JP2013039064A - Insect resistant protein, and insect resistant gene encoding insect resistant protein - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、耐虫性タンパク質、該耐虫性タンパク質をコードする耐虫性遺伝子、該耐虫性遺伝子を組み換えた組換えDNA、これらを含有する組換えベクター、組換えベクターが導入された宿主細胞及び植物細胞、宿主細胞を含む形質変換体及びその子孫又はクローンである形質変換体、植物細胞を含む形質変換植物体及びその子孫又はクローンである形質変換植物体、形質変換植物体の繁殖材料、これらにより回収された回収タンパク質、並びに、これらを有効成分とする耐虫剤に関する。 The present invention relates to an insect-resistant protein, an insect-resistant gene encoding the insect-resistant protein, a recombinant DNA obtained by recombining the insect-resistant gene, a recombinant vector containing these, and a host into which the recombinant vector has been introduced Cells and plant cells, transformants comprising host cells and transformants which are descendants or clones thereof, transformed plants comprising plant cells and transformed plants which are descendants or clones thereof, and propagation materials of transformed plants Further, the present invention relates to recovered proteins recovered by these, and insecticides containing these as active ingredients.
耐虫性を有するタンパク質(以下「耐虫性タンパク質」という。)は、植物に耐虫性の遺伝子を導入し、耐虫性植物の遺伝育種を行う上で必要不可欠な素材である。
また、微生物、培養細胞、多細胞動植物個体に発現させ回収した耐虫性タンパク質を散布することにより新規の農薬等の耐虫剤として用いることも可能である。
A protein having insect resistance (hereinafter referred to as “insect-resistant protein”) is an indispensable material for introducing an insect-resistant gene into a plant and performing genetic breeding of the insect-resistant plant.
Moreover, it is also possible to use as insecticides, such as a novel agrochemical, by spraying the insect-resistant protein which was expressed and collect | recovered to microorganisms, a cultured cell, and a multicellular animal and plant individual.
現在、産業上広く用いられている耐虫性タンパク質としてはグラム陽性細菌であるBacillus thuringiensisが生産するBt毒素(タンパク質)が挙げられる。かかるBt毒素は低濃度(1ppm程度)で殺虫・耐虫性活性を示すことが知られている(例えば、非特許文献1又は2参照)。 Currently, an insect-resistant protein widely used in industry includes Bt toxin (protein) produced by Bacillus thuringiensis, a Gram-positive bacterium. It is known that such Bt toxin exhibits insecticidal / insect-resistant activity at a low concentration (about 1 ppm) (see, for example, Non-Patent Document 1 or 2).
ところが、上記Bt毒素は、バクテリア由来であり、遺伝子組み換え作業等、組換え体の遺伝子資源として使用するのに根強い抵抗感がある。
また、Bt毒素に対しては、耐性・抵抗性を持つ昆虫出現の出現が危惧・報告されており、実際コナガ・アワのメイガ等で抵抗性昆虫が出現している。これらのことから、植物由来の耐虫性タンパク質の発見が望まれている。
However, the Bt toxin is derived from bacteria and has a persistent resistance to use as a genetic resource for recombinants such as genetic recombination work.
In addition, with regard to Bt toxins, the emergence of resistant and resistant insects has been feared and reported, and in fact, resistant insects have emerged in the Japanese moths such as Japanese moths. From these things, discovery of plant-derived insect-resistant protein is desired.
これに対し、植物由来の耐虫性タンパク質としては、ササゲ由来のプロテアーゼインヒビター(例えば、特許文献1又は非特許文献3参照)や、インゲン由来のアミラーゼインヒビター(例えば、非特許文献4参照)や、スノードロップ由来のレクチン(例えば、特許文献2又は非特許文献5参照)が知られている。
また、本発明者等は、クワ由来の耐虫性タンパク質であるMLX56を発明し、特許出願している(例えば、特許文献3参照)。
In contrast, plant-derived insect-resistant proteins include cowpea-derived protease inhibitors (for example, see Patent Document 1 or Non-Patent Document 3), kidney bean-derived amylase inhibitors (for example, see Non-Patent Document 4), Snowdrop-derived lectins (see, for example, Patent Document 2 or Non-Patent Document 5) are known.
In addition, the present inventors have invented MLX56, which is an insect-resistant protein derived from mulberry, and have applied for a patent (see, for example, Patent Document 3).
しかしながら、特許文献1又は非特許文献3に記載のプロテアーゼインヒビター、非特許文献4に記載のアミラーゼインヒビター)、特許文献2又は非特許文献5に記載のレクチンは、いずれも耐虫性活性が弱いという欠点がある。すなわち、プロテアーゼインヒビターは、総タンパク質の2%にも達する高濃度で加えても蛾の幼虫の成長を2週間で半分にした程度にしか耐虫性活性を発揮しない。アミラーゼインヒビターは、エンドウに発現させた場合で豆の総可溶性タンパク質の2〜3%と多量に発現させてやっと7割のマメゾウムシが途中で死ぬが、3割は正常に育ってしまう。また、1%だと8割以上が正常に成虫まで成育してしまう。レクチンは、人工飼料に総タンパク質量の2%濃度と多量に加えた餌を蛾幼虫に一月食べさせても体重が20〜50%軽くなる程度にしか耐虫性活性を発揮しない。 However, the protease inhibitor described in Patent Document 1 or Non-Patent Document 3, the amylase inhibitor described in Non-Patent Document 4), and the lectin described in Patent Document 2 or Non-Patent Document 5 all have low insect resistance activity. There are drawbacks. That is, protease inhibitors exhibit insect-resistant activity only to the extent that the growth of moth larvae was halved in 2 weeks, even when added at a high concentration reaching 2% of the total protein. When amylase inhibitors are expressed in peas, they are expressed in a large amount of 2-3% of the total soluble protein of beans, and finally 70% of the weevil die on the way, but 30% grows normally. Moreover, if it is 1%, more than 80% will grow normally to an adult. Lectins exhibit insect-resistant activity only to the extent that their body weight is reduced by 20 to 50% even if the larvae are fed in a diet containing 2% of the total protein amount and a large amount of the total amount of protein in an artificial feed for one month.
一方で、多量(%オーダー)の耐虫性タンパク質を植物に発現させることは、植物にとって負担であり、該植物の成長に悪影響を与えかねない。
また、バクテリア等に発現させたものを散布する場合でも、多量の耐虫性タンパク質を散布しなければならない欠点があり、散布による耐虫性の効果も緩慢であり害虫防除上問題がある。
On the other hand, expressing a large amount (% order) of insect-resistant protein in a plant is a burden on the plant and may adversely affect the growth of the plant.
In addition, even when spraying what is expressed in bacteria or the like, there is a drawback that a large amount of insect-resistant protein must be sprayed, and the insect-resistant effect by spraying is slow, and there is a problem in pest control.
なお、本発明者等は、クワ由来の耐虫性タンパク質であるMLX56を発明しているが、いずれ耐性・抵抗性を持つ昆虫等が出現する可能性があることを考慮すると、別の種類の新たな耐虫性タンパク質を発明することが求められている。 The present inventors have invented MLX56, which is an insect-resistant protein derived from mulberry. However, considering that insects having resistance / resistance may eventually appear, another kind of There is a need to invent new insect-resistant proteins.
本発明は、少量であっても虫に対して十分な耐虫性を示す耐虫性タンパク質、該耐虫性タンパク質をコードする耐虫性遺伝子、該耐虫性遺伝子を組み換えた組換えDNA、これらを含有する組換えベクター、組換えベクターが導入された宿主細胞及び植物細胞、組換えベクターを宿主に導入した形質変換体、これらにより回収された回収タンパク質、並びに、これらを有効成分とする耐虫剤を提供することを目的とする。 The present invention relates to an insect-resistant protein exhibiting sufficient insect resistance even in a small amount, an insect-resistant gene encoding the insect-resistant protein, a recombinant DNA obtained by recombining the insect-resistant gene, Recombinant vectors containing these, host cells and plant cells into which the recombinant vector has been introduced, transformants into which the recombinant vector has been introduced into the host, recovered proteins recovered therefrom, and resistance to these containing active ingredients The purpose is to provide an insecticide.
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討したところ、トウガン葉が他のウリ科植物葉に比べてエリサンに対して顕著な耐虫性(毒性・成長阻害活性)を示し、その耐虫性が滲出液に含まれる高分子因子(タンパク質)に起因することを見出した。なお、滲出液とは、植物の傷口より滲み出てくる液体を意味し、例えば、乳液や篩管滲出液等が挙げられる。
そして、他種植物由来のタンパク質性の耐虫性因子を新たに特定するためにトウガンの滲出液中のタンパク質を分画したところ、所定のアミノ酸配列を有するタンパク質が上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that Togan leaves have remarkable insect resistance (toxicity / growth inhibitory activity) against erisan compared to other Cucurbitaceae leaves. It was found that the worm property was caused by a high molecular factor (protein) contained in the exudate. In addition, exudate means the liquid which exudes from the wound of a plant, for example, an emulsion, a sieve tube exudate, etc. are mentioned.
And when the protein in the exudate of tougan was newly fractionated in order to newly identify a proteinaceous insect-resistant factor derived from another species of plant, it was found that a protein having a predetermined amino acid sequence could solve the above problem The headline and the present invention were completed.
本発明は、(1)植物由来の耐虫性タンパク質であって、篩部レクチン(phloem lectin)と60%以上の相同性を有するアミノ酸配列を有する耐虫性タンパク質に存する。 The present invention resides in (1) a plant-derived insect-resistant protein having an amino acid sequence having 60% or more homology with a phloem lectin.
本発明は、(2)植物由来の耐虫性タンパク質であって、配列表の配列番号2に示される第1部分アミノ酸配列と60%以上の相同性を有するアミノ酸配列及び配列表の配列番号3に示される第2部分アミノ酸配列と60%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸配列を2以上含む耐虫性タンパク質に存する。 The present invention provides (2) a plant-derived insect-resistant protein having an amino acid sequence having 60% or more homology with the first partial amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing and SEQ ID NO: 3 in the sequence listing The insect-resistant protein comprising at least one amino acid sequence selected from the group consisting of amino acid sequences having 60% or more homology with the second partial amino acid sequence shown in FIG.
