JP2016146776A - Sorghum dry juice property control gene, and method for controlling liquid extract property of plant - Google Patents

Sorghum dry juice property control gene, and method for controlling liquid extract property of plant Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gene involved in control of dry juice property of sorghum stem and to provide a method for enhancing productivity of ingredient for bioethanol by introducing juice extract property into plant using such gene.SOLUTION: According to the present invention, there is provided D gene as essential gene for control of dry juice property of sorghum stem. The sorghum strain having juice property comprises mutations in D gene, thereby function in produced protein is inhibited. Juice liquid extract property may be introduced into plant using such mutation in D gene.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明はソルガム乾汁性制御遺伝子とその利用に関する。   The present invention relates to a sorghum dryness control gene and use thereof.

バイオ燃料はバイオマスの持つエネルギーを利用した燃料であり、石油のような枯渇性資源を代替し得る非枯渇性資源として注目されている。   Biofuels are fuels that use the energy of biomass and are attracting attention as non-depleting resources that can replace exhausting resources such as petroleum.

そのようなバイオ燃料の資源となる候補作物としてソルガムが注目されている。ソルガムは大型のイネ科の植物であり、サトウキビと同じように葉肋と茎に糖を蓄積する性質があり、サトウキビに比べてはるかに生育が早い。よってソルガムを生長させ、その茎を搾汁し、その汁に含まれる糖を発酵させることにより、効率良くバイオエタノールを生産することが期待されている。   Sorghum is attracting attention as a candidate crop that can serve as a biofuel resource. Sorghum is a large Gramineae plant that has the property of accumulating sugar in the leaf buds and stems, similar to sugar cane, and grows much faster than sugar cane. Therefore, it is expected to produce bioethanol efficiently by growing sorghum, squeezing its stem, and fermenting sugar contained in the juice.

ソルガムからバイオエタノールの原料を効率よく得るためには、ソルガムが、茎の髄が高糖度液で満たされた汁性の形質を有することが必要である。ソルガムは同一種内に汁性品質と乾性品質の両方の形質を持つ非常にまれな作物である。ソルガムの乾汁性という形質は100年近く前に報告され、この形質が単一遺伝子により決定される対立遺伝子であることが知られていた。さらにソルガムの乾汁性は単一の遺伝子により支配されており、汁性が劣性であることも知られていた(非特許文献1:Hilson, 1916)。しかしソルガムの乾汁性を支配する遺伝子はこれまで同定されていなかった。かつ、全ゲノム配列の中でどの部分が該品種の汁性に関与しているかについては全く判っていなかった。   In order to efficiently obtain a raw material of bioethanol from sorghum, it is necessary that the sorghum has a succulent character in which the medulla of the stem is filled with a high sugar content liquid. Sorghum is a very rare crop with both succulent and dry quality traits in the same species. The trait of sorghum dryness was reported nearly 100 years ago and was known to be an allele determined by a single gene. Furthermore, it has been known that the sorghum dryness is controlled by a single gene, and the sorghum is inferior (Non-Patent Document 1: Hilson, 1916). However, the gene that controls sorghum dryness has not been identified so far. Moreover, it has not been known at all which part of the whole genome sequence is involved in the sap of the cultivar.

Hilson, G. R. (1916) On the inheritance of Certain stem characters in sorghum. Agriculture Journal of India 11 : 150-155Hilson, G. R. (1916) On the inheritance of Certain stem characters in sorghum. Agriculture Journal of India 11: 150-155 Yonemaru J-i, Ando T, Mizubayashi T, Kasuga S, Matsumoto T, Yano M (2009) Development of Genome-wide Simple Sequence Repeat Markers Using Whole-genome Shotgun Sequences of Sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench). DNA Res 16:187-193Yonemaru Ji, Ando T, Mizubayashi T, Kasuga S, Matsumoto T, Yano M (2009) Development of Genome-wide Simple Sequence Repeat Markers Using Whole-genome Shotgun Sequences of Sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench) .DNA Res 16 : 187-193 Hamajima N, Saito T, Matsuo K, Kozaki K, Takahashi T, Tajima K (2000) Polymerase chain reaction with confronting two-pair primers for polymorphism genotyping. Japanese journal of cancer research : Gann 91:865-868Hamajima N, Saito T, Matsuo K, Kozaki K, Takahashi T, Tajima K (2000) Polymerase chain reaction with confronting two-pair primers for polymorphism genotyping.Japanese journal of cancer research: Gann 91: 865-868 Kikuchi R, Kawahigashi H, Ando T, Tonooka T, Handa H (2009) Molecular and functional characterization of PEBP genes in barley reveal the diversification of their roles in flowering. Plant physiology 149:1341-1353Kikuchi R, Kawahigashi H, Ando T, Tonooka T, Handa H (2009) Molecular and functional characterization of PEBP genes in barley reveal the diversification of their roles in flowering.Plant physiology 149: 1341-1353 Murray MG, Thompson WF: Rapid isolation of high molecular weight plant DNA. Nucleic Acids Res 1980, 8(19):4321-4325.Murray MG, Thompson WF: Rapid isolation of high molecular weight plant DNA.Nucleic Acids Res 1980, 8 (19): 4321-4325. Larkin MA, Blackshields G, Brown NP, Chenna R, McGettigan PA, McWilliam H, Valentin F, Wallace IM, Wilm A, Lopez R, Thompson JD, Gibson TJ, Higgins DG (2007) Clustal W and Clustal X version 2.0. Bioinformatics 23:2947-2948Larkin MA, Blackshields G, Brown NP, Chenna R, McGettigan PA, McWilliam H, Valentin F, Wallace IM, Wilm A, Lopez R, Thompson JD, Gibson TJ, Higgins DG (2007) Clustal W and Clustal X version 2.0. Bioinformatics 23: 2947-2948 Tamura K, Peterson D, Peterson N, Stecher G, Nei M, Kumar S (2011) MEGA5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods. Mol Biol Evol 28:2731-2739Tamura K, Peterson D, Peterson N, Stecher G, Nei M, Kumar S (2011) MEGA5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods. Mol Biol Evol 28: 2731-2739 Wang Z, Gerstein M, Snyder M (2009) RNA-Seq : a revolutionary tool for transcriptomics. Nature Reviews 10 : 57-63Wang Z, Gerstein M, Snyder M (2009) RNA-Seq: a revolutionary tool for transcriptomics.Nature Reviews 10: 57-63

本発明の解決すべき課題はバイオエタノール生産に資するために、その原料となるソルガムの乾汁性を支配する遺伝子を提供すること、更にその遺伝子を利用して汁性の搾汁特性を有する植物を作出することである。   In order to contribute to bioethanol production, the problem to be solved by the present invention is to provide a gene that controls the dryness of sorghum as a raw material, and further to use this gene to have a squeezed squeezing characteristic Is to create.

本発明者らは上記課題の解決のために、鋭意研究に努めた結果、優性形質であるD遺伝子がソルガムの茎の乾汁性制御に不可欠な遺伝子であることを見出した。野生型D遺伝子はソルガム品種に乾性の搾汁特性を付与する。一方、本発明者らは汁性を有するソルガム品種はD遺伝子に劣性の変異を有していることを見出した。そのような劣性遺伝子(以下でd遺伝子と称する)はソルガム品種に汁性の搾汁特性を付与する。ソルガムのd遺伝子は変異を有することにより正常なタンパク質の発現が阻害され、よって汁性の形質を示すと考えられる。   As a result of diligent research to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that the D gene, which is a dominant trait, is an essential gene for controlling the dryness of the sorghum stem. Wild-type D gene confers dry squeezing characteristics to sorghum varieties. On the other hand, the present inventors have found that sorghum varieties having juiciness have a recessive mutation in the D gene. Such recessive genes (hereinafter referred to as d genes) confer squeezed squeezing characteristics to sorghum varieties. It is considered that the sorghum d gene has a mutation that inhibits the expression of normal proteins and thus exhibits a succulent character.

本発明の好ましい態様
本発明は好ましくは以下の態様を含む。
[態様1]
乾性の搾汁特性を有する植物において、該植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質であって、以下の(a)〜(c):
(a)SEQ ID NO: 2(のアミノ酸配列からなるタンパク質、
(b)SEQ ID NO: 2において、1または複数個のアミノ酸が欠失、置換および/または付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質、または
(c)SEQ ID NO: 2に示されるアミノ酸配列と少なくとも75%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質、
のいずれかのタンパク質、
の機能を阻害することを特徴とする、汁性の搾汁特性を有する形質転換植物を作製する方法。
[態様2]
下記の(a)から(g);
(a)SEQ ID NO: 2のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする核酸、
(b)SEQ ID NO: 2において1または複数個のアミノ酸が欠失、置換および/または付加されたアミノ酸配列をからなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質をコードする核酸、
(c)SEQ ID NO: 2に示されるアミノ酸配列と少なくとも75%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質をコードする核酸、
(d)SEQ ID NO: 1の塩基配列からなる核酸、
(e)SEQ ID NO: 1において1または複数個の塩基が欠失、置換および/または付加された塩基配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質をコードする核酸、
(f)SEQ ID NO: 1に示される塩基配列と少なくとも83%以上の配列同一性を有する塩基配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質をコードする核酸、
(g)SEQ ID NO: 1に示される塩基配列と相補的な塩基配列と、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズする塩基配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質をコードする核酸、
からなる群より選択される核酸において、ストップコドン変異、フレームシフト変異、およびヌル変異からなる群より選択された変異を導入することにより、前記タンパク質の植物に乾性の搾汁特性を付与する機能を阻害することを特徴とする、態様1に記載の汁性の搾汁特性を有する形質転換植物を作製する方法。
[態様3]
乾性の搾汁特性を有する植物において、該植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質であって、態様1の(a)〜(c)に記載したタンパク質、の機能を阻害することを特徴とする、植物に汁性の搾汁特性を付与する方法。
[態様4]
態様2の(a)〜(g)に記載した核酸において、ストップコドン変異、フレームシフト変異、およびヌル変異からなる群より選択された変異を導入することにより、前記タンパク質の機能を阻害することを特徴とする、態様3記載の方法。
[態様5]
植物が、イネ科植物(好ましくは、ソルガム、トウモロコシ、スイッチグラス、アワ、ブラキポディウム、イネからなる群から選択される植物、さらに好ましくはソルガム)である、態様1〜4のいずれか1に記載の方法。
[態様6]
SEQ ID NO: 1において変異を導入される部位が、SEQ ID NO: 1の塩基番号115の塩基欠失または塩基置換、塩基番号3690〜3701の塩基欠失、塩基番号3783の塩基置換、塩基番号3869と3870の間の塩基付加、塩基番号3979の塩基置換、塩基番号4012〜4015の塩基欠失、塩基番号4069の塩基置換、塩基番号4076の塩基置換、塩基番号4079と4080の間の塩基付加、塩基番号4086〜4088の塩基欠失、塩基番号4093の塩基置換である、態様2または態様4に記載の方法。
[態様7]
SEQ ID NO: 2において変異を導入される部位が、SEQ ID NO: 2のアミノ酸番号39のアミノ酸置換、アミノ酸番号149〜152のアミノ酸欠失、アミノ酸番号180のアミノ酸置換、アミノ酸番号208と209の間のアミノ酸付加、アミノ酸番号256と257の間のアミノ酸欠失、アミノ酸番号278のアミノ酸置換、アミノ酸番号278と279の間のアミノ酸付加、アミノ酸番号281と282の間のアミノ酸欠失である、態様1〜4のいずれかに記載の方法。
[態様8]
態様2の(a)〜(g)記載の核酸において、ストップコドン変異、フレームシフト変異、およびヌル変異からなる群より選択された変異が導入され、乾性の搾汁特性を付与する機能が喪失された、汁性の搾汁特性を有する形質転換植物。
[態様9]
乾性の搾汁特性を有する植物において、該植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質であって、以下の(a)〜(c):
(a)SEQ ID NO: 2のアミノ酸配列からなるタンパク質、
(b)SEQ ID NO: 2において、1または複数個のアミノ酸が欠失、置換および/または付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質、または
(c)SEQ ID NO: 2に示されるアミノ酸配列と少なくとも75%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、植物に乾性に搾汁特性を付与するタンパク質、
のいずれかのタンパク質。
[態様10]
下記の(a)から(g);
(a)SEQ ID NO: 2のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする核酸、
(b)SEQ ID NO: 2において1または複数個のアミノ酸が欠失、置換および/または付加されたアミノ酸配列をからなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質をコードする核酸、
(c)SEQ ID NO: 2に示されるアミノ酸配列と少なくとも75%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質をコードする核酸、
(d)SEQ ID NO: 1の塩基配列からなる核酸、
(e)SEQ ID NO: 1において1または複数個の塩基が欠失、置換および/または付加された塩基配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質をコードする核酸、
(f)SEQ ID NO: 1に示される塩基配列と少なくとも83%以上の配列同一性を有する塩基配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質をコードする核酸、
(g)SEQ ID NO: 1に示される塩基配列と相補的な塩基配列と、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズする塩基配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質をコードする核酸、
からなる群より選択される核酸。
[態様11]
態様2の(a)〜(g)記載の核酸が導入され、乾性の搾汁特性を有する形質転換植物。
[態様12]
態様2の(a)〜(g)記載の核酸を植物に導入する工程を含む、乾性の搾汁特性を有する形質転換植物を作製する方法。
[態様13]
態様10記載の核酸を植物に導入することを特徴とする、植物に乾性の搾汁特性を付与する方法。
[態様14]
植物においてSEQ ID NO: 1の塩基番号塩基番号115の塩基欠失または塩基置換、塩基番号3690〜3701の塩基欠失、塩基番号3783の塩基置換、塩基番号3869と3870の間の塩基付加、塩基番号3979の塩基置換、塩基番号4012〜4015の塩基欠失、塩基番号4069の塩基置換、塩基番号4076の塩基置換、塩基番号4079と4080の間の塩基付加、塩基番号4086〜4088の塩基欠失、塩基番号4093の塩基置換で示される塩基配列を含む、植物の乾汁性を判定するためのマーカー。
[態様15]
植物においてSEQ ID NO: 1の塩基番号塩基番号115の塩基欠失または塩基置換、塩基番号3690〜3701の塩基欠失、塩基番号3783の塩基置換、塩基番号3869と3870の間の塩基付加、塩基番号3979の塩基置換、塩基番号4012〜4015の塩基欠失、塩基番号4069の塩基置換、塩基番号4076の塩基置換、塩基番号4079と4080の間の塩基付加、塩基番号4086〜4088の塩基欠失、塩基番号4093の塩基置換で示される塩基配列を含むマーカーの有無を調べることを含む、植物の乾汁性を判定するためのマーカーを検出し、検出されたマーカーが、変異を含むことにより上記の塩基配列の一部分がタンパク質に翻訳されない場合には該植物は汁性の搾汁特性を有すると判定し、上記変異を含まない場合には乾性の搾汁特性を有すると判定する工程を含む、植物の乾汁性を判定する方法。
Preferred Embodiments of the Invention The present invention preferably includes the following embodiments.
[Aspect 1]
In a plant having dry squeezing characteristics, the protein imparts dry squeezing characteristics to the plant, and the following (a) to (c):
(A) SEQ ID NO: 2 (protein consisting of the amino acid sequence of
(B) a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted and / or added in SEQ ID NO: 2, and imparting dry squeezing characteristics to plants, or (c) A protein comprising an amino acid sequence having at least 75% sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and imparting dry squeezing characteristics to a plant,
Any of the proteins,
A method for producing a transformed plant having squeezed squeezing characteristics, characterized by inhibiting the function of
[Aspect 2]
The following (a) to (g);
(A) a nucleic acid encoding a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2,
(B) a nucleic acid encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted and / or added in SEQ ID NO: 2, and which imparts dry squeezing characteristics to plants,
(C) a nucleic acid that encodes a protein comprising an amino acid sequence having at least 75% sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and imparting dry squeezing characteristics to plants
(D) a nucleic acid comprising the base sequence of SEQ ID NO: 1,
(E) a nucleic acid encoding a protein consisting of a base sequence in which one or more bases are deleted, substituted and / or added in SEQ ID NO: 1, and which imparts dry squeezing characteristics to plants,
(F) a nucleic acid encoding a protein comprising a base sequence having at least 83% sequence identity with the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 and imparting dry squeezing characteristics to plants
(G) Coding a protein consisting of a base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 and a base sequence that hybridizes under stringent conditions and imparts dry squeezing characteristics to plants Nucleic acid to
A nucleic acid selected from the group consisting of: a function of imparting dry squeezing characteristics to the plant of the protein by introducing a mutation selected from the group consisting of a stop codon mutation, a frameshift mutation, and a null mutation; A method for producing a transformed plant having squeezed squeezing characteristics according to aspect 1, wherein the plant is inhibited.
[Aspect 3]
A plant having dry squeezing characteristics, which is a protein that imparts dry squeezing characteristics to the plant and inhibits the function of the proteins described in (a) to (c) of aspect 1. A method for imparting squeezed juice characteristics to plants.
[Aspect 4]
Inhibiting the function of the protein by introducing a mutation selected from the group consisting of a stop codon mutation, a frameshift mutation, and a null mutation in the nucleic acid described in (a) to (g) of Aspect 2 A method according to embodiment 3, characterized in.
[Aspect 5]
The plant according to any one of aspects 1 to 4, wherein the plant is a gramineous plant (preferably a plant selected from the group consisting of sorghum, corn, switchgrass, millet, brachypodium, rice, more preferably sorghum). the method of.
[Aspect 6]
The site to be mutated in SEQ ID NO: 1 is the base deletion or base substitution of base number 115 of SEQ ID NO: 1, the base deletion of base numbers 3690 to 3701, the base substitution of base number 3783, the base number Base addition between 3869 and 3870, base substitution at base number 3979, base deletion at base numbers 4012 to 4015, base substitution at base number 4069, base substitution at base number 4076, base addition between base numbers 4079 and 4080 The method according to Aspect 2 or Aspect 4, wherein the base deletion of base numbers 4086 to 4088 and the base substitution of base number 4093 are performed.
[Aspect 7]
The site to be mutated in SEQ ID NO: 2 is the amino acid substitution of amino acid number 39 of SEQ ID NO: 2, the amino acid deletion of amino acid numbers 149 to 152, the amino acid substitution of amino acid number 180, the amino acid number of 208 and 209 Amino acid addition between, amino acid deletion between amino acid numbers 256 and 257, amino acid substitution at amino acid number 278, amino acid addition between amino acid numbers 278 and 279, amino acid deletion between amino acid numbers 281 and 282, The method in any one of 1-4.
[Aspect 8]
In the nucleic acid described in (a) to (g) of aspect 2, a mutation selected from the group consisting of a stop codon mutation, a frameshift mutation, and a null mutation is introduced, and the function of imparting dry squeezing characteristics is lost. Furthermore, a transformed plant having squeezed juice characteristics.
[Aspect 9]
In a plant having dry squeezing characteristics, the protein imparts dry squeezing characteristics to the plant, and the following (a) to (c):
(A) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2,
(B) a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted and / or added in SEQ ID NO: 2, and imparting dry squeezing characteristics to plants, or (c) A protein comprising an amino acid sequence having at least 75% sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and imparting squeezing characteristics to a plant in a dry manner,
Any of the proteins.
[Aspect 10]
The following (a) to (g);
(A) a nucleic acid encoding a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2,
(B) a nucleic acid encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted and / or added in SEQ ID NO: 2, and which imparts dry squeezing characteristics to plants,
(C) a nucleic acid that encodes a protein comprising an amino acid sequence having at least 75% sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and imparting dry squeezing characteristics to plants
(D) a nucleic acid comprising the base sequence of SEQ ID NO: 1,
(E) a nucleic acid encoding a protein consisting of a base sequence in which one or more bases are deleted, substituted and / or added in SEQ ID NO: 1, and which imparts dry squeezing characteristics to plants,
(F) a nucleic acid encoding a protein comprising a base sequence having at least 83% sequence identity with the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 and imparting dry squeezing characteristics to plants
(G) Coding a protein consisting of a base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 and a base sequence that hybridizes under stringent conditions and imparts dry squeezing characteristics to plants Nucleic acid to
A nucleic acid selected from the group consisting of:
[Aspect 11]
A transformed plant into which the nucleic acid according to (a) to (g) of aspect 2 has been introduced and has dry squeezing characteristics.
[Aspect 12]
A method for producing a transformed plant having dry squeezing characteristics, which comprises the step of introducing the nucleic acid according to aspects 2 (a) to (g) into a plant.
[Aspect 13]
A method for imparting dry squeezing characteristics to a plant, comprising introducing the nucleic acid according to aspect 10 into the plant.
[Aspect 14]
SEQ ID NO: 1 base deletion or base substitution of SEQ ID NO: 1 in plant, base deletion of base numbers 3690 to 3701, base substitution of base number 3783, base addition between base numbers 3869 and 3870, base Base substitution of number 3979, base deletion of base numbers 4012 to 4015, base substitution of base number 4069, base substitution of base number 4076, base addition between base numbers 4079 and 4080, base deletion of base numbers 4086 to 4088 A marker for determining the dryness of a plant, comprising a base sequence represented by the base substitution of base number 4093.
[Aspect 15]
SEQ ID NO: 1 base deletion or base substitution of SEQ ID NO: 1 in plant, base deletion of base numbers 3690 to 3701, base substitution of base number 3783, base addition between base numbers 3869 and 3870, base Base substitution of number 3979, base deletion of base numbers 4012 to 4015, base substitution of base number 4069, base substitution of base number 4076, base addition between base numbers 4079 and 4080, base deletion of base numbers 4086 to 4088 Detecting a marker for determining the dryness of a plant, including examining the presence or absence of a marker containing the base sequence represented by the base substitution of base number 4093, and the detected marker contains a mutation as described above. When a part of the base sequence is not translated into protein, the plant is determined to have squeezed squeezing characteristics, and when it does not contain the mutation, the plant is determined to have dry squeezing characteristics. A method for determining the dryness of plants.

