JP2016103994A - Gene for imparting environment stress resistance and use thereof - Google Patents

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真 武田
束穂 服部
Tsukaho Hattori
束穂 服部
黒谷 賢一
Kenichi Kurotani
賢一 黒谷
裕章 市川
Hiroaki Ichikawa
裕章 市川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gene which can impart practical environment stress resistance to a plant body and use thereof.SOLUTION: The present invention provides a plant body having enhanced one or more gene selected from the group consisting of a second gene selected from a gene group consisting of a first gene sub group consisting of Os12g0150200 gene, Os01g0858350 gene, Os05g0445100 gene, Os11g0151400 gene, AT3G48520 gene and AT2G27690 gene and a gene functionally equivalent to one of these genes and a second gene sub group consisting of Os04g0584800 gene and a gene functionally equivalent to the gene.SELECTED DRAWING: None

Description

本明細書は、環境ストレス耐性を付与可能な遺伝子及びその利用に関する。   The present specification relates to a gene capable of imparting environmental stress tolerance and use thereof.

植物は、その繁殖と生育とが保護管理され、作物として農業に利用されている。作物の収量や品質は、気候変動によって大きな影響を受ける。近年、気候の変動要因が地球規模で増大してきており、気候変動にかかわらず安定した食糧供給を確保することが求められている。   Plants are protected and managed for reproduction and growth, and are used as agricultural crops in agriculture. Crop yield and quality are greatly affected by climate change. In recent years, climate change factors have increased on a global scale, and there is a need to ensure a stable food supply regardless of climate change.

気候変動に起因しうる各種のストレスとしては、例えば、高温、低温、乾燥、冠水、塩分等が挙げられる。   Examples of various stresses that can be caused by climate change include high temperature, low temperature, drying, flooding, salinity, and the like.

こうしたストレスに耐性のある植物としては、例えば、耐塩性を発現させた形質転換植物体が開示されている(特許文献1)。また、乾燥ストレス耐性を発現させた形質転換植物体も開示されている(特許文献2)。   As a plant that is resistant to such stress, for example, a transformed plant body in which salt tolerance is expressed is disclosed (Patent Document 1). Moreover, the transformed plant body which expressed drought stress tolerance is also disclosed (patent document 2).

一方、植物がなんらかのストレスを受けた際、誘導される植物ホルモンの一つとしてジャスモン酸がある。   On the other hand, jasmonic acid is one of the plant hormones induced when a plant is subjected to some stress.

特開2004−329210号公報JP 2004-329210 A 特表2014−520527号公報Special table 2014-520527 gazette

気候変動の予測はある程度可能であるものの完全に予想することは極めて困難である。また、実際の作物の栽培においては、複数の環境ストレスに同時に曝されることが多い。そうすると、作物は、一つのストレスのみならず複数のストレスに対する耐性を備えている必要がある。しかしながら、こうした複数のストレスに耐性を備える植物の作製は困難と考えられており、実現した例は極めて少ない。   Although climate change can be predicted to some extent, it is extremely difficult to fully predict it. In actual cultivation of crops, it is often exposed to a plurality of environmental stresses simultaneously. Then, the crop needs to have resistance to not only one stress but also a plurality of stresses. However, it is considered difficult to produce plants with tolerance to such multiple stresses, and very few examples have been realized.

また、本発明者らによれば、従来の汎用されている実験室内レベルのストレス耐性の評価結果は、必ずしも実際のストレス耐性と相関しているわけではなかった。すなわち、実験室レベルの評価で肯定的評価が得られたとしても、さらに実用レベルの評価では逆の評価結果が得られることもあった。   Further, according to the present inventors, the conventional evaluation results of stress tolerance at the laboratory level, which have been widely used, are not necessarily correlated with actual stress tolerance. That is, even if a positive evaluation is obtained in the laboratory level evaluation, the opposite evaluation result may be obtained in the practical level evaluation.

さらに、ジャスモン酸はストレス時に誘導されるものの、ジャスモン酸及びその共役体のストレス時における役割はよくわかっていない。   Furthermore, although jasmonic acid is induced during stress, the role of jasmonic acid and its conjugates during stress is not well understood.

本明細書は、植物体に対してより実用的な環境ストレス耐性を付与可能な遺伝子及びその利用を提供する。   The present specification provides a gene capable of imparting more practical environmental stress tolerance to a plant and use thereof.

本発明者らは、イネ完全長cDNAの個別過剰発現(FOX)イネ系統を利用して、耐塩性等を示す複数のFOXイネ系統に導入されている複数の遺伝子を新たに同定した。さらに、本発明者らは、これらの耐塩性候補遺伝子に対するFOXイネ系統を用いた各種ストレス耐性試験の結果、より実用的なレベルでの塩ストレス耐性に寄与し、あるいは他の環境ストレスにも耐性を示しうる遺伝子を特定できた。本明細書は、こうした知見に基づき、以下の手段を提供する。   The present inventors newly identified a plurality of genes introduced into a plurality of FOX rice lines exhibiting salt tolerance and the like by using individual overexpression (FOX) rice lines of rice full-length cDNA. Furthermore, as a result of various stress tolerance tests using FOX rice lines against these salt tolerance candidate genes, the present inventors have contributed to salt stress tolerance at a more practical level, or resistant to other environmental stresses. We were able to identify genes that could show The present specification provides the following means based on these findings.

(1)Os12g0150200遺伝子、Os01g0858350遺伝子、Os05g0445100遺伝子、Os11g0151400遺伝子、AT3G48520遺伝子及びAT2G27690遺伝子並びにこれらのいずれかの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第1の遺伝子のサブグループとOs04g0584800遺伝子及びこの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第2の遺伝子のサブグループとからなる遺伝子グループから選択される1種又は2種以上の遺伝子の発現が増強された植物体。
(2)環境ストレス耐性が増強された、(1)記載の植物体。
(3)塩ストレス耐性が増強された、(1)又は(2)に記載の植物体。
(4)さらに、他の環境ストレス耐性が増強された、(3)に記載の植物体。
(5)前記第1の遺伝子の発現が増強された、(1)〜(3)のいずれかに記載の植物体。
(6)前記第1の遺伝子は、少なくともOs12g0150200遺伝子及びこの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる群から選択される、(5)に記載の植物体。
(7)前記第1の遺伝子は、以下の(a)〜(f)のいずれかのタンパク質をコードすることを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載の植物体。
(a)配列番号2で表されるアミノ酸配列を含むタンパク質
(b)配列番号2で表されるアミノ酸配列において1又は複数個のアミノ酸が欠失、置換、付加又は挿入されたアミノ酸配列を含み、活性型ジャスモン酸を不活性型ジャスモン酸に変換する活性を有するタンパク質
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、活性型ジャスモン酸を不活性型ジャスモン酸に変換する活性を有するタンパク質
(d)配列番号1で表される塩基配列からなるポリヌクレオチドによってコートされるタンパク質
(e)配列番号1で表される塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列からなるポリヌクレオチドによってコードされ、活性型ジャスモン酸を不活性型ジャスモン酸に変換する活性を有するタンパク質
(f)配列番号1で表される塩基配列又は相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドに対してストリンジェントな条件下においてハイブリダイズするポリヌクレオチドによってコードされ、活性型ジャスモン酸を不活性型ジャスモン酸に変換する活性を有するタンパク質
(8)前記第2の遺伝子の発現が増強されている、(1)〜(7)のいずれかに記載の植物体。
(9)少なくともOs04g0584800遺伝子の発現が増強されている、(8)に記載の植物体。
(10)前記第2の遺伝子は、以下の(a)〜(f)のいずれかのタンパク質をコードする、(1)〜(9)のいずれかに記載の植物体。
(a)配列番号26で表されるアミノ酸配列を含むタンパク質
(b)配列番号26で表されるアミノ酸配列において1又は複数個のアミノ酸が欠失、置換、付加又は挿入されたアミノ酸配列を含み、植物体において増強されたとき、塩ストレスに対する耐性を増強する活性を有するタンパク質
(c)配列番号26で表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、植物体において増強されたとき、塩ストレスに対する耐性を増強する活性を有するタンパク質
(d)配列番号25で表される塩基配列からなるポリヌクレオチドによってコートされるタンパク質
(e)配列番号25で表される塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列からなるポリヌクレオチドによってコードされ、植物体において増強されたとき、塩ストレスに対する耐性を増強する活性を有するタンパク質
(f)配列番号25で表される塩基配列又は相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドに対してストリンジェントな条件下においてハイブリダイズするポリヌクレオチドによってコードされ、植物体において増強されたとき、塩ストレスに対する耐性を増強する活性を有するタンパク質
(11)双子葉植物であることを特徴とする、(1)〜(10)のいずれかに記載の植物体。
(12)ダイズであることを特徴とする、(11)に記載の植物体。
(13)単子葉植物であることを特徴とする、(1)〜(10)のいずれかに記載の植物体。
(14)イネ科植物であることを特徴とする、(13)に記載の植物体。
(15)イネであることを特徴とする、(14)に記載の植物体。
(16)サトウキビであることを特徴とする、(14)に記載の植物体。
(17)トウモロコシであることを特徴とする、(14)に記載の植物体。
(18)植物体に対して環境ストレス耐性を付与するための発現ベクターであって、
Os12g0150200遺伝子、Os01g0858350遺伝子、Os05g0445100遺伝子、Os11g0151400遺伝子、AT3G48520遺伝子及びAT2G27690遺伝子並びにこれらのいずれかの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第1の遺伝子のサブグループとOs04g0584800遺伝子及びこの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第2の遺伝子のサブグループとからなる遺伝子グループから選択される1種又は2種以上の遺伝子を含む、ベクター。
(19)(18)に記載の発現ベクターを含む、形質転換体。
(20)(18)に記載の発現ベクターを含む、形質転換植物。
(21)Os12g0150200遺伝子、Os01g0858350遺伝子、Os05g0445100遺伝子、Os11g0151400遺伝子、AT3G48520遺伝子及びAT2G27690遺伝子並びにこれらのいずれかの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第1の遺伝子のサブグループとOs04g0584800遺伝子及びこの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第2の遺伝子のサブグループとからなる遺伝子グループから選択される1種又は2種以上の遺伝子であって内在性又は外来性の遺伝子を増強する工程、
を備える、植物体への環境ストレス耐性の付与方法。
(22)Os12g0150200遺伝子、Os01g0858350遺伝子、Os05g0445100遺伝子、Os11g0151400遺伝子、AT3G48520遺伝子及びAT2G27690遺伝子並びにこれらのいずれかの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第1の遺伝子のサブグループとOs04g0584800遺伝子及びこの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第2の遺伝子のサブグループとからなる遺伝子グループから選択される1種又は2種以上の遺伝子であって内在性又は外来性の遺伝子を増強する工程、
を備える、植物体の生産方法。
(23)Os12g0150200遺伝子、Os01g0858350遺伝子、Os05g0445100遺伝子、Os11g0151400遺伝子、AT3G48520遺伝子及びAT2G27690遺伝子並びにこれらのいずれかの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第1の遺伝子サブグループとOs04g0584800遺伝子及びこの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第2の遺伝子サブグループとからなる遺伝子グループから選択される1種又は2種以上の遺伝子の発現を指標として交配による植物体を選抜する工程、
を備える、植物体の生産方法。
(24)作物の生産方法であって、
(1)〜(17)のいずれかに記載の植物体である作物を栽培する工程、を備える、方法。
(25)Os12g0150200遺伝子、Os01g0858350遺伝子、Os05g0445100遺伝子、Os11g0151400遺伝子、AT3G48520遺伝子及びAT2G27690遺伝子並びにこれらのいずれかの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第1の遺伝子のサブグループとOs04g0584800遺伝子及びこの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第2の遺伝子のサブグループとからなる遺伝子グループから選択される1種又は2種以上の遺伝子の発現を指標として、1又は2以上の植物体をスクリーニングする工程と、
前記1種又は2種以上の遺伝子の発現レベルの高い前記植物体の耐塩性を評価する工程と、
を備える、植物体のスクリーニング方法。
(1) Os12g0150200 gene, Os01g0858350 gene, Os05g0445100 gene, Os11g0151400 gene, AT3G48520 gene and AT2G27690 gene and the first group of genes functionally equivalent to any of these genes, the Os04g0584800 gene and this gene A plant having enhanced expression of one or more genes selected from a gene group consisting of a second gene subgroup consisting of functionally equivalent genes.
(2) The plant according to (1), wherein environmental stress tolerance is enhanced.
(3) The plant according to (1) or (2), wherein tolerance to salt stress is enhanced.
(4) The plant according to (3), wherein other environmental stress tolerance is further enhanced.
(5) The plant according to any one of (1) to (3), wherein expression of the first gene is enhanced.
(6) The plant according to (5), wherein the first gene is selected from the group consisting of at least the Os12g0150200 gene and a gene functionally equivalent to this gene.
(7) The plant according to any one of (1) to (6), wherein the first gene encodes any one of the following proteins (a) to (f):
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (b) comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, A protein having an activity of converting activated jasmonic acid into inactive jasmonic acid (c) comprising an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, and inactivating activated jasmonic acid Protein having activity of converting to type jasmonic acid (d) Protein coated with a polynucleotide consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 (e) 90% or more identity with the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 Encoded by a polynucleotide having a nucleotide sequence having an activity and having an activity of converting active jasmonic acid to inactive jasmonic acid Protein (f) encoded by a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions to a polynucleotide comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 or a complementary nucleotide sequence, and converts activated jasmonic acid into inactive jasmon Protein having activity to convert into acid (8) The plant according to any one of (1) to (7), wherein expression of the second gene is enhanced.
(9) The plant according to (8), wherein expression of at least the Os04g0584800 gene is enhanced.
(10) The plant according to any one of (1) to (9), wherein the second gene encodes any one of the following proteins (a) to (f).
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 26 (b) comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 26; A protein having an activity of enhancing the resistance to salt stress (c) comprising the amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 26, and being enhanced in the plant A protein having an activity of enhancing resistance to salt stress (d) and a protein coated with a polynucleotide consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 25 (e) 90% of the base sequence represented by SEQ ID NO: 25 It is encoded by a polynucleotide comprising a base sequence having the above identity and is enhanced in a plant body. A protein having an activity of enhancing resistance to salt stress (f) encoded by a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions to a polynucleotide comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 25 or a complementary base sequence The plant according to any one of (1) to (10), which is a protein (11) dicotyledonous having an activity of enhancing resistance to salt stress when enhanced in the plant .
(12) The plant according to (11), which is soybean.
(13) The plant according to any one of (1) to (10), which is a monocotyledonous plant.
(14) The plant according to (13), which is a gramineous plant.
(15) The plant according to (14), which is rice.
(16) The plant according to (14), which is a sugarcane.
(17) The plant according to (14), which is corn.
(18) An expression vector for imparting environmental stress resistance to a plant body,
Os04g0584800 gene, Os01g0858350 gene, Os05g0445100 gene, Os11g0151400 gene, AT3G48520 gene and AT2G27690 gene and a first group of genes functionally equivalent to any of these genes and Os04g0584800 gene and this gene functionally A vector comprising one or more genes selected from a gene group consisting of a second gene subgroup consisting of equivalent genes.
(19) A transformant comprising the expression vector according to (18).
(20) A transformed plant comprising the expression vector according to (18).
(21) a first group of genes consisting of the Os12g0150200 gene, the Os01g0858350 gene, the Os05g0445100 gene, the Os11g0151400 gene, the AT3G48520 gene and the AT2G27690 gene, and a gene functionally equivalent to any of these genes, the Os04g0584800 gene and the gene A step of enhancing an endogenous or exogenous gene that is one or more genes selected from a gene group consisting of a subgroup of second genes consisting of functionally equivalent genes,
A method for imparting environmental stress tolerance to a plant body.
(22) a first group of genes consisting of the Os12g0150200 gene, the Os01g0858350 gene, the Os05g0445100 gene, the Os11g0151400 gene, the AT3G48520 gene, the AT2G27690 gene, and a gene functionally equivalent to any of these genes, the Os04g0584800 gene and this gene A step of enhancing an endogenous or exogenous gene that is one or more genes selected from a gene group consisting of a subgroup of second genes consisting of functionally equivalent genes,
A method for producing a plant body.
(23) The first gene subgroup comprising the Os12g0150200 gene, the Os01g0858350 gene, the Os05g0445100 gene, the Os11g0151400 gene, the AT3G48520 gene and the AT2G27690 gene, and a gene functionally equivalent to any of these genes, the Os04g0584800 gene, and this gene and function Selecting plants by mating using as an index the expression of one or more genes selected from a gene group consisting of a second gene subgroup consisting of genetically equivalent genes,
A method for producing a plant body.
(24) A method for producing crops,
A method comprising: cultivating a crop which is a plant according to any one of (1) to (17).
(25) Os12g0150200 gene, Os01g0858350 gene, Os05g0445100 gene, Os11g0151400 gene, AT3G48520 gene and AT2G27690 gene, and a first group of genes functionally equivalent to any of these genes, Os04g0584800 gene and this gene Screening one or more plants using as an index the expression of one or more genes selected from a gene group consisting of a second gene subgroup consisting of functionally equivalent genes; ,
Evaluating the salt tolerance of the plant body having a high expression level of the one or more genes,
A plant body screening method comprising:

シロイヌナズナのCYP94C1(AT2g27690)とイネのホモログの分子系統樹(上)とアミノ酸配列アライメント(下)を示す図である。It is a figure which shows the molecular phylogenetic tree (top) and amino acid sequence alignment (bottom) of CYP94C1 (AT2g27690) of Arabidopsis thaliana and a rice homolog. シロイヌナズナのCYP94C1(AT2g27690)とイネのホモログであるOs12g0150200のアミノ酸配列のアライメントを示す図である。It is a figure which shows alignment of the amino acid sequence of CYP94C1 (AT2g27690) of Arabidopsis thaliana and Os12g0150200 which is a homologue of rice. 種々のイネ完全長cDNA過剰発現(FOX)イネ系統の耐塩性評価結果を示す図である。It is a figure which shows the salt tolerance evaluation result of various rice full length cDNA overexpression (FOX) rice type | system | groups. 野生型、CYP94C2b FOXイネ系統(系統名:FE047)、及び別途作出した3系統のCYP94C2b過剰発現イネ系統の耐塩性評価結果を示す図である。It is a figure which shows the salt tolerance evaluation result of a wild type, a CYP94C2b FOX rice strain | stump | stock (system | strain name: FE047), and three CYP94C2b overexpression rice lines produced separately. 野生型及びCYP94C2b過剰発現系統イネ(FE047)の耐塩性評価結果(ダメージ度)を示す図である。It is a figure which shows the salt tolerance evaluation result (damage degree) of a wild type and CYP94C2b overexpression type | system | group rice (FE047). 野生型及びCYP94C2b過剰発現系統イネ(FE047)の耐塩性評価結果(生存率)を示す図である。It is a figure which shows the salt tolerance evaluation result (survival rate) of a wild type and CYP94C2b overexpression type | system | group rice (FE047). 野生型及びCYP94C2b過剰発現系統イネ(FE047)の耐塩性評価結果(稔実数)を示す図である。It is a figure which shows the salt tolerance evaluation result (fruit number) of a wild type and CYP94C2b overexpression type | system | group rice (FE047). CYP94C2b過剰発現系統イネ(FE047)の耐塩性評価結果(外観)を示す図である。It is a figure which shows the salt tolerance evaluation result (appearance) of CYP94C2b overexpression type | system | group rice (FE047). 傷処理後に誘導されるジャスモン酸、活性型ジャスモン酸及び不活性型ジャスモン酸の蓄積量の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the accumulation amount of the jasmonic acid induced | guided | derived after a wound process, an active jasmonic acid, and an inactive jasmonic acid. 野生型及びFE047系統のジャスモン酸に対する応答(シュート長)を示す図である。It is a figure which shows the response (shoot length) with respect to jasmonic acid of a wild type and FE047 system | strain. 野生型及びFE047系統のジャスモン酸に対する応答(根の伸長)を示す図である。It is a figure which shows the response (root elongation) with respect to jasmonic acid of a wild type and FE047 strain | stump | stock. 野生型及びFE047系統のコロナチン(COR)に対する応答(シュート長))を示す図である。It is a figure which shows the response (shoot length) with respect to coronatine (COR) of a wild type and FE047 strain | stump | stock. 野生型及びFE047系統のコロナチン(COR)に対する応答(根の伸長)を示す図である。It is a figure which shows the response (root elongation) with respect to coronatine (COR) of a wild type and FE047 strain | stump | stock. 野生型及びFE047系統への傷処理後のJA応答性遺伝子(JAmyb)の発現量を示す図である。It is a figure which shows the expression level of the JA responsive gene (JAmyb) after the wound process to a wild type and FE047 strain | stump | stock. 野生型及びFE047系統への傷処理後のJA応答性遺伝子(JAZ11)の発現量を示す図である。It is a figure which shows the expression level of JA responsive gene (JAZ11) after the wound process to a wild type and FE047 strain | stump | stock. 塩ストレスによって野生型及びFE047系統に誘導される葉の老化(セネッセンス、外観)の評価結果を示す図である。It is a figure which shows the evaluation result of the senescence (senescence, external appearance) of the leaf induced | guided | derived to a wild type and the FE047 strain | stump | stock by salt stress. 塩ストレスによって野生型及びFE047系統に誘導される葉の黄化(セネッセンス)の度合いを、葉の色(緑色:濃グレーで表示、黄緑色:グレー)、黄色〜褐色:薄いグレー)で評価した結果を示す図である。The degree of leaf yellowing (senescence) induced in wild-type and FE047 lines by salt stress was evaluated by leaf color (green: dark gray, yellow-green: gray, yellow to brown: light gray). It is a figure which shows a result. 塩ストレスによって野生型及びFE047系統に誘導される葉の黄化(セネッセンス、上:老化ストレスマーカー遺伝子(SGR遺伝子)、下:サイトカイニン応答性マーカー遺伝子(OsRR10遺伝子))の評価結果を示す図である。It is a figure which shows the evaluation result of the yellowing of the leaf induced | guided | derived to a wild type and FE047 strain | stump | stock by salt stress (Senescence, upper: aging stress marker gene (SGR gene), lower: cytokinin responsive marker gene (OsRR10 gene)). . 野生型、FE047系統(T2世代)及び別途作出したCYP94C2b過剰発現イネ系統におけるCYP94C2bの発現レベルと耐塩性の評価結果を示す図である。個体生存能(Viability)は+が生存、−が枯死を示す。It is a figure which shows the expression level of CYP94C2b and salt tolerance evaluation in a wild type, FE047 line | wire (T2 generation), and the CYP94C2b overexpression rice line | wire produced separately. As for individual viability, + indicates survival and-indicates death. 野生型、FE047系統(T2)及び独立過剰発現系統におけるCYP94C2bの発現レベルと耐塩性の評価結果(発現レベルのランク付けと生存率との関係)を示す図である。It is a figure which shows the expression level (relationship between ranking of an expression level, and survival rate) of the expression level of CYP94C2b in a wild type, FE047 line | wire (T2), and an independent overexpression line | wire. cDNAの過剰発現により高い耐塩性を付与するイネ遺伝子の同定結果を示す図である。It is a figure which shows the identification result of the rice gene which provides high salt tolerance by overexpression of cDNA. Os12g0150200遺伝子とOs04g0584800遺伝子の過剰発現による耐塩性の付与を示す図である。It is a figure which shows provision of salt tolerance by overexpression of Os12g0150200 gene and Os04g0584800 gene. Os12g0150200遺伝子とOs04g0584800遺伝子の過剰発現による高温ストレス耐性の付与を示す図である。It is a figure which shows the provision of high temperature stress tolerance by overexpression of Os12g0150200 gene and Os04g0584800 gene. Os04g0584800遺伝子の過剰発現による高浸透圧ストレス耐性およびイオンストレス耐性の付与を示す図である。It is a figure which shows the provision of hyperosmotic stress tolerance and ion stress tolerance by overexpression of the Os04g0584800 gene. 標準イネ品種(Nipponbare)及び耐塩性イネ品種(Heitai, Pokkali)についての耐塩性試験の結果(A:実験室内及びB:温室内)及びOs12g0150200遺伝子の発現量(C)を示す図である。It is a figure which shows the expression level (C) of the Os12g0150200 gene and the result of the salt tolerance test about a standard rice variety (Nipponbare) and a salt tolerance rice variety (Heitai, Pokkali).

