JP2017140024A - アブラナ属の変異アセトヒドロキシ酸シンターゼ遺伝子 - Google Patents

アブラナ属の変異アセトヒドロキシ酸シンターゼ遺伝子 Download PDF

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Abstract

【課題】イミダゾリノノン,スルホイルウレア,トリアゾロピミジン,ピリミジニルチオベンゾエート等及びこれらの混合物から選択される、アセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHSA)阻害性除草剤に耐性のある植物の提供。【解決手段】アブラナ属AHSAのA205,D376,W574,R577位又はS653であるアセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHSA)I遺伝子を有する親系統に由来する非トランスジェニック除草剤耐性植物で、AHSAI遺伝子に人工的に導入した標的変異をゲノムに含み、人工的に導入した標的を含むAHASI蛋白質を発現し、人工的に導入した標的変異が、205位アラニンがバリン又はアスパラギン酸へ、376位のアスパラギン酸がグルタミン酸へ、577位のアルギニンがトリプトファンへ或いは653位のセリンがアスパラギン酸又はトレオニンへ、置換が選択された非トランスジェニック除草剤耐性植物である、変異AHSA。【選択図】なし

Description

関連特許出願の相互参照
本出願は,米国特許仮出願60/977,944(2007年10月5日出願)に基づく優先権を主張しており,この出願は,明細書,図面,表を含めその全体がすべての目的のために参照として本明細書に組み込まれる。
発明の分野
本発明は,除草剤耐性植物および種子の分野に関し,特に,アセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHAS)遺伝子および蛋白質における変異に関する。
発明の背景
以下の説明は,単に本発明の理解を助けるために提供され,本発明に対する従来技術を記載するかまたは構成すると認めるものではない。
除草剤寛容性植物の有益性は知られている。例えば,除草剤寛容性植物は,雑草を防除するための耕うんの必要性を低減させ,このことにより土壌の浸食を有効に低減することができる。
外因性変異遺伝子を植物に導入することは,これまでに多く記述されている。例えば,米国特許4,545,060は,植物のゲノムに,酵素をその競合的阻害剤であるグリホセートに対してより耐性にする少なくとも1つの変異を有するEPSPS変種をコードする遺伝子を導入することにより,植物のグリホセートに対する耐性を増加することに関する。
AHAS遺伝子における変異のいくつかの例が知られている。例えば,米国特許7,094,606を参照。
化学的変異導入により,低発現しているAHAS I遺伝子中に変異が見いだされた。この変異は,PM−1として知られる(シロイヌナズナのアセト乳酸シンターゼ(ALS)アミノ酸配列に基づいて653として知られる同等の位置における変異,セリンからアスパラギンへのアミノ酸の変化,それぞれ次のようにコードされる-ATからAT)
。高発現している遺伝子AHAS IIIに別の変異が見いだされ,これはPM−2として知られる(574として知られる同等の位置における変異,トリプトファンからロイシンへのアミノ酸の変化,それぞれ次のようにコードされる-TGからTG)。これら
の2つの変異,すなわちPM−1およびPM−2を組み合わせたものが,クリアフィールド(Clearfield)キャノーラとして知られるキャノーラの商業的亜種である(Tan et al.,2005)。
発明の概要
本発明は,部分的には,変異アセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHAS)核酸,および変異した核酸によりコードされる蛋白質に関する。本発明はまた,部分的には,これらの変異した核酸および蛋白質を含むキャノーラ植物,細胞,および種子に関する。
1つの観点においては,配列番号1のA205,D376,W574,R577,およ
びS653からなる群より選択される位置に対応する1またはそれ以上のアミノ酸位置において変異を有するアブラナ属アセトヒドロキシ酸シンターゼ蛋白質をコードする単離された核酸が提供される。ある態様においては,単離された核酸は,配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからバリンへの置換,配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからアスパラギン酸への置換,配列番号1の376位に対応する位置におけるアスパラギン酸からグルタミン酸への置換,配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからシステインへの置換,配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換,配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからメチオニンへの置換,配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからセリンへの置換,配列番号1の577位に対応する位置におけるアルギニンからトリプトファンへの置換,配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換および配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換からなる群より選択される1またはそれ以上の変異を有する蛋白質をコードする。ある態様においては,変異は配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換であり,ここで,変異はアブラナ属AHAS I遺伝子のS653Nではない。ある態様においては,変異は配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換である。ある態様においては,変異は配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換であり,ここで,変異はアブラナ属AHAS III遺伝子のW574Lではない。ある態様においては,変異は配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからバリンへの置換である。別の態様においては,変異は,配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからアスパラギン酸への置換である。別の態様においては,単離された核酸は,表2に示される変異から選択される変異を有する蛋白質をコードする。ある態様においては,単離された核酸は2またはそれ以上の変異を有する蛋白質をコードする。ある態様においては,2またはそれ以上の変異は表2から選択される。ある態様においては,単離された核酸は,配列番号1のS653に対応する位置に変異を有し,配列番号1のA205,D376,W574,およびR577からなる群より選択される位置に対応する1またはそれ以上のアミノ酸位置において変異を有する蛋白質をコードする。別の態様においては,単離された核酸は,配列番号1のW574に対応する位置において変異を有し,配列番号1のR577に対応する位置において変異を有する蛋白質をコードする。ある態様においては,単離された核酸は,AHAS阻害性除草剤による阻害に耐性であるアセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHAS)蛋白質をコードする。ある態様においては,AHAS阻害性除草剤は,イミダゾリノン,スルホニルウレア,トリアゾロピリミジン,ピリミジニルチオベンゾエート,スルホニルアミノ−カルボニルトリアゾリノン,およびこれらの混合物からなる群より選択される除草剤である。ある態様においては,除草剤はイミダゾリノン除草剤である。ある態様においては,除草剤はスルホニルウレア除草剤である。ある態様においては,単離された核酸は,図2のアミノ酸配列の1またはそれ以上と70%またはそれ以上の同一性を含むAHAS蛋白質をコードする。ある態様においては,単離された核酸はセイヨウアブラナAHAS蛋白質をコードする。別の態様においては,単離された核酸はセイヨウアブラナAHAS I蛋白質をコードする。ある態様においては,単離された核酸はセイヨウアブラナAHAS III蛋白質をコードする。
別の観点においては,配列番号1のA205,D376,W574,R577,およびS653からなる群より選択される位置に対応する1またはそれ以上のアミノ酸位置において変異を有するアブラナ属アセトヒドロキシ酸シンターゼ蛋白質をコードする単離された核酸を含む発現ベクターが提供される。ある態様においては,発現ベクターは,配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからバリンへの置換,配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからアスパラギン酸への置換,配列番号1の376位に対応する位置におけるアスパラギン酸からグルタミン酸への置換,配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからシステインへの置換,配列番号1の57
4位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換,配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからメチオニンへの置換,配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからセリンへの置換,配列番号1の577位に対応する位置におけるアルギニンからトリプトファンへの置換,配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換および配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換からなる群より選択される1またはそれ以上の変異を有する蛋白質をコードする単離された核酸を含む。ある態様においては,変異は,配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換であり,ここで,変異はアブラナ属AHAS I遺伝子のS653Nではない。ある態様においては,変異は配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換である。ある態様においては,変異は配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換であり,ここで,変異はアブラナ属AHAS III遺伝子のW574Lではない。ある態様においては,変異は配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからバリンへの置換である。別の態様においては,変異は配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからアスパラギン酸への置換である。
別の観点においては,アブラナ属アセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHAS)遺伝子を有する植物が提供され,ここで,該遺伝子は,配列番号1のA205,D376,W574,R577,およびS653からなる群より選択される位置に対応する1またはそれ以上のアミノ酸位置において変異を有する蛋白質をコードする。別の観点においては,アブラナ属アセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHAS)遺伝子を有する植物が提供され,ここで,該植物はAHAS阻害性除草剤に耐性であり,該遺伝子は,配列番号1のA205,D376,W574,R577,およびS653からなる群より選択される位置に対応する1またはそれ以上のアミノ酸位置において変異を有する蛋白質をコードする。上述の観点のある態様においては,植物は,配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからバリンへの置換,配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからアスパラギン酸への置換,配列番号1の376位に対応する位置におけるアスパラギン酸からグルタミン酸への置換,配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからシステインへの置換,配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換,配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからメチオニンへの置換,配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからセリンへの置換,配列番号1の577位に対応する位置におけるアルギニンからトリプトファンへの置換,配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換および配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換からなる群より選択される1またはそれ以上の変異を有する蛋白質をコードするAHAS遺伝子を有する。ある態様においては,変異は配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換であり,ここで,変異はアブラナ属AHAS I遺伝子のS653Nではない。ある態様においては,変異は配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換である。ある態様においては,変異は配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換であり,ここで,変異はアブラナ属AHAS III遺伝子のW574Lではない。ある態様においては,変異は配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからバリンへの置換である。別の態様においては,変は配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからアスパラギン酸への置換である。別の態様においては,変異は表2に示される変異から選択される。ある態様においては,植物は,2またはそれ以上の変異を有する蛋白質をコードするAHAS遺伝子を有する。ある態様においては,2またはそれ以上の変異は表2から選択される。ある態様においては,植物は,配列番号1のS653に対応する位置において変異を有し,配列番号1のA205,D376,W574,およびR577からなる群より選択される位置に対応する1またはそれ以上のアミノ酸位置において
変異を有する蛋白質をコードするAHAS遺伝子を有する。別の態様においては,植物は,配列番号1のW574に対応する位置において変異を有し,かつ配列番号1のR577に対応する位置において変異を有する蛋白質をコードするAHAS遺伝子を有する。ある態様においては,植物は,AHAS阻害性除草剤による阻害に耐性である蛋白質をコードするAHAS遺伝子を有する。ある態様においては,植物は,図2のアミノ酸配列の1またはそれ以上と70%またはそれ以上の同一性を含む蛋白質をコードするAHAS遺伝子を有する。ある態様においては,植物は,少なくとも1つのAHAS阻害性除草剤の適用に対して耐性である。ある態様においては,AHAS阻害性除草剤は,イミダゾリノン,スルホニルウレア,トリアゾロピリミジン,ピリミジニルチオベンゾエート,スルホニルアミノ−カルボニルトリアゾリノン,およびこれらの混合物からなる群より選択される除草剤である。ある態様においては,除草剤はイミダゾリノン除草剤である。ある態様においては,除草剤はスルホニルウレア除草剤である。ある態様においては,植物は,表2に挙げられる系統から選択される系統の種子を生長させることにより製造されるアブラナ属植物である。ある態様においては,植物はアブラナ属の種である。別の態様においては,植物はセイヨウアブラナである。ある態様においては,植物は,春菜種(Spring Oilseed Rape)および冬菜種(Winter Oilseed Rape)から選択される。ある態様においては,植物はセイヨウアブラナAHAS蛋白質をコードするAHAS遺伝子を有する。別の態様においては,植物はセイヨウアブラナAHAS I蛋白質をコードするAHAS遺伝子を有する。ある態様においては,植物はセイヨウアブラナAHAS III蛋白質をコードするAHAS遺伝子を有する。ある態様においては,植物は非トランスジェニックである。
1つの観点においては,配列番号1のA205,D376,W574,R577,およびS653からなる群より選択される位置に対応する1またはそれ以上のアミノ酸位置において変異を有する蛋白質をコードするアブラナ属アセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHAS)遺伝子を有する種子提供される。ある態様においては,種子は,配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからバリンへの置換,配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからアスパラギン酸への置換,配列番号1の376位に対応する位置におけるアスパラギン酸からグルタミン酸への置換,配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからシステインへの置換,配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換,配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからメチオニンへの置換,配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからセリンへの置換,配列番号1の577位に対応する位置におけるアルギニンからトリプトファンへの置換,配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換,および配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換からなる群より選択される1またはそれ以上の変異を有する蛋白質をコードするAHAS遺伝子を有する。ある態様においては,変異は配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換であり,ここで,変異はアブラナ属AHAS I遺伝子のS653Nではない。ある態様においては,変異は配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換である。ある態様においては,変異は配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換であり,ここで,変異はアブラナ属AHAS III遺伝子のW574Lではない。ある態様においては,変異は配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからバリンへの置換である。別の態様においては,変異は配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからアスパラギン酸への置換である。別の態様においては,変異は表2に示される変異から選択される。ある態様においては,種子は2またはそれ以上の変異を有する蛋白質をコードするAHAS遺伝子を有する。ある態様においては,2またはそれ以上の変異は表2から選択される。ある態様においては,配列番号1のS653に対応する位置において変異を有し,かつ配列番号1のA205,D376,W574,およびR577からなる群より選択される位置に対応する1または
