JP4161597B2 - Method for analyzing agonist activity against cytokinin receptors - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サイトカイニン受容体に対する被験物質のアゴニスト活性の分析方法等に関する。
【0002】
【従来の技術】
サイトカイニンは、高等植物の細胞分裂と分化に関する植物ホルモンであり、高等植物細胞の分裂の誘起、カルスや髄から茎葉への分化、葉の黄化や落葉、落果等の防止、頂芽優先の打破等の作用を示すことが知られている重要な生理活性物質である〔Cytokinins: Chemistry, Activity, and Function, CRC Press (1994)〕。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
サイトカイニン様活性を有する物質は、植物生長調節剤、例えば、果樹であるリンゴ、ミカンなどの落果防止剤、植物の草丈を調節することによるイネ、ムギなどの倒伏防止剤、収穫後の果実の甘味増強剤などとして利用可能である。
このようなサイトカイニン様活性を有する物質を見出す方法として、被験物質を植物個体に直接散布してその生理的な変化を観察、評価する方法を用いることができる。当該方法は、植物個体に直接散布するに足る量の被験物質を準備することを必要とし、また前記植物個体の育成や被験物質散布後の植物個体の生理的変化の観察、評価に多大な時間を要する、といった問題があった。そこで、少量の被験物質で迅速にサイトカイニン様活性を有する物質を見出すための種々な方法の開発が求められていた。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、かかる状況のもと鋭意検討した結果、サイトカイニン受容体として機能するタンパク質を見出し、そして当該サイトカイニン受容体を利用することによってサイトカイニン受容体に対する被験物質のアゴニスト活性の分析が可能であること、及び、当該分析方法を使用することでサイトカイニン様活性を有する物質を少量のサンプルでかつ迅速に探索することが可能となることを見出して本発明に至った。
【0005】
即ち、本発明は、
1.サイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性の分析方法であって、
(1)下記のいずれかのサイトカイニン受容体(以下、本サイトカイニン受容体と記すこともある。)をコードするDNAが導入されてなる形質転換細胞に被験物質を接触させる第一工程、及び
(2)前記第一工程後に、前記形質転換細胞内で発現されたサイトカイニン受容体からの細胞内信号伝達の有無又はその量を測定する第二工程
を有することを特徴とする分析方法(以下、本発明分析方法と記すこともある。);
(a)配列番号2で示されるアミノ酸配列を有するサイトカイニン受容体
(b)配列番号4で示されるアミノ酸配列を有するサイトカイニン受容体
(c)天然型サイトカイニン受容体が有する複数の膜貫通領域のうち、その一部の膜貫通領域が欠失しているものであって、かつ膜貫通領域を少なくとも1個以上有するサイトカイニン受容体
(d)配列番号2で示されるアミノ酸配列のうち、アミノ酸番号196から1176で示されるアミノ酸配列からなるサイトカイニン受容体
(e)配列番号2で示されるアミノ酸配列のうち、アミノ酸番号50から1176で示されるアミノ酸配列からなるサイトカイニン受容体
(f)配列番号4で示されるアミノ酸配列のうち、アミノ酸番号32から1036で示されるアミノ酸配列からなるサイトカイニン受容体
(g)互いにホモな由来であるサイトカイニン受容体の細胞外領域、サイトカイニン受容体の膜貫通領域及びサイトカイニン受容体のヒスチジンキナーゼ領域と、前記領域に対してヘテロな由来であるヒスチジンキナーゼのレシーバー領域とから構成されるキメラ型サイトカイニン受容体
(h)上記(a)、(b)、(d)、(e)又は(f)のアミノ酸配列において1もしくは複数のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列を有するサイトカイニン受容体
2.前記形質転換細胞が、サイトカイニン受容体からの細胞内信号伝達によって細胞生育が直接的に制御される機能を有する細胞であって、前記細胞内信号伝達の有無又はその量を、前記形質転換細胞の生育量を指標として測定することを特徴とする前項1記載の分析方法;
3.前記形質転換細胞が、細胞固有のヒスチジンキナーゼ活性よりも低いヒスチジンキナーゼ活性を有するように改良された宿主細胞に本サイトカイニン受容体をコードするDNAが導入されてなる形質転換細胞であることを特徴とする前項1記載の分析方法;
4.前記形質転換細胞が、一つ以上のヒスチジンキナーゼを欠失させることにより細胞固有のヒスチジンキナーゼ活性よりも低いヒスチジンキナーゼ活性を有するように改良された宿主細胞に本サイトカイニン受容体をコードするDNAが導入されてなる形質転換細胞であることを特徴とする前項1記載の分析方法;
5.前記形質転換細胞が、サイトカイニン受容体を有さない宿主細胞に本サイトカイニン受容体をコードするDNAが導入されてなる形質転換細胞であることを特徴とする前項1記載の分析方法;
6.前記形質転換細胞が酵母であることを特徴とする前項1記載の分析方法;
7.前記形質転換細胞が出芽酵母であることを特徴とする前項1記載の分析方法;
8.異なる2種以上の被験物質のアゴニスト活性を請求項1記載の分析方法により各々分析し、各被験物質と接触した形質転換細胞について測定されたサイトカイニン受容体からの細胞内信号伝達の有無又はその量を比較することにより得られる差異に基づき、前記物質のサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性を評価することを特徴とするサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性の検定方法;
9.異なる2種以上の物質のうち、少なくとも一つの物質がサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性を有さない物質であることを特徴とする前項8記載の検定方法;
10.前項8記載の検定方法により評価されたサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性に基づきサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性を有する物質を選抜することを特徴とするサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性物質の探索方法;および
11.前項10記載の探索方法により選抜された物質を有効成分として含有することを特徴とする植物生育調節剤;
を提供するものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、詳細に本発明を説明する。
サイトカイニン受容体は、例えば、カイネチン、ゼアチン等のプリン系サイトカイニン、N−フェニル−N’−(4−ピリジル)ウレア等のウレア系サイトカイニン等のサイトカイニンに特異的に結合し、Two-Component regulatory system(又はHis to Asp phosphorelay system)と呼ばれる細胞内信号伝達メカニズムによって高等植物細胞の増殖、分化を制御する機能を有するタンパク質である。本発明で用いられるサイトカイニン受容体とは、ヒスチジンキナーゼファミリーに属しており、細胞外領域、膜貫通領域、ヒスチジンキナーゼ領域(細胞内でヒスチジンキナーゼ活性を有しかつ活性部位となるHis残基を保持する領域)及びレシーバー領域(リン酸基転移の受容部を有しかつ活性部位となるAsp残基を保持する領域)から構成されているタンパク質である。
【0007】
サイトカイニン受容体の具体的な例としては、例えば、配列番号2又は4で示されるアミノ酸配列を有するサイトカイニン受容体、配列番号2又は4で示されるアミノ酸配列において1もしくは複数のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列を有するサイトカイニン受容体、配列番号2又は4で示されるアミノ酸配列をコードする塩基配列を有するDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAによりコードされるアミノ酸配列からなるサイトカイニン受容体、後述する膜貫通領域一部欠失型サイトカイニン受容体、後述するキメラ型サイトカイニン受容体等を挙げることができる。ここで、「複数のアミノ酸」とは、より具体的には、2個〜約20個程度のアミノ酸を意味し、例えば、2個〜約10個のアミノ酸、2個〜5個のアミノ酸を一例としてあげることができる。また、「1もしくは複数のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列」としては、例えば、欠失、置換もしくは付加される前のアミノ酸配列に対して80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を一例としてあげることもできる。