本明細書の開示は、その発現を増強することで環境ストレス耐性を付与する遺伝子及びその利用に関する。本開示は、その発現を増強することで新たな塩ストレス耐性に寄与する遺伝子同定に成功したことに基づいている。   The disclosure of the present specification relates to a gene that imparts environmental stress tolerance by enhancing its expression and use thereof. The present disclosure is based on the successful identification of genes that contribute to new salt stress tolerance by enhancing their expression.

本発明者らは、環境ストレス耐性の評価にあたり、その評価手法上の問題点に着目した。すなわち、並行的な2種類の評価手法に基づいて、実用レベルにおいてより高い確度で優れた環境ストレス耐性を付与できる遺伝子を探索した。その結果、意外にも、実験レベルで明確な耐性を示さないが、実用レベルでより高いあるいは多様性のある環境ストレス耐性を発揮する遺伝子を見出した。   The present inventors paid attention to problems in the evaluation method in evaluating environmental stress tolerance. That is, based on two parallel evaluation methods, a gene that can impart excellent environmental stress tolerance with higher accuracy at a practical level was searched. As a result, we found a gene that does not show clear tolerance at the experimental level, but exhibits higher or diverse environmental stress tolerance at the practical level.

また、本開示において特定された遺伝子は、いずれも、2種以上の環境ストレスに対して耐性を発揮することができ、自然環境で発生し得る複合的な環境ストレスに対応しやすくなっていることも見出された。こうした遺伝子を用いれば、1種類の遺伝子の高発現により2種以上の環境ストレス耐性を付与できるので、複数のストレスに感受性の植物に、適切なストレス耐性遺伝子を選択して導入かつ過剰発現させることで、環境ストレス耐性に優れる植物体を創出することができる。   In addition, any of the genes identified in the present disclosure can exhibit resistance to two or more kinds of environmental stresses, and can easily cope with complex environmental stresses that can occur in the natural environment. Was also found. With these genes, two or more types of environmental stress tolerance can be conferred by high expression of one kind of gene, so that appropriate stress tolerance genes can be selected and introduced and overexpressed in plants sensitive to multiple stresses. Thus, it is possible to create a plant body that is excellent in environmental stress tolerance.

また、本発明者らは、本開示において特定された遺伝子、例えば、Os12g0150200で特定される遺伝子が、既存の耐塩性イネ品種の非ストレス条件下においてもその発現レベルが増強されていることを確認した。すなわち、本発明者らが特定した遺伝子は、その発現の増強による植物体への悪影響を回避又は抑制して、耐塩性などの環境ストレス耐性に優れる植物体を創出できる。   In addition, the present inventors have confirmed that the expression level of the gene identified in the present disclosure, for example, the gene identified by Os12g0150200 is enhanced even under non-stress conditions of existing salt-tolerant rice varieties. did. That is, the gene specified by the present inventors can avoid or suppress the adverse effect on the plant body due to the enhanced expression thereof, and can create a plant body excellent in environmental stress resistance such as salt tolerance.

なお、本明細書において、遺伝子の発現が増強されているとは、遺伝子の発現量が増大しているほか、当該遺伝子がコードするタンパク質が増強されている(例えば、タンパク質量が増大又はそのタンパク質の活性が向上する)ことを含むことができる。したがって、外来性の遺伝子として特定遺伝子を導入して増強するほか、内在性の遺伝子のプロモーター等の発現調節領域を改変して当該発現調節遺伝子により当該内在性の遺伝子の発現を増強してもよい。   In this specification, the expression of a gene is enhanced that the expression level of the gene is increased and the protein encoded by the gene is enhanced (for example, the protein amount is increased or the protein is increased). Improved activity). Therefore, in addition to introducing and enhancing a specific gene as an exogenous gene, the expression regulatory region such as the promoter of the endogenous gene may be modified to enhance the expression of the endogenous gene by the expression regulatory gene. .

以下、本明細書の開示に関し、環境ストレス耐性を付与する遺伝子、発現ベクター、植物体、植物体の生産方法、作物の生産方法等について順次説明する。   Hereinafter, with respect to the disclosure of the present specification, genes, expression vectors, plants, plant production methods, crop production methods, and the like that impart environmental stress tolerance will be described in order.

(環境ストレス耐性を付与可能な遺伝子)
環境ストレス耐性を付与可能な遺伝子は、Os12g0150200で特定される遺伝子(本明細書において、単に、Os12g0150200遺伝子という。)、Os05g0445100遺伝子、Os11g0151400遺伝子、Os01g0858350遺伝子、AT3G48520遺伝子及びAT2G27690遺伝子並びにこれらのいずれかの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第1の遺伝子サブグループとOs04g0584800遺伝子及びこの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第2の遺伝子サブグループとからなる遺伝子グループから選択される1種又は2種以上の遺伝子である。以下、第1の遺伝子サブグループ及び第2の遺伝子サブグループについて順次説明する。
(Gene that can confer environmental stress tolerance)
The gene capable of imparting environmental stress tolerance is a gene identified by Os12g0150200 (herein simply referred to as Os12g0150200 gene), Os05g0445100 gene, Os11g0151400 gene, Os01g0858350 gene, AT3G48520 gene and AT2G27690 gene and any one of these genes One or two selected from the gene group consisting of the first gene subgroup consisting of genes functionally equivalent to the gene, the Os04g0584800 gene and the second gene subgroup consisting of genes functionally equivalent to this gene More than a species of gene. Hereinafter, the first gene subgroup and the second gene subgroup will be sequentially described.

(第1の遺伝子サブグループ及び構成遺伝子(第1の遺伝子))
第1の遺伝子は、Os12g0150200遺伝子、Os05g0445100遺伝子、Os11g0151400遺伝子、Os01g0858350遺伝子、AT3G48520遺伝子及びAT2G27690遺伝子並びにこれらのいずれかの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第1の遺伝子サブグループから選択されうる。第1の遺伝子サブグループは、以下に説明するように、ジャスモン酸不活性化活性を有するタンパク質をコードしている。
(First gene subgroup and constituent genes (first gene))
The first gene can be selected from the first gene subgroup consisting of the Os12g0150200 gene, the Os05g0445100 gene, the Os11g0151400 gene, the Os01g0858350 gene, the AT3G48520 gene and the AT2G27690 gene, and genes functionally equivalent to any of these genes. The first gene subgroup encodes a protein having jasmonic acid inactivating activity, as described below.

Os01g0858350遺伝子、Os05g0445100遺伝子、Os11g0151400遺伝子、Os12g0150200遺伝子、AT3G48520遺伝子及びAT2G27690遺伝子の各遺伝子産物は、チトクロームP450酵素ファミリーであるCYP94ファミリーに属していると推定されている。より具体的には、図1の分子系統樹及びアライメントに示すように、Os01g0858350, Os05g0445100、Os11g0151400、Os12g0150200の各遺伝子は、AT2G27690によってコードされるタンパク質であるシロイヌナズナのCYP94C1タンパク質及びそのイネ(Oryza sativa)のホモログ(オルソログ)であると考えられる。また、Os01g0858350、Os05g0445100、Os11g0151400、Os12g0150200は、互いにホモログ(パラログ)であると考えられる。   Each gene product of the Os01g0858350 gene, the Os05g0445100 gene, the Os11g0151400 gene, the Os12g0150200 gene, the AT3G48520 gene, and the AT2G27690 gene is presumed to belong to the CYP94 family that is the cytochrome P450 enzyme family. More specifically, as shown in the molecular phylogenetic tree and alignment of FIG. 1, the Os01g0858350, Os05g0445100, Os11g0151400, and Os12g0150200 genes are the Arabidopsis CYP94C1 protein encoded by AT2G27690 and its rice (Oryza sativa). It is thought that it is a homologue (ortholog). Os01g0858350, Os05g0445100, Os11g0151400, and Os12g0150200 are considered to be homologs (paralogs).

図1に示す分子系統樹及びアライメントは、Os01g0858350遺伝子、Os05g0445100遺伝子、Os11g0151400遺伝子、Os12g0150200遺伝子がコードするタンパク質およびシロイヌナズナのCYP94C1(AT2g27690)のアミノ酸配列比較をCLUSTALW(Multiple Sequence Alignment;http://www.genome.jp/tools/clustalw/)により行ったものである。   The molecular phylogenetic tree and alignment shown in FIG. 1 are obtained by comparing CLUSTALW (Multiple Sequence Alignment; http: //www.Multiple Sequence Alignment; http: // www. Genome.jp/tools/clustalw/).

また、AT3G48520がコードするタンパク質も、チトクロームP450酵素ファミリーであるCYP94ファミリーに属すと推定されている。   In addition, the protein encoded by AT3G48520 is also estimated to belong to the CYP94 family, which is the cytochrome P450 enzyme family.

シロイヌナズナのCYP94C1タンパク質は、活性型ジャスモン酸、すなわち、7−イソジャスモノイルイソロイシンの12位の炭素に水酸基を導入して、不活性型ジャスモン酸として得られた12−ヒドロキシ−7−イソジャスモノイルイソロイシンを酸化して12−カルボキシル−7−イソジャスモノイルイソロイシンに変換する活性(以下、ジャスモン酸不活性化活性ともいう。)を有していると考えられる(Heitz, T., Widemann, E., Lugan, R., Miesch, L., Ullmann, P., Desaubry, L. et al. (2012) , J. Biol. Chem. 287: 6296-6306、Kitaoka, N., Matsubara, T., Sato, M., Takahashi, K., Wakuta, S., Kawaide, H. et al. (2011), Plant Cell Physiol. 52: 1757-1765、Koo, A.J., Cooke, T.F. and Howe, G.A. (2011), Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 108: 9298-9303)。   CYP94C1 protein of Arabidopsis thaliana is activated jasmonic acid, that is, 12-hydroxy-7-isojasmono acid obtained as an inactive jasmonic acid by introducing a hydroxyl group into the 12-position carbon of 7-isojasmonoylisoleucine. It is considered that it has an activity to oxidize ylisoleucine and convert it to 12-carboxyl-7-isojasmonoylisoleucine (hereinafter also referred to as jasmonic acid inactivating activity) (Heitz, T., Widemann, E., Lugan, R., Miesch, L., Ullmann, P., Desaubry, L. et al. (2012), J. Biol. Chem. 287: 6296-6306, Kitaoka, N., Matsubara, T. , Sato, M., Takahashi, K., Wakuta, S., Kawaide, H. et al. (2011), Plant Cell Physiol. 52: 1757-1765, Koo, AJ, Cooke, TF and Howe, GA (2011 ), Proc. Natl. Acad. Sci. US A. 108: 9298-9303).

また、本発明者らは、Os12g0150200を増強した形質転換体において、傷処理によって誘導されたジャスモン酸及びその活性型が減少され、不活性型が増大することを確認している。さらに、図1に示すように、AT2G27690のアミノ酸配列とOs01g0858350, Os05g0445100、Os11g0151400、Os12g0150200の各アミノ酸配列とのアライメントによれば、シロイヌナズナのCYP94C1タンパク質における基質結合サイト(SRS)、ヘム結合領域、ERRトライアドサイト、酸素結合サイト、及び活性化サイトがいずれも保存されている。したがって、これらの遺伝子がコードするタンパク質もジャスモン酸不活性化活性を有しているといえる。   In addition, the present inventors have confirmed that in the transformant with enhanced Os12g0150200, jasmonic acid and its active form induced by wound treatment are reduced and the inactive form is increased. Furthermore, as shown in FIG. 1, according to the alignment of the amino acid sequence of AT2G27690 with the amino acid sequences of Os01g0858350, Os05g0445100, Os11g0151400, and Os12g0150200, the substrate binding site (SRS), heme-binding region, and ERR triad in Arabidopsis CYP94C1 protein Sites, oxygen binding sites, and activation sites are all preserved. Therefore, it can be said that the proteins encoded by these genes also have jasmonic acid inactivating activity.

また、シロイヌナズナのAT3G48520の産物も、ジャスモン酸不活性化活性を有していることが既に知られている。   Moreover, it is already known that the product of Arabidopsis AT3G48520 also has jasmonic acid inactivating activity.

以上のことから、第1の遺伝子は、いずれも、活性型ジャスモン酸を不活性型ジャスモン酸に変換する活性を有するタンパク質(酵素)をコードすると考えられる。   From the above, it is considered that any of the first genes encodes a protein (enzyme) having an activity of converting active jasmonic acid to inactive jasmonic acid.

なお、第1の遺伝子のうちのOs01g0858350遺伝子、 Os05g0445100遺伝子、Os11g0151400遺伝子、Os12g0150200遺伝子の各コード領域の塩基配列は、AT2G27690遺伝子のコード領域の塩基配列に対して54%〜58%の同一性を有している。また、第1の遺伝子のうちのOs01g0858350遺伝子, Os05g0445100遺伝子、Os11g0151400遺伝子、Os12g0150200遺伝子の各コード領域の塩基配列によってコードされるアミノ酸配列は、AT2G27690のコード領域の塩基配列によってコードされるアミノ酸配列に対して53%〜57%の同一性を有している。   In addition, the base sequence of each coding region of the Os01g0858350 gene, the Os05g0445100 gene, the Os11g0151400 gene, and the Os12g0150200 gene in the first gene has 54% to 58% identity to the base sequence of the coding region of the AT2G27690 gene. doing. The amino acid sequence encoded by the base sequence of each coding region of the Os01g0858350 gene, the Os05g0445100 gene, the Os11g0151400 gene, and the Os12g0150200 gene of the first gene is Have 53% to 57% identity.

第1の遺伝子は、上記で特定された遺伝子と機能的に等価な遺伝子も包含する。かかる機能的に等価な遺伝子は、上記で特定された遺伝子のホモログ(パラログ、オルソログ)を含むほか、起源によらないで、ジャスモン酸不活性化活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を包含することができる。第1の遺伝子は、主として植物界に由来することが好ましい。ダイズなどのマメ科植物を包含する双子葉植物、イネ、トウモロコシ、サトウキビ等を含むイネ科植物を包含する単子葉植物に由来するものであってもよい。   The first gene also includes a gene functionally equivalent to the gene specified above. Such functionally equivalent genes include homologs (paralogs, orthologs) of the genes specified above, and include genes encoding proteins having jasmonic acid inactivating activity, regardless of their origin. it can. The first gene is preferably derived mainly from the plant kingdom. It may be derived from a dicotyledonous plant including legumes such as soybean, and a monocotyledonous plant including a grassy plant including rice, corn, sugarcane and the like.

例えば、特定の遺伝子と機能的に等価な遺伝子としては、NCBI(National Center for Biotechnology Information;http://www.ncbi.nlm.nih.gov)等のデータベースを用いて当該遺伝子の塩基配列又は当該遺伝子がコードするタンパク質のアミノ酸配列をクエリ配列として検索を行いって、高い同一性を有する遺伝子につき、当該遺伝子と機能的に等価であるかどうか、例えば、本開示においては、当該遺伝子が活性型ジャスモン酸を不活性型ジャスモン酸に変換する活性を有するタンパク質(酵素)をコードしているか否かを評価することによって得ることができる。   For example, as a gene functionally equivalent to a specific gene, the nucleotide sequence of the gene or the relevant gene can be obtained using a database such as NCBI (National Center for Biotechnology Information; http://www.ncbi.nlm.nih.gov). A search is performed using the amino acid sequence of the protein encoded by the gene as a query sequence, and whether the gene having high identity is functionally equivalent to the gene. For example, in the present disclosure, the gene is activated. It can be obtained by evaluating whether or not it encodes a protein (enzyme) having an activity of converting jasmonic acid into inactive jasmonic acid.

第1の遺伝子は、形質転換しようとする植物体に応じて適宜選択される。例えば、ダイズにおけるOs12g0150200遺伝子と機能的に等価な遺伝子としては、cytochrome P450 94A1-like [Glycine max]をコードする遺伝子(アクセッション番号、塩基配列:XM_006592251.1(配列番号13)、アミノ酸配列: XP_006592314.1(配列番号14))、cytochrome P450 94A2-like [Glycine max]をコードする遺伝子(アクセッション番号、塩基配列:XM_003538086.2(配列番号15)、アミノ酸配列:XP_003538134.1(配列番号16))及びcytochrome P450 94A1-like [Glycine max]をコードする遺伝子(アクセッション番号、塩基配列:XM_006577004.1(配列番号17)、アミノ酸配列:XP_006577067.1(配列番号18))等が挙げられる。上記3つ遺伝子は、それぞれOs12g0150200遺伝子がコードするタンパク質のアミノ酸配列との同一性及びAT2G27690遺伝子によってコードされるタンパク質であるシロイヌナズナのCYP94C1タンパク質のアミノ酸配列との同一性が、それぞれ、56.8%/63.4%、57.8%/59.9%、53.8%/57.8%であった。   The first gene is appropriately selected according to the plant to be transformed. For example, genes functionally equivalent to the Os12g0150200 gene in soybean include a gene encoding cytochrome P450 94A1-like [Glycine max] (accession number, base sequence: XM — 006592251.1 (SEQ ID NO: 13), amino acid sequence: XP — 006592314 .1 (SEQ ID NO: 14)), a gene encoding cytochrome P450 94A2-like [Glycine max] (accession number, base sequence: XM_003538086.2 (SEQ ID NO: 15), amino acid sequence: XP_003538134.1 (SEQ ID NO: 16) ) And a gene encoding cytochrome P450 94A1-like [Glycine max] (accession number, base sequence: XM — 006577004.1 (SEQ ID NO: 17), amino acid sequence: XP — 006577067.1 (SEQ ID NO: 18)). Each of the above three genes has an identity with the amino acid sequence of the protein encoded by the Os12g0150200 gene and an identity with the amino acid sequence of the CYP94C1 protein of Arabidopsis thaliana, which is a protein encoded by the AT2G27690 gene, respectively. They were 63.4%, 57.8% / 59.9%, and 53.8% / 57.8%.

また、例えば、トウモロコシにおいてOs12g0150200遺伝子と機能的に等価な遺伝子としては、機能未知のタンパク質をコードする遺伝子(アクセッション番号、塩基配列:BT086294.1(配列番号19)、アミノ酸配列: ACR36647.1(配列番号20))、cytochrome P450 CYP94C20をコードする遺伝子(アクセッション番号、塩基配列:EU956091.1(配列番号21)、アミノ酸配列:ACG28209.1(配列番号22))及びcytochrome P450 CYP94D27をコードする遺伝子(アクセッション番号、塩基配列:EU975752.1(配列番号23)、アミノ酸配列:ACG47870.1(配列番号24))等が挙げられる。上記3つ遺伝子は、Os12g0150200遺伝子がコードするタンパク質のアミノ酸配列との同一性及びAT2G27690によってコードされるタンパク質であるシロイヌナズナのCYP94C1タンパク質のアミノ酸配列との同一性が、それぞれ、81.2%/53.9%、82.1%/54.3%、43.8%/42.6%であった。   In addition, for example, in maize, a gene functionally equivalent to the Os12g0150200 gene includes a gene encoding a protein with unknown function (accession number, base sequence: BT086294.1 (SEQ ID NO: 19)), amino acid sequence: ACR36647.1 ( SEQ ID NO: 20)), a gene encoding cytochrome P450 CYP94C20 (accession number, nucleotide sequence: EU956091.1 (SEQ ID NO: 21), amino acid sequence: ACG28209.1 (SEQ ID NO: 22)) and a gene encoding cytochrome P450 CYP94D27 (Accession number, base sequence: EU975752.1 (SEQ ID NO: 23), amino acid sequence: ACG47870.1 (SEQ ID NO: 24)) and the like. The above three genes have the same identity with the amino acid sequence of the protein encoded by the Os12g0150200 gene and the amino acid sequence of the CYP94C1 protein of Arabidopsis thaliana, which is a protein encoded by AT2G27690, respectively. They were 9%, 82.1% / 54.3%, and 43.8% / 42.6%.

第1の遺伝子は、上記のようなジャスモン酸不活性化活性を有するタンパク質をコードする限り、天然から調製されたものでも人工的に調製されたものでもよい。したがって、上記した各種遺伝子ほか、当該遺伝子に人工的に変異を導入したものであってもよい。また、遺伝子としては、ゲノムDNAのほか、cDNA等であってもよい。   As long as the first gene encodes a protein having jasmonic acid inactivating activity as described above, it may be prepared from nature or artificially prepared. Therefore, in addition to the various genes described above, the gene may be artificially introduced with mutations. In addition to genomic DNA, the gene may be cDNA or the like.

第1の遺伝子は、各遺伝子のコード領域及び/又は当該コード領域によってコードされるアミノ酸配列を有するタンパク質によっても特定されうる。第1の遺伝子によってコードされるタンパク質は、こうした遺伝子及びタンパク質に関する情報は、当業者であれば、NCBI(National Center for Biotechnology Information;http://www.ncbi.nlm.nih.gov)等のHPにアクセスすることにより適宜入手できる。第1の遺伝子によってコードされるタンパク質は、主として植物界に由来することが好ましい。双子葉植物、単子葉植物に由来するものであってもよいし、特に、イネ科植物やに由来するものであってもよい。こうした遺伝子及びタンパク質に関する情報は、当業者であれば、NCBI(National Center for Biotechnology Information;http://www.ncbi.nlm.nih.gov)等のHPにアクセスすることにより適宜入手できる。以下、第1の遺伝子がコードするタンパク質(以下、第1のタンパク質ともいう。)について説明する。 The first gene can also be specified by a protein having the coding region of each gene and / or the amino acid sequence encoded by the coding region. The protein encoded by the first gene can be obtained from HP, such as NCBI (National Center for Biotechnology Information; http://www.ncbi.nlm.nih.gov). You can obtain it by accessing The protein encoded by the first gene is preferably derived mainly from the plant kingdom. It may be derived from a dicotyledonous plant or a monocotyledonous plant, and in particular may be derived from a gramineous plant. Information on such genes and proteins can be appropriately obtained by those skilled in the art by accessing HP such as NCBI (National Center for Biotechnology Information; http://www.ncbi.nlm.nih.gov). Hereinafter, the protein encoded by the first gene (hereinafter also referred to as the first protein) will be described.