それ以上のアミノ酸位置において変異を有する蛋白質をコードするAHAS遺伝子を有する。別の態様においては,種子は,配列番号1のW574に対応する位置において変異を有し,配列番号1のR577に対応する位置において変異を有する蛋白質をコードするAHAS遺伝子を有する。ある態様においては,種子は,AHAS阻害性除草剤による阻害に耐性である蛋白質をコードするAHAS遺伝子を有する。ある態様においては,種子は,図2のアミノ酸配列の1またはそれ以上と70%またはそれ以上の同一性を含む蛋白質をコードするAHAS遺伝子を有する。ある態様においては,種子は,少なくとも1つのAHAS阻害性除草剤の適用に耐性である。ある態様においては,AHAS阻害性除草剤は,イミダゾリノン,スルホニルウレア,トリアゾロピリミジン,ピリミジニルチオベンゾエート,スルホニルアミノ−カルボニルトリアゾリノン,およびこれらの混合物からなる群より選択される除草剤である。ある態様においては,除草剤はイミダゾリノン除草剤である。ある態様においては,除草剤はスルホニルウレア除草剤である。ある態様においては,種子はアブラナ属種子である。ある態様においては,種子はセイヨウアブラナAHAS蛋白質をコードするAHAS遺伝子を有する。別の態様においては,種子はセイヨウアブラナAHAS I蛋白質をコードするAHAS遺伝子を有する。ある態様においては,種子はセイヨウアブラナAHAS III蛋白質をコードするAHAS遺伝子を有する。ある態様においては,種子はアブラナ属植物系統の種子であり,この系統は,表2に挙げられる系統から選択される。ある態様においては,種子は非トランスジェニックである。ある態様においては,本明細書に記載される方法により得られる植物から生成される種子を提供する。別の態様においては,種子はキャノーラ種子である。
別の観点においては,除草剤耐性植物を製造する方法が提供される。この方法は植物細胞にアセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHAS)遺伝子に標的とする変異を有する遺伝子修復オリゴ核酸塩基(GRON)を導入して,配列番号1のA205,D376,W574,およびS653からなる群より選択される位置に対応する1またはそれ以上のアミノ酸位置において変異を有するAHAS蛋白質を発現するAHAS遺伝子を有する植物細胞を生成し;AHAS阻害性除草剤の存在下で対応する野生型植物細胞と比較して実質的に正常な生長および触媒活性を有する植物細胞を同定し;そして,前記植物細胞から変異したAHAS遺伝子を有する非トランスジェニック除草剤耐性植物を再生する,の各工程を含む。別の観点においては,植物の除草剤耐性を増加させる方法が提供され,この方法は,(a)第1のアブラナ属植物と第2のアブラナ属植物を交配させ,ここで,第1の植物はアブラナ属アセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHAS)遺伝子を含み,ここで,遺伝子は,配列番号1のA205,D376,W574,R577,およびS653からなる群より選択される位置に対応する1またはそれ以上のアミノ酸位置において変異を有する蛋白質をコードしており;(b)交配から得られた集団を,増加したAHAS除草剤耐性についてスクリーニングし;(c)交配の結果生じた,AHAS除草剤耐性が増加したメンバーを選択し;そして(d)交配から得られた種子を生成する,の各工程を含む。ある態様においては,ハイブリッド種子は上述のいずれかの方法により製造される。ある態様においては,植物は上述のいずれかの方法により製造された種子から生長させる。別の観点においては,植物を含む畑において雑草を防除する方法が提供され,この方法は,有効量の少なくとも1つのAHAS阻害性除草剤を前記雑草および植物を含む畑に適用し,植物はアブラナ属アセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHAS)遺伝子を有しており,遺伝子は配列番号1のA205,D376,W574,R577,およびS653からなる群より選択される位置に対応する1またはそれ以上のアミノ酸位置において変異を有する蛋白質をコードする。ある態様においては,AHAS阻害性除草剤は,イミダゾリノン,スルホニルウレア,トリアゾロピリミジン,ピリミジニルチオベンゾエート,スルホニルアミノ−カルボニルトリアゾリノン,およびこれらの混合物からなる群より選択される除草剤である。別の態様においては,AHAS阻害性除草剤はイミダゾリノン除草剤である。別の態様においては,AHAS阻害性除草剤はスルホニルウレア除草剤である。
"核酸"または"核酸配列"との用語は,オリゴヌクレオチド,ヌクレオチドまたはポリヌクレオチド,およびこれらのフラグメントまたは一部を表し,これは一本鎖であっても二本鎖であってもよく,センス鎖であってもアンチセンス鎖であってもよい。核酸はDNAであってもRNAであってもよく,天然起源のものであっても合成のものであってもよい。例えば,核酸には,mRNAまたはcDNAが含まれる。核酸には,増幅された(例えば,ポリメラーゼ連鎖反応を用いて)核酸が含まれる。"NTwt###NTmut"との慣用表記法は,核酸中の位置###において野生型ヌクレオチドNTwtが変異型NTmutで置き換えられることにより生ずる変異を示すために用いられる。ヌクレオチドの1文字コードは"the U.S.Patent Office Manual of P
atent Examining Procedure",第2422章,表1に示され
るとおりである。この点に関して,ヌクレオチドの表記では,"R"はプリン,例えばグアニンまたはアデニンを意味し,"Y"はピリミジン,例えばシトシンまたはチミン(RNAの場合にはウラシル)を意味し,"M"はアデニンまたはシトシンを意味し,"K"はグアニンまたはチミンを意味し,"W"はアデニンまたはチミンを意味する。
"遺伝子"とは,RNAを生成するのに必要な制御配列およびコーディング配列を含むDNA配列を表し,これは,非コーディング機能(例えば,リボソームまたはトランスファーRNA)を有していてもよく,またはポリペプチドまたはポリペプチド前駆体を含んでいてもよい。RNAまたはポリペプチドは,全長コーディング配列によりコードされていてもよく,または,所望の活性または機能が維持される限り,コーディング配列の任意の一部によりコードされていてもよい。本明細書において用いる場合,"AHAS遺伝子"との用語は,アブラナ属AHAS遺伝子に対して相同性を有する遺伝子を表す。ある態様においては,AHAS遺伝子は,特定のアブラナ属AHAS遺伝子,例えば,セイヨウアブラナAHAS遺伝子IまたはセイヨウアブラナAHAS遺伝子IIIに対して,70%;75%;80%;85%;90%;95%;96%;97%;98%;99%;または100%の同一性を有する。ある態様においては,AHAS遺伝子は,図3の配列から選択される配列に対して,60%;70%;75%;80%;85%;90%;95%;96%;97%;98%;99%;または100%の同一性を有する。ある態様においては,AHAS遺伝子は少なくとも1つの変異により改変されている。別の態様においては,AHAS遺伝子は,少なくとも2つの変異により改変されている。ある態様においては,AHAS遺伝子は,表2に示される変異から選択される少なくとも1つの変異により改変されている。ある態様においては,AHAS遺伝子は,表2に示される少なくとも2つの変異により改変されている。ある態様においては,変異は保存的変異である。
"コーディング配列"とは,転写されるか,および/または翻訳されて,mRNAおよび/またはポリペプチドまたはそのフラグメントを生成する核酸またはその相補体,またはその一部の配列を意味する。コーディング配列はゲノムDNAまたは未成熟一次RNA転写産物中にエクソンを含み,これは細胞の生化学的機構により一緒に連結されて,成熟mRNAを与える。アンチセンス鎖はそのような核酸の相補体であり,コードされる配列はここから推定することができる。
"非コーディング配列"とは,インビボでアミノ酸に転写されない核酸またはその相補体の配列またはその一部,または,tRNAがアミノ酸を配置するよう相互作用しないかまたは配置しようとしない配列を意味する。非コーディング配列には,ゲノムDNAまたは未成熟一次RNA転写産物中のイントロン配列,および遺伝子付随配列,例えばプロモーター,エンハンサー,サイレンサー等の両方が含まれる。
核酸塩基は塩基であり,ある好ましい態様においては,プリン,ピリミジン,またはこれらの誘導体または類似体である。ヌクレオシドは,ペントースフラノシル成分を含む核酸塩基,例えば,任意に置換されていてもよいリボシドまたは2’−デオキシリボシドで
ある。ヌクレオシドは,リンを含んでいても含んでいなくてもよいいくつかの連結成分の1つにより連結することができる。未置換ホスホジエステル結合により連結されているヌクレオシドは,ヌクレオチドと称される。本明細書において用いる場合,"核酸塩基"との用語には,ペプチド核酸塩基,ペプチド核酸のサブユニット,およびモルホリン核酸塩基,ならびにヌクレオシドおよびヌクレオチドが含まれる。
オリゴ核酸塩基は,核酸塩基を含むポリマーである。好ましくはその少なくとも一部は,相補的配列を有するDNAに,ワトソンクリック塩基対形成によりハイブリダイズすることができる。オリゴ核酸塩基鎖は,単一の5’および3’末端を有することができ,これはポリマー中の最終の核酸塩基である。特定のオリゴ核酸塩基鎖は,すべてのタイプの核酸塩基を含むことができる。オリゴ核酸塩基化合物は,相補的であってワトソンクリック塩基対形成によりハイブリダイズすることができる1またはそれ以上のオリゴ核酸塩基鎖を含む化合物である。リボ型の核酸塩基には,2’炭素がヒドロキシル,アルキルオキシまたはハロゲンで置換されているメチレンであるペントースフラノシル含有核酸塩基が含まれる。デオキシリボ型の核酸塩基は,リボ型の核酸塩基以外の核酸塩基であり,これには,ペントースフラノシル成分を含まないすべての核酸塩基が含まれる。
ある態様においては,オリゴ核酸塩基鎖には,オリゴ核酸塩基鎖およびオリゴ核酸塩基鎖のセグメントまたは領域の両方が含まれる。オリゴ核酸塩基鎖は3’末端および5’末端を有することができ,オリゴ核酸塩基鎖が鎖と同一の広がりを持つ場合,鎖の3’および5’末端は鎖の3’および5’末端でもある。
本明細書において用いる場合,"遺伝子修復オリゴ核酸塩基"との用語は,混合デュープレックスオリゴヌクレオチド,非ヌクレオチド含有分子,一本鎖オリゴデオキシヌクレオチドおよび他の遺伝子修復分子を含むオリゴ核酸塩基を表す。
核酸(例えば,RNA,DNA,または混合ポリマー等のオリゴヌクレオチド)について"単離された"とは,これが天然に生ずるゲノムの実質的な部分から分離されているか,および/または,そのような核酸に天然に付随する他の細胞成分から実質的に分離されている核酸を意味する。例えば,合成により製造された(例えば,連続的な塩基縮合により)核酸は,単離されたものと考えられる。同様に,組換え的に発現された,クローニングされた,プライマー伸張反応(例えばPCR)により生成した,または他の方法によりゲノムから切り出された核酸もまた,単離されたものと考えられる。
"アミノ酸配列"とは,ポリペプチドまたは蛋白質の配列を表す。"AAwt###AA
mut"との慣用表記法は,ポリペプチド中の位置###において野生型アミノ酸AAw
tが変異体AAmutで置き換えられることにより生ずる変異を示すために用いられる。
"相補体"とは,核酸に対する標準的なワトソン−クリック塩基対規則にしたがう相補的配列を意味する。相補的配列はまた,DNA配列に相補的なRNAの配列またはその相補的配列であってもよく,cDNAであってもよい。
"実質的に相補的な"とは,ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で2つの配列がハイブリダイズすることを意味する。当業者は実質的に相補的な配列はその全長にわたってハイブリダイズする必要はないことを理解するであろう。
本明細書において用いる場合,"コドン"との用語は,蛋白質合成の間にポリペプチド鎖中への特定のアミノ酸の挿入を決定する遺伝的コードまたは蛋白質合成の停止のシグナルを構成する,3つの隣接するヌクレオチド(RNAまたはDNAのいずれか)の配列を表す。"コドン"との用語はまた,元のDNAが転写されたメッセンジャーRNA中の3つの
ヌクレオチドの対応する(そして相補的な)配列を表すためにも用いられる。
本明細書において用いる場合,"AHAS蛋白質"との用語は,アブラナ属AHAS蛋白質に相同性を有する蛋白質を表す。ある態様においては,AHAS蛋白質は,特定のアブラナ属AHAS蛋白質,例えば,セイヨウアブラナAHAS蛋白質IまたはセイヨウアブラナAHAS蛋白質IIIと,70%;75%;80%;85%;90%;95%;96%;97%;98%;99%;または100%の同一性を有する。ある態様においては,AHAS蛋白質は,図2の配列から選択される配列と,70%;75%;80%;85%;90%;95%;96%;97%;98%;99%;または100%の同一性を有する。ある態様においては,AHAS蛋白質は少なくとも1つの変異により改変されている。別の態様においては,AHAS蛋白質は少なくとも2つの変異により改変されている。ある態様においては,AHAS蛋白質は,表2に示される変異から選択される少なくとも1つの変異により改変されている。ある態様においては,AHAS蛋白質は表2に示される少なくとも2つの変異により改変されている。ある態様においては,変異は保存的変異である。
"野生型"との用語は,その遺伝子または遺伝子産物が天然に生ずる起源から単離されたときの特徴を有する遺伝子または遺伝子産物を表す。野生型遺伝子とは,集団中で最も高い頻度で観察され,したがって,任意に遺伝子の"正常型"または"野生型"と呼ばれる遺伝子である。"野生型"とはまた,特定のヌクレオチド位置(単数または複数)における配列,または特定のコドン位置(単数または複数)における配列,または特定のアミノ酸位置(単数または複数)における配列を表してもよい。
本明細書において用いる場合,"変異体"または"改変された"とは,野生型の遺伝子または遺伝子産物と比較したときに,配列および/または機能上の特性(すなわち,変更された特徴)に改変を示す核酸または蛋白質を表す。また,"変異体"または"改変された"とは,野生型の遺伝子または遺伝子産物と比較したときに,配列および/または機能上の特性(すなわち,変更された特徴)に改変を示す,特定のヌクレオチド位置(単数または複数)における配列,または特定のコドン位置(単数または複数)における配列,または特定のアミノ酸位置(単数または複数)における配列を表す。
"変異"とは,正常な配列または野生型配列に対して,核酸配列における少なくとも単一のヌクレオチドの変動(variation)またはポリペプチドにおける単一のアミノ酸の変動を包含することを意味する。変異には,置換,欠失,反転または挿入が含まれる。
本明細書において用いる場合,"相同性"との用語は,蛋白質およびDNAの間での配列類似性を表す。"相同性"または"相同な"との用語は,同一性の程度を表す。部分的な相同性であっても完全な相同性であってもよい。部分的に相同な配列とは,別の配列と比較したときに100%より低い配列同一性を有するものである。
"ヘテロ接合性"とは,相同な染色体セグメント中の1またはそれ以上の遺伝子座において異なるアレルを有することを表す。本明細書において用いる場合,"ヘテロ接合性"はまた,1またはそれ以上の遺伝子座において異なるアレルが検出されるサンプル,細胞,細胞集団または生物も表す。ヘテロ接合性のサンプルは,当該技術分野において知られる方法,例えば,核酸配列決定によって判定してもよい。例えば,配列決定の電気泳動像が単一の位置に2つのピークを示し,両方のピークがおおよそ同じサイズであれば,サンプルはヘテロ接合性であると特徴づけることができる。あるいは,一方のピークが他方のピークより小さいが,大きいほうのピークのサイズの少なくとも約25%のサイズであれば,サンプルはヘテロ接合性であると特徴づけることができる。ある態様においては,小さい
ほうのピークは大きいほうのピークの少なくとも約15%である。別の態様においては,小さいほうのピークは,大きいほうのピークの少なくとも約10%である。別の態様においては,小さいほうのピークは,大きいほうのピークの少なくとも約5%である。別の態様においては,小さいほうのピークは最少量で検出される。
本明細書において用いる場合,"ホモ接合性"とは,相同な染色体セグメント中の1またはそれ以上の遺伝子座において同一のアレルを有することを表す。"ホモ接合性"はまた,1またはそれ以上の遺伝子座において同じアレルが欠失していてもよいサンプル,細胞,細胞集団または生物も表す。ホモ接合性のサンプルは,当該技術分野において知られる方法,例えば,核酸配列決定により判定することができる。例えば,配列決定電気泳動像が特定の位置において単一のピークを示す場合,サンプルはその位置に関して"ホモ接合性"であると称される。
"半接合性"との用語は,第2のアレルが欠失しているために細胞または生物のジェノタイプにおいて1回のみ存在する遺伝子または遺伝子セグメントを表す。本明細書において用いる場合,"半接合性"はまた,ジェノタイプにおいて1またはそれ以上の遺伝子座におけるアレルが1回のみ検出されるサンプル,細胞,細胞集団または生物も表す。