本発明により、ソルガム、トウモロコシ、スイッチグラス、アワ、ブラキポディウム、イネなどのイネ科植物の乾汁性に関与するD遺伝子が提供された。D遺伝子を操作することにより、バイオマス特性に優れたイネ科植物(例えば、ソルガムなど)の品種を作製することが可能である。更にイネ科植物に対して組み換え技術を用いて本遺伝子の機能を制御することによって、バイオエタノール生産効率に重要な形質である搾汁特性を飛躍的に増大させることができる可能性もある。即ち野生型D遺伝子にD遺伝子により規定されるタンパク質を欠失させるような変異を導入することにより、植物に乾性の搾汁特性を付与する機能を喪失させ、結果として植物に汁性の形質特性を付与すること、並びに、汁性の形質転換植物を作製することができる。更にソルガムの乾汁性に関与するD遺伝子の部分配列を、植物の乾汁性を判定するためのマーカーとして使用することもできる。   According to the present invention, a D gene involved in the dryness of gramineous plants such as sorghum, corn, switchgrass, millet, brachypodium, and rice is provided. By manipulating the D gene, it is possible to produce varieties of gramineous plants (eg, sorghum) having excellent biomass characteristics. Furthermore, by controlling the function of this gene using a recombination technique for gramineous plants, there is a possibility that the squeezing characteristics, which are important traits for bioethanol production efficiency, can be dramatically increased. That is, by introducing a mutation that deletes the protein defined by the D gene into the wild type D gene, the plant loses its function of imparting dry squeezing characteristics, resulting in succulent trait characteristics in the plant. And a succulent transformed plant can be produced. Furthermore, the partial sequence of the D gene involved in sorghum dryness can also be used as a marker for determining the dryness of plants.

図1は、ソルガム乾性個体およびソルガム汁性個体の葉の中肋(a:乾性個体、b:汁性個体)と茎縦断面(c:乾性個体、d:汁性個体)を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the middle leaves of a sorghum dry individual and a sorghum juice individual (a: dry individual, b: juice individual) and stem longitudinal section (c: dry individual, d: juice individual) . 図2は、バルクマッピングおよびラフマッピングによるD遺伝子が含まれるゲノム領域のBACクローン選抜を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing BAC clone selection of a genomic region containing a D gene by bulk mapping and rough mapping. 図3は、BACクローンの比較より作出したマーカーを用いた精密マッピングによる遺伝子領域の特定を示す図である。マーカーCTPP-053およびInDel-120117に挟まれた18.99 Kb(18990塩基対)の範囲において、データベースで予測された遺伝子はSobic.006G147400のみであり、本遺伝子がD遺伝子であると推測された。FIG. 3 is a diagram showing identification of gene regions by precise mapping using markers created by comparison of BAC clones. In the range of 18.99 Kb (18990 base pairs) sandwiched between the markers CTPP-053 and InDel-120117, the only gene predicted in the database was Sobic.006G147400, and this gene was assumed to be the D gene. 図4は、D遺伝子の予測構造と他のイネ科作物であるイネおよびトウモロコシのオルソログ遺伝子の予測構造の比較を示す図である。乾性であるイネおよびトウモロコシのD遺伝子のオルソログでは第1エキソンと予測される領域に、ソルガムのゲノム解読に利用された汁性品種BTX623の対応領域では欠損が生じており、データベースではイントロンが存在すると推定されていた。最下段のソルガムにおけるRNA-Seqの結果からも、本来この領域に欠損やイントロンはないことを示す。このため、汁性品種BTX623のSobic.006G147400はD遺伝子としての機能を失っている。FIG. 4 is a diagram showing a comparison between the predicted structure of the D gene and the predicted structures of the orthologous genes of rice and maize, which are other gramineous crops. In the dry rice and corn D gene orthologs, the region predicted to be the first exon is deficient in the corresponding region of the savory cultivar BTX623 used for sorghum genome decoding, and the database has an intron. It was estimated. The RNA-Seq results in the bottom sorghum also indicate that there are essentially no defects or introns in this region. For this reason, Sobic.006G147400 of succulent variety BTX623 has lost its function as a D gene. 図5は、D遺伝子によりコードされるアミノ酸配列を各種の植物で比較した図である。横の矢印は変異型d遺伝子でイントロンとなっている部分を示す。中抜けの太い線は、NAMスーパーファミリーと呼ばれる一群の転写調節因子に保存されているモチーフに相当する領域を示す。Sbは汁性ソルガム(品種:BTX623)、Sb-funcは乾性ソルガム(品種:千斤白(Senkinshiro))、Zmはトウモロコシ、Siはアワ、Pvはスイッチグラス、Osはイネ、Bdはブラキポディウム、Atはアラビドプシス、Ptはポプラをそれぞれ示す。FIG. 5 is a diagram comparing amino acid sequences encoded by the D gene in various plants. The horizontal arrow indicates the part of the mutant d gene that is an intron. The bold solid line indicates the region corresponding to the motif conserved in a group of transcription factors called the NAM superfamily. Sb is sorghum juice (variety: BTX623), Sb-func is dry sorghum (variety: Senkinshiro), Zm is maize, Si is millet, Pv is switchgrass, Os is rice, Bd is brachypodium, At Indicates Arabidopsis and Pt indicates poplar. 図6は、野生型D遺伝子および変異型d遺伝子の葉身における発現量を、乾性品種個体(千斤白)と汁性品種個体(那系MS-3B)で比較した図である。FIG. 6 is a graph comparing the expression levels of the wild-type D gene and the mutant d gene in the leaf blades of the dry variety individuals (Senji white) and the succulent variety individuals (Na-type MS-3B). 図7は、生殖成長期における野生型D遺伝子および変異型d遺伝子の乾性品種個体(千斤白)と汁性品種個体(那系MS-3B)のそれぞれの発現を示す図である。Rootは根を、Clumは茎を、F.Leafは止葉葉身を、Panicleは穂を示す。Sは千斤白を、Nは那系MS-3Bを示す。FIG. 7 is a diagram showing the expression of a wild type D gene and a mutant d gene in a dry cultivar individual (senpaku white) and a juicy cultivar individual (Na-type MS-3B) in the reproductive growth stage. Root indicates the root, Clum indicates the stem, F.Leaf indicates the leaf blade, and Panicle indicates the ear. S indicates Senpaku white and N indicates Na-kei MS-3B. 図8は、栄養成長期における野生型D遺伝子および変異型d遺伝子の乾性品種個体(千斤白)と汁性品種個体(那系MS-3B)における発現時期を示す図である。2wは発芽2週間後を、4wは発芽4週間後を示す。Clumは茎を、Leaf bladeは葉身を示す。Sは千斤白を、Nは那系MS-3Bを示す。FIG. 8 is a diagram showing the expression times of the wild type D gene and the mutant d gene in the vegetative growth period in the dry variety individual (Senji white) and the succulent variety individual (Na-type MS-3B). 2w represents 2 weeks after germination, and 4w represents 4 weeks after germination. Clum indicates a stem, and Leaf blade indicates a blade. S indicates Senpaku white and N indicates Na-kei MS-3B. 図9は、野生型D遺伝子および変異型d遺伝子のアリル解析のためのプライマー等の位置を示す図である。箱は推定エキソンを示す。箱の上部にある数字はエキソンの長さを示す。下部にある数字はイントロンの長さを示す。図中のエキソンおよびプライマーの位置情報は、ソルガムゲノム(Sorghum bicolor v2.1 genome(那系MS3B)の第6染色体の塩基対数で示す。矢印の下の数字は、プライマーの名称を示す。FIG. 9 is a diagram showing the positions of primers and the like for allele analysis of the wild-type D gene and the mutant d gene. The box shows the estimated exon. The number at the top of the box indicates the length of the exon. The numbers at the bottom indicate the length of the intron. The position information of exons and primers in the figure is indicated by the number of base pairs of chromosome 6 of the sorghum genome (Sorghum bicolor v2.1 genome (Na strain MS3B). The numbers below the arrows indicate the names of the primers.

(1)野生型D遺伝子およびDタンパク質について
本発明において、D遺伝子によりコードされるタンパク質(Dタンパク質という)は、ソルガムの乾汁性を制御する因子である。ソルガム品種千斤白は、野生型のD遺伝子のゲノムDNA配列を有しており、この塩基配列をSEQ ID NO: 1として示し、そしてSEQ ID NO: 1のコーディング領域によりコードされるアミノ酸配列を、SEQ ID NO: 2のアミノ酸配列として示す。そして、本発明において、前記野生型D遺伝子は、ソルガムに乾性の形質を付与するタンパク質をコードする遺伝子であり、この形質は優性形質であることが明らかになった。
(1) About wild-type D gene and D protein In the present invention, a protein encoded by the D gene (referred to as D protein) is a factor that controls the dryness of sorghum. Sorghum variety Senpaku white has the genomic DNA sequence of the wild type D gene, this base sequence is shown as SEQ ID NO: 1, and the amino acid sequence encoded by the coding region of SEQ ID NO: 1 Shown as the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. In the present invention, the wild-type D gene is a gene encoding a protein that imparts a dry trait to sorghum, and it has been clarified that this trait is a dominant trait.

一方、D遺伝子に変異が生じ、D遺伝子により規定されたタンパク質(すなわち、Dタンパク質)が、ソルガムを初めとしたイネ科植物に対して乾性の搾汁特性を付与することができなくなった場合に、その変異型の遺伝子のことをd遺伝子と呼ぶ。この場合、d遺伝子となった結果として、植物に対して汁性の搾汁特性を付与することとなるという特徴を有する。   On the other hand, when a mutation occurs in the D gene and the protein defined by the D gene (that is, the D protein) can no longer give dry squeezing characteristics to gramineous plants such as sorghum. The mutant gene is called d gene. In this case, as a result of becoming d gene, it has the characteristic of giving a squeezed squeezing characteristic to a plant.

本発明のD遺伝子により特定されるタンパク質(Dタンパク質)は、SEQ ID NO: 2のアミノ酸配列からなるタンパク質(野生型Dタンパク質)だけではなく、植物に乾性の搾汁特性を付与することができるその変異体タンパク質もまた含む概念である。   The protein (D protein) specified by the D gene of the present invention can impart dry squeezing characteristics to plants as well as a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 (wild type D protein) The concept includes mutant proteins.

本発明において、植物に対して乾性の搾汁特性を付与する特徴を有するタンパク質(以下において、Dタンパク質という)という場合、以下の(a)〜(c)のタンパク質:
(a)SEQ ID NO: 2のアミノ酸配列からなるタンパク質、
(b)SEQ ID NO: 2において、1または複数個のアミノ酸が欠失、置換および/または付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質、または
(c)SEQ ID NO: 2に示されるアミノ酸配列と少なくとも75%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、植物に乾性に搾汁特性を付与するタンパク質、
からなる群より選択されるタンパク質、
のいずれかのタンパク質として定義される。
In the present invention, the following proteins (a) to (c) are referred to as proteins having characteristics that impart dry squeezing characteristics to plants (hereinafter referred to as D proteins):
(A) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2,
(B) a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted and / or added in SEQ ID NO: 2, and imparting dry squeezing characteristics to plants, or (c) A protein comprising an amino acid sequence having at least 75% sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and imparting squeezing characteristics to a plant in a dry manner,
A protein selected from the group consisting of
Is defined as any protein.

本明細書において乾性とはソルガムまたは他の植物において茎と中肋が水浸状の表現型を示さないことを意味し、汁性とはソルガムまたは他の植物において茎と中肋が水浸状の表現型を示すことを意味する。図1に、ソルガム乾性個体の葉の中肋(a:乾性、b:汁性)と茎縦断面(c:乾性、d:汁性)を示す。   As used herein, dry means that the sorghum or other plant does not show a water-soaked phenotype in sorghum or other plants, and succulent means that the sorghum or other plant is soaked in stem or middle plant Indicates the phenotype of. Fig. 1 shows the mid-leaf (a: dry, b: succulent) and the stem vertical section (c: dry, d: succulent) of the sorghum dry individuals.