第1のタンパク質の一態様として、Os12g0150200遺伝子がコードする配列番号2で表されるアミノ酸配列を含むタンパク質が挙げられる。また、本タンパク質の他の態様は、ジャスモン酸不活性化活性を有する限りにおいて、配列番号2のほか、Os12g0150200遺伝子のコード領域の塩基配列である配列番号1、2等の公知の配列情報と一定の関係を有するタンパク質であってもよい。   One embodiment of the first protein includes a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 encoded by the Os12g0150200 gene. Moreover, as long as it has jasmonic acid inactivating activity, other aspects of the present protein are consistent with known sequence information such as SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 1, 2 which are the base sequences of the coding region of the Os12g0150200 gene. A protein having the following relationship may be used.

第1のタンパク質の他の一態様としては、配列番号2で表されるアミノ酸配列において1または複数のアミノ酸が置換、欠失、付加、および/または挿入されたアミノ酸配列を有し、ジャスモン酸不活性化活性を有するタンパク質が挙げられる。   In another embodiment of the first protein, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 has an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added, and / or inserted, A protein having an activating activity may be mentioned.

配列番号2で表されるアミノ酸配列(Os12g0150200)は、図1Bに示すような2箇所の基質認識部位(SRS1(21アミノ酸)及びSRS4(20アミノ酸))を有している。   The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (Os12g0150200) has two substrate recognition sites (SRS1 (21 amino acids) and SRS4 (20 amino acids)) as shown in FIG. 1B.

ジャスモン酸不活性化活性は、活性型ジャスモン酸を基質として、不活性型ジャスモン酸を生成する反応の触媒活性を検出することで得ることができる。なお、ジャスモン酸不活性化活性を有しているとは、当該活性を有している限りのその程度は問うものではない。   The jasmonic acid inactivating activity can be obtained by detecting the catalytic activity of a reaction for producing inactive jasmonic acid using active jasmonic acid as a substrate. In addition, as long as it has the said activity, it does not ask | require that it has the said jasmonic acid inactivation activity.

配列番号2で表されるアミノ酸配列に対するアミノ酸の変異は、すなわち、欠失、置換、付加及び挿入のうちいずれか1種類であってもよいし、2種類以上が組み合わされていてもよい。また、これらの変異の総数は、特に限定されないが、好ましくは、1個以上20個以下であり、より好ましくは1個以上10個以下程度である。より好ましくは、1個以上5個以下である。さらに好ましくは1個以上4個以下、より一層好ましくは1個以上3個以下である。   The amino acid mutation relative to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 may be any one of deletion, substitution, addition and insertion, or two or more may be combined. The total number of these mutations is not particularly limited, but is preferably 1 or more and 20 or less, more preferably 1 or more and 10 or less. More preferably, it is 1 or more and 5 or less. More preferably, they are 1 or more and 4 or less, More preferably, they are 1 or more and 3 or less.

アミノ酸置換の例としては、保存的置換が好ましく、具体的には以下のグループ内での置換が挙げられる。(グリシン、アラニン)(バリン、イソロイシン、ロイシン)(アスパラギン酸、グルタミン酸)(アスパラギン、グルタミン)(セリン、トレオニン)(リジン、アルギニン)(フェニルアラニン、チロシン)。   As an example of amino acid substitution, conservative substitution is preferable, and specific examples include substitution within the following groups. (Glycine, alanine) (valine, isoleucine, leucine) (aspartic acid, glutamic acid) (asparagine, glutamine) (serine, threonine) (lysine, arginine) (phenylalanine, tyrosine).

なお、配列番号2で表されるアミノ酸配列に対する変異は、配列番号2で表されるアミノ酸配列において、基質識別部位以外において存在することが好ましい。換言すれば、変異体であっても、2つの基質識別部位においては、AT2G27690と高い同一性を有していることが好ましい。すなわち、図1Bにおける各基質認識部位においてアミノ酸配列の同一性は80%以上であることが好ましく、より好ましくは85%以上であり、さらに好ましくは90%以上であり、一層好ましくは95%以上である。また、各基質認識部位においてOs12g0150200及びAT2G27690との間において、同一アミノ酸残基で示されるアミノ酸配列部分(SRS1について17アミノ酸、SRS4について18アミノ酸)については、1〜4個以下が保存的置換によるアミノ酸であることが好ましく、より好ましくは1〜2個以下が保存的置換によるアミノ酸であることが好ましく、さらに好ましくは全て同一である。   In addition, it is preferable that the variation | mutation with respect to the amino acid sequence represented by sequence number 2 exists other than a substrate identification site | part in the amino acid sequence represented by sequence number 2. In other words, even a mutant preferably has high identity with AT2G27690 at the two substrate recognition sites. That is, the identity of the amino acid sequence at each substrate recognition site in FIG. 1B is preferably 80% or more, more preferably 85% or more, still more preferably 90% or more, and even more preferably 95% or more. is there. In addition, with respect to the amino acid sequence portion (17 amino acids for SRS1, 18 amino acids for SRS4) represented by the same amino acid residue between Os12g0150200 and AT2G27690 at each substrate recognition site, 1 to 4 amino acids by conservative substitution It is preferable that 1-2 amino acids are amino acids by conservative substitution, more preferably all are the same.

第1のタンパク質の他の一態様としては、配列番号2で表されるアミノ酸配列に対して60%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、かつジャスモン酸不活性化活性を有するタンパク質が挙げられる。同一性は好ましくは70%以上であり、より好ましくは80%以上であり、さらに好ましくは85%以上であり、一層好ましくは、90%以上であり、より一層好ましくは95%以上であり、さらに好ましくは98%以上である。   Another embodiment of the first protein includes a protein having an amino acid sequence having 60% or more identity to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 and having jasmonic acid inactivating activity. It is done. The identity is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, still more preferably 85% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, Preferably it is 98% or more.

本明細書において同一性又は類似性とは、当該技術分野で知られているとおり、配列を比較することにより決定される、2以上のタンパク質あるいは2以上のポリヌクレオチドの間の関係である。当該技術分野で"同一性"とは、タンパク質またはポリヌクレオチド配列の間のアライメントによって、あるいは場合によっては、一続きのそのような配列間のアライメントによって決定されるような、タンパク質またはポリヌクレオチド配列の間の配列不変性の程度を意味する。また、類似性とは、タンパク質またはポリヌクレオチド配列の間のアライメントによって、あるいは場合によっては、一続きの部分的な配列間のアライメントによって決定されるような、タンパク質またはポリヌクレオチド配列の間の相関性の程度を意味する。より具体的には、配列の同一性と保存性(配列中の特定アミノ酸又は配列における物理化学特性を維持する置換)によって決定される。なお、類似性は、後述するBLASTの配列相同性検索結果においてSimilarity と称される。同一性及び類似性を決定する方法は、対比する配列間で最も長くアラインメントするように設計される方法であることが好ましい。同一性及び類似性を決定するための方法は、公衆に利用可能なプログラムとして提供されている。例えば、AltschulらによるBLAST (Basic Local Alignment Search Tool) プログラム(たとえば、Altschul SF, Gish W, Miller W, Myers EW, Lipman DJ., J. Mol. Biol., 215: p403-410 (1990), Altschyl SF, Madden TL, Schaffer AA, Zhang J, Miller W, Lipman DJ., Nucleic Acids Res. 25: p3389-3402 (1997))を利用し決定することができる。BLASTのようなソフトウェアを用いる場合の条件は、特に限定するものではないが、デフォルト値を用いるのが好ましい。   As used herein, identity or similarity is a relationship between two or more proteins or two or more polynucleotides determined by comparing sequences, as is known in the art. “Identity” in the art refers to a protein or polynucleotide sequence as determined by alignment between protein or polynucleotide sequences, or in some cases by alignment between a series of such sequences. Means the degree of sequence invariance between. Similarity is also the correlation between protein or polynucleotide sequences as determined by alignment between protein or polynucleotide sequences, or in some cases by alignment between a series of partial sequences. Means the degree of More specifically, it is determined by sequence identity and conservation (substitutions that maintain specific amino acids in the sequence or physicochemical properties in the sequence). The similarity is referred to as Similarity in the BLAST sequence homology search result described later. The method for determining identity and similarity is preferably a method designed to align the longest between the sequences to be compared. Methods for determining identity and similarity are provided as programs available to the public. For example, BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) program by Altschul et al. (Eg Altschul SF, Gish W, Miller W, Myers EW, Lipman DJ., J. Mol. Biol., 215: p403-410 (1990), Altschyl SF, Madden TL, Schaffer AA, Zhang J, Miller W, Lipman DJ., Nucleic Acids Res. 25: p3389-3402 (1997)). The conditions for using software such as BLAST are not particularly limited, but it is preferable to use default values.

なお、配列番号2で表されるアミノ酸配列又は当該アミノ酸配列と上記のように一定の関連性のあるアミノ酸配列をコードする塩基配列は、遺伝暗号の縮重に従い、タンパク質のアミノ酸配列を変えることなく所定のアミノ酸配列をコードする塩基配列の少なくとも1つの塩基を他の種類の塩基に置換することができる。従って、本遺伝子は、遺伝暗号の縮重に基づく置換によって変換された塩基配列をコードする遺伝子も包含する。   Note that the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or the base sequence encoding the amino acid sequence having a certain relationship with the amino acid sequence as described above does not change the amino acid sequence of the protein according to the degeneracy of the genetic code At least one base of a base sequence encoding a predetermined amino acid sequence can be substituted with another kind of base. Therefore, this gene also includes a gene encoding a base sequence converted by substitution based on the degeneracy of the genetic code.

第1のタンパク質は、また、配列番号1で表される塩基配列を含むポリヌクレオチドによってコードされるタンパク質でもある。さらに他の一態様として、配列番号1で表される塩基配列からなるポリヌクレオチドと相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件でハイブリダイズするポリヌクレオチドによってコードされ、ジャスモン酸不活性化活性を有するタンパク質が挙げられる。   The first protein is also a protein encoded by a polynucleotide comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 1. In yet another embodiment, jasmonic acid inactivation is encoded by a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide comprising a nucleotide sequence complementary to the polynucleotide comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1. Examples include proteins having activity.

なお、ストリンジェントな条件とは、たとえば、いわゆる特異的なハイブリッドが形成され、非特異的なハイブリッドが形成されない条件をいう。例えば、塩基配列の同一性が高い核酸、すなわち配列番号1で表わされる塩基配列と60%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、一層好ましくは85%以上、より一層好ましくは90%以上、さらに好ましく95%以上、最も好ましくは98%以上の同一性を有する塩基配列からなるDNAの相補鎖がハイブリダイズし、それより相同性が低い核酸の相補鎖がハイブリダイズしない条件が挙げられる。より具体的には、ナトリウム塩濃度が15〜750mM、好ましくは50〜750mM、より好ましくは300〜750mM、温度が25〜70℃、好ましくは50〜70℃、より好ましくは55〜65℃、ホルムアミド濃度が0〜50%、好ましくは20〜50%、より好ましくは35〜45%での条件をいう。さらに、ストリンジェントな条件では、ハイブリダイゼーション後のフィルターの洗浄条件が、通常はナトリウム塩濃度が15〜600mM、好ましくは50〜600mM、より好ましくは300〜600mM、温度が50〜70℃、好ましくは55〜70℃、より好ましくは60〜65℃である。   The stringent condition refers to, for example, a condition in which a so-called specific hybrid is formed and a non-specific hybrid is not formed. For example, the nucleic acid having high nucleotide sequence identity, that is, 60% or more, preferably 70% or more, more preferably 80% or more, more preferably 85% or more, and still more preferably 90% with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1. % Or more, more preferably 95% or more, and most preferably 98% or more DNA complementary strands consisting of nucleotide sequences hybridize, and nucleic acid complementary strands with lower homology do not hybridize. It is done. More specifically, the sodium salt concentration is 15 to 750 mM, preferably 50 to 750 mM, more preferably 300 to 750 mM, the temperature is 25 to 70 ° C., preferably 50 to 70 ° C., more preferably 55 to 65 ° C., formamide The condition is that the concentration is 0 to 50%, preferably 20 to 50%, more preferably 35 to 45%. Furthermore, under stringent conditions, the filter washing conditions after hybridization are usually such that the sodium salt concentration is 15 to 600 mM, preferably 50 to 600 mM, more preferably 300 to 600 mM, and the temperature is 50 to 70 ° C., preferably It is 55-70 degreeC, More preferably, it is 60-65 degreeC.

さらに具体的なストリンジェントな条件とは、例えば、45℃、6×SSC(塩化ナトリウム/クエン酸ナトリウム)でのハイブリダイゼーション、その後の50〜65℃、0.2〜1×SSC、0.1%SDSでの洗浄が挙げられ、或いはそのような条件として、65〜70℃、1×SSCでのハイブリダイゼーション、その後の65〜70℃、0.3×SSCでの洗浄を挙げることができる。ハイブリダイゼーションは、J. Sambrook et al. Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory(1989)に記載されている方法等、従来公知の方法で行うことができる。   More specific stringent conditions include, for example, hybridization at 45 ° C. and 6 × SSC (sodium chloride / sodium citrate), followed by 50 to 65 ° C., 0.2 to 1 × SSC, and 0.1% SDS. Washing can be mentioned, or as such conditions, hybridization at 65 to 70 ° C. and 1 × SSC, and subsequent washing at 65 to 70 ° C. and 0.3 × SSC can be mentioned. Hybridization can be performed by a conventionally known method such as the method described in J. Sambrook et al. Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory (1989).

なお、以上のことから、さらなる他の一態様として、配列番号1で表される塩基配列と70%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、より一層好ましくは90%以上、さらに好ましく95%以上、最も好ましくは98%以上の同一性を有する塩基配列を有するポリヌクレオチドによってコードされ、ジャスモン酸不活性化活性を有するタンパク質が挙げられる。   From the above, as yet another embodiment, the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 is 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 85% or more, still more preferably 90% or more, A protein encoded by a polynucleotide having a base sequence having an identity of preferably 95% or more, most preferably 98% or more, and having jasmonic acid inactivating activity is exemplified.

さらに、他の第1の遺伝子、すなわち、Os05g0445100遺伝子、Os11g0151400遺伝子、Os01g0858350遺伝子、AT3G48520遺伝子及びAT2G27690遺伝子等についても、Os12g0150200について説明したのと同様の形態の第1のタンパク質の各種態様が適用され、それにより、第1の遺伝子のさらなる態様が特定される。Os05g0445100遺伝子、Os11g0151400遺伝子、Os01g0858350遺伝子、AT3G48520遺伝子及びAT2G27690遺伝子の各遺伝子のコード領域の塩基配列及びアミノ酸配列は、それぞれ、配列番号3及び4、配列番号5及び6,配列番号7及び8、配列番号9及び10並びに配列番号11及び12で表される。   Furthermore, the various aspects of the first protein in the same form as described for Os12g0150200 are applied to other first genes, namely, Os05g0445100 gene, Os11g0151400 gene, Os01g0858350 gene, AT3G48520 gene, AT2G27690 gene, and the like. Thereby, further aspects of the first gene are identified. The base sequence and amino acid sequence of the coding region of each of the Os05g0445100 gene, Os11g0151400 gene, Os01g0858350 gene, AT3G48520 gene and AT2G27690 gene are SEQ ID NO: 3 and 4, SEQ ID NO: 5 and 6, SEQ ID NO: 7 and 8, 9 and 10 and SEQ ID NOS: 11 and 12.

上記各種態様の第1のタンパク質をコードする第1の遺伝子は、例えば、配列番号1等の配列に基づいて設計したプライマーを用いて、イネ科植物等から抽出したDNA、各種cDNAライブラリ又はゲノムDNAライブラリ等由来の核酸を鋳型としたPCR増幅を行うことにより、核酸断片として得ることができる。また、上記ライブラリ等由来の核酸を鋳型とし、本遺伝子の一部であるDNA断片をプローブとしてハイブリダイゼーションを行うことにより、核酸断片として得ることができる。あるいは本遺伝子は、化学合成法等の当技術分野で公知の各種の核酸配列合成法によって、核酸断片として合成してもよい。   The first gene encoding the first protein of the various embodiments is, for example, DNA extracted from gramineous plants using primers designed based on the sequence of SEQ ID NO: 1 or the like, various cDNA libraries or genomic DNA A nucleic acid fragment can be obtained by performing PCR amplification using a nucleic acid derived from a library or the like as a template. Further, it can be obtained as a nucleic acid fragment by performing hybridization using a nucleic acid derived from the above library or the like as a template and a DNA fragment which is a part of this gene as a probe. Alternatively, this gene may be synthesized as a nucleic acid fragment by various nucleic acid sequence synthesis methods known in the art such as chemical synthesis methods.

また、上記各種態様の第1のタンパク質をコードする第1の遺伝子は、例えば、配列番号2で表されるアミノ酸の配列をコードするDNA(たとえば、配列番号1で表される塩基配列からなる)を、慣用の突然変異誘発法、部位特異的変異法、エラープローンPCRを用いた分子進化的手法等によって改変することによって取得することができる。このような手法としては、Kunkel法又は Gapped duplex法等の公知手法又はこれに準ずる方法が挙げられ、例えば部位特異的突然変異誘発法を利用した変異導入用キット(例えばMutant-K (TAKARA Bio社製)やMutant-G (TAKARA Bio社製))などを用いて、あるいは、TAKARA Bio社のLA PCR in vitro Mutagenesis シリーズキットを用いて変異が導入される。   In addition, the first gene encoding the first protein of the various aspects described above is, for example, DNA encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (for example, comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 1) Can be obtained by modification by a conventional mutagenesis method, site-directed mutagenesis method, molecular evolution method using error-prone PCR, or the like. Examples of such methods include known methods such as Kunkel method or Gapped duplex method, or similar methods. For example, a mutation introduction kit using site-directed mutagenesis (for example, Mutant-K (TAKARA Bio) Or Mutant-G (manufactured by TAKARA Bio)), or the LA PCR in vitro Mutagenesis series kit from TAKARA Bio.

そのほか、当業者であれば、Molecular Cloning(Sambrook, J. et al., Molecular Cloning :a Laboratory Manual 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, 10 Skyline Drive Plainview, NY (1989))等を参照することにより、例えば、配列番号1又は2等の公知配列に基づいて、各種態様の第1のタンパク質をコードする第1の遺伝子を取得することができる。   In addition, those skilled in the art should refer to Molecular Cloning (Sambrook, J. et al., Molecular Cloning: a Laboratory Manual 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, 10 Skyline Drive Plainview, NY (1989)). Thus, for example, based on a known sequence such as SEQ ID NO: 1 or 2, it is possible to obtain the first gene encoding the first protein of various aspects.

(第2の遺伝子サブグループ及び構成遺伝子(第2の遺伝子))
第2の遺伝子は、Os04g0584800遺伝子及びこの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第2の遺伝子サブグループから選択されうる。Os04g0584800遺伝子がコードするタンパク質の機能は不明であるが、N末端側にRAS/GTP結合ドメインを有しC末端側にAdaptin結合ドメイン(配列番号27)を備えるタンパク質である。Os04g0584800遺伝子と機能的に等価な遺伝子は、N末端側にRAS/GTP結合ドメインを有し、C末端側にAdaptin結合ドメインを備えるタンパク質であって、Os04g0584800遺伝子のアミノ酸配列と一定以上の同一性を有するタンパク質をコードする遺伝子が挙げられる。
(Second gene subgroup and constituent genes (second gene))
The second gene can be selected from the second gene subgroup consisting of the Os04g0584800 gene and genes functionally equivalent to this gene. Although the function of the protein encoded by the Os04g0584800 gene is unknown, it is a protein having a RAS / GTP binding domain on the N-terminal side and an Adaptin binding domain (SEQ ID NO: 27) on the C-terminal side. A gene functionally equivalent to the Os04g0584800 gene is a protein having a RAS / GTP binding domain on the N-terminal side and an Adaptin binding domain on the C-terminal side, and has a certain identity or more with the amino acid sequence of the Os04g0584800 gene. A gene encoding the protein possessed.

なお、上記したホモログほか、人工的に変異を導入したものであってもよい。なお、遺伝子としては、ゲノムDNAのほか、cDNA等であってもよい。   In addition to the above homologues, artificially introduced mutations may be used. In addition to the genomic DNA, the gene may be cDNA or the like.

Os04g0584800遺伝子と機能的に等価な遺伝子とは、当該遺伝子の発現を増強したときに、植物体の塩ストレスに対する耐性を増強することができる遺伝子である。換言すれば、当該遺伝子の発現を増強したとき、植物体の塩ストレスに対する耐性を増強する活性を有するタンパク質をコードする遺伝子である。   A gene functionally equivalent to the Os04g0584800 gene is a gene that can enhance the tolerance of a plant to salt stress when expression of the gene is enhanced. In other words, it is a gene that encodes a protein having an activity of enhancing the tolerance of a plant to salt stress when expression of the gene is enhanced.

Os04g0584800遺伝子と機能的に等価な遺伝子としては、例えば、シロイヌナズナAT5G65960遺伝子、ヨーロッパブドウのLOC100266179遺伝子、ポプラの1種であるコットンウッドのPOPTR_0002s17770g遺伝子、ダイズのLOC100813911 [Glycine max]遺伝子が挙げられる。さらに、オオムギのpredicted protein [Hordeum vulgare subsp. vulgare] 遺伝子をコードする遺伝子が挙げられる。   Examples of genes functionally equivalent to the Os04g0584800 gene include the Arabidopsis AT5G65960 gene, the European grape LOC100266179 gene, the poplar cottonwood POPTR_0002s17770g gene, and the soybean LOC100813911 [Glycine max] gene. Furthermore, a gene encoding a barley predicted protein [Hordeum vulgare subsp. Vulgare] gene can be mentioned.

第2の遺伝子であるオオムギpredicted proteinをコードする遺伝子のコード領域の塩基配列は、Os04g0584800のコード領域の塩基配列に対して83%の同一性を有している。単子葉植物にはこのように高い同一性をもつ塩基配列があるが、それ以外の植物種の遺伝子は、Os04g0584800のコード領域の塩基配列に対して57-64%の同一性を示す。また、これらの遺伝子が含むコード領域の塩基配列によってコードされるアミノ酸配列は、Os04g0584800のコード領域の塩基配列によってコードされるアミノ酸配列に対して48%〜77%の同一性を有している。   The base sequence of the coding region of the gene encoding the second gene, barley predicted protein, has 83% identity to the base sequence of the coding region of Os04g0584800. Monocotyledonous plants have a base sequence with such high identity, but genes of other plant species show 57-64% identity to the base sequence of the coding region of Os04g0584800. In addition, the amino acid sequence encoded by the base sequence of the coding region contained in these genes has 48% to 77% identity to the amino acid sequence encoded by the base sequence of the coding region of Os04g0584800.

