JP2017519519A - 植物体におけるニコチンからノルニコチンへの変換の低減 - Google Patents

植物体におけるニコチンからノルニコチンへの変換の低減 Download PDF

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Abstract

本発明は、突然変異体、非天然、または遺伝子組み換えのたばこ植物体細胞であって、（ｉ）機能的ニコチンＮ−デメチラーゼをコードし、かつ配列番号２との少なくとも９５％の配列同一性を有する配列を含む、それから構成される、またはそれから実質的に構成されるポリヌクレオチド、（ｉｉ）（ｉ）に記載されたポリヌクレオチドによってコードされるポリペプチド、（ｉｉｉ）ニコチンＮ−デメチラーゼをコードし、かつ配列番号３との少なくとも９５％の配列同一性を有する配列を含む、それから構成される、またはそれから実質的に構成されるポリペプチド、または（ｉｖ）（ｉ）に記載された単離ポリヌクレオチドを含む構造物、ベクターまたは発現ベクターを含み、またここで前記ニコチンデメチラーゼの発現または活性は、前記ニコチンデメチラーゼの発現または活性が低減されなかった対照のたばこ植物体細胞と比較して低減されるたばこ植物体細胞に関連する。【選択図】なし

Description

本発明は、タバコ属およびその変異体、相同体および断片に由来するニコチンＮ−デメチラーゼ（ＮＮＤ３）の新しい変異体のポリヌクレオチド配列を開示するものである。ポリペプチド配列および変異体、相同体、およびその断片も開示されている。この遺伝子の発現や、それによってコードされ植物体細胞または植物体中のタバコ特異的ニトロソアミン（ＴＳＮＡ）の一つ以上のレベルを調節するタンパク質の活性の修飾についても、開示されている。
タバコ特異的ニトロソアミン（ＴＳＮＡ）は主に、たばこ葉の乾燥処理および加工時に形成される。たばこの乾燥処理は、各品種のたばこの芳香および風味を引き出す物理的および生化学的な変化の工程である。乾燥処理済みたばこ葉中のＴＳＮＡの量は、植物体細胞が死滅する間に蓄積される亜硝酸塩の蓄積に依存し、また嫌気性（酸素欠乏）環境に進む条件下での硝酸塩の低減による乾燥処理中に形成されると考えられている。硝酸塩から亜硝酸塩への還元は、嫌気性条件下での葉の表面でのバクテリアの作用によって発生すると考えられており、この還元は、ある一定の条件下で特に顕著である。亜硝酸塩が形成されると、これらの化合物は、様々なたばこアルカロイド（ピリジン含有化合物など）と結合してニトロソアミンを形成すると考えられる。
４つの主要ＴＳＮＡ、すなわち、一般に最高濃度で存在しているのは、Ｎ−ニトロソニコチン（ＮＮＮ）、４−（メチルニトロソアミノ）−１−（３−ピリジル）−１−ブタノン（ＮＮＫ）、Ｎ−ニトロソアナバシン（ＮＡＢ）およびＮ−ニトロソアナタビン（ＮＡＴ）である。副次的な化合物、すなわち、一般に主要ＴＳＮＡよりも著しく低いレベルであるものには、４−（メチルニトロソアミノ）４−（３−ピリジル）ブタナール（ＮＮＡ）、４−（メチルニトロソアミノ）−１−（３−ピリジル）−１−ブタノール（ＮＮＡＬ）、４−（メチルニトロソアミノ）４−（３−ピリジル）−１−ブタノール（イソ−ＮＮＡＬ）、および４−（メチルニトロソアミノ）−４−（３−ピリジル）−１−酪酸（イソ−ＮＮＡＣ）がある。少なくともＮＮＮおよびＮＮＫは、実験室での研究で動物に適用するときに発癌性であることが報告されてきた。
ＮＮＮ形成の主要な生化学的機構は、酵素ニコチンＮ−デメチラーゼによるニコチンのＮ−脱メチル化によって生成されたアルカロイドであるノルニコチンのＮ−ニトロソ化である。ノルニコチンは一般に、栽培たばこ中の合計アルカロイド含量のうち＜５％を占めるが、ノルニコチンレベルは、「変換」と呼ばれる機構によって劇的に増大することがあり、ここで、それらの主要なアルカロイドとしてのニコチンを蓄積する植物体が、リーフニコチンの大部分（９５％程度）を代謝してノルニコチンにする子孫を生み出す。遺伝学的に変換された固体（「変換体」とする）において、ニコチンをノルニコチンにするＮ−脱メチル化は主に、老化および乾燥処理中に発生する。ＮＮＮの先駆物質としてよく特性付けられたその役割のため、またノルニコチンはそれ自体が不要な健康への影響の原因となりうるため、低いノルニコチンレベルを維持することは望ましい。ＤｉｃｋｅｒｓｏｎおよびＪａｎｄａ（２００２） Ｐｒｏｃ． Ｎａｔｌ． Ａｃａｄ． Ｓｃｉ． ＵＳＡ ９９、１５０８４−１５０８８は、ノルニコチンは、タンパク質の異常なグリコシル化を誘発する可能性があることを立証しており、また喫煙者の血漿中の変性タンパク質の蓄積を示している。その上、同論文では、ノルニコチンが、一般に使用されるプレドニゾンなどのステロイド剤と共有結合的に反応して、潜在的にこれらの薬物の効力および毒性を変化させうるという証拠が提供されている。ＷＯ９８／５８５５５号は、ＴＳＮＡを低減するためにマイクロ波加熱することによる火力乾燥前または火力乾燥中のたばこ葉の処理を記載している。ＵＳ ５，８１０，０２０号には、たばこ材料とトラッピングシンクとを接触させることによりたばこからＴＳＮＡを除去する工程の記載があるが、ここでトラッピングシンクは、たやすくニトロソ化して運動学的または熱力学的な妨げがわずかしかないニトロシル錯体を形成する、厳選した遷移金属錯体を含む。ＵＳ ６，２０２，６４９号には、数ある中でも、たばこ葉の付近での嫌気性条件を実質的に阻止する十分な気流のある管理された環境内でたばこを乾燥処理することにより、実質的にＴＳＮＡの生成を阻止する方法を記載している。管理された環境は、気流、湿度、および温度など、一つ以上の乾燥処理パラメータを管理することにより提供される。ただし、これらのような方法は、たばこの製造にかなりの費用および時間を追加しかねず、従ってたばこ産業によって受け入れられる可能性は低い。それゆえ、ＴＳＮＡを低減するための効果的かつ比較的安価な方法に対するニーズが残っている。
植物体中のＴＳＮＡレベルを低減するための分子ベースの方法は、ＴＳＮＡレベルの低減を達成するために、高価でしばしば複雑な方法を必要としないため非常に望ましい。こうした一つの分子ベースの方法が、ＷＯ２０１１／０８８１８０号に開示されている。たばこ植物体の根内でのニコチンからノルニコチンへの代謝性変換に関与する根特異的ニコチンデメチラーゼポリペプチド（ＣＹＰ８２Ｅ１０）の発現または機能を阻害するための組成および方法がＷＯ２０１１／０８８１８０号に開示されている。ニコチンデメチラーゼは、シトクロムＰ４５０モノオキシゲナーゼ（ＣＹＰ）の系統群に属する。ニコチンからノルニコチンへの変換に関与するＣＹＰ８２Ｅ４およびＣＹＰ８２Ｅ５を含むその他のニコチンデメチラーゼ遺伝子が、ＷＯ２００６０９１１９４号、ＷＯ２００８０７０２７４号およびＷＯ２００９０６４７７１号に記載されている。ＣＹＰ８２Ｅ４、ＣＹＰ８２Ｅ５およびＣＹＰ８２Ｅ１０のノックアウトは、バーレー種たばこでニコチンからノルニコチンへの変換を３．２％から１．１％に減少させることができる（ＷＯ ２０１１０８８１８０ Ａ１号を参照）。
当技術分野において、たばこ植物体におけるノルニコチンレベルをさらに減少させて、乾燥処理中に形成されるノルニコチンの代謝物質（例えば、ＴＳＮＡ - ＮＮＮなど）のレベルをさらに低下するといったニーズが引き続き存在する。本発明は、このニーズに対処することを探究するものである。
発明者は、タバコ（Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ）のニコチンＮ−デメチラーゼ（ＮＮＤ）系統群に属するさらなる遺伝子を特定したが、これを本明細書ではＮＮＤ３という。ＮＮＤ３のポリペプチド配列は、ＣＹＰ８２Ｅ４の周知のポリペプチド配列との９４％の配列同一性、ならびにＣＹＰ８２Ｅ５およびＣＹＰ８２Ｅ１０の周知のポリペプチド配列との９１％の配列同一性を示すが、Ｎ． ｔａｂａｃｕｍ におけるＮＮＤ３の発現プロフィールは、ＣＹＰ８２Ｅ４、ＣＹＰ８２Ｅ５およびＣＹＰ８２Ｅ１０と比較した時、驚くほどに異なる。図１に示す通り、ＣＹＰ８２Ｅ４、ＣＹＰ８２Ｅ５、ＣＹＰ８２Ｅ１０およびＮＮＤ３はそれぞれ花および根における発現を示しながらも、ＮＮＤ３は葉においては検出可能なレベルで発現されないが、ＣＹＰ８２Ｅ４は老齢の葉において排他的に発現を示し、またＣＹＰ８２Ｅ５およびＣＹＰ８２Ｅ１０は試験したすべての葉タイプにおいて発現を示す。ＮＮＤ３のポリヌクレオチドコード配列は、機能的ニコチンＮ−デメチラーゼをコードする。遺伝子は配列番号１に記載され、ポリヌクレオチドのコード配列は配列番号２に記載されている。ポリペプチド配列は配列番号３に記載されている。たばこ植物体中のこの遺伝子の発現を低減することにより、ニコチンからノルニコチンへの変換の低下が見られうる。この結果として、乾燥処理中に形成されるノルニコチンおよびノルニコチンの代謝物質（ＮＮＮなど）のレベルが低減されうる。この結果として、乾燥処理済みたばこ材料からの煙のＮＮＮのレベルが低減されうる。本発明はしたがって、ノルニコチンのレベルおよび／または植物体中のＴＳＮＡ（少なくともＮＮＮなど）のレベルを調節（例えば、低減）するのに有用である。特に、本発明は、ノルニコチンおよび／またはＴＳＮＡ（ＮＮＮなど）のレベルを低下できるその他の方法と組み合わせた時に、特に有用である。従って、例えば、一定の実施形態では、ＮＮＤ３の発現をたばこ植物体中の１つ以上のその他のニコチンデメチラーゼ遺伝子と共に低減させることが望ましくありうる。この組み合わせは、ニコチンからノルニコチンへの変換をさらに低減させることが予測され、これが乾燥処理時に、および乾燥処理済み材料が喫煙された時に、たばこ中に形成される代謝産物レベルをさらに低減させる。本明細書で説明したたばこ植物体に由来するたばこ製品は、たばこ製品の発癌可能性を低減する方法、および発癌性ニトロソアミンへのヒトの暴露を低減する方法における用途が見出されうる。ＮＮＤ３をコードする遺伝子での１つ以上の突然変異が意図されているが、ここで突然変異は結果的にＮＮＤ３の発現または機能の低減をもたらす。たばこ植物体は、ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異、および／またはＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異、および／またはＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異をさらに含みうるが、ここでこれらの遺伝子内での突然変異が結果的にＣＹＰ８２Ｅ４および／またはＣＹＰ８２Ｅ５および／またはＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらす。
［発明の態様および実施形態］
本発明の態様および実施形態は、付属されている請求の範囲に記載している。
最初の一つの態様では、突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えのたばこ植物体細胞が提供されているが、これは、（ｉ）機能的ニコチンＮ−デメチラーゼをコードし、かつ配列番号３との少なくとも９５％の配列同一性を有する配列を含む、それから構成される、またはそれから実質的に構成されるポリヌクレオチド、（ｉｉ）（ｉ）に記載されたポリヌクレオチドによってコードされるポリペプチド、（ｉｉｉ）ニコチンＮ−デメチラーゼをコードし、かつ配列番号３との少なくとも９５％の配列同一性を有する配列を含む、それから構成される、またはそれから実質的に構成されるポリペプチド、または（ｉｖ）（ｉ）に記載された孤立ポリヌクレオチドを含む構造物、ベクターまたは発現ベクターを含み、またここで前記ニコチンデメチラーゼの発現または活性は、前記ニコチンデメチラーゼの発現または活性が低減されなかった対照のたばこ植物体細胞と比較して低減される。
一つの実施形態で、たばこ植物体細胞は、前記ニコチンデメチラーゼの発現または活性を低減させる１つ以上の突然変異を含む。
一つの実施形態で、突然変異体であるか、非天然であるかまたは遺伝子組み換えのたばこ植物体細胞はさらに、ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらすが、好ましくは、前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼは、配列番号１２〜１６またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択され、好ましくは、前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの変性をもたらし、かつ配列番号５のアミノ酸残基３２９、３６４、３７６、３８２、および４５８またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択される位置で発生し、好ましくは、前記突然変異は、ａ）配列番号５の位置３２９にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換、ｂ）配列番号５の位置３６４にあるリジン残基のためのアスパラギン置換、ｃ）配列番号５の位置３７６にあるバリン残基のためのメチオニン置換、ｄ）配列番号５の位置３８２にあるプロリン残基のためのセリン置換、ｄ）配列番号５の位置４５８にあるプロリン残基のためのセリン置換、およびｅ）それらのうちの二つ以上の任意の組み合わせから成る群から選択される。
一つの実施形態で、突然変異体であるか、非天然であるかまたは遺伝子組み換えのたばこ植物体細胞はさらに、ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異を含むが、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、好ましくは、前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼは配列番号２４または２５またはその組み合わせから選択され、好ましくは、前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの編成をもたらし、かつ配列番号１７のアミノ酸残基４２２または４４９またはその組み合わせで発生し、好ましくは前記突然変異は、ａ）配列番号１７の位置４２２にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換、ｂ）配列番号１７の位置４４９にあるプロリン残基のためのロイシン置換、およびｃ）その組み合わせから成る群から選択される。
一つの実施形態で、突然変異体であるか、非天然であるかまたは遺伝子組み換えのたばこ植物体細胞はさらにＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異を含むが、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、好ましくは前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼは、配列番号３２〜３５またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択され、好ましくは、前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの変性をもたらし、かつ配列番号２６のアミノ酸残基７９、１０７、３８２、４１９またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択される位置で発生し、好ましくは、前記突然変異は、ａ）配列番号２６の位置７９にあるグリシン残基のためのセリン置換、ｂ）配列番号２６の位置１０７にあるプロリン残基のためのセリン置換、ｃ）配列番号２６の位置３８２にあるプロリン残基のためのセリン置換、ｄ）配列番号２６の位置４１９にあるプロリン残基のためのセリン置換、およびｅ）その任意の組み合わせから成る群から選択される。
一つの実施形態で、突然変異体であるか、非天然であるかまたは遺伝子組み換えのたばこ植物体細胞はさらに（ｉ）ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異であって、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、好ましくは、前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼは、配列番号１２〜１６またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択され、好ましくは、前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの変性をもたらし、かつ配列番号５のアミノ酸残基３２９、３６４、３７６、３８２、および４５８またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択される位置で発生し、好ましくは、前記突然変異は、ａ）配列番号５の位置３２９にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換、ｂ）配列番号５の位置３６４にあるリジン残基のためのアスパラギン置換、ｃ）配列番号５の位置３７６にあるバリン残基のためのメチオニン置換、ｄ）配列番号５の位置３８２にあるプロリン残基のためのセリン置換、ｄ）配列番号５の位置４５８にあるプロリン残基のためのセリン置換、およびｅ）それらのうちの二つ以上の任意の組み合わせから成る群から選択されるものと、（ｉｉ）ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異であって、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、好ましくは、前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼは配列番号２４または２５またはその組み合わせから選択され、好ましくは、前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの編成をもたらし、かつ配列番号１７のアミノ酸残基４２２または４４９またはその組み合わせで発生し、好ましくは、前記突然変異は、ａ）配列番号１７の位置４２２にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換、ｂ）配列番号１７の位置４４９にあるプロリン残基のためのロイシン置換、およびｃ）その組み合わせから成る群から選択されるものと、（ｉｉｉ）ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異であって、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、好ましくは、前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼは、配列番号３２〜３５またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択され、好ましくは、前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの変性をもたらし、かつ配列番号２６のアミノ酸残基７９、１０７、３８２、４１９またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択される位置で発生し、好ましくは、前記突然変異は、ａ）配列番号２６の位置７９にあるグリシン残基のためのセリン置換、ｂ）配列番号２６の位置１０７にあるプロリン残基のためのセリン置換、ｃ）配列番号２６の位置３８２にあるプロリン残基のためのセリン置換、ｄ）配列番号２６の位置４１９にあるプロリン残基のためのセリン置換、およびｅ）その任意の組み合わせから成る群から選択されるものとを含む。
一つの実施形態で、突然変異体であるか、非天然であるかまたは遺伝子組み換えのたばこ植物体細胞はさらに、（ｉ）ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異、ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異およびＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異であって、ここで前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼは配列番号１３（Ｗ３２９Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼは配列番号２４（Ｗ４２２Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、および前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼは配列番号３３（Ｇ７９Ｓ）に規定された配列を含むものか、または （ｉｉ）ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異、ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異およびＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異であって、ここで前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼは配列番号１３（Ｗ３２９Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼは配列番号２４（Ｗ４２２Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、および前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼは配列番号３４（Ｐ１０７Ｓ）に規定された配列を含むものか、または （ｉｉｉ）ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異、ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異およびＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異であって、ここで前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼは配列番号１３（Ｗ３２９Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼは配列番号２４（Ｗ４２２Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、および前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ ニコチンデメチラーゼは、配列番号３５（Ｐ３８２Ｓ）に規定された配列を含むか、または（ｉｖ）ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異、ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異およびＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異、ここで前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼは配列番号１３（Ｗ３２９Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼは配列番号２４（Ｗ４２２Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、および前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼは配列番号３２（Ｐ４１９Ｓ）に規定された配列を含むものを含む。
一つの実施形態で、前記突然変異（ｓ）はホモ接合性の突然変異である。
一つの実施形態で、前記植物体細胞または前記植物体細胞を含む植物は、約１．０％未満、約０．９％未満、約０．８％未満、約０．７％未満、約０．６％未満、約０．５％未満、約０．４％未満、約０．３％未満、約０．２％未満または約０．１％未満のニコチンからノルニコチンへの変換を持つ。変換率（％）は、等式［％ノルニコチン／（％ノルニコチン＋％ニコチン）］×１００を使用して計算される。
一つの実施形態で、前記植物体細胞または前記植物体細胞を含む植物は乾燥質量をベースに計算して約０．０４％未満、約０．０３％未満、約０．０２％未満または約０．０１％未満のノルニコチンを持つ。
さらなる態様で、本明細書で説明した植物体細胞を含む突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えの植物体が説明されている。
さらなる態様で、本明細書で説明した植物体に由来するバイオマス、種子、幹または葉を含む植物材料が説明されている。ＮＮＤ３は、植物材料の花（例えば、未熟な花、成熟した花、未熟なさく果、乾燥したさく果）および根で発現されることが適切である。ＮＮＤ３は、植物材料の花（例えば、未熟な花、成熟した花、未熟なさく果、乾燥したさく果）および根で排他的または特異的に発現されることが適切である。
さらなる態様で、本明細書で説明されている植物体細胞、植物体または植物材料を含むたばこ製品が説明されている。
さらなる態様において、ノルニコチンおよび／またはＮＮＮのレベルを低減させたたばこ植物体を調製する方法が記述されるが、前記方法は、（ａ）（ｉ）（機能的）ニコチンＮ−デメチラーゼをコードし、かつ配列番号２との少なくとも９５％の配列同一性を有する配列を含む、それから構成される、またはそれから実質的に構成されるポリヌクレオチドを含む植物を提供する工程と、（ｂ）１つ以上の突然変異を前記たばこ植物体の前記ポリヌクレオチドに挿入して突然変異体たばこ植物体を形成する工程と、（ｃ）随意にたばこ植物材料を乾燥処理する工程と、（ｄ）突然変異体たばこ植物体中のノルニコチンおよび／またはＮＮＮのレベルを測定する工程とを含むが、ここで対照たばこ植物体と比較した突然変異体たばこ植物体中のノルニコチンおよび／またはＮＮＮのレベルの減少は、前記突然変異体たばこ植物体中のノルニコチンおよび／またはＮＮＮのレベルが低減されたことを示す。本明細書に記述した配列の断片の使用も考慮されている。例えば、断片は、発現を調整するためのＲＮＡｉ構築物として使用されうる。
一つの実施形態で、工程（ｂ）でのたばこ植物体は突然変異体たばこ植物体であり、好ましくは、前記突然変異体たばこ植物体は１つ以上のさらなるニコチンＮ−デメチラーゼ遺伝子における１つ以上の突然変異を含む。
一つの実施形態で、前記突然変異体たばこ植物体は、ＣＹＰ８２Ｅ４、ＣＹＰ８２Ｅ５またはＣＹＰ８２Ｅ１０またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせの群から構成される遺伝子における１つ以上のさらなる突然変異を持つ。
一つの実施形態で、工程（ｂ）でのたばこ植物体は、対照たばこ植物体と比較してノルニコチンのレベルが低減された突然変異体たばこ植物体である。
一つの実施形態で、前記たばこ植物体は、ＣＹＰ８２Ｅ４、ＣＹＰ８２Ｅ５またはＣＹＰ８２Ｅ１０またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせにおける１つ以上の突然変異を持つ。
さらなる態様において、低いレベルのノルニコチンおよび／またはＮＮＮと関連するたばこ植物体における１つ以上の突然変異を同定するための方法が記述されるが、前記方法は、（ａ）対照たばこ植物体と比較して低いレベルのノルニコチンおよび／またはＮＮＮを有するたばこ植物体を同定する工程と、（ｂ）工程（ａ）で同定されたたばこ植物体に由来する核酸試料を提供する工程と、（ｃ）工程（ｂ）からの核酸試料を対照植物中には存在しない配列番号２の配列における１つ以上の突然変異の存在についてスクリーニングする工程と、（ｄ）工程（ｃ）で同定された１つ以上の突然変異を、たばこ植物体中のノルニコチンおよび／またはＮＮＮのレベルを低減させる周知の突然変異と随意に比較する工程と、（ｅ）低いレベルのノルニコチンおよび／またはＮＮＮと関連した１つ以上の突然変異を同定する工程とを含む。
さらなる態様において、その内部のノルニコチンおよび／または少なくともＮＮＮのレベルが低減された乾燥処理済み植物材料（好ましくは乾燥処理済みの葉）を製造するための方法が記述されているが、その工程は、（ａ）植物または本明細書に記載されている植物材料の少なくとも部分を提供する工程と、（ｂ）そこから植物材料を随意に収穫する工程と、（ｃ）植物材料をその内部のノルニコチンおよび／または少なくともＮＮＮのレベルを減少させるのに十分な期間だけ乾燥処理する工程とを含む。
さらなる態様において、ＮＮＤ３ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異、ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異、ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異、およびＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異を含むたばこ植物体が記述されているが、ここで随意に、前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼは配列番号２６の位置３８２での突然変異を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼは配列番号５の位置３２９での突然変異を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼは配列番号１７の位置４２２での突然変異を含み、好ましくは、前記突然変異のそれぞれはホモ接合性の突然変異である。
さらなる態様において、花（例えば、未熟な花、成熟した花、未熟なさく果、乾燥したさく果）および根においてニコチンデメチラーゼ活性を抑制するＮＮＤ３遺伝子における１つ以上の突然変異と、根および／または葉においてニコチンデメチラーゼ活性を抑制するＣＹＰ８２Ｅ１０遺伝子における１つ以上の突然変異と、老齢の葉においてニコチンデメチラーゼ活性を抑制するＣＹＰ８２Ｅ４ｖ２遺伝子における１つ以上の突然変異と、根および／または葉においてニコチンデメチラーゼ活性を抑制するＣＹＰ８３Ｅ５ｖ２遺伝子における１つ以上の突然変異とを含むたばこ植物体が記述されている。
さらなる態様において、ＮＮＤ３ニコチンＮ−デメチラーゼをコードし、かつ配列番号２を持つか、または配列番号２との少なくとも９５％の配列同一性を持つ配列を含む、それから構成される、または実質的にそれから構成される孤立ポリヌクレオチド配列が記述されているが、好ましくは、ここで前記孤立ポリヌクレオチドは合成ポリヌクレオチドまたはｃＤＮＡである。
さらなる態様で、本明細書で説明したポリヌクレオチドによりコードされた単離ポリペプチドが説明されている。
さらなる態様において、ＮＮＤ３ニコチンＮ−デメチラーゼをコードし、かつ配列番号３の配列を持つか、または配列番号３との少なくとも９５％の配列同一性を持つ配列を含む、それから構成される、または実質的にそれから構成される孤立ポリペプチドが記述されているが、ここで好ましくは、前記孤立ポリペプチドは合成ポリペプチドである。ポリペプチドの断片も、本明細書に記述したとおり考慮されている。
さらなる態様で、本明細書で説明した孤立ポリヌクレオチドを含む構築物、ベクターまたは発現ベクターが説明されている。
さらなる態様において、ＮＮＤ３ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異が記述されているが、ここで前記突然変異は、結果的に前記ＮＮＤ３ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらす。
さらなる態様において、たばこ植物体細胞においてノルニコチンのレベルを低減する、またはニコチンからノルニコチンへの変換レートを低減する、または少なくともＮＮＮのレベルを低減するための方法が提供されているが、この方法は、（ａ）（ｉ）ニコチンＮ−デメチラーゼをコードし、かつ配列番号２との少なくとも９５％の配列同一性を有する配列を含む、それから構成される、またはそれから実質的に構成されるポリヌクレオチド、（ｉｉ）（ｉ）に記載されたポリヌクレオチドによってコードされるポリペプチド、（ｉｉｉ）ニコチンＮ−デメチラーゼをコードし、かつ配列番号３との少なくとも９５％の配列同一性を有する配列を含む、それから構成される、またはそれから実質的に構成されるポリペプチドの発現または活性を低減する工程と、（ｂ）工程（ａ）で獲得した植物体細胞中の少なくともノルニコチンおよび／またはＮＮＮの含有量を測定する工程と、（ｃ）（ａ）に記載したポリヌクレオチドまたはポリペプチドの発現または活性が調整されなかった対照植物と比較して、その内部の少なくともノルニコチンおよび／またはＮＮＮ含有量が変化した植物体細胞を同定する工程とを含む。
さらなる態様で、たばこ製品の発癌可能性を低減する方法が提供されており、前記方法は、本明細書で説明されているたばこ植物体、またはその子孫に由来する前記たばこ製品を準備する工程を含む。
さらなる態様において、たばこ植物体中でノルニコチンのレベルを低減する、またはニコチンからノルニコチンへの変換レートを低減する、または少なくともＮＮＮのレベルを低減する方法が提供されており、前記方法は、前記植物のゲノムに、ＮＮＤ３ニコチンデメチラーゼ遺伝子の少なくとも一つの対立遺伝子内の１つ以上の突然変異を導入する工程を含み、ここで前記突然変異は、前記ニコチンデメチラーゼ遺伝子の発現を低減させる。
一つの実施形態で、ＮＮＤ３は花（例えば、未熟な花、成熟した花、未熟なさく果、乾燥したさく果）および根において発現される。
一つの実施形態で、ＮＮＤ３は、花（例えば、未熟な花、成熟した花、未熟なさく果、乾燥したさく果）および根において排他的または特異的に発現される。
上記のそれぞれの実施形態は、本発明のそれぞれの態様の実施形態として開示されている。一つまたはそれ以上の実施形態の組み合わせもまた意図されている。
図１は、異なる植物組織におけるＮＮＤ３および関連する機能的ＣＹＰ８２Ｅ遺伝子の相対的な発現レベルを示す。バーは、３つの温室で栽培して成熟したＮ． ｔａｂａｃｕｍ ＴＮ９０品種植物体から採った３つの生物学的複製の平均±ＳＤを示す。 図２は、超低コンバーターＴＮ９０ ｃｙｐ８２ｅ４／ｃｙｐ８２ｅ５／ｃｙｐ８２ｅ１０環境内の強力な構成プロモーター下でＮＮＤ３コード配列で形質転換した個別の成熟したＴ0植物体の葉で測定した相対的なＮＮＤ３発現（Ａ）およびニコチンからノルニコチンへの変換レベル（Ｂ）を示す。 図３は、Ｎ． ｔａｂａｃｕｍ 品種 Ｓｔｅｌｌａの葉における異なる乾燥処理の時点でのＮＮＤ３の相対的発現レベルおよび関連する機能的ＣＹＰ８２Ｅ遺伝子を示す。試料はいくつかの葉のプールから採られる。２つのプールが、生物学的複製−（ａ）複製１および（ｂ）複製２として分析された。バーは、３つの技術的複製の平均±ＳＤを示す。
［定義］
本明細書の範囲内で使用される技術的な用語および表現には一般に、植物体および分子生物学の関連分野でそれらに共通して適用される意味が与えられる。以下の用語の定義はどれも、本明細書の全内容に適用される。「含む、備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という語は、それ以外の要素または工程を除外するものではなく、また不定冠詞「ａ」もしくは「ａｎ」は、複数であることを除外するものではない。ある一つの工程が、請求の範囲に列挙された複数の特徴の機能を実現することもある。所定の数値または範囲の文脈での「約」、「本質的に」および「およそ」という用語は、所定の値または範囲の２０％以内、１０％以内、または５％、４％、３％、２％または１％以内である値または範囲を意味する。
「単離した」という用語は、その天然の環境から取り去った任意の実体を意味するが、この用語は、いかなる精製の度合いも暗示してはいない。
「発現ベクター」は、核酸の発現を可能にするための核酸成分の組み合わせを含む核酸媒体である。適切な発現ベクターには、円形の二本鎖核酸プラスミド、線形の二本鎖核酸プラスミド、およびその他の任意の起源の機能的に等価な発現ベクターなど、染色体外の複製が可能なエピソームが含まれる。発現ベクターは、上流に位置し、下記に定義する通り、核酸、核酸構築物または核酸結合体に作用できるように連結された、少なくともプロモーターを含む。
「構築物」という用語は、一つ以上のポリヌクレオチドを備える二本鎖の組換え体核酸断片を意味する。構築物は、補完的「センス鎖またはコード鎖」と対になった「テンプレート鎖」塩基を含む。所定の構築物を、ベクター（発現ベクターなど）内に位置するプロモーターの向きに対して同一（またはセンス）または反対（またはアンチセンス）のいずれかの方向に、可能性のある２つの方向でベクターに挿入できる。
「ベクター」は、核酸、核酸構築物および核酸結合体、およびこれに類するものの運搬を可能にするための核酸成分の組み合わせを含む、核酸媒体を意味する。適切なベクターには、円形の二本鎖核酸プラスミド、線形の二本鎖核酸プラスミド、およびその他の任意の起源のベクターなど、染色体外の複製が可能なエピソームが含まれる。
「プロモーター」は、一般に上流に位置し、二本鎖ＤＮＡ断片に作用できるように連結された核酸の要素／配列を意味する。プロモーターは、所定の未変性遺伝子に最も近い領域に完全に由来することも、または異なる未変性のプロモーターまたは合成ＤＮＡセグメントに由来する異なる要素から構成することもできる。