これらの「アミノ酸が欠失、置換もしくは付加」や「80%以上の配列同一性」には、配列番号2又は4で示されるアミノ酸配列を有するタンパク質が細胞内で受けるプロセシング、該タンパク質が由来する生物の種差、個体差、組織間の差異等により天然に生じる変異等が含まれる。
本発明において「配列同一性」とは、2つのDNA又は2つのタンパク質間の配列の同一性及び相同性をいう。前記「配列同一性」は、比較対象の配列の領域にわたって、最適な状態にアラインメントされた2つの配列を比較することにより決定される。ここで、比較対象のDNA又はタンパク質は、2つの配列の最適なアラインメントにおいて、付加又は欠失(例えばギャップ等)を有していてもよい。このような配列同一性に関しては、例えば、Vector NTIを用いて、ClustalWアルゴリズム(Nucleic Acid Res.,22(22):4673-4680(1994)を利用してアラインメントを作成することにより算出することができる。尚、配列同一性は、配列解析ソフト、具体的にはVector NTI、GENETYX-MACや公共のデータベースで提供される解析ツールを用いて測定される。前記公共データベースは、例えば、ホームページアドレスhttp://www.ddbj.nig.ac.jpにおいて、一般的に利用可能である。
【0008】
前記「ストリンジェントな条件下でハイブリダイズする」に関して、ここで使用されるハイブリダイゼーションは、例えば、Sambrook J., Frisch E. F., Maniatis T.著、モレキュラークローニング第2版(Molecular Cloning 2nd edition)、コールド スプリング ハーバー ラボラトリー発行(Cold Spring Harbor Laboratory press)等に記載される通常の方法に準じて行うことができる。また「ストリンジェントな条件下」とは、例えば、6×SSC(1.5M NaCl、0.15M クエン酸三ナトリウムを含む溶液を10×SSCとする)溶液中で65℃にてハイブリッドを形成させた後、1×SSCで室温にて洗浄するような条件等を挙げることができる。洗浄ステップにおける塩濃度は、例えば、1×SSCで室温の条件(低ストリンジェンシーな条件)から0.1×SSCで室温の条件(高ストリンジェンシーな条件)から選択することができる。洗浄ステップにおける温度は、例えば、室温(低ストリンジェンシーな条件)から68℃(高ストリンジェンシーな条件)から選択することができる。また、塩濃度と温度の両方を変えることもできる。
【0009】
(本サイトカイニン受容体をコードするDNAが導入されてなる形質転換細胞の作製)
本サイトカイニン受容体をコードするDNAが導入されてなる形質転換細胞は、本サイトカイニン受容体をコードするDNA、即ち、本サイトカイニン受容体のアミノ酸配列をコードする塩基配列を有するDNA等を、以下のようにして宿主細胞に導入・発現させることにより得ることができる。以下、該形質転換細胞の作製方法についてその一例を示す。
【0010】
(1)cDNAの調製
まず、例えば、J.,Sambrook, E.,F.,Frisch, T.,Maniatis著、モレキュラークローニング第 2 版(Molecular Cloning 2nd edition)記載の方法に準じて、高等植物等の植物等から全RNAを調製する。具体的には、例えば、イネ、トウモロコシ、ムギ等の単子葉植物、タバコ、ダイズ、アラビドプシス等の双子葉植物等である高等植物からその組織の一部を採取した後、当該組織を液体窒素中で凍結させた後、乳鉢などにより物理的に磨砕し、(a)得られた磨砕物に、塩酸グアニジンとフェノールとを含む溶液又はSDSとフェノールとを含む溶液を添加して全RNAを得る方法、(b)前述の磨砕物にグアニジンチオシアネートを含む溶液を添加して、さらにCsClを加え遠心分離することにより全RNAを得る方法等を用いればよい。当該操作には、例えば、ISOGEN(ニッポンジーン社製)、RNeasy Total RNA Purification Kit(QIAGEN社製)などの市販のキットを用いることもできる。
【0011】
次いで、全RNAからmRNAを調製する。例えば、セルロース又はラテックスに結合されたオリゴdT鎖とmRNAのポリA鎖とのハイブリダイゼーションを利用した方法等を用いることができる。当該操作には、例えば、mRNA Purification Kit(アマシャムファルマシア社製)、OligotexTM−dT30〈Super〉(宝酒造社製)等の市販のキットを用いることができる。
さらに、このようにして調製されたmRNA(ポリA鎖を有するmRNA)を用いてcDNAを作製する。例えば、オリゴdT鎖又はランダムプライマーをmRNAにアニールさせた後に、逆転写酵素を作用させることによりcDNAを作製すればよい。またさらに、当該cDNAに、例えば、RNaseH、DNA PolymeraseIを作用させることにより、2本鎖cDNAを作製することができる。当該操作には、SMARTTM PCR cDNA Synthesis Kit(クロンテック社製)、cDNA Synthesis Kit(宝酒造社製)、cDNA Synthesis Kit(アマシャムファルマシア社製)、ZAP-cDNA Synthesis Kit(Stratagene社製)等の市販のキットを用いることができる。
【0012】
(2)クローニング
このように調製されたcDNAから、例えば、配列番号1又は3で示される塩基配列の部分塩基配列を有するDNAをプライマーとして用いるポリメラーゼチェイン反応(以下、PCRと記す。)や、配列番号1又は3で示される塩基配列の部分塩基配列を有するDNAをプローブとして用いるハイブリダイゼーション法により、本サイトカイニン受容体をコードするDNAを取得することができる。
【0013】
PCRを用いる場合には、約20bpから約40bp程度の塩基配列、例えば、配列番号1又は3で示される塩基配列の5’非翻訳領域及び3’非翻訳領域からそれぞれ選択した塩基配列に基いて設計、合成したDNAをプライマーセットとして用いることができる。当該プライマーセットとしては、例えば、配列番号9で示される塩基配列からなるDNAと配列番号10で示される塩基配列からなるDNAとのセットをプライマーセットを挙げることができる。用いられるPCR反応液は、cDNA250ngにキット指定の反応液を添加することにより調製すればよい。PCR反応条件としては、使用するプライマーセットによって適宜変更することができるが、例えば、94℃で2分間保温し、次に約8℃で3分間保温した後、94℃で30秒間、55℃で30秒間、72℃で4分間のサイクルを40サイクル程度繰り返す条件や、94℃で5秒間次いで72℃で4分間の保温を1サイクルとしてこれを5から10サイクル行い、さらに、94℃で5秒間保温し、次いで70℃で4分間保温するサイクルを1サイクルとしてこれを20から40サイクル程度繰り返す条件をあげることができる。当該操作には、例えば、Takara HeraculaseTM(宝酒造社製)、Advantage cDNA PCR Kit(クロンテック社製)に含まれるDNAポリメラーゼ、TAKARA Ex Taq(宝酒造社製)、PLATINUMTM PCR SUPER Mix(ライフテックオリエンタル社製)等の市販のキットを用いることができる。
【0014】
ハイブリダイゼーション法を用いる場合には、例えばクローニングとシークエンス:植物バイオテクノロジー実験マニュアル(渡辺、杉浦編集、農村文化社1989年)記載の方法に準じてクローニングを行うことができる。
用いられるプローブは、配列番号1又は3で示される塩基配列の部分塩基配列を有するDNA(約200塩基〜約500塩基程度の鎖長)を合成し、当該DNAを、例えば、Random Primed DNA Labelling Kit(ベーリンガー社製)、Random Primer DNA Labelling Kit Ver.2(宝酒造社製)、ECL Direct Nucleic Acid Labelling and Ditection System(アマシャムファルマシア社製)、Megaprime DNA-labelling system(アマシャムファルマシア社製)等を用いた公知の方法に準じてラジオアイソトープ標識又は蛍光標識することにより得ることができる。ハイブリダイゼーション条件としては、例えば、ストリンジェントな条件をあげることができ、具体的には、例えば、6×SSC(0.9M NaCl、0.09Mクエン酸三ナトリウム)、5×デンハルト溶液(0.1%(w/v) フィコール400、0.1%(w/v) ポリビニルピロリドン、0.1%BSA)、0.5%(w/v) SDS及び100μg/ml変性サケ精子DNA存在下に、又は100μg/ml変性サケ精子DNAを含むDIG EASY Hyb溶液(ベーリンガーマンハイム社)中で、65℃で保温し、次いで1×SSC(0.15M NaCl、0.015Mクエン酸三ナトリウム)及び0.5%SDS存在下に、室温で15分間の保温を2回行い、さらに0.1×SSC(0.015M NaCl、0.0015Mクエン酸三ナトリウム)及び0.5%SDS存在下に、68℃で30分間保温する条件をあげることができる。