第2の遺伝子は、第1の遺伝子と同様、各遺伝子のコード領域及び/又は当該コード領域によってコードされるアミノ酸配列を有するタンパク質によって特定されうる。第2の遺伝子は、植物体において増強されたとき、塩ストレスに対する耐性を増強する活性を有するタンパク質をコードする限り、天然から調製されたものでも人工的に調製されたものでもよい。   Similar to the first gene, the second gene can be identified by a protein having a coding region of each gene and / or an amino acid sequence encoded by the coding region. The second gene may be prepared from nature or artificially prepared as long as it encodes a protein having an activity of enhancing resistance to salt stress when enhanced in a plant.

第2の遺伝子としては、Os04g0584800の遺伝子のコード領域の塩基配列及びコートされるタンパク質のアミノ酸配列は、それぞれ、配列番号25(NM_001060207)及び配列番号26(NP_001053672)で表される。同様に、シロイヌナズナのAT5G65960はそれぞれ配列番号28、29(NM_125993、NP_569023)、ヨーロッパブドウのLOC100266179は、それぞれ配列番号30、31(XP_002276437、XM_002276401)、ポプラの1種であるコットンウッドの POPTR_0002s17770gはそれぞれ配列番号32、33(XP_002302663、XM_002302627)、オオムギのpredicted protein [Hordeum vulgare subsp. vulgare]をコードする遺伝子は、それぞれ配列番号34、35(BAJ96675、AK365472)で表され、ダイズのLOC100813911 [Glycine max]は、それぞれ配列番号36,37(XP_003534231、XM_003534183)で表される。   As the second gene, the base sequence of the coding region of the Os04g0584800 gene and the amino acid sequence of the protein to be coated are represented by SEQ ID NO: 25 (NM_001060207) and SEQ ID NO: 26 (NP_001053672), respectively. Similarly, Arabidopsis AT5G65960 is SEQ ID NO: 28, 29 (NM_125993, NP_569023), European grape LOC100266179 is SEQ ID NO: 30, 31 (XP_002276437, XM_002276401), respectively, and POPTR_0002s17770g of Cottonwood, which is a kind of poplar, is arranged. Nos. 32 and 33 (XP_002302663, XM_002302627), genes encoding barley predicted protein [Hordeum vulgare subsp. Vulgare] are represented by SEQ ID NOs: 34 and 35 (BAJ96675, AK365472), respectively, and LOC100813911 [Glycine max] of soybean is Are represented by SEQ ID NOs: 36 and 37 (XP_003534231, XM_003534183), respectively.

第2の遺伝子は、第1の遺伝子において説明した各種態様を、第2の遺伝子がコードするタンパク質に応じて採ることができる。   The second gene can adopt various aspects described in the first gene according to the protein encoded by the second gene.

なお、本明細書における「植物体において増強されたとき、塩ストレスに対する耐性を増強する活性」とは、例えば、実施例に開示されるように野生型植物に対して第2の遺伝子を増強したときにおいて、少なくとも塩ストレスに対する耐性が野生型植物よりも増強する活性をいう。ここで野生型植物は、典型的には、O. sativaの日本晴とすることができる。第2の遺伝子は、アグロバクテリウム経由で植物に導入して発現を増強することができる。第1及び第2の遺伝子の発現を制御するプロモーターは、恒常的なプロモーターを用いることが好ましい。なお、第1の遺伝子については、必要に応じて発現レベルが適切に調節されることが好ましい。さらに、塩ストレスに対する耐性は、典型的には、実用レベルでの評価として実施例に開示される評価手法を用いて評価することができる。   As used herein, “the activity to enhance the tolerance to salt stress when enhanced in a plant” means, for example, that the second gene was enhanced relative to a wild-type plant as disclosed in the Examples. Occasionally, it refers to an activity that enhances resistance to salt stress at least as compared to wild-type plants. Here, the wild-type plant can typically be Osa sativa Nipponbare. The second gene can be introduced into plants via Agrobacterium to enhance expression. A promoter that controls the expression of the first and second genes is preferably a constitutive promoter. Note that the expression level of the first gene is preferably appropriately adjusted as necessary. Furthermore, tolerance to salt stress can typically be evaluated using an evaluation method disclosed in the examples as an evaluation at a practical level.

例えば、Os12g0150200遺伝子など第1の遺伝子については、その植物体の野生型(例えば、イネなら日本晴が相当する。)における発現量の5倍以上150倍以下の発現レベルとすることができる。かかる発現レベルは10倍以上であってもよいし、20倍以上であってもよいし、30倍以上であってもよい。また、かかる発現レベルは、100倍以下であってもよいし、80倍以下であってもよいし、70倍以下であってもよいし、60倍以下であってもよいし、50倍以下であってもよい。発現レベルは、公知の手法、例えば、第1の遺伝子の発現産物であるmRNA量等で評価することができる。   For example, the expression level of the first gene such as the Os12g0150200 gene can be set to an expression level of 5 to 150 times the expression level in the wild type of the plant (for example, Nipponbare corresponds to rice). Such an expression level may be 10 times or more, 20 times or more, or 30 times or more. Further, the expression level may be 100 times or less, 80 times or less, 70 times or less, 60 times or less, or 50 times or less. It may be. The expression level can be evaluated by a known method, for example, the amount of mRNA that is the expression product of the first gene.

また、第2の遺伝子によってコードされるタンパク質は、第1の遺伝子と同様、主として植物界に由来することが好ましい。双子葉植物、単子葉植物に由来するものであってもよいし、特に、イネ科植物やに由来するものであってもよい。こうした遺伝子及びタンパク質に関する情報は、当業者であれば、NCBI(National Center for Biotechnology Information;http://www.ncbi.nlm.nih.gov)等のHPにアクセスすることにより適宜入手できる。   Moreover, it is preferable that the protein encoded by the second gene is mainly derived from the plant kingdom, like the first gene. It may be derived from a dicotyledonous plant or a monocotyledonous plant, and in particular may be derived from a gramineous plant. Information on such genes and proteins can be appropriately obtained by those skilled in the art by accessing HP such as NCBI (National Center for Biotechnology Information; http://www.ncbi.nlm.nih.gov).

植物体に環境ストレス耐性を付与又は増強するには、これら第1の遺伝子及び/又は第2の遺伝子を用いればよい。第1の遺伝子のみであってもよいし、第2の遺伝子のみであってもよい。第1の遺伝子は1又は2以上用いることができるし、第2の遺伝子も1又は2以上用いることができる。   In order to impart or enhance environmental stress tolerance to a plant body, these first gene and / or second gene may be used. It may be only the first gene or only the second gene. One or more of the first genes can be used, and one or more of the second genes can also be used.

第1の遺伝子は、塩ストレスに対する良好な耐性を付与することができる(以下、ストレス耐性の良否は日本型イネであるO. sativaの日本晴の野生型を対照として説明している。)。特に、第1の遺伝子は、塩ストレスに対する高い耐性を付与することができる。したがって、高度な塩ストレスが予測される植物体には、第1の遺伝子を適用することが好ましい。さらに、第1の遺伝子は、高温ストレスに対する良好な耐性を付与することができる。したがって、第1の遺伝子は、塩ストレスと高温ストレスとの双方のストレスが予測される環境下にある植物体に適用することが好ましい。   The first gene can confer good tolerance to salt stress (the stress tolerance is described below with reference to the wild type of Nipponbare of Japanese rice O. sativa). In particular, the first gene can confer high tolerance to salt stress. Therefore, it is preferable to apply the first gene to a plant body in which a high salt stress is predicted. Furthermore, the first gene can confer good resistance to high temperature stress. Therefore, it is preferable to apply the first gene to a plant body in an environment where both salt stress and high-temperature stress are predicted.

一方、第2の遺伝子は、塩ストレスに対する良好な耐性を付与することができる。また、さらに、第2の遺伝子は、イオンストレスに対する良好な耐性も付与することができる。したがって、第2の遺伝子は、塩ストレスとイオンストレスとが予測される植物体に適用することが好ましい。さらにまた、第2の遺伝子は、高温ストレス及び/又は高浸透圧ストレスに対しても良好な耐性を付与することができる。したがって、第2の遺伝子は、塩ストレス及び/又はイオンストレスのほか、高温ストレス及び/又は高浸透圧ストレスが予測される環境下の植物体に適用することが好ましい。   On the other hand, the second gene can confer good resistance to salt stress. Furthermore, the second gene can also confer good resistance to ion stress. Therefore, it is preferable to apply the second gene to a plant in which salt stress and ion stress are predicted. Furthermore, the second gene can impart good resistance to high temperature stress and / or hyperosmotic stress. Therefore, the second gene is preferably applied to a plant body in an environment where high temperature stress and / or high osmotic pressure stress is predicted in addition to salt stress and / or ion stress.

なお、本明細書において、塩ストレスは、国際イネ研究所(IRRI)の耐塩性試験と同様の塩水ストレス耐性試験(閉鎖系温室)で評価される塩ストレスをいう。すなわち、Characterizing the Saltol Quantitative Trait Locus for Salinity Tolerance in Rice. Rice 3: 148-160の記載に基づいて、以下の水耕栽培試験を行い、評価される塩ストレスをいう。発芽した幼植物体を網付きフロートに浮かべて3日間純水で育てた後、さらにYoshida培地で水耕栽培する。水耕培地の電気伝導度(EC) は最初の3日間は6 dS m-1 に調整し、その後はNaCl を溶解させることで12 dS m-1に合わせる。この際、培地のECおよびpHは2〜3日ごとに水やNaOHを添加することで調整する。2 週間後、塩ストレスによって引き起こされた徴候をThomson ら(Rice 3: 148-160)の評価スコアを用いて評価する。 In addition, in this specification, salt stress means the salt stress evaluated in the salt water stress tolerance test (closed greenhouse) similar to the salt tolerance test of International Rice Research Institute (IRRI). That is, it refers to salt stress evaluated by conducting the following hydroponic cultivation test based on the description of Characterizing the Saltol Quantitative Trait Locus for Salinity Tolerance in Rice. Rice 3: 148-160. The germinated seedlings are floated on a netted float and grown in pure water for 3 days, followed by hydroponics in Yoshida medium. The electrical conductivity (EC) of the hydroponic medium is adjusted to 6 dS m -1 for the first 3 days and then adjusted to 12 dS m -1 by dissolving NaCl. At this time, the EC and pH of the medium are adjusted by adding water or NaOH every 2-3 days. Two weeks later, symptoms caused by salt stress are assessed using the assessment score of Thomson et al. (Rice 3: 148-160).

なお、本明細書において、高浸透圧ストレスは、純水で3日間、Yoshida培地で15日間水耕栽培した植物体を、26%ポリエチレングリコール(PEG4000)を含んだ培地に7日間及びPEG4000を含まない培地に4日間おいた場合の生存率(同条件下での野生型の生存率と対比してもよい。)で評価することができる。   In the present specification, the hyperosmotic stress refers to a plant body hydroponically cultivated with pure water for 3 days and with Yoshida medium for 15 days, a medium containing 26% polyethylene glycol (PEG4000) for 7 days and PEG4000. It can be evaluated by the survival rate when it is left in a non-culture medium for 4 days (it may be compared with the survival rate of the wild type under the same conditions).

本明細書において、高温ストレスは、純水で3日間、さらにYoshida培地で17日間、28℃で水耕栽培した植物体を、42℃に7日間、28℃に戻して7日間おいた場合の生存率(同条件下での野生型の生存率と対比してもよい。)で評価することができる。   In this specification, the high temperature stress is a case where a plant body hydroponically cultivated at 28 ° C. for 3 days with pure water, 17 days with Yoshida medium, 7 days at 42 ° C., and 7 days after returning to 28 ° C. for 7 days. It can be evaluated by the survival rate (which may be compared with the survival rate of the wild type under the same conditions).

本明細書において、イオンストレスは、MurashigeとSkoog(MS)培地にて7日間生育させた植物体の地上部4 cm長を切り出し、40 mM LiClを含むMS培地に移植し、2週間生育させたときの生存率(同条件下での野生型の生存率と対比してもよい。)で評価することができる。   In this specification, the ion stress was cut for 4 cm above the plant portion grown for 7 days in Murashige and Skoog (MS) medium, transplanted to MS medium containing 40 mM LiCl, and grown for 2 weeks. And the survival rate (which may be compared with the survival rate of the wild type under the same conditions).

第1の遺伝子及び第2の遺伝子は、植物体においてその発現を増強することで、いずれも、塩ストレスに耐性を付与できるほか、さらなる環境ストレスに耐性を付与することができる。   Both the first gene and the second gene can impart resistance to salt stress as well as resistance to further environmental stress by enhancing their expression in the plant body.

(発現ベクター)
本明細書の開示の発現ベクターは、植物細胞内で第1の遺伝子及び/又は第2の遺伝子の発現させるための発現ベクターとすることができる。本開示のベクターは、第1の遺伝子及び/又は第2の遺伝子を備えることができる。本ベクターは、宿主細胞(植物細胞)内の染色体上の内在性の本遺伝子の有無に関わらず、本遺伝子を外来性DNAとして導入して、結果として、本遺伝子の発現を増強することを意図することができる。なお、本ベクターが、相同組換え等により、植物細胞内の染色体上の内在性の本遺伝子の発現を増強するように意図されることを排除するものではない。
(Expression vector)
The expression vector disclosed herein can be used as an expression vector for expressing the first gene and / or the second gene in plant cells. The vector of the present disclosure can comprise a first gene and / or a second gene. This vector is intended to introduce this gene as exogenous DNA regardless of the presence or absence of the endogenous gene on the chromosome in the host cell (plant cell), resulting in enhanced expression of this gene. can do. It is not excluded that the present vector is intended to enhance the expression of the endogenous gene on the chromosome in plant cells by homologous recombination or the like.

植物細胞としては特に制限はなく、例えば、シロイヌナズナ、ダイズ、イネ、トウモロコシ、ジャガイモ、タバコなどの細胞が挙げられるが、好ましくは、単子葉植物であり、さらに好ましくはイネ科植物である。イネ科植物としては、イネ、コムギ、オオムギ、トウモロコシ、ソルガム、サトウキビ等が挙げられる。また、植物細胞には、懸濁培養細胞等の培養細胞の他、プロトプラスト、カルスも含まれる。また、植物細胞には、苗条原基、多芽体、毛状根などのほか、葉の切片等の植物体中の細胞も含まれる。   The plant cell is not particularly limited, and examples thereof include cells of Arabidopsis thaliana, soybean, rice, corn, potato, tobacco, etc., preferably monocotyledonous plants, and more preferably grasses. Examples of gramineous plants include rice, wheat, barley, corn, sorghum and sugar cane. In addition to cultured cells such as suspension cultured cells, plant cells include protoplasts and callus. Plant cells include shoot primordia, multi-buds, hairy roots and the like, as well as cells in plant bodies such as leaf sections.

本ベクターが、植物細胞に、外来性DNAとして本遺伝子を導入し発現させることを意図するとき、植物細胞で転写可能なプロモーターと当該プロモーターの制御下に作動可能に連結された本遺伝子とを備えることができる。さらに、ポリA付加シグナルを含むターミネーターを含めることもできる。こうしたプロモーターとしては、例えば、本遺伝子を恒常的または誘導的に発現させるためのプロモーターが挙げられる。恒常的に発現させるためのプロモーターとしては、例えば、カリフラワーモザイクウイルスの35S RNAのプロモーター(Odell et al. 1985 Nature 313:810)、イネのアクチン1遺伝子のプロモーター(Zhang et al.1991 Plant Cell 3:1155)、トウモロコシのポリユビキチン1遺伝子のプロモーター(Cornejo et al. 1993 Plant Mol. Biol. 23:567)などが挙げられる。また、本遺伝子を誘導的に発現させるためのプロモーターとしては、例えば糸状菌・細菌・ウイルスの感染や侵入、低温、高温、乾燥、紫外線の照射、特定の化合物の散布などの外因によって発現することが知られている遺伝子のプロモーターなどが挙げられる。このようなプロモーターとしては、例えば、イネキチナーゼ遺伝子のプロモーター(Xu et al. 1996 Plant Mol. Biol. 30: 387)やタバコのPRタンパク質遺伝子のプロモーター(Ohshima et al. 1990 Plant Cell 2:95)、イネの「lip19」遺伝子のプロモーター(Aguan et al. 1993 Mol. Gen. Genet. 240:1)、イネの「hsp80」遺伝子と「hsp72」遺伝子のプロモーター(Van Breusegem et al. 1994 Planta 193:57)、シロイヌナズナの「rab16」遺伝子のプロモーター(Mundy et al. 1990 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87:1406)、パセリのカルコン合成酵素遺伝子のプロモーター(Schulze-Lefert et al. 1989 EMBO J. 8:651)、トウモロコシのアルコールデヒドロゲナーゼ遺伝子のプロモーター(Walker et al. 1987 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84:6624)などが挙げられる。   When this vector is intended to introduce and express this gene as exogenous DNA in a plant cell, it comprises a promoter that can be transcribed in the plant cell and this gene operably linked under the control of the promoter. be able to. Furthermore, a terminator containing a poly A addition signal can also be included. Examples of such a promoter include a promoter for constitutively or inducibly expressing the gene. Examples of promoters for constant expression include the cauliflower mosaic virus 35S RNA promoter (Odell et al. 1985 Nature 313: 810) and the rice actin 1 gene promoter (Zhang et al. 1991 Plant Cell 3: 1155), the promoter of corn polyubiquitin 1 gene (Cornejo et al. 1993 Plant Mol. Biol. 23: 567), and the like. In addition, promoters for inducibly expressing this gene may be expressed by external factors such as infection and invasion of filamentous fungi, bacteria, viruses, low temperature, high temperature, drying, ultraviolet irradiation, and spraying of specific compounds. And promoters of known genes. Examples of such promoters include rice chitinase gene promoter (Xu et al. 1996 Plant Mol. Biol. 30: 387) and tobacco PR protein gene promoter (Ohshima et al. 1990 Plant Cell 2:95), Rice "lip19" promoter (Aguan et al. 1993 Mol. Gen. Genet. 240: 1), rice "hsp80" and "hsp72" promoters (Van Breusegem et al. 1994 Planta 193: 57) Arabidopsis thaliana "rab16" gene promoter (Mundy et al. 1990 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 1406), parsley chalcone synthase gene promoter (Schulze-Lefert et al. 1989 EMBO J. 8: 651), the promoter of corn alcohol dehydrogenase gene (Walker et al. 1987 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84: 6624).

本ベクターは、また、第1のタンパク質及び/又は第2のタンパク質を組換えタンパク質として、大腸菌、酵母、動植物細胞、昆虫細胞等の細胞の宿主細胞に生産させることを意図するものであってもよい。この場合には、本ベクターは、適当な宿主細胞で作動可能なプロモーターの制御下に本遺伝子を備えることができる。   This vector may also be intended to produce the first protein and / or the second protein as a recombinant protein in host cells of cells such as E. coli, yeast, animal and plant cells, and insect cells. Good. In this case, this vector can be provided with this gene under the control of a promoter operable in an appropriate host cell.

本ベクターは、当業者であれば、例えば、当業者に公知の各種プラスミドなど商業的に入手可能な材料を利用して構築することができる。例えば、プラスミド「pBI121」、「pBI221」、「pBI101」(いずれもClontech社製)などのほか、形質転換植物体作製のために植物細胞内で本遺伝子を発現させるベクターを用いて構築することができる。 This vector can be constructed by those skilled in the art using, for example, commercially available materials such as various plasmids known to those skilled in the art. For example, in addition to plasmids “pBI121”, “pBI221”, “pBI101” (all manufactured by Clontech), etc., a vector that expresses this gene in a plant cell can be constructed to produce a transformed plant body. it can.

本明細書の開示によれば、こうした発現ベクターが導入された植物細胞等の宿主細胞も提供される。また、第1の遺伝子及び/又は第2の遺伝子を有効成分とする、植物体の環境ストレス耐性を改善する薬剤も提供されうる。本薬剤においては、第1の遺伝子及び/又は第2の遺伝子として本ベクターを有効成分として含んでいてもよい。   According to the disclosure of the present specification, host cells such as plant cells into which such an expression vector has been introduced are also provided. Moreover, the chemical | medical agent which improves the environmental stress tolerance of a plant body which uses a 1st gene and / or a 2nd gene as an active ingredient can also be provided. This drug may contain the present vector as an active ingredient as the first gene and / or the second gene.

(植物体)
本明細書に開示される植物体は、形質転換植物体ほか交配や突然変異による植物体が包含される。本明細書に開示される植物体は、第1の遺伝子及び/又は第2の遺伝子の発現が増強されている。形質転換植物体において、増強される第1の遺伝子及び/又は第2の遺伝子は、植物体の形態によっても異なるが、植物体に内在する遺伝子であってもよいし、外来性の遺伝子であってもよい。これらの双方であってもよい。
(Plant)
The plant body disclosed in the present specification includes a transformed plant body and a plant body by crossing or mutation. The plant body disclosed in the present specification has enhanced expression of the first gene and / or the second gene. In the transformed plant body, the first gene and / or the second gene to be enhanced may vary depending on the form of the plant body, but may be a gene endogenous to the plant body or a foreign gene. May be. Both of these may be used.

また、遺伝子の発現が増強されている、とは、遺伝子の発現量(遺伝子の一次転写産物の量ほか、遺伝子がコードするタンパク質の生産量)が形質転換前よりも増大しているか、あるいは当該タンパク質の活性が形質転換前よりも増大していることを意味している。遺伝子の発現の増強の結果、遺伝子の発現量が増大するとともに本タンパク質の活性自体が増大していてもよい。、なお、これらの遺伝子の発現量は、公知の方法、すなわち、これら遺伝子の転写産物又は翻訳産物の量を指標として評価することができる。   In addition, gene expression is enhanced when the expression level of the gene (the amount of the primary transcription product of the gene and the production amount of the protein encoded by the gene) is greater than that before transformation, or It means that the activity of the protein is increased from that before transformation. As a result of enhancing the expression of the gene, the expression level of the gene may increase and the activity of the protein itself may increase. In addition, the expression level of these genes can be evaluated by a known method, that is, the amount of the transcription product or translation product of these genes.

(形質転換植物体)
本明細書に開示される形質転換植物体は、第1の遺伝子及び/又は第2の遺伝子の発現が増強されている。形質転換植物体において、増強される第1の遺伝子及び/又は第2の遺伝子は、植物体に内在する遺伝子であってもよいし、外来性の遺伝子であってもよい。これらの双方であってもよい。
(Transformed plant)
The transformed plant body disclosed in the present specification has enhanced expression of the first gene and / or the second gene. In the transformed plant body, the first gene and / or the second gene to be enhanced may be a gene endogenous to the plant body or a foreign gene. Both of these may be used.