「相同性、同一性または類似性」という用語は、配列の整列によって比較した２個のポリペプチド間または２個の核酸分子間の配列の類似性の度合いを意味する。比較対象の２個の不連続な核酸配列間の相同性の度合いは、比較可能な位置での同一または一致するヌクレオチドの数の関数である。同一性のパーセント値は、目視検査および数学的計算によって決定しうる。別の方法として、２個の核酸配列の同一性のパーセント値は、ＣｌｕｓｔａｌＷ、ＢＬＡＳＴ、ＦＡＳＴＡまたはＳｍｉｔｈ−Ｗａｔｅｒｍａｎなどの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り決定しうる。
「変異体」は、実質的に類似した配列を意味する。変異体は、野生型配列と類似した機能または実質的に類似した機能を持ちうる。ニコチンデメチラーゼでは、類似した機能は、同一の条件下でのニコチンからノルニコチンへの変換の野生型酵素機能の少なくとも約５０％、６０％、７０％、８０％または９０％である。ニコチンデメチラーゼでは、実質的に類似した機能は、同一の条件下でのニコチンからノルニコチンへの変換の野生型酵素機能の少なくとも約９０％、９５％、９６％、９７％、９８％または９９％である。例えば、野生型ＮＮＤ３コード配列は、配列番号２に記載されている。変異体は、野生型ポリペプチドと比較してニコチンデメチラーゼ活性のレベルが低減された酵素を結果的にもたらす、１つ以上の好都合な突然変異を持つことができる。変異体は、それらのニコチンデメチラーゼ活性が結果的にノックアウトされる１つ以上の好都合な突然変異を持つことができる（すなわち、１００％抑制であり、従って非機能的ポリペプチド）。野生型ＣＹＰ８２Ｅ１０の模範的変異体は、野生型ＣＹＰ８２Ｅ１０ポリペプチドのニコチンデメチラーゼ活性の約２５％のみを有する酵素を結果的にもたらす好都合な突然変異を持つ、ＣＹＰ８２Ｅ１０ Ｐ４１９Ｓを含む。変異体ＣＹＰ８２Ｅ１０ Ｇ７９Ｓ、ＣＹＰ８２Ｅ１０ Ｐ１０７ＳおよびＣＹＰ８２Ｅ１０ Ｐ３８２Ｓは、それらのニコチンデメチラーゼ活性が結果的にノックアウトされる１つ以上の好都合な突然変異を持つ（すなわち、１００％抑制であり、従って非機能的ポリペプチド）。野生型ＣＹＰ８２Ｅ４の模範的変異体は、野生型ＣＹＰ８２Ｅ４ポリペプチドのニコチンデメチラーゼ活性の約５０％のみを有する酵素を結果的にもたらす好都合な突然変異を持つ、ＣＹＰ８２Ｅ４ Ｖ３７６Ｍを含む。変異体ＣＹＰ８２Ｅ４ Ｗ３２９Ｓｔｏｐ、ＣＹＰ８２Ｅ４ Ｋ３６４Ｎ、ＣＹＰ８２Ｅ４ Ｐ３８２ＳおよびＣＹＰ８２Ｅ４ Ｐ４５８Ｓは、それらのニコチンデメチラーゼ活性が結果的にノックアウトされる１つ以上の好都合な突然変異を持つ（すなわち、１００％抑制であり、従って非機能的ポリペプチド）。野生型ＣＹＰ８２Ｅ５の模範的変異体は、結果的にそのニコチンデメチラーゼ活性の抑制をもたらす好都合な突然変異を持つＣＹＰ８２Ｅ５ Ｐ４４９Ｌを含み、変異体ＣＹＰ８２Ｅ５ Ｗ２２Ｓｔｏｐは、そのニコチンデメチラーゼ活性が結果的にノックアウトになる好都合な突然変異（すなわち、１００％抑制であり、従って非機能的ポリペプチド）を持つ。これらの変異体の組み合わせは、本明細書に記載されている。
「植物」という用語は、そのライフサイクルまたは発育の任意の段階にある任意の植物もしくはその部分、およびその子孫を意味する。一つの実施形態で、植物体は「たばこ植物体」であり、これはたばこ属（Ｎｉｃｏｔｉａｎａ）に属する植物体を意味する。好ましい種のたばこ植物体は、本明細書に記述される。
「植物の部分」は、植物体細胞、植物プロトプラスト、そこから再生可能な植物全体を再生可能な植物体細胞組織培養、植物カルス、植物凝集塊、ならびに植物体または植物体の部分（胚、花粉、葯、胚珠、種子、葉、花、茎、枝、果実、根、根の先端部およびこれに類するものなど）内で無傷の植物体細胞を含む。再生された植物体の子孫、変異体および突然変異体も、本明細書に記載された導入済みのポリヌクレオチドを含む場合、本開示の範囲内に含まれる。
「植物体細胞」とは、植物の構造的および生理学的な単位を指す。植物体細胞は、細胞壁のない原形質体、単離した単一の細胞、もしくは培養した細胞の形態で、または、植物組織、植物器官、または植物全体などを含むがこれらに限定されない、より高次の組織的単位の部分であってもよい。
「植物材料」という用語は、バイオマス、葉、茎、根、花または花の部分、果実、花粉、卵細胞、接合体、種子、切断物、分泌物、抽出物、細胞または組織培養物、または植物体のその他任意の部分または生成物を含めた、植物体から獲得しうる任意の固体、液体またはガス状の組成、またはその組み合わせを意味する。一つの実施形態で、植物材料は、バイオマス、幹、種子または葉を含むか、またはそれらから構成される。別の実施形態で、植物材料は、葉を含むか、またはそれらから構成される。
「品種」という用語は、同じ種の他の植物体と区別する一定の特性を共有する植物体の母集団を意味する。一つ以上の特有の形質を有しながらも、品種は、その品種内の個体間で非常に些細な全体的変化によって特性付けられる。品種は、しばしば市販されていることがある。
「系統」または「育種系統」という用語は、本明細書で使用されるとき、植物体の育種時に使用される植物体群を意味する。系統は、他の形質について個体間でいくらかの変化がある場合もあるが、一つ以上の所定の形質について個体間での変化はわずかしか現れないため、品種と区別しうる。
「調節する」という用語は、低減、抑制（阻害）、増大またはその他の方法でポリペプチドの発現または活性に影響を及ぼすことを意味しうる。この用語はまた、転写活性の調節を含むがこれに限定されない、ポリペプチドをコードする遺伝子の活性を低減する、抑制する、増大する、またはその他の方法で影響を及ぼすことを意味しうる。
本明細書で使用されるとき、「減少する」または「低減される」という用語は、限定はされないが、ポリペプチド活性、転写性の活性およびタンパク質発現などの、量または活性の約１０％〜約９９％の減少、または少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも２５％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、少なくとも９９％、または少なくとも１００％以上の減少を意味する。
本明細書で使用されるとき、「抑制する」または「抑制された」という用語は、限定はされないが、ポリペプチド活性、転写性の活性およびタンパク質発現などの、量または活性の、約９８％〜約１００％の減少、または少なくとも９８％、少なくとも９９％、特に１００％の減少を意味する。
本明細書で使用されるとき、「増加する」または「増加された」という用語は、限定はされないが、ポリペプチド活性、転写性の活性およびタンパク質発現などの、量または活性の約５％〜約９９％の増大、または少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも２５％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、少なくとも９９％、または少なくとも１００％以上の増大を意味する。
対照植物体の文脈での「対照」という用語は、酵素の発現または活性が変化しておらず（例えば、増大または減少）、またそれゆえに酵素の発現または活性が変化した植物体との比較を提供できる、植物体または植物体細胞を意味する。対照植物体は、空のベクターを備えうる。対照の植物体または植物体細胞は、野生型植物体または野生型植物体細胞に対応しうる。例えば、対照植物または植物体細胞は、結果的に被験植物がもたらされる遺伝子編成のための出発物質として、同一の遺伝形質としうる。こうしたすべての場合において、被験植物および対照植物は、比較目的で同一のプロトコルを使用して培養および収穫がなされる。本明細書に記載された遺伝子またはポリペプチドのレベル、比率、活性、または分布の変化、またはたばこ植物体の表現型の変化、特にノルニコチンおよびその発癌性代謝物質（ＮＮＮ）の蓄積の減少は、被験植物を対照植物と比較することにより測定されることができ、ここで被験植物および対照植物は、同一のプロトコルを使用して培養および／または収穫されたものである。対照植物は、被験植物の表現型の変化を測定するための基準点を提供できる。表現型の変化の測定は、植物の成長中、老化時、または乾燥処理後を含めて、植物中で任意の時点で測定されうる。表現型の変化の測定は、グロースチャンバー内、温室内、または野原で成長した植物体からのものを含め、任意の条件下で成長した植物体中で測定されうる。表現型の変化は、ニコチンからノルニコチンへの変換レートを決定することにより測定されうる。変換は、ノルニコチンまたはその代謝物質の割合（合計組織重量の割合として）をニコチンおよびノルニコチンまたはその代謝物質の割合の合計（合計組織重量の割合として）で割って、１００を掛けることにより測定されうる。表現型の変化は、当業界で周知の方法を使用してＴＳＮＡ含有量（少なくともＮＮＮ含有量など）を測定することにより測定されうる。
［発明を実施するための形態］
一つの実施形態で、配列リストに示す任意のポリヌクレオチドを含めた、本明細書で説明した任意の配列との少なくとも９５％の配列同一性を持つポリヌクレオチド配列を含むか、それから成るか、それから実質的に成る単離ポリヌクレオチドが提供されている。単離ポリヌクレオチドは、それに対する少なくとも９５％、９６％、９７％、９８％、９９％または１００％の配列同一性を持つ配列を含むか、それから成るか、それから実質的に成ることが適切である。
別の実施形態で、配列番号２に対して少なくとも９５％の配列同一性を持つポリヌクレオチド配列を含むか、それから成るか、それから実質的に成る単離ポリヌクレオチドが提供されている。単離ポリペプチドは、配列番号２に対して少なくとも９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．１％、９９．２％、９９．３％、９９．４％、９９．５％、９９．６％、９９．７％、９９．８％、９９．９％または１００％の配列同一性を持つ配列を含む、それから構成される、または実質的にそれから構成されることが適切である。
別の実施形態で、配列番号２に対して実質的な相同性（すなわち、配列の類似性）または実質的な同一性を持つポリヌクレオチドを含むか、それから成るか、それから実質的に成るポリヌクレオチドが提供されている。
別の実施形態で、配列番号２の配列との少なくとも約９５％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．１％、９９．２％、９９．３％、９９．４％、９９．５％、９９．６％、９９．７％、９９．８％または９９．９％の配列同一性を持つポリヌクレオチド変異体が提供されている。
別の実施形態で、対応する配列番号２の断片に対して少なくとも約９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．１％、９９．２％、９９．３％、９９．４％、９９．５％、９９．６％、９９．７％、９９．８％、９９．９％または１００％の配列同一性を持つ、それに対して実質的に相同性（すなわち、配列類似性）であるかまたは実質的に同一である配列番号２の断片が提供されている。
好ましくは、断片は、配列番号１の少なくとも１５の隣接するヌクレオチドの範囲に対して定まった配列同一性を持つ。実施形態において、配列同一性は、少なくとも２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０またはそれ以上の隣接するヌクレオチドの範囲に及ぶ。
別の実施形態では、ニコチンＮ−デメチラーゼとして機能するポリペプチドをコードする配列番号２に対する十分なまたは実質的な度合いの同一性または類似性を含むポリヌクレオチドが提供されている。本明細書に記載されているポリヌクレオチドは、配列番号３に記載されたタンパク質の活性の少なくとも約５０％、６０％、７０％、８０％、９０％ ９５％、９６％、９７％、９８％、９９％または１００％またはそれ以上である、ニコチンＮ−デメチラーゼ活性を有するタンパク質をコードすることが適切である。ポリペプチドが機能的ニコチンデメチラーゼであるかどうかを判断するために、そのｃＤＮＡを発現ベクター内にクローン化して、イースト菌株（ｓｔｒａｉｎ Ｗ（Ｒ）など）に形質転換しうる。Ｓｔｒａｉｎ Ｗ（Ｒ）は、Ｐ４５０に対する直接的な電子供与体としての役目をする酵素である、イーストＮＡＤＰＨ依存Ｐ４５０レダクターゼを過剰発現するように改変されたイースト菌細胞株であり、このシステムは、イーストで発現される異質のＰ４５０酵素活性の検出を促進する（Ｐｏｍｐｏｎ ｅｔ ａｌ．，（１９９５）Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｅｎｚｙｍｏｌ． ２７２：５１−６４）。ニコチンデメチラーゼアッセイは、Ｓｉｍｉｎｓｚｋｙ ｅｔ ａｌ．（２００５）Ｐｒｏｃ． Ｎａｔｌ． Ａｃａｄ． Ｓｃｉ． ＵＳＡ １０２：１４９１９−１４９２４に記載のあるとおり、イースト菌ミクロソーム膜調製品を［14Ｃ］−ニコチンと共に培養し、生成物を薄膜クロマトグラフィーによって分離することにより実施されうる。
本明細書で説明したポリヌクレオチドは、未変性または変性のデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）またはリボ核酸（ＲＮＡ）としうるヌクレオチドの重合体を含めることができる。従って、ポリヌクレオチドは、限定はされないが、ゲノムＤＮＡ、補完的ＤＮＡ（ｃＤＮＡ）、ｍＲＮＡ、またはアンチセンスＲＮＡまたはその断片とすることができる。その上、ポリヌクレオチドは、一本鎖または二本鎖のＤＮＡ、一本鎖および二本鎖の領域の混合物であるＤＮＡ、ＤＮＡおよびＲＮＡを含む混成体分子、または一本鎖のおよび二本鎖の領域またはその断片の混合物を持つ混成体分子とすることができる。さらに、ポリヌクレオチドは、ＤＮＡ、ＲＮＡ、またはその両方またはその断片を含む、三重鎖領域で構成されることもできる。ポリヌクレオチドは、ホスホトランスフェラーゼなどの一つ以上の変性塩基を含むことができ、またペプチド核酸とすることができる。一般的に、ポリヌクレオチドは、単離したかまたはクローン化したｃＤＮＡの断片、ゲノムＤＮＡ、オリゴヌクレオチド、または個別ヌクレオチド、上記の組み合わせから組み立てることができる。本明細書で説明したポリヌクレオチド配列は、ＤＮＡ配列として示しているが、配列には、それらの対応するＲＮＡ配列、およびその逆相補を含む、それらの補完的（例えば、完全に補完的な）ＤＮＡまたはＲＮＡ配列が含まれる。
本明細書で説明したポリヌクレオチドは、一般的にリン酸ジエステル結合を含むが、一部のケースでは、ポリヌクレオチド類似物は、例えば、ホスホルアミド酸、ホスホロチオ酸、ホスホロジチオ酸、またはＯ−メチルホホロアミダイト連鎖、ならびにペプチドポリヌクレオチドのバックボーンおよび連鎖を含む、代わりのバックボーンを持ちうる。その他の類似体ポリヌクレオチドは、陽性のバックボーンを持つもの、非イオン性バックボーン、および非リボースバックボーンを含む。例えば、こうした分子の生理学的環境での、またはバイオチップ上のプローブとしての安定性および半減期を増大させるためなどの様々な理由で、リボース−リン酸塩バックボーンの修飾を行いうる。天然のポリヌクレオチドおよび類似物の混合物を作成することができるが、別の方法として、異なるポリヌクレオチド類似物の混合物、ならびに天然のポリヌクレオチドおよび類似物の混合物を作成しうる。
様々なポリヌクレオチド類似物、例えば、ホスホルアミド酸、ホスホロチオ酸、ホスホロジチオ酸、Ｏ−メチルホホロアミダイト連鎖およびペプチドポリヌクレオチドのバックボーンおよび連鎖などが知られている。その他の類似体ポリヌクレオチドは、陽性のバックボーンを持つもの、非イオン性バックボーン、および非リボースバックボーンを含む。一つ以上の炭素環式糖を含むポリヌクレオチドも含まれる。
その他の類似物は、ペプチドポリヌクレオチド類似物であるペプチドポリヌクレオチドを含む。これらのバックボーンは、天然のポリヌクレオチドの多価のリン酸ジエステルバックボーンとは対照的に、中性条件下で実質的に非イオン性である。これは結果的に有利となりうる。まず、ペプチドポリヌクレオチドバックボーンは、ハイブリッド形成動態学を改善しうる。ペプチドポリヌクレオチドは、ミスマッチの塩基対と完全に一致した塩基対を比較すると融解温度でより大きな変化を持つ。ＤＮＡおよびＲＮＡは、一般に内部でのミスマッチについて２〜４℃の融解温度の低下を示す。非イオン性ペプチドポリヌクレオチドバックボーンでは、低下は７〜９℃に近い。同様に、それらが持つ非イオン性から、これらのバックボーンに付着した塩基のハイブリッド形成は、塩分濃度に対して比較的鈍感である。さらに、ペプチドポリヌクレオチドは、細胞の酵素によって劣化することも、より小さな範囲に分解されることもないと考えられ、そのためより一層安定性がありうる。
開示されたポリヌクレオチド、およびその断片の用途の中には、核酸ハイブリダイゼーションアッセイでのプローブとしての断片の用途や、核酸増幅アッセイで使用するプライマーがある。こうした断片は、一般的にＤＮＡ配列の少なくとも約１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９または２０以上の連続するヌクレオチドを備える。その他の実施形態で、ＤＮＡ断片は、ＤＮＡ配列の少なくとも約１０、１５、２０、３０、４０、５０または６０以上の連続するヌクレオチドを備える。従って、一態様において、ニコチンＮ−デメチラーゼ活性要素を有するタンパク質をコードするか、またはニコチンＮ−デメチラーゼ 酵素をコードするポリヌクレオチドを検出するための、プローブもしくはプライマーまたは両方の使用を含む方法も提供されている。
ハイブリッド形成条件の選択に影響する基本的なパラメータおよび適切な条件を考案するための手引きについては、Ｓａｍｂｒｏｏｋ， Ｊ．， Ｅ． Ｆ． Ｆｒｉｔｓｃｈ， ａｎｄ Ｔ． Ｍａｎｉａｔｉｓ（１９８９， Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ： Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ， Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｐｒｅｓｓ， Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ， Ｎ．Ｙ．）に記載がある。遺伝暗号の知識と本明細書で説明したアミノ酸配列との組み合わせを用いて、縮重オリゴヌクレオチドのセットを作成できる。こうしたオリゴヌクレオチドは、例えば、ポリメラーゼ連鎖反応法鎖反応（ＰＣＲ）など、プライマーとして有用であり、そこでＤＮＡ断片が単離され増幅される。ある一定の実施形態で、縮重プライマーは、遺伝的ライブラリ用のプローブとして使用できる。こうしたライブラリは、ｃＤＮＡライブラリライブラリ、ゲノムライブラリ、またさらには電子的な発現配列タグまたはＤＮＡライブラリを含むが、これに限定されない。この方法によって識別された相同配列は次に、本明細書で特定した配列の相同体を特定するためのプローブとして使用される。
また、潜在的な用途は、低い厳密度の条件下で、通常はやや厳密な条件で、また一般に高い厳密度の条件下で、本明細書で説明したポリヌクレオチドに対してハイブリッド形成する、ポリヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチド（例えば、プライマーまたはプローブ）の用途である。ハイブリッド形成条件の選択に影響する基本的なパラメータおよび適切な条件を考案するための手引きについては、Ｓａｍｂｒｏｏｋ， Ｊ．， Ｅ． Ｆ． Ｆｒｉｔｓｃｈ， ａｎｄ Ｔ． Ｍａｎｉａｔｉｓ（１９８９， Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ： Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ， Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｐｒｅｓｓ， Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ， Ｎ．Ｙ．）に記載があり、当該技術分野の当業者であれば、例えば、ポリヌクレオチドの長さまたは塩基の組成に基づき、簡単に決定できる。やや厳密な条件の達成の一つの方法は、５×標準クエン酸ナトリウム、０．５％ナトリウムドデシル硫酸塩、１．０ ｍＭエチレンジアミン四酢酸（ｐＨ ８．０）、約５０％ホルムアミドのハイブリッド形成緩衝液、６×標準クエン酸ナトリウムを含む予洗溶液をハイブリッド形成温度約５５℃で（または約５０％ホルムアミドを含むものなど、その他の類似したハイブリッド形成溶液をハイブリッド形成温度約４２℃で）使用することと、０．５×標準クエン酸ナトリウム、０．１％ナトリウムドデシル硫酸塩中での約６０℃の洗浄条件とが関与する。一般的に、高い厳密度の条件は、上記のハイブリッド形成条件として定義されるが、洗浄はおよそ６８℃で、０．２×標準クエン酸ナトリウム、０．１％ナトリウムドデシル硫酸塩である。ＳＳＰＥ（１× ＳＳＰＥは、０．１５Ｍ塩化ナトリウム塩化物、１０ ｍＭリン酸ナトリウム、および１．２５ ｍＭエチレンジアミン四酢酸、ｐＨ ７．４）を、ハイブリッド形成および洗浄緩衝液中で標準クエン酸ナトリウム（１×標準クエン酸ナトリウムは、０．１５Ｍ塩化ナトリウム塩化物および１５ ｍＭクエン酸ナトリウム）と置換でき、洗浄はハイブリッド形成の完了後１５分間実施される。当然のことながら、洗浄する温度および洗浄する塩分濃度は、当業者にとって公知であり、下記にさらに説明のある、ハイブリッド形成反応および二重鎖の安定性を支配する基本原則を適用することにより、望ましい度合いの厳密性を達成するために必要に応じて調整できる（例えば、Ｓａｍｂｒｏｏｋ， Ｊ．， Ｅ． Ｆ． Ｆｒｉｔｓｃｈ， ａｎｄ Ｔ． Ｍａｎｉａｔｉｓ （１９８９， Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ： Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ， Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｐｒｅｓｓ， Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ， Ｎ．Ｙを参照）。ポリヌクレオチドを未知の配列の標的ポリヌクレオチドにハイブリッド形成するとき、混成体の長さは、ポリヌクレオチドのハイブリッド形成の長さであると想定される。既知の配列のポリヌクレオチドをハイブリッド形成するとき、混成体の長さは、ポリヌクレオチドの配列を整列させ、最適な配列の補完性のある領域を識別することにより決定できる。長さが５０塩基対未満であると予想される混成体についてのハイブリッド形成温度は、混成体の融解温度よりも５〜１０℃低いべきだが、ここで、融解温度は以下の等式によって決定される。長さが１８塩基対未満の混成体では、融解温度（℃）＝２（Ａ＋Ｔ塩基の数）＋４（Ｇ＋Ｃ塩基の数）である。長さが１８塩基対を超える混成体では、融解温度（℃）＝８１．５＋１６．６（ｌｏｇ１０ ［Ｎａ＋］）＋０．４１（％ Ｇ＋Ｃ）−（６００／Ｎ）であり、式中、Ｎは混成体中の塩基の数、［Ｎａ＋］はハイブリッド形成緩衝液中のナトリウムイオン濃度（１×標準クエン酸ナトリウムの［Ｎａ＋］＝０．１６５Ｍ）である。通常、こうしたそれぞれのハイブリッド形成用ポリヌクレオチドは、ハイブリッド形成の対象となるポリヌクレオチドの長さの少なくとも２５％（少なくとも５０％、６０％、または７０％であることが一般で、少なくとも８０％が最も一般的）の長さを持ち、またハイブリッド形成の対象となるポリヌクレオチドと少なくとも６０％の配列同一性（例えば、少なくとも７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％または１００％）を持つ。
当業者であれば理解できるように、直鎖ＤＮＡは、５’−３’方向と３’−５’方向の２つの潜在的な方向性を持つ。例えば、基準配列が５’−３’方向に配置されており、かつ第二の配列が同一のポリヌクレオチド分子／鎖内で５’−３’方向に配置されている場合には、基準配列および第二の配列は同一の方向を向いており、すなわち同一の方向を持つ。通常、所定のプロモーターの制御下にある関心のプロモーター配列および遺伝子は、同一の方向に配置される。ただし、５’−３’方向に配置されている基準配列に関して、第二の配列が同一のポリヌクレオチド分子／鎖内で３’−５’方向に配置されている場合には、基準配列および第二の配列は、アンチセンスの方向を向いており、すなわちアンチセンス方向である。相互に対してアンチセンス方向を持つ２つの配列は、これとは別に、基準配列（５’−３’方向）および基準配列の逆相補配列（５’−３’方向に配置されている基準配列）が同一のポリヌクレオチド分子／鎖内に配置されている場合に、同一の方向を持つとも説明できる。本明細書に記載した配列は、５’−３’方向で示されている。
本明細書で提供されている組換え体構築物は、タンパク質の発現および／または活性レベルを調節するために、植物体または植物体細胞を転換するために使用できる。組換え体ポリヌクレオチド構築物は、本明細書で説明した一つ以上のポリヌクレオチドをコードし、ポリペプチドを発現するのに適切な制御領域に作用できるように連結された、ポリヌクレオチドを備えることができる。こうして、ポリヌクレオチドは、本明細書で説明したポリペプチドをコードするコード配列を備えることができる。タンパク質の発現または活性レベルが調節される植物体または植物体細胞は、突然変異体、非天然、遺伝子組み換え、人造または遺伝子組み換えの植物体または植物体細胞を含むことができる。遺伝子組み換え植物体または植物体細胞は、組換えＤＮＡの安定した組込みによって改変されたゲノムを含むことが適切である。組換えＤＮＡは、遺伝子組み換えされ、細胞の外に構築されたＤＮＡを含み、また天然のＤＮＡ、またはｃＤＮＡ、または合成ＤＮＡを含むＤＮＡを含む。遺伝子導入植物体は、当初形質転換された植物体細胞から再生された植物体や、形質転換した植物体の後の世代または交雑種からの子孫遺伝子組み換え植物体を含むことができる。遺伝子組み換え修飾によって、ポリヌクレオチドまたは本明細書で説明したポリペプチドの発現または活性が対照植物体と比較して改変されることが適切である。
組換え体ポリヌクレオチドによりコードされたポリペプチドは、未変性のポリペプチドとすることも、または細胞に対して異質組織とすることもできる。一部の場合では、組換え体構築物は、発現を調節し、制御領域と作用できるように連結されたポリヌクレオチドを含む。適切な制御領域の例は、本明細書で説明している。
本明細書で説明したものなど、組換え体ポリヌクレオチド構築物を含むベクターも提供されている。適切なベクターバックボーンは、例えば、プラスミド、ウイルス、人工染色体、細菌人工染色体、酵母人工染色体、またはバクテリオファージ人工染色体など、当該技術分野で日常的に使用されているものを含む。適切な発現ベクターは、例えば、バクテリオファージ、バキュロウイルス、およびレトロウイルスに由来するプラスミドおよびウイルスのベクターを含むがこれらに限定はされない。多数のベクターおよび発現システムが市販されている。ベクターは、例えば、複製の起源、足場アタッチメント領域またはマーカーを含むことができる。マーカー遺伝子は、植物体細胞に対して選択可能な表現型を与えることができる。例えば、マーカーは、抗生物質（例えば、カナマイシン、Ｇ４１８、ブレオマイシン、またはハイグロマイシン）、または除草剤（例えば、グリホサート、クロルスルフロンまたはフォスフィノスリシン）などの殺生物剤耐性を与えることができる。さらに、発現ベクターは、発現されたポリペプチドの操作または検出（例えば、精製または局在化）を促進するようデザインされたタグ配列を含むことができる。ルシフェラーゼ、β−グルクロニダーゼ、緑蛍光タンパク質蛍光タンパク質、グルタチオンＳ−転移酵素、ポリヒスチジン、ｃ−ｍｙｃまたは赤血球凝集素配列などのタグ配列が、一般にコードされたポリペプチドと融合したものとして表現される。こうしたタグは、カルボキシルまたはアミノのいずれかの終端も含めた、ポリペプチド内のどこにでも挿入できる。
植物体または植物体細胞は、安定して転換されるようにそのゲノムに組み入れられた組換え体ポリヌクレオチドを持つことで転換させることができる。本明細書で説明した植物体または植物体細胞は、安定して転換させることができる。安定して転換された細胞は通常、毎回の細胞分裂でも導入されたポリヌクレオチドを保持する。植物体または植物体細胞はまた、組換え体ポリヌクレオチドがそのゲノムに組み入れられないように、過渡的に転換させることができる。過渡的に転換された細胞は通常、十分な数の細胞分裂の後で、導入された組換え体ポリヌクレオチドが娘細胞内で検出されないように、導入された組換え体ポリヌクレオチドのすべてまたは一部を毎回の細胞分裂で失う。ＮＮＤ３は、植物の花（例えば、未熟な花、成熟した花、未熟なさく果、乾燥したさく果）および根で発現されることが適切である。ＮＮＤ３は、植物の花（例えば、未熟な花、成熟した花、未熟なさく果、乾燥したさく果）および根で排他的または特異的に発現されることが適切である。ゲノム編集の使用も考慮されている。
植物体細胞を転換するための数多くの方法が当該技術分野で利用でき、微粒子銃、遺伝子銃テクニック、アグロバクテリウム媒介の形質転換、ウイルスベクター媒介の形質転換およびエレクトロポーレーションを含めて、これらすべてを本明細書に含む。外来性ＤＮＡを植物体染色体に組み入れるためのアグロバクテリウムシステムが、植物体遺伝子工学で広範にわたり研究、修正、および開発されてきた。センスまたはアンチセンスの方向に作用できるように制御配列に連結された主題の精製済みたばこタンパク質に対応するＤＮＡ配列を含む裸の組換えＤＮＡ分子は、従来の方法により適切なＴ−ＤＮＡ配列に結合される。これらはポリエチレングリコールテクニックによるか、またはエレクトロポーレーションテクニックによってたばこプロトプラストに導入されるが、どちらも標準技術である。別の方法として、主題の精製済みたばこタンパク質をコードする組換えＤＮＡ分子を含むこうしたベクターは、生きたアグロバクテリウム細胞に導入され、その後でＤＮＡをたばこ植物体細胞内に移動させる。Ｔ−ＤＮＡベクター配列を伴わない裸のＤＮＡによる形質転換は、たばこプロトプラストとＤＮＡを含むリポソームとの融合によるか、またはエレクトロポーレーションによって達成できる。Ｔ−ＤＮＡベクター配列を伴わない裸のＤＮＡは、不活性の高速の微粒子銃によってたばこ細胞を転換するために使用することもできる。
細胞または培養組織が形質転換のための受容体組織として使用される場合、植物体は、希望に応じて、当業者にとって公知の技術によって転換した培養体から再生することができる。
組換え体構築物に含める制御領域の選択は、効率、選択可能性、誘導性、望ましい発現レベル、および細胞優先的または組織優先的な発現を含むがこれに限定されない、いくつかの要因に依存する。コード配列に対して制御領域を適切に選択し配置することにより、コード配列の発現を調節することは、当業者にとって日常的な事柄である。ポリヌクレオチドの転写は、類似した方法で調節できる。一部の適切な制御領域は、転写のみで、または主にある一定の細胞型で開始される。植物体ゲノムＤＮＡ内の制御領域の識別および特性付けをするための方法は、当該技術分野において公知である。
適切なプロモーターは、異なる組織にまたは細胞型（例えば、根特異的プロモーター、苗条特異的プロモーター、木部特異的プロモーター）に存在するか、または異なる発育段階で存在するか、または異なる環境的条件に応じて存在する組織特異的要因によって認識される組織特異的プロモーターを含む。適切なプロモーターは、ほとんどの細胞型で特定の誘導物質を必要とせずに活性化できる構成的プロモーターを含む。ＲＮＡｉポリペプチド製造を制御するための適切なプロモーターの例は、カリフラワーモザイクウイルス３５Ｓ（ＣａＭＶ／３５Ｓ）、ＳＳＵ、ＯＣＳ、ｌｉｂ４、ｕｓｐ、ＳＴＬＳ１、Ｂ３３、ｎｏｓまたはユビキチンプロモーターまたはファゼオリンプロモーターを含む。当業者は、組換え体プロモーターの複数の変形物を生成することができる。
組織特異的プロモーターは、植物体組織または生殖組織など特定の細胞または組織で、植物体の発育中の特定時点にのみ活性である転写制御要素である。組織特異的発現は、例えば、ある一定の組織内のポリヌクレオチドの発現が好ましい時に、有利なことがある。発育管理下の組織特異的プロモーターの例は、植物体組織（例えば、根または葉）、または生殖組織（果実、胚珠、種子、花粉、雌しべ、花、または任意の胚性の組織など）など、ある一定の組織内でのみ（または主として限定的に）転写を開始できるプロモーターを含む。生殖組織特異的プロモーターは、例えば、葯特異的、胚珠特異的、胚特異的、胚乳特異的、外皮特異的、種子および種皮特異的、花粉特異的、花弁特異的、咢片特異的、またはその組み合わせが考えられる。
適切な葉特異的プロモーターは、ビルビン酸塩、Ｃ４植物体（トウモロコシ）由来のオルソリン酸ジキナーゼ（ＰＰＤＫ）プロモーター、トウモロコシ由来のｃａｂ−ｍ１Ｃａ＋２プロモーター、シロイヌナズナｍｙｂ関連遺伝子プロモーター（Ａｔｍｙｂ５）、リブロースニリン酸カルボキシラーゼ（ＲＢＣＳ）プロモーター（例えば、葉および人工光源で栽培した苗木で発現されるトマトＲＢＣＳ １、ＲＢＣＳ２およびＲＢＣＳ３Ａ遺伝子、栽培中のトマト果実で発現されるＲＢＣＳ１およびＲＢＣＳ２、または葉身および葉鞘の葉肉細胞でほぼ排他的に高レベルで発現されるリブロースニリン酸カルボキシラーゼプロモーター）を含む。
適切な老化特異的プロモーターは、果実の成熟、老化および葉の脱離時に活性となるトマトプロモーター、システインプロテアーゼをコードする遺伝子のトウモロコシプロモーター、８２Ｅ４のプロモーターおよびＳＡＧ遺伝子のプロモーターを含む。適切な葯特異的プロモーターを使用することができる。当業者にとって公知の適切な根優先的プロモーターを選択しうる。適切な種子優先的プロモーターは、種子特異的プロモーター（種子の発育時に活性なプロモーターで、種子保存タンパク質のプロモーターなど）と、種子発芽プロモーター（種子の発芽時に活性のプロモーター）の両方を含む。こうした種子優先的プロモーターは、Ｃｉｍ１（サイトカイニン誘発されたメッセージ）、ｃＺ１９Ｂ１（トウモロコシ１９ ｋＤａ ｚｅｉｎ）、ｍｉｌｐｓ（ミオ−イノシトール−１−リン酸塩合成酵素）、ｍＺＥ４０−２（別称、Ｚｍ−４０）、ｎｕｃｌｃ、およびｃｅｌＡ（セルロース合成酵素）を含むが、これに限定されない。Ｇａｍａ−ｚｅｉｎは、一つの胚乳特異的プロモーターである。Ｇｌｏｂ−１は、一つの胚特異的プロモーターである。双子葉植物体では、種子特異的プロモーターは、マメβ−ファゼオリン、ナピン、β−コングリシニン、ダイズレクチン、クルシフェリン、およびこれに類するものを含むが、これに限定されない。単子葉植物体では、種子特異的プロモーターは、トウモロコシ１５ ｋＤａ ｚｅｉｎプロモーター、２２ ｋＤａ ｚｅｉｎプロモーター、２７ ｋＤａ ｚｅｉｎプロモーター、ｇ−ｚｅｉｎプロモーター、２７ ｋＤａ γ−ｚｅｉｎプロモーター（ｇｚｗ６４Ａプロモーターなど、Ｇｅｎｂａｎｋ Ａｃｃｅｓｓｉｏｎ第Ｓ７８７８０号を参照）、ｗａｘｙプロモーター、シュランケン１プロモーター、シュランケン２プロモーター、グロブリン１プロモーター（Ｇｅｎｂａｎｋ Ａｃｃｅｓｓｉｏｎ第Ｌ２２３４４号を参照）、Ｉｔｐ２プロモーター、ｃｉｍ１プロモーター、トウモロコシ ｅｎｄ１およびｅｎｄ２プロモーター、ｎｕｃ１プロモーター、Ｚｍ４０プロモーター、ｅｅｐ１およびｅｅｐ２、ｌｅｃ１、チオレドキシンＨプロモーター、ｍｌｉｐ１５プロモーター、ＰＣＮＡ２プロモーター、およびシュランケン−２プロモーターを含むが、これに限定されない。
誘導性プロモーターの例は、病原体の攻撃、嫌気性条件、高温、光、乾燥、低温、または高塩分濃度に反応するプロモーターを含む。病原体誘導性プロモーターは、病原性に関連したタンパク質（ＰＲタンパク質）に由来するものを含み、これは病原体（例えば、ＰＲタンパク質、ＳＡＲタンパク質、β−１，３−グルカナーゼ、キチナーゼ）による感染に続いて誘発される。
植物体プロモーターに加えて、適切なその他のプロモーターを細菌性の起源、例えば、オクトピン合成酵素プロモーター、ノパリン合成酵素プロモーターおよびＴｉプラスミドに由来するその他のプロモーターなどから誘導したり、ウイルスのプロモーター（例えば、カリフラワーモザイクウイルス（ＣａＭＶ）の３５Ｓおよび１９Ｓ ＲＮＡプロモーター、たばこモザイクウイルスの構成的プロモーター、カリフラワーモザイクウイルス（ＣａＭＶ）１９Ｓおよび３５Ｓプロモーター、またはゴマノハグサモザイクウイルス３５Ｓプロモーター）から誘導したりしうる。
別の態様で、配列リストに示す任意のポリペプチドを含めた、本明細書で説明した任意のポリペプチド配列との少なくとも９５％の配列同一性を持つポリペプチド配列を含むか、それから成るか、それから実質的に成る単離ポリペプチドが提供されている。単離ポリペプチドは、それに対する少なくとも９５％ ９６％、９７％、９８％、９９％、９９．１％、９９．２％、９９．３％、９９．４％、９９．５％、９９．６％、９９．７％、９９．８％、９９．９％または１００％の配列同一性を持つ配列を含むか、それから成るか、それから実質的に成ることが適切である。一つの実施形態で、配列番号３によってコードされたポリペプチドが提供されている。
別の実施形態で、配列番号３に対して少なくとも９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．１％、９９．２％、９９．３％、９９．４％、９９．５％、９９．６％、９９．７％、９９．８％、９９．９％または１００％の配列同一性を持つ配列を含む、それから構成される、または実質的にそれから構成される単離ポリペプチドが提供されている。
別の実施形態では、配列番号３に対して少なくとも約９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．１％、９９．２％、９９．３％、９９．４％、９９．５％、９９．６％、９９．７％、９９．８％または９９．９％の配列同一性を持つ、ポリヌクレオチド変異体によってコードされたアミノ酸配列を含む、それから構成される、または実質的にそれから構成されるポリペプチド変異体が提供されている。