シロイヌナズナのサイトカイニン受容体をコードするDNAを得るためには、まずシロイヌナズナcDNAライブラリーファージ液 (約1000000pfu)を鋳型にして、TAKARA LA taqTM(宝酒造社製)を用いて、配列番号11に示されるDNAと配列番号12に示されるDNAとをプライマーセットとしてPCRを行うことによりプローブとするDNAを増幅し、これを取得すればよい。用いられるPCR反応液は、DNAライブラリー250ngにキット指定の反応液を添加することにより調製すればよい。
PCR反応条件としては、例えば、94℃で2分間保温し、次に8℃で3分間保温した後、94℃で30秒間、55℃で30秒間、68℃で5分間のサイクルを40サイクル繰り返すことにより増幅を行う条件をあげることができる。
次に、増幅・取得されたDNAを鋳型にして、Megaprime DNA-labelling system(アマシャムファルマシア社製)を用いて、当該キット指定の反応液を用いることにより32Pでラベルされたプローブを作製することができる。このようにして作製されたプローブを用いて通常の方法に従ってコロニーハイブリダイゼーションを行い、6×SSC(0.9M NaCl、0.09Mクエン酸三ナトリウム)、5×デンハルト溶液(0.1%(w/v) フィコール400、0.1%(w/v) ポリビニルピロリドン、0.1%BSA)、0.5%(w/v) SDS及び100μg/ml変性サケ精子DNA存在下に、又は100μg/ml変性サケ精子DNAを含むDIG EASY Hyb溶液(ベーリンガーマンハイム社)中で、65℃で保温し、次いで1×SSC(0.15M NaCl、0.015Mクエン酸三ナトリウム)及び0.5%SDS存在下に、室温で15分間の保温を2回行い、さらに0.1×SSC(0.015M NaCl、0.0015Mクエン酸ナトリウム)及び0.5%SDS存在下に、68℃で30分間保温することにより当該プローブにハイブリダイズするクローンを得ることができる。
【0015】
また、本サイトカイニン受容体をコードするDNAは、例えば、配列番号1又は3で示される塩基配列に基づいて、例えば、ホスファイト・トリエステル法(Hunkapiller,M.et al., Nature, 310, 105, 1984)等の通常の方法に準じて、核酸の化学合成を行うことにより調製することもできる。
【0016】
上記のようにして得られた本サイトカイニン受容体をコードするDNAは、「Molecular Cloning:A Laboratory Manual 2nd edition」(1989), Cold Spring Harbor Laboratory Press、「Current Protocols In Molecular Biology」(1987), John Wiley & Sons,Inc.ISBN0-471-50338-X等に記載される通常の方法に準じてベクターにクローニングすればよい。用いられるベクターとしては、例えば、pBlueScriptIIベクター(Stratagene社製)、pUC18/19ベクター(宝酒造社製)、TAクローニングベクター(Invitrogen社製)等をあげることができる。
尚、クローニングされたDNAの塩基配列は、Maxam Gilbert法 (例えば、Maxam,A.M & W.Gilbert, Proc.Natl.Acad.Sci.USA, 74, 560, 1977 等に記載される)やSanger法(例えばSanger,F. & A.R.Coulson, J.Mol.Biol., 94, 441, 1975、Sanger,F, & Nicklen and A.R.Coulson., Proc.Natl.Acad.Sci.USA, 74, 5463, 1977等に記載される)等により確認すればよい。当該操作には、例えば、Termo Seqenase II dye terminator cycle sequencing kit(アマシャムファルマシア社製)、Dye Terminator Cycle Sequencing FS Ready Reaction Kit(PEバイオシステムズジャパン社製)等の市販キットを用いることができる。
【0017】
(3)発現ベクターの構築
本サイトカイニン受容体をコードするDNAの発現ベクターの構築は、通常の方法(例えば、J.,Sambrook, E.,F.,Frisch, T.,Maniatis著、モレキュラークローニング第2版(Molecular Cloning 2nd edition)、コールド スプリング ハーバー ラボラトリー発行(Cold Spring Harbor Laboratory press)等に記載されている方法)に準じて行えばよい。
例えば、形質転換する宿主細胞において利用可能なベクター、例えば、宿主細胞中で複製可能な遺伝情報を含み、自立的に増殖できるベクターであって、さらに、宿主細胞からの単離・精製が可能であり、検出可能なマーカーを持っていてもよいベクター(具体的には、大腸菌等の細菌を宿主細胞とする場合には、例えば、プラスミドpUC119(宝酒造(株)製)やファージミドpBluescriptII(ストラタジーン社製)等を使用すればよい。酵母を宿主細胞とする場合には、例えば、プラスミドpACT2(Clontech社製)等を使用すればよい。植物細胞を宿主細胞とする場合には、例えば、プラスミドpBI221 (Clontech 社)等を使用すればよい。)に、本サイトカイニン受容体をコードするDNAを組み込むことにより構築すればよい。
【0018】
本サイトカイニン受容体をコードするDNAの上流に、宿主細胞で機能可能なプロモーターを機能可能な形で結合する形で前記ベクターに組み込むことにより、本サイトカイニン受容体をコードするDNAを宿主細胞で発現させることが可能となる発現ベクターを構築することができる。ここで、「機能可能な形で結合させる」とは、宿主細胞においてプロモーターの制御下に本サイトカイニン受容体をコードするDNAが発現するように、当該プロモーターと本サイトカイニン受容体をコードするDNAとを結合させることを意味する。宿主細胞で機能可能なプロモーターとしては、例えば、宿主細胞が大腸菌である場合には、大腸菌のラクトースオペロンのプロモーター(lacP)、トリプトファンオペロンのプロモーター(trpP)、アルギニンオペロンのプロモーター(argP)、ガラクトースオペロンのプロモーター(galP)、tacプロモーター、T7プロモーター、T3プロモーター、λファージのプロモーター(λ-pL、λ-pR)等をあげることができる。また、宿主細胞が酵母である場合には、ADH1プロモーター(尚、ADH1プロモーターは、例えばADH1プロモーター及び同ターミネーターを保持する酵母発現ベクターpAAH5 〔Washington Research Fundation から入手可能、Ammerer ら、Method in Enzymology、101 part(p.192-201)〕から通常の遺伝子工学的方法により調製することができる。ADH1プロモーターは、Washington Research Fundation の米国特許出願第299,733 に含まれており、米国において、工業的、商業目的で使用する場合は、権利者からの権利許諾を必要とする。)等をあげることができる。宿主細胞が植物細胞である場合には、例えば、ノパリン合成酵素遺伝子(NOS)プロモーター、オクトピン合成酵素遺伝子(OCT)プロモーター、カリフラワーモザイクウィルス(CaMV)由来19Sプロモーター、CaMV由来35Sプロモーター等をあげることができる。
【0019】
また、本サイトカイニン受容体をコードするDNAを、宿主細胞において機能可能なプロモーターをあらかじめ保有するベクターに組み込む場合には、当該ベクターが保有するプロモーターと本サイトカイニン受容体をコードするDNAとが機能可能な形で結合するように、当該プロモーターの下流に本サイトカイニン受容体をコードするDNAを挿入すればよい。例えば、前述の酵母用プラスミドpACT2はADH1プロモーターを有しており、当該プラスミドのADH1プロモーターの下流に本サイトカイニン受容体をコードするDNAを挿入すれば、本サイトカイニン受容体をコードするDNAを、例えば、CG1945(Clontech社製)等の酵母内で発現させることが可能となる発現ベクターを構築することができる。