本発明は、(3)植物由来の耐虫性タンパク質であって、配列表の配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する相同性が60%以上である耐虫性タンパク質に存する。 The present invention resides in (3) an insect-resistant protein derived from a plant, wherein the homology to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing is 60% or more.
本発明は、(4)植物がウリ科植物であり、該ウリ科植物の滲出液から抽出される上記(1)〜(3)のいずれか1つに記載の耐虫性タンパク質に存する。 The present invention resides in (4) the insect-resistant protein according to any one of the above (1) to (3), wherein the plant is a Cucurbitaceae plant and is extracted from an exudate of the Cucurbitaceae plant.
本発明は、(5)上記(1)〜(4)のいずれか1つに記載の耐虫性タンパク質をコードする耐虫性遺伝子に存する。 The present invention resides in (5) an insect resistance gene encoding the insect resistance protein according to any one of (1) to (4) above.
本発明は、(6)植物由来の耐虫性遺伝子であって、配列表の配列番号4に示される塩基配列に対する相同性が60%以上である耐虫性遺伝子に存する。 The present invention resides in (6) an insect resistance gene derived from a plant, wherein the homology to the base sequence represented by SEQ ID No. 4 in the sequence listing is 60% or more.
本発明は、(7)配列表の配列番号4に示される塩基配列を含む第1DNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズされている第2DNA、又は、該第2DNAと相補的な塩基配列を有する第3DNAを含む耐虫性遺伝子に存する。 The present invention comprises (7) a second DNA hybridized under stringent conditions with a first DNA comprising the base sequence shown in SEQ ID NO: 4 in the sequence listing, or a base sequence complementary to the second DNA. It resides in an insect resistance gene containing the third DNA.
本発明は、(8)上記(5)〜(7)のいずれか1つに記載の耐虫性遺伝子を組み換えた組換えDNAに存する。 The present invention resides in (8) a recombinant DNA obtained by recombining the insect resistance gene according to any one of (5) to (7) above.
本発明は、(9)上記(5)〜(7)のいずれか1つに記載の耐虫性遺伝子又は上記(8)記載の組換えDNAを含有する組換えベクターに存する。 The present invention resides in (9) a recombinant vector comprising the insect resistance gene according to any one of (5) to (7) above or the recombinant DNA according to (8) above.
本発明は、(10)上記(9)記載の組換えベクターが導入された宿主細胞に存する。 The present invention resides in (10) a host cell into which the recombinant vector described in (9) has been introduced.
本発明は、(11)上記(9)記載の組換えベクターが導入された植物細胞に存する。 The present invention resides in (11) a plant cell into which the recombinant vector according to (9) is introduced.
本発明は、(12)上記(10)記載の宿主細胞を含む形質変換体に存する。 The present invention resides in (12) a transformant comprising the host cell described in (10) above.
本発明は、(13)上記(12)記載の形質変換体の子孫又はクローンである形質変換体に存する。 The present invention resides in (13) a transformant which is a descendant or clone of the transformant described in (12) above.
本発明は、(14)上記(11)記載の植物細胞を含む形質変換植物体に存する。 This invention exists in the transformed plant body containing the plant cell of (14) said (11) description.
本発明は、(15)上記(14)記載の形質変換植物体の子孫又はクローンである形質変換植物体に存する。 The present invention resides in (15) a transformed plant that is a descendant or clone of the transformed plant described in (14) above.
本発明は、(16)上記(14)又は(15)に記載の形質変換植物体から得られる繁殖材料に存する。 The present invention resides in (16) a propagation material obtained from the transformed plant described in (14) or (15) above.
本発明は、(17)上記(10)記載の宿主細胞により回収された回収タンパク質に存する。 The present invention resides in (17) a recovered protein recovered by the host cell described in (10) above.
本発明は、(18)上記(11)記載の植物細胞により回収された回収タンパク質に存する。 The present invention resides in (18) a recovered protein recovered by the plant cell described in (11) above.
本発明は、(19)上記(12)又は(13)に記載の形質変換体若しくは上記(14)又は(15)に記載の形質変換植物体により回収された回収タンパク質に存する。 The present invention resides in (19) a recovered protein recovered by the transformant described in (12) or (13) above or the transformed plant described in (14) or (15) above.
本発明は、(20)上記(1)〜(4)のいずれか1つに記載の耐虫性タンパク質を有効成分とする耐虫剤に存する。 The present invention resides in (20) an insect-resistant agent comprising the insect-resistant protein according to any one of (1) to (4) as an active ingredient.
本発明は、(21)上記(5)〜(7)のいずれか1つに記載の耐虫性遺伝子を有効成分とする耐虫剤に存する。 The present invention resides in (21) an insect-resistant agent containing the insect-resistant gene according to any one of (5) to (7) as an active ingredient.
本発明は、(22)上記(17)〜(19)のいずれか1つに記載の回収タンパク質を有効成分とする耐虫剤に存する。 The present invention resides in (22) an insect-resistant agent comprising the recovered protein according to any one of (17) to (19) as an active ingredient.
本発明の耐虫性タンパク質によれば、篩部レクチン(Phloem lectin)と60%以上の相同性を有するものとすることで、極めて低濃度(例えば、人工飼料の湿体あたり0.01%)であっても、十分な耐虫性を発揮することができる。 According to the insect-resistant protein of the present invention, an extremely low concentration (for example, 0.01% per wet body of artificial feed) by having a homology of 60% or more with a phloem lectin. Even so, sufficient insect resistance can be exhibited.
本発明の耐虫性タンパク質によれば、配列表の配列番号2に示される第1部分アミノ酸配列と60%以上の相同性を有するアミノ酸配列及び配列表の配列番号3に示される第2部分アミノ酸配列と60%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸配列を2以上含むものとすることで、上記同様、極めて低濃度であっても、十分な耐虫性を発揮することができる。 According to the insect-resistant protein of the present invention, the amino acid sequence having 60% or more homology with the first partial amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing and the second partial amino acid shown in SEQ ID NO: 3 in the sequence listing By including two or more amino acid sequences selected from the group consisting of amino acid sequences having 60% or more homology with the sequences, sufficient insect resistance is exhibited even at extremely low concentrations, as described above. be able to.
本発明の耐虫性タンパク質によれば、配列表の配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する相同性が60%以上である耐虫性タンパク質とすることで、少量であっても虫に対してより十分な耐虫性を示す。 According to the insect-resistant protein of the present invention, an insect-resistant protein having a homology of 60% or more with respect to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing is more effective against insects even in a small amount. Shows sufficient insect resistance.
本発明の耐虫性タンパク質は、植物がウリ科植物であり、該ウリ科植物の滲出液から抽出されるものであると、該篩管液中の主要成分として含まれるので、精製が比較的容易となる。 The insect-resistant protein of the present invention is a cucurbitaceae plant, and if it is extracted from the exudate of the cucurbitaceae plant, it is contained as a main component in the sieve tube liquid, so that the purification is relatively It becomes easy.
本発明の耐虫性遺伝子は上述した耐虫性タンパク質をコードしたものである。例えば、配列表の配列番号4に示される塩基配列に対する相同性が60%以上である耐虫性遺伝子によれば、植物、微生物、培養細胞、多細胞動植物、昆虫等の生物に遺伝子導入を行い遺伝子耐虫性植物の遺伝育種を行うことにより、得られる遺伝子耐虫性生物は、十分な耐虫性を発揮するものとなる。なお、耐虫性遺伝子を組み換えた組換えDNA、及び、配列表の配列番号4に示される塩基配列を含む第1DNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズされている第2DNA、又は、該第2DNAと相補的な塩基配列を有する第3DNA、を含む耐虫性遺伝子、も同様の効果を奏する。 The insect resistance gene of the present invention encodes the aforementioned insect resistance protein. For example, according to an insect resistance gene having a homology of 60% or more with respect to the base sequence shown in SEQ ID NO: 4 in the sequence listing, gene introduction is carried out into organisms such as plants, microorganisms, cultured cells, multicellular animals and plants, and insects. By carrying out genetic breeding of gene insect-resistant plants, the obtained gene insect-resistant organisms exhibit sufficient insect resistance. In addition, the second DNA hybridized under stringent conditions with the recombinant DNA obtained by recombination of the insect resistance gene and the first DNA containing the base sequence shown in SEQ ID NO: 4 in the sequence listing, or the second DNA Insect-resistant genes containing a third DNA having a complementary base sequence with the same effect.
本発明の組換えベクターは、異種の宿主に、上記耐虫性遺伝子又は組換えDNAを運ぶ機能を発揮する。これにより、耐虫性遺伝子又は組換えDNAを他の遺伝子に組み込むことができる。
例えば、組換えベクターを宿主細胞や植物細胞に導入することができる。
The recombinant vector of the present invention exhibits a function of carrying the above insect resistance gene or recombinant DNA to a heterologous host. Thereby, an insect resistance gene or recombinant DNA can be integrated into another gene.
For example, a recombinant vector can be introduced into a host cell or plant cell.
本発明の形質変換体は、宿主細胞を含む。また、その子孫又はクローンを含む。例えば、耐虫性遺伝子又は組換えDNAにより形質変換された大腸菌に、耐虫性を発現させることが可能である。 The transformant of the present invention includes a host cell. Also includes its progeny or clones. For example, insect resistance can be expressed in E. coli transformed with an insect resistance gene or recombinant DNA.
本発明の形質変換植物体は、植物細胞を含む。また、その子孫又はクローンを含む。例えば、耐虫性遺伝子又は組換えDNAにより形質変換された植物には、煩雑な農薬散布の作業を省けると共に、茎等の植物組織内部に潜み、駆除しにくい害虫に対しても、容易に効果を発揮することができる。 The transformed plant of the present invention contains plant cells. Also includes its progeny or clones. For example, plants transformed with insect-resistant genes or recombinant DNA can be dispensed with complicated pesticide spraying operations, and are also effective against pests that lurk inside plant tissues such as stems and are difficult to control. Can be demonstrated.