別の実施形態で、対応する配列番号３の断片に対して少なくとも約９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．１％、９９．２％、９９．３％、９９．４％、９９．５％、９９．６％、９９．７％、９９．８％、９９．９％または１００％の配列同一性を持つ配列番号３のポリペプチドの断片または配列番号３の断片が提供されている。
配列番号３の断片は、例えば、配列番号３の隣接する１５アミノ酸を含む、長さが少なくとも１５アミノ酸である。その上、断片は、長さが２０、２５、３０、３５、４０またはそれ以上のアミノ酸（最大全長５１７アミノ酸）とすることができ、また配列番号３の対応数の隣接するアミノ酸を含む。
好ましい断片は、配列番号３のアミノ酸１〜１５、３３０〜３４５、４２０〜４５０および４８０〜５１０を含めた断片を含む。
ポリペプチドは、ニコチンＮ−デメチラーゼとして機能する配列番号３との十分であるかまたは実質的な度合いの同一性または類似性を含む配列を含みうる。ポリペプチドの断片は、一般に、完全長配列の活性のうち一部または全部を保持する。
ポリペプチドはまた、任意のタイプの変更（例えば、アミノ酸の挿入、欠失、または置換、グリコシル化状態の変化、再折り畳みまたは異性化に影響を及ぼす変化、三次元構造、または自己会合状態）の導入により生成される突然変異体も含み、クロライドチャネルのＣＬＣファミリーの一つとしてのそれらの機能または活性の一部または全部がまだある場合には、故意に操作したりまたは自然に単離されたりすることがある。ニコチンＮ−デメチラーゼとしての機能または活性は、調整、低減または抑制されることが適切である。ニコチンＮ−デメチラーゼ活性が検出できないように、ニコチンＮ−デメチラーゼとしての機能または活性は抑制されることが適切である。
それに対して１００％の配列同一性を持つ配列番号３によってコードされたポリペプチド、またはそれに対して１００％の配列同一性を持つ配列番号３に記載されている配列を含む、それから構成される、または実質的にそれから構成されるポリペプチドも開示されている。
ポリペプチドは、任意のタイプの変更（例えば、アミノ酸の挿入、欠失、または置換、グリコシル化状態の変化、再折り畳みまたは異性化に影響を及ぼす変化、三次元構造、または自己会合状態）の導入により生成される変異体を含み、これは故意に操作したりまたは自然に単離されたりすることがある。変異体は、静的な変化を生成する改変を持つことができ、結果的に機能的に等価なタンパク質ができる。物質の二次的な結合活性が保持されている限り、極性、充電、溶解性、疎水性、親水性および残基の両親媒性の類似性に基づき、意図的にアミノ酸を置換しうる。例えば、負の電荷を帯びたアミノ酸は、アスパラギン酸およびグルタミン酸を含み、正電荷を帯びたアミノ酸は、リシンおよびアルギニンを含み、ならびに類似した親水性値を持つ無電荷の極性頭基を備えたアミノ酸は、ロイシン、イソロイシン、バリン、グリシン、アラニン、アスパラギン、グルタミン、セリン、スレオニン、フェニルアラニン、およびチロシンを含む。伝統的な置換は、例えば、下記の表に従い行いうる。第二の列の同一ブロックにあるアミノ酸および好ましくは第三の列の同一系統にあるアミノ酸は、相互に置換しうる。
ポリペプチドは、成熟タンパク質または未成熟タンパク質または未成熟タンパク質に由来するタンパク質としうる。ポリペプチドは、公知の方法を使用して線形または環状にしうる。ポリペプチドは一般に、少なくとも１０個、少なくとも２０個、少なくとも３０個、または少なくとも４０個の連続するアミノ酸を含む。
本明細書に記載されているＮＮＤ３をコードする遺伝子における突然変異を含むたばこ植物体または植物体細胞が開示されており、前記突然変異は、結果的に前記ＮＮＤ３の発現の低減または機能の低下をもたらす。ＮＮＤ３突然変異体の発現または機能は抑制されうる。ＮＮＤ３突然変異体の発現または機能は検出されないものとしうる。ＮＮＤ３内の１つ以上の突然変異は別として、突然変異植物体または植物体細胞は、１つ以上のその他の遺伝子またはポリペプチドにおいて１つ以上のさらなる突然変異を持つことができる。一定の実施形態において、ＮＮＤ３内の１つ以上の突然変異は別として、突然変異体は、１つ以上のその他の遺伝子またはポリペプチド（１つ以上のその他のニコチンデメチラーゼ遺伝子またはポリペプチドなど）における１つ以上のさらなる突然変異を持ちうる。ＮＮＤ３は、突然変異植物の花（例えば、未熟な花、成熟した花、未熟なさく果、乾燥したさく果）および根で発現されることが適切である。ＮＮＤ３は、突然変異植物の花（例えば、未熟な花、成熟した花、未熟なさく果、乾燥したさく果）および根で排他的または特異的に発現されることが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞は、ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異をさらに含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらすことが適切である。前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼは、配列番号６〜１６またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせに規定された配列から選択されることが適切である。前記突然変異は、配列番号５のアミノ酸残基３８、１７１、２０１、１６９、４５９、４２７、３２９、３６４、３７６、３８２、および４５８またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択される位置で発生する前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの変性を結果的にもたらすことが適切である。前記突然変異は、ａ）配列番号５の位置３８にあるプロリン残基のためのロイシン置換、ｂ）配列番号５の位置１７１にあるアスパラギン酸残基のためのアスパラギン置換、ｃ）配列番号５の位置２０１にあるグルタミン酸残基のためのリジン置換、ｄ）配列番号５の位置１６９にあるアルギニン残基のためのグルタミン置換、ｅ）配列番号５の位置４５９にあるグリシン残基のためのアルギニン置換、ｆ）配列番号５の位置４２７にあるスレオニン残基のためのイソロイシン置換、ｇ）配列番号５の位置３７６にあるバリン残基のためのメチオニン置換、ｈ）配列番号５の位置３２９にあるトリプトファン残基のための終止コドン、ｉ）配列番号５の位置３６４にあるリジン残基のためのアスパラギン置換、ｊ）配列番号５の位置３８２にあるプロリン残基のためのセリン置換、ｋ）配列番号５の位置４５８にあるプロリン残基のためのセリン置換、またはｌ）ａ それらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択されることが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞は、ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異をさらに含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらすことが適切である。前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼは、配列番号１８〜２５またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせに規定された配列から選択されることが適切である。前記突然変異は、配列番号１７のアミノ酸残基７２、１４３、１７４、２２４、２３５、４１０、４２２または４４９またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択される位置で発生する前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの変性を結果的にもたらすことが適切である。前記突然変異は、ａ）配列番号１７の位置７２にあるプロリン残基のためのロイシン置換、ｂ）配列番号１７の位置１４３にあるロイシン残基のためのフェニルアラニン置換、ｃ）配列番号１７の位置１７４にあるセリン残基のためのロイシン置換、ｄ）配列番号１７の位置２２４にあるメチオニン残基のためのイソロイシン置換、ｅ）配列番号１７の位置２３５にあるプロリン残基のためのセリン置換、ｆ）配列番号１７の位置４２７にあるスレオニン残基のためのイソロイシン置換、ｇ）配列番号１７の位置３７６にあるバリン残基のためのメチオニン置換、ｈ）配列番号１７の位置３２９にあるトリプトファン残基のための終止コドン、ｉ）配列番号１７の位置４１０にあるアラニン残基のためのバリン置換、ｊ）配列番号１７の位置４２２にあるトリプトファン残基のための終止コドン、ｋ）配列番号１７の位置４４９にあるプロリン残基のためのロイシン置換、またはｌ）それらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択されることが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞は、ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異をさらに含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらすことが適切である。前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼは、配列番号２７〜３５またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせに規定された配列から選択されることが適切である。前記突然変異は、配列番号２６のアミノ酸残基１４８、１７２、３４４、４１０、４１７、４１９、７９、１０７または３８２またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択される位置で発生する前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの変性を結果的にもたらすことが適切である。前記突然変異は、ａ）配列番号２６の位置１４８にあるロイシン残基のためのフェニルアラニン置換、ｂ）配列番号２６の位置１７２にあるグリシン残基のためのアルギニン置換、ｃ）配列番号２６の位置３４４にあるアラニン残基のためのスレオニン置換、ｄ）配列番号２６の位置４１０にあるアラニン残基のためのスレオニン置換、ｅ）配列番号２６の位置４１７にあるアルギニン残基のためのヒスチジン置換、ｆ）配列番号２６の位置４１９にあるプロリン残基のためのセリン置換、ｇ）配列番号２６の位置７９にあるグリシン残基のためのセリン置換、ｈ）配列番号２６の位置１０７にあるプロリン残基のためのセリンコドン、ｉ）配列番号２６の位置３８２にあるプロリン残基のためのセリン置換、またはｊ）それらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択されることが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞は、ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異をさらに含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらすことが適切である。前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼは、配列番号１３〜１６またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせに規定された配列から選択されることが適切である。前記突然変異は、配列番号５のアミノ酸残基３２９、３６５、３８２または４５８またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択される位置で発生する前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの変性を結果的にもたらすことが適切である。前記突然変異は、ａ）位置３２９にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換、ｂ）位置３６４にあるリジン残基のためのアスパラギン置換、ｃ）位置３７６にあるバリン残基のためのメチオニン置換、ｄ）位置３８２にあるプロリン残基のためのセリン置換、ｅ）位置４５８にあるプロリン残基のためのセリン置換、およびｆ）その任意の組み合わせから成る群から選択されることが適切である。たばこ植物体または植物体細胞は、ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異をさらに含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらすことが適切である。前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼは配列番号１３（Ｗ３２９Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含むことが適切である。前記突然変異は、配列番号５のアミノ酸残基３２９で発生する前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの変性を結果的にもたらすことが適切である。前記突然変異は位置３２９にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換であることが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞は、ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異をさらに含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらすことが適切である。前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼは、配列番号２４または２５またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせに規定された配列を含むことが適切である。前記突然変異は、アミノ酸残基４２２および４４９から成る群から選択される位置で発生する前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの変性を結果的にもたらし、ここで前記番号付けは配列番号１２によるものであることが適切である。前記突然変異は、ａ）位置４２２にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換、ｂ）位置４４９にあるプロリン残基のためのロイシン置換、およびｃ）その任意の組み合わせから成る群から選択されることが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞は、ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異をさらに含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらすことが適切である。前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼは配列番号２４（Ｗ４２２Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含むことが適切である。前記突然変異は、アミノ酸残基４２２で発生する前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの変性を結果的にもたらし、ここで前記番号付けは配列番号１７によるものであることが適切である。前記突然変異は位置４２２にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換であることが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞は、ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異をさらに含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらすことが適切である。前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼは、配列番号３２〜３５またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択されることが適切である。前記突然変異は、アミノ酸残基７９、１０７、３８２、４１９およびその任意の組み合わせから成る群から選択される位置で発生する前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの変性を結果的にもたらし、ここで前記番号付けは配列番号２６によるものであることが適切である。前記突然変異は、ａ）位置７９にあるグリシン残基のためのセリン置換、ｂ）位置１０７にあるプロリン残基のためのセリン置換、ｃ）位置３８２にあるプロリン残基のためのセリン置換、ｄ）位置４１９にあるプロリン残基のためのセリン置換、およびｅ）その任意の組み合わせから成る群から選択されることが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞は、ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異をさらに含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらすことが適切である。前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼは、配列番号３２〜３４またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択されることが適切である。前記突然変異は、アミノ酸残基７９、１０７、３８２およびその任意の組み合わせから成る群から選択される位置で発生する前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの変性を結果的にもたらし、ここで前記番号付けは配列番号２６によるものであることが適切である。前記突然変異は、ａ）位置７９にあるグリシン残基のためのセリン置換、ｂ）位置１０７にあるプロリン残基のためのセリン置換、ｃ）位置３８２にあるプロリン残基のためのセリン置換、およびｄ）その任意の組み合わせから成る群から選択されることが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞は、上記で開示したとおりＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼ遺伝子およびＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼ遺伝子において１つ以上の突然変異をさらに含むことが適切である。前記たばこ植物体または植物体細胞は、上記で開示したとおりＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼ遺伝子およびＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼ遺伝子において１つ以上の突然変異をさらに含むことが適切である。前記たばこ植物体または植物体細胞は、上記で開示したとおりＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼ遺伝子およびＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼ遺伝子において１つ以上の突然変異をさらに含むことが適切である。前記たばこ植物体または植物体細胞は、上記で開示したとおりＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼ遺伝子およびＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼ遺伝子およびＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼ遺伝子において１つ以上の突然変異をさらに含むことが適切である。
前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼは、配列番号１３（Ｗ３２９Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼは、配列番号２４（Ｗ４２２Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼは、配列番号３３（Ｇ７９Ｓ）に規定された配列を含むことが適切である。
前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼは、配列番号１３（Ｗ３２９Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼは、配列番号２４（Ｗ４２２Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼは、配列番号３４（Ｐ１０７Ｓ）に規定された配列を含むことが適切である。
前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼは、配列番号１３（Ｗ３２９Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼは、配列番号２４（Ｗ４２２Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼは、配列番号３５（Ｐ３８２Ｓ）に規定された配列を含むことが適切である。
前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼは、配列番号１３（Ｗ３２９Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼは、配列番号２４（Ｗ４２２Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼは、配列番号３２（Ｐ４１９Ｓ）に規定された配列を含むことが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞はさらにＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２５のアミノ酸残基３２９で発生し、またＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号１７のアミノ酸残基４２２で発生し、またＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２６のアミノ酸残基４１９で発生する。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞はさらにＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２５のアミノ酸残基３２９で発生し、またＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号１７のアミノ酸残基４２２で発生し、またＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２６のアミノ酸残基７９で発生する。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞はさらにＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２５のアミノ酸残基３２９で発生し、またＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号１７のアミノ酸残基４２２で発生し、またＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２６のアミノ酸残基１０７で発生することが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞はさらにＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２５のアミノ酸残基３２９で発生し、またＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号１７のアミノ酸残基４２２で発生し、またＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２６のアミノ酸残基３８２で発生することが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞はさらにＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号５の位置３２９にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換であり、またＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号１７の位置４２２にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換であり、またＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２６の位置７９にあるグリシン残基のためのセリン置換であることが適切であることが適切であることが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞はさらにＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号５の位置３２９にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換であり、またＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号１７の位置４２２にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換であり、またＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２６の位置１０７にあるプロリン残基のためのセリン置換であることが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞はさらにＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号５の位置３２９にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換であり、またＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号１７の位置４２２にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換であり、またＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２６の位置３８２にあるプロリン残基のためのセリン置換であることが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞はさらにＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子におけるホモ接合性の突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２５のアミノ酸残基３２９で発生し、またＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子におけるホモ接合性の突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号１７のアミノ酸残基４２２で発生し、またＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子におけるホモ接合性の突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２６のアミノ酸残基４１９で発生することが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞はさらにＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子におけるホモ接合性の突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号５の位置３２９にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換であり、またＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子におけるホモ接合性の突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号１７の位置４２２にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換であり、またＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子におけるホモ接合性の突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２６の位置３８２にあるプロリン残基のためのセリン置換であることが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞は、ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異をさらに含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらすことが適切である。前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼは、配列番号１２〜１６またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせに規定された配列から選択されることが適切である。前記突然変異は、配列番号５のアミノ酸残基３２９、３６４、３７６、３８２、および４５８またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択される位置で発生する前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの変性を結果的にもたらすことが適切である。前記突然変異は、ａ）位置３２９にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換、ｂ）位置３６４にあるリジン残基のためのアスパラギン置換、ｃ）位置３７６にあるバリン残基のためのメチオニン置換、ｄ）位置３８２にあるプロリン残基のためのセリン置換、ｅ）位置４５８にあるプロリン残基のためのセリン置換、およびｆ）その任意の組み合わせから成る群から選択されることが適切である。ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞は、ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異をさらに含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらすことが適切である。前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼは配列番号１３（Ｗ３２９Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含むことが適切である。前記突然変異は、配列番号５のアミノ酸残基３２９で発生する前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの変性を結果的にもたらすことが適切である。前記突然変異は位置３２９にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換であることが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞は、ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異をさらに含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらすことが適切である。前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼは、配列番号２４または２５またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせに規定された配列を含むことが適切である。前記突然変異は、アミノ酸残基４２２および４４９から成る群から選択される位置で発生する前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの変性を結果的にもたらし、ここで前記番号付けは配列番号１２によるものであることが適切である。前記突然変異は、ａ）位置４２２にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換、ｂ）位置４４９にあるプロリン残基のためのロイシン置換、およびｃ）その任意の組み合わせから成る群から選択されることが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞は、ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異をさらに含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらすことが適切である。前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼは配列番号２４（Ｗ４２２Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含むことが適切である。前記突然変異は、アミノ酸残基４２２で発生する前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの変性を結果的にもたらし、ここで前記番号付けは配列番号１７によるものであることが適切である。前記突然変異は位置４２２にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換であることが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞は、ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子におけるさらなる突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらすことが適切である。前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼは、配列番号３２〜３５またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択されることが適切である。前記突然変異は、アミノ酸残基７９、１０７、３８２、４１９およびその任意の組み合わせから成る群から選択される位置で発生する前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの変性を結果的にもたらし、ここで前記番号付けは配列番号２６によるものであることが適切である。前記突然変異は、ａ）位置７９にあるグリシン残基のためのセリン置換、ｂ）位置１０７にあるプロリン残基のためのセリン置換、ｃ）位置３８２にあるプロリン残基のためのセリン置換、ｄ）位置４１９にあるプロリン残基のためのセリン置換、およびｅ）その任意の組み合わせから成る群から選択されることが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞は、ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子におけるさらなる突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらすことが適切である。前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼは、配列番号３２〜３４またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択されることが適切である。前記突然変異は、アミノ酸残基７９、１０７、３８２およびその任意の組み合わせから成る群から選択される位置で発生する前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの変性を結果的にもたらし、ここで前記番号付けは配列番号２６によるものであることが適切である。前記突然変異は、ａ）位置７９にあるグリシン残基のためのセリン置換、ｂ）位置１０７にあるプロリン残基のためのセリン置換、ｃ）位置３８２にあるプロリン残基のためのセリン置換、およびｄ）その任意の組み合わせから成る群から選択されることが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞は、上記で開示したとおりＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼ遺伝子およびＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼ遺伝子において１つ以上の突然変異をさらに含むことが適切である。前記たばこ植物体または植物体細胞は、上記で開示したとおりＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼ遺伝子およびＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼ遺伝子において１つ以上の突然変異をさらに含むことが適切である。前記たばこ植物体または植物体細胞は、上記で開示したとおりＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼ遺伝子およびＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼ遺伝子において１つ以上の突然変異をさらに含むことが適切である。前記たばこ植物体または植物体細胞は、上記で開示したとおりＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼ遺伝子およびＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼ遺伝子およびＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼ遺伝子において１つ以上の突然変異をさらに含むことが適切である。