【0020】
(4)形質転換細胞の作製
構築された発現ベクターを宿主細胞に通常の方法に準じて導入することにより、本発明において用いられる形質転換細胞を作製することができる。形質転換細胞を作製するために用いられる宿主細胞としては、例えば、細菌、酵母、植物細胞等を挙げることができる。細菌としては、例えば、大腸菌、セラチア属、バチルス属、ブレビバクテリウム属、コリネバクテリウム属、ミクロバクテリウム属等に属する細菌を挙げることができる。酵母としては、出芽酵母、分裂酵母を挙げることができ、さらに具体的には、例えば、サッカロマイセス属、スキゾサッカロマイセス属等に属する酵母を挙げることができる。植物細胞としては、例えば、タバコの培養細胞であるBY-2 株、トウモロコシ(Black Mexican Sweet)の培養細胞であるBMS 株等を挙げることができる。
発現ベクターを上記の宿主細胞に導入する方法としては、形質転換される宿主細胞に応じた通常の導入方法を適用することができる。例えば、宿主細胞として細菌を用いる場合には、「モレキュラー・クローニング」(J.Sambrookら、コールド・スプリング・ハーバー、1989年)等に記載される塩化カルシウム法やエレクトロポレーション法等の通常の導入方法を用いることにより前記発現ベクターを宿主細胞に導入することができる。宿主細胞として酵母を用いる場合には、例えば、リチウム法を基にしたYeast transformation kit(Clontech社製)等を用いることにより前記発現ベクターを宿主細胞に導入することができる。また、宿主細胞として植物細胞を用いる場合には、例えば、アグロバクテリウム感染方法(特公平2-58917及び特開昭60-70080)、プロトプラストへのエレクトロポレーション方法(特開昭60-251887及び特開平5-68575)、パーティクルガン方法(特表平5-508316及び特開昭63-258525)等の通常の導入方法を用いることにより前記発現ベクターを宿主細胞に導入することができる。
【0021】
(膜貫通領域一部欠失型サイトカイニン受容体−膜貫通回数変異型サイトカイニン受容体−を発現させた形質転換細胞)
本発明において用いられるサイトカイニン受容体としては、天然型サイトカイニン受容体が有する複数(通常2個〜4個程度)の膜貫通領域のうち、その一部の膜貫通領域が欠失しているものであって、膜貫通領域を少なくとも1個以上有するサイトカイニン受容体(尚、本願中では、膜貫通領域一部欠失型サイトカイニン受容体と記すこともある。)を挙げることもできる。ここで、「天然型サイトカイニン受容体」とは、同種の生物間において最も高い頻度で存在しているアミノ酸配列を有するサイトカイニン受容体を意味しており、一般的に野生型サイトカイニン受容体とも呼ばれているものである。
このような膜貫通領域一部欠失型サイトカイニン受容体としては、より具体的には、天然型サイトカイニン受容体から膜貫通領域の一部分、例えば膜貫通領域1個〜2個程度、が欠失しており、天然型サイトカイニン受容体が有する膜貫通領域の個数よりも少ない個数の膜貫通領域を保持するようなサイトカイニン受容体などをあげることができる。サイトカイニン受容体の膜貫通領域の構造は、例えば、配列番号2、4又は6に示されるアミノ酸配列について、http://www.ch.embnet.org/software/TMPRED_form.html から利用可能である構造予測ソフトウエア等を用いて推定することができる。
【0022】
具体的には、配列番号2で示されるアミノ酸配列のうち、アミノ酸番号196〜1176で示されるアミノ酸配列からなるサイトカイニン受容体(膜貫通領域2個)、配列番号2で示されるアミノ酸配列のうち、アミノ酸番号50〜1176で示されるアミノ酸配列からなるサイトカイニン受容体(膜貫通領域3個)、配列番号4で示されるアミノ酸配列のうち、アミノ酸番号32〜1036で示されるアミノ酸配列からなるサイトカイニン受容体(膜貫通領域2個)、これらのサイトカイニン受容体が有するアミノ酸配列において1もしくは複数のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなるサイトカイニン受容体、例えばこれらのアミノ酸配列のアミノ末端に1つのメチオニンが付加されたアミノ酸配列からなるサイトカイニン受容体等を挙げることができる。
【0023】
上記の本サイトカイニン受容体をコードするDNAは、例えば、天然型サイトカイニン受容体をコードするDNAを、該受容体の膜貫通領域の一部をコードする塩基配列が欠失し、かつ天然型サイトカイニン受容体が有する膜貫通領域の個数よりも少ない個数の膜貫通領域をコードする塩基配列が保持されるように、通常の遺伝子工学的手法を用いて切断・結合することにより構築することができる。
当該サイトカイニン受容体をコードするDNAが導入されてなる形質転換細胞の作製は、前述の“(本サイトカイニン受容体をコードするDNAが導入されてなる形質転換細胞の作製)”に準ずればよい。
【0024】
(キメラ型サイトカイニン受容体を発現させる形質転換細胞)
本発明において用いられるサイトカイニン受容体としては、互いにホモな由来であるサイトカイニン受容体の細胞外領域、サイトカイニン受容体の膜貫通領域及びサイトカイニン受容体のヒスチジンキナーゼ領域と、前記領域に対してヘテロな由来であるヒスチジンキナーゼのレシーバー領域とから構成されるキメラ型サイトカイニン受容体を挙げることもできる。具体的には例えば、CRE1、AHK2、AHK3のいずれかのサイトカイニン受容体に由来する細胞外領域、膜貫通領域及びヒスチジンキナーゼ領域と、出芽酵母のSln1遺伝子にコードされるヒスチジンキナーゼに由来するレシーバー領域とから構成されるキメラ型サイトカイニン受容体を挙げることができる。
【0025】
サイトカイニン受容体をはじめとするヒスチジンキナーゼファミリーのタンパク質は、高等植物等の植物、微生物に共通して次のような配列を有している。即ち、細胞外領域、膜貫通領域(通常2個〜4個程度)、細胞内でヒスチジンキナーゼ活性を有しかつ活性部位となるHis残基を保持するヒスチジンキナーゼ領域及びリン酸基転移の受容部を有しかつ活性部位となるAsp残基を保持するレシーバー領域からなる。上記のキメラ型サイトカイニン受容体では、細胞外領域、膜貫通領域及びヒスチジンキナーゼ領域がいずれも同一のサイトカイニン受容体由来であるが、これに対してレシーバー領域が前者のサイトカイニン受容体とは異なるヒスチジンキナーゼファミリータンパク質に由来することが重要である。
当該キメラ型サイトカイニン受容体のレシーバー領域は、ヒスチジンキナーゼ領域からの信号伝達を受け取り、これを次のステップに伝えるような機能を有していればよく、サイトカイニン受容体の細胞外領域、膜貫通領域及びヒスチジンキナーゼ領域からなる領域に対してホモな由来であるレシーバー領域が本来有する機能を相補又は改良できるものであればよい。
このようなレシーバー領域としては、例えば、微生物由来のヒスチジンキナーゼが有するレシーバー領域(例えば、酵母、大腸菌等の微生物由来のヒスチジンキナーゼが有するレシーバー領域、さらに具体的には、出芽酵母由来のSln1遺伝子にコードされるヒスチジンキナーゼが有するレシーバー領域(例えば、配列番号7に示すアミノ酸配列を参照)、サルモネラ由来のChey遺伝子にコードされるヒスチジンキナーゼが有するレシーバー領域、大腸菌のハイブリッドセンサーであるRcsC遺伝子にコードされるヒスチジンキナーゼが有するレシーバー領域(Maeda T et al. Nature:369 242-245(1994)、例えば、配列番号8に示すアミノ酸配列を参照)、分裂酵母の細胞周期制御にかかわるPhks遺伝子にコードされるヒスチジンキナーゼが有するレシーバー領域(Shieh,JC et al, Gene Dev. 11, 1008-1022 (1997))等を用いることができる。
【0026】
ここで、サイトカイニン受容体のヒスチジンキナーゼ領域とは、例えば、複数の膜貫通領域の中で最もC末端側に存在する膜貫通領域のC末端側下流に存在する領域であって、Annual Review of Genetics 23:311-336(1989)、Microbiological Reviews 53(4): 450-490(1989)、Science 262:539-544(1993)およびScience 274:982-985(1996)に記載のように一般的なヒスチジンキナーゼに共通の5つの保存モチーフを有することを特徴とする領域であり、例えば配列番号2で示されるアミノ酸配列を有するサイトカイニン受容体(AHK2)では配列番号2の587番目のアミノ酸から844番目のアミノ酸までを含む領域であり、配列番号4で示されるアミノ酸配列を有するサイトカイニン受容体(AHK3)では配列番号4の450番目のアミノ酸から700番目のアミノ酸までを含む領域であり、配列番号6で示されるアミノ酸配列を有するサイトカイニン受容体(CRE1)では配列番号6の449番目のアミノ酸から714番目のアミノ酸までを含む領域である。