なお、宿主細胞、植物細胞、形質変換体又は形質変換植物体により回収された回収タンパク質においても、十分な耐虫性を発揮する。 In addition, sufficient insect resistance is exhibited even in the recovered protein recovered by the host cell, the plant cell, the transformant or the transformed plant.
本発明の繁殖材料は、形質変換植物体から得られるので、十分な耐虫性を発揮する。 Since the propagation material of the present invention is obtained from a transformed plant body, it exhibits sufficient insect resistance.
本発明の耐虫剤によれば、人体に被害をもたらす虫や植物の成長を阻害する虫等を簡便に取り除くことができる。
上記耐虫性タンパク質、上記耐虫性遺伝子又は上記回収タンパク質は、耐虫剤の有効成分として好適に用いられる。
According to the insecticide of the present invention, it is possible to easily remove insects that cause damage to human bodies, insects that inhibit plant growth, and the like.
The insect-resistant protein, the insect-resistant gene or the recovered protein is preferably used as an active ingredient of an insect-resistant agent.
本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
(耐虫性タンパク質)
本発明の耐虫性タンパク質は、配列表の配列番号1に示されるアミノ酸配列を有する。なお、該アミノ酸配列と60%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは95%以上の相同性を有するものが本発明に含まれる。
Preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
(Insect-resistant protein)
The insect-resistant protein of the present invention has the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing. The present invention includes those having homology of 60% or more, preferably 80% or more, more preferably 95% or more with the amino acid sequence.
ここで、本発明において、「耐虫性」とは、殺虫性又は虫の成長を阻害する特性(成長阻害性)を意味する。
また、「アミノ酸配列と60%以上の相同性」とは、アミノ酸配列において、60%以上のアミノ酸が同じ配列になっていることを意味する。すなわち、アミノ酸配列において、60%未満の1若しくは複数のアミノ酸が置換、欠失、付加及び/又は挿入により変換されていてもよいことを意味する。
Here, in the present invention, “insect resistance” means insecticidal properties or properties that inhibit insect growth (growth inhibitory properties).
Further, “60% or more homology with an amino acid sequence” means that 60% or more amino acids are the same sequence in the amino acid sequence. That is, in the amino acid sequence, it means that less than 60% of one or more amino acids may be converted by substitution, deletion, addition and / or insertion.
アミノ酸配列の相同性は、カーリン及びアルチュールによるアルゴリズムBLAST(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87:2264-2268, 1990、Proc Natl Acad Sci USA 90: 5873, 1993)を用いて決定できる。ちなみに、BLASTのアルゴリズムに基づいたBLASTNやBLASTXと呼ばれるプログラムが開発されている(Altschul SF, et al: J Mol Biol 215: 403, 1990)。 Amino acid sequence homology can be determined using the algorithm BLAST (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 2264-2268, 1990, Proc Natl Acad Sci USA 90: 5873, 1993) by Carlin and Arthur. Incidentally, programs called BLASTN and BLASTX based on the BLAST algorithm have been developed (Altschul SF, et al: J Mol Biol 215: 403, 1990).
BLASTXを用いてアミノ酸配列を解析する場合、パラメーターは、例えばscore=50、wordlength=3とする。
BLASTとGapped BLASTプログラムを用いる場合は、各プログラムのデフォルトパラメーターを用いる。なお、これらの解析方法の具体的な手法は公知である(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)。
When an amino acid sequence is analyzed using BLASTX, parameters are set to score = 50 and wordlength = 3, for example.
When using BLAST and Gapped BLAST programs, the default parameters of each program are used. In addition, the specific method of these analysis methods is well-known (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/).
本発明の耐虫性タンパク質は、配列表の配列番号1に示されるアミノ酸配列の8残基目から155残基目及び156残基目から303残基目で、篩部レクチン(Phloem lectin)と60%以上の相同性を有する。すなわち、本発明の耐虫性タンパク質は、アミノ酸配列に、篩部レクチンとしてのモチーフが略保存されていることから、篩部レクチンファミリーに属するタンパク質であるといえる。 The insect-resistant protein of the present invention includes residues 8 to 155 and residues 156 to 303 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, and a phloem lectin and Has a homology of 60% or more. That is, the insect-resistant protein of the present invention can be said to be a protein belonging to the sieve lectin family since the motif as the sieve lectin is substantially preserved in the amino acid sequence.
配列表の配列番号2に示されるアミノ酸配列(以下「第1部分アミノ酸配列」という。)は、配列番号1に示されるアミノ酸配列の8残基目から155残基目であり、配列表の配列番号3に示されるアミノ酸配列(以下「第2部分アミノ酸配列」という。)は、配列番号1に示されるアミノ酸配列の156残基目から303残基目である。
したがって、上記耐虫性タンパク質は、篩部レクチンと60%以上の相同性を有する第1部分アミノ酸配列及び第2部分アミノ酸配列を有するものである。なお、本発明においては、第1部分アミノ酸配列と60%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは95%以上の相同性を有していればよく、第2部分アミノ酸配列と60%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは95%以上の相同性を有していればよい。
The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing (hereinafter referred to as “first partial amino acid sequence”) is the 8th to 155th residues of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, The amino acid sequence shown in No. 3 (hereinafter referred to as “second partial amino acid sequence”) is the 156th to 303rd residues of the amino acid sequence shown in SEQ ID No. 1.
Accordingly, the insect-resistant protein has a first partial amino acid sequence and a second partial amino acid sequence having 60% or more homology with the sieve lectin. In the present invention, 60% or more, preferably 80% or more, more preferably 95% or more of homology with the first partial amino acid sequence, and more preferably 60% or more with the second partial amino acid sequence, The homology is preferably 80% or more, more preferably 95% or more.
ここで、本発明の耐虫性タンパク質においては、第1部分アミノ酸配列と60%以上の相同性を有するアミノ酸配列及び第2部分アミノ酸配列と60%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸配列を2以上含んでいればよい。すなわち、第1部分アミノ酸配列のみが複数含まれていてもよく、第2部分アミノ酸配列のみが複数含まれていてもよく、第1部分アミノ酸配列及び第2部分アミノ酸配列が含まれていてもよい。この場合、極めて低濃度であっても、十分な耐虫性を発揮することができる。 Here, in the insect-resistant protein of the present invention, from the group consisting of an amino acid sequence having 60% or more homology with the first partial amino acid sequence and an amino acid sequence having 60% or more homology with the second partial amino acid sequence It suffices if it contains at least one selected amino acid sequence. That is, a plurality of first partial amino acid sequences may be included, only a second partial amino acid sequence may be included, or a first partial amino acid sequence and a second partial amino acid sequence may be included. . In this case, sufficient insect resistance can be exhibited even at a very low concentration.
なお、第1部分アミノ酸配列及び第2部分アミノ酸配列は、システイン残基が存在しないという特徴を有している。ちなみに、既知の篩部レクチンは、ジスルフィド結合によって他の分子との相互作用をしていると考えられるため、システイン残基を有している。このため、上記耐虫性タンパク質は、新規の作用機構で耐虫性を発現しているものと考えられる。例えば、昆虫消化管内に存在する囲食膜の主要構成成分の一つがキチンであることから、囲食膜が耐虫活性に関係しているとも考えられる。 Note that the first partial amino acid sequence and the second partial amino acid sequence have a characteristic that a cysteine residue does not exist. Incidentally, the known sieve lectin has a cysteine residue because it is considered to interact with other molecules by a disulfide bond. For this reason, it is considered that the insect-resistant protein expresses insect resistance by a novel action mechanism. For example, chitin is one of the main components of the envelope that exists in the insect gastrointestinal tract, and it is considered that the envelope is related to insect resistance.
本発明の耐虫性タンパク質は、植物由来のタンパク質であることが好ましい。この場合、バクテリア由来に比べて、消費者に抵抗性が少ない。
この植物としては、特に限定されないが、滲出液を出す植物であることが好ましい。
具体例としては、ウリ科、キク科、キキョウ科、ヒルガオ科、クワ科、トウダイグサ科、ガガイモ科、キョウチクトウ科、バショウ科、ケシ科、ウルシ科、オトギリソウ科、マメ科、サボテン科、ユリ科等の植物が挙げられる。
The insect-resistant protein of the present invention is preferably a plant-derived protein. In this case, the consumer is less resistant than bacteria.
Although it does not specifically limit as this plant, It is preferable that it is a plant which takes out an exudate.
Specific examples include cucurbitaceae, asteraceae, asteraceae, convolvulaceae, mulberry, euphorbiaceae, scallop, oleander, scallop, poppy, urushi, hypericaceae, legume, cactus, lily, etc. Plant.
これらの中でも、上記植物がウリ科植物であることが好ましい。すなわち、上記耐虫性タンパク質は、ウリ科植物の滲出液から抽出されたものであることがより好ましい。
ウリ科植物の中でも、耐虫性タンパク質は、トウガン葉のトウガンBenincasa hispida滲出液から抽出されたものであることが更に好ましい。この場合、耐虫性タンパク質は滲出液の主要成分であるので、精製が比較的容易となる。
Among these, it is preferable that the said plant is a Cucurbitaceae plant. That is, the insect-resistant protein is more preferably extracted from an exudate of a Cucurbitaceae plant.
Among Cucurbitaceae plants, the insect-resistant protein is more preferably one extracted from a eucalyptus Benincasa hispida exudate of Tougan leaves. In this case, since the insect-resistant protein is a major component of the exudate, purification becomes relatively easy.
上記耐虫性タンパク質によれば、極めて低濃度であっても、十分な耐虫性を発揮する。なお、上記耐虫性タンパク質が耐虫性活性を示す虫としては、例えば、鞘翅目、鱗翅目、双翅目、膜翅目、半翅目、直翅目、蜻翅目等の種類の昆虫、ダニ等の節足動物が挙げられる。 According to the insect-resistant protein, sufficient insect resistance is exhibited even at a very low concentration. Examples of insects that exhibit the insect-resistant activity of the insect-resistant protein include insects of the order Coleoptera, Lepidoptera, Diptera, Hymenoptera, Hemiptera, Straight-eye, Lepidoptera, etc. And arthropods such as ticks.