前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼは、配列番号１３（Ｗ３２９Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼは、配列番号２４（Ｗ４２２Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼは、配列番号３３（Ｇ７９Ｓ）に規定された配列を含むことが適切である。
前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼは、配列番号１３（Ｗ３２９Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼは、配列番号２４（Ｗ４２２Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼは、配列番号３４（Ｐ１０７Ｓ）に規定された配列を含むことが適切である。
前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼは、配列番号１３（Ｗ３２９Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼは、配列番号２４（Ｗ４２２Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼは、配列番号３５（Ｐ３８２Ｓ）に規定された配列を含むことが適切である。
前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼは、配列番号１３（Ｗ３２９Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼは、配列番号２４（Ｗ４２２Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼは、配列番号３２（Ｐ４１９Ｓ）に規定された配列を含むことが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞はさらにＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２５のアミノ酸残基３２９で発生し、またＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号１７のアミノ酸残基４２２で発生し、またＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２６のアミノ酸残基４１９で発生する。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞はさらにＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２５のアミノ酸残基３２９で発生し、またＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号１７のアミノ酸残基４２２で発生し、またＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２６のアミノ酸残基７９で発生する。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞はさらにＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２５のアミノ酸残基３２９で発生し、またＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号１７のアミノ酸残基４２２で発生し、またＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２６のアミノ酸残基１０７で発生することが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞はさらにＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２５のアミノ酸残基３２９で発生し、またＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号１７のアミノ酸残基４２２で発生し、またＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２６のアミノ酸残基３８２で発生することが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞はさらにＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号５の位置３２９にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換であり、またＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号１７の位置４２２にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換であり、またＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２６の位置７９にあるグリシン残基のためのセリン置換であることが適切であることが適切であることが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞はさらにＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号５の位置３２９にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換であり、またＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号１７の位置４２２にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換であり、またＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２６の位置１０７にあるプロリン残基のためのセリン置換であることが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞はさらにＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号５の位置３２９にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換であり、またＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号１７の位置４２２にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換であり、またＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２６の位置３８２にあるプロリン残基のためのセリン置換であることが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞はさらにＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子におけるホモ接合性の突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２５のアミノ酸残基３２９で発生し、またＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子におけるホモ接合性の突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号１７のアミノ酸残基４２２で発生し、またＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子におけるホモ接合性の突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２６のアミノ酸残基４１９で発生することが適切である。
ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞はさらにＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子におけるホモ接合性の突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号５の位置３２９にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換であり、またＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子におけるホモ接合性の突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号１７の位置４２２にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換であり、またＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子におけるホモ接合性の突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、かつ配列番号２６の位置３８２にあるプロリン残基のためのセリン置換であることが適切である。
本開示に従い獲得されるかまたは獲得可能な植物、植物体細胞、植物材料または（乾燥処理済み）たばこ製品およびこれに類するものは、約１．０％未満、約０．９％未満、約０．８％未満、約０．７％未満、約０．６％未満、約０．５％未満、約０．４％未満、約０．３％未満、約０．２％未満または約０．１％未満のニコチンからノルニコチンへの変換を持つことが適切である。変換率（％）は、等式［％ノルニコチン／（％ノルニコチン＋％ニコチン）］×１００を使用して計算される。
本開示に従い獲得されるかまたは獲得可能な植物、植物体細胞、植物材料または（乾燥処理済み）たばこ製品およびこれに類するものは、乾燥質量ベースで計算して約０．０４％未満、約０．０３％未満、約０．０２％未満または約０．０１％未満のノルニコチンを持つことが適切である。
前記ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞は、突然変異についてヘテロ接合性またはホモ接合性としうる。前記ＮＮＤ３突然変異体たばこ植物体または植物体細胞は、少なくとも一つの突然変異についてはヘテロ接合性、および少なくとも一つの異なる突然変異についてはホモ接合性としうる。
また、（乾燥処理済み）たばこ植物体または（乾燥処理済み）たばこ植物体材料におけるノルニコチンのレベルを低減する、またはニコチンからノルニコチンへの変換レートを低減する、または少なくともＮＮＮのレベルを低減するための方法が提供されているが、前記方法は、前記植物のゲノムに少なくとも一つニコチンデメチラーゼ遺伝子の発現を低減する１つ以上の突然変異を導入する工程を含み、ここで前記少なくとも一つニコチンデメチラーゼ遺伝子はＮＮＤ３をコードする。ＮＮＤ３における突然変異に加えて、１つ以上の突然変異を少なくとも一つ、二つまたは三つまたはそれ以上のさらなるニコチンデメチラーゼ遺伝子の少なくとも一つの対立遺伝子に導入することもでき、ここで前記遺伝子は、上記で考察したとおりＣＹＰ８２Ｅ４、ＣＹＰ８２Ｅ５およびＣＹＰ８２Ｅ１０またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択されることが適切である。
また、低レベルのノルニコチンまたは低レベルの少なくともＮＮＮを有するたばこ植物体を同定するための方法が提供されており、前記方法は、所定のたばこ植物体に由来する核酸試料を配列番号１または２における１つ以上の突然変異の存在について選別する工程と、同定された突然変異をノルニコチンまたは少なくともＮＮＮのレベルを調節することが周知の突然変異と随意に相関付ける工程とを含む。前記方法はさらに、前記所定のたばこ植物体に由来する前記核酸試料または別の核酸試料を、配列番号５における突然変異の存在、配列番号１２における突然変異の存在、または配列番号１９における突然変異の存在について選別する工程と、同定された突然変異をノルニコチンまたは少なくともＮＮＮのレベルを調節することが周知の突然変異と随意に相関付ける工程とを含むことが適切である。
また、ＮＮＤ３をコードする遺伝子、ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子、ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子、およびＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における突然変異についてヘテロ接合性またはホモ接合性であるたばこ植物体または植物体細胞が開示されており、ここで前記突然変異は、ＮＮＤ３、ＣＹＰ８２Ｅ１０、ＣＹＰ８２Ｅ４、およびＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減を結果的にもたらす。
また、本明細書に記載したとおり花（例えば、未熟な花、成熟した花、未熟なさく果、乾燥したさく果）および根においてニコチンデメチラーゼ活性を減少させるＮＮＤ３遺伝子またはポリペプチドにおける１つ以上のヘテロ接合性またはホモ接合性の突然変異、根においてニコチンデメチラーゼ活性を減少させるＣＹＰ８２Ｅ１０遺伝子またはポリペプチドにおける１つ以上のヘテロ接合性またはホモ接合性の突然変異、老齢の葉においてニコチンデメチラーゼ活性を減少させるＣＹＰ８２Ｅ４遺伝子またはポリペプチドにおける１つ以上のヘテロ接合性またはホモ接合性の突然変異、および緑色の葉においてニコチンデメチラーゼ活性を減少させるＣＹＰ８３Ｅ５ 遺伝子またはポリペプチドにおける１つ以上の突然変異を含む、それから構成される、または実質的にそれから構成されるたばこ植物体または植物体細胞が記載されている。
突然変異を有性交雑を含む一つの植物に組み合わせるために、多くのアプローチを利用できる。ＮＮＤ３においてニコチンデメチラーゼを減少させる１つ以上の好都合なヘテロ接合性またはホモ接合性の突然変異を持つ植物を、ニコチンデメチラーゼ活性を減少させるＣＹＰ８２Ｅ４、ＣＹＰ８２Ｅ５およびＣＹＰ８２Ｅ１０のうち１つ以上における１つ以上の好都合なヘテロ接合性またはホモ接合性の突然変異を持つ植物と交雑させることができる。一つの実施形態において、交雑は、同一の植物内でＮＮＤ３およびＣＹＰ８２Ｅ１０またはＮＮＤ３およびＣＹＰ８２Ｅ４またはＮＮＤ３およびＣＹＰ８２Ｅ５内に１つ以上の好都合なヘテロ接合性またはホモ接合性の突然変異を導入する目的でなされる。この様に、花（例えば、未熟な花、成熟した花、未熟なさく果、乾燥したさく果）および根においてニコチンデメチラーゼ活性を低減するＮＮＤ３におけるヘテロ接合性またはホモ接合性の１つ以上の好都合な突然変異を持つ植物は、根においてニコチンデメチラーゼ活性を減少させるＣＹＰ８２Ｅ１０におけるヘテロ接合性またはホモ接合性の１つ以上の好都合な突然変異を持つ植物と交雑され、また老齢の葉においてニコチンデメチラーゼ活性を低減するＣＹＰ８２Ｅ４におけるヘテロ接合性またはホモ接合性の１つ以上の好都合な突然変異を持つ植物と交雑されるか、または緑色の葉においてニコチンデメチラーゼ活性を低減するＣＹＰ８３Ｅ５遺伝子におけるヘテロ接合性またはホモ接合性の１つ以上の好都合な突然変異を持つ植物と交雑される。別の実施形態で、交雑は、同一の植物内でＮＮＤ３、ＣＹＰ８２Ｅ１０およびＣＹＰ８２Ｅ４内に１つ以上の好都合なヘテロ接合性またはホモ接合性の突然変異を導入する目的でなされる。この様に、花（例えば、未熟な花、成熟した花、未熟なさく果、乾燥したさく果）および根においてニコチンデメチラーゼ活性を低減するＮＮＤ３におけるヘテロ接合性またはホモ接合性の１つ以上の好都合な突然変異を持つ植物は、根においてニコチンデメチラーゼ活性を減少させるＣＹＰ８２Ｅ１０におけるヘテロ接合性またはホモ接合性の１つ以上の好都合な突然変異を持つ植物と交雑され、また老齢の葉においてニコチンデメチラーゼ活性を低減するＣＹＰ８２Ｅ４におけるヘテロ接合性またはホモ接合性の１つ以上の好都合な突然変異を持つ植物と交雑される。別の実施形態で、交雑は、同一の植物内でＮＮＤ３、ＣＹＰ８２Ｅ１０およびＣＹＰ８２Ｅ５内に１つ以上の好都合なヘテロ接合性またはホモ接合性の突然変異を導入する目的でなされる。この様に、花（例えば、未熟な花、成熟した花、未熟なさく果、乾燥したさく果）および根においてニコチンデメチラーゼ活性を低減するＮＮＤ３におけるヘテロ接合性またはホモ接合性の１つ以上の好都合な突然変異を持つ植物は、根においてニコチンデメチラーゼ活性を減少させるＣＹＰ８２Ｅ１０におけるヘテロ接合性またはホモ接合性の１つ以上の好都合な突然変異を持つ植物と交雑され、また緑色の葉においてニコチンデメチラーゼ活性を低減するＣＹＰ８３Ｅ５におけるヘテロ接合性またはホモ接合性の１つ以上の好都合な突然変異を持つ植物と交雑される。別の実施形態で、交雑は、同一の植物内でＮＮＤ３、ＣＹＰ８２Ｅ４およびＣＹＰ８２Ｅ５内に１つ以上の好都合なヘテロ接合性またはホモ接合性の突然変異を導入する目的でなされる。この様に、花（例えば、未熟な花、成熟した花、未熟なさく果、乾燥したさく果）および根においてニコチンデメチラーゼ活性を低減するＮＮＤ３におけるヘテロ接合性またはホモ接合性の１つ以上の好都合な突然変異を持つ植物は、老齢の葉においてニコチンデメチラーゼ活性を減少させるＣＹＰ８２Ｅ４におけるヘテロ接合性またはホモ接合性の１つ以上の好都合な突然変異を持つ植物と交雑され、また緑色の葉においてニコチンデメチラーゼ活性を低減するＣＹＰ８３Ｅ５におけるヘテロ接合性またはホモ接合性の１つ以上の好都合な突然変異を持つ植物と交雑される。別の実施形態で、交雑は、同一の植物内でＮＮＤ３、ＣＹＰ８２Ｅ４、ＣＹＰ８２Ｅ５およびＣＹＰ８２Ｅ１０内に１つ以上の好都合なヘテロ接合性またはホモ接合性の突然変異を導入する目的でなされる。この様に、花（例えば、未熟な花、成熟した花、未熟なさく果、乾燥したさく果）および根においてニコチンデメチラーゼ活性を低減するＮＮＤ３におけるヘテロ接合性またはホモ接合性の１つ以上の好都合な突然変異を持つ植物は、根においてニコチンデメチラーゼ活性を減少させるＣＹＰ８２Ｅ１０におけるヘテロ接合性またはホモ接合性の１つ以上の好都合な突然変異を持つ植物、老齢の葉においてニコチンデメチラーゼ活性を低減するＣＹＰ８２Ｅ４におけるヘテロ接合性またはホモ接合性の１つ以上の好都合な突然変異を持つ植物、緑色の葉においてニコチンデメチラーゼ活性を低減するＣＹＰ８３Ｅ５遺伝子におけるヘテロ接合性またはホモ接合性の１つ以上の好都合な突然変異を持つ植物と交雑される。１つ以上の好都合な突然変異をニコチンデメチラーゼ遺伝子（本明細書に記載の好都合な突然変異など）に導入することにより、ニコチンからノルニコチンへの変換またはその代謝産物が低減されるか、または無視できるか、または検出されない植物、あるいはＮＮＮが低減されるか、または無視できるか、または検出されない植物を産生することが可能である。
たばこ植物体内でのニコチンからノルニコチンへの変換またはその代謝産物における１つ以上のニコチンデメチラーゼポリペプチドの活性は、変換活性が、そのニコチンデメチラーゼポリペプチドの変換活性を抑制するようには改変されず、かつ同一のプロトコルを使用して培養および収穫がなされた、たばこ植物体内の同一のニコチンデメチラーゼポリペプチドの変換活性よりも統計的に低い場合、本開示に従い、低減されるかまたは抑制される。たばこ植物体内でのニコチンからノルニコチンへの変換おけるニコチンデメチラーゼポリペプチドの活性は、本明細書に記載した試験法によって検出可能でない時、除去されると見なされる。たばこ植物体内でのニコチンからノルニコチンへの変換おけるニコチンデメチラーゼポリペプチドの活性については、本明細書に記載されている。
一部の実施形態で、好都合な突然変異は、たばこ植物体または植物体細胞に変異誘発性のアプローチを使用して導入され、導入された突然変異は、サザンブロット分析、ＤＮＡ配列決定、ＰＣＲ分析、または表現型分析など、当業者にとって周知の方法を使用して同定または選択される。遺伝子発現に影響を与えるか、またはコードされたタンパク質の機能を妨げる突然変異は、当業界で周知の方法を使用して決定されうる。遺伝子エクソンにおける挿入性の突然変異は、通常は結果的にヌル突然変異体をもたらす。保存された残基における突然変異は、コードされたタンパク質の代謝機能の抑制に特に有効でありうる。
突然変異体のポリヌクレオチドおよびポリペプチドを獲得するための方法も開示されている。植物体細胞または植物材料を含めた、関心の任意の植物体は、突然変異を誘発することが知られている様々な方法により遺伝的に修飾でき、これには、部位特異的変異誘発、オリゴヌクレオチドを標的とした変異誘発突然変異誘発、化学的に誘発された突然変異誘発、照射誘発された突然変異誘発、修飾塩基を利用した突然変異誘発、ギャップ二重鎖ＤＮＡを利用した突然変異誘発、二本鎖分解突然変異誘発、修復欠損宿主系統を利用した突然変異誘発、合計遺伝子合成による突然変異誘発、ＤＮＡシャフリングおよびその他の同等な方法が含まれる。
それによってコードされたＮＮＤ３ポリヌクレオチドおよびポリペプチドの断片も開示されている。ポリヌクレオチドの断片は、未変性のタンパク質の生物活性を保持し、それゆえニコチンからノルニコチンへの代謝性変換に関与するタンパク質断片をコードしうる。別の方法として、ハイブリッド形成プローブまたはＰＣＲプライマーとして有用なポリヌクレオチドの断片は一般的に、生物活性を保持している断片タンパク質をコードしない。その上、開示されたヌクレオチド配列の断片は、本明細書で考察したとおり、組換え型構築物内で組み立てられうるものを含む。ポリヌクレオチド配列の断片は、少なくとも約２５個のヌクレオチド、約５０個のヌクレオチド、約７５個のヌクレオチド、約１００個のヌクレオチド、約１５０個のヌクレオチド、約２００個のヌクレオチド、約２５０個のヌクレオチド、約３００個のヌクレオチド、約４００個のヌクレオチド、約５００個のヌクレオチド、約６００個のヌクレオチド、約７００個のヌクレオチド、約８００個のヌクレオチド、約９００個のヌクレオチド、約１０００個のヌクレオチド、約１１００個のヌクレオチド、約１２００個のヌクレオチド、約１３００個のヌクレオチドまたは約１４００個のヌクレオチドから、本明細書に記載したポリペプチドをコードする完全長ポリヌクレオチドまでの範囲としうる。ポリペプチド配列の断片は、少なくとも約２５個のアミノ酸、約５０個のアミノ酸、約７５個のアミノ酸、約１００個のアミノ酸、約１５０個のアミノ酸、約２００個のアミノ酸、約２５０個のアミノ酸、約３００個のアミノ酸、約４００個のアミノ酸、約５００個のアミノ酸から、本明細書に記載した完全長ポリペプチドまでの範囲としうる。
突然変異ポリペプチド変異体は、一つ以上の突然変異ポリペプチド変異体を含む、突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えの植物体（例えば、突然変異体、非天然の、遺伝子導入、人造または遺伝子組み換え植物体）または植物体細胞を作成するために使用できる。突然変異ポリペプチド変異体は、未成熟のポリペプチドの活性を保持することが適切である。突然変異ポリペプチド変異体の活性は、未成熟のポリペプチドと比較して、高い、低い、またはほぼ同一でありうる。
本明細書で説明したヌクレオチド配列およびポリペプチドでの突然変異は、人造の突然変異または合成的な突然変異または遺伝子組み換え突然変異を含むことができる。本明細書で説明したヌクレオチド配列およびポリペプチドでの突然変異は、生体外または生体内の操作手順を含む工程によって獲得されるか、または獲得可能な突然変異とすることができる。本明細書で説明したヌクレオチド配列およびポリペプチドでの突然変異は、人による介入を含む工程によって獲得されるか、または獲得可能な突然変異とすることができる。一例として、工程は、遺伝子材料内で無作為な突然変異を生成する、変異原性，催奇性、または発癌性の有機化合物（例えば、エチルメタンスルホン酸塩（ＥＭＳ））などの外因的に追加した化学物質を使用した突然変異誘発を含みうる。さらなる例として、工程は、一つ以上の遺伝子工学工程（本明細書で説明されている一つ以上の遺伝子工学工程など）またはその組み合わせを含みうる。さらなる例として、工程は一つ以上の植物体交雑工程を含みうる。
ポリペプチドは、変換したかまたは組換え体である宿主細胞をポリペプチドを発現するのに適切な培養条件下で培養することにより準備しうる。結果的として得られる発現済みのポリペプチドは次に、公知の精製プロセスを使用して、その培養物から精製しうる。ポリペプチドの生成は、ポリペプチドに結合される薬剤を含む親和性カラムか、そうした親和性樹脂に対する一つ以上のカラム工程か、疎水性相互作用クロマトグラフィーが関与する一つ以上の工程か、または免疫親和性クロマトグラフィーかを含みうる。別の方法として、ポリペプチドは精製を促進する形態で発現されうる。例えば、これは、マルトース結合ポリペプチド、グルタチオン−５−転移酵素、ｈｉｓ−ｔａｇまたはチオレドキシンのものなど、融合ポリペプチドとして表現されうる。融合ポリペプチドの発現および精製のためのキットは市販されている。ポリペプチドは、抗原決定基でタグ付けして、その後でこうした抗原決定基を配向する特定の抗体を使用して精製しうる。逆相高速液体クロマトグラフィーなどの一つ以上の液体クロマトグラフィー工程を採用して、ポリペプチドをさらに精製することができる。上述の精製工程のいくつかまたは全部を様々な組み合わせで採用して、実質的に均質な組換え体ポリペプチドを提供することができる。こうして精製したポリペプチドは、他のポリペプチドが実質的に含まれていないものとすることができ、本明細書では「実質的に精製されたポリペプチド」と定義され、こうした精製したポリペプチドは、ポリペプチド、断片、変異体、およびこれに類するものを含む。ポリペプチドおよび断片の発現、単離、および精製は、本明細書に記載した方法を含むがまたは親和性部分の天然の基質を使用して競合的に除去することができる。
また、発現したポリペプチドの親和性精製をするために、ポリペプチドに対して生成されたモノクローナル抗体などの、親和性カラムを利用することも可能である。これらのポリペプチドは、例えば、高濃度塩溶出緩衝液内に入れた後に使用する低めの濃度の塩緩衝液に透析するか、または利用される親和性基質に応じてｐＨまたはその他の成分を変化させることにより、従来的なテクニックを使用して親和性カラムから除去するか、または親和性部分の天然の基質を使用して競合的に除去することができる。
単離されたかまたは実質的に精製されたポリヌクレオチドまたはタンパク質の組成が開示されている。「単離された」または「精製された」ポリヌクレオチドまたはタンパク質、またはその生物学的に活性な部分は、実質的にまたは本質的に、その天然の環境内で通常見つかるポリヌクレオチドまたはタンパク質に伴うかまたはそれと相互に作用する構成要素は含まれていない。従って、単離されたまたは精製されたポリヌクレオチドまたはタンパク質は、組換え技術によって製造された時、その他の細胞性材料または培養液は実質的に含まれておらず、または化学合成された時に、化学的先駆物質またはその他の化学物質は実質的に含まれていない。最適には、「単離」ポリヌクレオチドは、ポリヌクレオチドが由来する生物体のゲノムＤＮＡ内のポリヌクレオチド（例えば、ポリヌクレオチドの５’端および３’端に位置する配列）に自然の状態で隣接する配列（最適には、タンパク質をコードする配列）を含まない。例えば、各種の実施形態で、単離ポリヌクレオチドは、ポリヌクレオチドが由来する細胞のゲノムＤＮＡ内のポリヌクレオチドが自然の状態で隣接する、約５ ｋｂ、４ ｋｂ、３ ｋｂ、２ ｋｂ、１ ｋｂ、０．５ ｋｂ、または０．１ ｋｂ未満のヌクレオチド配列を含みうる。細胞性材料を実質的に含まないタンパク質は、約３０％、２０％、１０％、５％、または１％未満（乾燥質量による）の汚染するタンパク質を持つタンパク質の調製物を含む。
ポリペプチドは、公知の従来的な化学合成によっても生成されうる。合成的な手段によりポリペプチドまたはその断片を構成するための方法は、当業者にとって公知である。合成的に構成されたポリペプチド配列は、一次、二次または三次の構造的特性または配座特性を未変性のポリペプチドと共有することによって、生物活性を含めて、それらと共通の生物学的性質を所有しうる。
本明細書で使用されるとき、「非天然（の）」という用語は、天然では形成されないかまたは天然には存在しない物質（例えば、ポリヌクレオチド、遺伝子突然変異、ポリペプチド、植物体、植物体細胞および植物材料）を意味する。こうした非天然の物質または人工的な物質は、本明細書で説明したか、または当該技術分野において公知の方法によって、作成、合成、開始、修飾、介在、または操作されうる。こうした非天然の物質または人工的な物質は、人によって作成、合成、開始、修飾、干渉、または操作されうる。こうして、一例として、非天然の植物体、非天然の植物体細胞または非天然の植物材料は、伝統的な植物体育種テクニック（戻し交雑など）を使用して、または遺伝子操作技術（アンチセンスＲＮＡ、干渉ＲＮＡ、メガヌクレアーゼおよびこれに類するものなど）により作成されうる。さらなる例として、非天然の植物体、非天然の植物体細胞または非天然の植物材料は、結果的に得られる植物体、植物体細胞または植物材料またはその子孫が天然では形成されないかまたは天然には存在しない遺伝的構成（例えば、ゲノム、染色体またはそのセグメント）を含むように、一つ以上の遺伝的突然変異（例えば、一つ以上の多型）を第一の植物体または植物体細胞から第二の植物体または植物体細胞（これはそれ自体が天然でありうる）に遺伝子移入するかまたは移動することで作成しうる。結果的に得られる植物体、植物体細胞または植物材料は、こうして人工的なものであるか、または天然のものではない。従って、人工的または非天然の植物体または植物体細胞は、結果的に得られる遺伝子配列が第一の植物体または植物体細胞とは異なる遺伝的背景を備える第二の植物体または植物体細胞内で自然発生する場合であっても、第一の天然の植物体または植物体細胞内での遺伝子配列を修飾することにより作成しうる。ある一定の実施形態で、突然変異は、ヌクレオチド配列またはポリペプチド（遺伝子またはタンパク質など）に天然に存在する天然の突然変異ではない。
遺伝的背景の差異は、表現型的差異により、または核酸配列決定、遺伝的マーカー（例えば、ミクロサテライトＲＮＡマーカー）の存在または不在など、当該技術分野において公知の分子生物学技術により検出できる。
本明細書で説明したポリペプチドと免疫反応性のある抗体も提供されている。本明細書に記載のある通り、ポリペプチド、断片、変異体、融合ポリペプチド、およびこれに類するものは、それと免疫反応性のある抗体の生成において「免疫原」として採用できる。こうした抗体は、抗体の抗原結合部位を介してポリペプチドに特異的に結合されうる。特異的に結合される抗体は、ポリペプチド、相同体、および変異体を特異的に認識しそれと結合するが、他の分子とは結合しない抗体である。一つの実施形態で、抗体は本明細書に記載したアミノ酸配列酸配列を持つポリペプチドに特異的であり、他のポリペプチドとは交差反応しない。
さらに具体的に言えば、ポリペプチド、断片、変異体、融合ポリペプチド、およびこれに類するものは、抗体の生成を誘発する抗原決定基またはエピトープを含む。これらの抗原決定基またはエピトープは、直鎖状または立体配置的（不連続）のどちらでもよい。直鎖状の抗原決定基は、ポリペプチドのアミノ酸の単一の部分で構成され、一方、立体配置的または不連続のエピトープは、ポリペプチドの折り畳みに伴い近傍にもたらされたポリペプチド鎖の異なる領域からのアミノ酸の部分で構成される。エピトープは、当該技術分野において公知の任意の方法により識別できる。さらに、ポリペプチドに由来するエピトープは、研究用試薬として、アッセイで、および培養したハイブリドーマからのポリクローナル血清または上澄みなどの物質から特定の結合抗体を精製するために、使用できる。こうしたエピトープまたはその変異体は、固体相合成、化学薬品または酵素によるポリペプチドの切断、または組換えＤＮＡ技術の使用など、当該技術分野において公知の技術を使用して作成できる。
ポリペプチドに対するポリクローナル抗体およびモノクローナル抗体の両方は、従来的な技術により準備することができる。ポリペプチドに対して特異的なモノクローナル抗体を生成するハイブリドーマ株細胞も、本明細書で意図されている。こうしたハイブリドーマは、従来的な技術により製造・識別ができる。抗体の製造のために、ポリペプチド、断片、変異体、またはその突然変異体を注射することにより、様々な宿主動物を免疫化しうる。こうした宿主動物は、数例を挙げると、ウサギ、マウス、およびラットを含みうるが、これに限定されない。免疫学的反応を増大させるために様々なアジュバントを使用しうる。宿主の種にもよるが、こうしたアジュバントは、Ｆｒｅｕｎｄ’ｓ（完全および不完全）、アルミニウム水酸化物などのミネラルゲルや、リゾレシチン、プルロニックポリオール、ポリアニオン、ペプチド、油乳濁液、キーホールリンペットヘモシニアン、ジニトロフェノールなどの界面活性剤、および潜在的に有用なＢＣＧ（ｂａｃｉｌｌｅ Ｃａｌｍｅｔｔｅ−Ｇｕｅｒｉｎ）やコリネバクテリウム・パルヴムなどのヒトアジュバントを含むが、これに限定されない。モノクローナル抗体は、従来的な技術によって回復できる。こうしたモノクローナル抗体は、ＩｇＧ、ＩｇＭ、ＩｇＥ、ＩｇＡ、ＩｇＤ、およびその任意の下位クラスを含む、任意の免疫グロブリンクラスに属するものとしうる。
抗体は、生体外でまたは生体内のいずれかでポリペプチドまたは断片の存在を検出するアッセイで使用することもできる。抗体は、免疫親和性クロマトグラフィーによるポリペプチドまたは断片の精製に採用することもできる。
突然変異誘発以外に、ＮＮＤ３、ＣＹＰ８２Ｅ４、ＣＹＰ８２Ｅ５またはＣＹＰ８２Ｅ１０またはそのうち２つ、３つまたは４つ（例えば、ＮＮＤ３、ＣＹＰ８２Ｅ４、ＣＹＰ８２Ｅ５およびＣＹＰ８２Ｅ１０の組み合わせ）から構成される群から選択される一つ以上のポリヌクレオチドまたはポリペプチドの発現または活性を調節できる組成は、一つ以上の内在性遺伝子の転写を妨害できる配列特異的ポリヌクレオチドと、ＲＮＡ転写物（例えば、二本鎖ＲＮＡ、ｓｉＲＮＡ、リボザイム）の翻訳を妨害できる配列特異的ポリヌクレオチドと、一つ以上のタンパク質の安定性を妨害できる配列特異的ポリペプチドと、一つ以上のタンパク質の酵素活性または基質または調節タンパク質に関する一つ以上のタンパク質の結合活性を妨害できる配列特異的ポリヌクレオチドと、一つ以上のタンパク質について特異性を示す抗体と、一つ以上のタンパク質の安定性または一つ以上のタンパク質の酵素活性または一つ以上のタンパク質の結合活性を妨害できる小分子化合物と、一つ以上のポリヌクレオチドを結合するジンクフィンガータンパク質と、一つ以上のポリヌクレオチドに対する活性を持つメガヌクレアーゼを含むが、これに限定されない。遺伝子編集技術、遺伝的編集技術およびゲノム編集技術は、当該技術分野において公知である。