本発明のD遺伝子によりコードされるアミノ酸配列からなるDタンパク質は、SEQ ID NO: 2のアミノ酸配列で示されるもの(前述のタンパク質(a))に限定されるものではなく、植物に乾性の搾汁特性を付与する限りにおいてその変異体(前述のタンパク質(b)またはタンパク質(c))もまた包含する。以下にSEQ ID NO: 2のアミノ酸配列の変異体タンパク質(前述のタンパク質(b)またはタンパク質(c))について詳細に説明をする。   The D protein consisting of the amino acid sequence encoded by the D gene of the present invention is not limited to the one represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 (the aforementioned protein (a)), Mutants thereof (the aforementioned protein (b) or protein (c)) are also included as long as they impart juice characteristics. The mutant protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 (the aforementioned protein (b) or protein (c)) will be described in detail below.

本発明において、SEQ ID NO: 2で示されるアミノ酸配列において、1または複数個のアミノ酸の欠失、置換および/または付加を含むアミノ酸配列からなるタンパク質であって、SEQ ID NO: 2のアミノ酸配列と同様に、植物に対して乾性の搾汁特性を付与する性質を有するタンパク質が、SEQ ID NO: 2のアミノ酸配列の変異体タンパク質として包含される(タンパク質(b))。ここで複数個とは2〜10個、好ましくは2〜9個、2〜7個、2〜5個、2〜3個を意味する。   In the present invention, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is a protein comprising an amino acid sequence containing one or more amino acid deletions, substitutions and / or additions, and the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 Similarly, proteins having the property of imparting dry squeezing properties to plants are included as variant proteins of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 (protein (b)). Here, plural means 2 to 10, preferably 2 to 9, 2 to 7, 2 to 5, and 2 to 3.

本発明において、SEQ ID NO: 2のアミノ酸配列と少なくとも80%以上、好ましくは85%以上、90%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、または99%以上、より好ましくは99.3%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質であって、SEQ ID NO: 2のアミノ酸配列と同様に、植物に対して乾性特性を付与する性質を有するタンパク質もまた、SEQ ID NO: 2のアミノ酸配列の変異体タンパク質として包含される(タンパク質(c))。   In the present invention, the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 is at least 80% or more, preferably 85% or more, 90% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more. Preferably, a protein comprising an amino acid sequence having a sequence identity of 99.3% or more and having the property of imparting a dry property to a plant as well as the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, Included as a variant protein of the amino acid sequence of NO: 2 (protein (c)).

タンパク質(c)の態様において、2つのアミノ酸配列の同一性%は、視覚的検査および数学的計算によって決定することができる。あるいは、2つのタンパク質配列の同一性パーセントは、Needleman, S. B. およびWunsch, C. D. (J. Mol. Biol., 48: 443-453, 1970)のアルゴリズムに基づき、そしてウィスコンシン大学遺伝学コンピューターグループ(UWGCG)より入手可能なGAPコンピュータープログラムを用い配列情報を比較することにより、決定することができる。GAPプログラムの好ましいデフォルトパラメーターには:(1)Henikoff, S. およびHenikoff, J. G. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 89: 10915-10919, 1992)に記載されるような、スコアリング・マトリックス、blosum62;(2)12のギャップ加重;(3)4のギャップ長加重;および(4)末端ギャップに対するペナルティなし、が含まれる。   In the protein (c) embodiment, the percent identity between two amino acid sequences can be determined by visual inspection and mathematical calculation. Alternatively, the percent identity of the two protein sequences is based on the algorithm of Needleman, SB and Wunsch, CD (J. Mol. Biol., 48: 443-453, 1970), and the University of Wisconsin Genetics Computer Group (UWGCG) It can be determined by comparing the sequence information using the more available GAP computer program. Preferred default parameters for the GAP program include: (1) Scoring matrix as described in Henikoff, S. and Henikoff, JG (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 89: 10915-10919, 1992). Blosum62; (2) 12 gap weights; (3) 4 gap length weights; and (4) no penalty for end gaps.

当業者に用いられる、配列比較の他のプログラムもまた、用いることができる。同一性のパーセントは、例えばAltschulら(Nucl. Acids. Res., 25, p.3389-3402, 1997)に記載されているBLASTプログラムを用いて配列情報と比較し決定することが可能である。当該プログラムは、インターネット上でNational Center for Biotechnology Information(NCBI)、あるいはDNA Data Bank of Japan(DDBJ)のウェブサイトから利用することが可能である。BLASTプログラムによる同一性検索の各種条件(パラメーター)は同サイトに詳しく記載されており、一部の設定を適宜変更することが可能であるが、検索は通常デフォルト値を用いて行う。または、2つのアミノ酸配列の同一性%は、遺伝情報処理ソフトウエアGENETYX Ver.7(ゼネティックス製)などのプログラム、または、FASTAアルゴリズムなどを用いて決定することができる。その際、検索はデフォルト値を用いることができる。   Other programs used by those skilled in the art of sequence comparison can also be used. The percent identity can be determined by comparison with sequence information using, for example, the BLAST program described in Altschul et al. (Nucl. Acids. Res., 25, p. 3389-3402, 1997). The program can be used on the Internet from the National Center for Biotechnology Information (NCBI) or the DNA Data Bank of Japan (DDBJ) website. Various conditions (parameters) for identity search using the BLAST program are described in detail on the same site, and some settings can be changed as appropriate, but the search is usually performed using default values. Alternatively, the percent identity between two amino acid sequences can be determined using a program such as genetic information processing software GENETYX Ver.7 (manufactured by Genetics) or the FASTA algorithm. In this case, the default value can be used for the search.

また、本発明のD遺伝子は、SEQ ID NO: 1の塩基配列(核酸(d))またはSEQ ID NO: 2のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする塩基配列(核酸(a))で示されるものに限定されるものではなく、植物に乾性の搾汁特性を付与するその変異体タンパク質をコードするその他の塩基配列も包含する概念である。以下にSEQ ID NO: 1の塩基配列の変異体について詳細に説明をする。   The D gene of the present invention is represented by the nucleotide sequence (nucleic acid (a)) encoding a protein consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 (nucleic acid (d)) or the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. It is not limited to, but is a concept that includes other base sequences encoding the mutant protein that imparts dry squeezing characteristics to plants. The nucleotide sequence variant of SEQ ID NO: 1 is described in detail below.

前述した通り、本発明のDタンパク質は、タンパク質(a)〜(c)として定義することができる。これらのタンパク質に基づいて、本発明のD遺伝子には、タンパク質(a)〜(c)に対応するものとして、以下の(a)〜(c)の核酸:
(a)SEQ ID NO: 2のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする核酸、
(b)SEQ ID NO: 2において1または複数個のアミノ酸が欠失、置換および/または付加されたアミノ酸配列をからなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質をコードする核酸、
(c)SEQ ID NO: 2に示されるアミノ酸配列と少なくとも75%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質をコードする核酸、
のいずれかの核酸が含まれる。
As described above, the D protein of the present invention can be defined as proteins (a) to (c). Based on these proteins, the D gene of the present invention includes the following nucleic acids (a) to (c) as corresponding to the proteins (a) to (c):
(A) a nucleic acid encoding a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2,
(B) a nucleic acid encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted and / or added in SEQ ID NO: 2, and which imparts dry squeezing characteristics to plants,
(C) a nucleic acid that encodes a protein comprising an amino acid sequence having at least 75% sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and imparting dry squeezing characteristics to plants
Any of the nucleic acids are included.

タンパク質をコードする核酸において、核酸上に記録されている塩基配列情報は、周知のコドン規則に基づいてアミノ酸の配列情報に変換されるが、その際に、64種類のコドン情報に対して20種類のアミノ酸情報または終止コドン情報のいずれかを割り当てることになるため、縮重コドンが生じる。したがって、核酸の塩基配列中に縮重コドン間での変更が含まれていても、本発明の核酸(a)〜(c)の態様に含まれると理解される。例えば、核酸(a)の場合、SEQ ID NO: 2のアミノ酸配列をコードする核酸としてSEQ ID NO: 1の塩基配列からなる核酸が存在するが、このSEQ ID NO: 1の塩基配列に対して、上述した縮重のコドン変化に基づく塩基置換が含まれていたとしても、結果としてSEQ ID NO: 2のアミノ酸配列をコードすることになる場合には、その様な核酸もまた核酸(a)に含まれる。   In the nucleic acid encoding a protein, base sequence information recorded on the nucleic acid is converted into amino acid sequence information based on well-known codon rules. Degenerate codons are generated because either the amino acid information or the stop codon information is assigned. Therefore, it is understood that even if a change between degenerate codons is included in the base sequence of the nucleic acid, it is included in the embodiments of the nucleic acids (a) to (c) of the present invention. For example, in the case of the nucleic acid (a), a nucleic acid consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 1 exists as a nucleic acid encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. In the case where the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 is to be encoded as a result even if base substitution based on the degenerate codon change described above is included, such a nucleic acid is also a nucleic acid (a) include.

核酸(b)および(c)において、核酸が規定するタンパク質(b)および(c)に関して、それぞれの態様における「1または複数個のアミノ酸」の定義、そして「配列同一性」の定義、に付いては、前述した通りである。   In the nucleic acids (b) and (c), regarding the proteins (b) and (c) defined by the nucleic acids, the definition of “one or more amino acids” and the definition of “sequence identity” in each embodiment are attached. As described above.

本発明においてはまた、前述した通り、本発明のD遺伝子という場合、その一態様として、SEQ ID NO: 1の塩基配列(核酸(d))が含まれ、そしてこの核酸(d)に基づいて得られるD遺伝子の変異体もまた、含まれる。したがって、本発明のD遺伝子には、以下の(d)〜(g)の核酸:
(d)SEQ ID NO: 1の塩基配列からなる核酸、
(e)SEQ ID NO: 1において1または複数個の塩基が欠失、置換および/または付加された塩基配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質をコードする核酸、
(f)SEQ ID NO: 1に示される塩基配列と少なくとも83%以上の配列同一性を有する塩基配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質をコードする核酸、
(g)SEQ ID NO: 1に示される塩基配列の相補鎖に、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズする塩基配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質をコードする核酸、
のいずれかの核酸もまた含まれる。以下にSEQ ID NO: 1の塩基配列の変異体(核酸(e)〜(g))について詳細に説明をする。
In the present invention, as mentioned above, the D gene of the present invention includes the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 (nucleic acid (d)) as one embodiment, and based on this nucleic acid (d). The resulting D gene variants are also included. Therefore, the D gene of the present invention includes the following nucleic acids (d) to (g):
(D) a nucleic acid comprising the base sequence of SEQ ID NO: 1,
(E) a nucleic acid encoding a protein consisting of a base sequence in which one or more bases are deleted, substituted and / or added in SEQ ID NO: 1, and which imparts dry squeezing characteristics to plants,
(F) a nucleic acid encoding a protein comprising a base sequence having at least 83% sequence identity with the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 and imparting dry squeezing characteristics to plants
(G) a nucleic acid encoding a protein consisting of a base sequence that hybridizes to a complementary strand of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 under stringent conditions and imparting dry squeezing characteristics to plants,
Any of these nucleic acids are also included. Hereinafter, variants of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 (nucleic acids (e) to (g)) will be described in detail.

SEQ ID NO: 1で示される塩基配列において、1または複数個の塩基が欠失、置換および/または付加された塩基配列からなる核酸であって、SEQ ID NO: 1の塩基配列と同様に、植物に乾性の搾汁特性を付与する性質を有するタンパク質をコードする核酸も、本発明のD遺伝子の変異体に包含される(核酸(e))。ここで複数個とは2〜10個、好ましくは2〜9個、2〜7個、2〜5個、2〜3個を意味する。   In the base sequence shown in SEQ ID NO: 1, a nucleic acid consisting of a base sequence in which one or more bases are deleted, substituted and / or added, as in the base sequence of SEQ ID NO: 1, A nucleic acid encoding a protein having a property of imparting dry squeezing characteristics to a plant is also included in the mutant of the D gene of the present invention (nucleic acid (e)). Here, plural means 2 to 10, preferably 2 to 9, 2 to 7, 2 to 5, and 2 to 3.

またSEQ ID NO: 1の塩基配列と少なくとも80%以上、好ましくは85%以上、90%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、または99%以上、より好ましくは99.3%以上の配列同一性を有する塩基配列からなる核酸であって、SEQ ID NO: 1の塩基配列と同様に、植物に乾性特性を付与する性質を有するタンパク質をコードする核酸もまた、本発明のD遺伝子の変異体に包含される(核酸(f))。   Further, the base sequence of SEQ ID NO: 1 and at least 80% or more, preferably 85% or more, 90% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more, more preferably 99.3 A nucleic acid consisting of a base sequence having a sequence identity of at least%, and a nucleic acid encoding a protein having the property of imparting a dry property to a plant, as in the base sequence of SEQ ID NO: 1, Included in variants of the D gene (nucleic acid (f)).

2つの核酸配列の同一性%は、視覚的検査と数学的計算により決定可能であるか、またはより好ましくは、この比較はコンピュータ・プログラムを使用して配列情報を比較することによってなされる。代表的な、好ましいコンピュータ・プログラムは、遺伝学コンピュータ・グループ(GCG;ウィスコンシン州マディソン)のウィスコンシン・パッケージ、バージョン10.0プログラム「GAP」である(Devereux, et al., 1984, Nucl. Acids Res., 12: 387)。この「GAP」プログラムの使用により、2つの核酸配列の比較の他に、2つのアミノ酸配列の比較、核酸配列とアミノ酸配列との比較を行うことができる。ここで、「GAP」プログラムの好ましいデフォルトパラメーターには:(1)ヌクレオチドについての(同一物について1、および非同一物について0の値を含む)一元(unary)比較マトリックスのGCG実行と、SchwartzおよびDayhoff監修「ポリペプチドの配列および構造のアトラス(Atlas of Polypeptide Sequence and Structure)」国立バイオ医学研究財団、353-358頁、1979により記載されるような、GribskovおよびBurgess, Nucl. Acids Res., 14: 6745, 1986の加重アミノ酸比較マトリックス;または他の比較可能な比較マトリックス;(2)アミノ酸の各ギャップについて30のペナルティと各ギャップ中の各記号について追加の1のペナルティ;またはヌクレオチド配列の各ギャップについて50のペナルティと各ギャップ中の各記号について追加の3のペナルティ;(3)エンドギャップへのノーペナルティ:および(4)長いギャップへは最大ペナルティなし、が含まれる。当業者により使用される他の配列比較プログラムでは、例えば、米国国立医学ライブラリーのウェブサイト:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast/bl2seq/bls.htmlにより使用が利用可能なBLASTNプログラム、バージョン2.2.7、またはUW-BLAST2.0アルゴリズムが使用可能である。UW-BLAST2.0についての標準的なデフォルトパラメーターの設定は、以下のインターネットサイト:http://blast.wustl.eduに記載されている。さらに、BLASTアルゴリズムは、BLOSUM62アミノ酸スコア付けマトリックスを使用し、使用可能である選択パラメーターは以下の通りである:(A)低い組成複雑性を有するクエリー配列のセグメント(WoottonおよびFederhenのSEGプログラム(Computers and Chemistry, 1993)により決定される;WoottonおよびFederhen, 1996「配列データベースにおける組成編重領域の解析(Analysis of compositionally biased regions in sequence databases)」Methods Enzymol., 266: 544-71も参照されたい)、または、短周期性の内部リピートからなるセグメント(ClaverieおよびStates(Computers and Chemistry, 1993)のXNUプログラムにより決定される)をマスクするためのフィルターを含むこと、および(B)データベース配列に対する適合を報告するための統計学的有意性の閾値、またはE-スコア(KarlinおよびAltschul, 1990)の統計学的モデルにしたがって、単に偶然により見出される適合の期待確率;ある適合に起因する統計学的有意差がE−スコア閾値より大きい場合、この適合は報告されない);好ましいE-スコア閾値の数値は0.5であるか、または好ましさが増える順に、0.25、0.1、0.05、0.01、0.001、0.0001、10-5、10-10、10-15、10-20、10-25、10-30、10-40、10-50、10-75、または10-100である。 The percent identity between two nucleic acid sequences can be determined by visual inspection and mathematical calculation, or more preferably, this comparison is made by comparing the sequence information using a computer program. A typical preferred computer program is the Wisconsin package, version 10.0 program “GAP” from the Genetics Computer Group (GCG; Madison, Wis.) (Devereux, et al., 1984, Nucl. Acids Res., 12: 387). By using this “GAP” program, in addition to comparing two nucleic acid sequences, two amino acid sequences can be compared, and a nucleic acid sequence and an amino acid sequence can be compared. Here, the preferred default parameters for the “GAP” program are: (1) GCG run of unary comparison matrix for nucleotides (including values of 1 for identical and 0 for non-identical), Schwartz and Supervised by Dayhoff “Atlas of Polypeptide Sequence and Structure”, National Biomedical Research Foundation, pages 353-358, 1979, Gribskov and Burgess, Nucl. Acids Res., 14 : Weighted amino acid comparison matrix of 6745, 1986; or other comparable comparison matrix; (2) 30 penalties for each gap of amino acids and one additional penalty for each symbol in each gap; or each gap in nucleotide sequence 50 penalties and 3 additional penalties for each symbol in each gap; (3) End gap NO Penalty: No maximum penalty to and (4) a long gap, are included. Other sequence comparison programs used by those skilled in the art are available, for example, at the National Library of Medicine website: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast/bl2seq/bls.html A BLASTN program, version 2.2.7, or UW-BLAST 2.0 algorithm can be used. Standard default parameter settings for UW-BLAST 2.0 are described at the following Internet site: http://blast.wustl.edu. In addition, the BLAST algorithm uses a BLOSUM62 amino acid scoring matrix and the selection parameters that can be used are: (A) a segment of query sequence with low composition complexity (Wootton and Federhen's SEG program (Computers and Chemistry, 1993); Wootton and Federhen, 1996 “Analysis of compositionally biased regions in sequence databases” Methods Enzymol., 266: 544-71) Or include a filter to mask segments consisting of short-periodic internal repeats (determined by the XNU program in Claverie and States (Computers and Chemistry, 1993)), and (B) match against database sequences Statistical significance threshold for reporting, or E-score (Karlin and Altschul, 1 990), the expected probability of a match found by chance; if the statistical significance due to a match is greater than the E-score threshold, this match is not reported); the preferred E-score The numerical value of the threshold is 0.5, or in order of increasing preference, 0.25, 0.1, 0.05, 0.01, 0.001, 0.0001, 10 -5 , 10 -10 , 10 -15 , 10 -20 , 10 -25 , 10 -30 , 10 -40 , 10 -50 , 10 -75 , or 10 -100 .