サイトカイニン受容体のレシーバー領域とは、例えば、ヒスチジンキナーゼ領域とサイトカイニン受容体のC末端との間に存在する領域であって、Annual Review of Genetics 23:311-336 (1989)、Science 262:539-544 (1993)およびScience 274:982-985 (1996)に記載のように一般的なヒスチジンキナーゼに共通の3つの保存モチーフを有することを特徴とする領域であり、例えばAHK2では配列番号2の891番目のアミノ酸から1163番目のアミノ酸までを含む領域であり、AHK3では配列番号4の746番目のアミノ酸から1018番目のアミノ酸までを含む領域であり、CRE1では配列番号6の763番目のアミノ酸から1038番目のアミノ酸までを含む領域である。
細胞外領域の少なくともひとつは、最もC末端側に存在する膜貫通領域と該膜貫通領域よりもひとつN末端側に存在する膜貫通領域との間に存在する領域(サイトカイニン認識に関与する領域)であって、Plant and Cell Physiology 42(2):231-235(2001)に記載のようにAHK2、AHK3、CRE1の3者間で50%以上保存されている領域であり、AHK2では配列番号2の259番目のアミノ酸から536番目のアミノ酸までを含む領域であり、AHK3では配列番号4の120番目のアミノ酸から399番目のアミノ酸までを含む領域であり、CRE1では配列番号6の132番目のアミノ酸から398番目のアミノ酸までを含む領域である。
【0027】
キメラ型サイトカイニン受容体をコードするDNAは、サイトカイニン受容体の細胞外領域、サイトカイニン受容体の膜貫通領域、サイトカイニン受容体のヒスチジンキナーゼ領域及びヒスチジンキナーゼのレシーバー領域の各領域をコードするDNAをそれぞれ調製し、これらを途中に終止コドンが現れないように、かつフレームがずれないように、必要に応じて適当なリンカーを挿入して、通常の遺伝子工学的手法を用いて連結することによって構築することができる。尚、サイトカイニン受容体の細胞外領域及びサイトカイニン受容体の膜貫通領域をコードするDNAや、サイトカイニン受容体の細胞外領域、サイトカイニン受容体の膜貫通領域及びサイトカイニン受容体のヒスチジンキナーゼ領域コードするDNAを、一分子のDNAとして調製して、キメラ型サイトカイニン受容体をコードするDNAの構築に用いてもよい。
【0028】
尚、前記各領域をコードするDNAは、公知の方法を用いてそれぞれ作製することができる。例えば、PCRによって作製する場合には、まず、増幅しようとする各領域をコードするDNAの5'端領域の塩基配列を有するオリゴヌクレオチド(5'側プライマー)及び3'端領域の塩基配列と相補的な塩基配列を有するオリゴヌクレオチド(3'側プライマー)をそれぞれ設計し、合成する。該プライマーは、通常14塩基程度以上35塩基程度以下のオリゴヌクレオチドであればよく、さらにこのプライマーの5'端側には、PCRによって増幅されたDNAどうしの連結又はこれらDNAとベクターとの連結の際に利用しうる制限酵素認識配列を設けておいてもよい。次いで、当該プライマーを用いてかつcDNAライブラリーを鋳型として、PCRに使用する通常の反応条件下で増幅反応を行えばよい。サイトカイニン受容体の細胞外領域、サイトカイニン受容体の膜貫通領域もしくはサイトカイニン受容体のヒスチジンキナーゼ領域をコードするDNAを調製する場合に使用される鋳型としては、例えば、高等植物等の植物由来のcDNAのライブラリーをあげることができる。また、ヒスチジンキナーゼのレシーバー領域をコードするDNAの調製の場合に使用される鋳型としては、例えば、通常の方法で調製された微生物由来のcDNAライブラリー又は全DNAがあげられる。
【0029】
当該キメラ型サイトカイニン受容体をコードするDNAが導入されてなる形質転換細胞の作製は、前述の“(本サイトカイニン受容体をコードするDNAが導入されてなる形質転換細胞の作製)”に準ずればよい。
【0030】
(サイトカイニンに関わる細胞内信号伝達系)
本発明において、前述のようにして作製された形質転換細胞内で発現されたサイトカイニン受容体からの細胞内信号伝達の有無又はその量を測定するには、形質転換細胞を作製するために使用される宿主細胞が本来有している細胞内信号伝達系を利用すればよい。また、当該宿主細胞に、Two-Component regulatory systemと呼ばれる細胞内信号伝達機能を担うレギュレーター及び/又はメディエーターをコードするDNAを導入・発現させ、これを細胞内信号伝達系として利用してもよい。利用可能なTwo-Component regulatory systemとしては、例えば、シロイヌナズナが有する5種類の受容体 ETR1、ETR2、ERS1、ERS2及びEIN4(Chang et al. Science 262:539-544(1993)、Hua et al. Science 269:1712-1714(1995)、Sakai et al. Plant Cell Physiol 39:1232-1239(1998))や浸透圧のセンサー機能を有するAtHK1(Urao Plant Cell 11:1743-1754(1999))に対応したTwo-Component regulatory system等を挙げることができる。
【0031】
また、このような形質転換細胞を作製するために使用される宿主細胞として、宿主細胞固有のヒスチジンキナーゼ活性よりも低いヒスチジンキナーゼ活性を有するように改良された宿主細胞を使用することもできる。例えば、天然の宿主細胞から一つ以上のヒスチジンキナーゼを欠失させることにより細胞固有のヒスチジンキナーゼ活性よりも低いヒスチジンキナーゼ活性を有するように改良された宿主細胞があげられる。ヒスチジンキナーゼ活性が低いとは、ヒスチジンキナーゼ領域の活性部位となるHis残基からレシーバー領域の活性部位となるAsp残基へのリン酸基の転移量が少ないことであり、その結果細胞内信号伝達の量が減少する。宿主細胞固有のヒスチジンキナーゼ活性よりも低いヒスチジンキナーゼ活性を有するように改良された宿主細胞では、例えば生育量の変化、形態の変化、形状の変化、細胞内での特定物質の生合成量の変化、特定物質の代謝量の変化などが起こることがある。具体的には、Saccharomyces cerevisiae等の出芽酵母由来の浸透圧センサー機能を有するタンパク質をコードするSln1遺伝子を欠損させた株(Maeda T et al. Nature:369 242-245(1994))等を挙げることができる。この株は、Saccharomyces cerevisiae に存在するヒスチジンキナーゼを欠失しているため、生育量が減少し、本サイトカイニン受容体を導入すると、該受容体からの細胞内信号伝達の有無又はその量を宿主細胞の生育量を指標としてより明確に検出できる。また、大腸菌由来のハイブリッドセンサーであるRcsC遺伝子の欠損株や分裂酵母の細胞周期制御にかかわるPhks遺伝子の欠損株等も好ましい態様の一例としてあげることができる。
【0032】
(サイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性の分析方法)
サイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性の分析方法において、本サイトカイニン受容体をコードするDNAが導入されてなる形質転換細胞に被験物質を接触させる第一工程の具体的な例としては、例えば、当該形質転換細胞を、被験物質を含む培地で培養する方法をあげることができる。当該形質転換細胞の培養は、液体培地中にて培養する液体培養や、前記液体培地に寒天等を加えた固体培地上にて培養する固体培養等いずれの形態であってもよい。前記培地中の被験物質の濃度としては、例えば、約1nM〜約1mMをあげることができ、好ましくは、約10nM〜約100μMがあげられる。培養時間としては、例えば、1時間以上3日間程度までをあげることができ、好ましくは、25時間から2日間程度までがあげられる。尚、サイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性を分析する場合には、被験物質を含む培地はサイトカイニン非添加培地を使用すればよい。
前記第一工程後に、前記形質転換細胞内で発現されたサイトカイニン受容体からの細胞内信号伝達の有無又はその量を測定し、得られた測定値を指標として、サイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性を分析する。
【0033】