遺伝子編集の一つの方法には、細胞が修復メカニズムに反応できる二本鎖の分解を誘発する、転写活性化剤様差動因子ヌクレアーゼ（ＴＡＬＥＮ）の使用が関与する。非相同末端結合により、アニーリングのための配列の重複が非常に少ないかまたは全くない二本鎖切断のうちのどちらかの側からＤＮＡが再結合される。この修復機構は、挿入または欠失、または染色体の再配列によるゲノム内の誤りを誘発する。こうした誤りがあると、その位置で遺伝子産物が非機能的なものにコードされる。遺伝子編集の別の方法には、細菌性ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓシステムの使用が関与する。バクテリアおよび古細菌は、侵入するウイルスＤＮＡおよびプラスミドＤＮＡに対して保護する適応的免疫系の一部である、群生性等間隔短回文反復配列（ＣＲＩＳＰＲ）と呼ばれる染色体要素を示す。Ｔｙｐｅ ＩＩ ＣＲＩＳＰＲシステムで、ＣＲＩＳＰＲ ＲＮＡ（ｃｒＲＮＡ）は、トランス活性化ｃｒＲＮＡ（ｔｒａｃｒＲＮＡ）およびＣＲＩＳＰＲ関連（Ｃａｓ）タンパク質と機能して、標的ＤＮＡに二本鎖切断を導入する。Ｃａｓ９による標的の切断は、ｃｒＲＮＡとｔｒａｃｒＲＮＡの間の塩基対だけでなく、ｃｒＲＮＡと標的ＤＮＡの間の塩基対形成を必要とする。標的認識は、配列ＮＧＧと一致する、フォトスペーサー隣接モチーフ（ＰＡＭ）と呼ばれる短いモチーフの存在によって促進される。このシステムは、ゲノム編集用に利用できる。Ｃａｓ９は通常は、ｃｒＲＮＡおよびｔｒａｃｒＲＮＡで構成される二重ＲＮＡによってプログラムされる。ただし、これらのＲＮＡのコア成分は、Ｃａｓ９ターゲティングのために単一の混成体「案内ＲＮＡ」に組み入れることができる。部位特異的切断のための標的ＤＮＡに対する非翻訳ＲＮＡガイドの使用が、ＴＡＬＥＮなどの既存の技術よりも著しく単純明快であることが約束される。ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ法を使用すると、ヌクレアーゼ錯体の再ターゲティングには、新しいＲＮＡ配列の導入のみを必要とし、タンパク質転写因子の特異性を設計し直す必要がない。
アンチセンス技術は、ポリペプチドの発現の調節に使用できるもう一つの公知の方法である。抑制される遺伝子のポリヌクレオチドは、ＲＮＡのアンチセンス鎖が転写されるように、クローン化され、調整部分に作用できるように連結されている。次に、組換え体構築物は植物体細胞に変形し、ＲＮＡのアンチセンス鎖が生成される。ポリヌクレオチドが抑制されるために遺伝子の全配列である必要はないが、通常は抑制の対象となる遺伝子のセンス鎖の少なくとも一部分に対して実質的に相補的である。
ポリヌクレオチドは、ｍＲＮＡの発現に影響を及ぼすリボザイムまたは触媒ＲＮＡに転写しうる。リボザイムは、実際的に任意の標的ＲＮＡと特異的に対をなし、リン酸ジエステルバックボーンを特定の位置で切断し、それによって標的ＲＮＡを機能的に不活性化するように設計できる。異質組織ポリヌクレオチドは、特定のｍＲＮＡ転写物を切断するよう設計されたリボザイムをコードでき、こうしてポリペプチドの発現が阻止される。ハンマーヘッド型リボザイムは特定のｍＲＮＡを破壊するのに有用であるが、ｍＲＮＡを部位特異的認識配列で切断する様々なリボザイムを使用することができる。ハンマーヘッド型リボザイムは、標的ｍＲＮＡと補完的塩基対を形成するフランキング領域によって指図される位置でｍＲＮＡを切断する。唯一の要件は、標的ＲＮＡが５’−ＵＧ−３’ヌクレオチド配列を含むことである。ハンマーヘッド型リボザイムの構成および製造は、当該技術分野において公知である。ハンマーヘッド型リボザイム配列は、生体内での切断効率を増大させるために、輸送ＲＮＡ（ｔＲＮＡ）などの安定したＲＮＡに埋め込むことができる。
一つの実施形態で、ＲＮＡ転写物の翻訳を妨害できる配列特異的ポリヌクレオチドは干渉ＲＮＡである。ＲＮＡ干渉またはＲＮＡサイレンシングは、進化的に保守的なプロセスであり、そのプロセスによって特定のｍＲＮＡを酵素による劣化の標的にすることができる。二本鎖ＲＮＡ（二本鎖ＲＮＡ）は、干渉ＲＮＡ経路を開始するために、細胞（例えば、二本鎖ＲＮＡウイルス、または干渉ＲＮＡポリヌクレオチド）によって導入または生成される。二本鎖ＲＮＡは、二本鎖ＲＮＡ特異的エンドヌクレアーゼであるＲＮａｓｅｓ ＩＩＩによって、長さが２１〜２４ ｂｐの複数の低分子干渉ＲＮＡ二重鎖に転換できる。その後で、低分子干渉ＲＮＡは、ＡＴＰ依存性のプロセスによって低分子干渉ＲＮＡの巻き戻しを促進するＲＮＡ誘発サイレンシング複合体によって認識できる。巻き戻された低分子干渉ＲＮＡのアンチセンス鎖は、活性化したＲＮＡ誘発サイレンシング複合体を、低分子干渉ＲＮＡアンチセンス鎖に相補的な配列を含む標的とされたｍＲＮＡに案内する。標的とされたｍＲＮＡおよびアンチセンス鎖は、Ａ型らせんを形成でき、Ａ型らせんの主要な溝は活性化したＲＮＡ誘発サイレンシング複合体によって認識できる。標的ｍＲＮＡは、活性化したＲＮＡ誘発サイレンシング複合体によって、低分子干渉ＲＮＡ鎖の５’端の結合部位によって限定される単一の部位で切断できる。活性化したＲＮＡ誘発サイレンシング複合体は、別の切断事象を触媒するために再利用できる。
干渉ＲＮＡ発現ベクターは、ｍＲＮＡ、ｐｒｅ−ｍＲＮＡ、または関連するＲＮＡ変異体の発現レベルを低減することにより、ＲＮＡ干渉活性を示す干渉ＲＮＡポリヌクレオチドをコードする干渉ＲＮＡ構築物を備えうる。発現ベクターは、本明細書でさらに説明する通り、上流に位置し、干渉ＲＮＡ構築物に作用できるように連結されたプロモーターを備えうる。干渉ＲＮＡ発現ベクターは、適切な最小のコアプロモーター、関心の干渉ＲＮＡ構築物、上流（５’）制御領域、下流（３’）制御領域（転写終結およびポリアデ二レーションシグナルを含む）、および当業者にとって公知である様々な選択マーカーなどのその他の配列を備えうる。
ポリヌクレオチドは、二重鎖構造（すなわち、アンチセンス鎖と相補的センス鎖とを備えた二本鎖ＲＮＡ分子）、二本鎖ヘヤピン様の構造、または一本鎖構造（すなわち、アンチセンス鎖のみを備えたｓｓＲＮＡ分子）を含む、様々な形態で生成できる。構造は、二重鎖、非対称二重鎖、自己相補的センス鎖およびアンチセンス鎖を持つ二次的なヘヤピンまたは非対称ヘヤピン構造を含みうる。二本鎖干渉ＲＮＡは、酵素学的に二本鎖低分子干渉ＲＮＡに変換できる。低分子干渉ＲＮＡ二重鎖の一本の鎖は、標的ｍＲＮＡおよび関連するＲＮＡ変異体内でアニールして相補配列にすることができる。低分子干渉ＲＮＡ／ｍＲＮＡ二重鎖は、ＲＮＡを複数の部位で配列に依存した方法で切断できるＲＮＡ誘発サイレンシング複合体によって認識され、その結果、標的ｍＲＮＡおよび関連するＲＮＡ変異体の劣化がもたらされる。
二本鎖ＲＮＡ分子は、幹ループ構造の単一のオリゴヌクレオチドから組み立てた低分子干渉ＲＮＡ分子であって、ここで低分子干渉ＲＮＡ分子の自己相補的センスおよびアンチセンス領域が、ポリヌクレオチドベースあるいは非ポリヌクレオチドベースのリンカーによって連結されたものと、二つ以上のループ構造および自己相補的センス鎖およびアンチセンス鎖を備えた幹を持つ、環状の一本鎖ＲＮＡであって、ここで環状のＲＮＡを生体内または生体外で処理して、干渉ＲＮＡを媒介する能力のある活性の低分子干渉ＲＮＡ分子を生成することができるものとを含みうる。
小ヘアピンＲＮＡ分子の使用も意図されている。これらは、逆相補（センス）配列に加えて特定のアンチセンス配列を備え、これは一般にスペーサーまたはループ配列で分離されている。スペーサーまたはループの切断により、それらがアニールして二本鎖ＲＮＡ分子を形成しうるように、一本鎖のＲＮＡ分子およびその逆相補が提供される（随意に、一方または両方の鎖の３’端または５’端での一つ、二つ、三つまたはそれ以上のヌクレオチドの追加または除去につながりうる追加的な処理ステップがある）。スペーサーは、スペーサーの切断（および、随意に、結果的に一方または両方の鎖の３’端または５’端での１つ、２つ、３つ、４つ、またはそれ以上のヌクレオチドの追加または除去につながりうるその後の処理ステップ）の前に、二本鎖構造（または幹）のアニールと形成をするために、アンチセンスおよびセンス配列を許容する十分な長さのものとすることができる。スペーサー配列は通常、２つの補完的ヌクレオチド配列領域の間に位置する関連性のないヌクレオチド配列であり、これは、二本鎖ポリヌクレオチドにアニールされたときに小ヘアピンＲＮＡを備える。スペーサー配列は一般的に、約３〜約１００個のヌクレオチドを含む。
関心の任意のＲＮＡポリヌクレオチドは、ヘアピン二重鎖を生成するために適切な配列組成、ループサイズ、および幹の長さを選択することで生成できる。ヘアピン二重鎖の幹の長さを設計するための適切な範囲は、少なくとも約１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９または２０個のヌクレオチドの幹長を含むが、これは、約１４〜３０個のヌクレオチド、約３０〜５０個のヌクレオチド、約５０〜１００個のヌクレオチド、約１００〜１５０個のヌクレオチド、約１５０〜２００個のヌクレオチド、約２００〜３００個のヌクレオチド、約３００〜４００個のヌクレオチド、約４００〜５００個のヌクレオチド、約５００〜６００個のヌクレオチド、および約６００〜７００個のヌクレオチドなどである。ヘアピン二重鎖のループ長さを設計するための適切な範囲は、ループの長さが約４〜２５個のヌクレオチド、約２５〜５０個のヌクレオチド、あるいはヘアピン二重鎖の幹が相当に長い場合にはより長くなる。ある一定の実施形態で、二本鎖ＲＮＡまたはｓｓＲＮＡ分子は、長さが約１５〜約４０個のヌクレオチドである。別の実施形態で、低分子干渉ＲＮＡ分子は、長さが約１５〜約３５個のヌクレオチドである二本鎖ＲＮＡまたはｓｓＲＮＡ分子である。別の実施形態で、低分子干渉ＲＮＡ分子は、長さが約１７〜約３０個のヌクレオチドである二本鎖ＲＮＡまたはｓｓＲＮＡ分子である。別の実施形態で、低分子干渉ＲＮＡ分子は、長さが約１９〜約２５個のヌクレオチドである二本鎖ＲＮＡまたはｓｓＲＮＡ分子である。別の実施形態で、低分子干渉ＲＮＡ分子は、長さが約２１〜約２４個のヌクレオチドである二本鎖ＲＮＡまたはｓｓＲＮＡ分子である。ある一定の実施形態で、２１個ヌクレオチドを上回る二重鎖領域を備えるヘヤピン構造は、ループの配列および長さに関係なく、効果的な低分子干渉ＲＮＡ依存性のサイレンシングを促進しうる。ＲＮＡ干渉の模範的配列は、配列番号４に規定されている。
標的ｍＲＮＡ 配列は通常、長さが約１４〜約５０個のヌクレオチドである。従って、標的ｍＲＮＡは長さが約１４〜約５０個のヌクレオチドの領域についてスキャンできるが、これは標的配列について、Ａ＋Ｔ／Ｇ＋Ｃ比率が約２：１〜約１：２であること、標的配列の５’端にＡＡ ジヌクレオチドまたはＣＡ ジヌクレオチドがあること、標的ｍＲＮＡに対して一意の少なくとも連続して１０個のヌクレオチドの配列があること（すなわち、配列が、同じ植物体に由来する別のｍＲＮＡ配列内には存在しない）、ならびに三つ以上の連続的なグアニン（Ｇ）ヌクレオチドまたは三つ以上の連続的なシトシン（Ｃ）ヌクレオチドの「並び」がないこと、といった基準を一つ以上満たすことが好ましい。これらの基準は、当該技術分野において公知の様々なテクニックを使用して評価でき、例えば、ＢＬＡＳＴなどのコンピュータプログラムを公に利用可能なデータベースの検索に使用して、選択した標的配列が標的ｍＲＮＡに対して一意であるかどうかを判断できる。別の方法として、標的配列は、市販されているコンピュータソフトウェア（例えば、市販品であるＯｌｉｇｏＥｎｇｉｎｅ、Ｔａｒｇｅｔ Ｆｉｎｄｅｒおよび低分子干渉ＲＮＡ設計ツール）を使用して選択できる（また低分子干渉ＲＮＡ配列を設計できる）。
一つの実施形態で、標的ｍＲＮＡ配列は、上記の基準のうち一つ以上を満たす、長さが約１４〜約３０個のヌクレオチドであるものが選択される。別の実施形態で、標的の配列は、上記の基準のうち一つ以上を満たす、長さが約１６〜約３０個のヌクレオチドであるものが選択される。さらなる実施形態で、標的の配列は、上記の基準のうち一つ以上を満たす、長さが約１９〜約３０個のヌクレオチドであるものが選択される。別の実施形態で、標的の配列は、上記の基準のうち一つ以上を満たす、長さが約１９〜約２５個のヌクレオチドであるものが選択される。
模範的な一つの実施形態で、低分子干渉ＲＮＡ分子は、本明細書で説明したポリヌクレオチド配列のどれか一つの少なくとも１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、またはそれ以上の連続するヌクレオチドに対して相補的な特定のアンチセンス配列を備える。
低分子干渉ＲＮＡ分子を含む特定のアンチセンス配列は、標的配列の相補体と同一または実質的に同一とすることができる。一つの実施形態で、低分子干渉ＲＮＡ分子を含む特定のアンチセンス配列は、標的ｍＲＮＡ配列の相補体と少なくとも約７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％または１００％だけ同一である。配列同一性を決定する方法は、当該技術分野において公知であり、例えば、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒｏｕｐ（ＧＣＧ）ソフトウェアのＢＬＡＳＴＮプログラム、またはＮＣＢＩウェブサイトで提供されているものを使用して決定することができる。
低分子干渉ＲＮＡ分子の特定のアンチセンス配列は、標的ｍＲＮＡの配列の一つ、二つ、三つ、四つまたはそれ以上のヌクレオチドで変化（例えば、ヌクレオチド置換により、移行またはトランスバージョンを含む）をさせることにより、可変性を示しうる。こうしたヌクレオチド置換が二本鎖ＲＮＡ分子のアンチセンス鎖内に存在するとき、それを用いて置換ヌクレオチドが一般に水素結合塩基対を形成するセンス鎖内の相補的ヌクレオチドは、それに伴い置換されることも置換されないこともある。一つ以上のヌクレオチド置換がセンス配列内で発生しているが、アンチセンス鎖では発生していない、二本鎖ＲＮＡ分子も意図されている。低分子干渉ＲＮＡ分子のアンチセンス配列が、上述の通り、低分子干渉ＲＮＡのヌクレオチド配列と標的ヌクレオチド配列との間の一つ以上のミスマッチを含むとき、そのミスマッチは、３’終端、５’終端またはアンチセンス配列の中央部分に存在しうる。
別の実施形態で、低分子干渉ＲＮＡ分子は、天然の標的遺伝子または標的ｍＲＮＡの一部に対して、厳密な条件の下で選択的にハイブリッド形成する能力を持つ特定のアンチセンス配列を備える。当業者にとって公知の通り、ハイブリッド形成条件の厳密性のばらつきは、ハイブリッド形成および洗浄の工程に使用する時間、温度または溶液の濃度を変化させることにより達成されうる。また、適切な条件は、使用する特定のヌクレオチド配列、例えば、標的ｍＲＮＡまたは遺伝子の配列に部分的に依存することがある。
植物体での二本鎖ＲＮＡ−サイレンシングを誘発するための一つの方法は、ヘアピンＲＮＡを生成する遺伝子構築物を用いた形質転換である（Ｓｍｉｔｈ ｅｔ ａｌ． （２０００） Ｎａｔｕｒｅ， ４０７， ３１９−３２０を参照）。こうした構築物は、適切なスペーサーにより分離された標的遺伝子配列の逆の領域を含む。スペーサー断片として機能的植物体イントロン領域を挿入することでさらに、イントロンがスプライスされたヘアピンＲＮＡが生成されるため、遺伝子サイレンシング誘導の効率が高まる（Ｗｅｓｌｅｙ ｅｔ ａｌ． （２００１） Ｐｌａｎｔ Ｊ．， ２７， ５８１−５９０）。幹の長さは、約５０個のヌクレオチド〜約１キロベースであることが適切である。イントロンスプライスしたヘアピンＲＮＡを生成するための方法は、当該技術分野で十分に説明されている（例えば、Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ， Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ （２００８） ７２， ２， ６１５−６１７を参照）。
二重鎖または二本鎖構造を持つ干渉ＲＮＡ分子（例えば、二本鎖ＲＮＡまたは小ヘアピンＲＮＡ）は、ブラントエンドを持つことができ、また３’または５’オーバーハングを持つことができる。本明細書で使用されるとき、「オーバーハング」は、一方のＲＮＡ鎖の３’−終端が他方の鎖の５’−終端を越えて延びるとき（３’オーバーハング）、またはその逆のとき（５’オーバーハング）に、二重鎖構造から突き出している、対をなしていないヌクレオチド（単一もしくは複数）を意味する。オーバーハングを含むヌクレオチドは、リボヌクレオチド、デオキシリボヌクレオチドまたはそれらの変性バージョンとすることができる。一つの実施形態で、干渉ＲＮＡ分子の少なくとも一つの鎖は、約１〜約６個のヌクレオチドの３’オーバーハングを持つ。その他の実施形態で、３’オーバーハングは、長さが約１〜約５個のヌクレオチド、約１〜約３個のヌクレオチドおよび約２〜約４個のヌクレオチドである。
干渉ＲＮＡ分子が分子の一方の端で３’オーバーハングを含むとき、他方の端は、平滑末端とするか、または同様にオーバーハング（５’または３’）を持つことができる。干渉ＲＮＡ分子が分子の両方の端にオーバーハングを含むとき、オーバーハングの長さは同一または異なる長さとしうる。一つの実施形態で、干渉ＲＮＡ分子は、分子の両端で約１〜約３個のヌクレオチドの３’オーバーハングを含む。さらなる実施形態で、干渉ＲＮＡ分子は、分子の両端に２個のヌクレオチドの３’オーバーハングを持つ二本鎖ＲＮＡである。なお別の実施形態で、干渉ＲＮＡのオーバーハングを含むヌクレオチドは、ＴＴジヌクレオチドまたはＵＵジヌクレオチドである。
一つ以上のオーバーハングを含む干渉ＲＮＡ分子の標的ｍＲＮＡ配列に対する同一性のパーセント値を決定するとき、オーバーハングは考慮に入れても入れなくてもよい。例えば、３’ オーバーハングからのヌクレオチドおよび二本鎖の５’−または３’−終端からの最高２個のヌクレオチドは、低分子干渉ＲＮＡ分子の活性を大幅に損失することなく修飾しうる。
干渉ＲＮＡ分子は、一つ以上の５’または３’−キャップ構造を含むことができる。干渉ＲＮＡ分子は、センス鎖、アンチセンス鎖、またはセンス鎖およびアンチセンス鎖の両方の３’終端に、干渉ＲＮＡ分子のセンス鎖、アンチセンス鎖、またはセンス鎖およびアンチセンス鎖の両方の５’終端に、キャップ構造を含むことができる。別の方法として、干渉ＲＮＡ分子は、干渉ＲＮＡ分子の３’終端および５’終端の両方にキャップ構造を含むことができる。「キャップ構造」という用語は、オリゴヌクレオチドのいずれかの終端に組み入れられる化学的修飾を意味し、これはエキソヌクレアーゼ劣化から分子を保護し、また細胞内での送達または局在化の促進もしうる。
干渉ＲＮＡ分子に適用可能な別の修飾は、一つ以上の部分または共役体の干渉ＲＮＡ分子への化学的連結であり、これは、干渉ＲＮＡ分子の活性、細胞の分布、細胞の摂取、生物学的利用能または安定性を高める。ポリヌクレオチドは、当該技術分野で十分に確立された方法によって合成または修飾をしうる。化学的修飾は、２’修飾、非天然の塩基の導入、リガンドへの共有結合、およびリン酸塩結合とチオリン酸塩結合の置換を含みうるが、これに限定されない。この実施形態で、二重鎖構造の完全性は、少なくとも一つ、および一般には二つの化学的結合によって強化される。化学的結合は、様々な公知の技術のうちどれかによって達成しうるが、例えば、共有結合、イオン結合または水素結合の導入や、疎水性相互作用、ファンデルワールスまたはスタッキング相互作用や、金属イオン配位によるか、またはプリン類似物の使用によるものなどがある。
２つの一本鎖の一方または両方でのヌクレオチドは、例えば、限定はされないが、ある一定のヌクレアーゼなど、細胞の酵素の活性化を調節するために修飾しうる。細胞の酵素の活性化を低減または抑制するための技術は、当該技術分野において公知であり、２’−アミノ修飾、２’−フルオロ修飾、２’−アルキル修飾、無電荷のバックボーン修飾、モルホリノ修飾、２’−Ｏ−メチル修飾、およびホスホルアミド酸を含むが、これに限定されない。こうして、二本鎖ＲＮＡ上のヌクレオチドの少なくとも一つの２’−ヒドロキシル基が化学基によって置換される。また、少なくとも一つのヌクレオチドは、ロックトヌクレオチドを形成するために修飾しうる。こうしたロックトヌクレオチドは、リボースの２’−酸素をリボースの４’−炭素と結合するメチレン架橋またはエチレン架橋を含む。オリゴヌクレオチドへのロックトヌクレオチドの導入により、相補配列に対する親和性が改善され、融解温度が数度だけ上昇する。
リガンドは、例えば、その細胞吸収を高めるために干渉ＲＮＡ分子に結合されうる。ある一定の実施形態で、疎水性リガンドは、細胞の薄膜の直接的な浸透を促進するために分子と結合される。これらのアプローチは、アンチセンスオリゴヌクレオチドの細胞浸透を促進するために使用されてきた。ある一定の事例で、陽イオン性のリガンドをオリゴヌクレオチドに結合させることで、結果的にヌクレアーゼに対する抵抗性が改善されることがよくある。陽イオン性リガンドの代表例は、プロピルアンモニウムおよびジメチルプロピルアンモニウムを含む。アンチセンスオリゴヌクレオチドは、陽イオン性リガンドがオリゴヌクレオチド全体に分散されたとき、ｍＲＮＡに対するそれらの高い結合親和性を保持できる。
本明細書で説明した分子およびポリヌクレオチドは、固体相合成の公知のテクニックを使用して準備しうる。当該技術分野において公知の合成のためのその他何らかの手段を、追加的にまたは別の方法として採用しうる。
様々な実施形態は、一つ以上の本明細書で説明したポリヌクレオチドを含む、一つ以上のポリヌクレオチドまたは干渉ＲＮＡ構築物を備える発現ベクターを対象とする。模範的な干渉ＲＮＡ構築物は配列番号４に示されている。
様々な実施形態は、本明細書で説明した一つ以上のポリヌクレオチドまたは一つ以上の干渉ＲＮＡ構築物を含む、発現ベクターを対象とする。
様々な実施形態は、自己アニーリングしてヘヤピン構造を形成する能力を持つ、本明細書で説明した一つ以上の干渉ＲＮＡポリヌクレオチドをコードする、一つ以上のポリヌクレオチドまたは一つ以上の干渉ＲＮＡ構築物を含む発現ベクターを対象とするが、ここで構築物は、（ａ）本明細書で説明した一つ以上のポリヌクレオチドと、（ｂ）ヘヤピン構造のループを形成する第二の配列と、（ｃ）第一の配列の逆相補配列を含み、第一の配列と同一の方向に位置する第三の配列とを含み、また、第二の配列は、第一の配列と第三の配列の間に配置され、第二の配列は、第一の配列と第三の配列と作用できるように連結されている。
開示された配列は、ヘヤピン構造を形成しない様々なポリヌクレオチドの構成に利用できる。例えば、二本鎖ＲＮＡは、（１）ＤＮＡの第一の鎖を第一のプロモーターに作用できるように結合することにより転写し、（２）ＤＮＡ断片の第一の鎖の逆相補配列を第二のプロモーターに作用できるように結合することにより転写して、形成できる。ポリヌクレオチドのそれぞれの鎖は、同一の発現ベクターから、または異なる発現ベクターから転写できる。ＲＮＡ干渉活性を持つＲＮＡ二重鎖は、酵素学的に低分子干渉ＲＮＡに変換してＲＮＡレベルを調節できる。
こうして、様々な実施形態は、自己アニーリングが可能な干渉ＲＮＡポリヌクレオチドをコードする、本明細書で説明した一つ以上のポリヌクレオチドまたは干渉ＲＮＡ構築物を含む発現ベクターを対象とするが、ここで、構築物は、（ａ）一つ以上の本明細書で説明したポリヌクレオチドと、（ｂ）第一の配列と同一の方向に配置された第一の配列の相補的（例えば、逆相補的）配列を含む第二の配列とを含む。
一つ以上の本明細書で説明したポリペプチド（または本明細書で説明した通りその任意の組み合わせ）の内在性発現レベルを、遺伝子発現のコサプレッションを促進することにより調節するための様々な組成および方法が提供されている。コサプレッションの現象は、導入遺伝子の複数のコピーを植物体細胞宿主に導入した結果として発生する。導入遺伝子の複数のコピーの組み込みによって、結果的に、導入遺伝子および標的とされた内在性遺伝子の発現が調節されうる。コサプレッションの度合いは、導入遺伝子と標的とされた内在性遺伝子との間の配列同一性の度合いに依存する。内在性遺伝子と導入遺伝子の両方のサイレンシングは、転写を除外できるサイレンスト座位（すなわち、関心の内在性のプロモーターおよび内在性の遺伝子）の広範囲なメチル化によって発生しうる。これとは別に、一部のケースでは、内在性遺伝子および導入遺伝子のコサプレッションは転写後の遺伝子サイレンシングによって発生することがあり、ここで転写物は生成できるものの、劣化の率が高まり、転写物の蓄積が妨げられる。転写後遺伝子サイレンシングによるコサプレッションのメカニズムは、ＲＮＡが重要な発動因子でありかつこれらのプロセスにおける標的であると考えられる点で、ＲＮＡ干渉と似たものであると考えられ、また、同じ分子機構によって少なくとも部分的に、恐らくｍＲＮＡのＲＮＡ誘導性の劣化によって媒介されうる。
核酸のコサプレッションは、核酸またはその断片の複数のコピーを、導入遺伝子として関心の植物体のゲノムに組み入れることによって達成できる。宿主植物体は、核酸またはその断片に作用できるように連結されたプロモーターを含む発現ベクターを用いて変形させることができる。様々な実施形態は、ポリヌクレオチドに作用できるように連結されたプロモーターを含む内在性遺伝子のコサプレッションを促進するための発現ベクターを対象とする。
様々な実施形態は、一つ以上の本明細書で説明したポリヌクレオチド（または本明細書で説明した通りのその任意の組み合わせ）の発現レベルを、ポリヌクレオチドの複数のコピーを（たばこ）植物体ゲノムに組み入れることにより調節するための方法を対象とするが、これには、植物体細胞宿主をポリヌクレオチドに作用できるように連結されたプロモーターを含む発現ベクターを用いて変形させる工程が含まれる。
ｍＲＮＡの翻訳を調節することによって内在性遺伝子の発現レベルを調節するための様々な組成および方法が提供されている。宿主（たばこ）植物体細胞は、ポリヌクレオチドに作用できるように連結されたプロモーターであって、ｍＲＮＡの一部に対して相補配列を持つＲＮＡポリヌクレオチドの発現を可能にするために、プロモーターに対してアンチセンスの方向に配置されているプロモーターを含む発現ベクターを用いて変形させることができる。
ｍＲＮＡの翻訳を調節するための様々な発現ベクターは、ポリヌクレオチドに作用できるように連結されたプロモーターを備えうるが、ここで、その配列はプロモーターに対してアンチセンス方向に配置される。アンチセンスＲＮＡポリヌクレオチドの長さは変動させることができ、約１５〜２０個のヌクレオチド、約２０〜３０個のヌクレオチド、約３０〜５０個のヌクレオチド、約５０〜７５個のヌクレオチド、約７５〜１００個のヌクレオチド、約１００〜１５０個のヌクレオチド、約１５０〜２００個のヌクレオチド、および約２００〜３００個のヌクレオチドとしうる。
遺伝子も、トランスポゾン（例えば、ＩＳ要素）を関心の植物体のゲノムに導入することにより、不活性化のための標的にすることができる。これらの可動遺伝要素は、有性の交配によって導入でき、挿入変異をタンパク質活性の損失についてスクリーニングできる。親株内で分裂させた遺伝子は、親株をトランスポゾン誘発突然変異誘発の対象ではない植物体と、例えば、有性交配によって交雑させることで、他の植物体に導入できる。当業者にとって公知の任意の標準的な育種テクニックを利用できる。一つの実施形態で、一つ以上の遺伝子は、一つ以上のトランスポゾンの挿入により不活性化できる。突然変異によって、結果的に、一つ以上の遺伝子の同型接合の分裂、一つ以上の遺伝子の異型接合の分裂、または複数の遺伝子が分裂した場合に同型接合および異型接合の破壊の両方の組み合わせにつながることがある。適切な置き換え可能な要素は、レトロトランスポゾン、レトロポゾン、およびＳＩＮＥ様の要素を含む。こうした方法は、当業者にとって公知である。
別の方法として、遺伝子は、自己切断および複製の能力がある数多くの小さな環状ＲＮＡに由来するリボザイムを植物体に導入することにより、不活性化のための標的にできる。これらのＲＮＡは、単独（ウイロイドＲＮＡ）で、またはヘルパーウイルス（サテライトＲＮＡ）と共に、のいずれかで複製ができる。適切なＲＮＡの例には、アボカドサンブロッチウイロイドに由来するもののほか、たばこ輪点ウイルス、ルーサン一過性条斑ウイルス、ベルベットたばこ斑紋ウイルス、テリミノイヌホオズキ斑紋ウイルス、および地下性クローバ斑点ウイルスに由来するサテライトＲＮＡが含まれる。様々な標的ＲＮＡ特異的リボザイムが、当業者に知られている。
本明細書で考察したとおり、１つ以上のポリペプチドの発言は、非遺伝子組み換え手段（本明細書で考察した通り、１つ以上の遺伝子内に１つ以上の突然変異を作成するなど）により調整されうる。突然変異を遺伝子配列内に無作為に導入する方法には、化学薬品突然変異誘発、ＥＭＳ突然変異誘発および放射線突然変異誘発を含めることができる。一つ以上の標的の突然変異を細胞内に導入する方法には、ゲノム編集技術、特にジンクフィンガーヌクレアーゼ媒介の突然変異誘発、ゲノム中の標的化誘発局所的損傷（ＴＩＬＬＩＮＧ）、相同的組換え、オリゴヌクレオチドを標的とした変異誘発、およびメガヌクレアーゼ媒介の突然変異誘発が含まれるが、これに限定されない。一態様において、ＴＩＬＬＩＮＧが使用される。これはは、発現および／または活性が修飾されたポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの生成および／または特定に使用できる突然変異誘発技術である。ＴＩＬＬＩＮＧでは、こうした突然変異体を持つ植物体の選択も許容される。ＴＩＬＬＩＮＧは、高密度の突然変異誘発を、高スループットのスクリーニング方法と組み合わせている。ＴＩＬＬＩＮＧの方法は、当該技術分野において公知である（ＭｃＣａｌｌｕｍ ｅｔ ａｌ．， （２０００） Ｎａｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ １８： ４５５−４５７およびＳｔｅｍｐｌｅ （２００４） Ｎａｔ Ｒｅｖ Ｇｅｎｅｔ ５（２）： １４５−５０を参照）。
突然変異のいくつかの非限定的な例としては、少なくとも一つのヌクレオチド欠失、挿入およびミスセンス突然変異、単一のヌクレオチド多型および単純な配列繰り返しがある。突然変異の後、早熟の終止コドンまたはそれ以外での非機能的な遺伝子を生成した突然変異を特定するためにスクリーニングを実施できる。突然変異の後、高いレベルで発現される能力を持つ機能的な遺伝子を生成した突然変異を特定するためにスクリーニングを実施できる。突然変異体のスクリーニングは、配列決定により、または遺伝子またはタンパク質に対して特異的な一つ以上のプローブまたはプライマーを使用することにより実施できる。遺伝子発現の調節、ｍＲＮＡの安定性の調節、またはタンパク質の安定性の調節をもたらすことができる、ポリヌクレオチド内での特定の突然変異も生成できる。こうした植物体は、本明細書では、「非天然の」または「突然変異体」植物体と呼ぶ。一般に、突然変異体または非天然の植物体には、操作される前には植物体内に存在しなかった、外来性または合成的な、または人造の核酸（例えば、ＤＮＡまたはＲＮＡ）の少なくとも一部が含まれるようになる。外来性の核酸は、単一のヌクレオチド、二つ以上のヌクレオチド、二つ以上の連続するヌクレオチドまたは二つ以上の非連続的なヌクレオチド、少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００または１５００個またはそれ以上の連続的または非連続的なヌクレオチドなどとしうる。
突然変異体または非天然の植物体または植物体細胞は、結果的にタンパク質レベルが調節される一つ以上の遺伝子における一つ以上の突然変異の任意の組み合わせを持つことができる。例えば、突然変異体または非天然の植物体または植物体細胞は、単一の遺伝子内での単一の突然変異、単一の遺伝子内での複数の突然変異、二つ以上、三つ以上または四つ以上の遺伝子内での単一の突然変異、または二つ以上、三つ以上または四つ以上の遺伝子内での複数の突然変異を持ちうる。こうした突然変異の例が本明細書に記載されている。さらなる例として、突然変異体または非天然の植物体または植物体細胞は、タンパク質またはその一部分の活性部位をコードする遺伝子の一領域内でなど、遺伝子の特定の部分内での一つ以上の突然変異を持ちうる。さらなる例として、突然変異体または非天然の植物体または植物体細胞は、遺伝子の活性または発現を調節する場合に、それが調節する遺伝子の上流または下流の一領域内などの一つ以上の遺伝子の外側の一領域に、一つ以上の突然変異を持ちうる。上流要素には、プロモーター、エンハンサーまたは転写因子を含めることができる。一部の要素（エンハンサーなど）は、調整する遺伝子の上流または下流に位置することができる。一部の要素は、それが調節する遺伝子の数十万塩基対だけ上流または下流に位置することがこれまでに判明しているため、要素はそれが調節する遺伝子の近くに位置する必要はない。突然変異体または非天然の植物体または植物体細胞は、遺伝子の最初のヌクレオチド１００個以内、遺伝子の最初のヌクレオチド２００個以内、遺伝子の最初のヌクレオチド３００個以内、遺伝子の最初のヌクレオチド４００個以内、遺伝子の最初のヌクレオチド５００個以内、遺伝子の最初のヌクレオチド６００個以内、遺伝子の最初のヌクレオチド７００個以内、遺伝子の最初のヌクレオチド８００個以内、遺伝子の最初のヌクレオチド９００個以内、遺伝子の最初のヌクレオチド１０００個以内、遺伝子の最初のヌクレオチド１１００個以内、遺伝子の最初のヌクレオチド１２００個以内、遺伝子の最初のヌクレオチド１３００個以内、遺伝子の最初のヌクレオチド１４００個以内または遺伝子の最初のヌクレオチド１５００個以内に位置する、一つ以上の突然変異を持ちうる。突然変異体または非天然の植物体または植物体細胞は、遺伝子の１００個のヌクレオチドの第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、第１０、第１１、第１２、第１３、第１４または第１５番目の組内またはその組み合わせに位置する一つ以上の突然変異を持ちうる。突然変異ポリペプチド変異体を含む突然変異体または非天然の植物体または植物体細胞（例えば、本明細書で説明した通り、突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えの植物体または植物体細胞およびこれに類するもの）が開示されている。
一つの実施形態で、植物体からの種子は突然変異誘発された後、第一世代突然変異体の植物体に栽培される。次に、第一世代の植物体は、自家受粉がなされ、第一世代植物体からの種子が第二世代の植物体に栽培され、次にこれがその座位で突然変異についてスクリーニングされる。突然変異について突然変異を誘発する植物材料をスクリーニングすることはできるが、第二世代の植物体をスクリーニングすることの利点は、細胞体のすべての突然変異が生殖細胞系列変異に対応することである。当業者であれば、突然変異体である植物体を生成するために、種子、花粉、植物体組織または植物体細胞を含むがこれに限定されない様々な植物材料が突然変異誘発しうることを理解することになる。ただし、突然変異誘発した植物材料のタイプは、植物体の核酸がいつ突然変異についてスクリーニングを受けるかに影響しうる。例えば、非突然変異誘発性植物体の受粉前に花粉が突然変異誘発の対象となるとき、その受粉の結果生じる種子は第一世代植物体に栽培される。第一世代の植物体の各細胞は、花粉内で生成された突然変異を含むことになり、こうしてこれらの第一世代の植物体はその後、第二世代まで待たずに突然変異についてスクリーニングを受けうる。
主に点突然変異および短い欠失、挿入、塩基転換、および／又は遷移を生成する突然変異原は、化学的突然変異原または放射線を含めて、突然変異を生成するために使用しうる。突然変異原は、エチルメタンスルホン酸塩、メチルメタンスルホン酸塩、Ｎ−エチル−Ｎ−ニトロソウレア、トリエチルメラミン、Ｎ−メチル−Ｎ−ニトロソウレア、プロカルバジン、クロランブシル、シクロホスファミド、ジエチル硫酸塩、アクリルアミドモノマー、メルファラン、ナイトロジェン・マスタードカラシナ、ビンクリスチン、ジメチルニトロソアミン、Ｎ−メチル−Ｎ’−ニトロ−ニトロソグアニジン、ニトロソグアニジン、２−アミノプリン、７，１２ ジメチル−ベンズ（ａ）アントラセン、酸化エチレン酸化物、ヘキサメチルホスホルアミド、ビスルファン、ジエポキシアルカン（ジエポキシオクタン、ジエポキシブタン、およびこれに類するもの）、２−メトキシ−６−クロロ−９［３−（エチル−２−クロロ−エチル）アミノプロピルアミノ］アクリジン二塩酸塩およびホルムアルデヒドを含むが、これに限定されない。
突然変異原が直接原因ではなかったかもしれない座での天然の突然変異も、それらが結果的に望ましい表現型をもたらす場合には意図されている。適切な変異原性物質には、例えば、イオン化放射線（Ｘ線、γ線、速中性子照射およびＵＶ放射放射線など）も含めることができる。突然変異スクリーニングのための植物体核酸を準備するために、当業者にとって公知の植物体の核酸を準備する任意の方法を使用しうる。
個体植物体、植物体細胞、または植物材料から準備した核酸は、随意に、突然変異誘発性の植物体組織、細胞または材料を起源とする植物体の母集団内で、突然変異についてのスクリーニングを促進させるためにプールすることができる。植物体、植物体細胞または植物材料のその後の一世代以上の世代をスクリーニングできる。随意にプールされる群のサイズは、使用するスクリーニング方法の感受性に依存する。
核酸試料が随意にプールされた後、それらを、ポリメラーゼ連鎖反応などのポリヌクレオチド特異的増幅テクニックの対象とすることができる。遺伝子のすぐ隣にある遺伝子または配列に特異的な一つ以上の任意のプライマーまたはプローブは、随意にプールされた核酸試料内で配列を増幅するために利用しうる。一つ以上のプライマーまたはプローブは、有用な突然変異が最も発生する可能性の高い座の領域を増幅するよう設計されていることが適切である。プライマーは、ポリヌクレオチドの領域内での突然変異を検出するように設計されることが最も好ましい。さらに、プライマーおよびプローブは、点突然変異についてのスクリーニングを容易にするために、既知の多型の部位を避けることが好ましい。増幅生成物の検出を促進するために、一つ以上のプライマーまたはプローブを従来的な任意の標識付け方法を使用して標識付けしうる。プライマーまたはプローブは、当該技術分野でよく理解されている方法を使用して、本明細書で説明した配列に基づき設計できる。
増幅生成物の検出を促進するために、プライマーまたはプローブを従来的な任意の標識付け方法を使用して標識付けしうる。これらは、当該技術分野でよく理解されている方法を使用して、本明細書で説明した配列に基づき設計できる。多型は、当該技術分野において公知の手段により識別しうるが、いくつかがこれまでに文献に記載されている。