また、SEQ ID NO: 1で示される塩基配列に相補的な塩基配列からなるDNAと、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズする塩基配列からなる核酸であって、SEQ ID NO: 1の塩基配列と同様に、植物に乾性の搾汁特性を付与する性質を有するタンパク質をコードする核酸もまた、本発明のD遺伝子の変異体に包含される(核酸(g))。   Further, a nucleic acid comprising a DNA comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 and a base sequence that hybridizes under stringent conditions, wherein the base sequence of SEQ ID NO: 1 Similarly, a nucleic acid encoding a protein having a property of imparting dry squeezing characteristics to a plant is also included in the mutant of the D gene of the present invention (nucleic acid (g)).

ここで、「ストリンジェントな条件下」とは、中程度または高程度にストリンジェントな条件においてハイブリダイズすることを意味する。具体的には、中程度にストリンジェントな条件は、例えば、DNAの長さに基づき、一般の技術を有する当業者によって、容易に決定することが可能である。基本的な条件は、Sambrookら,Molecular Cloning: A Laboratory Manual,第3版,第6章,Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001に示され、例えば5×SSC、0.5% SDS、1.0 mM EDTA(pH8.0)の前洗浄溶液、約42℃での、約50%ホルムアミド、2×SSC〜6×SSC、好ましくは5×SSC〜6×SSC、0.5% SDS(または約42℃での約50%ホルムアミド中の、スターク溶液などの他の同様のハイブリダイゼーション溶液)のハイブリダイゼーション条件、および例えば、約50℃〜68℃、0.1×SSC〜6×SSC、0.1% SDSの洗浄条件の使用が含まれる。好ましくは中程度にストリンジェントな条件は、約50℃、6×SSC、0.5% SDSのハイブリダイゼーション条件(および洗浄条件)を含む。   Here, “under stringent conditions” means to hybridize under moderately or highly stringent conditions. Specifically, moderately stringent conditions can be easily determined by those skilled in the art based on, for example, the length of DNA. Basic conditions are shown in Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd edition, Chapter 6, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001. For example, 5 × SSC, 0.5% SDS, 1.0 mM EDTA (pH 8. 0) pre-wash solution, about 50% formamide at about 42 ° C., 2 × SSC to 6 × SSC, preferably 5 × SSC to 6 × SSC, 0.5% SDS (or about 50% formamide at about 42 ° C. In other similar hybridization solutions such as Stark solution) and the use of washing conditions of, for example, about 50 ° C. to 68 ° C., 0.1 × SSC to 6 × SSC, 0.1% SDS. Preferably, moderately stringent conditions include hybridization conditions (and wash conditions) at about 50 ° C., 6 × SSC, 0.5% SDS.

高ストリンジェントな条件もまた、例えばDNAの長さに基づき、当業者によって、容易に決定することが可能である。一般に、こうした条件は、中程度にストリンジェントな条件よりも高い温度および/または低い塩濃度でのハイブリダイゼーション(例えば、0.5%程度のSDSを含み、約65℃、6×SSC〜0.2×SSC、好ましくは6×SSC、より好ましくは2×SSC、より好ましくは0.2×SSC、あるいは0.1×SSCのハイブリダイゼーション)および/または洗浄を含み、例えば上記のようなハイブリダイゼーション条件、およびおよそ65℃〜68℃、0.2×SSC〜0.1×SSC、0.1% SDSの洗浄を伴うと定義される。ハイブリダイゼーションおよび洗浄の緩衝液では、SSC(1×SSCは、0.15 M NaClおよび15 mM クエン酸ナトリウムである)にSSPE(1×SSPEは、0.15 M NaCl、10 mM NaH2PO4、および1.25 mM EDTA、pH 7.4である)を代用することが可能であり、洗浄はハイブリダイゼーションが完了した後で15分間〜1時間程度行う。 High stringency conditions can also be readily determined by one skilled in the art based on, for example, the length of the DNA. In general, these conditions include hybridization at higher temperatures and / or lower salt concentrations than moderately stringent conditions (eg, containing about 0.5% SDS, about 65 ° C., 6 × SSC to 0.2 × SSC, Preferably 6 × SSC, more preferably 2 × SSC, more preferably 0.2 × SSC, or 0.1 × SSC hybridization) and / or washing, eg, hybridization conditions as described above, and approximately 65 ° C. to 68 ° C. C, 0.2 x SSC to 0.1 x SSC, defined with 0.1% SDS wash. In hybridization and washing buffers, SSC (1 × SSC is 0.15 M NaCl and 15 mM sodium citrate) to SSPE (1 × SSPE is 0.15 M NaCl, 10 mM NaH 2 PO 4 , and 1.25 mM EDTA, pH 7.4) can be substituted, and washing is performed for 15 minutes to 1 hour after hybridization is completed.

この節において説明をした本発明のD遺伝子は、植物に乾性の搾汁特性を付与する性質を有するタンパク質(すなわち、Dタンパク質)をコードするものであることが明らかになった。その一方で、植物に乾性の搾汁特性を付与するDタンパク質の機能を阻害することにより、植物に乾性の搾汁特性を付与する機能を阻害し、結果として植物に対して汁性の搾汁特性を付与することができることを示した。この様なDタンパク質の機能を阻害する手段の詳細に付いては後述するが、その一例として、本発明のD遺伝子をコードする核酸において、ストップコドン変異、フレームシフト変異、およびヌル変異からなる群から選択された変異を導入することにより、乾性の搾汁特性を付与する機能を喪失させ、結果として植物に汁性の搾重特性を付与することができる。この様な、Dタンパク質が本来有している機能を喪失させるようなD遺伝子の変異体を、以下においてd遺伝子と呼ぶこととした。このd遺伝子は、解析の結果、劣性の形質を示すものであることが明らかになった。植物の汁性、ストップコドン変異、フレームシフト変異、およびヌル変異については、下記(2)の「d遺伝子について」の項で定義を記載する。   It was revealed that the D gene of the present invention described in this section encodes a protein having the property of imparting dry squeezing characteristics to plants (ie, D protein). On the other hand, by inhibiting the function of the D protein that imparts dry squeezing characteristics to plants, the function of imparting dry squeezing characteristics to plants is inhibited, resulting in squeezing juices to plants. It was shown that characteristics can be imparted. The details of the means for inhibiting the function of such D protein will be described later. As an example, in the nucleic acid encoding the D gene of the present invention, a group consisting of a stop codon mutation, a frameshift mutation, and a null mutation. By introducing the mutation selected from the above, the function of imparting dry squeezing characteristics can be lost, and as a result, squeezing squeezing characteristics can be imparted to plants. Such a mutant of the D gene that loses the function inherent to the D protein is hereinafter referred to as a d gene. As a result of analysis, this d gene was found to show a recessive character. The definition of plant sap, stop codon mutation, frameshift mutation, and null mutation is described in the section “About the d gene” in (2) below.

(2)d遺伝子について
d遺伝子は上記(1)で述べたD遺伝子に変異が導入され、その結果として植物が汁性の搾汁特性の形質を有することとなる遺伝子である。このd遺伝子は、植物細胞中でヘテロで存在する場合には、乾性の汁性特性を示し、一方、ホモで存在する場合にのみ汁性の搾汁特性を示すことが明らかになった。このことから、d遺伝子は、劣性形質の遺伝子であり、D遺伝子の機能欠失変異体であることが明らかになった。
(2) About d gene
The d gene is a gene in which a mutation is introduced into the D gene described in the above (1), and as a result, the plant has a characteristic of squeezed juice characteristics. It has been clarified that this d gene exhibits a dry squeezing characteristic when present in a heterogeneous manner in plant cells, whereas it exhibits a squeezed squeezing characteristic only when present in a homozygote. From this, it was clarified that the d gene is a recessive trait gene and a function-deficient mutant of the D gene.

上記のような機能欠失変異は、例えば、D遺伝子のオープンリーディングフレーム内において生じた、ストップコドン変異、フレームシフト変異、およびヌル変異からなる群から選択された変異を例として挙げることができるが、それらに限定されるものではなく、その変異の結果として植物が汁性の搾汁特性の形質を有することとなる限り種々の変異を包含するものである。配列表のSEQ ID NO: 1の塩基配列で示されるD遺伝子にこのような変異が導入されたd遺伝子を有する植物では、d遺伝子が発現されることにより、D遺伝子に基づくタンパク質の機能が阻害されていることを特徴とする。そしてd遺伝子によって作製されたD遺伝子に基づくタンパク質の機能が阻害された植物は、汁性の搾汁特性を有する。よって下記(3)と(4)にも記載するように、D遺伝子にこのような変異を導入することにより、その結果として植物が汁性の搾汁特性を有することとなる。   Examples of the loss-of-function mutation as described above include, for example, a mutation selected from the group consisting of a stop codon mutation, a frame shift mutation, and a null mutation, which occurred in the open reading frame of the D gene. However, the present invention is not limited thereto, and includes various mutations as long as the plant has a trait of squeezing characteristics as a result of the mutation. In plants having a d gene in which such a mutation has been introduced into the D gene represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, expression of the d gene inhibits the function of the protein based on the D gene. It is characterized by being. And the plant in which the function of the protein based on D gene produced by d gene was inhibited has squeezed juice characteristics. Therefore, as described in the following (3) and (4), by introducing such a mutation into the D gene, the plant has juicing characteristics as a result.

本明細書において「D遺伝子に基づくタンパク質の機能が阻害された」とは、D遺伝子に変異が導入されることにより、D遺伝子がコードするタンパク質が機能欠失を生じるか、または正常に発現することができないことを意味する。   In the present specification, “the function of a protein based on the D gene is inhibited” means that the mutation of the D gene causes a loss of function or normal expression of the protein encoded by the D gene. It means you can't.

本明細書において「ストップコドン変異」とは、遺伝子を規定するDNAに対して1または数個の塩基が挿入されることにより、挿入された部位のアミノ酸のコドンを終止コドンにするような塩基配列の変異を意味する。   As used herein, the term “stop codon mutation” refers to a base sequence in which the amino acid codon at the inserted site is a stop codon when one or several bases are inserted into the DNA defining the gene. Meaning mutation.

本明細書において「フレームシフト」とは、DNAに1個または数個(3の倍数ではない)の塩基の挿入や欠失が起こった結果、トリプレットのリーディングフレーム(読み枠)がずれてしまい、結果としてその挿入または欠失が生じた場所以降で野生型とは異なるアミノ酸配列を規定したり停止コドンが挿入されたりするような塩基配列の変異を意味する。   In this specification, “frame shift” means that the reading frame (reading frame) of a triplet is shifted as a result of insertion or deletion of one or several (not a multiple of 3) bases in DNA. As a result, it means a mutation in the base sequence such that an amino acid sequence different from that of the wild type is specified or a stop codon is inserted after the place where the insertion or deletion occurs.

本明細書において「ヌル変異」とは、欠失や塩基置換などにより、全アミノ酸配列が発現されなくなるなど、機能を持つ遺伝子発現産物が作れなくなるような塩基配列の変異を意味する。   As used herein, the term “null mutation” means a mutation in a base sequence that prevents a functional gene expression product from being produced, for example, the entire amino acid sequence is not expressed due to deletion or base substitution.

(3)D遺伝子およびd遺伝子の配列解析
下記の実施例で詳細に述べるが、乾性品種である千斤白のD遺伝子オルソログと、汁性品種である那系MS3BのD遺伝子オルソログにつきマッピングを行い、D遺伝子の候補領域を絞り込んだ。候補領域を18.99 kbに絞り込み、当該領域の塩基配列を公開されているソルガムのデータベース(汁性品種:BTX623の全塩基配列)から検索したところ、BTX623の全塩基配列中のこの領域にはSorbic.006G147400遺伝子のみが存在していた。よってSorbic.006G147400遺伝子が、汁性品種BTX623の乾汁性制御遺伝子であると判明した。
(3) Sequence analysis of D gene and d gene As described in detail in the examples below, mapping is performed for the D gene ortholog of the dry cultivar Senpaku white and the D system ortholog of the nasty MS3B sap cultivar, D gene candidate regions were narrowed down. The candidate region was narrowed down to 18.99 kb, and the nucleotide sequence of the region was searched from the publicly available sorghum database (all varieties of BTX623). This region in the entire nucleotide sequence of BTX623 contains Sorbic. Only the 006G147400 gene was present. Thus, it was found that the Sorbic.006G147400 gene is a dryness control gene of the succulent variety BTX623.

Sorbic.006G147400遺伝子のゲノムDNA配列をSEQ ID NO: 3に示す。BTX623は汁性品種であるために、Sorbic.006G147400遺伝子は変異を有する変異型遺伝子である。SEQ ID NO: 3のコーディング領域によりコードされるアミノ酸配列を、SEQ ID NO: 4のアミノ酸配列に示す(この変異型遺伝子のことをd遺伝子と呼ぶ)。   The genomic DNA sequence of Sorbic.006G147400 gene is shown in SEQ ID NO: 3. Since BTX623 is a savory variety, the Sorbic.006G147400 gene is a mutant gene having a mutation. The amino acid sequence encoded by the coding region of SEQ ID NO: 3 is shown in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 (this mutant gene is referred to as d gene).

SEQ ID NO: 3の塩基配列は、4つのエキソンを含む。SEQ ID NO: 3において、塩基番号1から塩基番号93が第1エキソンであり、塩基番号133から塩基番号169が第2エキソンであり、塩基番号1547から塩基番号1812が第3エキソンであり、塩基番号1960から塩基番号2436が第4エキソンである。   The base sequence of SEQ ID NO: 3 contains 4 exons. In SEQ ID NO: 3, base number 1 to base number 93 is the first exon, base number 133 to base number 169 is the second exon, base number 1547 to base number 1812 is the third exon, base Number 1960 to base number 2436 are the fourth exon.

これらの変異型遺伝子に対して、野生型遺伝子の解析を行ったところ、乾性品種である千斤白において対応する遺伝子が見出され、これの配列解析の結果、SEQ ID NO: 1のヌクレオチド配列と、そのヌクレオチド配列によりコードされるSEQ ID NO: 2のアミノ酸配列により特定される野生型遺伝子(これをD遺伝子と呼ぶ)が得られた。   When these wild-type genes were analyzed for these mutant genes, the corresponding genes were found in the dry cultivar Senpaku white. As a result of the sequence analysis, the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 A wild type gene (referred to as the D gene) identified by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 encoded by its nucleotide sequence was obtained.

SEQ ID NO: 1の塩基配列は、3つのエキソンを含む。SEQ ID NO: 1において、塩基番号1から塩基番号169が第1エキソンであり、塩基番号1573から塩基番号1838が第2エキソンであり、塩基番号3680から塩基番号4156が第3エキソンである。   The base sequence of SEQ ID NO: 1 contains 3 exons. In SEQ ID NO: 1, base numbers 1 to 169 are first exons, base numbers 1573 to 1838 are second exons, and base numbers 3680 to 4156 are third exons.

本発明者らは既存のソルガム品種において、乾汁性表現型と遺伝子型の間の関連性について解析を行った。その他の汁性品種においてもオルソログ遺伝子の解析を行ったところ、同じ遺伝子に変異が生じていた。上記で述べたSorbic.006G147400遺伝子の4つのエキソンに基づいて、それらの変異は以下の(A)から(F)に分類される。即ちそれらの変異は、(A)第1、2、3エキソンが増幅できない第1、2、3エキソン欠損型、(B)第1、2エキソンが増幅できない第1、2エキソン欠損型、(C)第3エキソンが増幅できない第3エキソン欠損型、(D)第4エキソンの12 bpが欠損している第4エキソン12 bp欠損型、(E)第1、2エキソンにストップコドン変異が生じている第1、2エキソンストップコドン型、(F)汁性形質を示すがエキソンに変異が見られない型、である(表1を参照)。   The present inventors analyzed the relationship between dry phenotype and genotype in existing sorghum varieties. Analysis of orthologous genes in other succulent varieties revealed that the same gene was mutated. Based on the four exons of the Sorbic.006G147400 gene described above, these mutations are classified into the following (A) to (F). That is, these mutations are: (A) the first, second and third exons incapable of amplifying the first, second and third exons, (B) the first and second exons incapable of amplifying the first and second exons, (C 3) exon 3 in which the 3rd exon cannot be amplified, (D) 4th exon 12 bp in which the 12 bp of the 4th exon is missing, (E) stop codon mutation in the 1st and 2nd exons 1st and 2nd exon stop codon type, (F) type that shows succulent traits but no mutation in exon (see Table 1).