また、形質転換植物体において遺伝子の発現が増強されている態様は、特に限定されない。例えば、植物細胞で作動可能なプロモーターと当該プロモーターによって作動可能に結合された本遺伝子とが、外来性DNAとして、植物細胞の染色体又は染色体外に保持される態様が挙げられる。プロモーターに連結される遺伝子は、植物細胞に内在性のものであっても外来のものであってもよい。なお、内在性の本遺伝子のプロモーターの活性を向上させるために、染色体上のそのプロモーター領域の全体又はその一部を置換等する態様、内在性遺伝子とともにプロモーター領域を置換する態様も挙げられる。   Moreover, the aspect in which gene expression is enhanced in the transformed plant body is not particularly limited. For example, a mode in which a promoter operable in a plant cell and the present gene operably linked by the promoter are retained as a foreign DNA outside or on the chromosome of the plant cell. The gene linked to the promoter may be endogenous to the plant cell or foreign. In addition, in order to improve the activity of the promoter of the endogenous gene, an embodiment in which the entire promoter region or a part of the promoter region on the chromosome is replaced, and an embodiment in which the promoter region is replaced with the endogenous gene are also included.

形質転換植物体は、典型的には、植物細胞に遺伝子を導入し発現させることを意図する本明細書に開示のベクターが導入された植物細胞を含んでいる。   A transformed plant typically includes a plant cell into which the vector disclosed herein intended to introduce and express a gene into the plant cell.

本形質転換植物体は、本明細書の開示のベクターを導入して形質転換した植物細胞から植物体を再生させることにより得ることができる。 The transformed plant body can be obtained by regenerating a plant body from a plant cell transformed by introducing the vector disclosed herein.

植物細胞へのベクターの導入は、ポリエチレングリコール法、電気穿孔法(エレクトロポーレーション)、アグロバクテリウムを介する方法、パーティクルガン法など当業者に公知の種々の方法を用いることができる。例えば、ポリエチレングリコールによるプロトプラストへ遺伝子導入(Datta,S.K. (1995) In Gene Transfer To Plants (Potrykus, I. and Spangenberg, G. Eds.) pp66-74)、電気パルスによるプロトプラストへ遺伝子導入(Toki et al. (1992) Plant Physiol. 100: 1503-1507)、パーティクルガン法により細胞へ遺伝子を直接導入(Christou et al. (1991) Bio/Technology, 9: 957-962)およびアグロバクテリウムを介して遺伝子を導入(Hiei et al. (1994) Plant J. 6: 271-282; Toki et al. (2006) Plant J. 47: 969-976)等の各種方法が挙げられる。また、植物形質転換細胞からの植物体の再生は、植物細胞の種類に応じて当業者に公知の方法で行うことが可能である(Toki et al. (1992) Plant Physiol. 100: 1503-1507参照)。例えば、イネであればFujimuraら(Plant Tissue Culture Lett. 2:74 (1985))の方法が挙げられ、トウモロコシであればShillitoら(Bio/Technology 7:581 (1989))の方法やGorden-Kammら(Plant Cell 2:603 (1990))が挙げられ、ジャガイモであればVisserら(Theor. Appl. Genet. 78:594 (1989))の方法が挙げられ、タバコであればNagataとTakebe(Planta 99:12 (1971))の方法が挙げられ、シロイヌナズナであればAkamaら(Plant Cell Rep. 12:7-11 (1992))の方法が挙げられる。   For introduction of a vector into a plant cell, various methods known to those skilled in the art such as polyethylene glycol method, electroporation (electroporation), Agrobacterium-mediated method, and particle gun method can be used. For example, gene transfer to protoplasts using polyethylene glycol (Datta, SK (1995) In Gene Transfer To Plants (Potrykus, I. and Spangenberg, G. Eds.) Pp66-74), gene transfer to protoplasts using electric pulses (Toki et al (1992) Plant Physiol. 100: 1503-1507), gene transfer directly into cells by particle gun method (Christou et al. (1991) Bio / Technology, 9: 957-962) and gene via Agrobacterium (Hiei et al. (1994) Plant J. 6: 271-282; Toki et al. (2006) Plant J. 47: 969-976). In addition, regeneration of plant bodies from plant transformed cells can be performed by methods known to those skilled in the art depending on the type of plant cells (Toki et al. (1992) Plant Physiol. 100: 1503-1507). reference). For example, the method of Fujimura et al. (Plant Tissue Culture Lett. 2:74 (1985)) can be cited for rice, and the method of Shillito et al. (Bio / Technology 7: 581 (1989)) or Gorden-Kamm for maize. (Plant Cell 2: 603 (1990)), for potatoes the method of Visser et al. (Theor. Appl. Genet. 78: 594 (1989)), for tobacco, Nagata and Takebe (Planta 99:12 (1971)), and for Arabidopsis, the method of Akama et al. (Plant Cell Rep. 12: 7-11 (1992)) is used.

形質転換植物細胞からの植物体の再生は、植物細胞の種類に応じて当業者に公知の方法で行うことが可能である(Toki et al. (1992) Plant Physiol. 100: 1503-1507参照)。例えば、イネの形質転換植物体を作出する手法は、ポリエチレングリコール(PEG)によりプロトプラストへ遺伝子導入し、植物体(インド型イネ品種が適している)を再生させる方法(Datta, S.K. (1995) In Gene Transfer To Plants (Potrykus, I. and Spangenberg, G. Eds.) pp66-74)、電気パルスによりプロトプラストへ遺伝子導入し、植物体(日本型イネ品種が適している)を再生させる方法(Toki et al. (1992) Plant Physiol. 100: 1503-1507)、パーティクルガン法により細胞へ遺伝子を直接導入し、植物体を再生させる方法(Christou et al. (1991) Bio/technology, 9: 957-962.)およびアグロバクテリウムを介して遺伝子を導入し、植物体を再生させる方法(Hiei et al. (1994) Plant J. 6: 271-282; Toki et al. (2006) Plant J. 47: 969-976)など、いくつかの技術が既に確立し、本願発明の技術分野において広く用いられている。本発明においては、これらの方法を好適に用いることができる。   Plant regeneration from transformed plant cells can be performed by methods known to those skilled in the art depending on the type of plant cell (see Toki et al. (1992) Plant Physiol. 100: 1503-1507). . For example, a method for producing a transgenic plant of rice is a method of regenerating a plant (indian rice varieties are suitable) by introducing a gene into protoplasts using polyethylene glycol (PEG) (Datta, SK (1995) In Gene Transfer To Plants (Potrykus, I. and Spangenberg, G. Eds.) Pp66-74), a method for regenerating plants (Japanese rice varieties are suitable) by introducing genes into protoplasts by electric pulses (Toki et al. al. (1992) Plant Physiol. 100: 1503-1507), a method of regenerating plants by directly introducing genes into cells by the particle gun method (Christou et al. (1991) Bio / technology, 9: 957-962). .) And Agrobacterium-mediated gene transfer to regenerate plants (Hiei et al. (1994) Plant J. 6: 271-282; Toki et al. (2006) Plant J. 47: 969 -976) has already been established and is widely used in the technical field of the present invention. It has been used. In the present invention, these methods can be suitably used.

ゲノム上に本遺伝子が組み込まれた形質転換植物体が得られれば、該植物体から有性生殖または無性生殖により子孫を得ることが可能である。また、該植物体やその子孫あるいはクローンから繁殖材料(例えば、種子、果実、切穂、塊茎、塊根、株、カルス、プロトプラスト等)を得て、それらを基に該植物体を量産することも可能である。本明細書の開示には、既に説明した(1)本遺伝子が導入された植物細胞、(2)該細胞を含む植物体のほか、(3)該植物体の子孫およびクローン、並びに(4)該植物体、その子孫、およびクローンの繁殖材料が含まれる。   If a transformed plant in which the present gene is integrated on the genome is obtained, offspring can be obtained from the plant by sexual reproduction or asexual reproduction. It is also possible to obtain a propagation material (for example, seeds, fruits, cuttings, tubers, tuberous roots, strains, callus, protoplasts, etc.) from the plant body, its descendants or clones, and mass-produce the plant body based on them. Is possible. The disclosure of the present specification includes (1) a plant cell into which the present gene has been introduced, (2) a plant containing the cell, (3) progeny and clones of the plant, and (4) The plant body, its progeny, and clonal propagation material are included.

なお、形質転換にあたっては用いる第1の遺伝子及び第の2の遺伝子は、種々の由来とすることができ、形質転換対象植物体と同種の植物体に由来することを限定するものではく、分類を超えた適用も可能である。しかしながら、対象植物体が単子葉植物の場合には、単子葉植物由来の遺伝子が好ましく、より好ましくは同科、同種由来の遺伝子である。また、双子葉植物の場合にも同様である。   Note that the first gene and the second gene used for transformation can be derived from various sources, and are not limited to being derived from the same type of plant as the transformation target plant. Application beyond this is possible. However, when the target plant is a monocotyledonous plant, a gene derived from a monocotyledonous plant is preferable, and a gene derived from the same family or the same species is more preferable. The same applies to dicotyledonous plants.

(交配や突然変異による植物体)
本明細書に開示される植物体の他の形態は、交配や突然変異による植物体である。交配による植物体は、第1の遺伝子及び/又は第2の遺伝子を、これら遺伝子の本来的な染色体上の遺伝子座又は当該遺伝子座に相当する位置に保持しうる。ここで遺伝子の本来的な染色体上の遺伝子座とは、植物体が本遺伝子又はそのホモログを本来的に有する場合において、その遺伝子が座乗する染色体上の遺伝子座である。また、本来的な染色体上の遺伝子座に相当する位置とは、遺伝子座に完全に一致はしないが、当該遺伝子の前後の塩基配列から、遺伝子座の近傍に、第2のDNAの本遺伝子の発現増大活性を妨げることなく位置されている場合が該当する。こうした植物体は、予め、内在性の本遺伝子を染色体上に備える植物体であることが好ましい。
(Plants by mating and mutation)
Another form of the plant disclosed in this specification is a plant by crossing or mutation. The plant body by crossing can hold | maintain a 1st gene and / or a 2nd gene in the locus | region corresponding to the locus on the original chromosome of these genes, or the said locus. Here, the original locus on the chromosome of the gene is a locus on the chromosome on which the gene sits when the plant body originally has the gene or a homologue thereof. In addition, the position corresponding to the locus on the original chromosome does not completely coincide with the locus, but from the base sequence before and after the gene, the position of the gene of the second DNA is located near the locus. The case where it is located without interfering with expression increasing activity is applicable. Such a plant body is preferably a plant body having the endogenous gene on the chromosome in advance.

概して、交配や突然変異によって、第1の遺伝子及び/又は第2の遺伝子の発現が増強された植物体は、交配や突然変異などの育種プロセスにおいて、第1の遺伝子及び/又は第2の遺伝子における、突然変異による多型等の変異や、コード領域や制御領域のエピジェネティックな変異(メチル化を含む)等により取得することができる。又は、そうした親植物(本明細書に開示された形質転換体であってもよい。)を用いることで得ることができる。   In general, a plant in which expression of the first gene and / or the second gene is enhanced by mating or mutation is used in the breeding process such as mating or mutation in the first gene and / or the second gene. Can be obtained by mutation such as polymorphism due to mutation, epigenetic mutation (including methylation) of coding region or control region, and the like. Alternatively, it can be obtained by using such a parent plant (which may be a transformant disclosed in the present specification).

第1の遺伝子及び/又は第2の遺伝子の発現が増強された植物体は、第1の遺伝子及び/又は第2の遺伝子の発現レベルを指標として通常の育種プロセスからスクリーニングし、さらに環境ストレス耐性を評価することで取得できる。育種プロセスにおいて、植物体が、第1の遺伝子及び/又は第2の遺伝子を備えているかどうかは、これらを含むDNA領域に対するPCRを行って増幅産物の有無や、その長さ等を検出することにより確認することができる。また、こうしたDNA領域が、その遺伝子座に存在するかどうかは、公知の塩基配列決定法により確認できる。   Plants with enhanced expression of the first gene and / or the second gene are screened from a normal breeding process using the expression level of the first gene and / or the second gene as an index, and are further resistant to environmental stress. Can be obtained by evaluating In the breeding process, whether the plant body has the first gene and / or the second gene is determined by performing PCR on the DNA region containing them and detecting the presence or absence of the amplified product, its length, etc. Can be confirmed. Whether such a DNA region is present at the locus can be confirmed by a known nucleotide sequencing method.

例えば、交配によれば、例えば、第1の遺伝子及び/又は第2の遺伝子の発現が増強されている親植物体と他の植物体との受精時の相同組換えにより、遺伝子の本来的な染色体上の位置又は当該位置に相当する位置に、これら遺伝子を保持するF1世代を得ることができる。F2世代や、戻し交配等を利用することにより、第1の遺伝子及び/又は第2の遺伝子のアリル(対立遺伝子)に関しホモ体を得ることができる。なお、植物体は、第1及び/又は第2の遺伝子に関し、本DNA領域を含むアリルに関しヘテロであってもよいが、ホモであることが好ましい。   For example, by crossing, for example, by the homologous recombination at the time of fertilization between the parent plant body in which the expression of the first gene and / or the second gene is enhanced and another plant body, The F1 generation carrying these genes can be obtained at a position on the chromosome or a position corresponding to the position. By using F2 generation, backcrossing, or the like, a homozygote can be obtained for the first gene and / or the allele (allele) of the second gene. The plant body may be heterogeneous with respect to the first and / or second gene and with respect to the allele including the present DNA region, but is preferably homozygous.

本明細書に開示の第1の遺伝子及び/又は第2の遺伝子を適用する植物体、換言すると環境ストレス耐性を向上させる植物としては、特に限定されない。すなわち、上記遺伝子を発現を増強させることによって、あらゆる植物体について環境ストレス耐性向上効果を期待することができる。対象となる植物としては、例えば、双子葉植物、単子葉植物、例えばアブラナ科、イネ科、ナス科、マメ科、ヤナギ科等に属する植物(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。   The plant to which the first gene and / or the second gene disclosed in the present specification is applied, in other words, the plant that improves environmental stress tolerance is not particularly limited. That is, by enhancing the expression of the gene, it is possible to expect an effect of improving environmental stress tolerance for any plant. Examples of the target plant include dicotyledonous plants and monocotyledonous plants, for example, plants belonging to the family Brassicaceae, Gramineae, Eggplant, Legume, Willow, etc. (see below), but are limited to these plants. Is not to be done.

アブラナ科:シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)、アブラナ(Brassica rapa、Brassica napus、Brassica campestris)、キャベツ(Brassica oleracea var. capitata)、ハクサイ(Brassica rapa var. pekinensis)、チンゲンサイ、パクチョイ(Brassica rapa var. chinensis)、カブ(Brassica rapa var. rapa)、ノザワナ(Brassica rapa var. hakabura)、ミズナ(Brassica rapa var. lancinifolia)、コマツナ(Brassica rapa var. peruviridis)、ダイコン(Raphanus sativus)、ワサビ(Wasabia japonica)など。
ナス科:タバコ(Nicotiana tabacum)、ナス(Solanum melongena)、ジャガイモ(Solaneum tuberosum)、トマト(Solanum lycopersicum)、トウガラシ(Capsicum annuum)、ペチュニア(Petunia hybrida)など。
マメ科:ダイズ(Glycine max)、エンドウ(Pisum sativum)、ソラマメ(Vicia faba)、フジ(Wisteria floribunda)、ラッカセイ(Arachis hypogaea)、ミヤコグサ(Lotus corniculatus var. japonicus)、インゲンマメ(Phaseolus vulgaris)、アズキ(Vigna angularis)、アカシア(Acacia)など。
キク科:キク(Chrysanthemum morifolium)、ヒマワリ(Helianthus annuus)など。
ヤシ科:アブラヤシ(Elaeis guineensis、Elaeis oleifera)、ココヤシ(Cocos nucifera)、ナツメヤシ(Phoenix dactylifera)、ロウヤシ(Copernicia)など。
ウルシ科:ハゼノキ(Rhus succedanea)、カシューナットノキ(Anacardium occidentale)、ウルシ(Toxicodendron vernicifluum)、マンゴー(Mangifera indica)、ピスタチオ(Pistacia vera)など。
ウリ科:カボチャ(Cucurbita maxima、Cucurbita moschata、Cucurbita pepo)、キュウリ(Cucumis sativus)、カラスウリ(Trichosanthes cucumeroides)、ヒョウタン(Lagenaria siceraria var. gourda)など。
バラ科:アーモンド(Amygdalus communis)、バラ(Rosa)、イチゴ(Fragaria)、サクラ(Prunus)、リンゴ(Malus pumila var. domestica)など。
ナデシコ科:カーネーション(Dianthus caryophyllus)など。
ヤナギ科:ポプラ(Populus trichocarpa、Populus nigra、Populus tremula)など。
イネ科:トウモロコシ(Zea mays)、イネ(Oryza sativa)、オオムギ(Hordeum vulgare)、コムギ(Triticum aestivum)、タケ(Phyllostachys)、サトウキビ(Saccharum officinarum)、ネピアグラス(Pennisetum purpureum)、エリアンサス(Erianthus ravennae)、ミスキャンタス(ススキ)(Miscanthus virgatum)、ソルガム(Sorghum)スイッチグラス(Panicum)など。
ユリ科:チューリップ(Tulipa)、ユリ(Lilium)など。
Brassicaceae: Arabidopsis thaliana, Brassica rapa, Brassica napus, Brassica campestris, Cabbage (Brassica oleracea var. Pekinensis), Chinese cabbage (Brassica rapa var. Pekinensis), Chingensai, Pakchoi varpa Turnip (Brassica rapa var. Rapa), Nozawana (Brassica rapa var. Hakabura), Mizuna (Brassica rapa var. Lancinifolia), Komatsuna (Brassica rapa var. Peruviridis), Japanese radish (Raphanus sativus), Wasabi (Wasabia japonica).
Solanum: Nicotiana tabacum, eggplant (Solanum melongena), potato (Solaneum tuberosum), tomato (Solanum lycopersicum), capsicum (Capsicum annuum), petunia hybrida, etc.
Legumes: Soybean (Glycine max), pea (Pisum sativum), broad bean (Vicia faba), wisteria (Wisteria floribunda), groundnut (Arachis hypogaea), Lotus corniculatus var. Japonicus, common bean (Phaseolus vulgaris), azuki bean (Phaseolus vulgaris) Vigna angularis), Acacia, etc.
Asteraceae: Chrysanthemum morifolium, sunflower (Helianthus annuus), etc.
Palms: oil palm (Elaeis guineensis, Elaeis oleifera), coconut (Cocos nucifera), date palm (Phoenix dactylifera), wax palm (Copernicia), etc.
Ursiaceae: Rhis succedanea, Cashew nutcrest (Anacardium occidentale), Urushi (Toxicodendron vernicifluum), mango (Mangifera indica), pistachio (Pistacia vera), etc.
Cucurbitaceae: Pumpkin (Cucurbita maxima, Cucurbita moschata, Cucurbita pepo), cucumber (Cucumis sativus), crow cucumber (Trichosanthes cucumeroides), gourd (Lagenaria siceraria var. Gourda), etc.
Rosaceae: Almond (Amygdalus communis), Rose (Rosa), Strawberry (Fragaria), Sakura (Prunus), Apple (Malus pumila var. Domestica), etc.
Dianthus: Carnation (Dianthus caryophyllus).
Willow: Poplar (Populus trichocarpa, Populus nigra, Populus tremula), etc.
Gramineae: corn (Zea mays), rice (Oryza sativa), barley (Hordeum vulgare), wheat (Triticum aestivum), bamboo (Phyllostachys), sugar cane (Saccharum officinarum), napiergrass (Pennisetum purpureum), Elianus rav (Erianus rav) ), Miscanthus virgatum, Sorghum switch glass (Panicum), etc.
Lily family: Tulip (Tulipa), Lily (Lilium), etc.

なかでも、イネ科、マメ科などの食用作物を対象とすることが好ましい。こうした食用作物が気候変動の影響を受けずに安定して栽培、収穫できることによって、安定した食糧供給が可能となる。また、サトウキビやトウモロコシ、ナタネ、ヒマワリ等のバイオ燃料の原料となりうるエネルギー作物を対象とすることも好ましい。エネルギー作物の環境ストレス耐性を向上させることによって、当該エネルギー作物の栽培範囲や栽培条件を大幅に拡張することができる。すなわち、野生型では栽培が不可能であった土地や環境要因下(例えば平均気温や、土壌に含まれる塩濃度等)においても、エネルギー作物を栽培することが可能となり、バイオエタノール、バイオディーゼル、バイオメタノール、バイオDME、バイオGTL(BTL)及びバイオブタノール等のバイオ燃料の低コスト化を実現できるからである。   Of these, food crops such as gramineous and leguminous are preferred. These food crops can be cultivated and harvested stably without being affected by climate change, so that a stable food supply becomes possible. It is also preferable to target energy crops that can be used as raw materials for biofuels such as sugarcane, corn, rapeseed, and sunflower. By improving the environmental stress tolerance of an energy crop, the cultivation range and cultivation conditions of the energy crop can be greatly expanded. In other words, energy crops can be cultivated even under land and environmental factors that could not be cultivated in the wild type (for example, average temperature, salt concentration in soil, etc.). This is because the cost of biofuels such as biomethanol, bio DME, bio GTL (BTL) and biobutanol can be reduced.

以上説明したように、本明細書に開示される植物体は、人工的な遺伝子改変の他、従来の交配による育種によっても取得できる。本明細書に開示される植物体は、1又は2以上の環境ストレス耐性が向上し、より実用的なレベルで環境ストレスに耐性を備えたものとなっている。   As described above, the plant body disclosed in the present specification can be obtained not only by artificial genetic modification but also by breeding by conventional mating. The plant body disclosed in the present specification has improved resistance to one or more environmental stresses and has resistance to environmental stresses at a more practical level.

(植物体への環境ストレス耐性の付与方法及び植物体の生産方法)
本明細書に開示される植物体への環境ストレス耐性の付与方法及び環境ストレス耐性が付与された植物体の生産方法は、第1の遺伝子及び/又は第2の遺伝子であって内在性又は外来の遺伝子を増強する工程を備えることができる。この増強工程は、既述のように、対象植物体に対する形質転換及び/又は交配や突然変異などの育種プロセスを組み合わせること実施できる。特に、交配による植物体の生産にあたっては、第1の遺伝子及び/又は第2の遺伝子の発現を指標として交配による植物体を選抜する工程を備えることが好ましい。各種の評価によるストレスに対する耐性のほか、これら遺伝子の発現状況を指標とすることで効率的な育種及び生産が可能となる。
(Method for imparting environmental stress resistance to plant body and method for producing plant body)
The method for imparting environmental stress tolerance to a plant and the method for producing a plant imparted with environmental stress tolerance disclosed in the present specification are the first gene and / or the second gene, which are endogenous or foreign. A step of enhancing the gene of As described above, this enhancement step can be performed by combining transformation and / or breeding processes such as mating and mutation with respect to the target plant. In particular, in producing a plant body by crossing, it is preferable to include a step of selecting a plant body by crossing using the expression of the first gene and / or the second gene as an index. In addition to resistance to stress by various evaluations, efficient breeding and production are possible by using the expression status of these genes as an index.