本明細書において用いる場合,"接合性状態"との用語は,当該技術分野において知られ,本明細書に記載される方法により試験することにより判定して,ヘテロ接合性,ホモ接合性,または半接合性と思われるサンプル,細胞集団,または生物を表す。"核酸の接合
性状態"との用語は,核酸の起源が,ヘテロ接合性,ホモ接合性,または半接合性と思わ
れるか否かを判定することを意味する。"接合性状態"は,配列中の単一のヌクレオチドの相違を表してもよい。ある方法においては,単一の変異に関するサンプルの接合性状態は,野生型のホモ接合性,ヘテロ接合性(すなわち,1つの野生型アレルおよび1つの変異型アレル),変異型のホモ接合性,または半接合性(すなわち,野生型または変位型のアレルのいずれかの単一コピー)として分類することができる。
本明細書において用いる場合,"RTDS"との用語は,サイバス(Cibus)社により開発されたザ・ラピッド・トレイト・デベロップメント・システム(The Rapid Trait Development System(商標))(RTDS)を表す。RTDSは,外来遺伝子または制御配列を取り込ませることなく遺伝子配列を精密に変更するのに有効な部位特異的遺伝子改変システムである。
本明細書において用いる場合,"約"との用語は,数量的にプラスまたはマイナス10%を意味する。例えば,"約3%"は2.7−3.3%を包含し,"約10%"は9−11%を包含する。
図1は,シロイナズナ(Arabidopsis)アセトヒドロキシ酸シンターゼAHAS(配列番号1),セイヨウアブラナ(Brassica napus)AHAS I(配列番号2),およびセイヨウアブラナAHAS III(配列番号3および4)のアミノ酸のアラインメントを示す。配列番号1は,アノーテーションされたゲノムDNA配列,Genbank受託番号NC003074に基づくシロイナズナAHAS At3g48560のアミノ酸配列である。配列番号2はサイバス社優良系統BN−2およびBN−11からのセイヨウアブラナAHAS Iのアミノ酸配列である。この配列は,Genbank受託番号Z11524の翻訳産物と同一である。配列番号3は,サイバス社優良系統BN−2からのセイヨウアブラナAHAS IIIのアミノ酸配列である。この配列は,アミノ酸325のD325E置換を除き,Genbank受託番号Z11526の翻訳産物と同一である。配列番号4は,サイバス社優良系統BN−11からのセイヨウアブラナAHAS IIIのアミノ酸配列である。この配列は,配列番号1におけるアミノ酸343のE343を除き,配列番号3の翻訳産物と同一である。 図1は,シロイナズナ(Arabidopsis)アセトヒドロキシ酸シンターゼAHAS(配列番号1),セイヨウアブラナ(Brassica napus)AHAS I(配列番号2),およびセイヨウアブラナAHAS III(配列番号3および4)のアミノ酸のアラインメントを示す。配列番号1は,アノーテーションされたゲノムDNA配列,Genbank受託番号NC003074に基づくシロイナズナAHAS At3g48560のアミノ酸配列である。配列番号2はサイバス社優良系統BN−2およびBN−11からのセイヨウアブラナAHAS Iのアミノ酸配列である。この配列は,Genbank受託番号Z11524の翻訳産物と同一である。配列番号3は,サイバス社優良系統BN−2からのセイヨウアブラナAHAS IIIのアミノ酸配列である。この配列は,アミノ酸325のD325E置換を除き,Genbank受託番号Z11526の翻訳産物と同一である。配列番号4は,サイバス社優良系統BN−11からのセイヨウアブラナAHAS IIIのアミノ酸配列である。この配列は,配列番号1におけるアミノ酸343のE343を除き,配列番号3の翻訳産物と同一である。 図1は,シロイナズナ(Arabidopsis)アセトヒドロキシ酸シンターゼAHAS(配列番号1),セイヨウアブラナ(Brassica napus)AHAS I(配列番号2),およびセイヨウアブラナAHAS III(配列番号3および4)のアミノ酸のアラインメントを示す。配列番号1は,アノーテーションされたゲノムDNA配列,Genbank受託番号NC003074に基づくシロイナズナAHAS At3g48560のアミノ酸配列である。配列番号2はサイバス社優良系統BN−2およびBN−11からのセイヨウアブラナAHAS Iのアミノ酸配列である。この配列は,Genbank受託番号Z11524の翻訳産物と同一である。配列番号3は,サイバス社優良系統BN−2からのセイヨウアブラナAHAS IIIのアミノ酸配列である。この配列は,アミノ酸325のD325E置換を除き,Genbank受託番号Z11526の翻訳産物と同一である。配列番号4は,サイバス社優良系統BN−11からのセイヨウアブラナAHAS IIIのアミノ酸配列である。この配列は,配列番号1におけるアミノ酸343のE343を除き,配列番号3の翻訳産物と同一である。 図2は,表2に示される遺伝子から翻訳されたアミノ酸配列を示す。太字で示されるアミノ酸は変異を表す。 図2は,表2に示される遺伝子から翻訳されたアミノ酸配列を示す。太字で示されるアミノ酸は変異を表す。 図2は,表2に示される遺伝子から翻訳されたアミノ酸配列を示す。太字で示されるアミノ酸は変異を表す。 図2は,表2に示される遺伝子から翻訳されたアミノ酸配列を示す。太字で示されるアミノ酸は変異を表す。 図2は,表2に示される遺伝子から翻訳されたアミノ酸配列を示す。太字で示されるアミノ酸は変異を表す。 図2は,表2に示される遺伝子から翻訳されたアミノ酸配列を示す。太字で示されるアミノ酸は変異を表す。 図2は,表2に示される遺伝子から翻訳されたアミノ酸配列を示す。太字で示されるアミノ酸は変異を表す。 図2は,表2に示される遺伝子から翻訳されたアミノ酸配列を示す。太字で示されるアミノ酸は変異を表す。 図2は,表2に示される遺伝子から翻訳されたアミノ酸配列を示す。太字で示されるアミノ酸は変異を表す。 図2は,表2に示される遺伝子から翻訳されたアミノ酸配列を示す。太字で示されるアミノ酸は変異を表す。 図2は,表2に示される遺伝子から翻訳されたアミノ酸配列を示す。太字で示されるアミノ酸は変異を表す。 図2は,表2に示される遺伝子から翻訳されたアミノ酸配列を示す。太字で示されるアミノ酸は変異を表す。 図2は,表2に示される遺伝子から翻訳されたアミノ酸配列を示す。太字で示されるアミノ酸は変異を表す。 図2は,表2に示される遺伝子から翻訳されたアミノ酸配列を示す。太字で示されるアミノ酸は変異を表す。 図2は,表2に示される遺伝子から翻訳されたアミノ酸配列を示す。太字で示されるアミノ酸は変異を表す。 図2は,表2に示される遺伝子から翻訳されたアミノ酸配列を示す。太字で示されるアミノ酸は変異を表す。 図2は,表2に示される遺伝子から翻訳されたアミノ酸配列を示す。太字で示されるアミノ酸は変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図3は,表2に示されるヌクレオチド配列を示す。太字で示されるヌクレオチドは変異を表す。 図4は,実施例4に記載される散布試験の結果を示す。 図4は,実施例4に記載される散布試験の結果を示す。 図4は,実施例4に記載される散布試験の結果を示す。 図4は,実施例4に記載される散布試験の結果を示す。 図4は,実施例4に記載される散布試験の結果を示す。 図4は,実施例4に記載される散布試験の結果を示す。図中,*nt−試験せず;†−散布率は除草剤の組み合わせの合計を示す チフェンスルフロン:トリベニュロン=2:1 合計lb ai/A(ポンド活性成分/エーカー);‡−散布率は除除草剤の組み合わせの合計を示す ニコスルフロン:チフェンスルフロン=2.22:1 合計lb ai/A
発明の詳細な説明
本発明は,部分的には,例えば,サイバス社により開発された"the Rapid
Trait Development System(RTDS(登録商標)"技術を用
いて,アブラナ属のアセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHAS)遺伝子を首尾良く標的化することに関連する組成物および方法を提供する。本明細書に開示されるいすれかの変異を含む植物は,組み合わせでまたは単独で,新規な除草剤耐性製品の基礎を形成することができる。また,AHAS遺伝子の変異についてホモ接合性またはヘテロ接合性のいずれかである変異した植物から生成される種子も提供される。本明細書に開示される変異は,他の既知の任意の変異との,または将来発見される変異との組み合わせであってもよい。
RTDSは,細胞それ自身の遺伝子修復系を利用して,遺伝子配列をインサイチューで特異的に改変し,外来DNAおよび遺伝子発現制御配列を挿入しないで,標的とする遺伝子を変化させることに基づく。この方法は,ゲノムの残部を変更せずに,遺伝的配列を精密に変化させることができる。慣用的なトランスジェニック遺伝子組換え生物(GMO)とは異なり,外来性の遺伝的物質のインテグレーションはなく,外来性の遺伝的物質は植物中に残らない。RTDSにより導入される遺伝的配列の変化は,ランダムに挿入されるものではない。影響を受ける遺伝子はその天然の位置に維持されるため,ランダムな,制御されない,または有害な発現パターンは生じない。
この変化を生じさせるRTDSは,標的とする遺伝子の位置でハイブリダイズしてミスマッチした塩基対(単数または複数)を生成するよう設計された,DNAおよび修飾RNA塩基の両方,ならびに他の化学成分から構成されることができる,化学的に合成したオリゴヌクレオチドである。このミスマッチした塩基対は,細胞それ自身の天然の遺伝子修復系をその部位に引きつけるシグナルとして作用し,遺伝子中の指定されたヌクレオチド(単数または複数)を修正(置き換え,挿入または欠失)する。修正プロセスが完了すると,RTDS分子は分解され,今回改変されたまたは修復された遺伝子は,その遺伝子の通常の内因性制御メカニズムの下で発現される。
AHAS IおよびIII遺伝子中の本発明の変異は,セイヨウアブラナAHAS遺伝子および蛋白質(配列番号2,3および4を参照)を用いて記述される。本発明の組成物および方法は,他の種の変異したAHAS遺伝子(パラログ)も包含する。しかし,異なる種のAHAS遺伝子における変動のため,1つの種において変更すべきアミノ酸残基の番号は別の種におけるものと異なるかもしれない。いずれにしても,当業者は配列相同性により類似の位置を容易に同定することができる。例えば,図1は,シロイナズナAHAS(配列番号1)およびセイヨウアブラナAHAS I(配列番号2)およびAHAS III(配列番号3および配列番号4)パラログのアライメントしたアミノ酸配列を示す。すなわち,これらのパラログおよび他のパラログにおける類似の位置を同定し,変異を導入することができる。
本発明の組成物および方法は,部分的には,植物をAHAS阻害性またはALS阻害性除草剤ファミリーの除草剤に対して耐性または寛容性にする,AHAS遺伝子中の変異に関連する。本発明の組成物および方法はまた,植物の染色体またはエピゾーム配列中のA
HAS蛋白質をコードする遺伝子において所望の変異を作製するために,遺伝子修復オリゴ核酸塩基を使用することに関連する。野生型蛋白質の触媒活性を実質的に維持している変異蛋白質は,AHAS阻害性ファミリーの除草剤に対する植物の耐性または寛容性を増大させることができ,除草剤の存在または非存在にかかわらず,野生型植物と比較して,植物,その器官,組織,または細胞を実質的に正常な生長または発生させることができる。本発明の組成物および方法はまた,AHAS遺伝子が変異している非トランスジェニック植物細胞,これから再生された非トランスジェニック植物,ならびに再生された非トランスジェニック植物を用いて,異なるAHAS遺伝子に変異を有する植物または例えば変異したEPSPS遺伝子を有する植物と交配させることにより得られる植物に関する。
イミダゾリノン類は,AHAS阻害性除草剤の5つの化学ファミリーの1つである。残りの4つのファミリーは,スルホニルウレア類,トリアゾロピリミジン類,ピリミジニルチオベンゾエート類およびスルホニルアミノ−カルボニルトリアゾリノン類である(Tan et al.,2005)。
また,AHAS遺伝子中に1またはそれ以上の変異を有するトランスジェニックまたは非トランスジェニックの植物または植物細胞,例えば本明細書に開示されるものが提供される。ある態様においては,AHAS遺伝子中に1またはそれ以上の変異を有する植物または植物細胞は,AHAS阻害剤のメンバーに対して増加した耐性または寛容性を有する。ある態様においては,AHAS遺伝子中に1またはそれ以上の変異を有する植物または植物細胞は,対応する野生型の植物または細胞と比較して,植物,その器官,組織または細胞の実質的に正常な生長または発生を示すことができる。提供される特定の観点および態様は,AHAS遺伝子に変異を有する非トランスジェニック植物,例えば本明細書に開示されるものである。これは,ある態様においては,AHAS阻害性除草剤ファミリーのメンバーに対して増加した耐性または寛容性を有し,対応する野生型の植物または細胞と比較して,植物,その器官,組織または細胞の実質的に正常な生長または発生を示すことができる。すなわち,1またはそれ以上の除草剤,例えば,イミダゾリノンおよび/またはスルホニルウレアの存在下で,変異したAHAS蛋白質は野生型AHAS蛋白質と比較して実質的に同じ触媒活性を有する。
さらに,変異したAHAS遺伝子を有する,例えば,本明細書に記載される1またはそれ以上の変異を有する植物を製造する方法も提供される。好ましくは,植物は,関連する除草剤の存在または非存在にかかわらず,野生型蛋白質の触媒活性を実質的に維持している。ある態様においては,本発明の方法は,AHAS遺伝子中に1またはそれ以上の標的とする変異(例えば,本明細書に開示されるもの)を有する遺伝子修復オリゴ核酸塩基を植物細胞に導入し,そして変異したAHAS遺伝子を有する細胞,種子,または植物を同定することを含む。
種々の態様においては,本明細書に開示される植物は,いかなる種の双子葉植物,単子葉植物または裸子植物であってもよく,例えば,木または潅木として生長する任意の木性植物種,任意の草本植物,または食用果実,種子または野菜を生成する任意の種,または色とりどりのまたは香りの良い花を生成する任意の種であることができる。例えば,植物は,上で特定的に記載されたもののほか,キャノーラ,ヒマワリ,タバコ,テンサイ,綿花,トウモロコシ,コムギ,オオムギ,イネ,ソルガム,トマト,マンゴー,モモ,リンゴ,洋ナシ,イチゴ,バナナ,メロン,ジャガイモ,ニンジン,レタス,タマネギ,大豆種,サトウキビ,エンドウ,ソラマメ,ポプラ,ブドウ,柑橘類,アルファルファ,ライ麦,オートムギ,芝草および飼料草,亜麻,菜種,キュウリ,アサガオ,ニガウリ(balsam),ピーマン,ナス,マリーゴールド,ハス,キャベツ,デイジー,カーネーション,チューリップ,アヤメ,ユリ,および木の実を生成する植物からなる群の植物の種から選択することができる。
遺伝子修復オリゴ核酸塩基は,当該技術分野において一般に用いられている任意の方法,例えば,限定されないが,マイクロキャリア(遺伝子銃(biolistic)デリバリー),マイクロファイバー,ポリエチレングリコール(PEG)媒介性取り込み,エレクトロポレーション,およびマイクロインジェクションを用いて,植物細胞中に導入することができる。
また,本明細書に開示される方法にしたがって変異した細胞を,種子を生成する植物(以下,"繁殖力のある植物"と称する)を得るために培養し,そのような繁殖力のある植物から種子およびさらなる植物を製造することに関連する方法および組成物が提供される。
畑において雑草を選択的に防除する方法も提供される。この畑は,開示されるようにAHAS遺伝子が変更した植物および雑草を含み,この方法は,植物が耐性になっている畑に除草剤を適用することを含む。
また,関連する除草剤のメンバーに対する耐性または寛容性を植物に付与するか,または変異したAHAS遺伝子が野生型AHASと比較して実質的に同じ酵素活性を有するような,AHAS遺伝子中の変異も提供される。
遺伝子修復オリゴ核酸塩基
本明細書に開示される方法および組成物は,下記に詳細に説明されるコンフォメーションおよび化学を有する"遺伝子修復オリゴ核酸塩基"を用いて実施または製造することができる。本明細書において企図される"遺伝子修復オリゴ核酸塩基"とは,公開された化学文献および特許文献において,例えば,"組換え誘導性(recombinagenic)
オリゴ核酸塩基";"RNA/DNAキメラオリゴヌクレオチド";"キメラオリゴヌクレオチド";"混合デュープレックスオリゴヌクレオチド"(MDONs);"RNADNAオリゴヌクレオチド(RDOs)";"遺伝子標的化オリゴヌクレオチド;""ジェノプラスト"
;"一本鎖修飾オリゴヌクレオチド";"一本鎖オリゴデオキシヌクレオチド変異用ベクタ
ー"(SSOMVs);"デュープレックス変異用ベクター";および"ヘテロデュープレックス変異用ベクター"等の他の名称を用いて記載されている。
Kmiecの米国特許5,565,350(Kmiec I)およびKmiecの米国特許5,731,181(Kmiec II)(参照として本明細書に組み込まれる)に記載されるコンフォメーションおよび化学を有するオリゴ核酸塩基は,本発明の"遺伝子
修復オリゴ核酸塩基"として用いるのに適している。Kmiec Iおよび/またはKm
iec IIの遺伝子修復オリゴ核酸塩基は,2つの相補的鎖を含み,その一方は少なくとも1つのRNA型のヌクレオチドのセグメント("RNAセグメント")を含み,これは他方の鎖のDNA型のヌクレオチドと塩基対形成する。
Kmiec IIは,ヌクレオチドの代わりにリンおよびピリミジン塩基含有非ヌクレオチドを用いてもよいことを開示する。本発明において用いることができる別の遺伝子修復分子は,米国特許5,756,325;5,871,984;5,760,012;5,888,983;5,795,972;5,780,296;5,945,339;6,004,804;および6,010,907,および国際出願PCT/US00/23457;および国際公開WO98/49350;WO99/07865;WO99/58723;WO99/58702;およびWO99/40789(それぞれその全体が参照として本明細書に組み込まれる)に記載されている。
1つの態様においては,遺伝子修復オリゴ核酸塩基は混合デュープレックスオリゴヌクレオチド(MDON)であり,ここで,混合デュープレックスオリゴヌクレオチドのRN