さらなる態様で、突然変異体である植物体を準備する方法が提供されている。方法には、本明細書で説明した機能的ポリヌクレオチド（または本明細書で説明した通りその任意の組み合わせ）をコードする遺伝子を含む、植物体の少なくとも一つの細胞の提供が関与する。次に、植物体の少なくとも一つの細胞が、本明細書で説明したポリヌクレオチドの活性を調節するのに効果的な条件下で処理される。次に、少なくとも一つの突然変異体である植物体細胞は、突然変異体である植物体内に増殖させられるが、そこで突然変異体である植物体は、対照植物体のそれと比較して調節された説明したポリペプチド（または本明細書で説明した通りその任意の組み合わせ）のレベルを持つ。突然変異体である植物体を作成するこの方法の一つの実施形態で、処理手順には、上述の通り、および少なくとも一つの突然変異体である植物体細胞を得るのに効果的な条件下で、少なくとも一つの細胞を化学的突然変異誘発物質に晒す段階が関与する。この方法の別の実施形態で、処理手順には、少なくとも一つの細胞を少なくとも一つの突然変異体である植物体細胞を得るのに効果的な条件下で線源に晒す段階が関与する。「突然変異体である植物体」という用語は、対照植物体と比較して遺伝子型が修飾され、それが遺伝子工学または遺伝的修飾以外の手段によることが適切である、突然変異体である植物体が含まれる。
ある一定の実施形態で、突然変異体である植物体、突然変異体である植物体細胞、または突然変異体である植物材料は、別の植物体、植物体細胞または植物材料で自然に発生し、望ましい特性を与える一つ以上の突然変異を備えうる。この突然変異は、別の植物体、植物体細胞、または植物材料（例えば、突然変異が誘導された植物体とは異なる遺伝的背景を持つ植物体、植物体細胞または植物材料）に組み込んで（例えば、遺伝子移入）、それに対する特性を与えることができる。こうして一例として、第一の植物体で自然に発生した突然変異が第二の植物体（第一の植物体とは異なる遺伝的背景を持つ第二の植物体など）に導入されうる。従って当業者は、本明細書で説明した望ましい特性を与える遺伝子の一つ以上の突然変異体対立形質をそのゲノム内に自然に持つ植物体を、検索し特定することができる。自然に発生する突然変異体対立遺伝子は、本明細書で説明した遺伝子で一つ以上の突然変異を持つ系統、品種または混成体を生成するために、育種、戻し交配および遺伝子移入を含む様々な方法により、第二の植物体に移動させることができる。望ましい特性を示す植物体は、突然変異体である植物体のプールからスクリーニングして除外しうる。選択は、本明細書で説明したヌクレオチド配列の知識を利用して実施されることが適切である。従って、対照と比較した遺伝的特性についてのスクリーニングが可能である。こうしたスクリーニングのアプローチには、本明細書で説明した通り従来的な核酸増幅および／またはハイブリッド形成テクニックの適用が関与しうる。こうして、本発明のさらなる態様は、突然変異体である植物体を識別する方法に関連するが、この方法は、（ａ）植物体に由来する核酸を含む試料を提供する工程と、（ｂ）ポリヌクレオチドの核酸配列を決定する工程とを含み、ここで対照植物体のポリヌクレオチド配列と比較したポリヌクレオチドの配列の差異は、前記植物体が突然変異体である植物体であることを示す。別の態様で、対照植物体と比較して、ノルニコチンおよび／または少なくともＮＮＮのレベルの低下が蓄積される突然変異体である植物体を識別するための方法が提供されており、この方法は、（ａ）スクリーニングの対象となる植物体に由来する資料を提供する工程と、（ｂ）前記試料が一つ以上の本明細書で説明したポリヌクレオチド内で一つ以上の突然変異を含むかどうかを判断する工程と、（ｃ）（ｉ）硝酸塩含有量、および／または（ｉｉ）前記植物の少なくともノルニコチンおよび／またはＮＮＮの含有量を決定する工程とを含む。少なくともＮＮＮ含有量は、緑葉中で決定されることが適切である。
別の態様で、対照植物体と比較して、ノルニコチンおよび／または少なくともＮＮＮのレベルが低下した突然変異体である植物体を準備するための方法が提供されており、この方法は、（ａ）第一の植物体に由来する資料を提供する工程と、（ｂ）前記試料が結果的にノルニコチンおよび／または少なくともＮＮＮのレベルが低下した一つ以上の本明細書で説明したポリヌクレオチド内に一つ以上の突然変異を含むかどうかを判断する工程と、（ｃ）一つ以上の突然変異を第二の植物体に移動させる工程とを含む。少なくともＮＮＮ含有量は、緑葉中で決定されることが適切である。突然変異は、遺伝子組み換え、遺伝子操作、遺伝子移入、植物体育種、戻し交配、およびこれに類するものによるなど、当該技術分野において公知の様々な方法を使用して、第二の植物体に移動できる。一つの実施形態で、第一の植物体は、天然の植物体である。一つの実施形態で、第二の植物体は、第一の植物体とは異なる遺伝的背景を持つ。
別の態様で、対照植物体と比較して、ノルニコチンおよび／または少なくともＮＮＮのレベルが低下した突然変異体である植物体を準備するための方法が提供されており、この方法は、（ａ）第一の植物体に由来する資料を提供する工程と、（ｂ）前記試料が結果的にノルニコチンおよび／または少なくともＮＮＮのレベルが低下した一つ以上の本明細書で説明したポリヌクレオチド内に一つ以上の突然変異を含むかどうかを判断する工程と、（ｃ）第一の植物体に由来する一つ以上の突然変異を第二の植物体に遺伝子移入する工程とを含む。少なくともＮＮＮ含有量は、緑葉中で決定されることが適切である。一つの実施形態で、遺伝子移入の工程は、植物体育種を含み、随意に、戻し交配およびこれに類するものを含む。一つの実施形態で、第一の植物体は、天然の植物体である。一つの実施形態で、第二の植物体は、第一の植物体とは異なる遺伝的背景を持つ。一つの実施形態で、第一の植物体は、栽培品種または優良栽培品種ではない。一つの実施形態で、第二の植物体は、栽培品種または優良栽培品種である。さらなる態様は、本明細書に記載した方法によって獲得されたか、または獲得可能な突然変異体である植物体（栽培品種または優良栽培品種の突然変異植物体を含む）に関連する。ある一定の実施形態で、「突然変異体である植物体」は、一つ以上の本明細書で説明したポリヌクレオチドの配列内など、植物体の特定の領域にのみ局所化された一つ以上の突然変異を持ちうる。この実施形態によれば、突然変異体である植物体の残りのゲノム配列は、突然変異誘発前の植物体と同一となるかまたは実質的に同一となる。
ある一定の実施形態で、突然変異体である植物体は、一つ以上の本明細書で説明したポリヌクレオチドの配列内およびゲノムの一つ以上のさらなる領域など、植物体の複数の領域に局所化された一つ以上の突然変異を持ちうる。この実施形態によれば、突然変異体である植物体の残りのゲノム配列は、突然変異誘発前の植物体と同一ではなくなるか、または実質的に同一ではなくなる。ある一定の実施形態で、突然変異体である植物体は、本明細書で説明したポリヌクレオチドの一つ以上、二つ以上、三つ以上、四つ以上または五つ以上のエクソンでは一つ以上の突然変異があってはならないか、または本明細書で説明したポリヌクレオチドの一つ以上、二つ以上、三つ以上、四つ以上または五つ以上のインロロンでは一つ以上の突然変異を持ってはならないか、または本明細書で説明したポリヌクレオチドのプロモーターでは、一つ以上の突然変異をもってはならないか、または本明細書で説明したポリヌクレオチドの３’非翻訳領域では、一つ以上の突然変異をもってはならないか、または本明細書で説明したポリヌクレオチドの５’非翻訳領域では、一つ以上の突然変異をもってはならないか、または本明細書で説明したポリヌクレオチドのコード領域では、一つ以上の突然変異をもってはならないか、または本明細書で説明したポリヌクレオチドの非コード領域またはその二つ以上、三つ以上、四つ以上、五つ以上、または六つ以上のその部分の任意の組み合わせでは、一つ以上の突然変異をもってはならない。
さらなる態様で、本明細書で説明したポリヌクレオチドをコードする遺伝子内に突然変異を含む植物体、植物体細胞または植物材料を識別するための方法が提供されており、この方法が、（ａ）植物体、植物体細胞または植物材料に突然変異誘発を起こさせる工程と、（ｂ）前記植物体、植物体細胞または植物材料またはその子孫から核酸試料を獲得する工程と、（ｃ）本明細書で説明したポリヌクレオチドまたは変異体またはその断片をコードする遺伝子の核酸配列を決定する工程とを含み、ここで、前記配列の差異はその中での一つ以上の突然変異を示す。
ジンクフィンガータンパク質は、一つ以上の本明細書で説明したポリヌクレオチドの発現または活性を調整するために使用できる。各種の実施形態で、ポリヌクレオチドのコード配列の一部または全部を含むゲノムＤＮＡ配列が、ジンクフィンガーヌクレアーゼ媒介の突然変異誘発により修飾される。ゲノムＤＮＡ配列で、ジンクフィンガータンパク質結合のための一意の部位が検索される。別の方法として、ゲノムＤＮＡ配列で、ジンクフィンガータンパク質結合のための２つの一意の部位が検索されるが、ここで、両方の部位は反対の鎖上にあり、例えば、１、２、３、４、５、６またはそれ以上の塩基対だけ離れた互いに近い場所にある。従って、ポリヌクレオチドを結合するジンクフィンガータンパク質が提供されている。
ジンクフィンガータンパク質は、遺伝子内の選択した標的部位を認識するよう設計しうる。ジンクフィンガータンパク質は、ファージディスプレー選択、細菌性ツーハイブリッド選択または細菌性ワンハイブリッド選択などがあるがこれに限定されない選択方法に連結された、切断または拡張または部位特異的変異誘発の過程によって、天然のジンクフィンガーＤＮＡ結合ドメインと非天然のジンクフィンガーＤＮＡ結合ドメインとから得られたモチーフの任意の組み合わせを含むことができる。「非天然のジンクフィンガーＤＮＡ結合ドメイン」という用語は、標的の核酸内にあり修飾の対象となる核酸を含む細胞または生物体内では発生しない、３塩基対配列を結合するジンクフィンガーＤＮＡ結合ドメインを意味する。標的遺伝子に対して一意である特定のヌクレオチド配列を結合するジンクフィンガータンパク質の設計のための方法は、当該技術分野において公知である。
ジンクフィンガーヌクレアーゼは、ポリヌクレオチドを結合するジンクフィンガータンパク質についてコードする第一のポリヌクレオチドポリヌクレオチドと、Ｔｙｐｅ ＩＩＳエンドヌクレアーゼのものなどを含むがこれに限定されない、非特異的エンドヌクレアーゼについてコードする第二のポリヌクレオチドポリヌクレオチドとの融合をすることにより、構成しうる。ジンクフィンガータンパク質とヌクレアーゼの間の融合タンパク質は、２塩基対から成るスペーサーを含みうるが、または別の方法として、スペーサーは３つ、４つ、５つ、６つ、７つまたはそれ以上の塩基対で構成できる。各種の実施形態で、ジンクフィンガーヌクレアーゼは、二重鎖切断をポリヌクレオチドのゲノムＤＮＡ配列の制御領域、コード領域、または非コード領域に導入し、ポリヌクレオチドの発現レベルが低減するように、またはそれによってコードされるタンパク質の活性が低下するように導く。ジンクフィンガーヌクレアーゼによる切断によって、結果的に非相同末端結合によるＤＮＡの修復の後、切断部位でＤＮＡの欠失につながることが頻繁にある。
その他の実施形態で、ジンクフィンガータンパク質は、ポリヌクレオチドの制御配列に結合するよう選択しうる。さらに具体的に言えば、制御配列は、転写開始部位、開始コドン、エクソンの領域、エクソン−イントロンの境界、転写終結区、または終止コドンを備えうる。従って、本発明は、一つ以上の本明細書で説明したポリヌクレオチドの近傍またはその内部でジンクフィンガーヌクレアーゼ媒介の突然変異誘発により生成された突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えの植物体または植物体細胞と、ジンクフィンガーヌクレアーゼ媒介の突然変異誘発によるこうした植物体または植物体細胞を作成するための方法とを提供する。ジンクフィンガータンパク質およびジンクフィンガーヌクレアーゼをたばこ植物体に送達するための方法は、メガヌクレアーゼの送達について後述した内容と類似している。
別の態様で、メガヌクレアーゼ（Ｉ−ＣｒｅＩなど）を使用して、突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えの、または他の方法で遺伝学的変性のある植物体を生成する方法が説明されている。天然のメガヌクレアーゼと組換え体メガヌクレアーゼは、植物体のゲノムＤＮＡ内の単一の部位で、または比較的少ない部位で、特異的に二本鎖切断を起こし、一つ以上の本明細書で説明したポリヌクレオチドの分裂を許容するために使用できる。メガヌクレアーゼは、ＤＮＡ認識性質が変化した強化メガヌクレアーゼとしうる。メガヌクレアーゼタンパク質は、当該技術分野において公知の様々な異なるメカニズムにより、植物体細胞に送達できる。
本開示は、植物体細胞または植物体内で本明細書で説明したポリヌクレオチド（または本明細書で説明した通りその任意の組み合わせ）を不活性化するためのメガヌクレアーゼの使用を含む。特に、本発明は、メガヌクレアーゼを使用して植物体内でのポリヌクレオチドを不活性化するための方法を提供するが、この方法は、（ａ）本明細書で説明したポリヌクレオチドを含む植物体細胞を提供する工程と、（ｂ）メガヌクレアーゼまたはメガヌクレアーゼをコードする構築物を前記植物体細胞内に導入する工程と、（ｃ）メガヌクレアーゼに実質的にポリヌクレオチドを不活性化させる工程とを含む。
メガヌクレアーゼは、ポリヌクレオチドのコード領域内のメガヌクレアーゼ認識部位を切断するために使用できる。こうした切断では、非相同末端結合による変異原性ＤＮＡ修復の後で、結果的にメガヌクレアーゼ認識部位でのＤＮＡの欠失につながることが頻繁にある。遺伝子コード配列内でのこうした突然変異は、一般に遺伝子を不活性化するのに十分である。植物体細胞を修飾するためのこの方法には、まず、適切な形質転換方法を使用したメガヌクレアーゼ発現カセットの植物体細胞への送達が関与する。最高の効率を得るためには、メガヌクレアーゼ発現カセットを選択マーカーに結合し、選択物質の存在下で、首尾よく転換された細胞を選択することが望ましい。このアプローチによって、結果的にメガヌクレアーゼ発現カセットがゲノムに組み込まれるようになるが、これは、植物体が規制当局の許可を要する可能性が高い場合には望ましくないことがある。こうしたケースでは、メガヌクレアーゼ発現カセット（および結合された選択マーカー遺伝子）は、その後の植物体の世代で従来的な育種テクニックを使用して分離しうる。別の方法として、植物体細胞は、選択マーカーを持たないメガヌクレアーゼ発現カセットを用いて当初転換し、選択物質を欠いた培養液で培養しうる。こうした条件下では、処理した細胞の一部はメガヌクレアーゼ発現カセットを獲得し、メガヌクレアーゼ発現カセットをゲノムに組み込むことなく、強化されたメガヌクレアーゼを過渡的に発現する。形質転換の効率は考慮されていないため、この後者の形質転換処置では、望ましいゲノム修飾を獲得するためにより多くの数の処理済み細胞のスクリーニングが要求される。上記のアプローチは、ジンクフィンガータンパク質またはジンクフィンガーヌクレアーゼを使用するとき、植物体細胞を修飾するのにも適用できる。
メガヌクレアーゼ発現カセットを送達した後、植物体細胞は、当初、使用された特定の形質転換処置にとって一般的な条件下で培養される。これは、形質転換した細胞を培養液で、温度２６°Ｃ未満で暗所で頻繁に培養することを意味しうる。こうした標準条件は、植物体細胞を形質転換過程から回復させるために、ある期間（１〜４日が好ましい）について使用できる。この当初の回復期間後の任意の時点で、強化メガヌクレアーゼの活性を刺激してメガヌクレアーゼ認識部位を切断し突然変異を起こさせるために、培養温度を上昇させうる。
ある一定の用途では、ポリヌクレオチドを植物体のゲノムから正確に除去することが望ましいことがある。こうした用途は、強化メガヌクレアーゼの対を使用して可能であり、そのそれぞれが意図された欠失のどちらかの側にあるメガヌクレアーゼ認識部位を切断する。遺伝子を認識してそれに結合し、二本鎖切断をゲノムに導入することができるＴＡＬエフェクターヌクレアーゼ（ＴＡＬＥＮ）も使用できる。別の態様で、ＴＡＬエフェクターヌクレアーゼを使用して、突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えの、または他の方法で本明細書で説明した遺伝学的変性のある植物体を生成する方法が意図されている。
遺伝的修飾での使用に適した植物体は、単子葉および双子葉の植物体および植物体細胞系を含み、以下の科のどれかに属する種を含むが、これに限定されない。Ａｃａｎｔｈａｃｅａｅ、Ａｌｌｉａｃｅａｅ、Ａｌｓｔｒｏｅｍｅｒｉａｃｅａｅ、Ａｍａｒｙｌｌｉｄａｃｅａｅ、Ａｐｏｃｙｎａｃｅａｅ、Ａｒｅｃａｃｅａｅ、Ａｓｔｅｒａｃｅａｅ、Ｂｅｒｂｅｒｉｄａｃｅａｅ、Ｂｉｘａｃｅａｅ、Ｂｒａｓｓｉｃａｃｅａｅ、Ｂｒｏｍｅｌｉａｃｅａｅ、Ｃａｎｎａｂａｃｅａｅ、Ｃａｒｙｏｐｈｙｌｌａｃｅａｅ、Ｃｅｐｈａｌｏｔａｘａｃｅａｅ、Ｃｈｅｎｏｐｏｄｉａｃｅａｅ、Ｃｏｌｃｈｉｃａｃｅａｅ、Ｃｕｃｕｒｂｉｔａｃｅａｅ、Ｄｉｏｓｃｏｒｅａｃｅａｅ、Ｅｐｈｅｄｒａｃｅａｅ、Ｅｒｙｔｈｒｏｘｙｌａｃｅａｅ、Ｅｕｐｈｏｒｂｉａｃｅａｅ、Ｆａｂａｃｅａｅ、Ｌａｍｉａｃｅａｅ、Ｌｉｎａｃｅａｅ、Ｌｙｃｏｐｏｄｉａｃｅａｅ、Ｍａｌｖａｃｅａｅ、Ｍｅｌａｎｔｈｉａｃｅａｅ、Ｍｕｓａｃｅａｅ、Ｍｙｒｔａｃｅａｅ、Ｎｙｓｓａｃｅａｅ、Ｐａｐａｖｅｒａｃｅａｅ、Ｐｉｎａｃｅａｅ、Ｐｌａｎｔａｇｉｎａｃｅａｅ、Ｐｏａｃｅａｅ、Ｒｏｓａｃｅａｅ、Ｒｕｂｉａｃｅａｅ、Ｓａｌｉｃａｃｅａｅ、Ｓａｐｉｎｄａｃｅａｅ、Ｓｏｌａｎａｃｅａｅ、Ｔａｘａｃｅａｅ、Ｔｈｅａｃｅａｅ、またはＶｉｔａｃｅａｅ。
適切な種は、Ａｂｅｌｍｏｓｃｈｕｓ、Ａｂｉｅｓ、Ａｃｅｒ、Ａｇｒｏｓｔｉｓ、Ａｌｌｉｕｍ、Ａｌｓｔｒｏｅｍｅｒｉａ、Ａｎａｎａｓ、Ａｎｄｒｏｇｒａｐｈｉｓ、Ａｎｄｒｏｐｏｇｏｎ、Ａｒｔｅｍｉｓｉａ、Ａｒｕｎｄｏ、Ａｔｒｏｐａ、Ｂｅｒｂｅｒｉｓ、Ｂｅｔａ、Ｂｉｘａ、Ｂｒａｓｓｉｃａ、Ｃａｌｅｎｄｕｌａ、Ｃａｍｅｌｌｉａ、Ｃａｍｐｔｏｔｈｅｃａ、Ｃａｎｎａｂｉｓ、Ｃａｐｓｉｃｕｍ、Ｃａｒｔｈａｍｕｓ、Ｃａｔｈａｒａｎｔｈｕｓ、Ｃｅｐｈａｌｏｔａｘｕｓ、Ｃｈｒｙｓａｎｔｈｅｍｕｍ、Ｃｉｎｃｈｏｎａ、Ｃｉｔｒｕｌｌｕｓ、Ｃｏｆｆｅａ、Ｃｏｌｃｈｉｃｕｍ、Ｃｏｌｅｕｓ、Ｃｕｃｕｍｉｓ、Ｃｕｃｕｒｂｉｔａ、Ｃｙｎｏｄｏｎ、Ｄａｔｕｒａ、Ｄｉａｎｔｈｕｓ、Ｄｉｇｉｔａｌｉｓ、Ｄｉｏｓｃｏｒｅａ、Ｅｌａｅｉｓ、Ｅｐｈｅｄｒａ、Ｅｒｉａｎｔｈｕｓ、Ｅｒｙｔｈｒｏｘｙｌｕｍ、Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ、Ｆｅｓｔｕｃａ、Ｆｒａｇａｒｉａ、Ｇａｌａｎｔｈｕｓ、Ｇｌｙｃｉｎｅ、Ｇｏｓｓｙｐｉｕｍ、Ｈｅｌｉａｎｔｈｕｓ、Ｈｅｖｅａ、Ｈｏｒｄｅｕｍ、Ｈｙｏｓｃｙａｍｕｓ、Ｊａｔｒｏｐｈａ、Ｌａｃｔｕｃａ、Ｌｉｎｕｍ、Ｌｏｌｉｕｍ、Ｌｕｐｉｎｕｓ、Ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｏｎ、Ｌｙｃｏｐｏｄｉｕｍ、Ｍａｎｉｈｏｔ、Ｍｅｄｉｃａｇｏ、Ｍｅｎｔｈａ、Ｍｉｓｃａｎｔｈｕｓ、Ｍｕｓａ、Ｎｉｃｏｔｉａｎａ、Ｏｒｙｚａ、Ｐａｎｉｃｕｍ、Ｐａｐａｖｅｒ、Ｐａｒｔｈｅｎｉｕｍ、Ｐｅｎｎｉｓｅｔｕｍ、Ｐｅｔｕｎｉａ、Ｐｈａｌａｒｉｓ、Ｐｈｌｅｕｍ、Ｐｉｎｕｓ、Ｐｏａ、Ｐｏｉｎｓｅｔｔｉａ、Ｐｏｐｕｌｕｓ、Ｒａｕｗｏｌｆｉａ、Ｒｉｃｉｎｕｓ、Ｒｏｓａ、Ｓａｃｃｈａｒｕｍ、Ｓａｌｉｘ、Ｓａｎｇｕｉｎａｒｉａ、Ｓｃｏｐｏｌｉａ、Ｓｅｃａｌｅ、Ｓｏｌａｎｕｍ、Ｓｏｒｇｈｕｍ、Ｓｐａｒｔｉｎａ、Ｓｐｉｎａｃｅａ、Ｔａｎａｃｅｔｕｍ、Ｔａｘｕｓ、Ｔｈｅｏｂｒｏｍａ、Ｔｒｉｔｉｃｏｓｅｃａｌｅ、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ、Ｕｎｉｏｌａ、Ｖｅｒａｔｒｕｍ、Ｖｉｎｃａ、Ｖｉｔｉｓ、およびＺｅａといった属の一つを含みうる。
適切な種は、Ｐａｎｉｃｕｍ ｓｐｐ．、Ｓｏｒｇｈｕｍ ｓｐｐ．、Ｍｉｓｃａｎｔｈｕｓ ｓｐｐ．、Ｓａｃｃｈａｒｕｍ ｓｐｐ．、Ｅｒｉａｎｔｈｕｓ ｓｐｐ．、Ｐｏｐｕｌｕｓ ｓｐｐ．、Ａｎｄｒｏｐｏｇｏｎ ｇｅｒａｒｄｉｉ（ｂｉｇ ｂｌｕｅｓｔｅｍ）、Ｐｅｎｎｉｓｅｔｕｍ ｐｕｒｐｕｒｅｕｍ（オオガマ）、Ｐｈａｌａｒｉｓ ａｒｕｎｄｉｎａｃｅａ（クサヨシ）、Ｃｙｎｏｄｏｎ ｄａｃｔｙｌｏｎ（ギョウギシバ）、Ｆｅｓｔｕｃａ ａｒｕｎｄｉｎａｃｅａ（ヒロハノウシノケグサ）、Ｓｐａｒｔｉｎａ ｐｅｃｔｉｎａｔａ（プレーリーコード−グラス）、Ｍｅｄｉｃａｇｏ ｓａｔｉｖａ（アルファルファ）、Ａｒｕｎｄｏ ｄｏｎａｘ（ダンチク）、Ｓｅｃａｌｅ ｃｅｒｅａｌｅ（ライ麦）、Ｓａｌｉｘ ｓｐｐ．（ヤナギ）、Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ ｓｐｐ．（ユーカリ）、Ｔｒｉｔｉｃｏｓｅｃａｌｅ（コムギタイムライ麦）、竹、Ｈｅｌｉａｎｔｈｕｓ ａｎｎｕｕｓ（ヒマワリ）、Ｃａｒｔｈａｍｕｓ ｔｉｎｃｔｏｒｉｕｓ（ベニバナ）、Ｊａｔｒｏｐｈａ ｃｕｒｃａｓ（ジャトロファ）、Ｒｉｃｉｎｕｓ ｃｏｍｍｕｎｉｓ（キャスター）、Ｅｌａｅｉｓ ｇｕｉｎｅｅｎｓｉｓ（ヤシ）、Ｌｉｎｕｍ ｕｓｉｔａｔｉｓｓｉｍｕｍ（アマ）、Ｂｒａｓｓｉｃａ ｊｕｎｃｅａ、β ｖｕｌｇａｒｉｓ（サトウキビ）、Ｍａｎｉｈｏｔ ｅｓｃｕｌｅｎｔａ（ｃａｓｓａｙａ）、Ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｏｎ ｅｓｃｕｌｅｎｔｕｍ（トマト）、Ｌａｃｔｕｃａ ｓａｔｉｖａ（レタス）、Ｍｕｓｙｃｌｉｓｅ ａｌｃａ（バナナ）、Ｓｏｌａｎｕｍ ｔｕｂｅｒｏｓｕｍ（ジャガイモ）、Ｂｒａｓｓｉｃａ ｏｌｅｒａｃｅａ（ブロッコリ、カリフラワー、芽キャベツ）、Ｃａｍｅｌｌｉａ ｓｉｎｅｎｓｉｓ（茶）、Ｆｒａｇａｒｉａ ａｎａｎａｓｓａ（イチゴ）、Ｔｈｅｏｂｒｏｍａ ｃａｃａｏ（ココア）、Ｃｏｆｆｅ51ｙｃｌｉｓｅｃａ（コーヒー）、Ｖｉｔｉｓ ｖｉｎｉｆｅｒａ（ブドウ）、Ａｎａｎａｓ ｃｏｍｏｓｕｓ（パイナップル）、Ｃａｐｓｉｃｕｍ ａｎｎｕｍ（トウガラシおよび甘トウガラシ）、Ａｌｌｉｕｍ ｃｅｐａ（タマネギ）、Ｃｕｃｕｍｉｓ ｍｅｌｏ（メロン）、Ｃｕｃｕｍｉｓ ｓａｔｉｖｕｓ（キュウリ）、Ｃｕｃｕｒｂｉｔａ ｍａｘｉｍａ（カボチャ）、Ｃｕｃｕｒｂｉｔａ ｍｏｓｃｈａｔａ（ｓｑｕａｓｈ）、Ｓｐｉｎａｃｅａ ｏｌｅｒａｃｅａ（ホウレンソウ）、Ｃｉｔｒｕｌｌｕｓ ｌａｎａｔｕｓ（スイカ）、Ａｂｅｌｍｏｓｃｈｕｓ ｅｓｃｕｌｅｎｔｕｓ（オクラ）、Ｓｏｌａｎｕｍ ｍｅｌｏｎｇｅｎａ（ナス）、Ｒｏｓａ ｓｐｐ．（バラ）、Ｄｉａｎｔｈｕｓ ｃａｒｙｏｐｈｙｌｌｕｓ（カーネーション）、Ｐｅｔｕｎｉａ ｓｐｐ．（ペチュニア）、Ｐｏｉｎｓｅｔｔｉａ ｐｕｌｃｈｅｒｒｉｍａ（ポインセチア）、Ｌｕｐｉｎｕｓ ａｌｂｕｓ（ルピナス）、Ｕｎｉｏｌａ ｐａｎｉｃｕｌａｔａ（オート麦）、ベントグラス（Ａｇｒｏｓｔｉｓ ｓｐｐ．）、Ｐｏｐｕｌｕｓ ｔｒｅｍｕｌｏｉｄｅｓ（ポプラ）、Ｐｉｎｕｓ ｓｐｐ．（マツ）、Ａｂｉｅｓ ｓｐｐ．（モミ）、Ａｃｅｒ ｓｐｐ．（カエデ）、Ｈｏｒｄｅｕｍ ｖｕｌｇａｒｅ（大麦）、Ｐｏａ ｐｒａｔｅｎｓｉｓ（ブルーグラス）、Ｌｏｌｉｕｍ ｓｐｐ．（ドクムギ）およびＰｈｌｅｕｍ ｐｒａｔｅｎｓｅ（チモシー）、Ｐａｎｉｃｕｍ ｖｉｒｇａｔｕｍ（スイッチグラス）、Ｓｏｒｇｈｕ51ｙｃｌｉｓｅ51または（モロコシ、スーダングラス）、Ｍｉｓｃａｎｔｈｕｓ ｇｉｇａｎｔｅｕｓ（ススキ）、Ｓａｃｃｈａｒｕｍ ｓｐ．（ｅｎｅｒｇｙｃａｎｅ）、Ｐｏｐｕｌｕｓ ｂａｌｓａｍｉｆｅｒａ（ポプラ）、Ｚｅａ ｍａｙｓ（トウモロコシ）、Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ（ダイズ）、Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ（キャノーラ）、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ（コムギ）、Ｇｏｓｓｙｐｉｕｍ ｈｉｒｓｕｔｕｍ（ワタ）、Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ（イネ）、Ｈｅｌｉａｎｔｈｕｓ ａｎｎｕｕｓ（ヒマワリ）、Ｍｅｄｉｃａｇｏ ｓａｔｉｖａ（アルファルファ）、β ｖｕｌｇａｒｉｓ（サトウダイコン）、またはＰｅｎｎｉｓｅｔｕｍ ｇｌａｕｃｕｍ（トウジンビエ）を含みうる。
様々な実施形態は、遺伝子発現レベルを調節するために修飾し、それによってポリペプチドの発現レベルが対照植物体と比較して関心の植物体組織内で調節される植物体または植物体細胞（たばこ植物体など）を生成する、突然変異体たばこ、非天然のたばこ、または遺伝子組み換えたばこ植物体または植物体細胞を対象とする。開示された組成および方法は、たばこ属（Ｎｉｃｏｔｉａｎａ）に属するＮ． ｒｕｓｔｉｃａおよびＮ． ｔａｂａｃｕｍを含む任意の種に適用できる（例えば、ＬＡ Ｂ２１、ＬＮ ＫＹ１７１、ＴＩ １４０６、Ｂａｓｍａ、Ｇａｌｐａｏ、Ｐｅｒｉｑｕｅ、Ｂｅｉｎｈａｒｔ １０００−１、およびＰｅｔｉｃｏ）。その他の種は、Ｎ．アカウリス（Ｎ． ａｃａｕｌｉｓ）、Ｎ．アクミナタ（Ｎ． ａｃｕｍｉｎａｔａ）、Ｎ．アフリカナ（Ｎ． ａｆｒｉｃａｎａ）、Ｎ．アラタ（Ｎ． ａｌａｔａ）、Ｎ．アメギノイ（Ｎ． ａｍｅｇｈｉｎｏｉ）、Ｎ．アムプレキシカウリス（Ｎ． ａｍｐｌｅｘｉｃａｕｌｉｓ）、Ｎ．アレントシイ（Ｎ． ａｒｅｎｔｓｉｉ）、Ｎ．アッテニュアタ（Ｎ． ａｔｔｅｎｕａｔａ）、Ｎ．アゼンブジェ（Ｎ． ａｚａｍｂｕｊａｅ）、Ｎ．ベナヴィデシイ（Ｎ． ｂｅｎａｖｉｄｅｓｉｉ）、Ｎ．ベンタミアナ（Ｎ． ｂｅｎｔｈａｍｉａｎａ）、Ｎ．ビゲロビイ（Ｎ． ｂｉｇｅｌｏｖｉｉ）、Ｎ．ボラリエンシス（Ｎ． ｂｏｎａｒｉｅｎｓｉｓ）、Ｎ．カヴィコラ（Ｎ． ｃａｖｉｃｏｌａ）、Ｎ．クレベランヂイ（Ｎ． ｃｌｅｖｅｌａｎｄｉｉ）、Ｎ．コルジフォリア（Ｎ． ｃｏｒｄｉｆｏｌｉａ）、Ｎ．コリムボサ（Ｎ． ｃｏｒｙｍｂｏｓａ）、Ｎ．デブネイ（Ｎ． ｄｅｂｎｅｙｉ）、Ｎ．エクセルシオル（Ｎ． ｅｘｃｅｌｓｉｏｒ）、Ｎ．フォルゲチアナ（Ｎ． ｆｏｒｇｅｔｉａｎａ）、Ｎ．フラグランス（Ｎ． ｆｒａｇｒａｎｓ）、Ｎ．グラウカ（Ｎ． ｇｌａｕｃａ）、Ｎ．グルチノサ（Ｎ． ｇｌｕｔｉｎｏｓａ）、Ｎ．グッドスピーディイ（Ｎ． ｇｏｏｄｓｐｅｅｄｉｉ）、Ｎ．ゴッセイ（Ｎ． ｇｏｓｓｅｉ）、Ｎ．ハイブリッド（Ｎ． ｈｙｂｒｉｄ）、Ｎ．イングルバ（Ｎ． ｉｎｇｕｌｂａ）、Ｎ．カワカミイ（Ｎ． ｋａｗａｋａｍｉｉ）、Ｎ．ナイチアナ（Ｎ． ｋｎｉｇｈｔｉａｎａ）、Ｎ．ラングスドルフィイ（Ｎ． ｌａｎｇｓｄｏｒｆｆｉｉ）、Ｎ．リネアリス（Ｎ． ｌｉｎｅａｒｉｓ）、Ｎ．ロンギフロラ（Ｎ． ｌｏｎｇｉｆｌｏｒａ）、Ｎ．マリチマ（Ｎ． ｍａｒｉｔｉｍａ）、Ｎ．メガロシフォン（Ｎ． ｍｅｇａｌｏｓｉｐｈｏｎ）、Ｎ．ミエルシイ（Ｎ． ｍｉｅｒｓｉｉ）、Ｎ．ノクチフロラ（Ｎ． ｎｏｃｔｉｆｌｏｒａ）、Ｎ．ヌヂカウリス（Ｎ． ｎｕｄｉｃａｕｌｉｓ）、Ｎ．オブツシフォリア（Ｎ． ｏｂｔｕｓｉｆｏｌｉａ）、Ｎ．オクシデンタリス（Ｎ． ｏｃｃｉｄｅｎｔａｌｉｓ）、Ｎ．オクシデンタリス亜種ヘスペリス（Ｎ． ｏｃｃｉｄｅｎｔａｌｉｓ ｓｕｂｓｐ． ｈｅｓｐｅｒｉｓ）、Ｎ．オトフォラ（Ｎ． ｏｔｏｐｈｏｒａ）、Ｎ．パニキュラタ（Ｎ． ｐａｎｉｃｕｌａｔａ）、Ｎ．パウシフロラ（Ｎ． ｐａｕｃｉｆｌｏｒａ）、Ｎ．ペツニオイデス（Ｎ． ｐｅｔｕｎｉｏｉｄｅｓ）、Ｎ．プルムバギニフォリア（Ｎ． ｐｌｕｍｂａｇｉｎｉｆｏｌｉａ）、Ｎ．クアドリヴァルヴィス（Ｎ． ｑｕａｄｒｉｖａｌｖｉｓ）、Ｎ．ライモンジイ（Ｎ． ｒａｉｍｏｎｄｉｉ）、Ｎ．レパンダ（Ｎ． ｒｅｐａｎｄａ）、Ｎ．ロスラタ（Ｎ． ｒｏｓｕｌａｔａ）、Ｎ．ロスラタ亜種イングルバ（Ｎ． ｒｏｓｕｌａｔａ ｓｕｂｓｐ． ｉｎｇｕｌｂａ）、Ｎ．ロツンヂフォリア（Ｎ． ｒｏｔｕｎｄｉｆｏｌｉａ）、Ｎ．セッシェリイ（Ｎ． ｓｅｔｃｈｅｌｌｉｉ）、Ｎ．シムランス（Ｎ． ｓｉｍｕｌａｎｓ）、Ｎ．ソラニフォリア（Ｎ． ｓｏｌａｎｉｆｏｌｉａ）、Ｎ．スペガッジニイ（Ｎ． ｓｐｅｇａｚｚｉｎｉｉ）、Ｎ．ストックトニイ（Ｎ． ｓｔｏｃｋｔｏｎｉｉ）、Ｎ．スアヴェオレンス（Ｎ． ｓｕａｖｅｏｌｅｎｓ）、Ｎ．シルヴェストリス（Ｎ． ｓｙｌｖｅｓｔｒｉｓ）、Ｎ．サイルシフロラ（Ｎ． ｔｈｙｒｓｉｆｌｏｒａ）、Ｎ．トメトサ（Ｎ． ｔｏｍｅｎｔｏｓａ）、Ｎ．トメトシフォルミス（Ｎ． ｔｏｍｅｎｔｏｓｉｆｏｒｍｉｓ）、Ｎ．トリゴノフィラ（Ｎ． ｔｒｉｇｏｎｏｐｈｙｌｌａ）、Ｎ．ウムブラチカ（Ｎ． ｕｍｂｒａｔｉｃａ）、Ｎ．ウンジュラタ（Ｎ． ｕｎｄｕｌａｔａ）、Ｎ．ヴェルチナ（Ｎ． ｖｅｌｕｔｉｎａ）、Ｎ．ウィガンディオイデス（Ｎ． ｗｉｇａｎｄｉｏｉｄｅｓ）およびＮ．キサンデラエ（Ｎ． ｘ ｓａｎｄｅｒａｅ）を含む。
たばこ栽培品種および優良たばこ栽培品種の使用も、本明細書で意図されている。従って、遺伝子組み換え、非天然のまたは突然変異体である植物体は、一つ以上の導入遺伝子、または一つ以上の遺伝的突然変異またはその組み合わせを含む、たばこ品種または優良たばこ栽培品種としうる。遺伝子突然変異（例えば、一つ以上の多型）は、個別たばこ品種またはたばこ栽培品種（例えば、優良たばこ栽培品種）内に天然には存在しない突然変異とするか、または個別たばこ品種またはたばこ栽培品種（例えば、優良たばこ栽培品種）で天然に発生しないとする場合に、天然に発生する遺伝子突然変異とすることができる。
特に有用なＮｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ品種には、バーレータイプ、ダークタイプ、熱風送管乾燥処理タイプ、およびオリエンタルタイプのたばこが含まれる。品種または栽培品種の非限定的な例は：ＢＤ ６４、ＣＣ １０１、ＣＣ ２００、ＣＣ ２７、ＣＣ ３０１、ＣＣ ４００、ＣＣ ５００、ＣＣ ６００、ＣＣ ７００、ＣＣ ８００、ＣＣ ９００、Ｃｏｋｅｒ １７６、Ｃｏｋｅｒ ３１９、Ｃｏｋｅｒ ３７１ Ｇｏｌｄ、Ｃｏｋｅｒ ４８、ＣＤ ２６３、ＤＦ９１１、ＤＴ ５３８ ＬＣ Ｇａｌｐａｏ ｔｏｂａｃｃｏ、ＧＬ ２６Ｈ、ＧＬ ３５０、ＧＬ ６００、ＧＬ ７３７、ＧＬ ９３９、ＧＬ ９７３、ＨＢ ０４Ｐ、ＨＢ ０４Ｐ ＬＣ、ＨＢ３３０７ＰＬＣ、Ｈｙｂｒｉｄ ４０３ＬＣ、Ｈｙｂｒｉｄ ４０４ＬＣ、Ｈｙｂｒｉｄ ５０１ ＬＣ、Ｋ １４９、Ｋ ３２６、Ｋ ３４６、Ｋ ３５８、Ｋ３９４、Ｋ ３９９、Ｋ ７３０、ＫＤＨ ９５９、ＫＴ ２００、ＫＴ２０４ＬＣ、ＫＹ１０、ＫＹ１４、ＫＹ １６０、ＫＹ １７、ＫＹ １７１、ＫＹ ９０７、ＫＹ９０７ＬＣ、ＫＹ１４ｘＬ８ ＬＣ、Ｌｉｔｔｌｅ Ｃｒｉｔｔｅｎｄｅｎ、ＭｃＮａｉｒ ３７３、ＭｃＮａｉｒ ９４４、ｍｓＫＹ １４ｘＬ８、Ｎａｒｒｏｗ Ｌｅａｆ Ｍａｄｏｌｅ、Ｎａｒｒｏｗ Ｌｅａｆ Ｍａｄｏｌｅ ＬＣ、ＮＢＨ ９８、Ｎ−１２６、Ｎ−７７７ＬＣ、Ｎ−７３７１ＬＣ、ＮＣ １００、ＮＣ １０２、ＮＣ ２０００、ＮＣ ２９１、ＮＣ ２９７、ＮＣ ２９９、ＮＣ ３、ＮＣ ４、ＮＣ ５、ＮＣ ６、ＮＣ７、ＮＣ ６０６、ＮＣ ７１、ＮＣ ７２、ＮＣ ８１０、ＮＣ ＢＨ １２９、ＮＣ ２００２、Ｎｅａｌ Ｓｍｉｔｈ Ｍａｄｏｌｅ、ＯＸＦＯＲＤ ２０７、ＰＤ ７３０２ ＬＣ、ＰＤ ７３０９ ＬＣ、ＰＤ ７３１２ ＬＣ、’Ｐｅｒｉｑｕｅ’ ｔｏｂａｃｃｏ、ＰＶＨ０３、ＰＶＨ０９、ＰＶＨ１９、ＰＶＨ５０、ＰＶＨ５１、Ｒ ６１０、Ｒ ６３０、Ｒ ７−１１、Ｒ ７−１２、ＲＧ １７、ＲＧ ８１、ＲＧ Ｈ５１、ＲＧＨ ４、ＲＧＨ ５１、ＲＳ １４１０、Ｓｐｅｉｇｈｔ １６８、Ｓｐｅｉｇｈｔ １７２、Ｓｐｅｉｇｈｔ １７９、Ｓｐｅｉｇｈｔ ２１０、Ｓｐｅｉｇｈｔ ２２０、Ｓｐｅｉｇｈｔ ２２５、Ｓｐｅｉｇｈｔ ２２７、Ｓｐｅｉｇｈｔ ２３４、Ｓｐｅｉｇｈｔ Ｇ−２８、Ｓｐｅｉｇｈｔ Ｇ−７０、Ｓｐｅｉｇｈｔ Ｈ−６、Ｓｐｅｉｇｈｔ Ｈ２０、Ｓｐｅｉｇｈｔ ＮＦ３、ＴＩ １４０６、ＴＩ １２６９、ＴＮ ８６、ＴＮ８６ＬＣ、ＴＮ ９０、ＴＮ ９７、ＴＮ９７ＬＣ、ＴＮ Ｄ９４、ＴＮ Ｄ９５０、ＴＲ（Ｔｏｍ Ｒｏｓｓｏｎ）Ｍａｄｏｌｅ、ＶＡ ３０９、ＶＡ３５９、ＡＡ ３７−１、Ｂ１３Ｐ、Ｘａｎｔｈｉ（Ｍｉｔｃｈｅｌｌ−Ｍｏｒ）、Ｂｅｌ−Ｗ３、７９−６１５、Ｓａｍｓｕｎ Ｈｏｌｍｅｓ ＮＮ、ＫＴＲＤＣ ｎｕｍｂｅｒ ２ Ｈｙｂｒｉｄ ４９、Ｂｕｒｌｅｙ ２１、ＫＹ８９５９、ＫＹ９、ＭＤ ６０９、ＰＧ０１、ＰＧ０４、ＰＯ１、ＰＯ２、ＰＯ３、ＲＧ１１、ＲＧ ８、ＶＡ５０９、ＡＳ４４、Ｂａｎｋｅｔ Ａ１、Ｂａｓｍａ Ｄｒａｍａ Ｂ８４／３１、Ｂａｓｍａ Ｉ Ｚｉｃｈｎａ ＺＰ４／Ｂ、Ｂａｓｍａ Ｘａｎｔｈｉ ＢＸ ２Ａ、Ｂａｔｅｋ、Ｂｅｓｕｋｉ Ｊｅｍｂｅｒ、Ｃ１０４、Ｃｏｋｅｒ ３４７、Ｃｒｉｏｌｌｏ Ｍｉｓｉｏｎｅｒｏ、Ｄｅｌｃｒｅｓｔ、Ｄｊｅｂｅｌ ８１、ＤＶＨ ４０５、Ｇａｌｐaｏ Ｃｏｍｕｍ、ＨＢ０４Ｐ、Ｈｉｃｋｓ Ｂｒｏａｄｌｅａｆ、Ｋａｂａｋｕｌａｋ Ｅｌａｓｓｏｎａ、Ｋｕｔｓａｇｅ Ｅ１、ＬＡ ＢＵ ２１、ＮＣ ２３２６、ＮＣ ２９７、ＰＶＨ ２１１０、Ｒｅｄ Ｒｕｓｓｉａｎ、Ｓａｍｓｕｎ、Ｓａｐｌａｋ、Ｓｉｍｍａｂａ、Ｔａｌｇａｒ ２８、Ｗｉｓｌｉｃａ、Ｙａｙａｌｄａｇ、Ｐｒｉｌｅｐ ＨＣ−７２、Ｐｒｉｌｅｐ Ｐ２３、Ｐｒｉｌｅｐ ＰＢ １５６／１、Ｐｒｉｌｅｐ Ｐ１２−２／１、Ｙａｋａ ＪＫ−４８、Ｙａｋａ ＪＢ １２５／３、ＴＩ−１０６８、ＫＤＨ−９６０、ＴＩ−１０７０、ＴＷ１３６、Ｂａｓｍａ、ＴＫＦ ４０２８、Ｌ８、ＴＫＦ ２００２、ＧＲ１４１、Ｂａｓｍａ ｘａｎｔｈｉ、ＧＲ１４９、ＧＲ１５３、Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａである。本明細書で具体的に識別されていない場合であっても、上記の低コンバーター亜種も意図されている。
実施形態は、本明細書で説明したポリヌクレオチド（または本明細書で説明した通りその任意の組み合わせ）の発現または活性を調節するために修飾された、突然変異体である植物体、非天然の植物体、混成体である植物体、または遺伝子組み換え植物体を生成する組成および方法も対象とする。有利なことに、得られた突然変異体である植物体、非天然の植物体、混成体である植物体、または遺伝子組み換え植物体は、全体的な外観において対照植物体と類似しているか、または実質的に同一でありうる。成熟度、植物体当たりの葉の数、茎の高さ、葉の挿入角度、葉のサイズ（幅および長さ）、節間の距離、および葉身と中央脈の比率など、様々な表現型特性を現場での観察により評価できる。
一つの態様は、本明細書で説明した突然変異体である植物体、非天然の植物体、混成体である植物体、または遺伝子組み換え植物体の種子に関連する。種子はたばこ種子であることが好ましい。さらなる態様は、本明細書で説明した突然変異体である植物体、非天然の植物体、混成体である植物体、または遺伝子組み換え植物体の花粉または胚珠に関連する。さらに、雄性不稔性を与える核酸をさらに含む、本明細書で説明した突然変異体である植物体、非天然の植物体、混成体である植物体、または遺伝子組み換え植物体が提供されている。
また、本明細書で説明した突然変異体である植物体、非天然の植物体、混成体である植物体、または遺伝子組み換え植物体、またはその部分の再生可能な細胞の組織培養も提供されており、培養によって、親のすべての形態学的特性および生理学的特性を発現する能力を持つ植物体が再生される。再生可能な細胞には、葉、花粉、胚、子葉、胚軸、根、根端、葯、花およびその部分、胚珠、苗条、幹、茎、随およびカプセルに由来する細胞、またはカルスまたはそれに由来する原形質体が含まれるが、これに限定されない。
なおさらなる態様は、突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えの植物体または細胞から誘導されるかまたは誘導可能な乾燥処理済み植物材料（乾燥処理済みの葉または乾燥処理済みたばこなど）に関連するが、ここで、一つ以上の本明細書で説明したポリヌクレオチドの発現またはそれによってコードされるタンパク質の活性は減少し、ニコチンからノルニコチンへの変換が低減され、これが結果的にＮＮＮのレベルの低下をもたらす。
前記植物体（例えば、葉）の視覚的外観は、実質的に対照植物体と同一であることが適切である。植物体はたばこ植物体であることが適切である。
実施形態は、本明細書で説明した一つ以上のポリヌクレオチドまたはポリペプチドの発現または活性を調節するために修飾された突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えの植物体を生成する組成および方法も対象とするが、これによって、植物体または植物体成分（例えば、葉（緑葉または乾燥処理済みの葉など）またはたばこ）の対照植物体と比較したノルニコチンおよび／または少なくともＮＮＮのレベルが調節されることになる。
本明細書に記載した方法に従い獲得された突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えの植物体は、視覚的な外観において対照植物体と類似しているかまたは実質的に同一なものとしうる。一つの実施形態で、突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えの植物体の葉の重量は、実質的に対照植物体と同一である。一つの実施形態で、突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えの植物体の葉数は、実質的に対照植物体と同一である。一つの実施形態で、突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えの植物体の葉の重量および葉数は、実質的に対照植物体と同一である。一つの実施形態で、突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えの植物体の茎の高さは、例えば、野外に移植してから１か月、２か月または３か月以上、または最高の高さまで伸びた後１０日、２０日、３０日または３６日またはそれ以上の日数が経過した時点で実質的に対照植物体と同一である。例えば、突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えの植物体の茎の高さは、対照植物体の茎の高さよりも低くない。一つの実施形態で、突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えの植物体のクロロフィル含有量は、実質的に対照植物体と同一である。別の実施形態で、突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えの植物体の茎の高さは、実質的に対照植物体と同一であり、突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えの植物体の葉緑素含有量は、実質的に対照植物体と同一である。一つの実施形態で、突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えの植物体の葉のサイズまたは形態または数または彩色は、実質的に対照植物体と同一である。植物体はたばこ植物体であることが適切である。