具体的には、例えば、PTP2 Tyrosine phosphatase遺伝子(Ota et al, Proc.N.A.sci.USA, 89, 2355-2359 (1992))を導入したSln1遺伝子欠損株であるTM182(sln1Δ)株(Maeda T et al. Nature:369 242-245(1994))を宿主細胞として作製された形質転換細胞(即ち、サイトカイニン受容体からの細胞内信号伝達によって細胞生育が直接的に制御される機能を有する形質転換細胞)を使用する場合には、炭素源としてグルコースを用いた培地(寒天培地又は液体培地)、例えば、DOLU+Glu培地での当該形質転換細胞の生育量を指標としてサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性を測定すればよい。被験物質を加えたDOLU+Glu培地(サイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性を有する物質を含まない培地)を用いた場合、当該形質転換細胞を生育させうる被験物質はサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性を有すると評価することができる。尚、対照として、炭素源としてグルコースの替わりにガラクトースを用いた培地、例えばDOLU+Gal培地、での当該形質転換細胞の生育が、被験物質の有無に関わらず認められることを調べてもよい。
【0034】
また、Phks遺伝子欠損株である分裂酵母を宿主細胞として作製された形質転換細胞(即ち、サイトカイニン受容体からの細胞内信号伝達によって細胞生育が直接的に制御される機能を有する形質転換細胞)を使用する場合には、当該分裂酵母の分裂様式を顕微鏡下に観察すればよい。被験物質を含みかつサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性を有する物質を含まない培地を用いた場合、当該形質転換細胞を正常に分裂増殖させうる被験物質はサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性を有すると評価することができる。
cps-LacZを導入したRcsC遺伝子欠損大腸菌を宿主細胞として作製された形質転換細胞を使用する場合には、X-Galの発色を寒天培地又は液体培地で観察すればよい(Suzuki et al. Plant Cell Physiol 42:107-113(2001))。被験物質を含みかつサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性を有する物質を含まない培地を用いた場合、当該形質転換細胞を青色に着色させうる被験物質はサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性を有すると評価することができる。
【0035】
さらに、かかるサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性の分析方法により、異なる2種以上の物質(例えば、異なる2種以上の物質のうち、少なくとも一つの物質がサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性を有さない物質であることが好ましい。)のアゴニスト活性を各々分析し、各被験物質と接触した形質転換細胞について測定されたサイトカイニン受容体からの細胞内信号伝達の有無又はその量を比較することにより得られる差異に基づき、前記物質のサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性を評価・検定することもできる。
【0036】
そして、上述の検定方法により評価されたサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性に基づきサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性を有する物質を選抜することにより、サイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性物質を探索することもできる。
【0037】
上述の探索方法により選抜されたアゴニスト活性物質は、植物生育調節剤の有効成分として利用してもよい。
上記の植物生長調節剤の処理の対象となる植物としては、例えば、花卉・観葉植物等の鑑賞用植物、穀類・野菜・果樹等の作物、繊維植物、樹木、芝等が挙げられる。
当該植物生長調節剤は、通常、固体担体、液体担体等と混合し、必要により界面活性剤、その他の製剤用補助剤等を添加して、乳剤、水和剤、懸濁剤、水溶剤等に製剤化して用いられる。これらの製剤中にサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性物質が一般に0.5〜90重量%、好ましくは1〜80重量%含有される。
【0038】
製剤化するに際し用いられる固体担体としては、例えば粘土類(カオリナイト、珪藻土、合成含水酸化珪素、フバサミクレー、ベントナイト、酸性白土等)、タルク、その他の無機鉱物(セリサイト、石英粉末、硫黄粉末、活性炭、炭酸カルシウム等)化学肥料(硫安、燐安、硝安、塩安、尿素等)などの微粉末や粒状物が挙げられ、液体担体としては、例えば水、アルコール類(メタノール、エタノール等)、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等)、芳香族炭化水素類(トルエン、キシレン、エチルベンゼン、メチルナフタレン等)、非芳香族炭化水素類(ヘキサン、シクロヘキサン、ケロシン等)、エステル類(酢酸エチル、酢酸ブチル等)、ニトリル類(アセトニトリル、イソブチロニトリル等)、エーテル類(ジオキサン、ジイソプロピルエーテル等)、酸アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等)、ハロゲン化炭化水素類(ジクロロエタン、トリクロロエチレン等)などが挙げられる。
界面活性剤としては、例えばアルキル硫酸エステル類、アルキルスルホン酸塩、アルキルアリ−ルスルホン酸塩、アルキルアリールエーテル類及びそのポリオキシエチレン化物、ポリエチレングリコールエーテル類、多価アルコールエステル類、糖アルコール誘導体などが挙げられる。
その他の製剤用補助剤としては、例えばカゼイン、ゼラチン、多糖類(澱粉、アラビアガム、セルロース誘導体、アルギン酸等)、リグニン誘導体、ベントナイト、合成水溶性高分子(ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸等)などの固着剤や分散剤、PAP(酸性リン酸イソプロピル)、BHT(2,6−tert−ブチル−4−メチルフェノール)、BHA(2−/3−tert−ブチル−4−メトキシフェノール)、植物油、鉱物油、脂肪酸、脂肪酸エステルなどの安定剤が挙げられる。
【0039】
このようにして製剤化されたサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性物質は、そのままで、又は、水等で希釈して、植物の茎葉部・枝葉部・花実部への散布処理、果実への浸漬処理、果実への塗布処理に用いる。また、当該植物生長調節剤は、対象植物に対して、1回もしくは複数回処理する。
上記の植物生長調節剤を果実の落下抑制を目的として用いる場合は、例えば、当該植物生長調節剤を水に希釈し、これを収穫前に果樹の果実部及び枝葉部に散布する。
上記の植物生長調節剤を綿のボール落下抑制を目的に使用する場合は、例えば、当該植物生長調節剤を水に希釈し、これを収穫前に綿のボール及び茎葉部に散布する。
上記の植物生長調節剤は、生育中の植物に対して処理してもよいし、収穫後の植物に対して処理してもよい。
【0040】
上記の植物生長調節剤におけるサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性物質の施用量は、製剤形態、施用時期、施用方法、施用場所、対象植物により変わり得るが、1ヘクタール当り通常1〜8000gである。また、当該植物生長調節剤を水に希釈して用いる場合の使用濃度としては、製剤形態、施用時期、施用方法、施用場所、対象植物により変わり得るが、一般には0.0001〜1000mMで、望ましくは0.001〜10mMである。
【0041】
次に、サイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性物質を製剤化して、上記の植物生長調節剤とした例を、以下に製剤例として示す。以下の例において部は重量部を表す。
製剤例1
サイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性物質50部、リグニンスルホン酸カルシウム3部、ラウリル硫酸ナトリウム2部及び合成含水酸化珪素45部をよく粉砕混合して水和剤を得る。
製剤例2
サイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性物質70部、リグニンスルホン酸カルシウム3部、ラウリル硫酸ナトリウム2部及び合成含水酸化珪素25部をよく粉砕混合して水和剤を得る。