上記耐虫性タンパク質は、殺虫剤、農薬、耐虫用餌等の耐虫剤として好適に用いられる。
ここで、耐虫用餌とは、餌中に耐虫性物質を含有させ、虫に食べさせることにより、耐虫性を発揮させる餌を意味する。すなわち、上記耐虫性タンパク質は、耐虫性餌として用いられると、人体に被害をもたらす虫や植物の成長を阻害する虫等がそれを食べることにより、虫の成長が阻害され、又は、虫が死滅されることになるので、虫を簡便に取り除くことができる。
The insect-resistant protein is suitably used as an insect-resistant agent such as an insecticide, agricultural chemical, insect-proof bait.
Here, the insect-resistant bait means a bait that exhibits insect resistance by containing an insect-resistant substance in the bait and feeding the insect. That is, when the insect-resistant protein is used as an insect-resistant bait, insects that cause damage to the human body, insects that inhibit the growth of plants, and the like eat it, and thus insect growth is inhibited, or insects Will be killed, so insects can be removed easily.
上記耐虫性タンパク質においては、配列表の配列番号1に示されるアミノ酸配列の両末端に、別のアミノ酸が接続されていてもよい。
この場合、優れた耐虫性を発揮させる観点から、上記別のアミノ酸を含むタンパク質の総量の0.1質量%以上が上記アミノ酸配列になるようにすることが好ましく、0.2質量%以上が上記アミノ酸配列になるようにすることがより好ましい。
In the above insect-resistant protein, another amino acid may be connected to both ends of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing.
In this case, from the viewpoint of exerting excellent insect resistance, it is preferable that 0.1% by mass or more of the total amount of the protein containing the other amino acid is the amino acid sequence, and 0.2% by mass or more. More preferably, the amino acid sequence is as described above.
本発明の耐虫性タンパク質には、配列番号1に示されるアミノ酸配列において1若しくは複数のアミノ酸が置換、欠失、付加及び/又は挿入されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする変異体、誘導体、アレル、バリアント及びホモログ等も含まれる。 The insect-resistant protein of the present invention includes a variant, a derivative encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1. Alleles, variants and homologues are also included.
このようなアミノ酸配列に係るDNAを調製するための方法としては、例えば、site−directed mutagenesis法(Kramer, W. & Fritz, H.-J. (1987) Oligonucleotide-directed construction of mutagenesis via gapped duplex DNA. Methods in Enzymology, 154: 350-367)等が挙げられる。 As a method for preparing DNA related to such an amino acid sequence, for example, site-directed mutagenesis method (Kramer, W. & Fritz, H.-J. (1987) Oligonucleotide-directed construction of mutagenesis via gapped duplex DNA Methods in Enzymology, 154: 350-367).
本発明の耐虫性タンパク質は、固相法や液相法、生物的な合成方法により合成することができる。
ここで、固相法とは、表面をアミノ基で修飾した直径0.1mm程度のポリスチレン高分子ゲルのビーズ等を固相として用い、ここから脱水反応によって1つずつアミノ酸鎖を伸長していき、目的とするアミノ酸配列ができあがったら固相表面から切り出し、目的の物質を得る方法である。
また、液相法とは、合成しようするタンパク質を固相に固定せず、液相で合成を行うものであり、アミノ酸残基を1つ伸長するたびに精製を行う方法である。
The insect-resistant protein of the present invention can be synthesized by a solid phase method, a liquid phase method, or a biological synthesis method.
Here, the solid phase method uses a polystyrene polymer gel bead having a diameter of about 0.1 mm whose surface is modified with an amino group as a solid phase, and from there, the amino acid chain is extended one by one by a dehydration reaction. When the target amino acid sequence is completed, the target substance is obtained by cutting out from the solid surface.
The liquid phase method is a method in which synthesis is performed in a liquid phase without fixing the protein to be synthesized to the solid phase, and purification is performed every time one amino acid residue is extended.
生物的な合成方法とは、大量発現にふさわしいプロモーターの支配下に合成しようとするタンパク質の遺伝暗号をもつ翻訳領域を結合させた人工的なDNAを構築し、大腸菌、酵母、昆虫もしくは脊椎動物の培養細胞に合成させる方法である。なお、必ずしも生きた細胞を用いるとは限らず、遺伝子の転写及び翻訳に関わる因子を全て含む細胞抽出物を用いた無細胞転写翻訳系を用いる場合を含む。 Biological synthesis is a method for constructing artificial DNA that combines a translation region with the genetic code of a protein to be synthesized under the control of a promoter suitable for mass expression. It is a method of synthesizing to cultured cells. In addition, it does not necessarily use a living cell, but includes the case of using a cell-free transcription / translation system using a cell extract containing all factors involved in gene transcription and translation.
本発明の耐虫性タンパク質は、以下のようにして精製される。
まず、ウリ科植物のトウガン滲出液を抽出し、これを上清と粒子層とに分離する。この分離手段としては、特に限定されないが、遠心分離、ろ過等が挙げられる。
The insect-resistant protein of the present invention is purified as follows.
First, a toucan exudate from a cucurbitaceae plant is extracted and separated into a supernatant and a particle layer. The separation means is not particularly limited, and examples thereof include centrifugation and filtration.
分離手段として、遠心分離を行う場合、遠心力は、15000〜20000Gとすることが好ましく、1〜60分間回転させることが好ましい。そうすると、所望のタンパク質が少なくとも5%(体積(ml)に対する質量(g)の割合)以上含まれる上清が得られる。なお、得られた上清は、遠心分離後、孔径0.1〜0.8μmのフィルターでろ過することが好ましい。これにより、コンタミ等の不純物を確実に除去できる。 When performing centrifugation as the separating means, the centrifugal force is preferably 15000 to 20000 G, and is preferably rotated for 1 to 60 minutes. Then, a supernatant containing at least 5% of a desired protein (a ratio of mass (g) to volume (ml)) is obtained. In addition, it is preferable to filter the obtained supernatant with a filter with a pore diameter of 0.1 to 0.8 μm after centrifugation. Thereby, impurities such as contamination can be reliably removed.
次いで、得られた上清から本発明の耐虫性タンパク質を抽出する。かかる抽出手段としては、ゲル濾過クロマトグラフィー、電気泳動、イオン交換クロマトグラフィー等が挙げられる。
これらの中でも、イオン交換クロマトグラフィーを用いることが好ましく、本発明の場合は陰イオン交換クロマトグラフィーを用いることがより好ましい。
そして、得られた画分を、半透膜を用いて脱塩し、濃縮することにより、耐虫性タンパク質を含む活性画分が得られる。なお、陰イオン交換クロマトグラフィーによる分画、脱塩、濃縮は、必要に応じて繰り返して行ってもよい。
Next, the insect-resistant protein of the present invention is extracted from the obtained supernatant. Examples of such extraction means include gel filtration chromatography, electrophoresis, ion exchange chromatography and the like.
Among these, it is preferable to use ion exchange chromatography. In the present invention, it is more preferable to use anion exchange chromatography.
And the active fraction containing an insect-resistant protein is obtained by desalting and concentrating the obtained fraction using a semipermeable membrane. The fractionation, desalting, and concentration by anion exchange chromatography may be repeated as necessary.
(耐虫性遺伝子)
本発明の耐虫性遺伝子は、上述した耐虫性タンパク質の配列番号1に示されるアミノ酸配列をコードしたものである。すなわち、本発明の耐虫性遺伝子は、植物由来であり、配列表の配列番号4に示される塩基配列を有する。なお、該塩基配列と60%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは95%以上の相同性を有するものが本発明に含まれる。
(Insect resistance gene)
The insect resistance gene of the present invention encodes the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 of the above insect resistance protein. That is, the insect resistance gene of the present invention is derived from a plant and has a base sequence represented by SEQ ID NO: 4 in the sequence listing. The present invention includes those having homology of 60% or more, preferably 80% or more, more preferably 95% or more with the base sequence.
ここで、「耐虫性遺伝子」とは、耐虫性の遺伝形質を規定する因子をいう。通常、染色体上に一定の順序に配列している。
また、「塩基配列と60%以上の相同性」とは、塩基配列において、60%以上の塩基配列が同じ配列になっていることを意味する。すなわち、塩基配列において、60%未満の1若しくは複数の塩基が置換、欠失、付加及び/又は挿入により変換されていてもよいことを意味する。
Here, the term “insect resistance gene” refers to a factor that defines a genetic trait of insect resistance. Usually, they are arranged in a certain order on the chromosome.
Further, “60% or more homology with the base sequence” means that 60% or more of the base sequences are the same in the base sequence. That is, it means that in the base sequence, less than 60% of one or more bases may be converted by substitution, deletion, addition and / or insertion.
なお、塩基配列の相同性は、カーリン及びアルチュールによるアルゴリズムBLAST(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87:2264-2268, 1990、Proc Natl Acad Sci USA 90: 5873, 1993)を用いて決定できる。 The homology of the nucleotide sequence can be determined using the algorithm BLAST (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 2264-2268, 1990, Proc Natl Acad Sci USA 90: 5873, 1993) by Carlin and Arthur. .
BLASTXを用いて塩基配列を解析する場合、パラメーターは、例えばscore=100、wordlength=12とする。BLASTとGapped BLASTプログラムを用いる場合は、各プログラムのデフォルトパラメーターを用いる。 When a base sequence is analyzed using BLASTX, parameters are set to score = 100 and wordlength = 12, for example. When using BLAST and Gapped BLAST programs, the default parameters of each program are used.
上記耐虫性遺伝子において、配列表の配列番号4に示される塩基配列は、トウガン葉柄組織由来全RNAを鋳型にして、逆転写反応を行い、得られたcDNAを用い、精製タンパク質より同定したN末端アミノ酸配列より設計したdegenerate primerを利用したPCRにより同定される。 In the above insect-resistant gene, the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 4 in the sequence listing is the N sequence identified from the purified protein using the cDNA obtained by performing reverse transcription reaction using total RNA derived from Togan petiole tissue. It is identified by PCR using a degenerate primer designed from the terminal amino acid sequence.