それらは既存または天然の品種において見られるD遺伝子の変異の例であり、本発明の好適な態様である。しかし本発明のD遺伝子はそれらの既存または天然の品種に存在するものに限定されるものではなく、そのような変異を模倣するように育種した形質転換植物に由来するものも本発明のD遺伝子に含まれる。   They are examples of D gene mutations found in existing or natural varieties and are a preferred embodiment of the present invention. However, the D gene of the present invention is not limited to those existing in those existing or natural varieties, and those derived from transformed plants that have been bred so as to mimic such mutations also include the D gene of the present invention. include.

(4)汁性の搾汁特性を有する形質転換植物を作製する方法
本発明は、乾性の搾汁特性を有する植物において、乾性の搾汁特性を付与する核酸がコードする野生型タンパク質(即ちD遺伝子がコードするタンパク質)の機能を阻害することを特徴とする、汁性の搾汁特性を有する形質転換植物を作製する方法である。
(4) Method for producing a transformed plant having squeezed squeezing characteristics The present invention relates to a wild-type protein encoded by a nucleic acid that imparts dry squeezing characteristics in a plant having dry squeezing characteristics (ie, D This is a method for producing a transformed plant having squeezed squeezing characteristics, characterized by inhibiting the function of a protein encoded by a gene.

ソルガムの形質転換にはパーティクルガン法(萩尾、農業生物資源研究所研究報告、1999、第13号、p68-70)およびアグロバクテリウム法 (Gurel et al. 2009, Plant Cell Reports, 28, 429) を用いることが出来る。ソルガム、トウモロコシ、イネの形質転換については、当業者は公知の方法を用いて形質転換体を得ることができる(田部井豊編、形質転換プロトコール(植物編)化学同人発行)。   For transformation of sorghum, particle gun method (Kashio, National Institute of Agrobiological Sciences, 1999, No. 13, p68-70) and Agrobacterium method (Gurel et al. 2009, Plant Cell Reports, 28, 429) Can be used. For transformation of sorghum, corn, and rice, those skilled in the art can obtain transformants using known methods (Toyi Tabei, Transformation Protocol (Plant), Chemical Dojin).

より具体的には、配列表のSEQ ID NO: 1の塩基配列で示されるD遺伝子に変異を導入して変異型遺伝子であるd遺伝子として、D遺伝子がコードする野生型タンパク質の機能を阻害することにより、汁性の搾汁特性を有する形質転換植物を作製する方法である。   More specifically, a mutation is introduced into the D gene represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing to inhibit the function of the wild-type protein encoded by the D gene as the d gene that is a mutant gene. By this, it is the method of producing the transformed plant which has a squeeze squeezing characteristic.

上記変異は、限定されるものではないが、好ましくはストップコドン変異、フレームシフト変異、およびヌル変異からなる群から選択される変異である。   The mutation is not limited, but is preferably a mutation selected from the group consisting of a stop codon mutation, a frameshift mutation, and a null mutation.

上記変異は更に好ましくは、野生型D遺伝子の3つのエキソンと比較して、変異型d遺伝子の4つのエキソンに基づいて、(A)第1、2、3エキソンが増幅できない第1、2、3エキソン欠損型、(B)第1、2エキソンが増幅できなない第1、2エキソン欠損型、(C)第3エキソンが増幅できない第3エキソン欠損型、(D)第4エキソンの12 bpが欠損している第4エキソン12 bp欠損型、(E)第1、2エキソンにストップコドン変異が生じている第1、2エキソンストップコドン型、(F)汁性形質を示すがエキソンに変異が見られない型、なる群から選択された変異である。   More preferably, the mutation is based on the four exons of the mutant d gene compared to the three exons of the wild-type D gene, and (A) the first, second, third exons that cannot be amplified. 3 exon deficient type, (B) 1st and 2nd exon deficient type in which 1st and 2nd exons cannot be amplified, (C) 3rd exon deficient type in which 3rd exon cannot be amplified, (D) 12 bp of 4th exon 4th exon with 12 bp deficiency, (E) 1st and 2nd exon stop codon with 1st and 2nd exons, (F) Mutation to exon with succulent traits Is a mutation selected from the group consisting of:

ここで使用される植物は好ましくはソルガム、トウモロコシ、スイッチグラス、アワ、ブラキポディウム、イネからなる群から選択されるが、それらに限定されるものではない。   The plant used here is preferably selected from the group consisting of sorghum, corn, switchgrass, millet, brachypodium, rice, but is not limited thereto.

D遺伝子に上記の変異を導入する方法の一例として、部位特異的変異導入法を挙げることができる。部位特異的変異導入法は、本技術分野において一般的に使用されている遺伝子変異の導入手段であり、それに使用するためのキットなども市販されている。更に植物の細胞に放射線を照射することにより突然変異を誘発し、目的とする変異が生じたものを選択することも考えられる。しかし本発明で変異を導入する方法は、それらの方法に限定されるものではない。   An example of a method for introducing the above mutation into the D gene is a site-specific mutagenesis method. The site-specific mutagenesis method is a gene mutation introducing means generally used in this technical field, and kits and the like for use therein are commercially available. Furthermore, it is also conceivable to induce a mutation by irradiating plant cells with radiation, and select those in which the desired mutation has occurred. However, the method for introducing a mutation in the present invention is not limited to these methods.

(5)植物に汁性の搾汁特性を付与する方法
本発明は、乾性の搾汁特性を有する植物において、乾性の搾汁特性を付与する核酸がコードするタンパク質(即ちD遺伝子がコードするタンパク質)の機能を阻害することを特徴とする、植物に汁性の搾汁特性を付与する方法である。より具体的には、配列表のSEQ ID NO: 1に示されるD遺伝子に変異を導入することによりD遺伝子がコードするタンパク質の機能を阻害することにより、植物に汁性の搾汁特性を付与する方法である。
(5) Method for imparting squeezed squeezing characteristics to a plant The present invention relates to a protein encoded by a nucleic acid that imparts dry squeezing characteristics in a plant having dry squeezing characteristics (ie, a protein encoded by a D gene). Is a method for imparting squeezed juice characteristics to plants. More specifically, by introducing mutation into the D gene shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, the function of the protein encoded by the D gene is inhibited, thereby imparting squeezed juice characteristics to the plant. It is a method to do.

上記変異は好ましくは、それらに限定されるものではないが、ストップコドン変異、フレームシフト変異、およびヌル変異からなる群から選択された変異である。   The mutation is preferably a mutation selected from the group consisting of, but not limited to, a stop codon mutation, a frameshift mutation, and a null mutation.

上記変異は更に好ましくは、野生型D遺伝子の3つのエキソンと比較して、変異型d遺伝子の4つのエキソンに基づいて、(A)第1、2、3エキソンが増幅できない第1、2、3エキソン欠損型、(B)第1、2エキソンが増幅できない第1、2エキソン欠損型、(C)第3エキソンが増幅できない第3エキソン欠損型、(D)第4エキソンの12 bpが欠損している第4エキソン12 bp欠損型、(E)第1、2エキソンにストップコドン変異が生じている第1、2エキソンストップコドン型、(F)汁性形質を示すがエキソンに変異が見られない型、なる群から選択された変異である。   More preferably, the mutation is based on the four exons of the mutant d gene compared to the three exons of the wild-type D gene, and (A) the first, second, third exons that cannot be amplified. 3 exon deficient types, (B) 1st and 2nd exon deficient types that cannot amplify 1st and 2nd exons, (C) 3rd exon deficient type that can not amplify 3rd exons, (D) 12 bp of 4th exon is deficient 4th exon 12 bp deficient type, (E) 1st and 2nd exon stop codon type in which 1st and 2nd exons are mutated, (F) succulent traits but exon is found to be mutated A mutation selected from the group consisting of:

ここで使用される植物はそれらに限定されるものではないが、好ましくはソルガム、トウモロコシ、スイッチグラス、アワ、ブラキポディウム、イネからなる群から選択される。変異を導入する手段は、上記(4)で述べたものを使用することができる。   The plant used here is not limited thereto, but is preferably selected from the group consisting of sorghum, corn, switchgrass, millet, brachypodium, and rice. As the means for introducing the mutation, those described in (4) above can be used.

(6)植物の乾汁性を判定するためのマーカー
SEQ ID NO: 1の塩基番号115の塩基欠失または塩基置換、塩基番号3690〜3701の塩基欠失、塩基番号3783の塩基置換、塩基番号3869と3870の間の塩基付加、塩基番号3979の塩基置換、塩基番号4012〜4015の塩基欠失、塩基番号4069の塩基置換、塩基番号4076の塩基置換、塩基番号4079と4080の間の塩基付加、塩基番号4086〜4088の塩基欠失、塩基番号4093の塩基置換の塩基配列からなる、本発明のD遺伝子の塩基配列の一部分は、植物の乾汁性を判定するためのマーカーとして有用である。即ち本発明は、SEQ ID NO: 1の塩基番号115の塩基欠失または塩基置換、塩基番号3690〜3701の塩基欠失、塩基番号3783の塩基置換、塩基番号3869と3870の間の塩基付加、塩基番号3979の塩基置換、塩基番号4012〜4015の塩基欠失、塩基番号4069の塩基置換、塩基番号4076の塩基置換、塩基番号4079と4080の間の塩基付加、塩基番号4086〜4088の塩基欠失、塩基番号4093の塩基置換の塩基配列を含む、植物の乾汁性を判定するためのマーカーである。
(6) Markers for judging the dryness of plants
SEQ ID NO: 1, base deletion or substitution at base number 115, base deletion at base numbers 3690 to 3701, base substitution at base number 3783, base addition between base numbers 3869 and 3870, base at base number 3979 Substitution, base deletion of base numbers 4012 to 4015, base replacement of base number 4069, base replacement of base number 4076, base addition between base numbers 4079 and 4080, base deletion of base numbers 4086 to 4088, base number 4093 A part of the base sequence of the D gene of the present invention comprising the base sequence of the base substitution is useful as a marker for judging the dryness of plants. That is, the present invention includes a base deletion or base substitution at base number 115 of SEQ ID NO: 1, a base deletion at base numbers 3690 to 3701, a base substitution at base number 3783, a base addition between base numbers 3869 and 3870, Base substitution of base number 3979, base deletion of base numbers 4012 to 4015, base substitution of base number 4069, base substitution of base number 4076, base addition between base numbers 4079 and 4080, base lack of base numbers 4086 to 4088 This is a marker for determining the dryness of a plant, including the base sequence of the base substitution of base number 4093.

そのような目的で使用される本発明のDNAマーカーは、好ましくは配列表のSEQ ID NO: 1で示される塩基配列の15から100塩基を含むものであり、更に好ましくはその塩基配列の20〜80塩基を含むものであり、更に好ましくはその塩基配列の30〜50塩基を含むものである。またそれらのDNAマーカーがコードするアミノ酸配列を、ペプチドマーカーとして使用することもできる。しかし本発明の乾汁性のマーカーは、それらに限定されるものではない。   The DNA marker of the present invention used for such a purpose preferably comprises 15 to 100 bases of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, more preferably 20 to 20 of the base sequence. It contains 80 bases, and more preferably contains 30 to 50 bases of the base sequence. In addition, amino acid sequences encoded by these DNA markers can also be used as peptide markers. However, the dryness marker of the present invention is not limited thereto.

具体的な遺伝子マーカーとして、それらに限定されるものではないが、塩基配列の長さの差を利用したIndelマーカーとSNPを利用したマーカーを使用することができる。Indelマーカーには、リピート配列の長さの差を利用したSSRマーカーや、3 bp欠失の検出を利用したマーカーなどが含まれる。一方SNPを利用したマーカーには、CAPSマーカー、dCAPSマーカー、イントロン内の変異を検出するアリルスペシフィックマーカーなどが含まれる。   Specific examples of the genetic marker include, but are not limited to, an Indel marker using a difference in length of base sequences and a marker using SNP. Indel markers include SSR markers that make use of differences in the length of repeat sequences, markers that make use of detection of 3 bp deletions, and the like. On the other hand, markers using SNP include CAPS markers, dCAPS markers, allele specific markers for detecting mutations in introns, and the like.

更に具体的な遺伝子マーカーとして、下記の実施例においてSorbic.006G147400遺伝子のマッピングに使用した遺伝子マーカーである領域を増幅するためのプライマー(SEQ ID NO: 5〜22)、または下記の実施例において作成したSNPマーカーまたはIndelマーカーである領域を増幅するためのプライマー(SEQ ID NO: 23〜38)を使用することにより、これらの領域を好適なマーカーとして使用することができる。上記に掲げた以外のマーカーも、Sorbic.006G147400遺伝子前後の配列における乾性および汁性品種間に検出された多型を利用することで作出は可能であるが、育種上の利用であればSorbic.006G147400遺伝子前後数Mb以内にマーカーを設定することが望ましい。PCRをベースとしたマーカーの場合は、各プライマーあたり18-27 bpが一般的である(参考文献中のPrimer3の初期設定値)。また、Sorbic.006G147400遺伝子の極近傍に農業形質に関わる遺伝子が明らかとなった場合は、その遺伝子との連鎖を断ち切る必要があることから、上記に掲げたマーカーの中でSorbic.006G147400遺伝子に比較的近い領域にあるものを選択することが有効である。   As a more specific gene marker, a primer (SEQ ID NO: 5 to 22) for amplifying a region which is a gene marker used for mapping of Sorbic.006G147400 gene in the following examples, or prepared in the following examples These regions can be used as suitable markers by using primers (SEQ ID NO: 23-38) for amplifying regions that are SNP markers or Indel markers. Markers other than those listed above can also be produced by using polymorphisms detected between dry and succulent varieties in the sequence around the Sorbic.006G147400 gene, but if it is used for breeding, Sorbic. It is desirable to set a marker within several Mb around the 006G147400 gene. In the case of a marker based on PCR, 18-27 bp per primer is common (initial setting value of Primer 3 in the reference). In addition, when a gene related to an agricultural trait is revealed in the immediate vicinity of the Sorbic.006G147400 gene, it is necessary to break the linkage with that gene, so it is compared with the Sorbic.006G147400 gene among the markers listed above. It is effective to select the one in the close area.

(7)植物の乾汁性を判定する方法
上記(6)で述べたマーカーを用いて、植物の乾汁性を判定することができる。即ち本発明は、植物において上記(6)で述べた核酸マーカーまたはペプチドマーカーの有無を調べることを含み、該マーカーを検出し、検出されたマーカーが、変異を含みことにより上記の塩基配列の一部分がタンパク質に翻訳されない場合には該植物は汁性の搾汁特性を有すると判定し、上記変異を含まない場合には乾性の搾汁特性を有すると判定する工程を含む、植物の乾汁性を判定する方法である。かかる方法は搾汁特性に優れた品種の選抜および育種において多いに役立つと思われる。
(7) Method for determining the dryness of a plant The dryness of a plant can be determined using the marker described in (6) above. That is, the present invention includes examining the presence or absence of the nucleic acid marker or peptide marker described in (6) above in a plant, detecting the marker, and detecting the marker as a part of the base sequence by including a mutation. If the plant is not translated into protein, the plant is determined to have squeezed squeezing characteristics, and if it does not contain the mutation, the plant is determined to have a squeezing squeezing characteristic. This is a method of determining. Such a method seems to be of great use in the selection and breeding of varieties with excellent squeezing characteristics.

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の技術的範囲を限定するためのものではない。当業者は本明細書の記載に基づいて容易に本発明に修飾・変更を加えることができ、それらは本発明の技術的範囲に含まれる。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but these are not intended to limit the technical scope of the present invention. Those skilled in the art can easily modify and change the present invention based on the description of the present specification, and these are included in the technical scope of the present invention.

実施例1:高精度連鎖解析によるソルガム乾汁性制御遺伝子Dのマッピング
本実施例においては、ソルガムゲノム上における乾汁性を支配する遺伝子Dの座乗位置を決定するために、汁性品種「那系MS3B」と乾性品種「千斤白」を用いたバルクマッピングおよびラフマッピングを行った。
Example 1: Mapping of sorghum dryness control gene D by high-precision linkage analysis In this example, in order to determine the locus position of gene D that controls dryness on the sorghum genome, Bulk mapping and rough mapping were performed using "Nakei MS3B" and dry cultivar "Senji Haku".