A型のヌクレオチドは,2’−ヒドロキシルをフルオロ,クロロまたはブロモ官能基で置き換えることにより,または2’−O上に置換基を配置することにより,RNaseに耐性とされている。適当な置換基としては,Kmiec IIにより教示される置換基が挙げられる。別の置換基としては,米国特許5,334,711(Sproat)により教示される置換基および特許公開EP629387およびEP679657(併せてMartin出願と称し,これらは参照として本明細書に組み込まれる)により教示される置換基が挙げられる。本明細書において用いる場合,リボヌクレオチドの2’−フルオロ,クロロまたはブロモ誘導体,またはMartin出願またはSproatに記載される置換基で置換された2’−OHを有するリボヌクレオチドは,"2’−置換リボヌクレオチド"と称される。本明細書において用いる場合,"RNA型のヌクレオチド"との用語は,混合デュープレックスオリゴヌクレオチドの他のヌクレオチドと,未置換ホスホジエステル結合またはKmiec IまたはKmiec IIに教示されるいずれかの非天然型結合により連結している,2’−ヒドロキシルまたは2’−置換ヌクレオチドを意味する。本明細書において用いる場合,"デオキシリボ型のヌクレオチド"との用語は,2’−Hを有するヌクレオチドを意味し,これは,未置換ホスホジエステル結合またはKmiec IまたはKmiec IIに教示されるいずれかの非天然型結合により,遺伝子修復オリゴ核酸塩基の他のヌクレオチドと連結されることができる。
本発明の特定の態様においては,遺伝子修復オリゴ核酸塩基は,もっぱら未置換ホスホジエステル結合により連結されている混合デュープレックスオリゴヌクレオチド(MDON)である。別の態様においては,結合は,置換されたホスホジエステル,ホスホジエステル誘導体およびKmiec IIに教示されるような非リン系結合によるものである。さらに別の態様においては,混合デュープレックスオリゴヌクレオチド中のそれぞれのRNA型のヌクレオチドは2’−置換ヌクレオチドである。2’−置換リボヌクレオチドの特に好ましい態様は,2’−フルオロ,2’−メトキシ,2’−プロピルオキシ,2’−アリルオキシ,2’−ヒドロキシルエチルオキシ,2’−メトキシエチルオキシ,2’−フルオロプロピルオキシおよび2’−トリフルオロプロピルオキシ置換リボヌクレオチドである。2’−置換リボヌクレオチドのより好ましい態様は,2’−フルオロ,2’−メトキシ,2’−メトキシエチルオキシ,および2’−アリルオキシ置換ヌクレオチドである。別の態様においては,混合デュープレックスオリゴヌクレオチドは,未置換ホスホジエステル結合により連結されている。
1つの型の2’−置換RNA型のヌクレオチドのみを有する混合デュープレックスオリゴヌクレオチド(MDON)はより便利に合成することができるが,本発明の方法は,2またはそれ以上の型のRNA型のヌクレオチドを有する混合デュープレックスオリゴヌクレオチドを用いても実施することができる。RNAセグメントの機能は,2つのRNA型のトリヌクレオチドの間にデオキシヌクレオチドが導入されることにより引き起こされる中断によっては影響を受けない。したがって,RNAセグメントとの用語は,"中断され
たRNAセグメント"等の用語を包含する。中断されていないRNAセグメントは,連続
的RNAセグメントと称される。別の態様においては,RNAセグメントは,RNase耐性および未置換2’−OHヌクレオチドを交互に含むことができる。混合デュープレックスオリゴヌクレオチドは,好ましくは100ヌクレオチド未満,より好ましくは85ヌクレオチド未満であり,50より多いヌクレオチドを有する。第1および第2の鎖はワトソンクリック塩基対形成する。1つの態様においては,混合デュープレックスオリゴヌクレオチドの鎖は,リンカー,例えば,一本鎖ヘキサ,ペンタまたはテトラヌクレオチドにより共有結合されており,このため第1の鎖および第2の鎖は,単一の3’末端および単一の5’末端を有する単一のオリゴヌクレオチド鎖のセグメントである。3’および5’末端は,"ヘアピンキャップ"を付加することにより保護することができ,このことにより3’および5’末端ヌクレオチドは隣接するヌクレオチドとワトソンクリック対を形成する。さらに,第2のヘアピンキャップを,3’および5’末端から離れた位置の第1の鎖
と第2の鎖との間の接合部に配置することができ,これにより第1の鎖と第2の鎖との間のワトソンクリック対が安定化される。
第1の鎖および第2の鎖は,標的遺伝子の2つのフラグメントと相同な2つの領域を含み,すなわち,標的遺伝子と同じ配列を有する。相同領域は,RNAセグメントのヌクレオチドを含み,連結DNAセグメントの1またはそれ以上のDNA型のヌクレオチドを含んでいてもよく,また,介在DNAセグメント中にはないDNA型のヌクレオチドを含んでいてもよい。相同性の2つの領域は,"非相同領域"と称される,標的遺伝子の配列とは異なる配列を有する領域により分離されており,かつそれぞれ隣接している。非相同領域は,1個,2個または3個のミスマッチしたヌクレオチドを含むことができる。ミスマッチしたヌクレオチドは,連続的であってもよく,あるいは標的遺伝子と相同な1または2個のヌクレオチドにより分離されていてもよい。あるいは,非相同領域はまた,1,2,3,または5またはそれ以下のヌクレオチドの挿入を含むことができる。あるいは,混合デュープレックスオリゴヌクレオチドの配列は,混合デュープレックスオリゴヌクレオチドからの1,2,3または5またはそれ以下のヌクレオチドの欠失によってのみ,標的遺伝子の配列と異なっていてもよい。この場合,非相同領域の長さおよび位置は,混合デュープレックスオリゴヌクレオチドのヌクレオチドが非相同領域中にない場合であっても,欠失の長さであるとみなされる。置換(単数または複数)が意図される場合,2つの領域に相補的な標的遺伝子のフラグメント間の距離は,非相同領域の長さと同一である。非相同領域が挿入を含む場合,このことにより相同領域は,混合デュープレックスオリゴヌクレオチド中で,その相補的相同フラグメントが遺伝子中で離れているよりさらに遠くに離れており,非相同領域が欠失をコードする場合にはその逆があてはまる。
混合デュープレックスオリゴヌクレオチドのRNAセグメントは,それぞれ相同領域,すなわち,標的遺伝子のフラグメントと配列が同一である領域の一部である。これらのセグメントは,一緒になって,好ましくは,少なくとも13個のRNA型のヌクレオチドを含み,好ましくは16から25個のRNA型のヌクレオチドを含み,またはさらにより好ましくは18から22のRNA型のヌクレオチドを含み,または最も好ましくは20ヌクレオチドを含む。1つの態様においては,相同性領域のRNAセグメントは,介在DNAセグメントにより分離されかつ隣接しており,すなわち"接続"されている。1つの態様においては,非相同領域の各ヌクレオチドは介在DNAセグメントのヌクレオチドである。混合デュープレックスオリゴヌクレオチドの非相同領域を含む介在DNAセグメントは"
変異誘発セグメント"と称される。
本発明の別の態様においては,遺伝子修復オリゴ核酸塩基(GRON)は一本鎖オリゴデオキシヌクレオチド変異誘発ベクター(SSOMV)であり,国際出願PCT/US00/23457,米国特許6,271,360,6,479,292,および7,060,500(その全体が参照として本明細書に組み込まれる)に開示されている。SSOMVの配列は,米国特許5,756,325;5,871,984;5,760,012;5,888,983;5,795,972;5,780,296;5,945,339;6,004,804;および6,010,907および国際公開WO98/49350;WO99/07865;WO99/58723;WO99/58702;およびWO99/40789に記載される変異誘発ベクターと同じ原理に基づく。SSOMVの配列は,所望の遺伝的変更を含む領域(変異誘発領域と称される)により隔てられている,標的配列と相同な2つの領域を含む。変異誘発領域は,標的配列中で相同領域を隔てている配列と同じ長さであるが配列が異なる配列を有することができる。そのような変異誘発領域は,置換を引き起こす。あるいは,SSOMV中の相同領域は,互いに連続していてもよいが,標的遺伝子中の同じ配列を有する領域は,1,2またはそれ以上のヌクレオチドにより隔てられている。そのようなSSOMVは,SSOMVに存在しないヌクレオチドの標的遺伝子からの欠失を引き起こす。最後に,標的遺伝子の相同領域と同一の配列は,標的遺
伝子中で隣接していてもよいが,SSOMVの配列中では1,2またはそれ以上のヌクレオチドにより隔てられている。そのようなSSOMVは,標的遺伝子の配列中に挿入を引き起こす。
SSOMVのヌクレオチドは,3’末端および/または5’末端ヌクレオチド間結合を除き未修飾ホスホジエステル結合により連結されているデオキシリボヌクレオチドであるか,あるいは,2つの3’末端および/または5’末端ヌクレオチド間結合はホスホロチオエートまたはホスホルアミダイトであってもよい。本明細書において用いる場合,ヌクレオチド間結合はSSOMVのヌクレオチドの間の連結であり,3’末端ヌクレオチドまたは5’末端ヌクレオチドとブロッキング置換基との間の連結を含まない。特定の態様においては,SSOMVの長さは21から55デオキシヌクレオチドであり,したがって相同性領域の長さは合計して少なくとも20デオキシヌクレオチドであり,少なくとも2つの相同性領域はそれぞれ少なくとも8デオキシヌクレオチドの長さを有するべきである。
SSOMVは,標的遺伝子のコーディング鎖または非コーディング鎖のいずれかに相補的であるように設計することができる。所望の変異が単一塩基の置換である場合,変異誘発ヌクレオチドおよび標的ヌクレオチドの両方がピリミジンであることが好ましい。所望の機能上の結果を達成することと矛盾しないかぎり,相補鎖中の変異誘発ヌクレオチドおよび標的ヌクレオチドの両方がピリミジンであることが好ましい。特に好ましいものは,トランスバージョン変異をコードする,すなわち,CまたはT変異誘発ヌクレオチドがそれぞれ相補鎖中のCまたはTヌクレオチドとミスマッチするSSOMVである。
オリゴデオキシヌクレオチドに加え,SSOMVは,5’末端炭素にリンカーを介して結合した5’ブロッキング置換基を含むことができる。リンカーの化学は長さを除き重要ではなく,長さは,好ましくは少なくとも6原子の長さであるべきであり,リンカーは柔軟性を有するものであるべきである。種々の非毒性置換基,例えば,ビオチン,コレステロールまたは他のステロイドまたは非インターカレート性のカチオン性蛍光染料を用いることができる。SSOMVを製造するのに特に好ましい試薬は,Glen Research社,Sterling Va.(現在はGE Healthcare)からCy3(商標)およびCy5(商標)として市販されている試薬であり,オリゴヌクレオチド中に取り込まれると,それぞれ3,3,3’,3’−テトラメチルN,N’−イソプロピル置換インドモノカルボシアニンおよびインドジカルボシアニン染料を生ずる,ブロックされたホスホルアミダイトである。Cy3が特に好ましい。インドカルボシアニンがN−オキシアルキル置換されている場合,これはオリゴデオキシヌクレオチド5’の末端に5’末端リン酸を有するホスホジエステルとして便利に連結することができる。染料とオリゴデオキシヌクレオチドとの間の染料リンカーの化学は重要ではなく,合成の便宜により選択される。市販のCy3ホスホルアミダイトを指示どおりに用いる場合,得られる5’修飾は,ブロッキング置換基およびリンカーが一緒になって,N−ヒドロキシプロピル,N’−ホスファチジルプロピル3,3,3’,3’−テトラメチルインドモノカルボシアニンから構成される。
好ましい態様においては,インドカルボシアニン染料はインドール環の3および3’位においてテトラ置換されている。理論に限定されるものではないが,これらの置換のため,染料はインターカレート染料ではない。これらの位置における置換基の種類は重要ではない。SSOMVはさらに3’ブロッキング置換基を有することができる。この場合にも,3’ブロッキング置換基の化学は重要ではない。
本明細書に記載される変異はまた,変異導入(ランダム,体細胞的(somatic)または部位特異的),または他のDNA編集または組換え手法,例えば,限定されないが,ジンクフィンガーヌクレアーゼによる部位特異的相同組換えを用いる遺伝子標的化によ
っても得ることができる。
植物細胞への遺伝子修復オリゴ核酸塩基のデリバリー
植物細胞をトランスフォームするのに用いられる任意の既知の方法を用いて,遺伝子修復オリゴ核酸塩基をデリバリーすることができる。例示的な方法について以下に説明する。
マイクロキャリアおよびマイクロファイバー
セルロース細胞壁を有する植物細胞中に大きなフラグメントのDNAを発射貫入により導入するための金属マイクロキャリア(微小球)の使用は,当業者によく知られている(以下,バイオリスティックデリバリーと称する)。米国特許4,945,050;5,100,792および5,204,253は,マイクロキャリアおよびこれらを発射させるためのデバイスを選択する一般的手法を記載する。
本発明の方法においてマイクロキャリアを用いる特定の条件は,国際公開WO99/07865に記載されている。例示的手法においては,氷冷したマイクロキャリア(60mg/mL),混合デュープレックスオリゴヌクレオチド(60mg/mL),2.5MのCaClおよび0.1Mのスペルミジンをこの順番で加え,混合物を例えば10分間ボルテックスすることにより穏やかに撹拌し,次に室温で10分間放置し,次いで,マイクロキャリアを5倍容量のエタノールで希釈し,遠心分離し,100%エタノールに再懸濁する。良好な結果は,接着溶液中の濃度が,8−10μg/μLのマイクロキャリア,14−17μg/mLの混合デュープレックスオリゴヌクレオチド,1.1−1.4MのCaClおよび18−22mMスペルミジンの場合に得ることができる。最適な結果は,8μg/μLのマイクロキャリア,16.5μg/mLの混合デュープレックスオリゴヌクレオチド,1.3MのCaClおよび21mMのスペルミジンの場合に認められた。
遺伝子修復オリゴ核酸塩基はまた,本発明の実施にあたり,細胞壁および細胞膜に侵入するためにマイクロファイバーを用いて植物細胞中に導入することができる。Coffeeらの米国特許5,302,523は,30x0.5μmおよび10x0.3μmのシリコンカーバイド繊維を用いて,トウモロコシ(Black Mexican Sweet)の懸濁培養物のトランスフォーメーションを容易にすることを記載する。マイクロファイバーを用いる植物細胞のトランスフォーメーション用にDNAを導入するために用いることができる任意の機械的手法を用いて,トランス変異用に遺伝子修復オリゴ核酸塩基をデリバリーすることができる。
遺伝子修復オリゴ核酸塩基のマイクロファイバーによるデリバリーの例示的手法は次のとおりである:滅菌したマイクロファイバー(2μg)を約10μgの混合デュープレックスオリゴヌクレオチドを含む150μLの植物培養液に懸濁させる。懸濁した培養物を沈殿させ,集めた細胞と滅菌ファイバー/ヌクレオチド懸濁液とを等量で10分間ボルテックスし,プレートに播種する。選択培地は,特定の特性に適するように,ただちに適用するか,または約120時間まで遅らせて適用する。
プロトプラストのエレクトロポレーション
別の態様においては,遺伝子修復オリゴ核酸塩基は,植物の一部に由来するプロトプラストのエレクトロポレーションにより植物細胞にデリバリーすることができる。プロトプラストは,当業者によく知られる手法にしたがって,植物の一部,特に葉を酵素で処理することにより形成される。例えば,Gallois et al.,1996,Methods in Molecular Biology 55:89−107,Humana Press,Totowa,N.J.;Kipp et al.,1999,Methods in Molecular Biology 133:213−221,Hu
mana Press,Totowa,N.Jを参照。プロトプラストは,エレクトロポレーション前に成長培地で培養する必要はない。エレクトロポレーションの条件の一例は,総容量0.3mL中に3x10個のプロトプラストであり,遺伝子修復オリゴ核酸塩基の濃度は0.6−4μg/mLである。
プロトプラストPEG媒介性DNA取り込み
別の態様においては,当業者によく知られる手法にしたがって膜改変剤であるポリエチレングリコールの存在下で,核酸を植物プロトプラストに取り込ませる(例えば,Gharti−Chhetri et al.,1992;Datta et al.,1992を参照)。
マイクロインジェクション
別の態様においては,遺伝子修復オリゴ核酸塩基は,マイクロキャピラリーを用いて植物細胞またはプロトプラストに注入することによりデリバリーすることができる(例えば,Miki et al.,1989;Schnorf et al.,1991を参照)。
除草剤耐性植物の選択および除草剤の適用
植物および植物細胞は,当該技術分野において一般に知られる方法を用いて,例えば,植物または植物細胞を除草剤の存在下で生長させ,除草剤の非存在下における生長速度と比較した生長の速度を測定することにより,除草剤に対する耐性または寛容性について試験することができる。
本明細書において用いる場合,植物,植物器官,植物組織または植物細胞の実質的に正常な生長とは,植物,植物器官,植物組織,または植物細胞の成長速度または細胞分裂の速度が,野生型AHAS蛋白質を発現する対応する植物,植物器官,植物組織または植物細胞における成長速度または細胞分裂の速度の少なくとも35%,少なくとも50%,少なくとも60%,または少なくとも75%であるものとして定義される。
本明細書において用いる場合,植物,植物器官,植物組織または植物細胞の実質的に正常な発生とは,植物,植物器官,植物組織または植物細胞において,野生型AHAS蛋白質を発現する対応する植物,植物器官,植物組織または植物細胞において生ずるものと実質的に同じ1またはそれ以上の発生事象が生ずることとして定義される。
ある態様においては,本明細書に記載される植物器官としては,限定されないが,葉,茎,根,枝芽,花芽,分裂組織,胚,子葉,内胚乳,萼片,花弁,雌しべ,心皮,雄蘂,葯,小胞子,花粉,花粉管,胚珠,子房および果実,またはこれらから取りだした切片,スライスまたはディスクが挙げられる。植物組織としては,限定されないが,カルス組織,基本組織,維管束組織,貯蔵組織,分裂組織,葉組織,芽組織,根組織,こぶ組織,植物腫瘍組織,および生殖組織が挙げられる。植物細胞としては,限定されないが,細胞壁を有する単離された細胞,その種々のサイズの凝集物およびプロトプラストが挙げられる。
植物は,除草剤をこれに適用して用量応答曲線を求めたときに,同じように適用した非寛容性の同様の植物から得られるものと比較して右にシフトしている場合,関連する除草剤に対して実質的に"寛容性"である。そのような用量応答曲線は,"用量"をX軸にプロットし,"殺生パーセント","除草効果"等をy軸にプロットしたものである。寛容性の植物は,所定の除草効果を得るために,非寛容性の同様の植物より多くの除草剤を必要とする。除草剤に対して実質的に"耐性"である植物は,畑の雑草を防除するために除草剤を農薬社会で典型的に用いられる濃度および速度で適用したときに,壊死,溶解,退緑またはそ
の他の病変がほとんどない。除草剤に対して耐性の植物は,除草剤に対して寛容性でもある。
以下の実施例は,本発明を実施するための方法を例示する。これらの実施例は,限定であると解釈してはならない。特に記載しないかぎり,すべてのパーセンテージは重量に基づき,すべての溶媒混合比は容量に基づく。
実施例1:除草剤耐性アブラナ属サンプルの調製