製剤例3
サイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性物質40部、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート3部、CMC(カルボキシメチルセルロース)3部及び水52部を混合し、粒度が5ミクロン以下になるまで湿式粉砕して懸濁剤を得る。
【0042】
【実施例】
以下、実施例を挙げてさらに詳細に本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0043】
(参考例1)CER1クローニング用シロイヌナズナcDNAファージライブラリーの作成
シロイヌナズナのWassilewskija系統の種子を70%のエチルアルコールで1分殺菌し、さらに1.5%の次亜塩素酸ナトリウムで10分間殺菌した。これを滅菌水でよく洗った後、GM培地(4.3g Murashige and Skoog's basal salt mixture, 1% ssucrose, 10ml of 5% MES-KOH (pH5.7), 0.3%PhytagelTM (SIGMA))で2週間培養後、5gの植物を得た。これを液体窒素中で凍結させた後、乳鉢により物理的に磨砕した。得られた磨砕物に10mlの抽出バッファー(200mM Tris−HCl(pH8.5)、100mM NaCl、10mM EDTA、0.5% SDS、14mM βメルカプトエタノール)と10gのフェノールの混合液を加えた。Voltex ミキサーで攪拌した後、さらに10mlのクロロホルムを加えて激しく攪拌し、10000回転で20分間遠心した。回収された水層にLiClを最終濃度2Mとなるように加え、-80℃で3時間放置した後、解凍し、10000回転で20分間遠心し、沈殿を回収した。回収された沈殿を2mlのTE (10mM Tris-HCl(pH 8.0) 1mM EDTA)に溶かした後、0.2mlの3M 酢酸ナトリウム(pH5.2)と5mlのエタノールを加えて遠心し、RNAを沈殿として回収した。さらに回収された沈殿(RNA)を、OligotexTM dT30super(日本ロッシュ社製)を用いてpolyAが結合したRNAを抽出した。
抽出されたpolyAが結合したRNAからのファージcDNAライブラリーの作製は、ZAP-cDNARSynthesis Kit(Stratagene社製)を用い、説明書に従って作製した。作製されたファージcDNAライブラリーの力価は500000PFUであった。
【0044】
(参考例2)CRE1のDNAプローブの作製
参考例1で作製されたファージcDNAライブラリーのファージ液(約1000000PFU)を鋳型として、TAKARA LA TaqTMキット(宝酒造社製)を用い、配列番号11に示されたDNA及び配列番号12に示されたDNAをプライマーとしてPCR反応を行い、DNAを増幅した。詳細を以下に述べる。
ファージ1000000pfu、プライマーDNA各々0.2μMにキット説明書に従ってdNTP等の反応組成物を添加してPCR反応液を調製し、PCRの条件として、94℃で2分間保温し、94℃で30秒間、55℃で30秒間、68℃で5分間のサイクルを40サイクル繰り返す増幅条件下でPCRを行うことにより、目的のDNA断片の増幅を行った。次に増幅されたDNA断片を鋳型にしてMegaprime DNA-labelling system キット(アマシャムファルマシア社製)を用いて32Pでラベルしたプローブを調製した。尚、反応液(25μl)は、増幅されたDNA断片25ngに32PdCTP 2.0 MBqを添加し、キットに指定される反応組成物を添加することにより調製された。ラベル化反応は、37℃10分間で行われた。
【0045】
(参考例3)CRE1遺伝子を保持するファージcDNAクローンの取得
参考例2で調製されたプローブを用いたプラークハイブリダイゼーションにより目的とするCRE1遺伝子をクローニングした。詳細を以下に述べる。
参考例1で作製されたファージcDNAライブラリーを用いて、ZAP-cDNARSynthesis Kitの説明書に従い 、プラークを形成させた。形成されたプラークからニトロセルロースフィルター上にDNAを吸着させた後、紫外線処理をすることにより、フィルター上にDNAを固定させた。このようにして調製されたフィルターを用いて、6×SSC(0.9M NaCl、0.09Mクエン酸ナトリウム)、5×デンハルト溶液(0.1%(w/v) フィコール400、0.1%(w/v) ポリビニルピロリドン、0.1%BSA)、0.5%(w/v) SDS及び100μg/ml変性サケ精子DNA存在下に、又は100μg/ml変性サケ精子DNAを含むDIG EASY Hyb溶液(ベーリンガーマンハイム社)中に65℃で保温した後、1×SSC(0.15M NaCl、0.015Mクエン酸ナトリウム)及び0.5%SDS存在下に室温で15分間の保温を2回行い、さらに0.1×SSC(0.015M NaCl、0.0015Mクエン酸ナトリウム)及び0.5%SDS存在下に、68℃で30分間保温することによりハイブリダイズするファージcDNAクローンを得た。
【0046】
(参考例4)CRE1 cDNAのクローニング
参考例3で得られたファージcDNAクローンのcDNAを鋳型として、配列番号13に示されるDNA及び配列番号14に示されるDNAをプライマーとしてPCR反応を行い、配列番号5で示される塩基配列を有するDNAを増幅した。詳細を以下に述べる。PCR反応は、Herculase Enhanced DNA Polymerase (TOYOBO社製)を用いて、94℃で1分間保温し、94℃で30秒間、55℃で30秒間、72℃で4分間のサイクルを25サイクル繰り返す増幅条件下で行われた。尚、PCR反応液(50μl)は、ファージcDNAクローンのcDNA500ng、プライマーDNA各々100ngにキット説明書に従ってdNTP等の反応組成物を添加することにより調製された。
このようにして目的のDNA断片の増幅を行った。
【0047】
(参考例5)CRE1発現ベクターの構築
酵母発現ベクターであるp415CYC1(Munberg et al. Gene:156 119-122(1995)、ATCCライブラリー (No.87382)から入手可能)を制限酵素SmaIで切断した後、T4 DNA Ligaseを用いて、参考例4で得られた配列番号5で示される塩基配列を有するDNAを発現ベクターp415CYC1のCYC1プロモータ配列に結合することにより、酵母において目的タンパク質が発現されるように組み込んだ。挿入されたDNAの配列が正しい向きであり、DNA配列が配列番号5に示された塩基配列であることを自動塩基配列決定装置を用いて確認し、発現プラスミドp415CYC-CRE1を得た。
【0048】
(実施例1) AHK3(AAF99730)cDNAのクローニング
シロイヌナズナのWassilewskija系統の種子を70%のエチルアルコールで1分殺菌し、さらに1.5%の次亜塩素酸ナトリウムで10分間殺菌した。これを滅菌水でよく洗った後、GM培地(4.3g Murashige and Skoog's basal salt mixture, 1% ssucrose, 10ml of 5% MES-KOH (pH5.7), 0.3%PhytagelTM (SIGMA))で2週間培養することにより、5gの植物を得た。これを液体窒素中で凍結させた後、乳鉢により物理的に磨砕した。得られた磨砕物に10mlの抽出バッファー(200mM Tris−HCl(pH8.5)、100mM NaCl、10mM EDTA、0.5% SDS、14mM βメルカプトエタノール)と10gのフェノールの混合液を加えた。Voltexミキサーで攪拌した後、さらに10mlのクロロホルムを加えて激しく攪拌し、10000回転で20分間遠心した。回収された水層にLiClを最終濃度2Mとなるように加え、-80℃で3時間放置した後、解凍し、10000回転で20分間遠心し、沈殿を回収した。回収された沈殿を2mlのTE (10mM Tris-HCl(pH 8.0) 1mM EDTA)に溶かした後、0.2mlの3M 酢酸ナトリウム(pH5.2)と5mlのエタノールを加えて遠心し、RNAを沈殿として回収した。さらに回収された沈殿(RNA) 40 μgから、30unitのFPLCpureTM DnaseI(Amersham-Pharmacia)と60unitのSuperace(Ambion)を加えることにより、混在するゲノムDNAを除去した後、これをフェノール/クロロホルム処理、及びエタノール処理により精製した。次に、精製されたRNAを鋳型として、かつoligo(dT)12-18 (amersham-Pharmacia)をプライマーとして用いたRT-PCR反応を行った。RT-PCR反応は、SuperscriptII(GIBCO BRL社製)を用いて、42℃で40分間行われた。尚、PT-PCR反応液は、SuperscriptII の説明書に指定される方法に従い調製された。