具体的には、那系MS3Bと千斤白を交配しF2集団を得た。約200個体のF2集団から汁性形質を示す54個体を、上述のソルガム茎切断による判定方法により選抜した。ソルガムの汁性形質は、葉の中肋の色によって判別することもある程度は可能であり、簡便な選抜方法として育種現場で利用されているが、実際に茎を切断し茎断面が水浸状になっていることを確認する本判定法を用いることにより、より正確に汁性形質か乾性形質かを判別することができる。この切断による判定方法を採用したことにより、後述するように100年近く同定されることのなかったD遺伝子およびd遺伝子を同定することにつながった。 Specifically, by crossing那系MS3B and thousand pounds white to obtain an F 2 population. From about 200 F 2 populations, 54 individuals showing succulent traits were selected by the above-described determination method by sorghum stem cutting. The sorghum traits of sorghum can be distinguished to some extent by the color of the mid-leaf, and it is used as a simple selection method at the breeding site. By using this determination method for confirming that it is, it is possible to more accurately determine whether it is a juice character or a dry character. Adoption of this determination method by cutting led to the identification of the D gene and d gene that had not been identified for nearly 100 years, as will be described later.

上記判別方法により汁性形質を示すことが明確になった54個体について、複数のマーカー(非特許文献2)を用いたバルクマッピングを行った。ソルガムの染色体10組について、F2集団のうち汁性形質を示した各個体について、各マーカー(非特許文献2)において汁性ソルガム那系MS3Bの遺伝子型と、乾性ソルガム千斤白の遺伝子型のどちらであるかを判定した。そのうえで共通して那系MS3Bの遺伝子型を示す領域を絞り込んだ。この方法により、おおまかな汁性形質遺伝子座の領域を絞り込んだ。 Bulk mapping using a plurality of markers (Non-patent Document 2) was performed on 54 individuals that became clear to show succulent traits by the above discrimination method. About 10 pairs chromosome of sorghum, for each individual showing out juice traits of F 2 population, each marker genotype of juice of sorghum那系MS3B in (non-patent document 2), the dry sorghum thousand loaf white genotype It was judged which was. In addition, we narrowed down the region that shows the genotype of nasty MS3B in common. By this method, the region of the rough succulent trait locus was narrowed down.

続いて、約1000個体のF2集団を用いたラフマッピングを行った。各染色体に6〜7個となるようにマーカーを作製および選択し、F2集団全ての個体を用いて、乾汁性形質と那系MS3B遺伝子型に共通する領域を調査することにより、目的遺伝子候補領域をさらに狭めた。具体的には、那系MS3Bと千斤白の遺伝子型と乾汁性の表現型が一致するゲノム領域を調査するため、ソルガムのSimple Sequence Repeat(SSR)マーカーおよび遺伝子内の多型情報を利用した遺伝子マーカー(非特許文献2)を作成した。それらの配列をSEQ ID NO: 5〜22に示す。その結果、これらのマーカーを用いてマッピングを行った結果、SB25453_re1およびSB25460に挟まれた185 kbにD遺伝子の候補領域を絞り込んだ(図2)。 Subsequently, rough mapping using about 1000 F 2 populations was performed. By a marker so that 6-7 pieces produced and selected in each chromosome using a F 2 population all individuals investigates the area which is common to dry juice resistance trait那系MS3B genotype, gene of interest The candidate area was further narrowed. Specifically, we used sorghum's Simple Sequence Repeat (SSR) marker and polymorphism information in the gene to investigate genomic regions where the genotypes of Naseki MS3B and Senpaku white match the dry phenotype. A gene marker (Non-patent Document 2) was prepared. Their sequences are shown in SEQ ID NOs: 5-22. As a result, as a result of mapping using these markers, the candidate region of the D gene was narrowed down to 185 kb sandwiched between SB25453_re1 and SB25460 (FIG. 2).

マッピングにあたって利用した手法を以下に示す。汁性品種那系MS3Bと乾性品種千斤白、またはこれらのF2集団からそれぞれDNAを抽出した。DNA抽出は葉片を用いたCTAB法(Murray et al. 1980)を用いて行った。SSRマーカーおよび遺伝子マーカーは、KAPA Taq(日本ジェネティクス社)およびGo-Taq(プロメガ株式会社)を用いて表1のPCR条件に従って増幅を行い、3%のアガロ−スゲルを用いた電気泳動により多型を検出した。 The method used for mapping is shown below. DNA was extracted from sap cultivar Na MS MS3B and dry cultivar Senpaku white, or these F 2 populations, respectively. DNA extraction was performed using the CTAB method (Murray et al. 1980) using leaf pieces. SSR markers and gene markers are amplified by electrophoresis using 3% agarose gel after amplification according to the PCR conditions in Table 1 using KAPA Taq (Nippon Genetics) and Go-Taq (Promega). The type was detected.

乾性品種千斤白と汁性品種那系MS3BのBACライブラリーを作製した。具体的には、ソルガムの成葉および幼植物から核を抽出して制限酵素HindIIIで消化後、BACベクター(pIndigo BAC5)に結合して大腸菌DH10Bに導入する方法を用いた。その結果、千斤白では平均インサート長175 kb(全47311クローン)、那系MS3Bでは平均インサート長191 kb (全45095クローン)からなるライブラリーを構築できた。このライブラリーは、ソルガムのゲノムサイズを800 Mbと想定したときに、それぞれ10.3倍および10.8倍を示した。   A BAC library of dry varieties Senpaku white and succulent varieties MS3B was constructed. Specifically, a method was used in which nuclei were extracted from adult sorghum leaves and seedlings, digested with the restriction enzyme HindIII, then bound to a BAC vector (pIndigo BAC5) and introduced into Escherichia coli DH10B. As a result, it was possible to construct a library having an average insert length of 175 kb (total 47473 clones) for Senpaku White and an average insert length of 191 kb (total 45095 clones) for Na-type MS3B. This library exhibited 10.3 and 10.8 fold, respectively, assuming a sorghum genome size of 800 Mb.

それぞれのBACライブラリーから候補遺伝子領域を含むBACクローンを、前述した185 kb内に絞り込まれた領域に図2の各マーカー(SB24653、Sb6g022620、Sb06g022670、Sb06g022730、SB25460)を作製した。これらのマーカーの配列を検出するためのプライマー配列を、SEQ ID NO: 5〜22に示す。これらのマーカーを用いて、千斤白のBACライブラリーから2クローン(Senkinnshiro_0085105、Senkinshiro_0113N08)、那系MS3BのBACライブラリーから1クローン(Nakei-MS3B_0049G23)を選抜し(図2)、3クローン全ての全塩基配列を決定した。それらの塩基配列情報からSNP(CTPP法、非特許文献3)マーカーおよびIndelマーカーを作製した。これらのマーカー配列を検出するためのプライマー配列を、SEQ ID NO: 23〜38に示す。それによってさらに、アガロース電気泳動ならびにフラグメント解析(非特許文献2)を用いて多型を検出し、F2集団1925個体からなる精密マッピングによって候補領域をCTPP-053とIndel-120117-1に挟まれた18.99 kbの領域に絞りこんだ(図3)。当該領域の塩基配列を、公開されているソルガムのゲノムデータベース(汁性品種:BTX623の全塩基配列)(Phytozome:Joint Genome Institute、University of California Regents: Sbicolor_v2.1, http://www.phytozome.net/sorghum.php)のBLASTによる検索(http://www.phytozome.net/search.php?show=blast)をしたところ、この領域には、Sobic.006G147400遺伝子のみが存在すると推定されていた(図3)。この結果から、Sobic.006G147400が乾汁性を支配する遺伝子であると予想された。Sobic.006G147400遺伝子は汁性品種であるBTX623由来であるので、劣性であるd遺伝子である。以下においてd遺伝子の野生型遺伝子をD遺伝子と呼ぶ。 BAC clones containing candidate gene regions were prepared from the respective BAC libraries, and the markers shown in FIG. 2 (SB24653, Sb6g022620, Sb06g022670, Sb06g022730, SB25460) were prepared in the region narrowed down to 185 kb. Primer sequences for detecting the sequences of these markers are shown in SEQ ID NOs: 5-22. Using these markers, 2 clones (Senkinnshiro_0085105, Senkinshiro_0113N08) from the Baku library of Senpaku white and 1 clone (Nakei-MS3B_0049G23) from the BAC library of Nakei MS3B were selected (Fig. 2). The base sequence was determined. SNP (CTPP method, non-patent document 3) marker and Indel marker were prepared from the nucleotide sequence information. Primer sequences for detecting these marker sequences are shown in SEQ ID NOs: 23-38. Thereby further using agarose electrophoresis and fragments analysis (Non-Patent Document 2) detecting the polymorphism, by precision mapping consisting F 2 population 1925 individuals sandwiched candidate region CTPP-053 and Indel-120117-1 We narrowed it down to the 18.99 kb region (Figure 3). The nucleotide sequence of this region is shown in the public sorghum genome database (all varieties of BTX623) (Phytozome: Joint Genome Institute, University of California Regents: Sbicolor_v2.1, http: //www.phytozome. net / sorghum.php) BLAST search (http://www.phytozome.net/search.php?show=blast), it was estimated that only Sobic.006G147400 gene exists in this region (Figure 3). From this result, it was predicted that Sobic.006G147400 is a gene that controls dryness. The Sobic.006G147400 gene is a d gene that is recessive because it is derived from BTX623, a succulent variety. In the following, the wild type gene of the d gene is referred to as the D gene.

実施例2:D遺伝子候補遺伝子に対応する他の植物種遺伝子について
全ゲノム配列解読済植物(アラビドプシス、アワ、イネ、スイッチグラス、ソルガム、トウモロコシ、ブラキポディウム、ポプラ)の配列情報を含む配列データベース(Joint Genome Institute、University of California Regents: http://www.phytozome.net/search.php?show=blast)から、ソルガムD遺伝子のアミノ酸配列と相同性の高い遺伝子(e-value 50以下)をBLASTにより抽出した。抽出した遺伝子群のアミノ酸配列情報をもとにClustalw(非特許文献6)を用いてアライメントを行い、得られた情報に基づきMega5(非特許文献7)によって分子系統樹を作成した。その結果、ソルガムのD遺伝子は、ゲノム上に多数存在するNAC superfamilyに分類される転写因子をコードする遺伝子であることが推定された(図5)。D遺伝子が存在する系統樹上のクレード(分岐群)には、アラビドプシスやポプラといった双子葉植物でみられる類似遺伝子がほとんどみられず、D遺伝子に相当する機能を持つ遺伝子は単子葉植物に特異的に存在する遺伝子である可能性が示唆された。ソルガムのD遺伝子と類似度が高くオルソログ(相同分子種)と考えられる各植物種の相当遺伝子の類似度の順は、1.トウモロコシ、2.アワ、3.スイッチグラス、4.イネおよびブラキポディウム、5.アラビドプシスおよびポプラとなった。これは、各植物の近縁度と一致する傾向にあった。NAC superfamilyモチーフは、ソルガムD遺伝子のアミノ酸配列で1〜180番目のアミノ酸に相当していた(図5)。
Example 2: Sequence database containing sequence information of whole-genome sequence decoded plants (Arabidopsis, millet, rice, switchgrass, sorghum, maize, brachypodium, poplar) for other plant species genes corresponding to D gene candidate genes From the Joint Genome Institute, University of California Regents: http://www.phytozome.net/search.php?show=blast) BLAST gene with high homology with the amino acid sequence of the sorghum D gene (e-value 50 or less) Extracted by. Based on the amino acid sequence information of the extracted gene group, alignment was performed using Clustalw (Non-patent Document 6), and a molecular phylogenetic tree was created by Mega5 (Non-patent Document 7) based on the obtained information. As a result, the sorghum D gene was presumed to be a gene encoding a transcription factor classified into the NAC superfamily that exists in large numbers on the genome (FIG. 5). In the clade (branching group) on the phylogenetic tree where the D gene exists, there are few similar genes found in dicotyledonous plants such as Arabidopsis and poplar, and the gene with the function corresponding to the D gene is specific to the monocotyledonous plant It was suggested that it may be a gene that exists in the field. The order of similarity of the equivalent genes of each plant species that is considered to be an ortholog (homologous molecular species) with high similarity to the sorghum D gene is as follows: Corn, 2. Awa, 3. Switch glass, 4. Rice and brachypodium, 5. It became Arabidopsis and poplar. This tended to be consistent with the closeness of each plant. The NAC superfamily motif corresponded to amino acids 1-180 in the amino acid sequence of the sorghum D gene (FIG. 5).

(D遺伝子と対応する他植物の遺伝子の遺伝子構造)
公開されているソルガムゲノム配列情報(汁性品種:BTX623)では、Sobic.006G147400は、4つのエキソンを持つ遺伝子構造であると推定されている(Sbicolor_v2.1, http://www.phytozome.net/sorghum.php)。一方、同じイネ科作物であるイネのオルソログ(LOC_Os04g43560.1)およびトウモロコシのオルソログ(GRMZM2G081930_T01)は3つのエキソンからなる構造を示していた(図4)。ここで、Sobic.006G147400の第1エキソンと第2エキソンの間にもソルガムのゲノムデータベースによるRNA-Seq法(非特許文献8)解析結果よりRNA断片が観察された。ここでいうRNA-Seqは、ソルガムデータベースに掲載されている、転写産物の推定情報である。
(Genetic structure of other plant genes corresponding to the D gene)
In the publicly available sorghum genome sequence information (juice varieties: BTX623), Sobic.006G147400 is presumed to have a gene structure with four exons (Sbicolor_v2.1, http://www.phytozome.net) /sorghum.php). On the other hand, orthologs of rice (LOC_Os04g43560.1) and corn ortholog (GRMZM2G081930_T01), which are the same gramineous crops, showed a structure consisting of three exons (Fig. 4). Here, an RNA fragment was also observed between the first exon and the second exon of Sobic.006G147400 from the results of RNA-Seq analysis (Non-patent Document 8) based on the sorghum genome database. RNA-Seq here is the estimated information of transcripts published in the sorghum database.

汁性ソルガム品種BTX623のSobic.006G147400遺伝子のアミノ酸配列、汁性ソルガム品種那系MS3BのSobic.006G147400遺伝子および乾性ソルガム品種千斤白のD遺伝子のアミノ酸配列と、他の植物の類似遺伝子であるアラビドプシス、アワ、イネ、スイッチグラス、ソルガム、トウモロコシ、ブラキポディウム、ポプラのアミノ酸配列との比較を行った結果、汁性形質を有さないいずれの植物においても、この汁性ソルガム品種BTX623の推定イントロン領域は、本来転写されアミノ酸に翻訳されている領域と考えられた(図4)。また、BTX623の推定イントロン領域を含む1〜180番目の約180個のアミノ酸残基はNAM superfamilyモチーフと予想される領域であり、植物間でアミノ酸配列が保存されている領域と考えられた。汁性品種である那系MS3BとBTX623は、開始コドンから115番目のシトシンがチミンに置き換わることでstopコドンが生じている(図5、下記の表2)ことから、機能を失ったタンパク質が生じている可能性が高い。   The amino acid sequence of the sobic.006G147400 gene of sorghum sorghum variety BTX623, the amino acid sequence of the sobic.006G147400 gene of sushi sorghum variety Nakei MS3B and the D gene of dry sorghum variety Senpaku white, and Arabidopsis, which is a similar gene of other plants, As a result of comparison with amino acid sequences of millet, rice, switchgrass, sorghum, corn, brachypodium, and poplar, the estimated intron region of this sorghum sorghum variety BTX623 is found in any plant that does not have succulent traits The region was originally transcribed and translated into amino acids (Figure 4). In addition, about 180 amino acid residues at the 1st to 180th positions including the putative intron region of BTX623 are expected to be NAM superfamily motifs, and are considered to be regions where the amino acid sequence is conserved among plants. Nasal MS3B and BTX623, which are succulent varieties, have a stop codon due to the replacement of cytosine at position 115 from the start codon with thymine (Figure 5, Table 2 below), resulting in a protein that has lost its function. There is a high possibility.

実施例3:遺伝子発現
ソルガムゲノム情報からSobic.006G147400の配列情報を取得し、3’-UTR側の497 bpを増幅するプライマーセット(SEQ ID NO: 47(TCCCACAGGGATGGACTGGCTGA)(Sobic.006G147400-3’endF)およびSEQ ID NO:48(TGGATTGGAGAGGTGCACTCTTA)(Sobic.006G147400-3’UTRR))を作成し、RT-PCRにより遺伝子発現を解析した。RT-PCRは、非特許文献4の方法に準じて行った。具体的には、サンプルについては、千斤白の3個体からサンプリングした植物片を混ぜて1サンプルとし、別途那系MS3Bの3個体からサンプリングした植物片を混ぜて1サンプルとして、それぞれからRNAを抽出した。RNAの定量は、機械誤差を排除するために同一サンプルを三回測定した値の平均値を利用した。その結果、乾性品種千斤白および汁性品種那系MS3BのいずれともD遺伝子候補遺伝子の転写産物は発芽から2週後には観察され、その後発芽から4週後にも変わらず発現していることが明らかとなった(図6)。
Example 3: Primer set (SEQ ID NO: 47 (TCCCACAGGGATGGACTGGCTGA) (Sobic.006G147400-3'endF) that obtains sequence information of Sobic.006G147400 from gene expression sorghum genome information and amplifies 497 bp on the 3'-UTR side ) And SEQ ID NO: 48 (TGGATTGGAGAGGTGCACTCTTA) (Sobic.006G147400-3′UTRR)), and gene expression was analyzed by RT-PCR. RT-PCR was performed according to the method of Non-Patent Document 4. Specifically, for the sample, mix the plant pieces sampled from 3 individuals of Senpaku White into 1 sample, separately mix the plant pieces sampled from 3 individuals of MS3B and extract RNA from each did. The RNA quantification utilized the average of three measurements of the same sample to eliminate mechanical errors. As a result, transcripts of candidate gene D genes were observed 2 weeks after germination and expressed unchanged 4 weeks after germination in both dry cultivar Senpaku white and juicy cultivar MS3B (Figure 6).