(作物の生産方法)
本明細書に開示される作物の生産方法は、本明細書に開示される植物体である作物を栽培する工程を備えることができる。本生産方法によれば、塩ストレスほか、各種の環境ストレスが発生しうる環境下でも、食用作物やエネルギー作物など各種の有用作物を、気候変動による悪影響を回避又は抑制して安定して栽培し収穫することができる。
(Crop production method)
The crop production method disclosed in the present specification can include a step of cultivating a crop that is a plant disclosed in the present specification. According to this production method, various useful crops such as food crops and energy crops can be cultivated stably, avoiding or suppressing the adverse effects of climate change, even in the environment where various environmental stresses may occur in addition to salt stress. Can be harvested.

本生産方法における栽培工程は、作物の種類に応じて当業者であれば適宜条件等を選択して実施することができる。   The cultivation process in this production method can be carried out by appropriately selecting conditions and the like by those skilled in the art according to the type of crop.

(植物体のスクリーニング方法)
本明細書に開示される植物体のスクリーニング方法は、第1の遺伝子のサブグループと第2の遺伝子のサブグループとからなる遺伝子グループから選択される1種又は2種以上の遺伝子の発現を指標として、1又は2以上の植物体をスクリーニングする工程と、前記1種又は2種以上の遺伝子の発現レベルの高い前記植物体の耐塩性を評価する工程と、を備えることができる。このスクリーニング方法によれば、Os12g0150200遺伝子など本明細書に開示される遺伝子を指標とすることで、耐塩性に優れる可能性のある植物体を簡易に一次スクリーニングすることができる。さらに、可能性ある植物体について、耐塩性を評価することで、耐塩性に優れる植物体を得ることができる。特に、Os12g0150200遺伝子を含む上記遺伝子は、高塩(NaClについて)条件下などのストレス条件でない条件(すなわち、非ストレス条件)においても、高発現する傾向があり、非ストレス条件下でも、容易に可能性ある植物体をスクリーニングできる。
(Plant screening method)
The plant screening method disclosed in the present specification provides an indication of the expression of one or more genes selected from a gene group consisting of a first gene subgroup and a second gene subgroup. And a step of screening one or more plants, and a step of evaluating the salt tolerance of the plant having a high expression level of the one or more genes. According to this screening method, by using the gene disclosed in the present specification, such as the Os12g0150200 gene, as an index, a plant body that may be excellent in salt tolerance can be easily primary screened. Furthermore, by evaluating the salt tolerance of a possible plant body, a plant body having excellent salt tolerance can be obtained. In particular, the above-mentioned genes including the Os12g0150200 gene tend to be highly expressed even under non-stress conditions (ie, non-stress conditions) such as high salt (NaCl) conditions, and are easily possible even under non-stress conditions. Sexual plants can be screened.

スクリーニング工程は、Os12g0150200遺伝子などの上記遺伝子の発現を指標としてその発現レベルが、例えば、その植物体において一般的な品種、典型的には、その植物体の通常用いられる野生型、典型的な栽培品種のほかモデル植物体等と比較して高い発現レベルの植物体を選択する。スクリーニングする条件は、概して耐塩性評価に用いる高塩条件であってもよいし、塩濃度について通常の条件であってもよい。Os12g0150200遺伝子を含む上記遺伝子は、上述のように、塩ストレス条件でなくても高発現する傾向があるため、非塩ストレス条件でスクリーニングを行うこともできる。   In the screening process, the expression level of the above-mentioned gene such as Os12g0150200 gene is used as an index. For example, a general variety of the plant body, typically, a wild type commonly used in the plant body, a typical cultivation In addition to varieties, select plants with higher expression levels than model plants. The screening conditions may generally be high salt conditions used for salt tolerance evaluation, or may be normal conditions for salt concentration. Since the above-mentioned genes including the Os12g0150200 gene tend to be highly expressed even under salt stress conditions as described above, screening can also be performed under non-salt stress conditions.

スクリーニングに供する植物体は、特に限定しないが、スクリーニング効率を考慮すると、幼植物体又はその一部とすることができる。例えば、幼植物体の葉等などの一部が挙げられる。   Although the plant body to be subjected to screening is not particularly limited, it can be a young plant body or a part thereof in consideration of screening efficiency. For example, a part of a leaf or the like of a young plant can be mentioned.

また、Os12g0150200遺伝子を含む上記遺伝子の発現を指標としてスクリーニングするにはこれらの遺伝子の発現産物であるmRNA量やタンパク質量を指標とすることができる。これらを評価する方法は、当業者において周知である。なお、遺伝子の発現量の評価にあたっては、上記したように、スクリーニング対象とする植物体において典型的な野生型、品種や改変しようとする品種の遺伝子の発現量をコントロールとすることができる。例えば、植物体がイネであるときには、日本晴を用いることができる。また、例えば、日本晴をコントロールとした場合には、当該コントロールに対して数倍から100倍程度、好ましくは10倍以上100倍以下程度の発現レベルを有する植物体を選択することができる。また、例えば、10倍以上80倍以下程度の発現レベルを有する植物体を選択することもできる。さらに、例えば、発現レベルの下限は、10倍以上でもよく、20倍以上でもよく、30倍以上でもよい。また、発現レベルの上限は、70倍以下でもよく、60倍以下でもよく、さらに50倍以下であってもよい。   Further, in order to screen using the expression of the above genes including the Os12g0150200 gene as an index, the amount of mRNA or protein that is the expression product of these genes can be used as an index. Methods for evaluating these are well known to those skilled in the art. In the evaluation of the gene expression level, as described above, the expression level of a gene of a wild type, a variety, or a variety to be modified in a plant to be screened can be used as a control. For example, Nipponbare can be used when the plant body is rice. For example, when Nipponbare is used as a control, a plant having an expression level of about several to 100 times, preferably about 10 to 100 times that of the control can be selected. In addition, for example, a plant having an expression level of about 10 times to 80 times can be selected. Furthermore, for example, the lower limit of the expression level may be 10 times or more, 20 times or more, or 30 times or more. The upper limit of the expression level may be 70 times or less, 60 times or less, and 50 times or less.

Os12g0150200遺伝子の発現レベルが高い植物体については、さらに、塩ストレス条件下での耐塩性の評価をすることができる。耐塩性の評価をさらに行うことで、確実に耐塩性に優れる植物体をスクリーニングできる。耐塩性の評価については、後述する実施例において開示するような公知の耐塩性評価手法を目的等に応じて適宜選択して用いることができる。   For plants having a high expression level of the Os12g0150200 gene, salt tolerance under salt stress conditions can be further evaluated. By further evaluating the salt tolerance, it is possible to surely screen for plants having excellent salt tolerance. For the evaluation of salt tolerance, a known salt tolerance evaluation method as disclosed in Examples described later can be appropriately selected and used according to the purpose.

このようにしてスクリーニングできる耐塩性に優れる植物体は、それ自体、有用である。すなわち、当該植物体におけるOs12g0150200遺伝子などの上記遺伝子のコード領域及びコード領域の上流側及び/又は下流側の発現調節に関与する領域において、Os12g0150200遺伝子などの上記遺伝子の発現を増強させるような変異やその他の修飾を備える場合がある。こうした染色体上の変異等などOs12g0150200遺伝子などの上記遺伝子の発現レベルの増強に寄与する要因を特定することで、耐塩性等に優れる植物体の創出に有用である。すなわち、これらの要因を含むDNA領域を、他の品種や植物体において耐塩性向上のために用いることができる。こうしたDNA領域の他の植物体や品種への適用には、交配や形質転換など公知の植物育種方法を用いることができる。   Plants with excellent salt tolerance that can be screened in this way are useful per se. That is, in a coding region of the gene such as the Os12g0150200 gene in the plant body and a region involved in regulation of expression upstream and / or downstream of the coding region, a mutation or the like that enhances the expression of the gene such as the Os12g0150200 gene Other modifications may be provided. By identifying factors that contribute to the enhancement of the expression level of the above genes such as the Os12g0150200 gene, such as chromosomal mutations, etc., it is useful for the creation of plants with excellent salt tolerance. That is, a DNA region containing these factors can be used for improving salt tolerance in other varieties and plants. For applying these DNA regions to other plants and varieties, known plant breeding methods such as crossing and transformation can be used.

以上説明したように、本明細書に開示される第1の遺伝子及び/又は第2の遺伝子は、植物体に対して実用的な環境ストレス耐性を付与することができる。   As described above, the first gene and / or the second gene disclosed in the present specification can impart practical environmental stress resistance to a plant body.

以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, the technical scope of this invention is not limited to these Examples.

農業生物資源研究所より配布されたイネ完全長cDNA過剰発現(FOX)イネ系統 (Nakamura et al. 2007; Hakata et al. 2010; Tsuchida-Mayama et al. 2010)を利用し、耐塩性系統の選抜を行った。野生型イネ(品種:日本晴;Oryza sativa cv. Nipponbare)及び選抜されたFOXイネ系統の種子のもみ殻を取り除き、表面殺菌したのち、高さ13 cmのマヨネーズ瓶内に調製した MurashigeとSkoog (MS) 基本固形培地 [1% sucrose、0.25% gellan gum、0.05% MES-KOH (pH 5.8) を含む]に置床し、無菌的に発芽、生育させた。幼苗は25℃、明所14時間(白色光4000 lux) -暗所10時間の条件で育成した。一週間齢の幼苗の地上部基部(4 cm 長)を無菌的に切り出して新しいMS 基本固形培地に移植し、培地と等量の600 mM NaCl水溶液(最終濃度300 mM)を無菌的に添加した。この塩ストレス条件下で 5週間生育させた後、植物体を水道水に浸して1週間の馴化処理を行い、生存率を調べた。各過剰発現系統の生存率を図2Aに示す。Nipponbare: 野生型(日本晴)である。   Selection of salt-tolerant lines using rice full-length cDNA overexpression (FOX) rice lines (Nakamura et al. 2007; Hakata et al. 2010; Tsuchida-Mayama et al. 2010) distributed by the National Institute of Agrobiological Sciences Went. Murashige and Skoog (MS) prepared in mayonnaise bottles 13 cm in height after removing the rice husks of wild-type rice (variety: Nipponbare; Oryza sativa cv. Nipponbare) and selected FOX rice seeds. ) Placed on basic solid medium [containing 1% sucrose, 0.25% gellan gum, 0.05% MES-KOH (pH 5.8)], germinated and grown aseptically. The seedlings were grown under conditions of 25 ° C, 14 hours of light (4000 lux of white light)-10 hours of darkness. The above-ground base (4 cm length) of a one-week-old seedling was aseptically cut and transplanted to a new MS basic solid medium, and an equal volume of 600 mM NaCl aqueous solution (final concentration 300 mM) was added aseptically. . After growing for 5 weeks under this salt stress condition, the plants were soaked in tap water and acclimated for 1 week, and the survival rate was examined. The survival rate of each overexpression line is shown in FIG. 2A. Nipponbare: Wild type (Nihonbare).

図2Aに示すように、多数のFOXイネ系統から2種の系統が良好なスコアを呈した。これらの2系統中に導入された遺伝子Os12g0150200及びOs04g0584800がコードする完全長cDNAは、文献(Nakamura et al. 2007; Hakata et al. 2010; Tsuchida-Mayama et al. 2010)の方法により同定された。   As shown in FIG. 2A, two lines out of many FOX rice lines exhibited good scores. The full-length cDNAs encoded by the genes Os12g0150200 and Os04g0584800 introduced into these two strains were identified by the method of literature (Nakamura et al. 2007; Hakata et al. 2010; Tsuchida-Mayama et al. 2010).

耐塩性を示したFOXイネ系統に導入された完全長cDNA(Os12g0150200がコードする完全長cDNA:accession number AK064287)を表1に示したプライマーを用いてPCR法にて増幅し、pENTR/D-TOPO vector (Invitrogen社)にサブクローニングしたのち、バイナリーベクターpSMAHdN637L-GateAのイネ・アクチンプロモーター下流に挿入した。得られたコンストラクトを用い、アグロバクテリウムを介したイネ(日本晴)の形質転換を行い、新たなOs12g0150200 cDNA過剰発現系統(BBC105系統群)を得た。   The full-length cDNA (accession number AK064287 encoded by Os12g0150200) introduced into the FOX rice line that showed salt tolerance was amplified by PCR using the primers shown in Table 1, and pENTR / D-TOPO After subcloning into vector (Invitrogen), it was inserted downstream of the rice actin promoter of binary vector pSMAHdN637L-GateA. The resulting construct was used to transform rice (Nipponbare) via Agrobacterium to obtain a new Os12g0150200 cDNA overexpression line (BBC105 lineage group).

野生型、Os12g0150200 cDNA過剰発現系統(FE047系統及びBBC105系統群)の後代種子を用いて、上述と同様の耐塩性試験を行った。塩ストレス条件下で5週間生育した後、植物体を水道水に浸して1週間の馴化処理を行い、生存率を調べた。野生型、FE047、BBC105_2, BBC105_6, BBC105_9を供試して得られた結果を図2Bに示す。なお、供試個体数(n)はWT及びFE047が10、BBC105_2が4、BBC105_6及びBBC105_9が5である。   A salt tolerance test similar to that described above was performed using a progeny seed of a wild type, Os12g0150200 cDNA overexpression line (FE047 line and BBC105 line group). After growing for 5 weeks under salt stress conditions, the plants were soaked in tap water and acclimated for 1 week, and the survival rate was examined. FIG. 2B shows the results obtained by testing the wild type, FE047, BBC105_2, BBC105_6, and BBC105_9. The number of test individuals (n) is 10 for WT and FE047, 4 for BBC105_2, and 5 for BBC105_6 and BBC105_9.

図2Bに示すように、Os12g0150200 cDNA過剰発現系統FE047、BBC105_2、BBC105_6及びBBC105_9は、いずれも野生型に対して高い生存率を呈した。   As shown in FIG. 2B, the Os12g0150200 cDNA overexpression lines FE047, BBC105_2, BBC105_6, and BBC105_9 all exhibited high survival rates relative to the wild type.

次に、野生型イネとFE047系統を閉鎖系温室にて塩処理下で栽培し、両者の耐塩性を比較した。   Next, wild type rice and the FE047 line were cultivated under salt treatment in a closed greenhouse, and their salt tolerance was compared.

耐塩性試験及び耐塩性評価はThomsonら(2010)の方法に基本的に従った。ベンレートで処理したもみ殻つきのイネ種子を湿ったろ紙上に置いて、暗所で2日間、30°Cでインキュベートして発芽させた。幼苗を温室内のフロート上に移し、脱イオン水にて3日間生育させた。その後、フロートあたり240 本の幼苗を10 リットルのYoshida 培地にて生育させた。水耕液の電気伝導度(Electrical conductivity: EC)は、最初の3日間は 6 dSm-1とし、その後、塩化ナトリウムを加えることで12 dSm-1とした。 EC と pH は、2〜3日ごとに水および NaOHを加えることで調整した。 2 週間後、塩ストレスによって引き起こされたダメージをThomsonら (2010) によるsalinity evaluation score によって評価した。得られたスコアを図2Cに示す。なお、ボックスプロットは interquartile range (IQR)を示す。1.5 × IQR の範囲に入らない値をOutliers として、first quartileおよびthird quartileの外側に示す。Whiskers は最小値から最大値の範囲を示す。中央値(Median values)を太い横棒で示す。n = 38 (WT)、n = 20 (FE047)。 The salt tolerance test and salt tolerance evaluation basically followed the method of Thomson et al. (2010). Rice seeds with rice husks treated with benrate were placed on moist filter paper and allowed to germinate by incubating at 30 ° C for 2 days in the dark. Young seedlings were transferred onto a float in a greenhouse and grown in deionized water for 3 days. Thereafter, 240 seedlings per float were grown on 10 liters of Yoshida medium. The electrical conductivity (EC) of the hydroponic solution was 6 dSm -1 for the first 3 days, and then 12 dSm -1 by adding sodium chloride. EC and pH were adjusted by adding water and NaOH every 2-3 days. Two weeks later, damage caused by salt stress was assessed by the salinity evaluation score by Thomson et al. (2010). The obtained score is shown in FIG. 2C. The box plot shows the interquartile range (IQR). Values outside the range of 1.5 × IQR are shown as Outliers outside the first and third quartiles. Whiskers indicates the range from the minimum value to the maximum value. Median values are shown as thick horizontal bars. n = 38 (WT), n = 20 (FE047).

図2Cに示すように、選択したFE047系統では、塩処理によるダメージが野生型に比較して抑制されていた。   As shown in FIG. 2C, in the selected FE047 line, damage due to salt treatment was suppressed as compared to the wild type.

さらに野生型イネとFE047系統を塩害土壌にて育成し、耐塩性の比較を行った。4週間齢の植物体を、10 リットルの土を入れた直径23cm のWagner pot に移植し栽培した。移植苗数はポットあたり最大8個体までとした。ポットをタンクにならべて水で満たして、植物体を2週間生育させた後、水を 100 mM NaCl もしくは 150 mM NaCl に置換した。EC と pH は2〜3 日ごとに水とNaOHをそれぞれ加えることで調整した。100 mM NaClおよび150 mM NaClを含む塩害土壌実験でのイネの生存率を図2Dに、個体あたりの稔実数を図2Eに示す。 n = 17 (WT)、n =4 (FE047, 100 mM)、n =3 (FE047, 150 mM). 150 mM NaClを加えて40日後の野生型イネおよびFE047系統の植物体の写真を図2Fに示す。   Furthermore, wild-type rice and FE047 lines were grown in salt-damaged soil and the salt tolerance was compared. Four-week-old plants were transplanted and cultivated in a 23 cm diameter Wagner pot containing 10 liters of soil. The maximum number of transplanted seedlings was 8 per pot. The pot was placed in a tank and filled with water, and after the plant body was grown for 2 weeks, the water was replaced with 100 mM NaCl or 150 mM NaCl. EC and pH were adjusted by adding water and NaOH, respectively, every 2-3 days. The survival rate of rice in a salt-damaged soil experiment containing 100 mM NaCl and 150 mM NaCl is shown in FIG. 2D, and the number of seeds per individual is shown in FIG. 2E. n = 17 (WT), n = 4 (FE047, 100 mM), n = 3 (FE047, 150 mM). Photographs of plants of wild-type rice and FE047 lines 40 days after addition of 150 mM NaCl are shown in FIG. 2F. Shown in

図2D〜2Fに示すように、FE047系統は野生型に比較して良好な生存率、稔実性、そして旺盛な生育を示した。以上のことから、Os12g0150200 cDNA過剰発現系統は、塩ストレスに対する極めて実用的な耐性を有していることがわかった。   As shown in FIGS. 2D to 2F, the FE047 line showed better survival rate, fertility, and vigorous growth than the wild type. From the above, it was found that the Os12g0150200 cDNA overexpression line has extremely practical resistance to salt stress.

本実施例では、野生型およびFE047系統への傷処理後のジャスモン酸(JA)、活性型ジャスモン酸(JA-Ile)及び不活性型ジャスモン酸(12OH-JA-Ile)の蓄積誘導を評価した。   In this example, the induction of accumulation of jasmonic acid (JA), active jasmonic acid (JA-Ile) and inactive jasmonic acid (12OH-JA-Ile) after wound treatment to wild type and FE047 strains was evaluated. .

イネ幼苗の第3葉葉身の半分を切り取り、直ちに液体窒素にて凍結した。第3葉葉身の残り半分をピンセットで20回挟み込むことで傷処理を施した後、幼苗全体を湿潤チャンバー内にて室温でインキュベートし、傷処理葉を回収して液体窒素で凍結した。Mini-BeadBeater-8 (BioSpec社)を用い、ステンレスビーズを入れた微量遠心管中で凍結葉組織を破砕した。組織からのJAおよびその誘導体の99.5% エタノールによる抽出は4°C、暗所で一晩行った。残渣を室温、5分間の遠心分離(20,000×g)によって取り除き、上清のエタノール溶液を4℃で保存した。
測定前にエタノール溶液を窒素ガスを用いて乾燥させたのち、試料を水に溶かした。室温、20分間の遠心分離(15,000×g)によってさらに残渣を取り除き、上清画分をUPLC/TOFMSによる測定に用いた。傷処理前および傷処理後の葉組織の生体重量あたりのJA、JA-Ile及び12OH-JA-Ileの量(平均値 ± 標準偏差値;n ≧ 6)を図3に示す。なお、図中、野生型およびFE047系統との間で有意な差のみられたものをAsterisks にて示す (**p-value < 0.01; *p-value < 0.05, Student's t-test)。
Half of the third leaf blade of rice seedlings was cut and immediately frozen in liquid nitrogen. The wound was treated by pinching the remaining half of the third leaf blade with tweezers 20 times, and then the whole seedling was incubated at room temperature in a humid chamber, and the wound leaf was collected and frozen in liquid nitrogen. Using a Mini-BeadBeater-8 (BioSpec), the frozen leaf tissue was crushed in a microcentrifuge tube containing stainless beads. Extraction of JA and its derivatives from tissues with 99.5% ethanol was performed overnight at 4 ° C in the dark. The residue was removed by centrifugation (20,000 × g) at room temperature for 5 minutes, and the supernatant ethanol solution was stored at 4 ° C.
Before the measurement, the ethanol solution was dried using nitrogen gas, and then the sample was dissolved in water. The residue was further removed by centrifugation (15,000 × g) at room temperature for 20 minutes, and the supernatant fraction was used for measurement by UPLC / TOFMS. The amounts of JA, JA-Ile and 12OH-JA-Ile (average value ± standard deviation value; n ≧ 6) per living body weight of the leaf tissue before and after the wound treatment are shown in FIG. In the figure, Asterisks shows significant differences between the wild type and the FE047 line (** p-value <0.01; * p-value <0.05, Student's t-test).

図3に示すように、野生型では、傷処理によってJA及びその活性型が時間経過とともに増大し、不活性型もゆっくりと増大した。これに対して、FE047系統では、当初はJA及びその活性型が増大するものの、その後低下した。また、これらの低下に伴い、不活性型が増大していく傾向が見られた。   As shown in FIG. 3, in the wild type, the wound treatment increased JA and its active form with time, and the inactive form also slowly increased. In contrast, in the FE047 line, JA and its active form initially increased but then decreased. Moreover, the tendency which an inactive type increases with these fall was seen.

以上のことから、Os12g0150200がコードするタンパク質は、JAを活性型から不活性型に変換する活性を有すると考えられた。   From the above, it was considered that the protein encoded by Os12g0150200 has an activity to convert JA from an active form to an inactive form.

本実施例では、野生型及びFE047系統のJA及びコロナチン(COR)に対する応答を評価した。なお、CORは、活性型ジャスモン酸と同様、COI1受容体に結合することによりJA応答を活性化することが知られている。   In this example, the response of wild type and FE047 strains to JA and coronatine (COR) was evaluated. Note that, like activated jasmonic acid, COR is known to activate the JA response by binding to the COI1 receptor.