本明細書において用いる場合,特に記載しないかぎり,遺伝子の番号付けは,シロイナズナのアセト乳酸シンターゼ(ALS)またはアセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHAS)At3g48560(配列番号1)のアミノ酸配列に基づく。2005年10月より前の実験ノートでは,S653位(シロイナズナアミノ酸配列に基づく)は,トウモロコシのアミノ酸配列ZmAHAS108およびZmAHAS109(Fang et al.,1992)に基づいてS621として示されている。
1つの課題は,スプリングキャノーラ(セイヨウアブラナ,春菜種(Spring Oilseed Rape−BN−2と称する)および冬菜種(WinterOilseedRape;WOSR,セイヨウアブラナ−BN−11と称する)のBnAHAS IおよびIIIのいずれかまたは両方にイマゼタピル(Imi)耐性のアミノ酸置換S653Nを作製することであった。
セイヨウアブラナ(初期優良(initially elite)キャノーラ系統BN−2)のBnAHAS IおよびIIIの標的領域を増幅するために,オリゴの対,すなわちBnALS1およびBnALS2を設計した(配列番号9および10)。BnAHAS IおよびIIIはイントロンを含まないため,BnALS1およびBnALS2は,S653部位を挟むゲノムDNAおよびcDNAの両方から284bpの標的領域を増幅する。また,このプライマー対は,シロイナズナからのALS標的領域の増幅を可能とするよう設計した。プライマーを受領し,滅菌水に再懸濁した。
最初に,BnALS1/BnALS2プライマー対を用いてBN−2からBnAHAS
IおよびIIIのC末端標的領域をPCR増幅した。その後,追加のBN−2サンプルからALS標的領域を増幅し,pGEM−T easyにクローニングした。それぞれ3つのゲノムDNAおよびcDNAサンプルからの12個のコロニーを一晩培養してプラスミドを調製し,クローニングされた挿入物を配列決定して,標的配列を確認した。BnAHAS Iの284bp標的領域についての代表例としてBN−2ALS2c−21,BnAHAS IIIの代表例としてBN−2ALSYB10−2g−14について,グリセロールストックを調製した。
系統BN−2からの標的領域BnALS配列のゲノムおよびcDNAを分析し,PCRエラーを記録した。BN−2のBnAHAS IおよびIIIの配列に基づいて,単一のGRON(遺伝子修復オリゴヌクレオチド)BnALS1621/C/41/5’Cy3/3’idC(配列番号5)を設計して,位置653においてセリンからアスパラギンへのアミノ酸置換(AT−>AT)を作製した(表1を参照)。最初の合成物を再懸濁し,その濃度を決定した。再懸濁したオリゴを-70℃で凍結保存した。このGRONの
非コーディング版はBnALS1621/NC/41/5’Cy3/3’idCと称される(配列番号6)。後日,BnALS1621/NCをすべてのGenbank配列と比較し,16を越えるヌクレオチドを有しハイブリダイズする41個のうち唯一の配列はBnAHAS IおよびIIIであり,オリゴはS653Nアミノ酸置換を導入するよう設計された単一のミスマッチG−>Aを有していた。
サイバス優良株冬菜種(Winter OilSeed Rape;WOSR)系統BN−11からのBnALS標的領域を,系統BN−11を表すことが知られている単一の植物のゲノムDNAおよびcDNAから増幅した。BN−11BnALS配列を分析し,PCRエラーを記録した。
BN−2およびBN−11からのBnALS標的領域の特性決定に加えて,同じ標的領域を市販の亜種であるクリアフィールドキャノーラ(BN−15)においても特性決定した。クリアフィールドのBnAHAS配列を分析し,PCRエラーを記録したところ,BnAHAS I中にS653N(AT−>AT),およびBnAHAS III中にW574L(TG−>TG)の予測されたアミノ酸の変更が認められた。最後に,系統BN−2,BN−11およびBN−15からのBnAHAS IおよびIIIの全コーディング配列を,それぞれBnALS3/BnALSOR2(配列番号11および12)およびBnALS3/BnALSOR3(配列番号11および13)を用いて増幅し,クローニングし,配列決定して,比較目的のための参照配列として用いた。
種々の処理から生じたImi耐性BN−2(キャノーラ)のカルスサンプルであるBnALS1621N−44〜53を,Edwardsら(1991)の方法を用いて抽出した。この材料からのゲノムDNAを,BnAHAS IまたはIIIのいずれかにおいて,アレル特異的PCR(AS−PCR)ミックス(MM#23,オリゴBnALSOF1,BnALSOR2,BnALSOR3およびBnALSIR1Aから構成される)(それぞれ配列番号14,12,13,および15)を用いてスクリーニングして,S653Nの変化を特異的に検出し,アレル特異的PCRミックス(MM#29,オリゴBnALSOF2,BnALSOR4およびBnALSIF1Tから構成される)(それぞれ配列番号16,17,および18)を用いて,W574Lの変化を特異的に検出した。これらの最初のAS−PCRの結果は決定的ではなかったため,サンプルBnALS1621N−44〜53の大部分について,追加のサンプルであるBnALS1621N−54〜58を受領し,Edwardsら(1991)方法を用いて抽出し,さらなる精製工程を用いてより純度の高いゲノムDNAを得た。
この時点で,サンプルBnALS1621N−54〜58をBnALSOF2,BnALSOR2およびBnALSOR3のプライマーの組み合わせを用いて増幅し,少量の増幅産物を得た。これらの産物をpGEM−T easyにクローニングし,1系統あたり12個の白色コロニーを一晩培養し,プラスミドを調製し(Qiagenプラスミドミニプレップキットを用いた),BigDye3.1シークエンシング化学を用いて配列決定した。
予備的配列分析により,BnALS1621N−55−13はBnAHAS III中にS653N変異(AT−>AT)を有し,この系統からの別の2つのクローンであるBnALS1621N−55−15および19はBnAHAS IIIについて野生型であることがわかった。全配列分析を記録した。この1個の陽性がPCRエラーから生じたものではないことを確認するために,この系統からの追加の38コロニーをAS−PCRによりスクリーニングした。このAS−PCRスクリーニングで最も強い8個の陽性BnALS1621N−55−1〜8の一晩培養物を調製し,プラスミドDNAを単離して配列決定した。8個の陽性コロニーのうちの7個,すなわち,AS−PCRによるBnALS1621N−55−2〜8はBnAHAS III中のS653N変異についての配列決定により陽性であり,残りのBnALS1621N−55−1は野生型BnAHAS
I配列であった。これらの結果を合わせると,系統BnALS1621N−55は,BnAHAS III中のS653N変異についてヘテロ接合性であることが示された。
サンプルBnALS1621N−55は,BnALS1621N−49と同じ最初のImi耐性カルスからの平行して得たカルスサンプルである。これらのサンプルからのゲノムDNAをBnALSOF2,BnALSOR2およびBnALSOR3のプライマーの組み合わせで増幅し,フラグメントをpGEM−T easyにクローニングし,トランスフォーメーションした。MM#23を用いて38個の白コロニーをS653N変異についてスクリーニングしたところ,4個の陽性コロニーが同定された(BnALS1621N−49−9〜12)。これらのコロニーを配列決定した。4つのうち3つのコロニー(BnALS1621N−49−9,10および12)が,BnAHAS III中にS653N変異を有していた。
標的領域のクローニングおよび続くAS−PCRおよび配列の確認の同様の方法を用いて,S653N多型を有する他の系統を同定した。これらの中に系統BnALS−97があった。BnALS−97は再生して植物となり,種子を形成させた。この系統はプロトタイプ(植物として)であるため,BnAHAS IおよびIIIの両方の全コーディング配列をクローニングし,配列決定した。この系統においては,BN−2野生型配列と比較して唯一の多型はAT−>ATのコドン変化であり,これはBnAHAS III中のS653Nアミノ酸置換を生ずる。
系統BnALS1621N−57からランダムクローニングしたBnALSOF2/BnALSOR2およびBnALSOF2/BnALSOR3アンプリコンの予備的配列分析により,BnALS1621N−57−43および46の両方のクローンがBnAHAS I中にW574L変異(TG−>TG)を有していることが示された。全配列分析を記録し,クローン38および41はW574であったため,系統57はヘテロ接合性であることが示された。したがって,BnALSOF2,BnALSOR2およびBnALSOR3のプライマーの組み合わせを用いて,BnALS1621N−57およびBnALS1621N−45(BnALS1621N−57と同じ最初のImi耐性カルスから平行して得たカルスサンプル)からこのフラグメントを増幅し,pGEM−T easy中にライゲーションし,トランスフォーメーションし,プレートに播種して青/白選択を行った。
MM#29を用いて,それぞれBnALS1621N−57およびBnALS1621N−45のプレートからの19個の白色コロニーをW574Lについてスクリーニングし,それぞれ4つの陽性コロニー(BnALS1621N−45−1,2,9および18,およびBnALS1621N−57−1,7,13および16)について,プラスミドを調製し,配列決定した。配列分析により,8コロニーすべてがBnAHAS IにW574L変異を有することが示された。MM#29についてアニーリング温度を最適化して,
この新たな条件でさらに19コロニーをスクリーニングした。3つの陽性コロニー(BnALS1621N−57−17,18および19)について,プラスミドを調製し,配列決定した。
さらに別のImi耐性キャノーラサンプルであるBnALS−68〜91を受領し,Edwardsら(1991)の方法を用いてゲノムDNAを抽出した。各サンプルから,BnALSOF2,BnALSOR2およびBnALSOR3プライマーの組み合わせを用いて,BnAHAS IおよびIIIのフラグメントを増幅し,これをpGEM−T easy中にクローニングした。
AS−PCR反応においてMM#23を用いてS653N変異を検出し,1系統あたり12コロニーをスクリーニングしたところ,系統BnALS−81から2つ(BnALS−81−203および208),BnALS−76から4つ(BnALS−76−153,154,156および162)の,BnAHAS III中にS653N変異を含む陽性コロニーが得られた。全配列分析を記録した。PCR増幅した標的領域または単一のクローニングされた挿入物を有する細菌コロニーの両方を,MM#23を用いてAS−PCRスクリーニングしたところ,系統BnALS−159(モレキュラー・バイオロジー(molecular biology)のサンプル102;コロニー655)が,BnAHAS I中にS653N変異を有するものとして同定された。これはこの遺伝子中のサイバス社の最初のS653N事象である。
最後に,系統BnALS−83(モレキュラー・バイオロジーのサンプル91)において,野生型(コロニー408)および変異体(コロニー403,405および406)を同定したところ,この系統はBnAHAS I中のS653T変異(AT−>AT)についてヘテロ接合性であった。系統BnALS−83は,植物として,BnAHAS I中のS653T変異についてヘテロ接合性であることが確認された。新たなImi耐性BN−2キャノーラ系統BnALS−76およびBnALS−123について,MM#23(S653N)およびMM#29(W574L)を用いてさらなるスクリーニングを行った。これらのサンプルでは上述した予測された変異が見いだされなかったため,12個のBnALSOF2/OR2/3をクローニングし配列決定した。BnALS−123についてのBnAHAS IIIの7個すべてのクローン(コロニー5,17−19,21,22,26および28)はS653T変異について陽性であった。しかし,R1植物からの種子のジェノタイプはヘテロ接合性であった。
さらに,BnAHAS IおよびIIIのそれぞれのN末端PCRフラグメントをクローニングし,それぞれBnALS3/BnALS8(それぞれ配列番号11および19)およびBnALS3/BnALS9(それぞれ配列番号11および20)のオリゴの組み合わせを用いて,BnALS−58,68および69について配列決定した。BnALS−96の新たな組織サンプルを取得し,BnAHAS IおよびIIIのN末端PCRフラグメントをクローニングし,配列決定したところ,系統BnALS−96はBnAHAS I中にA205V変異(GC−>GC)を有することが示された。カルス系統BnALS−68に由来する植物材料からの全長コーディング配列BnALS3/OR2アンプリコンの4つのクローンはすべて,BnAHAS III中にA205Vの変化(GG−>GG)を有しており,これはBnALS−69における変化と同一であった。
変異を有すると判定された系統,これらが由来する実験,および与えられた処置を表2にまとめる。系統BnALS−159は,カルス系統として死滅し,新芽を再生しなかった。表3は,本明細書に開示される実験において用いた例示的オリゴを示す。
新芽が利用可能になった後,すべての順列および組み合わせで交配を行った。系統BnALS−97はBnAHAS III中の参照S653Nである。系統BnALS−57はBnAHAS I中の参照W574Lである。BnALS−68および69は両方ともBnAHAS III中のA205Vの参照系統として進歩したものである。系統BnALS−83は,BnAHAS I中のS653Tについて,カルスとしてヘテロ接合性であり,植物としてもヘテロ接合性である最初の系統である。
実施例2:材料および方法
細胞培養の説明
種子から,および小胞子から誘導された胚からの両方の新芽をインビトロで無菌条件下で増殖させた。2−4週間ごとに切片を継代し,ペトリ皿(25mmx90mm)で40−45mLの容量のRS培地(Dovzhenko,2001)で培養した。皿をミクロポアテープ(Microporetape,3M Company)で密封した。若葉をプロトプラスト単離に用いた。
プロトプラストの単離および精製
インビトロで発芽した2−3週齢の葉組織約600mgを,5mLの培地B(Pelletier et al.,1983,pHを5.8に調節)を入れたペトリ皿中で,外科用メスを用いて小さいストリップに切断した。約1時間後,培地Bを,0.5%(w/v)のセルラーゼ(Cellulase)YCおよび0.75%(w/v)のマセロザイム(Macerozyme)R10(いずれもKarlan Research Products,Cottonwood,Arizonaより),1g/Lのウシ血清アルブミン,および1g/Lの2−モルホリノエタンスルホン酸を溶解した培地Bからなる酵素溶液で置き換えた。酵素溶液を葉組織中に減圧浸潤させ,酵素溶液中の葉切片を入れた皿を暗所で25℃でインキュベーションした。プロトプラスト精製は,イオジキサノール密度勾配(Optiprep Application Sheet C18;Purification of Intact Plant Protoplasts;Axis−Shield USA,10 Commerce Way,Norton,MA02776を適用)を用いて行った。密度勾配遠心分離の後,精製されたプロトプラストを含むバンドを約5mLのW5培地とともに取り出した(Frigerio et al.,1998)。プロトプラストの収率は血球計で測定し,プロトプラストは4℃で2時間保存した。
遺伝子修復オリゴヌクレオチドGRONの導入
プロトプラスト懸濁液を等量のW5培地と混合し,50mLの遠心管に移し,臨床用遠心分離器で最低の設定(約50xg)で5分間遠心分離した。上清を除去し,TM培地(Klaus,2001)で置き換えて,プロトプラスト密度を5x10/mLに調節した。それぞれ5x10個のプロトプラストを含む100μLのアリコートを12mLの丸底遠心管に入れた。次に,AHAS遺伝子中の一方または両方の変異を標的とするGRONを,PEG処理を用いてプロトプラストに導入した。GRONをプロトプラストに導入するためには,12.5μgのGRONを25μLの純粋に溶解し,125μLのポリエチレングリコール溶液(5gPEG,MW1500,638mgマンニトール,207mgCaNOx4HOおよび8.75mL純水;pHを約9.0に調節)を加えた。氷上で30分間インキュベーションした後,プロトプラスト−PEG懸濁液をW5培地で洗浄し,培地Bに再懸濁した。懸濁液を冷蔵庫で約4℃で一晩保持した。
プロトプラストのアルギン酸カルシウムへの包埋
GRONを導入した1日後,プロトプラストをアルギン酸カルシウムに包埋した。プロトプラストをゲル基質(例えば,アガロース,アルギン酸)中に包埋すると,プロトプラストの生存が高まり,プロトプラストに由来する細胞の分裂頻度が増加することが示されている。適用した方法は,Dovzhenko(2001)に記載されている方法に基づくものである。
プロトプラストの培養およびイマゼタピル耐性カルスの選択
イマゼタピル耐性カルスの選択は,Pelletier et al.(1983)にしたがって,培地中のアルギン酸の一連の継代培養により行った。0.5μMイマゼタピルの濃度でPEG/GRON処理した1週間後に選択を開始した。除草剤は即時効果は有していなかった。イマゼタピルなしで培養初期段階に形成されたすべてのマイクロコロニーは,最初は生長し続けたが,除草剤を加えていない対照より遅かった。選択開始の1から2週間後,コロニーの生長は鈍化するかまたは停止した。
液体培地での選択段階が終了する前に,細胞およびコロニーを50mMクエン酸ナトリウムを含む培地で30−45分間処理することによりアルギン酸から放出させた。放出されたコロニーを液体培地から固体培地に移したとき,大部分のコロニーは死滅しているか,または,死亡した細胞の外層に覆われた緑色がかった中心から構成された。固化した選択培地E上では,生きた細胞をなお含んでいたマイクロカルスの大部分は生長を停止し,褐色がかった色に変化した。時々,個々のカルスの限定された成長が続いたが,すべての非耐性カルスは最終的に褐色に変化し,死亡した。固化した選択培地に移した2〜3週間後(場合によってはより早期に),褐色ががった細胞およびマイクロカルスの背景の中で,活発に生長するカルスが出現した。
プロトプラストから誘導された,AHAS遺伝子の変異が確認された除草剤寛容性のカルスからの植物の再生。
固化選択培地上に発生し,そのDNAを分析すると変異の存在を示すImi寛容性カルスを,除草剤を含まない培地E(Pelletier et al.,1983)に移して,発生を加速させた。個々のカルス系統は,その生長速度および形態学は様々であった。一般に,新芽生成に向けた発生は以下の段階を経た:
未分化,緑色カルス−>暗緑色の領域をもつカルス−>発根−>始原細胞発芽−>過水状態の(ガラス化した)葉をもつ発育不良の発芽
個々のカルス系統の発生は様々であったが,培地Eまたは低濃度のアルファ−ナフタレン酢酸(NAA)で改変した培地Eでの連続的な継代および増殖により,最終的に多くの
カルス系統が発芽した。
培地E上で3−4葉の新芽が形成されると,これをRS培地(Dovzhenko,2001)に移した。この培地上では,時間がたつと,形態学的に正常な(すなわち過水状態ではない)新芽および葉組織が発生した。インビトロで植物体が根を生成した後,標準的なプロトコルを用いて温室条件に適合させた。
実施例4:除草剤散布データ
5−6葉期のセイヨウアブラナ植物に種々のAHAS阻害除草剤を散布した。散布したB.napus植物には,親系統BN02(または必要な場合にはBN11),BN15(クリアフィールド(Clearfield),市販の2遺伝子チェック)および下記に示す変異体が含まれる。除草剤は,0.25%のAU391界面活性剤の存在下で下記の割合で散布した。
イマザモックス (Beyond(登録商標)) 0, 2, 4, 6, 8, 12, 16, 32 および 48 オンスの活性成分/エーカー(ai/A)
チフェンスルフロン 0.028, 0.056, 0.112, 0.168 ポンドの ai/A
トリベヌロン 0.015, 0.03, 0.06, 0.12, 0.18 ポンドのai/A
ニコスルフロン 0.06, 0.120, 0.24, 0.36 ポンドのai/A
リムスルフロン 0.015, 0.03, 0.06, 0.12, 0.18 ポンドのai/A
2:1 重量:重量チフェンスルフロン/トリベヌロン 0.056, 0.112, 0.224, 0.336 ポンドのai/A
2.22:1 チフェンスルフロン/ニコスルフロン 0.058, 0.116, 0.232 ポンドのai/A
プリミスルフロン 0.035, 0.070, 0.140 ポンドのai/A
フルメツラム0.040, 0.080, 0.16 ポンドのai/A
クロランスラム0.039, 0.078, 0.156 ポンドのai/A
除草剤は葉面散布により適用し,対照植物には散布しなかった。イマザモックスを除き,すべてのAHAS阻害除草剤の試験は,散布の14日後に,枯死を1,未散布対照の損傷なしを10とする1−10の損傷評点を用いて評価した。個々の植物系統は,各散布率で,その特定の速度における対照の性能と比較して評点した。散布試験の結果を図4に示す。
試験した化学物質:ジェノタイプ(すべての割合についての苗の数)
チフェンスルフロン: BN2 (6), BN15 (6), BN15xBnALS-57 (18)
トリベヌロン: BN2 (6), BN15 (6), BN15xBnALS-57 (18), 63 (9)
ニコスルフロン: BN2 (6), BN15 (6), BN15xBnALS-57 (18)
THI / TRI: BN2 (6), BN15 (6), BN15xBnALS-57 (18)
リムスルフロン: BN2 (6), BN15 (6), BN15xBnALS-57 (18), 63 (9)
THI / Nic: BN2 (18), 63 (9), BN15xBnALS-57 (36), BN15 (18)
プリミスルフロン: BN2 (9), 63 (9), BN15 (9), BN15xBnALS-57 (18)
フルメツラム: BN2 (9), 63 (9), BN15 (9), BN15xBnALS-57 (18)
クロランスラム: BN2 (9), 63 (9), BN15 (9), BN15xBnALS-57 (18)
イマザモックスを用いる試験は,次のようにして評価した:
10回目の評点: 8, 16, 32, および 48 オンス/エーカー(oz/A)の BnALS-83xBnALS-123, BnALS-96xBnALS-123, BnALS-97xBnALS-57, BN15xBnALS-57, BN2, BN15, BnALS-97xBN1517回目の評点: 4 および 12 oz/A の BnALS-97xBnALS-57, BN15xBnALS-97, BN2
28回目の評点: すべての単一因子変異について2, 4, 6, 8 oz/A
イマザモックス:
2 oz/A: BN2 (18), BnALS-123 (9), BnALS-96 (9), BnALS-97 (18), BnALS-83 (6), BnA
LS-76 (18), BnALS-58 (9), BnALS-57 (12)
4 oz/A: BN2 (18), BnALS-123 (9), BnALS-96 (9), BnALS-97 (18), BnALS-83 (9), BnALS-76 (18), BnALS-58 (9), BnALS-57 (12), BnALS-97xBN15 (15), BnALS-97xBnALS-57 (14)
6 oz/A: BN2 (9), BnALS-123 (9), BnALS-96 (12), BnALS-97 (9), BnALS-83 (12), BnALS-76 (9), BnALS-57 (12)
8 oz/A: BnALS-123 (9), BnALS-96 (12), BnALS-83 (12), BnALS-83xBnALS-123 (18), BnALS-96xBnALS-123 (18), BN2 (18), BN15 (18), BN15xBnALS-57 (15), BnALS-97xBnALS-57 (18), BN15xBnALS-97 (18)
12 oz/A: BnALS-97xBN15 (15), BnALS-97xBnALS-57 (14), BN2 (12)
16 oz/A: BnALS-83xBnALS-123 (18), BnALS-96xBnALS-123 (18), BN2 (15), BN15 (18), BN15xBnALS-57 (18), BnALS-97xBnALS-57 (18), BN15xBnALS-97 (18)
32 oz/A: BnALS-83xBnALS-123 (18), BnALS-96xBnALS-123 (18), BN2 (13), BN15 (18), BN15xBnALS-57 (18), BnALS-97xBnALS-57 (18), BN15xBnALS-97 (18)
48 oz/A: BnALS-83xBnALS-123 (18), BnALS-96xBnALS-123 (18), BN2 (6), BN15 (18), BN15xBnALS-57 (18), BnALS-97xBnALS-57 (18), BN15xBnALS-97 (18)
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特に記載しないかぎり,本明細書において用いられるすべての技術用語および科学用語は,本発明の属する技術分野の当業者により一般に理解されるものと同じ意味を有する。
本明細書に例示的に説明される本発明は,本明細書において特定的に開示されていない任意の要素および限定がない場合にも適切に実施することができる。すなわち,例えば,"含む(comprising)","含む(including)","含む(conta
ining)"等の用語は,拡張的に限定なしに読むべきである。さらに,本明細書にお
いて用いられる用語および表現は,説明の用語として用いられており,限定ではない。そのような用語および表現の使用においては,示されるかまたは説明される特徴またはその一部の均等物を排除することを意図するものではない。特許請求の範囲に記載される本発明の範囲内で種々の改変が可能であることが理解される。
すなわち,好ましい態様および任意の特徴により特定的に開示してきたが,当業者は開示される本発明の改変,改良および変更をなしうること,およびそのような改変,改良および変更は本発明の範囲内であると考えられることが理解される。本明細書に提供される物質,方法,および例は,好ましい態様の代表的なものであり,例示であって,本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
本発明を広く一般的に説明してきた。一般的開示に包含される,より狭い種および亜属のそれぞれも本願発明の一部を形成する。これには,属から任意の主題を除く,排除または負の限定を含む本発明の一般的説明が含まれ,除かれる物が本明細書に特定的記載されているか否かは問わない。
さらに,本発明の特徴または観点がマーカッシュグループにより記述されている場合には,当業者は,本発明はマーカッシュグループの任意の個々のメンバーまたはサブグループについても記載されていることを理解するであろう。
本明細書に引用されるすべての刊行物,特許出願,特許および他の参考文献は,それぞれが個々に参照として本明細書に組み込まれる場合と同じ程度に,その全体が明示的に参照として本明細書に組み込まれる。不一致がある場合には,定義を含む本明細書の記載が優先する。
他の態様は下記の特許請求の範囲に包含される。

Claims (136)

  1. 配列番号1のA205,D376,W574,R577,およびS653からなる群より選択される位置に対応する1またはそれ以上のアミノ酸位置において変異を含むアブラナ属アセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHAS)蛋白質をコードする単離された核酸。
  2. 前記核酸によりコードされる前記AHAS蛋白質は,
    配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからバリンへの置換;
    配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからアスパラギン酸への置換;
    配列番号1の376位に対応する位置におけるアスパラギン酸からグルタミン酸への置換;
    配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからシステインへの置換;配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換;
    配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからメチオニンへの置換;配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからセリンへの置換;
    配列番号1の577位に対応する位置におけるアルギニンからトリプトファンへの置換;配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換;および配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換;
    からなる群より選択される1またはそれ以上の変異を含む,請求項1に記載の単離された核酸。
  3. 変異は配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換を含み,ここで,前記変異はアブラナ属AHAS I遺伝子のS653Nではない,請求項1に記載の単離された核酸。
  4. 変異は配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換を含む,請求項1に記載の単離された核酸。
  5. 変異は配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換を含み,ここで,前記変異はアブラナ属AHAS III遺伝子のW574Lではない,請求項1に記載の単離された核酸。
  6. 変異は配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからバリンへの置換を含む,請求項1に記載の単離された核酸。
  7. 変異は配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからアスパラギン酸への置換を含む,請求項1に記載の単離された核酸。
  8. 前記核酸によりコードされる前記AHAS蛋白質は,表2に示される変異からなる群より選択される変異を含む,請求項1に記載の単離された核酸。
  9. 前記核酸によりコードされる前記AHAS蛋白質は2またはそれ以上の変異を含む,請求項1または2に記載の単離された核酸。
  10. 前記2またはそれ以上の変異は,表2に示される変異からなる群より選択される,請求項9に記載の単離された核酸。
  11. 前記核酸によりコードされる前記AHAS蛋白質は,配列番号1のS653に対応する位置において第1の変異を含み,配列番号1のA205,D376,W574,およびR577からなる群より選択される位置に対応する1またはそれ以上のアミノ酸位置において
    第2の変異を含む,請求項9または10に記載の単離された核酸。
  12. 前記第1の変異は配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換を含む,請求項11に記載の単離された核酸。
  13. 前記第1の変異は配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換を含む,請求項11に記載の単離された核酸。
  14. 前記第2の変異は,
    配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからバリンへの置換;
    配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからアスパラギン酸への置換;
    配列番号1の376位に対応する位置におけるアスパラギン酸からグルタミン酸への置換;
    配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからシステインへの置換;配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換;
    配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからメチオニンへの置換;配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからセリンへの置換;
    配列番号1の577位に対応する位置におけるアルギニンからトリプトファンへの置換;配列番号1の653位およびに対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換;配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換;
    からなる群より選択される,請求項11,12,または13に記載の単離された核酸。
  15. 前記核酸によりコードされる前記AHAS蛋白質は,配列番号1のW574に対応する位置において第1の変異を含み,配列番号1のR577に対応する位置において第2の変異を含む,請求項9または10に記載の単離された核酸。
  16. 前記第1の変異は,配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換を含む,請求項15に記載の単離された核酸。
  17. 前記第2の変異は配列番号1の577位に対応する位置におけるアルギニンからトリプトファンへの置換を含む,請求項15または16に記載の単離された核酸。
  18. 前記核酸はAHAS阻害性除草剤による阻害に対して耐性であるAHAS蛋白質をコードする,請求項1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,または17に記載の単離された核酸。
  19. 前記AHAS阻害性除草剤は,イミダゾリノン,スルホニルウレア,トリアゾロピリミジン,ピリミジニルチオベンゾエート,スルホニルアミノ−カルボニルトリアゾリノン,およびこれらの混合物からなる群より選択される除草剤である,請求項18に記載の単離された核酸。
  20. 前記AHAS阻害性除草剤はイミダゾリノン除草剤である,請求項19に記載の単離された核酸。
  21. 前記AHAS阻害性除草剤はスルホニルウレア除草剤である,請求項19に記載の単離された核酸。
  22. 前記核酸は,図2のアミノ酸配列の1またはそれ以上と70%またはそれ以上の同一性を含むAHAS蛋白質をコードする,請求項1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,または21に記載の単
    離された核酸。
  23. 前記核酸はセイヨウアブラナAHAS蛋白質をコードする,請求項1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,または22に記載の単離された核酸。
  24. 前記核酸はセイヨウアブラナAHAS I蛋白質をコードする,請求項1,2,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,または23に記載の単離された核酸。
  25. 前記核酸はセイヨウアブラナAHAS III蛋白質をコードする,請求項1,2,3,4,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,または23に記載の単離された核酸。
  26. セイヨウアブラナAHAS III遺伝子の配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換を含むアブラナ属アセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHAS)蛋白質をコードする単離された核酸。
  27. 配列番号1のA205,D376,W574,R577,およびS653からなる群より選択される位置に対応する1またはそれ以上のアミノ酸位置において変異を含むアブラナ属アセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHAS)蛋白質をコードする核酸を含む発現ベクター。
  28. 前記核酸によりコードされる前記AHAS蛋白質は,
    配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからバリンへの置換;
    配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからアスパラギン酸への置換;
    配列番号1の376位に対応する位置におけるアスパラギン酸からグルタミン酸への置換;
    配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからシステインへの置換;配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換;