また、植物の器官ごとの発現を調査した結果、調べた器官全て(葉身、茎、穂および根)で遺伝子発現が検出された(図7)。これらのことから、候補遺伝子は配列の変異に関わらず遺伝子発現レベルでは変化が無く、植物体の多くの部位で発現していることが明らかとなった。   Moreover, as a result of investigating the expression for each organ of the plant, gene expression was detected in all the organs examined (leaf blade, stem, ear and root) (FIG. 7). From these results, it has been clarified that the candidate gene is not changed at the gene expression level regardless of the sequence variation and is expressed in many parts of the plant body.

一方で、葉身内の発現部位を中肋とそれ以外の部位に分けて候補遺伝子の発現を調査した結果、候補遺伝子の中肋部位における発現量はそれ以外の部位の10倍以上であることが明らかとなった(図8)。この結果は、中肋部位で乾汁性形質が強く観察される結果と一致している。   On the other hand, as a result of investigating the expression of candidate genes by dividing the expression site in the leaf blades into middle and other sites, the expression level of the candidate gene in the middle site may be more than 10 times that of other sites It became clear (Fig. 8). This result is consistent with the result that a dry trait is strongly observed in the midrib area.

更にレーザーマイクロダイセクションなどによるイネ根における遺伝子の発現時期および領域データベースを用いて、D遺伝子のイネオルソログの発現を調べた結果、D遺伝子のイネオルソログは生育盛期および皮層で強く発現していることが明らかとなった(RiceXproデータベース;http://ricexpro.dna.affrc.go.jp/RXP_4001/index.php)。これは、ソルガムにおける乾汁性の表現型が現れる時期や領域と一致していた。D遺伝子は、配列からNAM superfamilyのドメインを持つNAC転写因子遺伝子であると予想されたことから、維管束における細胞分化に関わると推察された(図5)。   Furthermore, as a result of investigating the expression of rice orthologue of D gene using gene expression time and region database in rice root by laser microdissection etc., rice orthologue of D gene is strongly expressed in growing season and cortex (RiceXpro database; http://ricexpro.dna.affrc.go.jp/RXP_4001/index.php) This was consistent with the time and area in which the sorghum phenotype appeared. Since the D gene was predicted to be a NAC transcription factor gene having a NAM superfamily domain from the sequence, it was presumed to be involved in cell differentiation in the vascular bundle (Fig. 5).

実施例4:推定D遺伝子のアリル解析
候補遺伝子の配列と表現型の関係を明らかにするために、世界から収集した乾性品種57品種および汁性38品種の候補遺伝子の配列調査を行った(表2)。
Example 4: Allele analysis of putative D genes In order to clarify the relationship between the sequences of candidate genes and phenotypes, we investigated the sequence of candidate genes of 57 varieties of dry varieties and 38 varieties of sucrose collected from the world (Table). 2).

ソルガムの乾性品種である千斤白の推定D遺伝子ゲノム領域は、3つのエキソンから構成されている(SEQ ID NO: 1)。一方、汁性品種であるBTX623に由来する推定d遺伝子(Sorbic.006G147400遺伝子)のゲノム領域は、4つのエキソンから構成されている(SEQ ID NO: 3)。   The putative D gene genomic region of Senpaku white, a dry sorghum variety, is composed of three exons (SEQ ID NO: 1). On the other hand, the genomic region of the putative d gene (Sorbic.006G147400 gene) derived from BTX623, a succulent variety, is composed of four exons (SEQ ID NO: 3).

この変異遺伝子である推定d遺伝子のゲノム領域のそれぞれのエキソンを、以下の配列を有するプライマーを使用して解析することができる:
・Exon1およびExon2の配列解析用プライマー:
SEQ ID NO:39(GCCCGCCTCTCCTGCAGGCTTCC)(79_sorchr6_250-s);および
SEQ ID NO:40(TGGGAGATG(G)GAGATAAGAAAC)(107_sorchr6_232-as);
・Exon3の配列解析用プライマー:
SEQ ID NO:41(GCATGTCAGACGCGGCGAAGCTG)(269_sorchr6_1564-s);および
SEQ ID NO:42(GGTACGGTACCTTTGGTGGCGT)(270_sorchr6_1827-as);
・Exon4の配列解析用プライマー
SEQ ID NO:43(GTTCCAGAAGCGGAAAGACAGCGA)(83_sorchr6_2560-s);および
SEQ ID NO:44(GTAATCTAACCTCACGCTAAGTACC)(28_sorchr6_3180-as);
・Exon4の配列解析用プライマー
SEQ ID NO:45(GCGTGCAGGAGGACTGGGTGCT 271_sorchr6_3671-s
SEQ ID NO:46(AGTCCATCCCTGTGGGAACCC)272_sorchr6_4130-as;
Each exon in the genomic region of the putative d gene, which is this mutant gene, can be analyzed using primers having the following sequences:
・ Exon1 and Exon2 sequence analysis primers:
SEQ ID NO: 39 (GCCCGCCTCTCCTGCAGGCTTCC) (79_sorchr6_250-s); and
SEQ ID NO: 40 (TGGGAGATG (G) GAGATAAGAAAC) (107_sorchr6_232-as);
Exon3 sequence analysis primer:
SEQ ID NO: 41 (GCATGTCAGACGCGGCGAAGCTG) (269_sorchr6_1564-s); and
SEQ ID NO: 42 (GGTACGGTACCTTTGGTGGCGT) (270_sorchr6_1827-as);
・ Exon4 sequence analysis primer
SEQ ID NO: 43 (GTTCCAGAAGCGGAAAGACAGCGA) (83_sorchr6_2560-s); and
SEQ ID NO: 44 (GTAATCTAACCTCACGCTAAGTACC) (28_sorchr6_3180-as);
・ Exon4 sequence analysis primer
SEQ ID NO: 45 (GCGTGCAGGAGGACTGGGTGCT 271_sorchr6_3671-s
SEQ ID NO: 46 (AGTCCATCCCTGTGGGAACCC) 272_sorchr6_4130-as;

さらに、エキソン1+2の塩基配列における115番目塩基の塩基置換(C/T)を識別するためのマーカーとして、
(i)那系MS3B型アリル(T)を増幅するプライマーセット(SEQ ID NO:49(CCAACGAGCGCGCCGAGT)とSEQ ID NO:50(TGCACACAACAACCATGAGCAGGA))を用いてPCRを行うことにより、那系MS3B型アリル(T)を含む領域の増幅が可能となり、198 bpの長さのPCR産物が増幅される;
(ii)一方、千斤白型アリル(C)を増幅するプライマーセット(SEQ ID NO: 51(CAACGAGCGCGCCGAGCA)とSEQ ID NO: 52(ACCGGCCGAGCTAGTACTAATGA))を用いてPCRを行うことにより、千斤白型アリル(C)を含む領域の増幅が可能となり、394 bpの長さのPCR産物が増幅される。
Furthermore, as a marker for identifying base substitution (C / T) at the 115th base in the base sequence of exon 1 + 2,
(I) By performing PCR using a primer set (SEQ ID NO: 49 (CCAACGAGCGCGCCGAGT) and SEQ ID NO: 50 (TGCACACAACAACCATGAGCAGGA)) that amplifies the nasty MS3B type allele (T), the nasty MS3B type allele ( Amplification of the region containing T), a 198 bp PCR product is amplified;
(Ii) On the other hand, by carrying out PCR using a primer set (SEQ ID NO: 51 (CAACGAGCGCGCCGAGCA) and SEQ ID NO: 52 (ACCGGCCGAGCTAGTACTAATGA)) that amplifies a thousand white type allele (C), The region containing C) can be amplified, and a PCR product with a length of 394 bp is amplified.

実際には、調査を行うサンプルに対して、上記の2種類のプライマーセットで個別にPCRを行う。サンプルの遺伝子型がT/Tの場合は(i)の198 bpの長さのPCR産物のみのバンドが、C/Cの場合は(ii)の394 bpの長さのPCR産物のみのバンドが、C/T(ヘテロ)の場合は(i)の198 bpの長さのPCR産物と(ii)の394 bpの長さのPCR産物との両者のバンドが、それぞれ検出される。PCR条件は表1に示す通りであるが、アニーリング温度55℃以外の条件を変えても比較的頑健に検出が可能である。   Actually, PCR is performed individually on the sample to be investigated using the above two primer sets. If the sample genotype is T / T, (i) 198 bp long PCR product band only (C) and (ii) 394 bp long PCR product band only In the case of C / T (hetero), both a band of the PCR product of (i) 198 bp and the PCR product of (ii) 394 bp are detected. PCR conditions are as shown in Table 1, but detection is relatively robust even if conditions other than the annealing temperature of 55 ° C are changed.

その結果、乾性品種57品種ではいずれも乾性品種千斤白と同一の配列を示していた(代表として千斤白の情報のみ表2に記載する)。汁性品種は、第1、第2、第3エキソン欠損型が18品種(アリルタイプA)、第1、第2エキソン欠損型が1品種(アリルタイプB)、第3エキソン欠損型が1品種(アリルタイプC)、第4エキソン12 bp欠損型が3品種(アリルタイプD)、那系MS3B、BTX623でみられる第1、第2エキソンストップコドン型が12品種 (アリルタイプE)に分類された。また、汁性形質を示すもののエキソンに変異が見られない乾性型エキソン型品種が3品種(アリルタイプF)見られた。アリルタイプAからEまでは、D遺伝子が機能欠損していることが推定された。アリルタイプFについては不明であるが、何らかの理由で遺伝子発現していないことが推定された。よってアリルタイプAからEの配列であることが検出できれば、汁性の表現型となることが言える。   As a result, all of the 57 dry varieties showed the same sequence as the dry cultivar Senpaku white (only representative information on Senpaku white is listed in Table 2). The first, second and third exon-deficient types are 18 varieties (allyl type A), the first and second exon-deficient types are one (allyl type B), and the third exon-deficient type is one. (Allyl type C), 4th exon 12 bp deficient type is classified into 3 varieties (Allyl type D), 1st and 2nd exon stop codon type found in Nakei MS3B, BTX623 is classified into 12 varieties (Allyl type E) It was. In addition, there were 3 dry exon varieties (allyl type F) that showed succulent traits but had no mutation in the exons. From allele types A to E, it was estimated that the D gene was deficient in function. Although allyl type F is unknown, it was presumed that the gene was not expressed for some reason. Therefore, if it can be detected that the sequences are allyl types A to E, it can be said that the juice phenotype is obtained.

配列表フリーテキスト:
SEQ ID NO: 1:千斤白のD遺伝子のゲノムDNAの塩基配列
SEQ ID NO: 2:千斤白のD遺伝子がコードするアミノ酸配列
SEQ ID NO: 3:Sobic.006G147400のゲノムDNAの塩基配列
SEQ ID NO: 4:Sobic.006G147400のアミノ酸配列
SEQ ID NO: 5:Forward Primer for amplifying SB25430 region.
SEQ ID NO: 6:Reverse Primer for amplifying SB25430 region.
SEQ ID NO: 7:Forward Primer for amplifying SB25434 region.
SEQ ID NO: 8:Reverse Primer for amplifying SB25434 region.
SEQ ID NO: 9:Forward Primer for amplifying SB25442 region.
SEQ ID NO: 10:Reverse Primer for amplifying SB25442 region.
SEQ ID NO: 11:Forward Primer for amplifying SB25446 region.
SEQ ID NO: 12:Reverse Primer for amplifying SB25446 region.
SEQ ID NO: 13:Forward Primer for amplifying SB25453_re1 region.
SEQ ID NO: 14:Reverse Primer for amplifying SB25453_re1 region.
SEQ ID NO: 15:Forward Primer for amplifying Sb06g022620 region.
SEQ ID NO: 16:Reverse Primer for amplifying Sb06g022620 region.
SEQ ID NO: 17:Forward Primer for amplifying Sb062022670 region.
SEQ ID NO: 18:Reverse Primer for amplifying Sb062022670 region.
SEQ ID NO: 19:Forward Primer for amplifying Sb06g022730 region.
SEQ ID NO: 20:Reverse Primer for amplifying Sb06g022730 region.
SEQ ID NO: 21:Forward Primer for amplifying SB25460 region.
SEQ ID NO: 22:Reverse Primer for amplifying SB25460 region.
SEQ ID NO: 23:Forward Primer for amplifying InDel-053 region.
SEQ ID NO: 24:Reverse Primer for amplifying InDel-053 region.
SEQ ID NO: 25:Forward Primer for amplifying CTPP-053 (Nakei MS3B)region.
SEQ ID NO: 26:Reverse Primer for amplifying CTPP-053 (Nakei MS3B)region.
SEQ ID NO: 27:Forward Primer for amplifying CTPP-053 (Senkinshiro)region.
SEQ ID NO: 28:Reverse Primer for amplifying CTPP-053 (Senkinshiro)region.
SEQ ID NO: 29:Forward Primer for amplifying InDel-120117-2 region.
SEQ ID NO: 30:Reverse Primer for amplifying InDel-120117-2 region.
SEQ ID NO: 31:Forward Primer for amplifying CTPP-007 (Nakei MS3B)region.
SEQ ID NO: 32:Reverse Primer for amplifying CTPP-007 (Nakei MS3B)region.
SEQ ID NO: 33:Forward Primer for amplifying CTPP-007 (Senkinshiro)region.
SEQ ID NO: 34:Reverse Primer for amplifying CTPP-007 (Senkinshiro)region.
SEQ ID NO: 35:Forward Primer for amplifying InDel-120117-1 region.
SEQ ID NO: 36:Reverse Primer for amplifying InDel-120117-1 region.
SEQ ID NO: 37:Forward Primer for amplifying InDel-089 region.
SEQ ID NO: 38:Reverse Primer for amplifying InDel-089 region.
SEQ ID NO: 39:Primer for analyzing Exon1 and Exon 2 (79_sorchr6_250-s).
SEQ ID NO: 40:Primer for analyzing Exon1 and Exon 2 (107_sorchr6_232-as).
SEQ ID NO: 41:Primer for analyzing Exon3 (269_sorchr6_1564-s).
SEQ ID NO: 42:Primer for analyzing Exon3 (270_sorchr6_1827-as).
SEQ ID NO: 43:Primer for analyzing Exon4 (83_sorchr6_2560-s).
SEQ ID NO: 44:Primer for analyzing Exon4 (28_sorchr6_3180-as).
SEQ ID NO: 45:Primer for analyzing Exon4 (271_sorchr6_3671-s).
SEQ ID NO: 46:Primer for analyzing Exon4 (272_sorchr6_4130-as).
SEQ ID NO: 47:Primer for RT-PCR (Sobic.006G147400-3’endF)
SEQ ID NO: 48:Primer for RT-PCR (Sobic.006G147400-3’UTRR)
SEQ ID NO: 49:Forward Primer for identifying MS3B Exon1+2_115SNP (MS3B_Exon1&2_115-F).
SEQ ID NO: 50:Reverse Primer for identifying MS3B Exon1+2_115SNP (MS3B_Exon1&2_115-R).
SEQ ID NO: 51:Forward Primer for identifying Senkin Exon1+2_115SNP (Senkin_Exon1&2_115-F).
SEQ ID NO: 52:Reverse Primer for identifying Senkin Exon1+2_115SNP (Senkin_Exon1&2_115-R).
Sequence listing free text:
SEQ ID NO: 1: Base sequence of genomic DNA of Senpaku white D gene
SEQ ID NO: 2 : Amino acid sequence encoded by Senpaku white D gene
SEQ ID NO: 3: The base sequence of Sobic.006G147400 genomic DNA
SEQ ID NO: 4: Amino acid sequence of Sobic.006G147400
SEQ ID NO: 5: Forward Primer for amplifying SB25430 region.
SEQ ID NO: 6: Reverse Primer for amplifying SB25430 region.
SEQ ID NO: 7: Forward Primer for amplifying SB25434 region.
SEQ ID NO: 8: Reverse Primer for amplifying SB25434 region.
SEQ ID NO: 9: Forward Primer for amplifying SB25442 region.
SEQ ID NO: 10: Reverse Primer for amplifying SB25442 region.
SEQ ID NO: 11: Forward Primer for amplifying SB25446 region.
SEQ ID NO: 12: Reverse Primer for amplifying SB25446 region.
SEQ ID NO: 13: Forward Primer for amplifying SB25453_re1 region.
SEQ ID NO: 14: Reverse Primer for amplifying SB25453_re1 region.
SEQ ID NO: 15: Forward Primer for amplifying Sb06g022620 region.
SEQ ID NO: 16: Reverse Primer for amplifying Sb06g022620 region.
SEQ ID NO: 17: Forward Primer for amplifying Sb062022670 region.
SEQ ID NO: 18: Reverse Primer for amplifying Sb062022670 region.
SEQ ID NO: 19: Forward Primer for amplifying Sb06g022730 region.
SEQ ID NO: 20: Reverse Primer for amplifying Sb06g022730 region.
SEQ ID NO: 21: Forward Primer for amplifying SB25460 region.
SEQ ID NO: 22: Reverse Primer for amplifying SB25460 region.
SEQ ID NO: 23: Forward Primer for amplifying InDel-053 region.
SEQ ID NO: 24: Reverse Primer for amplifying InDel-053 region.
SEQ ID NO: 25: Forward Primer for amplifying CTPP-053 (Nakei MS3B) region.
SEQ ID NO: 26: Reverse Primer for amplifying CTPP-053 (Nakei MS3B) region.
SEQ ID NO: 27: Forward Primer for amplifying CTPP-053 (Senkinshiro) region.
SEQ ID NO: 28: Reverse Primer for amplifying CTPP-053 (Senkinshiro) region.
SEQ ID NO: 29: Forward Primer for amplifying InDel-120117-2 region.
SEQ ID NO: 30: Reverse Primer for amplifying InDel-120117-2 region.
SEQ ID NO: 31: Forward Primer for amplifying CTPP-007 (Nakei MS3B) region.
SEQ ID NO: 32: Reverse Primer for amplifying CTPP-007 (Nakei MS3B) region.
SEQ ID NO: 33: Forward Primer for amplifying CTPP-007 (Senkinshiro) region.
SEQ ID NO: 34: Reverse Primer for amplifying CTPP-007 (Senkinshiro) region.
SEQ ID NO: 35: Forward Primer for amplifying InDel-120117-1 region.
SEQ ID NO: 36: Reverse Primer for amplifying InDel-120117-1 region.
SEQ ID NO: 37: Forward Primer for amplifying InDel-089 region.
SEQ ID NO: 38: Reverse Primer for amplifying InDel-089 region.
SEQ ID NO: 39: Primer for analyzing Exon1 and Exon 2 (79_sorchr6_250-s).
SEQ ID NO: 40: Primer for analyzing Exon1 and Exon 2 (107_sorchr6_232-as).
SEQ ID NO: 41: Primer for analyzing Exon3 (269_sorchr6_1564-s).
SEQ ID NO: 42: Primer for analyzing Exon3 (270_sorchr6_1827-as).
SEQ ID NO: 43: Primer for analyzing Exon4 (83_sorchr6_2560-s).
SEQ ID NO: 44: Primer for analyzing Exon4 (28_sorchr6_3180-as).
SEQ ID NO: 45: Primer for analyzing Exon4 (271_sorchr6_3671-s).
SEQ ID NO: 46: Primer for analyzing Exon4 (272_sorchr6_4130-as).
SEQ ID NO: 47: Primer for RT-PCR (Sobic.006G147400-3'endF)
SEQ ID NO: 48: Primer for RT-PCR (Sobic.006G147400-3'UTRR)
SEQ ID NO: 49: Forward Primer for identifying MS3B Exon1 + 2_115SNP (MS3B_Exon1 & 2_115-F).
SEQ ID NO: 50: Reverse Primer for identifying MS3B Exon1 + 2_115SNP (MS3B_Exon1 & 2_115-R).
SEQ ID NO: 51: Forward Primer for identifying Senkin Exon1 + 2_115SNP (Senkin_Exon1 & 2_115-F).
SEQ ID NO: 52: Reverse Primer for identifying Senkin Exon1 + 2_115SNP (Senkin_Exon1 & 2_115-R).