上記耐虫性遺伝子によれば、植物、微生物、培養細胞、多細胞動植物、昆虫等の生物に遺伝子導入を行い遺伝子耐虫性生物の遺伝育種を行うことにより、得られる遺伝子耐虫性生物は、十分な耐虫性を発揮するものとなる。 According to the above insect-resistant gene, by introducing a gene into an organism such as a plant, a microorganism, a cultured cell, a multicellular animal or plant, and an insect and performing genetic breeding of the insect-resistant organism, , Exhibiting sufficient insect resistance.
上記耐虫性遺伝子は、殺虫剤、農薬、耐虫用餌等の耐虫剤として好適に用いられる。なお、耐虫用餌とは、上述したものと同義である。 The insect resistance gene is preferably used as an insecticide such as an insecticide, an agrochemical, and insect bait. The insect-resistant bait has the same meaning as described above.
本発明の耐虫性遺伝子には、配列番号4に示される塩基配列において1若しくは複数の塩基が置換、欠失、付加及び/又は挿入された塩基配列からなる変異体、誘導体、アレル、バリアント及びホモログ等も含まれる。 The insect resistance gene of the present invention includes variants, derivatives, alleles, variants, and the like that have a base sequence in which one or more bases are substituted, deleted, added, and / or inserted in the base sequence shown in SEQ ID NO: 4. Homologs and the like are also included.
また、このような塩基配列に係るDNAを調製するための当業者によく知られた方法としては、例えば、site−directed mutagenesis法(Kramer, W.& Fritz,H.-J. (1987) Oligonucleotide-directed construction of mutagenesis via gapped duplex DNA.Methods in Enzymology, 154:350-367)等がある。 In addition, methods well known to those skilled in the art for preparing DNAs having such base sequences include, for example, the site-directed mutagenesis method (Kramer, W. & Fritz, H.-J. (1987) Oligonucleotide -directed construction of mutagenesis via gapped duplex DNA. Methods in Enzymology, 154: 350-367).
上記耐虫性遺伝子は、配列表の配列番号4に示される塩基配列を含むDNA(以下便宜的に「第1DNA」という。)とストリンジェントな条件下でハイブリダイズされているDNA(以下便宜的に「第2DNA」という。)、又は、該第2DNAと相補的な塩基配列を有するものも含む。すなわち、配列番号4に示される塩基配列からなるDNAをプローブとし、配列番号4に示される塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAをプライマーとして、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズすることにより、配列番号4に示される塩基配列と高い相同性を有する塩基配列からなるDNAを単離することができる。なお、本発明において、「DNA」には、ゲノムDNA、cDNA、及び化学合成DNAが含まれる。また、ゲノムDNA及びcDNAの調製は、公知の方法で行えばよい。 The insect resistance gene is a DNA hybridized under stringent conditions (hereinafter, referred to as “first DNA” for convenience) with a DNA comprising the base sequence shown in SEQ ID NO: 4 in the Sequence Listing. Or “having a base sequence complementary to the second DNA”. That is, by hybridizing under stringent conditions using DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 4 as a probe and DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 4 as a primer, A DNA comprising a base sequence having high homology with the base sequence shown in SEQ ID NO: 4 can be isolated. In the present invention, “DNA” includes genomic DNA, cDNA, and chemically synthesized DNA. Further, genomic DNA and cDNA may be prepared by a known method.
ここで、「ストリンジェントな条件下でハイブリダイズ」とは、6M尿素、0.4%SDS、0.5xSSCの条件又はこれと同等のストリンジェンシーのハイブリダイゼーション条件を意味する。なお、よりストリンジェンシーの高い条件、例えば、6M尿素、0.4%SDS、0.1xSSCの条件とすることにより、より相同性の高いDNAの単離が可能となる。さらに、それぞれの条件において、温度は約40℃以上とすればよく、よりストリンジェンシーの高い条件が必要であれば、温度は約50℃、さらに約65℃とすればよい。 Here, “hybridize under stringent conditions” means hybridization conditions of 6M urea, 0.4% SDS, 0.5 × SSC or stringency equivalent thereto. It should be noted that DNA with higher homology can be isolated by using conditions with higher stringency, for example, 6M urea, 0.4% SDS, and 0.1 × SSC. Further, under each condition, the temperature may be about 40 ° C. or higher, and if conditions with higher stringency are required, the temperature may be about 50 ° C., and further about 65 ° C.
なお、ハイブリダイゼーションするハイブリダイゼーション技術(Southern, E.M. (1975) Journal of Molecular Biology, 98, 503)の代わりに、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)技術(Saiki, R. K. et al. (1985) Science, 230, 1350-1354、Saiki, R. K. et al. (1988) Science, 239, 487-491)を用いてもよい。 In place of the hybridization technique (Southern, EM (1975) Journal of Molecular Biology, 98, 503), the polymerase chain reaction (PCR) technique (Saiki, RK et al. (1985) Science, 230, 1350 -1354, Saiki, RK et al. (1988) Science, 239, 487-491).
(組換えDNA)
本発明の組換えDNAは、上述した耐虫性遺伝子を組み換えたものであり、遺伝子工学的手法により得られた本発明の遺伝子を含有したDNAである。
例えば、配列表の配列番号1に示される塩基配列からなるDNA分子の中のある部分が切断と再結合により他のDNA分子の一部と混ぜ合わされたものである。
(Recombinant DNA)
The recombinant DNA of the present invention is a DNA containing the gene of the present invention obtained by genetic engineering techniques, which is obtained by recombination of the aforementioned insect resistance gene.
For example, a part of a DNA molecule consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing is mixed with a part of another DNA molecule by cleavage and recombination.
(組換えベクター)
本発明の組換えベクターは、上述した耐虫性遺伝子又は上述した組換えDNAを含有する。
本発明の組換えベクターは、異種の宿主に、上記耐虫性遺伝子又は組換えDNAを運ぶ機能を発揮する。これにより、耐虫性遺伝子又は組換えDNAを他の耐虫性遺伝子に組み込むことができる。
上記組換えベクターには、E.coli−Agrobacteriumシャトルベクター等が用いられる。
(Recombinant vector)
The recombinant vector of the present invention contains the above-described insect resistance gene or the above-described recombinant DNA.
The recombinant vector of the present invention exhibits a function of carrying the above insect resistance gene or recombinant DNA to a heterologous host. Thereby, an insect resistance gene or recombinant DNA can be integrated into another insect resistance gene.
The recombinant vector includes E. coli. An E. coli-Agrobacterium shuttle vector or the like is used.
(宿主細胞)
本発明の宿主細胞には、上記組換えベクターが導入されている。
宿主細胞としては、組換えタンパク質の発現に適した細胞であれば特に制限はなく、大腸菌の他、例えば、酵母、種々の動物細胞、昆虫細胞等が挙げられる。
(Host cell)
The above recombinant vector has been introduced into the host cell of the present invention.
The host cell is not particularly limited as long as it is a cell suitable for the expression of a recombinant protein, and examples thereof include yeast, various animal cells, insect cells and the like in addition to E. coli.
宿主細胞への組換えベクターの導入には、公知の方法を用いればよい。
例えば、大腸菌への導入には、カルシウムイオンを利用した導入方法(Mandel, M. & Higa, A. (1970) Journal of Molecular Biology, 53, 158-162、Hanahan, D. (1983) Journal of Molecular Biology, 166, 557-580)等が挙げられる。例えば、昆虫(カイコ)の場合、piggyBacをもとに作製した組換えベクターを田村らの方法(Nat.Biotechnol.18,81-84,2000)を利用して形質変換すればよい。
A known method may be used for introducing the recombinant vector into the host cell.
For example, for introduction into E. coli, introduction methods using calcium ions (Mandel, M. & Higa, A. (1970) Journal of Molecular Biology, 53, 158-162, Hanahan, D. (1983) Journal of Molecular Biology, 166, 557-580). For example, in the case of an insect (Silkworm), a recombinant vector prepared based on piggyBac may be transformed using the method of Tamura et al. (Nat. Biotechnol. 18, 81-84, 2000).
(植物細胞)
本発明の植物細胞には、上記組換えベクターが導入されている。
植物細胞としては、単子葉植物や双子葉植物の細胞が含まれる。
単子葉植物としては、イネ科植物、ユリ科植物等が挙げられる。
イネ科植物としては、イネ、コムギ、オオムギ、トウモロコシ、エンバク、ソルガム、ライムギ、アワ、サトウキビ等が挙げられる。
ユリ科植物としては、ネギ、アスパラガス等が挙げられる。
双子葉植物としては、アブラナ科植物、マメ科植物、ナス科植物、ウリ科植物、ヒルガオ科植物、バラ科植物、クワ科植物、アオイ科植物等が挙げられる。
アブラナ科植物としては、シロイヌナズナ、ハクサイ、ナタネ、キャベツ、カリフラワー等が挙げられる。
マメ科植物としては、ダイズ、アズキ、インゲンマメ、ササゲ等が挙げられる。
ナス科植物としては、トマト、ナス、ジャガイモ、タバコ、トウガラシ等が挙げられる。
ウリ科植物としては、マクワウリ、キュウリ、メロン、スイカ等が挙げられる。
ヒルガオ科植物としては、アサガオ、カンショ、ヒルガオ等が挙げられる。
バラ科植物としては、バラ、イチゴ、リンゴ等が挙げられる。
クワ科植物としては、クワ、イチジク、ゴムノキ等が挙げられる。
アオイ科植物としては、ワタ、ケナフ等が挙げられる。
また、本発明の植物細胞には、培養細胞の他、植物体中の細胞も含まれる。また、プロトプラスト、苗条原基、多芽体、毛状根も含まれる。
(Plant cells)
The above recombinant vector is introduced into the plant cell of the present invention.
Plant cells include monocotyledonous and dicotyledonous cells.
Examples of monocotyledonous plants include gramineous plants and liliaceous plants.
Examples of gramineous plants include rice, wheat, barley, corn, oat, sorghum, rye, millet, sugar cane and the like.
Examples of liliaceae include leeks and asparagus.
Examples of the dicotyledonous plant include cruciferous plants, legumes, eggplants, cucurbits, convolvulaceae, roses, mulberries, mallows, and the like.