    配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからメチオニンへの置換;配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからセリンへの置換;
    配列番号1の577位に対応する位置におけるアルギニンからトリプトファンへの置換;配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換;および配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換;
    からなる群より選択される1またはそれ以上の変異を含む,請求項27に記載の発現ベクター。
  29. 変異は配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換を含み,ここで,前記変異はアブラナ属AHAS I遺伝子のS653Nではない,請求項27に記載の発現ベクター。
  30. 変異は配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換を含む,請求項27に記載の発現ベクター。
  31. 変異は配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換を含み,ここで,前記変異は,アブラナ属AHAS III遺伝子のW574Lではない,請求項27に記載の発現ベクター。
  32. 変異は配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからバリンへの置換を含む
    ,請求項27に記載の発現ベクター。
  33. 変異は配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからアスパラギン酸への置換を含む,請求項27に記載の発現ベクター。
  34. セイヨウアブラナAHAS III遺伝子の配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換を含むアブラナ属アセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHAS)蛋白質をコードする核酸を含む発現ベクター。
  35. アブラナ属アセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHAS)遺伝子を含む植物であって,前記遺伝子は,配列番号1のA205,D376,W574,R577,およびS653からなる群より選択される位置に対応する1またはそれ以上のアミノ酸位置において変異を含む蛋白質をコードすることを特徴とする植物。
  36. アブラナ属アセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHAS)遺伝子を含む植物であって,前記植物はAHAS阻害性除草剤に対して耐性であり,前記AHAS遺伝子は,配列番号1のA205,D376,W574,R577,およびS653からなる群より選択される位置に対応する1またはそれ以上のアミノ酸位置において変異を含む蛋白質をコードすることを特徴とする植物。
  37. 前記AHAS遺伝子によりコードされる前記蛋白質は,
    配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからバリンへの置換;
    配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからアスパラギン酸への置換;
    配列番号1の376位に対応する位置におけるアスパラギン酸からグルタミン酸への置換;
    配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからシステインへの置換;配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換;
    配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからメチオニンへの置換;配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからセリンへの置換;
    配列番号1の577位に対応する位置におけるアルギニンからトリプトファンへの置換;配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換;および配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換;
    からなる群より選択される1またはそれ以上の変異を含む,請求項35または36に記載の植物。
  38. 変異は配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換を含み,ここで,前記変異はアブラナ属AHAS I遺伝子のS653Nではない,請求項35または36に記載の植物。
  39. 変異は配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換を含む,請求項35または36に記載の植物。
  40. 変異は配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換を含み,ここで,前記変異はアブラナ属AHAS III遺伝子のW574Lではない,請求項35または36に記載の植物。
  41. 変異は配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからバリンへの置換を含む,請求項35または36に記載の植物。
  42. 変異は配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからアスパラギン酸への置
    換を含む,請求項35または36に記載の植物。
  43. 変異は,表2に示される変異からなる群より選択される,請求項35または36に記載の植物。
  44. 前記AHAS遺伝子によりコードされる前記蛋白質は2またはそれ以上の変異を含む,請求項35,36または37に記載の植物。
  45. 前記2またはそれ以上の変異は,表2に示される変異からなる群より選択される,請求項44に記載の植物。
  46. 前記AHAS遺伝子によりコードされる前記蛋白質は,配列番号1のS653に対応する位置において第1の変異を含み,および配列番号1のA205,D376,W574,およびR577からなる群より選択される位置に対応する1またはそれ以上のアミノ酸位置において第2の変異を含む,請求項44または45に記載の植物。
  47. 前記第1の変異は,配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換を含む,請求項46に記載の植物。
  48. 前記第1の変異は,配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換を含む,請求項46に記載の植物。
  49. 前記第2の変異は,
    配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからバリンへの置換;
    配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからアスパラギン酸への置換;
    配列番号1の376位に対応する位置におけるアスパラギン酸からグルタミン酸への置換;
    配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからシステインへの置換;配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換;
    配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからメチオニンへの置換;配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからセリンへの置換;
    配列番号1の577位に対応する位置におけるアルギニンからトリプトファンへの置換;配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換;および配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換;
    からなる群より選択される,請求項46,47,または48に記載の植物。
  50. 前記AHAS遺伝子によりコードされる前記蛋白質は,配列番号1のW574に対応する位置において第1の変異を含み,配列番号1のR577に対応する位置において第2の変異を含む,請求項44または45に記載の植物。
  51. 前記第1の変異は配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換を含む,請求項50に記載の植物。
  52. 前記第2の変異は配列番号1の577位に対応する位置におけるアルギニンからトリプトファンへの置換を含む,請求項50または51に記載の植物。
  53. 前記AHAS遺伝子は,AHAS阻害性除草剤による阻害に耐性である蛋白質をコードする,請求項35,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,または52に記載の植物。
  54. 前記AHAS阻害性除草剤は,イミダゾリノン,スルホニルウレア,トリアゾロピリミジン,ピリミジニルチオベンゾエート,スルホニルアミノ−カルボニルトリアゾリノン,およびこれらの混合物からなる群より選択される除草剤である,請求項53に記載の植物。
  55. 前記AHAS阻害性除草剤はイミダゾリノン除草剤である,請求項54に記載の植物。
  56. 前記AHAS阻害性除草剤はスルホニルウレア除草剤である,請求項54に記載の植物。
  57. 前記AHAS遺伝子は,図2のアミノ酸配列の1またはそれ以上と70%またはそれ以上の同一性を含む蛋白質をコードする,請求項35,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,または56に記載の植物。
  58. 前記植物は,少なくとも1つのAHAS阻害性除草剤の適用に対して耐性である,請求項35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,36に記載の植物。
  59. 前記植物は,イミダゾリノン,スルホニルウレア,トリアゾロピリミジン,ピリミジニルチオベンゾエート,スルホニルアミノ−カルボニルトリアゾリノン,およびこれらの混合物からなる除草剤の群より選択される少なくとも1つのAHAS阻害性除草剤の適用に対して耐性である,請求項35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,または58に記載の植物。
  60. 前記植物は,表2に示される系統から選択される系統の種子を生長させることにより製造されるアブラナ属植物である,請求項35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,または59に記載の植物。
  61. 前記植物は,春菜種(Spring Oilseed Rape)および冬菜種Winter Oilseed Rape)からなる群より選択される,請求項35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,または60に記載の植物。
  62. 前記植物はアブラナ属の種である,請求項35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,または61に記載の植物。
  63. 前記植物はセイヨウアブラナをコードする,請求項35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61または62に記載の植物。
  64. 前記AHAS遺伝子はセイヨウアブラナAHAS蛋白質をコードする,請求項35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,または63に記載の植物。
  65. 前記AHAS遺伝子はセイヨウアブラナAHAS I蛋白質をコードする,請求項35,36,37,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63
    ,または64に記載の植物。
  66. 前記AHAS遺伝子はセイヨウアブラナAHAS III蛋白質をコードする,請求項35,36,37,39,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,または64に記載の植物。
  67. 前記植物は非トランスジェニックである,請求項35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,または66に記載の植物。
  68. アブラナ属アセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHAS)遺伝子を含む植物であって,前記遺伝子はセイヨウアブラナAHAS III遺伝子の配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換を含む蛋白質をコードすることを特徴とする植物。
  69. アブラナ属アセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHAS)遺伝子を含む種子であって,前記遺伝子は,配列番号1のA205,D376,W574,R577,およびS653からなる群より選択される位置に対応する1またはそれ以上のアミノ酸位置において変異を含む蛋白質をコードすることを特徴とする種子。
  70. 前記AHAS遺伝子によりコードされる前記蛋白質は,
    配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからバリンへの置換;
    配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからアスパラギン酸への置換;
    配列番号1の376位に対応する位置におけるアスパラギン酸からグルタミン酸への置換;
    配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからシステインへの置換;配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換;
    配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからメチオニンへの置換;配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからセリンへの置換;
    配列番号1の577位に対応する位置におけるアルギニンからトリプトファンへの置換;配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換;および配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換;
    からなる群より選択される1またはそれ以上の変異を含む,請求項69に記載の種子。
  71. 変異は配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換を含み,ここで,前記変異はアブラナ属AHAS I遺伝子のS653Nではない,請求項69に記載の種子。
  72. 変異は配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換を含む,請求項69に記載の種子。
  73. 変異は配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換を含み,ここで,前記変異はアブラナ属AHAS III遺伝子のW574Lではない,請求項69に記載の種子。
  74. 変異は配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからバリンへの置換を含む,請求項69に記載の種子。
  75. 変異は配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからアスパラギン酸への置換を含む,請求項69に記載の種子。
  76. 変異は表2に示される変異からなる群より選択される,請求項69に記載の種子。
  77. 前記AHAS遺伝子によりコードされる前記蛋白質は2またはそれ以上の変異を含む,請求項69または70に記載の種子。
  78. 前記2またはそれ以上の変異は,表2に示される変異からなる群より選択される,請求項77に記載の種子。
  79. 前記AHAS遺伝子によりコードされる前記蛋白質は,配列番号1のS653に対応する位置において第1の変異を含み,配列番号1のA205,D376,W574,およびR577からなる群より選択される位置に対応する1またはそれ以上のアミノ酸位置において第2の変異を含む,請求項77または78に記載の種子。
  80. 前記第1の変異は配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換を含む,請求項79に記載の種子。
  81. 前記第1の変異は配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換を含む,請求項79に記載の種子。
  82. 前記第2の変異は,
    配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからバリンへの置換;
    配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからアスパラギン酸への置換;
    配列番号1の376位に対応する位置におけるアスパラギン酸からグルタミン酸への置換;
    配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからシステインへの置換;配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換;
    配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからメチオニンへの置換;配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからセリンへの置換;