Claims (15)

乾性の搾汁特性を有する植物において、該植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質であって、以下の(a)〜(c):
(a)SEQ ID NO: 2のアミノ酸配列からなるタンパク質、
(b)SEQ ID NO: 2において、1または複数個のアミノ酸が欠失、置換および/または付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質、または
(c)SEQ ID NO: 2に示されるアミノ酸配列と少なくとも75%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質、
のいずれかのタンパク質、
の機能を阻害することを特徴とする、汁性の搾汁特性を有する形質転換植物を作製する方法。
In a plant having dry squeezing characteristics, the protein imparts dry squeezing characteristics to the plant, and the following (a) to (c):
(A) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2,
(B) a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted and / or added in SEQ ID NO: 2, and imparting dry squeezing characteristics to plants, or (c) A protein comprising an amino acid sequence having at least 75% sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and imparting dry squeezing characteristics to a plant,
Any of the proteins,
A method for producing a transformed plant having squeezed squeezing characteristics, characterized by inhibiting the function of
下記の(a)から(g);
(a)SEQ ID NO: 2のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする核酸、
(b)SEQ ID NO: 2において1または複数個のアミノ酸が欠失、置換および/または付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質をコードする核酸、
(c)SEQ ID NO: 2に示されるアミノ酸配列と少なくとも75%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質をコードする核酸、
(d)SEQ ID NO: 1の塩基配列からなる核酸、
(e)SEQ ID NO: 1において1または複数個の塩基が欠失、置換および/または付加された塩基配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質をコードする核酸、
(f)SEQ ID NO: 1に示される塩基配列と少なくとも83%以上の配列同一性を有する塩基配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質をコードする核酸、
(g)SEQ ID NO: 1に示される塩基配列と相補的な塩基配列と、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズする塩基配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質をコードする核酸、
からなる群より選択される核酸において、ストップコドン変異、フレームシフト変異、およびヌル変異からなる群より選択された変異を導入することにより、前記タンパク質の植物に乾性の搾汁特性を付与する機能を阻害することを特徴とする、請求項1に記載の汁性の搾汁特性を有する形質転換植物を作製する方法。
The following (a) to (g);
(A) a nucleic acid encoding a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2,
(B) a nucleic acid encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted and / or added in SEQ ID NO: 2, and which imparts dry squeezing characteristics to plants,
(C) a nucleic acid that encodes a protein comprising an amino acid sequence having at least 75 % sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and imparting dry squeezing characteristics to plants,
(D) a nucleic acid comprising the base sequence of SEQ ID NO: 1,
(E) a nucleic acid encoding a protein consisting of a base sequence in which one or more bases are deleted, substituted and / or added in SEQ ID NO: 1, and which imparts dry squeezing characteristics to plants,
(F) a nucleic acid encoding a protein comprising a base sequence having at least 83 % sequence identity with the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 and imparting dry squeezing characteristics to plants
(G) Coding a protein consisting of a base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 and a base sequence that hybridizes under stringent conditions and imparts dry squeezing characteristics to plants Nucleic acid to
A nucleic acid selected from the group consisting of: a function of imparting dry squeezing characteristics to the plant of the protein by introducing a mutation selected from the group consisting of a stop codon mutation, a frameshift mutation, and a null mutation; The method for producing a transformed plant having squeezed squeezing characteristics according to claim 1, wherein the plant is inhibited.
乾性の搾汁特性を有する植物において、該植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質であって、請求項1の(a)〜(c)に記載したタンパク質、の機能を阻害することを特徴とする、植物に汁性の搾汁特性を付与する方法。   A plant having dry squeezing characteristics, wherein the protein imparts dry squeezing characteristics to the plant and inhibits the function of the proteins described in (a) to (c) of claim 1 And a method of imparting squeezed squeezing characteristics to a plant. 請求項2の(a)〜(g)に記載した核酸において、ストップコドン変異、フレームシフト変異、およびヌル変異からなる群より選択された変異を導入することにより、前記タンパク質の機能を阻害することを特徴とする、請求項3記載の方法。   3. Inhibiting the function of the protein by introducing a mutation selected from the group consisting of a stop codon mutation, a frameshift mutation, and a null mutation in the nucleic acid according to claim 2 (a) to (g) The method according to claim 3, wherein: 植物が、イネ科植物(好ましくは、ソルガム、トウモロコシ、スイッチグラス、アワ、ブラキポディウム、イネからなる群から選択される植物、さらに好ましくはソルガム)である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。   The plant according to any one of claims 1 to 4, wherein the plant is a gramineous plant (preferably a plant selected from the group consisting of sorghum, corn, switchgrass, millet, brachypodium, rice, more preferably sorghum). The method described in 1. SEQ ID NO: 1において変異を導入される部位が、SEQ ID NO: 1の塩基番号115の塩基欠失または塩基置換、塩基番号3690〜3701の塩基欠失、塩基番号3783の塩基置換、塩基番号3869と3870の間の塩基付加、塩基番号3979の塩基置換、塩基番号4012〜4015の塩基欠失、塩基番号4069の塩基置換、塩基番号4076の塩基置換、塩基番号4079と4080の間の塩基付加、塩基番号4086〜4088の塩基欠失、塩基番号4093の塩基置換である、請求項2または請求項4に記載の方法。   The site to be mutated in SEQ ID NO: 1 is base deletion or base substitution at base number 115 of SEQ ID NO: 1, base deletion at base numbers 3690 to 3701, base substitution at base number 3783, base number Base addition between 3869 and 3870, base substitution at base number 3979, base deletion at base numbers 4012 to 4015, base substitution at base number 4069, base substitution at base number 4076, base addition between base numbers 4079 and 4080 5. The method according to claim 2 or 4, wherein the nucleotide number is 4086 to 4088, and the nucleotide number is 4093. SEQ ID NO: 2において変異を導入される部位が、SEQ ID NO: 2のアミノ酸番号39のアミノ酸置換、アミノ酸番号149〜152のアミノ酸欠失、アミノ酸番号180のアミノ酸置換、アミノ酸番号208と209の間のアミノ酸付加、アミノ酸番号256と257の間のアミノ酸欠失、アミノ酸番号278のアミノ酸置換、アミノ酸番号278と279の間のアミノ酸付加、アミノ酸番号281と282の間ののアミノ酸欠失である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。   The site to be mutated in SEQ ID NO: 2 is the amino acid substitution of amino acid number 39 of SEQ ID NO: 2, the amino acid deletion of amino acid numbers 149 to 152, the amino acid substitution of amino acid number 180, the amino acid number of 208 and 209 Amino acid addition between, amino acid deletion between amino acid numbers 256 and 257, amino acid substitution at amino acid number 278, amino acid addition between amino acid numbers 278 and 279, amino acid deletion between amino acid numbers 281 and 282, The method according to any one of claims 1 to 4. 請求項2の(a)〜(g)記載の核酸において、ストップコドン変異、フレームシフト変異、およびヌル変異からなる群より選択された変異が導入され、乾性の搾汁特性を付与する機能が喪失された、汁性の搾汁特性を有する形質転換植物。   3. The nucleic acid according to claim 2 (a) to (g), wherein a mutation selected from the group consisting of a stop codon mutation, a frameshift mutation, and a null mutation is introduced, and the function of imparting dry squeezing characteristics is lost. A transformed plant having juicy squeezing characteristics. 乾性の搾汁特性を有する植物において、該植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質であって、以下の(a)〜(c):
(a)SEQ ID NO: 2のアミノ酸配列からなるタンパク質、
(b)SEQ ID NO: 2において、1または複数個のアミノ酸が欠失、置換および/または付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質、または
(c)SEQ ID NO: 2に示されるアミノ酸配列と少なくとも75%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、植物に乾性に搾汁特性を付与するタンパク質、
のいずれかのタンパク質。
In a plant having dry squeezing characteristics, the protein imparts dry squeezing characteristics to the plant, and the following (a) to (c):
(A) a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2,
(B) a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted and / or added in SEQ ID NO: 2, and imparting dry squeezing characteristics to plants, or (c) A protein comprising an amino acid sequence having at least 75% sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and imparting squeezing characteristics to a plant in a dry manner,
Any of the proteins.
下記の(a)から(g);
(a)SEQ ID NO: 2のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする核酸、
(b)SEQ ID NO: 2において1または複数個のアミノ酸が欠失、置換および/または付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質をコードする核酸、
(c)SEQ ID NO: 2に示されるアミノ酸配列と少なくとも75%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質をコードする核酸、
(d)SEQ ID NO: 1の塩基配列からなる核酸、
(e)SEQ ID NO: 1において1または複数個の塩基が欠失、置換および/または付加された塩基配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質をコードする核酸、
(f)SEQ ID NO: 1に示される塩基配列と少なくとも83%以上の配列同一性を有する塩基配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質をコードする核酸、
(g)SEQ ID NO: 1に示される塩基配列と相補的な塩基配列と、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズする塩基配列からなり、かつ、植物に乾性の搾汁特性を付与するタンパク質をコードする核酸、
からなる群より選択される核酸。
The following (a) to (g);
(A) a nucleic acid encoding a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2,
(B) a nucleic acid encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted and / or added in SEQ ID NO: 2, and which imparts dry squeezing characteristics to plants,
(C) a nucleic acid that encodes a protein comprising an amino acid sequence having at least 75% sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and imparting dry squeezing characteristics to plants
(D) a nucleic acid comprising the base sequence of SEQ ID NO: 1,
(E) a nucleic acid encoding a protein consisting of a base sequence in which one or more bases are deleted, substituted and / or added in SEQ ID NO: 1, and which imparts dry squeezing characteristics to plants,
(F) a nucleic acid encoding a protein comprising a base sequence having at least 83% sequence identity with the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 and imparting dry squeezing characteristics to plants
(G) Coding a protein consisting of a base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 and a base sequence that hybridizes under stringent conditions and imparts dry squeezing characteristics to plants Nucleic acid to
A nucleic acid selected from the group consisting of:
請求項2の(a)〜(g)記載の核酸が導入され、乾性の搾汁特性を有する形質転換植物。   A transformed plant into which the nucleic acid according to (a) to (g) of claim 2 has been introduced and has dry squeezing characteristics. 請求項2の(a)〜(g)記載の核酸を植物に導入する工程を含む、乾性の搾汁特性を有する形質転換植物を作製する方法。   A method for producing a transformed plant having dry squeezing characteristics, comprising the step of introducing the nucleic acid according to (a) to (g) of claim 2 into a plant. 請求項10記載の核酸を植物に導入することを特徴とする、植物に乾性の搾汁特性を付与する方法。   11. A method for imparting dry squeezing characteristics to a plant, comprising introducing the nucleic acid according to claim 10 into the plant. 植物においてSEQ ID NO: 1の塩基番号115の塩基欠失または塩基置換、塩基番号3690〜3701の塩基欠失、塩基番号3783の塩基置換、塩基番号3869と3870の間の塩基付加、塩基番号3979の塩基置換、塩基番号4012〜4015の塩基欠失、塩基番号4069の塩基置換、塩基番号4076の塩基置換、塩基番号4079と4080の間の塩基付加、塩基番号4086〜4088の塩基欠失、塩基番号4093の塩基置換で示される塩基配列を含む、植物の乾汁性を判定するためのマーカー。 SEQ ID NO: 1 base deletion or base substitution of SEQ ID NO: 1 , base deletion of base numbers 3690 to 3701, base substitution of base number 3783, base addition between base numbers 3869 and 3870, base number 3979 in plants Base substitution, base number 4012-4015 base deletion, base number 4069 base substitution, base number 4076 base substitution, base addition between base numbers 4079 and 4080, base number 4086-4088 base deletion, base A marker for judging the dryness of a plant, comprising the base sequence represented by the base substitution No. 4093. 植物においてSEQ ID NO: 1の塩基番号115の塩基欠失または塩基置換、塩基番号3690〜3701の塩基欠失、塩基番号3783の塩基置換、塩基番号3869と3870の間の塩基付加、塩基番号3979の塩基置換、塩基番号4012〜4015の塩基欠失、塩基番号4069の塩基置換、塩基番号4076の塩基置換、塩基番号4079と4080の間の塩基付加、塩基番号4086〜4088の塩基欠失、塩基番号4093の塩基置換で示される塩基配列を含むマーカーの有無を調べることを含む、植物の乾汁性を判定するためのマーカーを検出し、検出されたマーカーが、変異を含むことにより上記の塩基配列の一部分がタンパク質に翻訳されない場合には該植物は汁性の搾汁特性を有すると判定し、上記変異を含まない場合には乾性の搾汁特性を有すると判定する工程を含む、植物の乾汁性を判定する方法。 SEQ ID NO: 1 base deletion or base substitution of SEQ ID NO: 1 , base deletion of base numbers 3690 to 3701, base substitution of base number 3783, base addition between base numbers 3869 and 3870, base number 3979 in plants Base substitution, base number 4012-4015 base deletion, base number 4069 base substitution, base number 4076 base substitution, base addition between base numbers 4079 and 4080, base number 4086-4088 base deletion, base Detecting a marker for judging the dryness of a plant, including examining the presence or absence of a marker containing the base sequence represented by the base substitution of No. 4093, and the detected marker contains a mutation to detect the above-mentioned base Determining that the plant has squeezed squeezing characteristics if a portion of the sequence is not translated into protein, and determining that it has dry squeezing characteristics if it does not contain the mutation. A method for determining dryness.
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