Examples of the cruciferous plants include Arabidopsis thaliana, Chinese cabbage, rapeseed, cabbage and cauliflower.
Examples of legumes include soybean, azuki bean, kidney bean, and cowpea.
Examples of solanaceous plants include tomato, eggplant, potato, tobacco, and pepper.
Examples of cucurbitaceae plants include cucumber, cucumber, melon and watermelon.
Convolvulaceae plants include morning glory, sweet potato, convolvulus and the like.
Examples of the Rosaceae plants include roses, strawberries, and apples.
Mulberry plants include mulberry, fig, rubber tree and the like.
Examples of mallows include cotton and kenaf.
In addition to cultured cells, the plant cells of the present invention include cells in the plant body. Also included are protoplasts, shoot primordia, multi-buds, and hairy roots.
植物細胞への組換えベクターの導入には、公知の方法を用いればよい。
例えば、ポリエチレングリコール法、エレクトロポーレーション、アグロバクテリウムを介する方法、パーティクルガン法等が挙げられる。
A known method may be used to introduce the recombinant vector into the plant cell.
Examples thereof include a polyethylene glycol method, electroporation, an Agrobacterium-mediated method, and a particle gun method.
(形質変換体)
本発明の形質変換体は、宿主細胞を含み、上述した組換えベクターを宿主に導入することにより得られる。すなわち、形質変換体は、耐虫性遺伝子又は組換えDNAにより形質変換されたものである。
(Transformant)
The transformant of the present invention contains a host cell and can be obtained by introducing the above-described recombinant vector into the host. That is, the transformant has been transformed with an insect resistance gene or recombinant DNA.
ゲノム内に本発明の耐虫性遺伝子又は組換えDNA、或いは、これらの遺伝子の発現を抑制するDNAが導入された形質変換体が得られれば、形質変換体から有性生殖又は無性生殖により子孫又はクローンを得ることが可能となる。 If a transformant in which the insect-resistant gene or recombinant DNA of the present invention is introduced into the genome or a DNA that suppresses the expression of these genes is obtained, sexual or asexual reproduction can be performed from the transformant. Progeny or clones can be obtained.
(形質変換植物体)
形質変換植物体は、植物細胞を含み、植物の種類に応じて公知の方法で作製される。なお、かかる植物としては、上述した単子葉植物や双子葉植物が用いられる。
形質変換植物体は、煩雑な農薬散布の作業を省けると共に、茎等の植物組織内部に潜み駆除しにくい害虫に対しても、容易に耐虫性の効果を発揮することが可能となる。
(Transformed plant)
The transformed plant body contains plant cells and is produced by a known method according to the type of plant. In addition, as this plant, the monocotyledonous plant and the dicotyledonous plant which were mentioned above are used.
The transformed plant body can omit the troublesome operation of spraying agricultural chemicals, and can easily exert an insect-resistant effect against a pest that is hidden inside a plant tissue such as a stem and is difficult to remove.
例えば、形質変換植物体を得る方法としては、ポリエチレングリコールによりプロトプラストへ耐虫性遺伝子又は組換えDNAを導入し、植物体を再生させる方法(Datta,S.K. (1995) In Gene Transfer ToPlants(Potrykus I and Spangenberg Eds.) pp66-74)、電気パルスによりプロトプラストへ耐虫性遺伝子又は組換えDNAを導入し、植物体を再生させる方法(Toki et al. (1992) Plant Physiol. 100, 1503-1507)、減圧処理又は加圧処理とエレクトロポーレーションとにより細胞又は組織へ耐虫性遺伝子又は組換えDNAを導入し、植物体を再生させる方法(減圧処理/加圧処理の使用を含むエレクトロポーレーション方法(特許第4273231号))、パーティクルガン法により細胞へ耐虫性遺伝子又は組換えDNAを直接導入し、植物体を再生させる方法(Christou et al. (1991) Bio/technology, 9:957-962.)及びアグロバクテリウムを介して耐虫性遺伝子又は組換えDNAを導入し、植物体を再生させる方法(超迅速単子葉形質転換法(特許第3141084号))等が挙げられる。 For example, as a method of obtaining a transformed plant body, a method of regenerating a plant body by introducing an insect resistance gene or recombinant DNA into protoplasts using polyethylene glycol (Datta, SK (1995) In Gene Transfer ToPlants (Potrykus I and Spangenberg Eds.) Pp66-74), a method of regenerating a plant by introducing an insect resistance gene or recombinant DNA into a protoplast by electric pulse (Toki et al. (1992) Plant Physiol. 100, 1503-1507), A method of introducing an insect-resistant gene or recombinant DNA into a cell or tissue by decompression treatment or pressure treatment and electroporation to regenerate a plant body (an electroporation method including the use of decompression treatment / pressure treatment ( Patent No. 4273231)), a method of regenerating a plant by directly introducing an insect resistance gene or recombinant DNA into a cell by a particle gun method (Christou et al. (1991) Bio / technology, 9: 957-962.) And Agrobacterium-mediated introduction of insect-resistant genes or recombinant DNA to regenerate plants (ultra-rapid monocotyl transformation method (Patent No. 3141084) ) And the like.
形質変換された植物細胞は、再分化させることにより植物体を再生させることが可能である。なお、再分化の方法としては、植物細胞の種類により異なるが、例えば、シロイヌナズナであればAkama等(Plant Cell Reports12:7-11 (1992))の方法が挙げられ、イネであればFujimura等(Plant Tissue Culture Lett. 2:74 (1995))の方法が挙げられる。 Transformed plant cells can regenerate plant bodies by redifferentiation. Although the method of redifferentiation varies depending on the type of plant cell, for example, the method of Akama et al. (Plant Cell Reports 12: 7-11 (1992)) is used for Arabidopsis, and Fujimura et al. Plant Tissue Culture Lett. 2:74 (1995)).
ゲノム内に本発明の耐虫性遺伝子又は組換えDNA、或いは、これらの遺伝子の発現を抑制するDNAが導入された形質変換植物体が得られれば、形質変換植物体から有性生殖又は無性生殖により子孫又はクローンを得ることが可能となる。なお、上記形質変換植物には、耐虫性遺伝子が導入された植物のみならず、耐虫性タンパク質の調製のために耐虫性遺伝子が導入されたものも含まれる。 If a transformed plant into which the insect-resistant gene or recombinant DNA of the present invention is introduced into the genome or a DNA that suppresses the expression of these genes is obtained, sexual reproduction or asexuality can be obtained from the transformed plant. Progeny or clones can be obtained by reproduction. The transformed plants include not only plants into which insect resistance genes have been introduced, but also those into which insect resistance genes have been introduced for the preparation of insect resistance proteins.
(繁殖材料)
形質変換植物体やその子孫あるいはクローンから繁殖材料(例えば、種子、果実、切穂、塊茎、塊根、株、カルス、プロトプラスト等)を得ることができる。かかる繁殖材料によれば、形質変換植物を量産することも可能となる。
(Breeding material)
Reproductive materials (eg, seeds, fruits, cuttings, tubers, tuberous roots, strains, callus, protoplasts, etc.) can be obtained from transformed plants, their progeny or clones. According to such a breeding material, it becomes possible to mass-produce transformed plants.
(回収タンパク質)
本発明の回収タンパク質は、上記宿主細胞、上記植物細胞、上記形質変換体、上記形質変換植物体から回収される。
例えば、宿主細胞内で発現させた組換えタンパク質は、宿主細胞又はその培養上清から、公知の方法により精製し、タンパク質を回収することが可能である。なお、組換えたタンパク質を上記のマルトース結合タンパク質等との融合タンパク質として発現させた場合には、容易にアフィニティー精製を行うことが可能である。
(Recovered protein)
The recovered protein of the present invention is recovered from the host cell, the plant cell, the transformant, and the transformed plant.
For example, a recombinant protein expressed in a host cell can be purified from the host cell or its culture supernatant by a known method, and the protein can be recovered. In addition, when the recombinant protein is expressed as a fusion protein with the above-described maltose binding protein or the like, affinity purification can be easily performed.
本発明の耐虫性遺伝子が導入された形質変換体である微生物、培養細胞、多細胞動植物、昆虫等を作製し、該形質変換体に発現させ回収タンパク質を回収できる。
かかる回収タンパク質は、殺虫剤、農薬、耐虫用餌等の耐虫剤として好適に用いられる。なお、耐虫用餌とは、上述したものと同義である。
Microorganisms, cultured cells, multicellular animals and plants, insects, and the like, which are transformants into which the insect resistance gene of the present invention has been introduced, can be prepared and expressed in the transformants to recover the recovered protein.
Such recovered proteins are suitably used as insecticides such as insecticides, agricultural chemicals and insect baits. The insect-resistant bait has the same meaning as described above.
(耐虫剤)
本発明の耐虫剤は、上述した耐虫性タンパク質、上述した耐虫性遺伝子、又は、上述した回収タンパク質、を有効成分とする。
(Insect repellent)
The insect-resistant agent of the present invention contains the above-described insect-resistant protein, the above-described insect-resistant gene, or the above-described recovered protein as an active ingredient.
上記耐虫性タンパク質を耐虫剤の有効成分として用いる場合、耐虫性タンパク質を含む微生物、植物、動物等の生物を粗精製又は精製したもの、また、該生物に耐虫性タンパク質を発現させたものから生化学的手法で耐虫性タンパク質を粗精製又は精製したものが用いられる。なお、これらの粗精製又は精製したものを、精製耐虫性タンパク質という。 When the insect-resistant protein is used as an active ingredient of an insect-resistant agent, a microorganism, plant, animal, or other organism containing the insect-resistant protein is roughly purified or purified, and the organism is allowed to express the insect-resistant protein. A crude product obtained by roughly purifying or purifying insect-resistant proteins by biochemical techniques is used. These crudely purified or purified products are referred to as purified insect-resistant proteins.
精製耐虫性タンパク質の形態は、液状、粉状、顆粒状、錠剤等で用いられる。なお、これらの耐虫剤には、増量剤、展着剤等を適宜加えてもよい。 The purified insect-resistant protein is used in the form of liquid, powder, granule, tablet or the like. In addition, a bulking agent, a spreading agent and the like may be appropriately added to these insecticides.