別の態様で、ノルニコチンおよび／または少なくともＮＮＮの量を少なくとも植物体（例えば、葉（乾燥処理済みの葉など）またはたばこ）の一部分だけ調節（例えば、低減）するための方法が提供されているが、この方法は、（ｉ）一つ以上の本明細書で説明したポリペプチド（または本明細書で説明した通りその任意の組み合わせ）の発現または活性を調節（例えば、減少）する工程で、ここで、ポリペプチドは、本明細書で説明した対応するポリヌクレオチド配列によりコードされるのが適切な工程と、（ｉｉ）手順（ｉ）で入手した突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えの植物体の少なくとも一部（例えば、葉（乾燥処理済みの葉など）またはたばこ、または煙中）内のノルニコチンおよび／または少なくともＮＮＮの含有量を測定する工程と、（ｉｉｉ）そのノルニコチンおよび／または少なくともＮＮＮ含有量が対照植物体との比較において調節した（例えば、低減）、突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えの植物体を識別する工程とを含む。前記突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えの植物体の視覚的外観は、実質的に対照植物体と同一であることが適切である。植物体はたばこ植物体であることが適切である。
別の態様で、ノルニコチンおよび／または少なくともＮＮＮの量を少なくとも乾燥処理済み植物材料（例えば、葉（乾燥処理済みの葉など））の一部分だけ調節（例えば、低減）するための方法が提供されているが、この方法は、（ｉ）一つ以上のポリペプチド（または本明細書で説明した通りその任意の組み合わせ）の発現または活性を調節（例えば、減少）する工程であり、ここで、ポリペプチドは、本明細書で説明した対応するポリヌクレオチド配列によりコードされることが適切である工程と、（ｉｉ）植物材料（一つ以上の葉）の収穫とある一定期間の乾燥処理の工程と、（ｉｉｉ）（ｉｉ）で入手した乾燥処理済み植物材料の少なくとも一部分のノルニコチンおよび／または少なくともＮＮＮ含有量を測定する工程、および（ｉｖ）ノルニコチンおよび／またはその中のＮＮＮ含有量が、対照植物体と比較して調節（例えば、低減）された乾燥処理済み植物材料を識別する工程とを含む。
対照と比較した発現の増大が約５％〜約１００％としうるか、または少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも２５％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、または１００％以上（２００％または３００％以上など）の増大で、これには、転写性の活性またはポリヌクレオチド発現またはポリペプチド発現またはその組み合わせが含まれる。
対照と比較した活性の増大は、約５％〜約１００％としうるか、または少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも２５％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、または１００％以上（２００％または３００％以上など）の増大である。
対照と比較した発現の減少は、約５％〜約１００％としうるか、または少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも２５％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、または１００％の減少であり、これには、転写性の活性またはポリヌクレオチド発現またはポリペプチド発現またはその組み合わせの減少が含まれる。
対照と比較した活性の減少は、約５％〜約１００％としうるか、または少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも２５％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、または１００％の低減である。
本明細書で説明したポリヌクレオチドおよび組換え体構築物は、関心の植物体種（たばこが適切である）での本明細書で説明した酵素の発現の調節に使用できる。
数多くのポリヌクレオチドをベースにした方法を、植物体および植物体細胞内での遺伝子発現を増大させるために使用できる。一例として、形質転換する植物体との適合性のある構築物、ベクターまたは発現ベクターを準備でき、これは、関心の遺伝子と、植物体または植物体細胞内の遺伝子を過剰発現する能力のある上流プロモーターとを一緒に備える。模範的プロモーターについては、本明細書で説明した。形質転換の後、および適切な条件下で栽培されたとき、植物体中、その特定の組織中のこの酵素のレベルを調節（例えば、低減）するために、プロモーターは発現を駆動することができる。模範的な一つの実施形態で、一つ以上の本明細書で説明したポリヌクレオチド（または本明細書で説明した通りその任意の組み合わせ）を持つベクターは、植物体または植物体細胞内で遺伝子を過剰発現するために生成される。ベクターは、形質転換の上流に適切なプロモーター（カリフラワーモザイクウイルスＣａＭＶ ３５Ｓプロモーターなど）を持ち、植物体のすべての組織内でその構成的な発現を駆動する。ベクターはまた、形質転換されたカルスおよび株細胞の選択肢を与えるために、抗生物質耐性の遺伝子を持つ。
従って、様々な実施形態は、一つ以上の本明細書で説明したポリヌクレオチド（または本明細書で説明した通りその任意の組み合わせ）の発現レベルを、ポリヌクレオチドの複数のコピーを植物体ゲノムに組み入れることにより調節（例えば、低減）するための方法を対象とするが、これには、本明細書で説明した一つ以上のポリヌクレオチドに作用できるように連結されたプロモーターを含む発現ベクターを用いて植物体細胞宿主を変形させる工程が含まれる。組換え体ポリヌクレオチドによりコードされたポリペプチドは、未変性のポリペプチドとすることも、または細胞に対して異質組織とすることもできる。
一つ以上の本明細書で説明したポリヌクレオチド（または本明細書で説明した通りその任意の組み合わせ）の突然変異体対立遺伝子を持つたばこ植物体は、有用な系統、品種および混成体を生成するための植物体育種プログラムで使用できる。特に、突然変異体対立遺伝子は、上述した商業的に重要な品種に遺伝子移入される。こうして、本明細書で異なる遺伝的同一性を備えた植物体で説明した、突然変異体である植物体、非天然の植物体、または遺伝子組み換え植物体の交雑を含む、植物体を育種するための方法が提供されている。方法は、さらに子孫植物体と別の植物体との交雑を含めることができ、また随意に、望ましい遺伝的形質または遺伝的背景を持つ子孫が得られるまで交雑が繰り返される。こうした育種方法が果たしている一つの目的は、望ましい遺伝的特性を他の品種、育成系統、混成体または栽培品種、特に商業的利害のあるものに導入することである。別の目的は、異なる遺伝子の遺伝的修飾を単一の植物体品種、系統、混成体または栽培品種へ積み重ねることの促進である。種内および種間の交配が意図されている。こうした交雑から発生した子孫植物体は、育成系統とも言うが、本発明の非天然の植物体の例である。
一つの実施形態で、非天然のたばこ植物体を生成するための方法が提供されおり、この方法は、（ａ）突然変異体または遺伝子組み換えたばこ植物体を第二のたばこ植物体と交雑して、子孫たばこ種子を得る工程と、（ｂ）子孫たばこ種子を植物体栽培条件下で栽培し、非天然のたばこ植物体を得る工程とを含む。この方法はさらに、以下を含みうる：（ｃ）前の世代の非天然のたばこ植物体を、それ自体または別のたばこ植物体を交雑して、子孫たばこ種子を得る工程と（ｄ）手順（ｃ）の子孫たばこ種子を、植物体栽培条件下で栽培し、追加的な非天然のたばこ植物体を得る工程と、（ｅ）（ｃ）および（ｄ）の交雑および栽培の工程を複数回繰り返して、非天然のたばこ植物体のさらなる世代を生成する工程とを含む。この方法は、随意に、工程（ａ）の前に、特性付けられ、かつ突然変異体または遺伝子組み換え植物体とは同一ではない遺伝的同一性を備えた親株を提供する工程を含みうる。一部の実施形態で、育種プログラムにもよるが、交雑および栽培の工程は、非天然のたばこ植物体の世代を生成するために、０〜２回、０〜３回、０〜４回、０〜５回、０〜６回、０〜７回、０〜８回、０〜９回または０〜１０回繰り返される。戻し交雑は、こうした方法の一実施例であり、ここで、親のものと近い遺伝的同一性を持つ次世代の子孫植物体を得るために、子孫はその親またはその親と遺伝的に類似した別の植物体との交雑がなされる。植物体育種の技法、特にたばこ植物体育種はよく知られており、本発明の方法で使用できる。本発明はさらに、これらの方法により生成された非天然のたばこ植物体を提供する。一定の実施形態では、植物体を選択する工程は除外される。
本明細書に記載した方法の一部の実施形態では、標準現場手続きを使用して、変異体遺伝子のための育種およびスクリーニングからもたらされた系統が現場で評価される。最初の変異誘発されていない親を含む対照遺伝子型が含められ、エントリーが無作為化完全ブロックデザインまたはその他の適切な現場設計で現場で配列される。たばこについては、標準的な農業方法が使用され、例えば、たばこは、収穫され、秤量され、乾燥処理の前およびその途中に化学薬品やその他の一般的な試験用に標本化される。データの統計分析が実行され、選択した系統の親系統に対する類似性が確認される。選択した植物体の細胞遺伝子学的分析が随意に実施され、染色体補体および染色体対合関係が確認される。
本明細書で説明した通り、遺伝子の突然変異体対立形質を他のたばこに移動または育種するために、マーカー利用選抜（ＭＡＳ）育種プログラムで、ＤＮＡフィンガープリント法、一塩基多型ヌクレオチド多形性、マイクロサテライトマーカー、または類似した技術を使用しうる。例えば、育種家は、農業経済学的に望ましい遺伝子型を備えた突然変異体対立遺伝子を含む遺伝子型をハイブリッド形成したものから、分離母集団を作成できる。Ｆ２または戻し交雑の植物体は、ゲノム配列またはその断片から発育させたマーカーを使用して、本明細書でリストした技術のどれか一つを使用して、スクリーニングすることができる。突然変異体対立遺伝子を所有しているものとして識別された植物体は、戻し交雑または自家受粉をして、スクリーニング対象の第二の母集団を形成できる。期待される継承パターンまたは使用するＭＡＳ技術に応じて、望ましい個体植物体の識別を助けるために、戻し交雑の各サイクルの前に、選択した植物体を自家受粉することが必要なこともある。戻し交雑またはその他の育種手順は、反復親の望ましい表現型が回復されるまで繰り返すことができる。
育種プログラムにおいて、奏功した交配種は稔性のＦ１植物体を産する。選択したＦ１植物体は、親のどれか一つと交配でき、最初の戻し交配世代の植物体は自家受粉されて、変異体遺伝子発現（例えば、ヌルバージョンの遺伝子）について再びスクリーニングされる母集団が形成される。戻し交雑、自家受粉、およびスクリーニングの過程が、例えば、少なくとも４回、最終的なスクリーニングによって稔性であり、かつ反復親と合理的に類似した植物体が生成されるまで反復される。希望に応じて、この植物体は自家受粉され、その後で子孫が再びスクリーニングされて、植物体が変異体遺伝子発現を示すことが確認される。一部の実施形態で、Ｆ２世代の植物体母集団は、変異体遺伝子発現についてスクリーニングを受け、例えば、植物体は、標準方法（例えば、ＰＣＲ法）に従い、本明細書で説明したポリヌクレオチド（または本明細書で説明した通りその任意の組み合わせ）についてのヌクレオチド配列情報に基づき、プライマーと共に使用して、遺伝子がないためにポリペプチドを発現しないことが識別される。
混成体たばこ品種は、第一の品種の雌性の親株（すなわち、種子親）の自家受粉を阻止して、第二の品種の雄性の親株からの花粉が雌性の親株と受粉できるようにし、Ｆ１混成体種子が雌性の植物体上に形成されるようにすることで生成できる。雌性の植物体の自家受粉は、花の発生の初期段階で花の雄しべを除去することで防止できる。別の方法として、花粉形成は、雄性不稔の形成を使用して、雌性の親株で防止することができる。例えば、雄性不稔は、細胞質雄性不稔（ＣＭＳ）または遺伝子組み換え雄性不稔により生成でき、ここでは、導入遺伝子が小胞子生成および／または花粉生成、または自家不和合性を阻害する。ＣＭＳを含む雌性の親株は、特に有用である。雌性の親株がＣＭＳである実施形態で、花粉が雄性の稔性植物体から収穫され、手作業でＣＭＳ雌性の親株の柱頭に適用され、結果的なＦ１種子が収穫される。
本明細書で説明した品種および系統は、単交雑たばこＦ１混成体を形成するために使用できる。こうした実施形態で、親品種の植物体は、実質的に均質な隣接した母集団として栽培でき、雄性の親株から雌性の親株への自然な他家受粉が促進される。雌性の親株に形成されたＦ１種子は、従来的な手段によって選択的に収穫される。２つの親株品種を大量に栽培して、雌性の親に形成されたＦ１混成体種子と、自家受粉の結果として雄性の親に形成された種子の混合物とを収穫することもできる。別の方法として、三原交雑を行うことができ、ここでは単交雑Ｆ１混成体が雌性の親として使用され、異なる雄性の親と交雑される。また別の方法として、二重交雑混成体を作成でき、ここでは異なる２つの端交雑のＦ１子孫自体の間で交雑される。
突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えの植物体の母集団は、望ましい特性または表現型を持つ母集団を構成するものについてスクリーニングまたは選抜をすることができる。例えば、単一の形質転換事象の子孫の母集団は、それによってコードされる望ましいレベルの発現または活性を持つ植物体についてスクリーニングをすることができる。発現または活性のレベルを特定するために、物理的および生化学的な方法を使用できる。これらには、ポリヌクレオチドの検出のためのサザン分析またはＰＣＲ増幅、ＲＮＡ転写物の検出のためのノーザンブロット、Ｓ１ ＲＮａｓｅ保護、プライマー延長、またはＲＴ−ＰＣＲ増幅、ポリペプチドおよびポリヌクレオチドの酵素またはリボザイム活性を検出するための酵素学的アッセイ、ならびにタンパク質ゲル電気泳動法、ウェスタンブロット、免疫沈降、およびポリペプチドを検出するための酵素連鎖イムノアッセイが含まれる。原位置（ｉｎ ｓｉｔｕ）ハイブリッド形成、酵素染色、および免疫染色および酵素アッセイなど、その他のテクニックも、ポリペプチドまたはポリヌクレオチドの存在、または発現、または活性を検出するために使用できる。
一つ以上の組換え体ポリヌクレオチド、一つ以上のポリヌクレオチド構築物、一つ以上の二本鎖ＲＮＡ、一つ以上の共役体または一つ以上のベクター／発現ベクターを含む、突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えの植物体細胞および植物体が本明細書で説明されている。
限定はされないが、本明細書で説明した植物体は、発現または活性が本発明に従い調節される前かその後かのいずれかに他の目的で修飾しうる。以下の一つ以上の遺伝的修飾が、突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えの植物体内に存在できる。一つの実施形態で、窒素性代謝性の中間体の変換に関与する一つ以上の遺伝子が修飾され、結果的に、乾燥処理時に、対照植物体よりも低いレベルの少なくとも一つのタバコ特異的ニトロソアミンが生成される植物体（葉など）となる。修飾できる遺伝子の非限定的な例には、本明細書に記載する通り、ニコチンからノルニコチンへの変換に係わるＣＹＰ８２Ｅ４、ＣＹＰ８２Ｅ５およびＣＹＰ８２Ｅ１０など、ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子が含まれ、ＷＯ２００６０９１１９４号、ＷＯ２００８０７０２７４号、ＷＯ２００９０６４７７１号およびＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２１０８８号に記載があるが、本明細書に詳しく記載する。別の実施形態では、重金属摂取または重金属輸送に関与する一つ以上の遺伝子が修飾され、結果的に、修飾のない対照植物体またはその部分よりも低い重金属含有量を持つ植物体または植物体の部分（葉など）となる。非限定的な例には、多剤耐性に関連するタンパク質ファミリー、陽イオン拡散ファシリテーター（ＣＤＦ）ファミリー、Ｚｒｔ−、Ｉｒｔ様タンパク質（ＺＩＰ）ファミリー、陽イオン交換体（ＣＡＸ）ファミリー、銅トランスポーター（ＣＯＰＴ）ファミリー、重金属Ｐ−ｔｙｐｅ ＡＴＰａｓｅｓファミリー（例えば、ＨＭＡ、ＷＯ２００９０７４３２５号に記載のあるもの）、自然耐性に関連するマクロファージタンパク質（ＮＲＡＭＰ）の相同体ファミリー、およびＡＴＰ−結合カセット（ＡＢＣ）トランスポーターファミリー（例えば、ＭＲＰ、ＷＯ２０１２／０２８３０９号に記載のあるもので、重金属（カドミウムなど）の輸送に係わる）に属する遺伝子が含まれる。本明細書で使用されるとき、重金属という用語は遷移金属を含む。その他の修飾の例には除草剤耐性が含まれ、例えば、グリホサートは、広分野での数多くの除草剤の有効成分である。グリホサート耐性遺伝子組み換え植物体は、ａｒｏＡ遺伝子（ネズミチフス菌および大腸菌に由来するグリホサートＥＰＳＰ合成酵素）の移入により開発されたものである。スルホニル尿素耐性植物体は、アラビドプシス（シロイヌナズナ）に由来する突然変異体ＡＬＳ（アセト乳酸合成酵素）遺伝子の形質転換により作成されたものである。突然変異体Ａｍａｒａｎｔｈｕｓ ｈｙｂｒｉｄｕｓに由来する光化学系ＩＩのＯＢタンパク質が植物体に移入され、アトラジン耐性遺伝子組み換え植物体が作成され、またブロモキシニル耐性遺伝子組み換え植物体は、バクテリアＫｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅに由来するｂｘｎ遺伝子を組み入れることにより作成された。別の模範的な修飾によって、昆虫に対する耐性のある植物体がもたらされる。Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ （Ｂｔ）毒素は、Ｂｔ−耐性害虫の発生を遅らせる効果的な方法を提供でき、このことは、最近、ブロッコリで明らかになったが、錐体のｃｒｙ１Ａｃおよびｃｒｙ１ＣＢｔ遺伝子が、どちらかの単一のタンパク質に対する耐性を持つコナガ（ｄｉａｍｏｎｄｂａｃｋ ｍｏｔｈ）を駆除し、かつ耐性昆虫の進化を著しく遅らせた。別の模範的な修飾も、病原体 （例えば、ウイルス、バクテリア、菌類） によって生じた疾患に対して抵抗性を持つ植物体をもたらした。Ｘａ２１遺伝子（細菌性胴枯れ病に対する耐性）を発現する植物体と、Ｂｔ融合遺伝子およびキチナーゼ遺伝子（イッテンオオメイガへの耐性および葉鞘への耐性）の両方を発現する植物体が作り出された。別の模範的な修飾によって、生殖能力（雄性不稔など）が変更された。別の模範的な修飾によって、非生物的ストレス（例えば、乾燥、温度、塩分）に対する耐性のある植物体がもたらされ、また耐性の遺伝子組み換え植物体がアラビドプシス（シロイヌナズナ）に由来するアシルグリセロールリン酸塩酵素を移入することにより作り出され、またマンニトールおよびソルビトールの合成に関与するマンニトール脱水素酵素およびソルビトール脱水素酵素をコードする遺伝子が、乾燥への耐性を改善する。その他の模範的な修飾によって、タンパク質および油の貯蔵能力が改善された植物体、光合成効率が高められた植物体、有効期間が延長された植物体、炭水化物含有量が増えた植物体、および菌類への耐性のある植物体、アルカロイドの生合成に関与する酵素をコードする植物体をもたすことができる。Ｓ−アデノシル−Ｌ−メチオニン（ＳＡＭ）および／またはシスタチオニンγ−合成酵素（ＣＧＳ）の発現が調節された遺伝子組み換え植物体も意図されている。
一つ以上のこうした形質は、突然変異体、非天然の、または遺伝子組み換えのたばこ植物体に別のたばこ栽培品種から遺伝子移入しうるか、または直接それに変化されうる。本発明の突然変異体、非天然のまたは遺伝子組み換えのたばこ植物体への特性の移入交雑は、当該技術分野において公知の任意の植物体育種方法により達成することができるが、これには例えば、系統育種法、戻し交雑、倍化した染色体を半数用いる育種、およびこれに類するものがある（Ｗｅｒｎｓｍａｎ， Ｅ． Ａ， ａｎｄ Ｒｕｆｔｙ， Ｒ． Ｃ． １９８７． Ｃｈａｐｔｅｒ Ｓｅｖｅｎｔｅｅｎ． Ｔｏｂａｃｃｏ． Ｐａｇｅｓ ６６９−６９８ Ｉｎ： Ｃｕｌｔｉｖａｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ． Ｃｒｏｐ Ｓｐｅｃｉｅｓ． Ｗ． Ｈ． Ｆｅｈｒ （ｅｄ．）， ＭａｃＭｉｌｌａｎ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ， Ｉｎｃ．， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ， Ｎ．Ｙ ７６１ ｐｐ．を参照）。上記で説明した分子生物学ベースのテクニック、特にＲＦＬＰおよびマイクロサテライトマーカーは、反復親との最高度の遺伝的同一性を持つ子孫を特定するための戻し交雑で使用できる。これにより、反復親との間に少なくとも９０％、好ましくは少なくとも９５％、より好ましくは少なくとも９９％の遺伝的同一性を持つ、なおさらに好ましくは反復親に対して遺伝的に同一で、さらにはドナー親から移入交雑された特性を備えたたばこ品種の製造が加速されるようになる。こうした遺伝的同一性の決定は、当該技術分野において公知の分子マーカーに基づいてできる。
最後の戻し交雑世代は、移入されつつある核酸に純粋な育種子孫を与えるために自家受粉できる。結果的に得られる植物体は通常、移入された特性（例えば、一つ以上の単一の遺伝子形質）に加えて、本発明の突然変異体、非天然の、または遺伝子組み換えのたばこ植物体の本質的にすべての形態学的特性および生理学的特性を持つ。正確な戻し交雑プロトコルは、適切な試験プロトコルを決定するために変更されつつある特性に依存する。戻し交雑方法は、移入する特性が優性対立遺伝子であるときには簡略化されるが、劣性対立遺伝子もまた移入しうる。この例で、望ましい特性が首尾よく移入されたかどうかを判断するために、子孫の試験を導入する必要があることもある。
様々な実施形態が、突然変異体である植物体、非天然の植物体または遺伝子組み換え植物体のほか、ポリヌクレオチド（または本明細書で説明した通りその任意の組み合わせ）の発現レベルを調節して、ノルニコチンおよび／または少なくともそのＮＮＮ含有量を調節するバイオマスを提供している。
こうした植物体、具体的にはたばこ植物体の部分は、またさらに具体的にはたばこ植物体の葉身および中央脈は、様々な消費可能製品に組み入れたり、その製造に使用したりでき、これにはエアロゾル形成材料、エアロゾル形成装置、喫煙物品、喫煙可能物品、無煙製品、およびたばこ製品が含まれるが、これに限定されない。エアロゾル形成材料の例には、たばこ組成物、たばこ、たばこ抽出物、刻みたばこ、刻み充填剤、乾燥処理済みたばこ、拡張したたばこ、均質化したたばこ、再生たばこ、およびパイプたばこが含まれるが、これに限定されない。喫煙物品および喫煙可能物品は、エアロゾル形成装置の種類である。喫煙物品または喫煙可能物品の例には、紙巻たばこ、シガリロ、および葉巻たばこが含まれるが、これに限定されない。無煙製品の例は、噛みたばこ、および嗅ぎたばこを含む。ある一定のエアロゾル形成装置では、燃焼ではなく、一つ以上の電気発熱体要素によって、たばこ組成物または別のエアロゾル形成材料が加熱されてエアロゾルを生成する。別のタイプのエアロゾル形成装置では、エアロゾルは、可燃性燃料要素または熱源から、熱源の内部、周囲、または下流に位置しうる物理的に分離されたエアロゾル形成材料に熱を移動することにより生成される。無煙のたばこ製品および様々なたばこを含むエアロゾル形成材料は、乾燥粒子、断片、顆粒、粉末、またはスラリーのほか、薄片、フィルム、タブ、発泡体、またはビーズなど任意の形式の他の成分への蒸着、其れへの混合、それによる包囲、または別の方法でのそれとの組み合わせを含めた、任意の形態のたばこを含みうる。本明細書で使用されるとき、「煙」という用語は、紙巻たばこなどの喫煙物品によって、またはエアロゾル形成材料を燃焼することによって生成される種類のエアロゾルを描写するために使用される。
一つの実施形態で、本明細書で説明した突然変異体、遺伝子組み換え、および非天然のたばこ植物体に由来する乾燥処理済み植物材料も提供されている。たばこ緑葉を乾燥処理する工程は、当業者にとって公知であり、空気乾燥処理、火力乾燥処理、熱風送管乾燥処理、および日光乾燥処理が含まれるがこれに限定はされない。たばこ緑葉を乾燥処理する工程は、収穫されたたばこの種類に依存する。例えば、バージニアフルー（ブライト）たばこは典型的には熱風送管乾燥処理され、バーレーおよびある種のダークストレインは通常空気乾燥処理され、パイプたばこ、噛みたばこ、および嗅ぎたばこは通常火力乾燥処理される。
別の実施形態で、たばこを含むエアロゾル形成材料を含むたばこ製品は、本明細書で説明した突然変異体たばこ植物体、遺伝子組み換えたばこ植物体、または非天然のたばこ植物体に由来する植物材料（葉、好ましくは乾燥処理済みの葉）を含むものとして描写されている。本明細書で説明したたばこ製品は、ブレンドしたたばこ製品とすることができ、未変性のたばこをさらに備えうる。
これらの喫煙可能物品および無煙製品およびそのエアロゾルに含まれるノルニコチンの量は、突然変異体でないか、非天然であるか、または遺伝子組み換えでない対応物に由来する消費可能製品と比較したとき、少なくとも約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、および１００％低め（約２００％または３００％低めなど）としうる。
これらの喫煙可能物品および無煙製品およびそのエアロゾルに含まれるＮＮＮの量は、突然変異体でないか、非天然であるか、または遺伝子組み換えでない対応物に由来する消費可能製品と比較したとき、少なくとも約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、および１００％低め（約２００％または３００％低めなど）としうる。
これらの喫煙可能物品および無煙製品およびそのエアロゾルに含まれるニコチンの量は、突然変異体でないか、非天然であるか、または遺伝子組み換えでない対応物に由来する消費可能製品と比較したとき、少なくとも約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、および１００％低め（約２００％または３００％高めなど）としうる。これらの喫煙可能物品および無煙製品およびそのエアロゾルに含まれるニコチンの量は、突然変異体でないか、非天然であるか、または遺伝子組み換えでない対応物に由来する消費可能製品と比較したとき、ほぼ同じとしうる。
これらの喫煙可能物品および無煙製品およびそのエアロゾルに含まれる合計ＴＳＮＡの量は、突然変異体でないか、非天然であるか、または遺伝子組み換えでない対応物に由来する消費可能製品と比較したとき、少なくとも約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、および１００％低め（約２００％または３００％低めなど）としうる。
突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えの植物体は、例えば、農業においてその他の用途を持ちうる。例えば、本明細書で説明した突然変異体であるか、非天然であるか、または遺伝子組み換えの植物体は、動物の飼料およびヒトの食品を製造するために使用できる。
本発明はまた、本明細書で説明した突然変異体である植物体、非天然の植物体、または遺伝子組み換え植物体の栽培、および栽培植物体からの種子の収集を含めた、種子を生産する方法を提供する。本明細書で説明した植物体からの種子は、当該技術分野において公知の手段によって調整され、包装材料内に袋詰めして、製造物品を形成できる。紙および布などの包装材料は、当該技術分野において公知である。種子のパッケージは、標識、例えば、包装材料に固定されたタグまたは標識、その中に入っている種子の性質を描写するパッケージに印刷された標識などを持つことができる。
識別、選択、または育種のために植物体の遺伝子型判別をするための組成、方法およびキットは、ポリヌクレオチドの試料中のポリヌクレオチド（または本明細書で説明した通りその任意の組み合わせ）の存在を検出する手段を含むことができる。従って、組成は、増幅または検出を行うための一つ以上のポリヌクレオチド、および随意に一つ以上のプローブ、および随意に一つ以上の試薬の少なくとも一部分を特異的に増幅するための一つ以上のプライマーを含むものとして描写されている。
従って、本明細書で説明したポリヌクレオチドに対応する約１０個以上連続するポリヌクレオチドを含む、遺伝子特異的なオリゴヌクレオチドプライマーまたはプローブが開示されている。前記プライマーまたはプローブは、本明細書で説明したポリヌクレオチドにハイブリッド形成（例えば、特異的にハイブリッド形成）するさらに約１５、２０、２５、３０、４０、４５または５０個の連続するポリヌクレオチドを含むか、またはそれから構成されうる。一部の実施形態で、プライマーまたはプローブは、配列に依存した遺伝子識別の方法（例えば、サザンハイブリッド形成）または単離（例えば、細菌性コロニーまたはバクテリオファージ プラークのｉｎ ｓｉｔｕハイブリッド形成）または遺伝子検出（例えば、核酸の増幅または検出での一つ以上の増幅プライマーとして）において使用しうる、約１０〜５０個の連続するヌクレオチド、約１０〜４０個の連続するヌクレオチド、約１０〜３０個の連続するヌクレオチドまたは約１５〜３０個の連続するヌクレオチドを含むか、またはそれによって構成される。一つ以上の特定のプライマーまたはプローブは、一部分または全部のポリヌクレオチドを増幅または検出するために設計して使用することができる。特定の例として、ポリメラーゼ連鎖反応プロトコルで核酸（ＤＮＡまたはＲＮＡなど）をコードする核酸断片を増幅するために２つのプライマーを使用しうる。ポリメラーゼ連鎖反応は、核酸配列に由来する一つのプライマーと、その核酸配列の上流または下流の配列（プロモーター配列、ｍＲＮＡ前駆体の３’端またはベクターに由来する配列など）にハイブリッド形成する第二のプライマーとを使用しても実施しうる。ポリヌクレオチドの生体外増幅に有用な温度および等温テクニックの例は、当該技術分野において公知である。試料は、植物体、植物体細胞または植物材料、または本明細書で説明した植物体、植物体細胞または植物材料から製造されたか、もしくはそれに由来するたばこ製品としうるか、またはそれらに由来するものとしうる。
さらなる態様で、試料中に含まれる本明細書で説明したポリヌクレオチド（または本明細書で説明した通りその任意の組み合わせ）を検出する方法も提供されており、その方法は、（ａ）ポリヌクレオチドを含むか、またはそれを含むとみられている試料を提供する工程と、（ｂ）ポリヌクレオチドの少なくとも一部分を特異的に検出するために、前記試料を一つ以上のプライマーまたは一つ以上のプローブと接触させる工程と、（ｃ）増幅生成物の存在を検出する工程とを含み、ここで、増幅生成物の存在は、試料中のポリヌクレオチドの存在を示すものである。さらなる態様で、ポリヌクレオチドの少なくとも一部分を特異的に検出するための一つ以上のプライマーまたはプローブの用途も提供されている。ポリヌクレオチドの少なくとも一部分を検出するためのキットも提供されており、これは、ポリヌクレオチドの少なくとも一部分を特異的に検出するための一つ以上のプライマーまたはプローブを備える。キットは、ポリヌクレオチド増幅（ＰＣＲなど）のための試薬、またはプローブ ハイブリッド形成−検出技術（サザンブロット、ノーザンブロット、ｉｎ−ｓｉｔｕハイブリッド形成、またはマイクロアレイなど）のための試薬を備えうる。キットは、ウェスタンブロット、ＥＬＩＳＡ、ＳＥＬＤＩ質量分析法または試験片などの抗体結合検出技術のための試薬を備えうる。キットは、ＤＮＡ配列決定のための試薬を備えうる。キットは、少なくともＮＮＮ含有量、および／またはニコチン含有量、および／または合計ＴＳＮＡ含有量および／またはノルニコチン含有量を決定するための試薬および説明書を備えうる。キットは、植物材料、乾燥処理済み植物材料または乾燥処理済みの葉に、少なくともＮＮＮ含有量、および／またはニコチン含有量、および／または合計ＴＳＮＡ含有量および／またはノルニコチン含有量を決定するための試薬および説明書を備えることが適切である。
一部の実施形態で、キットは、説明した一つ以上の方法についての説明書を備えうる。説明したキットは、遺伝的同一性の決定、系統学的研究、遺伝子型判別、ハプロタイプ、系図分析または植物体育種用に、特に共優性評価で有用なものでありうる。
本発明は、本明細書で説明したポリヌクレオチドを含む植物体、植物体細胞、または植物材料の遺伝子型判別をする方法も提供する。遺伝子型判別は、染色体対の相同体を区別する手段を提供するもので、植物体母集団内の分離個体を差別化するために使用できる。分子マーカー法は、系統学的研究、作物品種間の遺伝的関係の特徴付け、交雑種または体細胞混成体の識別、単一遺伝形質に影響する染色体のセグメントの局所化、マップベースのクローン化、および定量的継承の研究のために使用できる。遺伝子型判別の具体的な方法では、増幅断片長多型（ＡＦＬＰ）を含む、任意の数の分子マーカー分析テクニックを採用しうる。ＡＦＬＰは、ヌクレオチド配列の可変性に起因する増幅断片間の対立形質の差異によるものである。こうして、本発明はさらに、一つ以上の遺伝子または核酸の分離や、これらの遺伝子または核酸に遺伝的に関連した染色体の配列を、ＡＦＬＰ分析などの技術を使用して追跡する手段を提供する。
一つの実施形態で、本明細書で説明した突然変異体、遺伝子組み換えおよび非天然の植物体に由来する乾燥処理済み植物材料も提供されている。例えば、たばこ葉を乾燥処理する工程は、当業者にとって公知であり、空気乾燥処理、火力乾燥処理、熱風送管乾燥処理および日光乾燥処理が含まれるがこれに限定はされない。たばこ緑葉を乾燥処理する工程は、収穫されたたばこの種類に依存する。例えば、バージニアフルー（ブライト）たばこは典型的には熱風送管乾燥処理され、バーレーおよびある種のダークストレインは通常空気乾燥処理され、パイプたばこ、噛みたばこ、および嗅ぎたばこは通常火力乾燥処理される。
別の実施形態で、たばこ製品は、本明細書で説明した突然変異体で遺伝子組み換えで非天然の植物体に由来する植物材料（葉など。乾燥処理済みの葉などの乾燥処理済み植物材料であることが適切）を含むか、または本明細書に記載した方法で製造されたたばこ製品を含むものとして説明されている。本明細書で説明したたばこ製品は、未変性のたばこをさらに備えうる。
別の実施形態で、たばこ製品は、本明細書に記載した突然変異体、遺伝子組み換え、および非天然の植物体に由来する植物材料（乾燥処理済みの葉などの葉であることが好ましい）を含むものとして描写されている。例えば、植物材料をたばこ製品の内部または外部に加えて、燃焼時に望ましい芳香を放出させうる。この実施形態によるたばこ製品は、さらには未変性のたばこまたは変性たばこともしうる。この実施形態によるたばこ製品は、さらには、本明細書で開示された遺伝子以外の一つ以上の遺伝子に修飾がある、突然変異体、遺伝子組み換え、または非天然の植物体に由来するものとしうる。
本発明について、下記の例でさらに説明するが、これらの例では発明をさらに詳細に説明している。これらの例は、本発明を実施するために現時点で意図されている好ましい様式を規定したもので、本発明を例証するものであって、限定するものではない。
ＮＮＤ３発現レベルの分析
ニコチン変換におけるＮＮＤ３の機能およびその役割を決定するために、ＮＮＤ３の発現が分析される。この目的で、温室で成長したＮ． ｔａｂａｃｕｍ品種ＴＮ９０の異なる組織 が収穫され、定量的ＰＣＲで分析される。
ＲＮｅａｓｙ Ｍｉｎｉキット（Ｑｉａｇｅｎ）を製造者の取扱い説明書に従い使用してＲＮＡ抽出が実施される。ＲＮＡ試料が水で希釈され、１０ μｌ中１ μｇ ＲＮＡの最終量を得る。次に、ＲＱ１ ＲＮａｓｅ−Ｆｒｅｅ ＤＮａｓｅ（Ｐｒｏｍｅｇａ）を使用してＤＮａｓｅ消化が実施される。ＤＮａｓｅ反応が、ＲＱ１ ＤＮａｓｅ停止液（Ｐｒｏｍｅｇａ）を使用して停止される。直後に、逆転写酵素（ＲＴ）反応が実施され、ＲＮＡが相補ＤＮＡ（ｃＤＮＡ）に変換される。ＲＴ反応については、Ｍ−ＭＬＶ Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔａｓｅ、ＲＮａｓｅ Ｈ Ｍｉｎｕｓ、Ｐｏｉｎｔ Ｍｕｔａｎｔ（Ｐｒｏｍｅｇａ）がオリゴ（ｄＴ）１５プライマーと組み合わせて使用された。