野生型およびFE047系統の種子のもみ殻を取り除き、表面殺菌したのち、高さ13 cmのマヨネーズ瓶内に調製した種々の濃度のJAもしくはCORを含むMS基本固形培地に播種し、無菌的に生育させた。JA存在下で生育させた3日齢の幼苗のシュート長を図4Aに、COR存在下で生育させた3日齢の幼苗のシュート長を図4Cに示す。また、JA存在下での播種後2日から3日目までの根の伸長を図4Bに、COR存在下での播種後3日から4日目までの根の伸長を図4Dに示す。それぞれについて平均値 ± 標準偏差値(n > 4)を示す。野生型及びFE047系統との間で有意な差のみられたものをAsterisks にて示す(**p-value < 0.01; *p-value < 0.05, Student's t-test)。   After removing rice hulls from seeds of wild type and FE047 lines, surface sterilized, seeded in MS basic solid medium containing various concentrations of JA or COR prepared in 13 cm high mayonnaise bottles and grown aseptically I let you. FIG. 4A shows the shoot length of a 3-day-old seedling grown in the presence of JA, and FIG. 4C shows the shoot length of a 3-day-old seedling grown in the presence of COR. In addition, FIG. 4B shows root elongation from 2 to 3 days after sowing in the presence of JA, and FIG. 4D shows root elongation from 3 to 4 days after sowing in the presence of COR. Mean values ± standard deviation values (n> 4) are shown for each. A significant difference between the wild type and the FE047 strain is shown by Asterisks (** p-value <0.01; * p-value <0.05, Student's t-test).

図4A及び図4Bに示すように、FE047系統は、JA存在下では、野生型よりもシュート長や根の伸長の抑制程度が小さく、JA応答が弱まったことが観察された。これに対して、図4C及び図4Dに示すように、COR存在下では、野生型とFE047系統のシュート長及び根の伸長程度に相違は検出されなかった。   As shown in FIG. 4A and FIG. 4B, it was observed that the FE047 line had a smaller degree of suppression of shoot length and root elongation than the wild type in the presence of JA, and the JA response was weakened. In contrast, as shown in FIG. 4C and FIG. 4D, no difference was detected in the shoot length and root elongation between the wild type and the FE047 line in the presence of COR.

また、野生型およびFE047系統の傷害に対する応答を、傷誘導性発現を示すJAmybおよびJAZ11を遺伝子マーカーとして調べた。7日齢の幼苗の葉をピンセットで20回はさみこんで機械的な傷処理を施し、湿潤チャンバーにて16時間インキュベートしたのち、葉組織を液体窒素で凍結し、-80°Cで保存した。全 RNA の抽出及び精製をRNeasy Plant Mini kit (Qiagen社)を用いて行った。QuantiTect Rev Transcription kit (Qiagen社)を用いてRNAからの逆転写を行い、得られた一本鎖cDNAをPrimeStar HS DNA polymerase (Takara Bio社) 及びGeneAmp PCR System 9700 (Applied Biosystems社) を用いたPCRもしくは、 Power SYBR Green PCR Master Mix (Applied Biosystems社)及び Mx3000P (Agilent社)を用いた リアルタイム PCR にて増幅させた。用いたプライマーを以下の表に示す。JAmyb mRNAおよびJAZ11 mRNAの発現レベルをUBC mRNAの発現レベルによってノーマライズし、傷処理葉での発現レベルを未処理葉のレベルに対する相対値とした。結果を、図4Eおよび図4Fに示す。なお、平均値 ± 標準偏差値 (n = 5)で示した。また、統計学的な有意差検定はTukey-Kramer testによるmultiple comparisons により行った。 図中のa-cはグループ間の有意差を示す(p-value < 0.01)。   In addition, the response to injury of wild-type and FE047 strains was examined using JAmyb and JAZ11 showing wound-inducible expression as gene markers. A 7-day-old seedling was pinched with tweezers 20 times for mechanical wound treatment, incubated for 16 hours in a humid chamber, and then the leaf tissue was frozen in liquid nitrogen and stored at -80 ° C. Total RNA was extracted and purified using RNeasy Plant Mini kit (Qiagen). Reverse transcription from RNA using QuantiTect Rev Transcription kit (Qiagen), and PCR of the resulting single-stranded cDNA using PrimeStar HS DNA polymerase (Takara Bio) and GeneAmp PCR System 9700 (Applied Biosystems) Alternatively, amplification was performed by real-time PCR using Power SYBR Green PCR Master Mix (Applied Biosystems) and Mx3000P (Agilent). The primers used are shown in the table below. The expression level of JAmyb mRNA and JAZ11 mRNA was normalized by the expression level of UBC mRNA, and the expression level in the wound treated leaves was set as a relative value with respect to the level of untreated leaves. The results are shown in FIGS. 4E and 4F. The average value ± standard deviation value (n = 5) is shown. Statistical significance test was performed by multiple comparisons by Tukey-Kramer test. In the figure, a-c indicates a significant difference between groups (p-value <0.01).

図4E及び図4Fに示すように、傷処理によりJA応答性遺伝子であるJAmyb及びJAZ11の発現は野生型で共に増大したが、FE047系統では、共に強く抑制されていた。   As shown in FIGS. 4E and 4F, expression of JA-responsive genes JAmyb and JAZ11 increased in the wild type by wound treatment, but both were strongly suppressed in the FE047 strain.

以上のことから、Os12g0150200がコードするタンパク質は、JAに応答して活性型JAを不活性型に変換するが、コロナチンを不活性化しないことがわかった。以上の結果及び図1に示すOs12g0150200がコードするタンパク質のアミノ酸配列に基づく分子系統樹及びアライメントから、Os12g0150200は、活性型ジャスモン酸を不活性型に変換する活性を有するタンパク質をコードしていると考えられた。   From the above, it was found that the protein encoded by Os12g0150200 converts active JA into inactive form in response to JA, but does not inactivate coronatine. Based on the above results and the molecular phylogenetic tree and alignment based on the amino acid sequence of the protein encoded by Os12g0150200 shown in FIG. 1, it is considered that Os12g0150200 encodes a protein having an activity to convert active jasmonic acid into an inactive form. It was.

本実施例では、野生型およびFE047系統の塩ストレス環境下での葉の黄化を評価した。   In this example, yellowing of leaves was evaluated under the salt stress environment of wild type and FE047 lines.

イネ種子のもみ殻を取り除き、表面殺菌したのち、高さ13cmのマヨネーズ瓶内に調製した300 mM NaCl を含むMS基本固形培地に播種し、33日間生育させた植物体を図5Aに示す。なお、左5個体が野生型であり、右5個体が FE047系統である。Barは 2 cmである。   FIG. 5A shows a plant body after removing rice hulls from rice seeds and sterilizing the surface and then sown in an MS basic solid medium containing 300 mM NaCl prepared in a 13 cm high mayonnaise bottle and grown for 33 days. The left 5 individuals are wild type and the right 5 individuals are FE047. The bar is 2 cm.

また、同様の実験を275 mM NaCl を含むMS基本固形培地を用いて行った。それぞれの塩濃度を用いた場合の葉の黄化の度合いを、葉色の割合で示した。黄または茶色の葉の割合(yellow box), 黄緑色の葉の割合(light green box)および緑色の葉の割合(dark green box)を図5Bに示す。なお、平均値 ± 標準偏差値(n = 10)とした。   A similar experiment was performed using an MS basic solid medium containing 275 mM NaCl. The degree of leaf yellowing when each salt concentration was used was shown as a percentage of leaf color. The percentage of yellow or brown leaves (yellow box), the percentage of yellow-green leaves (light green box) and the percentage of green leaves (dark green box) are shown in FIG. 5B. The average value ± standard deviation value (n = 10) was used.

同様に250 mM NaCl を含むMS基本固形培地を用いて野生型およびFE047系統を33日間育成し、黄化葉(第1葉から第3葉の混合)と若い葉(第4葉と第5葉)における老化マーカー遺伝子STAYGREEN(SGR)の発現を調べた。qRT-PCR 法によりSGRの発現レベルを調べ、これをUBCの発現レベルによりノーマライズし、野生型の第4葉での発現レベルに対する相対値で表示した。なお、SGR遺伝子は、葉緑素を分解する律速酵素をコードする。発現解析は、実施例3と同様に行った。   Similarly, wild-type and FE047 lines were grown for 33 days using MS basic solid medium containing 250 mM NaCl, and yellowed leaves (mixed from 1st to 3rd leaves) and young leaves (4th and 5th leaves) ) Expression of the aging marker gene STAYGREEN (SGR) was investigated. The expression level of SGR was examined by qRT-PCR, normalized by the expression level of UBC, and expressed as a relative value to the expression level in the wild-type fourth leaf. The SGR gene encodes a rate-limiting enzyme that degrades chlorophyll. Expression analysis was performed in the same manner as in Example 3.

また、サイトカイニン応答性のマーカー遺伝子であるOsRR10の発現パターンも同様にして表示した。サイトカイニンは葉の老化を抑制するホルモンである。   The expression pattern of OsRR10, which is a cytokinin-responsive marker gene, was also displayed in the same manner. Cytokinin is a hormone that suppresses leaf aging.

SGRマーカーについての結果を図5C(上)に示し、OsRR10マーカーについての結果を図5C(下)に示す。なお、平均値 ± 標準偏差値で表している。また、葉は、古いものより順にナンバリングした。   The results for the SGR marker are shown in FIG. 5C (top) and the results for the OsRR10 marker are shown in FIG. 5C (bottom). The average value ± standard deviation value is used. The leaves were numbered in order from the oldest.

図5A及び図5Bに示すように、FE047系統では、塩ストレス下で黄色の葉が野生型よりも少なく、成長の抑制も少なかった。また、図5Cに示すように、FE047系統では、野生型に比べて老化マーカーの発現が大きく抑制されている一方、葉の老化の抑制の指標となるサイトカイニン応答性マーカーの活性化は認められなかった。   As shown in FIG. 5A and FIG. 5B, the FE047 line had fewer yellow leaves than the wild type under salt stress, and there was less growth inhibition. In addition, as shown in FIG. 5C, in the FE047 line, the expression of the senescence marker was greatly suppressed as compared to the wild type, but the activation of the cytokinin responsive marker serving as an index for the suppression of leaf senescence was not observed. It was.

以上のことから、FE047系統では、サイトカイニンの働きを活性化することで黄化を抑制しているのではないことがわかった。   From the above, it was found that FE047 strain does not suppress yellowing by activating the function of cytokinin.

本実施例では、野生型、FE047系統(T2世代)、及び実施例1で作製した独立なOs12g0150200(CYP94C2b) cDNA過剰発現系統(BBC105系統群; T1)を用いて、CYP94C2b発現レベルと耐塩性レベルとを評価した。   In this example, CYP94C2b expression level and salt tolerance level using wild type, FE047 line (T2 generation), and the independent Os12g0150200 (CYP94C2b) cDNA overexpression line (BBC105 line group; T1) prepared in Example 1 were used. And evaluated.

塩ストレスを与えない条件で栽培した7日齢の幼苗の葉よりRNAを抽出し、CYP94C2bの発現レベルを表1に示すプライマーを用いてqRT-PCR により定量した。CYP94C2b発現レベルを25S rRNAの発現レベルによってノーマライズし、5個体の野生型の平均値に対する相対値で表したものを図6Aに示す。供試した植物における導入遺伝子(trangene; Os12g0150200)の有無、及び実施例1と同様の塩ストレス存在下での個体生存率をグラフの下に「+/-」で示す。導入遺伝子の有無については、表1にしめすプライマー(genotyping用)を用い、ゲノムDNAを鋳型としたPCRにより調べた。n.d.は未検出であることを示す。   RNA was extracted from the leaves of 7-day-old seedlings cultivated under conditions not subjected to salt stress, and the expression level of CYP94C2b was quantified by qRT-PCR using the primers shown in Table 1. FIG. 6A shows the CYP94C2b expression level normalized by the expression level of 25S rRNA and expressed as a relative value to the average value of the wild type of 5 individuals. The presence or absence of a transgene (trangene; Os12g0150200) in the tested plant and the individual survival rate in the presence of salt stress similar to Example 1 are indicated by “+/−” below the graph. The presence or absence of the transgene was examined by PCR using the primers shown in Table 1 (for genotyping) and genomic DNA as a template. n. d. Indicates not detected.

さらにCYP94C2b発現レベルを指標に、図6Aの全35個体のイネのランク分けを行った。発現レベルを5つの区分に分けたときの、各ランク(7個体ごと)の塩ストレス存在下での生存率を図6Bに示す。ランク1〜7は最も低い発現レベルを示す個体で、野生型(5個体)及び導入遺伝子を持たない個体(2個体)が含まれていた。逆にランク29〜35の個体は最も高い発現レベルを示しており、野生型の約150 倍もしくはそれ以上の高い発現を示した。   Furthermore, using the CYP94C2b expression level as an index, the rice of all 35 individuals in FIG. 6A was ranked. FIG. 6B shows the survival rate in the presence of salt stress for each rank (every 7 individuals) when the expression level is divided into five categories. Ranks 1 to 7 were individuals showing the lowest expression level, and included wild type (5 individuals) and individuals without the transgene (2 individuals). Conversely, individuals with ranks 29-35 showed the highest expression level, about 150 times higher than wild type or higher.

以上の結果から、CYP94C2bの発現レベルが野生型よりも高いことが、塩ストレスなどに対する環境ストレス耐性を高めるが、その増強程度は、野生型の150倍を超えない程度であることが望ましいことがわかった。好ましくは、野生型の10倍以上150倍以下であり、より好ましくは同10倍以上100倍以下である。   From the above results, it is desirable that the expression level of CYP94C2b is higher than that of the wild type, which enhances environmental stress tolerance against salt stress and the like, but it is desirable that the degree of enhancement not exceed 150 times that of the wild type. all right. Preferably, it is 10 times or more and 150 times or less of the wild type, more preferably 10 times or more and 100 times or less.

選抜された耐塩性系統の導入遺伝子Os12g0150200及びOs04g0584800のcDNAを過剰発現ベクターに挿入後、日本晴に導入して実施例1に準じて形質転換系統を新たに作出し、次代種子を用いて耐塩性試験を行った。各遺伝子につき独立した4系統のそれぞれ5個体を試験に供した。   After inserting the cDNAs of the selected salt-tolerant lines of the transgenes Os12g0150200 and Os04g0584800 into the overexpression vector, they are introduced into Nipponbare and a new transformed line is created according to Example 1, and the salt tolerance test is performed using the next generation seeds. Went. Five individuals of each of the 4 lines independently for each gene were subjected to the test.

野生型(日本晴)及び形質転換イネの種子を表面殺菌したのち、高さ13 cmのマヨネーズ瓶内に調製したMS基本固形培地[1% sucrose、0.25% gellan gum、0.05% MES-KOH (pH 5.8) を含む]に置床し、無菌的に発芽、生育させた。幼苗は25°C、明所14時間(白色光4000 lux)、暗所10時間の条件下で育成した。一週間齢の幼苗の地上部基部(4 cm 長)を切り出し、新しいMS 基本固形培地に移植し、さらに培地と等量の600 mM NaCl水溶液(最終濃度300 mM)を無菌的に添加した。この塩ストレス条件下で 5週間生育させた時点の生存率を評価した。その後、植物体を水道水に浸して1週間馴化処理を行い、さらに生存率を評価した。結果を図7に示す。なお、塩ストレス時の生存率を灰色のバーで示し、その後の非塩ストレス時の生存率を黒いバーで示す。   MS basic solid medium [1% sucrose, 0.25% gellan gum, 0.05% MES-KOH (pH 5.8) prepared in a mayonnaise bottle with a height of 13 cm after surface sterilization of wild-type (Nipponbare) and transformed rice seeds ), And germinated and grown aseptically. The seedlings were grown under conditions of 25 ° C, 14 hours of light (4000 lux of white light), and 10 hours of darkness. The above-ground base (4 cm length) of a one-week-old seedling was cut out, transplanted to a new MS basic solid medium, and further a 600 mM NaCl aqueous solution (final concentration 300 mM) equivalent to the medium was aseptically added. The survival rate at the time of growing for 5 weeks under this salt stress condition was evaluated. Then, the plant body was immersed in tap water and acclimated for 1 week, and the survival rate was further evaluated. The results are shown in FIG. In addition, the survival rate at the time of salt stress is shown by a gray bar, and the survival rate at the time of subsequent non-salt stress is shown by a black bar.

図7に示すように、Os12g0150200導入系統は全ての系統で塩ストレス耐性を確認でき、Os04g0584800導入系統でも塩ストレス耐性を示すものが認められた。   As shown in FIG. 7, the Os12g0150200-introduced line was able to confirm salt stress tolerance in all lines, and the Os04g0584800-introduced line was also found to exhibit salt stress tolerance.

本実施例では、実施例1で作製したOs12g0150200過剰発現系統(FE047)とOs04g0584800過剰発現系統(CU099)について、他の条件下での環境ストレス耐性を評価した。   In this example, environmental stress tolerance under other conditions was evaluated for the Os12g0150200 overexpression line (FE047) and the Os04g0584800 overexpression line (CU099) prepared in Example 1.

(1)塩ストレス耐性試験(閉鎖系温室)
国際イネ研究所(IRRI)の耐塩性試験と同様の水耕栽培試験を行った(Thomsonら、2010)。発芽処理後、3日目及び6日目に段階的にNaClを投与し、その後の植物体のダメージをスコアリングした。なお、閉鎖系温室の耐塩性試験では、日本晴および耐塩性系統の一つである九大旭3号を比較対照とし、文献記載の評価スコアを用いて評価した。さらに、各過剰発現系統の塩ストレス耐性度を(日本晴の評価スコア−各過剰発現系統の評価スコア)/(日本晴の評価スコア−九大旭3号の評価スコア)の式により算出した。すなわち、日本晴の耐性度を「0」、九大旭3号の耐性度を「1」としたときの相対値で示した。その結果を図8Aに示す。なお、これらのグラフにおいて、プロットは繰返し試験により得られた値を示し、ボックスは中央値を示す(図8B及び図8Cについても同様)。
(1) Salt stress tolerance test (closed greenhouse)
A hydroponic test similar to the salt tolerance test of the International Rice Research Institute (IRRI) was conducted (Thomson et al., 2010). After the germination treatment, NaCl was administered stepwise on the 3rd and 6th days, and the damage of the subsequent plants was scored. In the salt-tolerance test of closed greenhouses, Nipponbare and Kyudai Asahi No. 3 which is one of the salt-tolerant lines were used as comparative controls and evaluated using the evaluation scores described in the literature. Furthermore, the salt stress tolerance degree of each overexpression line was calculated by the formula of (Nipponbare evaluation score-Evaluation score of each overexpression line) / (Nipponbare evaluation score-Kyudai Asahi No.3 evaluation score). That is, the resistance value of Nipponbare was expressed as a relative value when the resistance level was “0” and the resistance level of Kyudai Asahi No.3 was “1”. The result is shown in FIG. 8A. In these graphs, plots indicate values obtained by repeated tests, and boxes indicate median values (the same applies to FIGS. 8B and 8C).

図8Aに示すように、Os12g0150200過剰発現系統は、閉鎖系温室の耐塩性試験においても高い塩ストレス耐性度を示し、Os04g0584800過剰発現系統も、Os12g0150200過剰発現系統よりは低いものの優れた塩ストレス耐性度を示した。   As shown in FIG. 8A, the Os12g0150200 overexpressing line shows high salt stress tolerance in the salt-tolerance test in a closed greenhouse, and the Os04g0584800 overexpressing line is lower than the Os12g0150200 overexpressing line but has excellent salt stress tolerance. showed that.

(2)高温ストレス耐性試験
イネ種子を超純水で3日間、さらにYoshida培地で17日間、共に28°Cで水耕栽培した。得られた植物体を42°Cに7日間、28°Cに戻して7日間栽培し、生存率を野生型と比較した。各遺伝子の過剰発現による高温ストレス付与耐性度を、各過剰発現系統の生存率より野生型(日本晴)の生存率(0.44〜0.75)を差引いた値で表示した。結果を図8Bに示す。
(2) High-temperature stress tolerance test Rice seeds were hydroponically cultivated at 28 ° C for 3 days in ultrapure water and 17 days in Yoshida medium. The obtained plant body was cultivated for 7 days at 42 ° C and returned to 28 ° C for 7 days, and the survival rate was compared with that of the wild type. The resistance to high temperature stress imparted by overexpression of each gene was expressed as a value obtained by subtracting the survival rate (0.44 to 0.75) of the wild type (Nipponbare) from the survival rate of each overexpression line. The result is shown in FIG. 8B.

図8Bに示すように、Os12g0150200過剰発現系統及びOs04g0584800過剰発現系統は、いずれも野生型よりも優れた高温ストレス耐性を有していることがわかった。   As shown in FIG. 8B, it was found that both the Os12g0150200 overexpressing line and the Os04g0584800 overexpressing line have higher temperature stress tolerance than the wild type.

(3)高浸透圧ストレス耐性試験
Os04g0584800過剰発現系統(CU099)および野生型のイネ種子を超純水で3日間、さらにYoshida培地で15日間水耕栽培した。得られた植物体を、26%ポリエチレングリコール(PEG: 平均分子量4,000)を含んだ培地に7日間、さらにPEGを含まない培地で4日間栽培し、生存率を比較した。Os04g0584800遺伝子の過剰発現による高浸透圧ストレス耐性付与度を、Os04g0584800過剰発現系統(CU099)の生存率より野生型(日本晴)の生存率(0.21〜0.69)を差引いた値で表示した。結果を図8Cに示す。
(3) High osmotic stress tolerance test
The Os04g0584800 overexpression line (CU099) and wild-type rice seeds were hydroponically cultivated in ultrapure water for 3 days and in Yoshida medium for 15 days. The obtained plant was cultivated in a medium containing 26% polyethylene glycol (PEG: average molecular weight 4,000) for 7 days and further in a medium not containing PEG for 4 days, and the survival rate was compared. The degree of hyperosmotic stress tolerance given by overexpression of the Os04g0584800 gene was expressed as a value obtained by subtracting the survival rate (0.21 to 0.69) of the wild type (Nipponbare) from the survival rate of the Os04g0584800 overexpression line (CU099). . The result is shown in FIG. 8C.

(4)イオンストレス耐性試験
Os04g0584800過剰発現系統(CU099)および野生型のイネの滅菌種子をMS培地に播種して7日間生育させた。得られた植物体の地上部(4 cm)を切り出し、40 mM LiClを含むMS培地に移植し、2週間生育して、生存率を比較した。Os04g0584800遺伝子の過剰発現によるイオンストレス耐性付与度を、Os04g0584800過剰発現系統(CU099)の生存率より野生型(日本晴)の生存率(いずれも0)を差引いた値で表示した。結果を図8Cに併せて示す。
(4) Ion stress tolerance test
Os04g0584800 overexpression line (CU099) and wild type sterilized rice seeds were sown in MS medium and grown for 7 days. The above-ground part (4 cm) of the obtained plant was cut out, transplanted to an MS medium containing 40 mM LiCl, grown for 2 weeks, and the survival rate was compared. The degree of imparting ion stress tolerance due to overexpression of the Os04g0584800 gene was expressed as a value obtained by subtracting the survival rate of the wild type (Nipponbare) (all 0) from the survival rate of the Os04g0584800 overexpression line (CU099). The results are also shown in FIG. 8C.