耐虫剤に含まれる精製耐虫性タンパク質の含有割合は、耐虫剤全量に対して、0.01質量%以上であればよく、確実性の観点から0.02質量%以上であることが好ましい。 The content of the purified insect-resistant protein contained in the insect-resistant agent may be 0.01% by mass or more with respect to the total amount of the insect-resistant agent, and may be 0.02% by mass or more from the viewpoint of certainty. preferable.
上記耐虫性遺伝子を耐虫剤の有効成分として用いる場合、耐虫性遺伝子を含む微生物、植物、動物等の生物を粗精製又は精製したもの、また、該生物に耐虫性遺伝子を発現させたものから生化学的手法で耐虫性遺伝子を粗精製又は精製したものが用いられる。 When the insect resistance gene is used as an active ingredient of an insect resistance agent, a microorganism, plant, animal, or other organism containing the insect resistance gene is roughly purified or purified, and the organism is allowed to express the insect resistance gene. A crudely purified or purified insect resistance gene is used.
上記回収タンパク質を耐虫剤の有効成分として用いる場合、宿主細胞、植物細胞、形質変換体、形質変換植物体から回収された回収タンパク質を粗精製又は精製したものが用いられる。なお、これらの粗精製又は精製したものを、精製回収タンパク質という。 When the recovered protein is used as an active ingredient of an insecticide, a crudely purified or purified protein recovered from host cells, plant cells, transformants, and transformed plants is used. These crudely purified or purified products are referred to as purified recovered proteins.
精製回収タンパク質の形態は、液状、粉状、顆粒状、錠剤等で用いられる。なお、これらの耐虫剤には、増量剤、展着剤等を適宜加えてもよい The purified recovered protein is used in the form of liquid, powder, granule, tablet or the like. In addition, a bulking agent, a spreading agent and the like may be appropriately added to these insecticides.
これらの耐虫剤によれば、人体に被害をもたらす虫や植物の成長を阻害する虫等を簡便に取り除くことができる。 According to these insecticides, insects that cause damage to human bodies, insects that inhibit plant growth, and the like can be easily removed.
以下、本発明を実施例で具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
(耐虫性タンパク質の精製)
20mMのトリス塩酸緩衝液(pH8.2)、5mMのEDTA、及び、10mMのジチオスレイトールからなる混合液に、500μlのウリ科植物のトウガン葉のトウガンBenincasa hispida滲出液を加え、1mlの滲出液を得た。
この滲出液を遠心分離(製品名:KUBOTAインバーターマイクロ冷却遠心機1920、クボタ社製)で遠心分離した。なお、遠心分離の条件は、回転速度8000rps、4℃、15分間とした。
そして、分離された上清を取出し、0.45μmのフィルターでろ過した。
(Purification of insect-resistant protein)
To a mixed solution consisting of 20 mM Tris-HCl buffer (pH 8.2), 5 mM EDTA, and 10 mM dithiothreitol, 500 μl of a cucurbitaceae leaf beetle Benincasa hispida exudate was added, and 1 ml of exudate. Got.
This exudate was centrifuged with a centrifuge (product name: KUBOTA inverter micro cooling centrifuge 1920, manufactured by Kubota Corporation). The centrifugation conditions were a rotational speed of 8000 rps, 4 ° C., and 15 minutes.
The separated supernatant was taken out and filtered through a 0.45 μm filter.
次に、上清を陰イオン交換クロマトグラフィー(製品名:HiTrap DEAE-FF、GEヘルスケアジャパン社製)を用いて、非吸着画分及び吸着画分を得た。
そして、得られた非吸着画分及び吸着画分を脱塩、濃縮して精製タンパク質とした。
Next, the non-adsorbed fraction and the adsorbed fraction were obtained from the supernatant using anion exchange chromatography (product name: HiTrap DEAE-FF, manufactured by GE Healthcare Japan).
The obtained non-adsorbed fraction and adsorbed fraction were desalted and concentrated to obtain a purified protein.
(バイオアッセイ)
得られた精製タンパク質に対しバイオアッセイを行った。すなわち、精製タンパク質を、乾燥粉末1に対して水2.5を加えて蒸した広食性昆虫用人工飼料(商品名:L4M、日本農産工業社製)に対し、0、3.5、7.0、14μg/100mgの濃度で添加混合して耐虫用餌とし、該耐虫用餌をエリサン(ヤママユガ科の広食性の鱗翅目昆虫)孵化幼虫に摂食させ、2日後に体重を測定した。
精製タンパク質の濃度に応じて、エリサンの体重が減ったものは、成長阻害活性があるといえる。
(Bioassay)
Bioassay was performed on the obtained purified protein. That is, 0, 3.5, and 7 for the edible artificial feed for insects (trade name: L4M, manufactured by Nippon Nosan Kogyo Co., Ltd.) obtained by steaming purified protein with water 2.5 added to dry powder 1. Addition and mixing at concentrations of 0, 14 μg / 100 mg to prepare insect-resistant baits, and the insect-resistant baits were fed to the larvae that hatched erysan (a broad-ranging lepidopterous insect), and the body weight was measured two days later. .
It can be said that those having a reduced body weight of Erysan depending on the concentration of the purified protein have growth inhibitory activity.
図1に、得られた非吸着画分及び吸着画分の成長阻害活性を示す。
図1に示すように、トウガン滲出液の精製タンパク質からは、成長阻害活性を示す非吸着画分Aと、吸着画分B,Cが認められた。
FIG. 1 shows the growth inhibitory activity of the obtained non-adsorbed fraction and adsorbed fraction.
As shown in FIG. 1, a non-adsorbed fraction A exhibiting growth inhibitory activity and adsorbed fractions B and C were observed from the purified protein of toucan exudate.
次に、非吸着画分Aを分取、濃縮し、さらに、該非吸着画分Aをゲル濾過クロマトグラフィー(製品名:Superdex 75G、GEヘルスケアジャパン社製)を用いて、活性画分(以下便宜的に「ゲル濾過活性画分」という。)Dを単離した。得られたゲル濾過活性画分Dを脱塩、濃縮した後、上記同様、バイオアッセイを行った。得られた非吸着画分の中のゲル濾過活性画分の成長阻害活性を図2に示す。
なお、耐虫性タンパク質であるゲル濾過活性画分Dは、トウガン篩管液1mlから約3.82μg精製された。このように、本発明の耐虫性タンパク質は、比較的多く含まれていることから、精製が容易である。
Next, the non-adsorbed fraction A is collected and concentrated, and the non-adsorbed fraction A is further purified using gel filtration chromatography (product name: Superdex 75G, manufactured by GE Healthcare Japan) to obtain the active fraction (hereinafter referred to as “active fraction”). For convenience, it is referred to as “gel filtration active fraction”.) D was isolated. The obtained gel filtration active fraction D was desalted and concentrated, and then bioassay was performed as described above. The growth inhibitory activity of the gel filtration active fraction in the obtained non-adsorbed fraction is shown in FIG.
In addition, about 3.82 μg of gel filtration active fraction D, which is an insect-resistant protein, was purified from 1 ml of toucan sieve liquid. Thus, since the insect-resistant protein of the present invention is contained in a relatively large amount, purification is easy.
(電気泳動)
次に、SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)を行った。電気泳動は、400μlのゲル濾過活性画分Dを等量のNative−PAGE緩衝液と混ぜ、さらに、12.5%(体積に対する質量の割合)となるようにポリアミドゲルを投入し、非変性条件(室温(25℃)、pH6.8〜8.8)でNative−PAGE電気泳動を行った。得られた結果を図3に示す。なお、図3の各レーンは左から、サイズマーカー、トウガン篩管液、DEAE−FF非吸着画分A、ゲル濾過活性画分D(還元剤ジチオスレイトール−)、ゲル過活性画分D(50mMジチオスレイトール+)である。
(Electrophoresis)
Next, SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) was performed. For electrophoresis, 400 μl of gel filtration active fraction D was mixed with an equal volume of Native-PAGE buffer, and polyamide gel was added so as to be 12.5% (ratio of mass to volume). Native-PAGE electrophoresis was performed at room temperature (25 ° C., pH 6.8 to 8.8). The obtained results are shown in FIG. In addition, each lane of FIG. 3 is from left, size marker, tougan sieve tube liquid, DEAE-FF non-adsorbed fraction A, gel filtration active fraction D (reducing agent dithiothreitol-), gel peractive fraction D ( 50 mM dithiothreitol +).
図3に示すように、ゲル濾過活性画分Dの挙動から、このゲル濾過活性画分Dの分子量は約35kDa程度と考えられ、還元剤(ジチオスレイトール)存在下でもSDS−PAGEの挙動に変化はみられなかったので、モノマーのタンパク質であると考えられる。 As shown in FIG. 3, from the behavior of the gel filtration active fraction D, the molecular weight of this gel filtration active fraction D is considered to be about 35 kDa, and even in the presence of a reducing agent (dithiothreitol), the behavior of SDS-PAGE is observed. Since no change was seen, it is considered to be a monomeric protein.
(構造解析)
次に、上記ゲル濾過活性画分Dのタンパク質の構造を、内部アミノ酸配列解析及びその結果を元にデザインしたプライマーを用いたcDNAクローニングによって全一次構造を解析した。
明らかになった一次構造(配列番号1)は、Blast検索の結果、ウリ科植物のPhloem lectinと相同性を持っていたが、上述したように、演繹アミノ酸配列から予測される分子量は約35kDaで2量体ではなく単量体であること、Phloem lectinと相同性を示すがシステイン残基を持たないこと、同様の配列が2度繰り返されていること等の特徴を示した。この成分が、Phloem lectinで確認されるようなN−アセチルグルコサミンとの結合といったphloem lectinとしての機能を持つと考えられる。
(Structural analysis)
Next, the structure of the protein in the gel filtration active fraction D was analyzed for its primary structure by internal amino acid sequence analysis and cDNA cloning using primers designed based on the results.