Ｓｔｒａｔａｇｅｎｅ Ｍｘ３００５Ｐおよび対応するソフトウェアを使用して、定量的リアルタイムＰＣＲが実施される。それぞれの標的について、異なるプライマーの対がＭｘ３００５Ｐユーザーハンドブックのガイドラインに従い設計される。プライマーの対が、プライマーの二量体形成およびｑＰＣＲランでのその性能についてテストされる。それらの効率がｃＤＮＡの五倍希釈での標準曲線を使用してテストされる。プライマーがそれらの標的配列を特異的に増幅したかを確認するために、ＰＣＲ生成物の配列決定がなされる。配列中には異なるＣＹＰ８２Ｅ遺伝子が近接するため、プライマー設計は複雑であり、選択されたプライマーが必ずしも最適の効率を示すとは限らない。
効率に不一致があるのは、ｑＰＣＲ実験値が遺伝子特異的であり、絶対的な発現値を表していないことを意味する。したがって、発現値の比較は様々な組織間での各遺伝子について有効であるが、遺伝子間についてではない。使用したプライマーの対およびそれらの効率は１にリストされている。ＡＢｓｏｌｕｔｅ Ｂｌｕｅ ＱＰＣＲ ＳＹＢＲ Ｇｒｅｅｎ ｌｏｗ ＲＯＸ Ｍｉｘ（Ｔｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）が プライマー濃縮液３００ ｎＭと共に使用される。ｑＰＣＲランでは、変性温度９５℃が当初１５分のあと、各サイクルにおいて１５秒が使用され、６０℃でのアニーリングを１５秒、および７２℃でのエロンゲーションを２５秒が５０サイクル繰り返される。すべての試料は三つ組で実施される。さらに、生物学的な三つ組が使用される。すべての試料についてノーマライザーとしてａｃｔｉｎ９遺伝子（ハウスキーピング遺伝子）の発現が使用される。
結果は図１に示されており、緑色の葉におけるＣＹＰ８２Ｅ５およびＣＹＰ８２Ｅ１０の発現が確認されている。またこれらの遺伝子は、試験されたその他すべての組織で高度に発現されている。非常に類似した発現パターンが示されている。ＣＹＰ８２Ｅ４およびＮＮＤ３はそれぞれ花および根における発現を示しながらも、ＮＮＤ３は葉においては検出可能なレベルで発現されないが、ＣＹＰ８２Ｅ４は老齢の葉において排他的に発現を示している。プライマーの特異性の確認のために、ＰＣＲ生成物が精製され配列決定された。根でのＮＮＤ３で観察された低信号には、ＮＮＤ３およびＣＹＰ８２Ｅ４生成物を混合したものが含まれるが、一方で花材料に由来する生成物ではＮＮＤ３のみが含まれる。
ＮＮＤ３が機能的ニコチンデメチラーゼをコードすることの実証
予想されたタンパク質配列は、ＣＹＰ８２Ｅ４、ＣＹＰ８２Ｅ５およびＣＹＰ８２Ｅ１０などの周知のデメチラーゼに対して高いレベルの相同性を提示するが、その機能は相同性からは推察できない。これはシトクロムＰ４５０ファミリーでは、少しのアミノ酸の違いが基体の特異性を変化または軽減するのに十分であることが示されているためである。
ＮＮＤ３の機能は、たばこにおける過剰発現により確認される。この目的で、過剰発現構築物が、ＮＮＤ３コード配列（配列番号１）を用いて、機能的ＣＹＰ８２Ｅ４、ＣＹＰ８２Ｅ５およびＣＹＰ８２Ｅ１０遺伝子を欠いた超低コンバーターのバーレー種植物環境中でのＭＭＶプロモーターの制御下で構成的に発現するように設計された。
２０の独立した遺伝子組み換え株が生成された。主要な形質転換体（Ｔ0）が土壌および成熟した植物体の葉に移され、ＮＮＤ３発現についてプライマーＮＮＤ３＿Ｆ６およびＮＮＤ３＿Ｒ７を使用して分析され（図２ａ）、またニコチンおよびノルニコチンレベルについても分析された（図２ｂ）。５つの対照株が分析され、バーおよび誤差は平均値および標準偏差を示す。
３つの技術的複製において発現分析が実施された。バーおよび誤差は複製における平均値および偏差を示す（ＭｘＰｒｏソフトウェア（Ｓｔｒａｔａｇｅｎｅ）で計算）。
発現データは、信号が検出できなかったために、ＮＮＤ３がＴＮ９０の緑色の葉では発現されないことを確認するものである。したがって、異なるＴ0植物体で測定されたＮＮＤ３発現レベルは、無作為に選択されたＮＮＤ３＃３植物と比較して発現された。異なる植物体の発現において有意な変動が観察された。この結果はＴ0個体群における導入遺伝子の発現を調査する時に予測されたものであり、それは各植物が独立した形質転換事象の結果であるためである。その結果、発現レベルは、導入遺伝子のコピー数または導入遺伝子の適切な挿入のいずれかに応じて植物間で大いに変動しうる。
ニコチンおよびノルニコチンについての単一の測定において、同一の葉試料が分析された。
試料のニコチンおよびノルニコチンの含有量がＨＩＬＩＣ−ＵＰＬＣ−ＵＶ／ＭＳにより分析された。ノルニコチンはＭＳ検出（ｐｏｓ． ＥＳＩ；ＭＲＭモード；内部標準：ｎｏｒｎｉｃｏｔｉｎｅ−ｄ４）を用いて定量化され、ニコチンについては２６０ ｎｍでのＵＶ検出が使用された。変換は、［ノルニコチン］ ／（［ノルニコチン］＋［ニコチン］）×１００として計算された。
最も高いＮＮＤ３発現を示した６つの遺伝子組み換え株（＃１０、＃３、＃１６、＃１５、＃１７、および＃２０）が、ニコチン変換の増大を示した。ニコチン変換は、ＴＮ９０ ｃｙｐ８２ｅ４／ｃｙｐ８２ｅ５／ｃｙｐ８２ｅ１０植物体で０．５％であり、ＭＭＶ：ＮＮＤ３高発現株で最大４倍に増大した。対照植物のレベルと見分けのつかない一貫して低いレベルの変換が植物体で観察され、導入遺伝子の最も低い発現を示している。
これらのデータは、新しく同定されたＮＮＤ３遺伝子が機能的ニコチンＮ−デメチラーゼをコードすることをはっきりと実証するものである。
ＮＮＤ３サイレンシングがニコチン変換の低減につながることの実証
サイレンシング構築物は、機能的ＣＹＰ８２Ｅ４、ＣＹＰ８２Ｅ５およびＣＹＰ８２Ｅ１０遺伝子を欠く超低コンバーターのバーレー種植物環境におけるＭＭＶプロモーターの制御下で構成的に発現するように設計されている。サイレンシング構築物について、イントロン配列（配列番号４）によって分離された１００ ｂｐ配列が順方向および逆方向に使用される。結果は、花におけるＮＮＤ３のサイレンシングが、ニコチン変換の低減につながることを示し、ＮＮＤ３酵素が機能的であるだけでなく、植物におけるニコチン変換にも貢献することを実証するものである。
ＮＮＤ３Ｎ． ｔａｂａｃｕｍ品種Ｓｔｅｌｌａの葉における異なる乾燥処理の時点での相対的発現レベル
Ｎ． ｔａｂａｃｕｍ品種Ｓｔｅｌｌａの葉における異なる乾燥処理の時点でのＮＮＤ３および関連する機能的ＣＹＰ８２Ｅ遺伝子の相対的発現レベルが分析される。試料は、収穫時に「緑色の」葉（茎の上部の位置）および「成熟」葉（茎の下の位置）から採られる。葉が空気乾燥処理小屋に移され、試料が乾燥開始時（「０ ｈ」）、さらに１２時間後（「１２ ｈ」）、２４時間後（「２４ ｈ」）および４８時間後（「４８ ｈ」）に採られる。試料はいくつかの葉のプールから採られる。２つのプールが生物学的複製（複製１（図３ａ）および２（図３ｂ））として分析される。結果を図３に示した。バーは、３つの技術的複製の平均±ＳＤを示す。異なるＣＹＰ８２Ｅ遺伝子の発現レベルは、独立的にのみ考慮でき、異なるＰＣＲ効率のため直接的な比較によるものではない。ＣＹＰ８２Ｅ５およびＣＹＰ８２Ｅ１０は、すべての葉試料において類似した範囲で発現された。乾燥処理条件の下で老齢の葉においてＣＹＰ８２Ｅ４の発現が活性化され増大した。ＮＮＤ３は、分析されたすべての条件下の葉では発現されなかった。
本明細書で引用または記述されたあらゆる刊行物は、本出願の出願日以前に開示された関連情報を提供する。本明細書における記載は、発明者がこのような開示に先だって権利を与えられないことの承認としては解釈されない。上記の明細書で言及したすべての刊行物は、参照により本明細書に組み込まれる。発明についての様々な改良や変形が、本発明の範囲および精神を逸脱することなく、当業者にとって明らかとなる。本発明は特定の好ましい実施形態に関連して記述してきたが、当然のことながら、本発明は主張の通り、こうした特定の実施形態に不当に限定されるべきではない。実際に、本発明を実施するための記述された方法について、細胞生物学、分子生物学および植物体生物学の分野または関連する分野の当業者にとって明らかである様々な改良は、以下の特許請求の範囲の範囲内に収まるものであることが意図される。
［配列表］
配列番号 1（N. tabacum TN90 NND3-T遺伝子のポリヌクレオチド配列。イントロンは小文字で示し、コード配列は下線付きである。開始コドンおよび終止コドンは灰色で強調表示されている。）
ATGGTTTTTCCCATAGAAGCCATTGTAGGACTAGTAACCTTCACATTTCTCTTCTACTTCCTATGGACAAAAAAATCTCAAAAACCTTCAAAACCCTTACCACCGAAAATCCCCGGAGGATGGCCGGTAATTGGCCATCTTTTCCACTTCAATGACGACGGCAACGACCGTCCATTAGCTCGAAAACTCGGAGACTTAGCTGACAAATACGGCCCCGTTTTCACTTTTCGGCTAGGCCTTCCCCTTGTGTTAGTTGTAAGCAGTTACGAAGCTATAAAAGACTGTTTCTCTACAAATGATGCCATTTTCTCTAATCGTCCAGCTTTTCTTTACGGCGAATACCTTGGCTACAATAATGCCATGCTATTTTTGGCAAATTACGGACCTTACTGGCGAAAAAATCGTAAATTAGTTATTCAGGAAGTTCTCTCAGCTAGTCGTCTCAAAAAATTCAAACACGTGAGATTCGCCAGAATTCAAACGAGCATTAAGAATTTATACACTCGAATTGATAGAAATTCGAGTACGATAAATTTAACTGATTGGTTAGAAGAATTGAATTTTGGTCTCATCGTGAAGATGATAGCTGGGAAAAATTATGAATCCGGTAAAGGAGATGAACAAGTGGAGAGATTTAAGAAAGCGTTTAAGGATTTTATGATTATATCAATGGAGTTTGTGTTATGGGATGCATTTCCAATTCCATTATTTAAATGGGTGGATTTTCAAGGGCATGTTAAGGCTATGAAAAGGACATTTAAGGATATAGATTCTGTTTTTCAGAATTGGTTAGAGGAACATATTAACAAAAGAGAAAAAATGGAGGTTAATGCAGAAGGGAATGAACAAGATTTCATTGATGTGGTGCTTTCAAAAATGAGTAATGAATATCTTGGTGAAGGTTACTCTCGTGATACTGTCATAAAAGCAACAGTTTTTgtaagttcatctgtcactcccgaattctgcttgaatgcagacaccgagttgcctttttattagactatctaaatattaaggatgattatatatagcaaaaatatagtaggatttctcgggctttgggatagaagaatattcatcattatataacttttgatggtaaaagatgagatctaacctcttataattgcccaaccacgttgatatatagaacaaaacctttttactcccattgagcataacgaaaatgaaagcaaagggacttcttctcttttttaggaaaaaaatctttgattgcttgttgaatatacattcatgtttttctttttctatttctaataataatggtgcttgaatcaggttgcgtgcctcgtgacttttgagaaaaaaaaacaaattcattagtataatgaggtgtgcatacttgacaactactatactaactagaacaaggttcggcagataatgacgctaacctacttttatattgaattatcatttgtatttaactgtattctattttgtccacagAGTTTGGTCTTGGATGCTGCGGACACAGTTGCTCTTCACATAAATTGGGGTATGGCATTACTGATCAACAATCAAAATGCCTTGAAGAAAGCACAAGAAGAGATAGACACAAAAGTTGGCAAGGATAGATGGGTAGAAGAGAGTGATATTAAGGATTTGGTGTACCTCCAAGCTATTGTTAAAGAAGTGTTACGATTATATCCACCGGGACCTTTGTTAGTACCACATGAAAATATAGAGGATTGTGTTGTTAGTGGATATTACATTTCTAAAGGGACTAGACTATTCGCAAATGTTATGAAACTGCAGCGCGATCCTAAACTCTGGCCAAATCCTGATAATTTCGATCCAGAGAGATTTGTCGCTGCAGGTATTGACTTTCGTGGTCAGCATTATGAGTATATCCCGTTTGGTTCTGGAAGACGATCTTGTCCGGGGATGACTTATGCATTGCAAGTGGAACACTTAACAATGGCACATTTGATCCAGGGTTTCAATTACAGCACTCCAAATGACGAGCCCTTGGATATGAAGGAAGGTGCAGGTATAACTATACGTAAGGTAAATCCCGTGGAAGTGATAATTATGCCTCGCCTGGCACCTGAGCTTTATTAA

配列番号 2 （MMVプロモーターの制御下で過剰発現構築物で使用されたNND3のポリヌクレオチドのコード配列）。
ATGGTTTTTCCCATAGAAGCCATTGTAGGACTAGTAACCTTCACATTTCTCTTCTACTTCCTATGGACAAAAAAATCTCAAAAACCTTCAAAACCCTTACCACCGAAAATCCCCGGAGGATGGCCGGTAATTGGCCATCTTTTCCACTTCAATGACGACGGCAACGACCGTCCATTAGCTCGAAAACTCGGAGACTTAGCTGACAAATACGGCCCCGTTTTCACTTTTCGGCTAGGCCTTCCCCTTGTGTTAGTTGTAAGCAGTTACGAAGCTATAAAAGACTGTTTCTCTACAAATGATGCCATTTTCTCTAATCGTCCAGCTTTTCTTTACGGCGAATACCTTGGCTACAATAATGCCATGCTATTTTTGGCAAATTACGGACCTTACTGGCGAAAAAATCGTAAATTAGTTATTCAGGAAGTTCTCTCAGCTAGTCGTCTCAAAAAATTCAAACACGTGAGATTCGCCAGAATTCAAACGAGCATTAAGAATTTATACACTCGAATTGATAGAAATTCGAGTACGATAAATTTAACTGATTGGTTAGAAGAATTGAATTTTGGTCTCATCGTGAAGATGATAGCTGGGAAAAATTATGAATCCGGTAAAGGAGATGAACAAGTGGAGAGATTTAAGAAAGCGTTTAAGGATTTTATGATTATATCAATGGAGTTTGTGTTATGGGATGCATTTCCAATTCCATTATTTAAATGGGTGGATTTTCAAGGGCATGTTAAGGCTATGAAAAGGACATTTAAGGATATAGATTCTGTTTTTCAGAATTGGTTAGAGGAACATATTAACAAAAGAGAAAAAATGGAGGTTAATGCAGAAGGGAATGAACAAGATTTCATTGATGTGGTGCTTTCAAAAATGAGTAATGAATATCTTGGTGAAGGTTACTCTCGTGATACTGTCATAAAAGCAACAGTTTTTAGTTTGGTCTTGGATGCTGCGGACACAGTTGCTCTTCACATAAATTGGGGTATGGCATTACTGATCAACAATCAAAATGCCTTGAAGAAAGCACAAGAAGAGATAGACACAAAAGTTGGCAAGGATAGATGGGTAGAAGAGAGTGATATTAAGGATTTGGTGTACCTCCAAGCTATTGTTAAAGAAGTGTTACGATTATATCCACCGGGACCTTTGTTAGTACCACATGAAAATATAGAGGATTGTGTTGTTAGTGGATATTACATTTCTAAAGGGACTAGACTATTCGCAAATGTTATGAAACTGCAGCGCGATCCTAAACTCTGGCCAAATCCTGATAATTTCGATCCAGAGAGATTTGTCGCTGCAGGTATTGACTTTCGTGGTCAGCATTATGAGTATATCCCGTTTGGTTCTGGAAGACGATCTTGTCCGGGGATGACTTATGCATTGCAAGTGGAACACTTAACAATGGCACATTTGATCCAGGGTTTCAATTACAGCACTCCAAATGACGAGCCCTTGGATATGAAGGAAGGTGCAGGTATAACTATACGTAAGGTAAATCCCGTGGAAGTGATAATTATGCCTCGCCTGGCACCTGAGCTTTATTAA

配列番号 3 （N. tabacum TN90 NND3タンパク質配列のポリペプチド配列）
MVFPIEAIVGLVTFTFLFYFLWTKKSQKPSKPLPPKIPGGWPVIGHLFHFNDDGNDRPLARKLGDLADKYGPVFTFRLGLPLVLVVSSYEAIKDCFSTNDAIFSNRPAFLYGEYLGYNNAMLFLANYGPYWRKNRKLVIQEVLSASRLKKFKHVRFARIQTSIKNLYTRIDRNSSTINLTDWLEELNFGLIVKMIAGKNYESGKGDEQVERFKKAFKDFMIISMEFVLWDAFPIPLFKWVDFQGHVKAMKRTFKDIDSVFQNWLEEHINKREKMEVNAEGNEQDFIDVVLSKMSNEYLGEGYSRDTVIKATVFSLVLDAADTVALHINWGMALLINNQNALKKAQEEIDTKVGKDRWVEESDIKDLVYLQAIVKEVLRLYPPGPLLVPHENIEDCVVSGYYISKGTRLFANVMKLQRDPKLWPNPDNFDPERFVAAGIDFRGQHYEYIPFGSGRRSCPGMTYALQVEHLTMAHLIQGFNYSTPNDEPLDMKEGAGITIRKVNPVEVIIMPRLAPELY

配列番号 4 （100bpの唯一の配列NND3を、IPMS2遺伝子にあるイントロン配列で分離された、順方向および逆方向で使用するRNAi構築物のポリヌクレオチド配列。イントロン配列は小文字で示されている。）
GCGATCCTAAACTCTGGCCAAATCCTGATAATTTCGATCCAGAGAGATTTGTCGCTGCAGGTATTGACTTTCGTGGTCAGCATTATGAGTATATCCCGTTtggtaacctttaatgtttaaccgttcacatttctaatatttacttatttgtaacatgtcgtcacgtgttagtttcattctttttatgaaccaaacatgcatgcaaagatatttttagatatttggacggcgagtgagatttgaaactaggaccgtttgcctgatacaatattaaaatatgtaaccattttatgtacaagtttaaactgttgatagtagcatattttttacttttatttaagtatactatattccaacaggtaagttaacAACGGGATATACTCATAATGCTGACCACGAAAGTCAATACCTGCAGCGACAAATCTCTCTGGATCGAAATTATCAGGATTTGGCCAGAGTTTAGGATCGC


























































Claims (21)

  1. 突然変異体、非天然、または遺伝子組み換えのたばこ植物体細胞であって、
    （ｉ）機能的ニコチンＮ−デメチラーゼをコードし、かつ配列番号２との少なくとも９５％の配列同一性を有する配列を含む、それから構成される、またはそれから実質的に構成されるポリヌクレオチド、
    （ｉｉ）（ｉ）に記載した前記ポリヌクレオチドによりコードされるポリペプチド、
    （ｉｉｉ）ニコチンＮ−デメチラーゼをコードし、かつ配列番号３との少なくとも９５％の配列同一性を有する配列を含む、それから構成される、またはそれから実質的に構成されるポリペプチド、または
    （ｉｖ）（ｉ）に記載した前記単離ポリヌクレオチドを含む構築物、ベクターまたは発現ベクターを含み、
    かつ前記ニコチンデメチラーゼの前記発現または活性が、前記ニコチンデメチラーゼの前記発現または活性が低減されなかった対照のたばこ植物体細胞と比較して低減される、たばこ植物体細胞。
  2. 前記たばこ植物体細胞が前記ニコチンＮ−デメチラーゼの前記発現または活性を減少させる１つ以上の突然変異を含む、請求項１に記載の突然変異体、非天然、または遺伝子組み換えのたばこ植物体細胞。
  3. 請求項１または請求項２に記載の突然変異体、非天然、または遺伝子組み換えのたばこ植物体細胞であって、ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらすが、好ましくは、前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼが、配列番号１２〜１６またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択され、好ましくは、前記突然変異が結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの変性をもたらし、かつ配列番号５のアミノ酸残基３２９、３６４、３７６、３８２、および４５８またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択される位置で発生し、好ましくは、前記突然変異が、ａ）配列番号５の位置３２９にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換、ｂ）配列番号５の位置３６４にあるリジン残基のためのアスパラギン置換、ｃ）配列番号５の位置３７６にあるバリン残基のためのメチオニン置換、ｄ）配列番号５の位置３８２にあるプロリン残基のためのセリン置換、ｄ）配列番号５の位置４５８にあるプロリン残基のためのセリン置換、およびｅ）それらのうちの二つ以上の任意の組み合わせから成る群から選択される、たばこ植物体細胞。
  4. 請求項１〜３に記載の突然変異体、非天然、または遺伝子組み換えのたばこ植物体細胞であって、ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異を含むが、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、好ましくは、前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼが配列番号２４または２５またはその組み合わせから選択され、好ましくは、前記突然変異が結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの変性をもたらし、かつ配列番号１７のアミノ酸残基４２２または４４９またはその組み合わせで発生し、好ましくは前記突然変異は、ａ）配列番号１７の位置４２２にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換、ｂ）配列番号１７の位置４４９にあるプロリン残基のためのロイシン置換、およびｃ）その組み合わせから成る群から選択される、たばこ植物体細胞。
  5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の突然変異体、非天然、または遺伝子組み換えのたばこ植物体細胞であって、ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異を含むが、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、好ましくは前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼが、配列番号３２〜３５またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択され、好ましくは、前記突然変異が結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの変性をもたらし、かつ配列番号２６のアミノ酸残基７９、１０７、３８２、４１９またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択される位置で発生し、好ましくは、前記突然変異は、ａ）配列番号２６の位置７９にあるグリシン残基のためのセリン置換、ｂ）配列番号２６の位置１０７にあるプロリン残基のためのセリン置換、ｃ）配列番号２６の位置３８２にあるプロリン残基のためのセリン置換、ｄ）配列番号２６の位置４１９にあるプロリン残基のためのセリン置換、およびｅ）その任意の組み合わせから成る群から選択される、たばこ植物体細胞。
  6. 請求項１または請求項２に記載の突然変異体、非天然、または遺伝子組み換えのたばこ植物体細胞であって、
    （ｉ）ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異を含み、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらすが、好ましくは、前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼが、配列番号１２〜１６またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択され、好ましくは、前記突然変異が結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼの変性をもたらし、かつ配列番号５のアミノ酸残基３２９、３６４、３７６、３８２、および４５８またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択される位置で発生し、好ましくは、前記突然変異が、ａ）配列番号５の位置３２９にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換、ｂ）配列番号５の位置３６４にあるリジン残基のためのアスパラギン置換、ｃ）配列番号５の位置３７６にあるバリン残基のためのメチオニン置換、ｄ）配列番号５の位置３８２にあるプロリン残基のためのセリン置換、ｄ）配列番号５の位置４５８にあるプロリン残基のためのセリン置換、およびｅ）それらのうちの二つ以上の任意の組み合わせから成る群から選択されるものと、
    （ｉｉ）ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異を含むが、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、好ましくは、前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼが配列番号２４または２５またはその組み合わせから選択され、好ましくは、前記突然変異が結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼの変性をもたらし、かつ配列番号１７のアミノ酸残基４２２または４４９またはその組み合わせで発生し、好ましくは前記突然変異は、ａ）配列番号１７の位置４２２にあるトリプトファン残基のための終止コドン置換、ｂ）配列番号１７の位置４４９にあるプロリン残基のためのロイシン置換、およびｃ）その組み合わせから成る群から選択されるものと、
    （ｉｉｉ）ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異を含むが、ここで前記突然変異は結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの発現または機能の低減をもたらし、好ましくは前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼが、配列番号３２〜３５またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択され、好ましくは、前記突然変異が結果的に前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼの変性をもたらし、かつ配列番号２６のアミノ酸残基７９、１０７、３８２、４１９またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせから成る群から選択される位置で発生し、好ましくは、前記突然変異は、ａ）配列番号２６の位置７９にあるグリシン残基のためのセリン置換、ｂ）配列番号２６の位置１０７にあるプロリン残基のためのセリン置換、ｃ）配列番号２６の位置３８２にあるプロリン残基のためのセリン置換、ｄ）配列番号２６の位置４１９にあるプロリン残基のためのセリン置換、およびｅ）その任意の組み合わせから成る群から選択されるものとをさらに含む、たばこ植物体細胞。
  7. 請求項１または請求項２に記載の突然変異体、非天然、または遺伝子組み換えのたばこ植物体細胞であって、
    （ｉ）ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異、ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異およびＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異であって、前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼが配列番号１３（Ｗ３２９Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼが配列番号２４（Ｗ４２２Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼが配列番号３３（Ｇ７９Ｓ）に規定された配列を含むものであるか、または
    （ｉｉ）ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異、ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異およびＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異であって、前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼが配列番号１３（Ｗ３２９Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼが配列番号２４（Ｗ４２２Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼが配列番号３４（Ｐ１０７Ｓ）に規定された配列を含むものであるか、または
    （ｉｉｉ）ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異、ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異およびＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異であって、前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼが配列番号１３（Ｗ３２９Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼが配列番号２４（Ｗ４２２Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼが配列番号３５（Ｐ３８２Ｓ）に規定された配列を含むもの。
    （ｉｖ）ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異、ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異およびＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼをコードする遺伝子における１つ以上の突然変異であって、前記ＣＹＰ８２Ｅ４ニコチンデメチラーゼが配列番号１３（Ｗ３２９Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ５ニコチンデメチラーゼが配列番号２４（Ｗ４２２Ｓｔｏｐ）に規定された配列を含み、前記ＣＹＰ８２Ｅ１０ニコチンデメチラーゼが配列番号３２（Ｐ４１９Ｓ）に規定された配列を含むものをさらに備えた、たばこ植物体細胞。
  8. 前記突然変異がヘテロ接合性またはホモ接合性の突然変異である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の、突然変異体、非天然、または遺伝子組み換えのたばこ植物体細胞。
  9. 前記植物体細胞が１％未満のニコチンからノルニコチンへの変換を持つ、請求項１〜８のいずれか１項に記載の突然変異体、非天然、または遺伝子組み換えのたばこ植物体細胞。
  10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の植物体細胞を含む、突然変異体、非天然、または遺伝子組み換えの植物体またはその構成要素またはその部分。
  11. 請求項１０に記載の植物体に由来するバイオマス、種子、幹、花または葉を含む、植物材料。
  12. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の植物体細胞、請求項１０の植物体の少なくとも一部、または請求項１１に記載の植物材料を含む、たばこ製品。
  13. ノルニコチンおよび／またはＮＮＮのレベルが低減されたたばこ植物体を調製するための方法であって、前記方法が、
    （ａ）（ｉ）機能的ニコチンＮ−デメチラーゼをコードし、かつ配列番号２との少なくとも９５％の配列同一性を有する配列を含む、それから構成される、またはそれから実質的に構成されるポリヌクレオチドを提供する工程と、
    （ｂ）１つ以上の突然変異を前記たばこ植物体の前記ポリヌクレオチドに挿入して突然変異体たばこ植物体を生成する工程と、
    （ｃ）随意に前記たばこ植物材料を乾燥処理する工程と、
    （ｄ）前記突然変異体たばこ植物体中のノルニコチンおよび／またはＮＮＮの前記レベルを測定する工程とを含み、対照たばこ植物体と比較した前記突然変異体たばこ植物体中のノルニコチンおよび／またはＮＮＮの前記レベルの低下が、前記突然変異体たばこ植物体における前記ノルニコチンおよび／またはＮＮＮのレベルが低減されたことを示すものである、方法。
  14. 工程（ｂ）における前記たばこ植物体が、突然変異体たばこ植物体であり、好ましくは、前記突然変異体たばこ植物体が１つ以上のさらなるニコチンＮ−デメチラーゼ遺伝子における１つ以上の突然変異を含む、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記突然変異体たばこ植物体が、ＣＹＰ８２Ｅ４、ＣＹＰ８２Ｅ５またはＣＹＰ８２Ｅ１０またはそれらのうちの二つ以上の組み合わせの群から構成される前記遺伝子における１つ以上のさらなる突然変異を持つ、請求項１４に記載の方法。
  16. 前記植物または植物材料に由来する前記たばこ植物体、たばこ植物材料またはたばこの煙において、低いレベルのノルニコチンおよび／またはＮＮＮと関連するたばこ植物体における１つ以上の突然変異を同定するための方法であって、前記方法が、
    （ａ）対照たばこ植物体と比較して低いレベルのノルニコチンおよび／またはＮＮＮを有するたばこ植物体を同定する工程と、
    （ｂ）工程（ａ）で同定された前記たばこ植物体に由来する核酸試料を提供する工程と、
    （ｃ）工程（ｂ）での前記核酸試料を前記対照植物中には存在しない配列番号１の配列における１つ以上の突然変異の存在についてスクリーニングする工程と、
    （ｄ）工程（ｃ）で同定された前記１つ以上の突然変異を、たばこ植物体中のノルニコチンおよび／またはＮＮＮの前記レベルを低減させる周知の突然変異と随意に比較する工程と、
    （ｅ）低いレベルのノルニコチンおよび／またはＮＮＮと関連した１つ以上の突然変異を同定する工程とを含む、方法。
  17. 対照植物材料と比較して低いレベルのノルニコチンを持つか、または対照植物材料と比較してその中に低いレベルの少なくともＮＮＮを持つか、またはその組み合わせを持つ乾燥処理済み植物材料、好ましくは、乾燥処理済みの葉、または花を製作する方法であって、
    （ａ）請求項１０に記載の植物または請求項１１に記載の前記植物材料を提供する工程と、
    （ｂ）随意に、前記植物材料をそこから収穫する工程と、
    （ｃ）少なくともノルニコチンまたはＮＮＮの前記レベルが対照の乾燥処理済み植物材料よりも低くなるような期間だけ前記植物材料を乾燥処理する工程とを含む、方法。
  18. 単離ポリヌクレオチド配列であって、
    （ｉ）配列番号２の前記ヌクレオチド配列と、
    （ｉｉ）配列番号２との少なくとも９５％の配列同一性を有するヌクレオチド配列と、
    （ｉｉｉ）（ｉｉ）によるヌクレオチド配列の断片であって、前記断片が配列番号２の少なくとも１５個の隣接するヌクレオチドを含むものの中から選択される配列を含む、単離ポリヌクレオチド配列。
  19. 請求項１８に記載のポリヌクレオチドによってコードされる単離ポリペプチド。
  20. 単離ポリペプチドであって、
    （ｉ）配列番号３の前記アミノ酸配列と、
    （ｉｉ）配列番号３との少なくとも９５％の配列同一性を持つアミノ酸配列と、
    （ｉｉｉ）（ｉｉ）によるアミノ酸配列の断片であって、前記断片が配列番号３の少なくとも１５個の隣接するアミノ酸を含み、前記１５個のアミノ酸が、配列番号３の残基１〜１５、３３０〜３４５、４２０〜４５０および４８０〜５１０に規定された少なくとも一つの配列と重なるものの中から選択される配列を含む、単離ポリペプチド。
  21. 請求項１８に記載の単離ポリヌクレオチドを含む、構築物、ベクターまたは発現ベクター。
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