    配列番号1の577位に対応する位置におけるアルギニンからトリプトファンへの置換;配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換;および配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換;
    からなる群より選択される,請求項79,80,または81に記載の種子。
  83. 前記AHAS遺伝子によりコードされる前記蛋白質は,配列番号1のW574に対応する位置において第1の変異を含み,配列番号1のR577に対応する位置において第2の変異を含む,請求項77または78に記載の種子。
  84. 前記第1の変異は配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換を含む,請求項83に記載の種子。
  85. 前記第2の変異は,配列番号1の577位に対応する位置におけるアルギニンからトリプトファンへの置換を含む,請求項83または84に記載の種子。
  86. 前記AHAS遺伝子はAHAS阻害性除草剤による阻害に耐性である蛋白質をコードする,請求項69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,または85に記載の種子。
  87. 前記AHAS阻害性除草剤は,イミダゾリノン,スルホニルウレア,トリアゾロピリミジン,ピリミジニルチオベンゾエート,スルホニルアミノ−カルボニルトリアゾリノン,およびこれらの混合物からなる群より選択される除草剤である,請求項86に記載の種子。
  88. 前記AHAS阻害性除草剤はイミダゾリノン除草剤である,請求項87に記載の種子。
  89. 前記AHAS阻害性除草剤はスルホニルウレア除草剤である,請求項87に記載の種子。
  90. 前記AHAS遺伝子は,図2のアミノ酸配列の1またはそれ以上と70%またはそれ以上の同一性を含む蛋白質をコードする,請求項69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,または89に記載の種子。
  91. 前記AHAS遺伝子はセイヨウアブラナ蛋白質をコードする,請求項69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,または90に記載の種子。
  92. 前記AHAS遺伝子はセイヨウアブラナAHAS I蛋白質をコードする,請求項69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,または91に記載の種子。
  93. 前記アブラナ属AHAS遺伝子はセイヨウアブラナAHAS III蛋白質をコードする,請求項69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,または91に記載の種子。
  94. 請求項69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,または93に記載の種子から生長した植物。
  95. 請求項94に記載の植物の植物成分であって,花粉,プロトプラスト,胚珠,および細胞からなる群より選択される植物成分。
  96. 請求項35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,または68に記載の植物により生成される種子。
  97. 請求項35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,または68に記載の植物により生成される種子であって,前記種子はアブラナ属種子であることを特徴とする種子。
  98. 請求項35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,または68に記載の植物により生成される種子であって,前記種子はアブラナ属植物系統の種子であり,ここで,前記系統は,表2に示される系統から選択されることを特徴とする種子。
  99. 請求項35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,4
    7,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,または68に記載の植物により生成される種子であって,前記種子は非トランスジェニックであることを特徴とする種子。
  100. 請求項35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,または68に記載の植物により生成される種子であって,前記種子はキャノーラ種子であることを特徴とする種子。
  101. AHAS除草剤耐性を有する植物を生成することができるAHAS阻害性除草剤耐性植物の種子であって,前記種子は,請求項35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,または68に記載の植物により生成されることを特徴とする種子。
  102. 除草剤耐性植物を製造する方法であって,
    (a) 植物細胞に,アセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHAS)遺伝子に標的とする変異を有する遺伝子修復オリゴ核酸塩基(GRON)を導入して,配列番号1のA205,D376,W574,R577,およびS653からなる群より選択される位置に対応する1またはそれ以上のアミノ酸位置において変異を含むAHAS蛋白質を発現するAHAS遺伝子を有する植物細胞を生成し;
    (b) AHAS阻害性除草剤の存在下で,対応する野生型植物細胞と比較して実質的に正常な生長および触媒活性を有する植物細胞を同定し;そして
    (c) 前記植物細胞から変異したAHAS遺伝子を有する非トランスジェニック除草剤耐性植物を再生する,
    の各工程を含む方法。
  103. 前記AHAS遺伝子によりコードされる前記蛋白質は,
    配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからバリンへの置換;
    配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからアスパラギン酸への置換;
    配列番号1の376位に対応する位置におけるアスパラギン酸からグルタミン酸への置換;
    配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからシステインへの置換;配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換;
    配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからメチオニンへの置換;配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからセリンへの置換;
    配列番号1の577位に対応する位置におけるアルギニンからトリプトファンへの置換;配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換;および配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換;
    からなる群より選択される1またはそれ以上の変異を含む,請求項102に記載の方法。
  104. 変異は配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換を含み,ここで,前記変異はアブラナ属AHAS I遺伝子のS653Nではない,請求項102に記載の方法。
  105. 変異は配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換を含む,請求項102に記載の方法。
  106. 変異は配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換を含み,ここで,前記変異はアブラナ属AHAS III遺伝子のW574Lではない
    ,請求項102に記載の方法。
  107. 変異は配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからバリンへの置換を含む,請求項102に記載の方法。
  108. 変異は配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからアスパラギン酸への置換を含む,請求項102に記載の方法。
  109. 変異は,表2に示される変異からなる群より選択される,請求項102に記載の方法。
  110. 前記AHAS遺伝子によりコードされる前記蛋白質は2またはそれ以上の変異を含む,請求項102または103に記載の方法。
  111. 前記2またはそれ以上の変異は,表2に示される変異からなる群より選択される,請求項110に記載の方法。
  112. 前記AHAS遺伝子によりコードされる前記蛋白質は,配列番号1のS653に対応する位置において第1の変異を含み,配列番号1のA205,D376,W574,およびR577からなる群より選択される位置に対応する1またはそれ以上のアミノ酸位置において第2の変異を含む,請求項110または111に記載の方法。
  113. 前記第1の変異は配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換を含む,請求項112に記載の方法。
  114. 前記第1の変異は配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換を含む,請求項112に記載の方法。
  115. 前記第2の変異は,
    配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからバリンへの置換;
    配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからアスパラギン酸への置換;
    配列番号1の376位に対応する位置におけるアスパラギン酸からグルタミン酸への置換;
    配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからシステインへの置換;配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換;
    配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからメチオニンへの置換;配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからセリンへの置換;
    配列番号1の577位に対応する位置におけるアルギニンからトリプトファンへの置換;配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換;および配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換;
    からなる群より選択される,請求項112または113に記載の方法。
  116. 前記第2の変異は,
    配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからバリンへの置換;
    配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからアスパラギン酸への置換;
    配列番号1の376位に対応する位置におけるアスパラギン酸からグルタミン酸への置換;
    配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからシステインへの置換;配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換;
    配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからメチオニンへの置換;配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからセリンへの置換;
    配列番号1の577位に対応する位置におけるアルギニンからトリプトファンへの置換;配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換;および配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換;
    からなる群より選択される,請求項112または114に記載の方法。
  117. 前記AHAS遺伝子によりコードされる前記蛋白質は,配列番号1のW574に対応する位置において第1の変異を含み,配列番号1のR577に対応する位置において第2の変異を含む,請求項110または111に記載の方法。
  118. 前記第1の変異は配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換を含む,請求項117に記載の方法。
  119. 前記第2の変異は配列番号1の577位に対応する位置におけるアルギニンからトリプトファンへの置換を含む,請求項117または118に記載の方法。
  120. 前記AHAS遺伝子はAHAS阻害性除草剤による阻害に耐性である蛋白質をコードする,請求項102,103,104,105,106,107,108,109,110,111,112,113,114,115,116,117,118,または119に記載の方法。
  121. 前記AHAS阻害性除草剤は,イミダゾリノン,スルホニルウレア,トリアゾロピリミジン,ピリミジニルチオベンゾエート,スルホニルアミノ−カルボニルトリアゾリノン,およびこれらの混合物からなる群より選択される除草剤である,請求項120に記載の方法。
  122. 前記AHAS阻害性除草剤はイミダゾリノン除草剤である,請求項121に記載の方法。
  123. 前記AHAS阻害性除草剤はスルホニルウレア除草剤である,請求項121に記載の方法。
  124. 前記AHAS遺伝子は,図2のアミノ酸配列の1またはそれ以上と70%またはそれ以上の同一性を含む蛋白質をコードする,請求項102,103,104,105,106,107,108,109,110,111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,121,122,または123に記載の方法。
  125. 植物の除草剤耐性を増加させる方法であって,
    第1のアブラナ属植物と第2のアブラナ属植物とを交配させ,ここで,前記第1の植物は,アブラナ属アセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHAS)遺伝子を含み,前記遺伝子は配列番号1のA205,D376,W574,R577,およびS653からなる群より選択される位置に対応する1またはそれ以上のアミノ酸位置において変異を含む蛋白質をコードし;
    交配から得られた集団を,増加したAHAS除草剤耐性についてスクリーニングし;
    交配の結果生じた,AHAS除草剤耐性が増加したメンバーを選択し;そして
    交配から得られた種子を生成する,
    の各工程を含む方法。
  126. 前記アブラナ属AHAS遺伝子によりコードされる前記蛋白質は,
    配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからバリンへの置換;
    配列番号1の205位に対応する位置におけるアラニンからアスパラギン酸への置換;
    配列番号1の376位に対応する位置におけるアスパラギン酸からグルタミン酸への置換

    配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからシステインへの置換;配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからロイシンへの置換;
    配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからメチオニンへの置換;配列番号1の574位に対応する位置におけるトリプトファンからセリンへの置換;
    配列番号1の577位に対応する位置におけるアルギニンからトリプトファンへの置換;配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからアスパラギンへの置換;および配列番号1の653位に対応する位置におけるセリンからトレオニンへの置換;
    からなる群より選択される1またはそれ以上の変異を含む,請求項125に記載の方法。
  127. 請求項125に記載の方法により生成されるハイブリッドアブラナ属種子。
  128. さらに,前記第1の植物および第2の植物の交配から生ずる種子から植物を生長させることを含む,請求項125に記載の方法。
  129. 前記AHAS遺伝子はAHAS阻害性除草剤による阻害に対して耐性である蛋白質をコードする,請求項125に記載の方法。
  130. 前記AHAS阻害性除草剤は,イミダゾリノン,スルホニルウレア,トリアゾロピリミジン,ピリミジニルチオベンゾエート,スルホニルアミノ−カルボニルトリアゾリノン,およびこれらの混合物からなる群より選択される除草剤である,請求項129に記載の方法。
  131. 前記AHAS阻害性除草剤はイミダゾリノン除草剤である,請求項130に記載の方法。
  132. 前記AHAS阻害性除草剤はスルホニルウレア除草剤である,請求項130に記載の方法。
  133. 植物を含む畑において雑草を防除する方法であって,有効量の少なくとも1つのAHAS阻害性除草剤を前記雑草および植物を含む前記畑に適用し,前記植物はアブラナ属アセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHAS)遺伝子を有しており,前記遺伝子は,配列番号1のA205,D376,W574,R577,およびS653からなる群より選択される位置に対応する1またはそれ以上のアミノ酸位置において変異を有する蛋白質をコードすることを特徴とする方法。
  134. 前記AHAS阻害性除草剤は,イミダゾリノン,スルホニルウレア,トリアゾロピリミジン,ピリミジニルチオベンゾエート,スルホニルアミノ−カルボニルトリアゾリノン,およびこれらの混合物からなる群より選択される除草剤である,請求項133に記載の方法。
  135. 前記AHAS阻害性除草剤はイミダゾリノン除草剤である,請求項134に記載の方法。
  136. 前記AHAS阻害性除草剤はスルホニルウレア除草剤である,請求項134に記載の方法。

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