The revealed primary structure (SEQ ID NO: 1) was homologous to Phloem lectin of Cucurbitaceae as a result of Blast search, but as described above, the molecular weight predicted from the deduced amino acid sequence is about 35 kDa. It was not a dimer but a monomer, showed homology with Phloem lectin but had no cysteine residue, and the same sequence was repeated twice. This component is considered to have a function as a phloem lectin such as binding to N-acetylglucosamine as confirmed by Phloem lectin.
(耐虫性試験1)
上記ゲル濾過活性画分Dを、上記広食性昆虫用人工飼料(以下単に「人工飼料」という。)に添加してエリサンに摂食させ、エリサンの体重増加量を調査した。得られた結果を図4に示す。
図4に示すように、本発明の耐虫性タンパク質は、人工飼料中に20%という低濃度(タンパク質量として0.01%)であっても顕著な成長阻害・耐虫性効果を示した。
また、この効果は2日後にも顕著に現れ、2日後でも体重増加が半分程度になるなど短時間で顕著な成長阻害効果を示すことがわかった。
(Insect resistance test 1)
The gel filtration active fraction D was added to the above-mentioned artificial feed for edible insects (hereinafter simply referred to as “artificial feed”) and fed to Elisan, and the weight gain of Elisan was investigated. The obtained results are shown in FIG.
As shown in FIG. 4, the insect-resistant protein of the present invention showed remarkable growth inhibition and insect-resistant effects even at a low concentration of 20% (0.01% as the amount of protein) in the artificial feed. .
It was also found that this effect was prominent even after 2 days, and showed a remarkable growth inhibitory effect in a short time, such as the weight gain was reduced by about half even after 2 days.
(耐虫性試験2)
従来のレクチン、プロテアーゼインヒビター、アミラーゼインヒビター、MLX56、本発明の耐虫性タンパク質を上記人工飼料に添加してエリサンに摂食させ、エリサンの体重増加量を調査した。エリサンに対するそれぞれの作用濃度を表1に示す。
(Insect resistance test 2)
A conventional lectin, protease inhibitor, amylase inhibitor, MLX56, and the insect-resistant protein of the present invention were added to the artificial feed and fed to Erysan, and the weight gain of Erysan was investigated. Table 1 shows the respective action concentrations for erysan.
(表1)
(Table 1)
本発明の耐虫性タンパク質は、人工飼料100mg中に7μg(0.007%)程度存在するだけでエリサンに対して成長阻害活性を示すことがわかった。この効果は現在農業上の実用化(遺伝子導入による耐虫性植物育成)にむけて世界的に研究が進んでいるスノードロップレクチンをはじめとする他の植物由来の耐虫性タンパク質より10〜100倍効果が高く、以前本発明者が発明したMLX56と同程度の効果を示した。 It was found that the insect-resistant protein of the present invention exhibits growth inhibitory activity against erysan only when it is present at about 7 μg (0.007%) in 100 mg of artificial feed. This effect is 10 to 100 higher than other plant-derived insect-resistant proteins such as snowdrop lectin, which is currently being studied worldwide for practical use in agriculture (nurturing insect-resistant plants by gene transfer). The double effect was high, showing the same effect as MLX56 previously invented by the present inventors.
なお、陰イオン交換クロマトグラフィーで得られた吸着画分に含まれる活性因子においても、そのうちの1つを単離した。この成分はSDS−PAGEの結果から約35kDa程度と考えられる。成長阻害活性については、少量で先の因子と同程度の活性を示した。本成分の構造は、現在N末端および内部アミノ酸配列を解析中であり、今後得られた情報をもとにcDNAクローニングによって一次構造を明らかにする予定である。 One of the active factors contained in the adsorbed fraction obtained by anion exchange chromatography was also isolated. This component is considered to be about 35 kDa from the result of SDS-PAGE. About growth inhibitory activity, the activity comparable to the previous factor was shown in a small amount. As for the structure of this component, the N-terminal and internal amino acid sequences are currently being analyzed, and the primary structure will be clarified by cDNA cloning based on the information obtained in the future.
本発明の耐虫性タンパク質は、特に農業において耐虫性遺伝子組み換え植物の遺伝子素材として利用できる。すなわち、本発明の耐虫性遺伝子を導入・発現させることにより耐虫性植物を作成することが可能になる。 The insect-resistant protein of the present invention can be used as a genetic material for insect-resistant genetically modified plants, particularly in agriculture. That is, an insect-resistant plant can be created by introducing and expressing the insect-resistant gene of the present invention.
ちなみに、日本やヨーロッパ諸国ではまだそれほど一般的ではないが、新大陸・アフリカ・中国などなどを中心に世界的に耐虫性遺伝子転換植物の栽培は増えている。
しかし、耐虫性遺伝子組み換え植物に用いられているタンパク質は、バクテリア由来のBt毒素に偏重しており、抵抗性害虫の出現を考えると他の植物由来のタンパク質の発見が待たれるが、低濃度で耐虫性を示す有効な耐虫性タンパク質は少ない。このため、本発明の耐虫性タンパク質は将来的に国際的に広く利用される可能性を有している。
By the way, although not so common in Japan and European countries, the cultivation of insect-resistant transgenic plants is increasing worldwide, especially in the new continent, Africa and China.
However, the proteins used in insect-resistant genetically modified plants are concentrated on Bt toxins derived from bacteria, and considering the emergence of resistant pests, the discovery of proteins from other plants is awaited. There are few effective insect-resistant proteins that show insect resistance. For this reason, the insect-resistant protein of the present invention has a possibility of being widely used internationally in the future.
本発明の耐虫性タンパク質は、Btタンパク質に比べると耐虫活性が低いが、消費者に抵抗感があるバクテリア由来毒素に比べて、消費者に抵抗性が少ない植物由来の耐虫性タンパクとしてBt毒素と差別化可能である。
本発明の耐虫性タンパク質は、0.01%程度の(他の耐虫性タンパク質に比べても)少量の発現で顕著な耐虫性・昆虫成長阻害活性を示す。この量を植物に発現するのは現在の技術でも十分に可能であり、耐虫性植物の遺伝子育種に利用できる。
また、本タンパク質は(微生物由来でなく)栽培植物由来(一部の国では実や葉に食経験がある)であるため消費者の心理的抵抗感が少ないという利点がある。
The insect-resistant protein of the present invention has a low insect-resistant activity as compared to the Bt protein, but is a plant-derived insect-resistant protein that is less resistant to consumers than a bacterial-derived toxin that is resistant to consumers. Differentiate from Bt toxin.
The insect-resistant protein of the present invention exhibits remarkable insect resistance and insect growth inhibitory activity with a small amount of expression of about 0.01% (compared to other insect-resistant proteins). This amount can be expressed in plants with current technology and can be used for genetic breeding of insect-resistant plants.
In addition, since this protein is derived from cultivated plants (not from microorganisms) (in some countries, it has food experience in fruits and leaves), there is an advantage that there is little psychological resistance of consumers.
A・・・非吸着画分
B,C・・・吸着画分
D・・・ゲル濾過活性画分
A: Non-adsorbed fraction B, C: Adsorbed fraction D: Gel filtration active fraction
Claims (22)
篩部レクチン(phloem lectin)と60%以上の相同性を有するアミノ酸配列を有する耐虫性タンパク質。 A plant-derived insect-resistant protein,
An insect-resistant protein having an amino acid sequence having a homology of 60% or more with a phloem lectin.
配列表の配列番号2に示される第1部分アミノ酸配列と60%以上の相同性を有するアミノ酸配列及び配列表の配列番号3に示される第2部分アミノ酸配列と60%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなる群より選ばれる少なくとも1つのアミノ酸配列を2以上含む耐虫性タンパク質。 A plant-derived insect-resistant protein,
Amino acid sequence having 60% or more homology with the first partial amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing and an amino acid having 60% or more homology with the second partial amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 in the sequence listing An insect-resistant protein comprising two or more amino acid sequences selected from the group consisting of sequences.
配列表の配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する相同性が60%以上である耐虫性タンパク質。 A plant-derived insect-resistant protein,
An insect-resistant protein having a homology of 60% or more with respect to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing.
配列表の配列番号4に示される塩基配列に対する相同性が60%以上である耐虫性遺伝子。 A plant-derived insect resistance gene,
An insect resistance gene having a homology of 60% or more with respect to the base sequence shown in SEQ ID NO: 4 in the sequence listing.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112175988A (en) * | 2020-09-15 | 2021-01-05 | 广东省农业科学院蔬菜研究所 | Application of cucumber phloem lectin CsPL1 in resisting melon epidemic disease |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008245640A (en) * | 2007-03-02 | 2008-10-16 | National Institute Of Agrobiological Sciences | Vermin damage resistant protein and vermin damage resistant gene encoding vermin damage resistant protein |
-
2011
- 2011-08-12 JP JP2011177212A patent/JP5835727B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008245640A (en) * | 2007-03-02 | 2008-10-16 | National Institute Of Agrobiological Sciences | Vermin damage resistant protein and vermin damage resistant gene encoding vermin damage resistant protein |
Non-Patent Citations (7)
Title |
---|
JPN6015017188; 'Definition: Arabidopsis thaliana protein PHLOEM protein 2-LIKE A1 (PP2-A1) mRNA, complete cds' Database DDBJ/EMBL/GenBank [online], Accessin No.NM_118104, 26-MAY-2011 uploaded, [retrieved on 2015 * |
JPN6015017190; Journal of Experimental Botany Vol.57, No.4, 2006, pp.767-774 * |
JPN6015017193; Phytochemistry Vol.89, 2013, pp.15-25 * |
JPN6015017195; 今野浩太郎: '植物乳液中に含まれる耐虫防御タンパク質・物質の耐虫生発現分子機構解明と応用' 科学研究費助成事業(科学研究費補助金)研究成果報告書 2011年度, 2012 * |
JPN6015017198; Phytochemistry Vol.72, 201103, pp.1538-1550 * |
JPN6015017199; Planta Vol.201, 1997, pp.298-302 * |
JPN6015017203; Plant Physiol. Vol.153, 2010, pp.1345-1361 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112175988A (en) * | 2020-09-15 | 2021-01-05 | 广东省农业科学院蔬菜研究所 | Application of cucumber phloem lectin CsPL1 in resisting melon epidemic disease |
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JP5835727B2 (en) | 2015-12-24 |
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