising a nucleotide sequence in which one or more bases are deleted, substituted or added in the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and exhibiting responsiveness to disease stress and disease resistance inducers
(c) a polynucleotide that hybridizes with a DNA fragment consisting of a base sequence complementary to the base sequence of SEQ ID NO: 1 under stringent conditions and exhibits responsiveness to disease stress and disease resistance inducers
上記目的タンパク質をコードするポリヌクレオチドが、レポーター遺伝子のコード領域であることを特徴とする請求項1記載の核酸構築物。   The nucleic acid construct according to claim 1, wherein the polynucleotide encoding the target protein is a coding region of a reporter gene. 請求項1又は2記載の核酸構築物を含む発現ベクター。   An expression vector comprising the nucleic acid construct according to claim 1 or 2. 請求項3記載の発現ベクターを含む形質転換体。   A transformant comprising the expression vector according to claim 3. 請求項3記載の発現ベクターを含むトランスジェニック植物。   A transgenic plant comprising the expression vector according to claim 3. 植物体、植物器官、植物組織又は植物培養細胞である請求項5記載のトランスジェニック植物。   The transgenic plant according to claim 5, which is a plant body, a plant organ, a plant tissue or a plant cultured cell. 請求項5又は6記載のトランスジェニック植物を培養又は栽培する植物の製造方法。   The manufacturing method of the plant which culture | cultivates or grows the transgenic plant of Claim 5 or 6. 請求項5又は6記載のトランスジェニック植物に病害抵抗性誘導剤を接触させる又は病害ストレスを付加し、上記目的タンパク質をコードする遺伝子の発現を誘導する、遺伝子発現誘導方法。   A gene expression inducing method, wherein the transgenic plant according to claim 5 or 6 is contacted with a disease resistance inducer or added with disease stress to induce expression of a gene encoding the target protein. 病害抵抗性誘導剤が、ベンゾチアジアゾールS-メチルエステル(BTH)又はジクロロイ
ソニコチン酸である、請求項8記載の遺伝子発現誘導方法。
The gene expression induction method according to claim 8, wherein the disease resistance inducer is benzothiadiazole S-methyl ester (BTH) or dichloroisonicotinic acid.
請求項2記載の核酸構築物を含む発現ベクターを導入されてなる形質転換体に、検査対象の化合物を接触させる工程と、上記形質転換体における上記レポーター遺伝子の発現を検出する工程とを含み、上記検査対象の化合物を接触させることで上記レポーター遺伝子の発現量が亢進した場合に当該化合物を病害抵抗性誘導剤と判定する、病害抵抗性誘導剤のスクリーニング方法。   A step of bringing a compound to be tested into contact with a transformant into which an expression vector containing the nucleic acid construct according to claim 2 has been introduced; and a step of detecting the expression of the reporter gene in the transformant, A screening method for a disease resistance inducer, wherein when the expression level of the reporter gene is increased by contacting a compound to be examined, the compound is determined as a disease resistance inducer.
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