図8Cに示すように、Os04g0584800過剰発現系統(CU099)は、高浸透圧ストレス及びイオンストレスに対して,優れた耐性を有していることがわかった。   As shown in FIG. 8C, the Os04g0584800 overexpression line (CU099) was found to have excellent resistance to hyperosmotic stress and ionic stress.

以上のことから、Os12g0150200過剰発現系統は、優れた塩ストレス耐性と高温ストレス耐性とを有しており、塩ストレスを含む複数のストレスに優れた耐性を有していることがわかった。また、塩ストレス及び高温ストレスとは、屋外環境下においてしばしば同時に植物体に求められるストレス耐性でもある。したがって、Os12g0150200遺伝子又は当該遺伝子に等価な遺伝子の発現増強は、植物体に対して極めて実用的なストレス耐性を付与することができる。   From the above, it was found that the Os12g0150200 overexpressing line has excellent salt stress resistance and high temperature stress resistance, and has excellent resistance to a plurality of stresses including salt stress. In addition, salt stress and high temperature stress are stress tolerances often required of plants in outdoor environments. Therefore, enhanced expression of the Os12g0150200 gene or a gene equivalent to the gene can impart extremely practical stress tolerance to the plant body.

また、Os04g0584800遺伝子は、塩ストレスのほか、高温ストレス、さらには、高浸透圧ストレス及びイオンストレスに対しても耐性を示すことができることがわかった。したがって、Os04g0584800遺伝子及び当該遺伝子と等価な遺伝子の発現増強は、植物体に対して極めて実用的なストレス耐性を付与することができる。   It was also found that the Os04g0584800 gene can exhibit resistance to salt stress as well as high temperature stress, as well as hyperosmotic stress and ionic stress. Therefore, the enhanced expression of the Os04g0584800 gene and a gene equivalent to the gene can impart extremely practical stress resistance to the plant body.

本実施例では、標準イネ品種(Nipponbare)および耐塩性イネ品種(Heitai, Pokkali)について実施例1に準じて耐塩性試験(実験室内、温室内)を行うとともに、これらの幼苗の葉組織におけるOs12g0150200 (Cyp94C2b)の遺伝子の発現レベルを評価した。   In this example, the standard rice varieties (Nipponbare) and salt-tolerant rice varieties (Heitai, Pokkali) were subjected to a salt tolerance test (laboratory, in a greenhouse) according to Example 1, and Os12g0150200 in the leaf tissue of these seedlings. The expression level of the (Cyp94C2b) gene was evaluated.

すなわち、耐塩性試験(実験室内)については、各品種のイネの一週間齢の幼苗の地上部基部をMS基本固形培地に移植後、培地と等量の600 mM NaCl水溶液(最終濃度300 mM)を添加し、5週間生育させた後、植物体を水道水に浸して1週間の馴化処理を行ったときの生存率を評価した。結果を図9のAに示す。なお、供試個体数(n)は、 Nipponbareが10、Heitaiが10、 Pokkaliが10であった。   That is, in the salt tolerance test (in the laboratory), after transplanting the above-ground base of one-week-old seedlings of each variety of rice to MS basic solid medium, a 600 mM NaCl aqueous solution (final concentration 300 mM) equivalent to the medium Was added and grown for 5 weeks, and then the survival rate was evaluated when the plant body was soaked in tap water and acclimated for 1 week. The results are shown in FIG. The number of test individuals (n) was 10 for Nipponbare, 10 for Heitai, and 10 for Pokkali.

また、耐塩性試験(温室内)については、各品種のイネの20個体についてThomsonら(2010)によるsalinity evaluation scoreにより評価した後、各々の中央値を用いて相対値を算出し、グラフに示した。結果を図9のBに示す。相対値算出には、比較基準として試験に供した品種(NipponbareおよびShinriki 7)の評価値の中央値および以下の式を用いた。
相対値 = (Nipponbare の中央値− 試料の中央値)/(Nipponbare の中央値− Shinriki 7 の中央値)
For salt tolerance tests (in the greenhouse), 20 individual rice varieties were evaluated using the salinity evaluation score by Thomson et al. (2010), and then the relative values were calculated using the median values shown in the graph. It was. The results are shown in FIG. For the calculation of the relative value, the median value of the evaluation values of the varieties subjected to the test (Nipponbare and Shinriki 7) and the following formula were used as comparison criteria.
Relative value = (Median of Nipponbare-Median of sample) / (Median of Nipponbare-Median of Shinriki 7)

さらに、各品種のイネの1週間齢の幼苗の葉組織(非ストレス条件下)を液体窒素で凍結し、―80℃で保存したものにつき、全RNAの抽出および精製をRNeasy Plant Mini Kit (Qiagen社)を用いて行った後、QuantiTect Rev Transcription Kit (Qiagen社)を用いてRNAからの逆転写を行った。得られた1本鎖cDNAをSsoAdvanced Universal SYBR Green Supermix(BIO-RAD社)を用いたリアルタイム PCRにて増幅させた。用いたプライマーは表1に示す。Cyp94C2b mRNAの発現レベルを25S ribosomal RNAの発現レベルによってノーマライズし、 Nipponbareでの発現レベルに対する相対値で示した。結果を図9のCに示す。なおグラフは、平均値±標準偏差(n = 3)で示した。   Furthermore, RNeasy Plant Mini Kit (Qiagen) was used to extract and purify the total RNA of 1-week-old seedling leaf tissues (under non-stress conditions) of rice varieties frozen in liquid nitrogen and stored at -80 ° C. After that, reverse transcription from RNA was performed using QuantiTect Rev Transcription Kit (Qiagen). The obtained single-stranded cDNA was amplified by real-time PCR using SsoAdvanced Universal SYBR Green Supermix (BIO-RAD). The primers used are shown in Table 1. The expression level of Cyp94C2b mRNA was normalized by the expression level of 25S ribosomal RNA and expressed as a relative value to the expression level in Nipponbare. The results are shown in FIG. In addition, the graph showed with the average value +/- standard deviation (n = 3).

図9のA及びBに示すように、既存の耐塩性イネ品種であるHeitaiおよびPokkaliは、実験室内および温室内の、2つの条件での耐塩性試験において、いずれもNipponbareに対して高い生存率を呈した。また、図9のCに示すように、HeitaiおよびPokkalを非ストレス条件下で生育した植物体の葉におけるOs12g0150200(CYP94C2b)遺伝子の発現レベルが、標準品種(日本晴; Nipponbare)に比較して高いことを確認できた。HeitaiではNipponbareの発現レベルの5倍から80倍、 Pokkaliでは10倍から45倍に相当した。一方、図6Aに示したように、耐塩性が向上したOs12g0150200 (Cyp94C2b) 遺伝子過剰発現体では、野生型(Nipponbare)に比べて、CYP94C2bの発現レベルが約5倍から150倍に達していた。   As shown in FIGS. 9A and 9B, the existing salt-tolerant rice varieties Heitai and Pokkali have higher survival rates than Nipponbare in salt tolerance tests under two conditions in the laboratory and in the greenhouse. Was presented. In addition, as shown in Fig. 9C, the expression level of Os12g0150200 (CYP94C2b) gene in the leaves of plants grown under non-stress conditions in Heitai and Pokkal is higher than that in the standard variety (Nipponbare; Nipponbare) Was confirmed. Heitai was equivalent to 5 to 80 times the expression level of Nipponbare, and Pokkali was equivalent to 10 to 45 times. On the other hand, as shown in FIG. 6A, in the Os12g0150200 (Cyp94C2b) gene overexpressing body with improved salt tolerance, the expression level of CYP94C2b reached about 5 to 150 times that of the wild type (Nipponbare).

以上のことから、既存の耐塩性品種であるHeitaiやPokkaliの高い耐塩性に、CYP94C2bの高発現が寄与し得ることがわかった。また、既存の耐塩性イネ品種でCYP94C2bの高い発現が認められたことは、CYP94C2bの発現増強による耐塩性の改善が実現可能なものであることを強く支持している。例えば、CYP94C2b遺伝子の発現の高い品種をスクリーニングし、そのコード領域、さらには発現調節領域を含む遺伝子を栽培品種に導入することで耐塩性を向上させることも可能であると考えられる。   From the above, it was found that high expression of CYP94C2b can contribute to the high salt tolerance of existing salt tolerance varieties Heitai and Pokkali. In addition, the high expression of CYP94C2b in existing salt-tolerant rice varieties strongly supports that improvement of salt tolerance by enhancing expression of CYP94C2b can be realized. For example, it is considered possible to improve salt tolerance by screening cultivars with high CYP94C2b gene expression and introducing a coding region and a gene containing an expression regulatory region into the cultivar.

本明細書中においては、さらに、以下の論文を参照する。本明細書においてすでに参照した文献のほかこれらの文献は、参照により本明細書においてその全体が組み込まれるものとする。   In this specification, the following papers are further referred to. These documents, as well as those already referenced in this specification, are hereby incorporated by reference in their entirety.

(1)Nakamura, H., Hakata, M., Amano, K., Miyao, A., Toki, N., Kajikawa, M. et al. (2007) A genome-wide gain-of function analysis of rice genes using the FOX-hunting system. Plant Mol. Biol. 65: 357-371.
(2)Hakata, M., Nakamura, H., Iida-Okada, K., Miyao, A., Kajikawa, M., Imai-Toki, N. et al. (2010) Production and characterization of a large population of cDNA-overexpressing transgenic rice plants using Gateway-based full-length cDNA expression libraries. Breed. Sci. 60: 575-585.
(3)Tsuchida-Mayama, T., Nakamura, H., Hakata, M. and Ichikawa, H. (2010) Rice transgenic resources with gain-of-function phenotypes. Breeding Sci. 60: 493-501.
(4)Thomson, M.J., de Ocampo, M., Egdane, J., Rahman M.A., Sajise, A.G., Adorada, D.L. et al. (2010) Characterizing the Saltol Quantitative Trait Locus for Salinity Tolerance in Rice. Rice 3: 148-160.
(1) Nakamura, H., Hakata, M., Amano, K., Miyao, A., Toki, N., Kajikawa, M. et al. (2007) A genome-wide gain-of function analysis of rice genes using the FOX-hunting system. Plant Mol. Biol. 65: 357-371.
(2) Hakata, M., Nakamura, H., Iida-Okada, K., Miyao, A., Kajikawa, M., Imai-Toki, N. et al. (2010) Production and characterization of a large population of cDNA-overexpressing transgenic rice plants using Gateway-based full-length cDNA expression libraries. Breed. Sci. 60: 575-585.
(3) Tsuchida-Mayama, T., Nakamura, H., Hakata, M. and Ichikawa, H. (2010) Rice transgenic resources with gain-of-function phenotypes. Breeding Sci. 60: 493-501.
(4) Thomson, MJ, de Ocampo, M., Egdane, J., Rahman MA, Sajise, AG, Adorada, DL et al. (2010) Characterizing the Saltol Quantitative Trait Locus for Salinity Tolerance in Rice. Rice 3: 148 -160.

Claims (25)

Os12g0150200遺伝子、Os01g0858350遺伝子、Os05g0445100遺伝子、Os11g0151400遺伝子、AT3G48520遺伝子及びAT2G27690遺伝子並びにこれらのいずれかの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第1の遺伝子のサブグループとOs04g0584800遺伝子及びこの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第2の遺伝子のサブグループとからなる遺伝子グループから選択される第2の遺伝子からなる群から選択される1種又は2種以上の遺伝子の発現が増強されている植物体。   Os04g0584800 gene, Os01g0858350 gene, Os05g0445100 gene, Os11g0151400 gene, AT3G48520 gene and AT2G27690 gene and a first group of genes functionally equivalent to any of these genes, Os04g0584800 gene and this gene functionally A plant in which expression of one or more genes selected from the group consisting of a second gene selected from a gene group consisting of a subgroup of second genes consisting of equivalent genes is enhanced. 環境ストレス耐性が増強された、請求項1に記載の植物体。   The plant according to claim 1, which has enhanced environmental stress tolerance. 塩ストレス耐性が増強された、請求項1又は2に記載の植物体。   The plant according to claim 1, wherein the salt stress tolerance is enhanced. さらに、他の環境ストレス耐性が増強された、請求項3に記載の植物体。   Furthermore, the plant body of Claim 3 with which other environmental stress tolerance was reinforced. 前記第1の遺伝子の発現が増強された、請求項1〜4のいずれかに記載の植物体。   The plant according to any one of claims 1 to 4, wherein expression of the first gene is enhanced. 前記第1の遺伝子は、少なくともOs12g0150200及びこの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる群から選択される、請求項5に記載の植物体。   The plant according to claim 5, wherein the first gene is selected from the group consisting of at least Os12g0150200 and a gene functionally equivalent to this gene. 前記第1の遺伝子は、以下の(a)〜(f)のいずれかのタンパク質をコードすることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の植物体。
(a)配列番号2で表されるアミノ酸配列を含むタンパク質
(b)配列番号2で表されるアミノ酸配列において1又は複数個のアミノ酸が欠失、置換、付加又は挿入されたアミノ酸配列を含み、活性型ジャスモン酸を不活性型ジャスモン酸に変換する活性を有するタンパク質
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、活性型ジャスモン酸を不活性型ジャスモン酸に変換する活性を有するタンパク質
(d)配列番号1で表される塩基配列からなるポリヌクレオチドによってコートされるタンパク質
(e)配列番号1で表される塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列からなるポリヌクレオチドによってコードされ、活性型ジャスモン酸を不活性型ジャスモン酸に変換する活性を有するタンパク質
(f)配列番号1で表される塩基配列又は相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドに対してストリンジェントな条件下においてハイブリダイズするポリヌクレオチドによってコードされ、活性型ジャスモン酸を不活性型ジャスモン酸に変換する活性を有するタンパク質
The plant according to any one of claims 1 to 6, wherein the first gene encodes any one of the following proteins (a) to (f).
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (b) comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, A protein having an activity of converting activated jasmonic acid into inactive jasmonic acid (c) comprising an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, and inactivating activated jasmonic acid Protein having activity of converting to type jasmonic acid (d) Protein coated with a polynucleotide consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 (e) 90% or more identity with the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 Encoded by a polynucleotide having a nucleotide sequence having an activity and having an activity of converting active jasmonic acid to inactive jasmonic acid Protein (f) encoded by a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions to a polynucleotide comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 or a complementary nucleotide sequence, and converts activated jasmonic acid into inactive jasmon Protein with activity to convert to acid
前記第2の遺伝子の発現が増強されている、請求項1〜7のいずれかに記載の植物体。   The plant according to any one of claims 1 to 7, wherein expression of the second gene is enhanced. 少なくともOs04g0584800遺伝子の発現が増強されている、請求項8に記載の植物体。   The plant according to claim 8, wherein the expression of at least the Os04g0584800 gene is enhanced. 前記第2の遺伝子は、以下の(a)〜(f)のいずれかのタンパク質をコードすることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の植物体。
(a)配列番号26で表されるアミノ酸配列を含むタンパク質
(b)配列番号26で表されるアミノ酸配列において1又は複数個のアミノ酸が欠失、置換、付加又は挿入されたアミノ酸配列を含み、植物体において増強されたとき、塩ストレスに対する耐性を増強する活性を有するタンパク質
(c)配列番号26で表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、植物体において増強されたとき、塩ストレスに対する耐性を増強する活性を有するタンパク質
(d)配列番号25で表される塩基配列からなるポリヌクレオチドによってコートされるタンパク質
(e)配列番号25で表される塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列からなるポリヌクレオチドによってコードされ、植物体において増強されたとき、塩ストレスに対する耐性を増強する活性を有するタンパク質
(f)配列番号25で表される塩基配列又は相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドに対してストリンジェントな条件下においてハイブリダイズするポリヌクレオチドによってコードされ、植物体において増強されたとき、塩ストレスに対する耐性を増強する活性を有するタンパク質
The plant according to any one of claims 1 to 9, wherein the second gene encodes any one of the following proteins (a) to (f).
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 26 (b) comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 26; A protein having an activity of enhancing the resistance to salt stress (c) comprising the amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 26, and being enhanced in the plant A protein having an activity of enhancing resistance to salt stress (d) and a protein coated with a polynucleotide consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 25 (e) 90% of the base sequence represented by SEQ ID NO: 25 It is encoded by a polynucleotide comprising a base sequence having the above identity and is enhanced in a plant body. A protein having an activity of enhancing resistance to salt stress (f) encoded by a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions to a polynucleotide comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 25 or a complementary base sequence Protein having an activity to enhance tolerance to salt stress when enhanced in a plant body
双子葉植物であることを特徴とする、請求項1〜10のいずれかに記載の植物体。   The plant body according to claim 1, wherein the plant body is a dicotyledonous plant. ダイズであることを特徴とする、請求項11に記載の植物体。   The plant according to claim 11, wherein the plant is soybean. 単子葉植物であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の植物体。   The plant according to claim 1, which is a monocotyledonous plant. イネ科植物であることを特徴とする請求項13に記載の植物体。   The plant body according to claim 13, which is a gramineous plant. イネであることを特徴とする請求項14に記載の植物体。   The plant according to claim 14, which is rice. サトウキビであることを特徴とする請求項14に記載の植物体。   The plant according to claim 14, which is a sugarcane. トウモロコシであることを特徴とする、請求項14に記載の植物体。   The plant according to claim 14, which is corn. 植物体に対して環境ストレス耐性を付与するための発現ベクターであって、
Os12g0150200遺伝子、Os01g0858350遺伝子、Os05g0445100遺伝子、Os11g0151400遺伝子、AT3G48520遺伝子及びAT2G27690遺伝子並びにこれらのいずれかの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第1の遺伝子のサブグループとOs04g0584800遺伝子及びこの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第2の遺伝子のサブグループとからなる遺伝子グループから選択される1種又は2種以上の遺伝子を含む、ベクター。
An expression vector for imparting environmental stress resistance to a plant body,
Os04g0584800 gene, Os01g0858350 gene, Os05g0445100 gene, Os11g0151400 gene, AT3G48520 gene and AT2G27690 gene and a first group of genes functionally equivalent to any of these genes and Os04g0584800 gene and this gene functionally A vector comprising one or more genes selected from a gene group consisting of a second gene subgroup consisting of equivalent genes.
請求項18に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 18. 請求項18に記載の発現ベクターを含む、形質転換植物。   A transformed plant comprising the expression vector according to claim 18. Os12g0150200遺伝子、Os01g0858350遺伝子、Os05g0445100遺伝子、Os11g0151400遺伝子、AT3G48520及びAT2G27690遺伝子並びにこれらのいずれかの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第1の遺伝子のサブグループとOs04g0584800遺伝子及びこの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第2の遺伝子のサブグループとからなる遺伝子グループから選択される1種又は2種以上の遺伝子であって内在性又は外来性の遺伝子を増強する工程、
を備える、植物体への環境ストレス耐性の付与方法。
Os04g0584800 gene, Os01g0858350 gene, Os05g0445100 gene, Os11g0151400 gene, AT3G48520 and AT2G27690 genes, and a first group of genes functionally equivalent to any of these genes, Os04g0584800 gene and functionally equivalent to this gene A step of enhancing an endogenous or exogenous gene which is one or more genes selected from a gene group consisting of a subgroup of second genes consisting of
A method for imparting environmental stress tolerance to a plant body.
Os12g0150200遺伝子、Os01g0858350遺伝子、Os05g0445100遺伝子、Os11g0151400遺伝子、AT3G48520遺伝子及びAT2G27690遺伝子並びにこれらのいずれかの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第1の遺伝子のサブグループとOs04g0584800遺伝子及びこの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第2の遺伝子のサブグループとからなる遺伝子グループから選択される1種又は2種以上の遺伝子であって内在性又は外来性の遺伝子を増強する工程、
を備える、植物体の生産方法。
Os04g0584800 gene, Os01g0858350 gene, Os05g0445100 gene, Os11g0151400 gene, AT3G48520 gene and AT2G27690 gene and a first group of genes functionally equivalent to any of these genes and Os04g0584800 gene and this gene functionally A step of enhancing an endogenous or exogenous gene which is one or more genes selected from a gene group consisting of a subgroup of second genes consisting of equivalent genes,
A method for producing a plant body.
Os12g0150200遺伝子、Os01g0858350遺伝子、Os05g0445100遺伝子、Os11g0151400遺伝子、AT3G48520遺伝子及びAT2G27690遺伝子並びにこれらのいずれかの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第1の遺伝子のサブグループとOs04g0584800遺伝子及びこの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第2の遺伝子のサブグループとからなる遺伝子グループから選択される1種又は2種以上の遺伝子の発現を指標として交配による植物体を選抜する工程、
を備える、植物体の生産方法。
Os04g0584800 gene, Os01g0858350 gene, Os05g0445100 gene, Os11g0151400 gene, AT3G48520 gene and AT2G27690 gene and a first group of genes functionally equivalent to any of these genes and Os04g0584800 gene and this gene functionally A step of selecting a plant by mating using as an index the expression of one or more genes selected from a gene group consisting of a subgroup of second genes consisting of equivalent genes;
A method for producing a plant body.
作物の生産方法であって、
請求項1〜17のいずれかに記載の植物体である作物を栽培する工程、を備える、方法。
A method for producing crops,
A method comprising cultivating a crop that is a plant according to any one of claims 1 to 17.
Os12g0150200遺伝子、Os01g0858350遺伝子、Os05g0445100遺伝子、Os11g0151400遺伝子、AT3G48520遺伝子及びAT2G27690遺伝子並びにこれらのいずれかの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第1の遺伝子のサブグループとOs04g0584800遺伝子及びこの遺伝子と機能的に等価な遺伝子からなる第2の遺伝子のサブグループとからなる遺伝子グループから選択される1種又は2種以上の遺伝子の発現を指標として、1又は2以上の植物体をスクリーニングする工程と、
前記1種又は2種以上の遺伝子の発現レベルの高い前記植物体の耐塩性を評価する工程と、
を備える、植物体のスクリーニング方法。
Os04g0584800 gene, Os01g0858350 gene, Os05g0445100 gene, Os11g0151400 gene, AT3G48520 gene and AT2G27690 gene and a first group of genes functionally equivalent to any of these genes and Os04g0584800 gene and this gene functionally Screening one or more plants using as an index the expression of one or more genes selected from a gene group consisting of a subgroup of second genes consisting of equivalent genes;
Evaluating the salt tolerance of the plant body having a high expression level of the one or more genes,
A plant body screening method comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110628935A (en) * 2019-10-24 2019-12-31 中国农业科学院作物科学研究所 Molecular marking method and application of salt-tolerant gene LOC _ Os02g49700 of rice in adult stage
KR102103189B1 (en) * 2019-08-26 2020-04-22 충북대학교 산학협력단 Method for early selecting transgenic plant with salt tolerance

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