このようにして目的とするcDNAを増幅した。
増幅されたcDNAを鋳型として、配列番号16に示されるDNA及び配列番号17に示されるDNAをプライマーとして用いたPCR反応を行い、配列番号3で示される塩基配列を有するDNAを増幅した。PCR反応は、Herculase Enhanced DNA Polymerase (TOYOBO)を用いて、94℃で1分間保温し、94℃で30秒間、55℃で30秒間、72℃で4分間のサイクルを41サイクル繰り返す増幅条件下で行われた。尚、PCR反応液(50μl)は、鋳型DNA500ng、プライマーDNA各々100ngにキット説明書に従ってdNTP等の反応組成物を添加することにより調製された。
このようにして目的のDNA断片の増幅を行った。
【0049】
(実施例2)pHM-1の構築
p415CYC1(Munberg et al. Gene:156 119-122(1995) 、ATCCライブラリー (No.87382)から入手可能)を制限酵素SpeIとBamHIで消化した後、T4 DNA Ligaseを用いて、配列番号18及び15に示される合成DNA断片(リンカー)を挿入し、プラスミドp415CYC1に新たに制限酵素サイトSacII、ApaI、NheIを付加し、pHM-1を構築した。
【0050】
(実施例3)AHK3発現ベクターの構築
pHM-1を制限酵素SalIとSacIIを用いて切断した後、T4 DNA Ligaseを用いて、配列番号3で示される塩基配列を有するDNAを発現ベクターpHM-1のCYC1プロモーター配列に結合することにより、酵母において目的タンパク質が発現されるように組み込んだ。挿入されたDNAの塩基配列の配列及び向きが正しいことを自動塩基配列決定装置を用いて確認し、発現プラスミドp415CYC-AHK3を得た。
【0051】
(実施例4)AHK2(BAB09274)cDNAのクローニング
実施例1で調製されたDNA断片(全RNAより逆転写によって調整したcDNA)を鋳型として、配列番号19に示されるDNA及び配列番号20に示されるDNAをプライマーとして用いたPCR反応を行い、配列番号1で示される塩基配列を有するDNAを増幅した。PCR反応は、TAKARA Pfu Turbo denature(宝酒造社製)を用いて、94℃で1分間保温し、94℃で30秒間、55℃で30秒間、72℃で4分間のサイクルを30サイクル繰り返す増幅条件下で行われた。尚、PCR反応液(50μl)は、鋳型DNA500ng、プライマーDNA各々50ngに説明書に従ってdNTP等の反応組成物を添加することにより調製された。
このようにして目的のDNA断片の増幅を行った。
【0052】
(実施例5) AHK2(BAB09274)Δ cDNAのクローニング
実施例1で調製されたDNA断片(全RNAより逆転写によって調整したcDNA)を鋳型として、配列番号21に示されるDNA及び配列番号22に示されるDNAをプライマーとして用いたPCR反応を行い、配列番号1で示される塩基配列のうち、塩基番号586〜3531で示される塩基配列の5’末端にATGを付加した塩基配列を有するDNAを増幅した。PCR反応は、TAKARA Pfu Turbo denature(宝酒造社製)を用いて、94℃で1分間保温し、94℃で30秒間、55℃で30秒間、72℃で4分間のサイクルを30サイクル繰り返す増幅条件下で行われた。尚、PCR反応液(50μl)は、鋳型DNA500ng、プライマーDNA各々50ngに説明書に従ってdNTP等の反応組成物を添加することにより調製された。
このようにして目的のDNA断片の増幅を行った。
【0053】
(実施例6)AHK2及びAHK2Δ発現ベクターの構築
pHM-1を制限酵素SacIIとNheIを用いて切断した後、実施例4及び実施例5で得られたDNA断片をT4 DNA Ligaseを用いて発現ベクターpHM-1のCYC1プロモータ配列に結合することにより、酵母において目的タンパク質が発現されるように組み込んだ。挿入されたDNAの塩基配列の配列及び向きが正しいことを自動塩基配列決定装置を用いて確認し、発現プラスミドp415CYC-AHK2及びp415CYC-AHK2Δを得た。
【0054】
(実施例7)形質転換細胞TM182-CRE1、TM182-AHK2、TM182-AHK2Δ及びTM182-AHK3の作製
得られた発現プラスミドp415CYC-CRE1(参考例5)、p415CYC-AHK2(実施例6)、p415CYC-AHK2Δ(実施例6)及びp415CYC-AHK3(実施例3)をそれぞれ用いて、Sln1遺伝子欠損株であるTM182(sln1Δ)(Maeda T et al. Nature:369 242-245(1994))を形質転換した。形質転換は、Polyethylene glycol/lithium acetate (PEG/LiAc)-mediated transformation 法を用い、CLONTECH社:MATCHMAKER Two-Hybrid System 3 User Manual 22ページに記載される VII.Library Transformation & Screening Protocolsに従って行った。得られる形質転換細胞では、ロイシンの栄養要求性が消失することを利用し、DOLU+Gal培地で生育する形質転換酵母を選択し、形質転換細胞TM182-CRE1、TM182-AHK2、TM182-AHK2Δ及びTM182-AHK3を作製した。
【0055】
(実施例8)形質転換細胞TM182-CRE1、TM182-AHK2、TM182-AHK2Δ及びTM182-AHK3のサイトカイニン応答(その1)
実施例7で作製された形質転換細胞TM182-CRE1、TM182-AHK2、TM182-AHK2Δ及びTM182-AHK3の培養液10μl(酵母約800個体)を、濃度10μMのtrans-zeatinを添加したDOLU+Glu寒天培地上にスポットして、30℃で30時間培養を行った。培養終了後、当該形質転換細胞の生育状態を観察し、デジタルカメラにて写真を撮影した。
その結果、TM182-CRE1、TM182-AHK2、TM182-AHK2Δ及びTM182-AHK3のいずれの形質転換細胞も、trans-zeatinを添加したDOLU+Glu寒天培地の場合には、trans-zeatinを添加しないDOLU+Glu寒天培地の場合に比べて高い増殖度を示した。このことから、形質転換細胞がサイトカイニンに対して応答し、DOLU+Glu寒天培地での生育が可能であることを示している。また、形質転換細胞が、trans-zeatin存在の有無に関わらずDOLU+Gal培地で生育可能であることも確認した。
【0056】
(実施例9)形質転換細胞TM182-CRE1、TM182-AHK2Δ及びTM182-AHK2のサイトカイニン応答(その2)
実施例7で得られた形質転換細胞TM182-CRE1、TM182-AHK2Δ及びTM182-AHK2形質転換細胞の培養液を種々の濃度(1nM、10nM、100nM、1μM、10μM、100μM)のサイトカイニンを含むDOLU+Glu寒天培地上にスポットして、30℃で30時間培養を行った。培養終了後、生育状態を観察し、デジタルカメラにて写真を撮影した。表1に、各形質転換細胞が生育可能であったtrans-zeatin及びcis-zeatin の最低濃度を示した。
【0057】
【表1】

Figure 0004161597
【0058】
(実施例10)サイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性を有する物質の探索方法(その1)
実施例7で得られた形質転換細胞TM182-AHK2、TM182-AHK2Δ及びTM182-AHK3をDOLU+Gal培地200mlに植菌し、30℃で36時間前培養を行い、この培養液をDOLU+Glu培地でOD600=0.100に希釈し、さらにそれをDOLU+Glu培地で200分の1に希釈したものを、希釈前培養液とした。
96穴プレートの各ウエルに、濃度10mMに調製した被験物質(Abscisic acidまたは6-Benzyl aminopurine)のDMSO溶液をDOLU+Glu培地にて100倍に希釈した溶液(100μM)を20μl添加したアッセイプレートを準備した。同時に、DMSO 20μlをDOLU+Glu培地にて100倍に希釈した溶液を20μl入れたアッセイプレートを対照区として準備した。
上記の希釈前培養液を200μlずつ両アッセイプレートの各ウエルに添加し、30℃で24時間培養した後、プレートリーダーを用いて各ウエルの濁度を測定した。該濁度を対照区における濁度と比較することにより、被験物質のサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性を検定した。表2に、各被験物質を添加した各形質転換細胞培養液のOD620の吸光度を示した。6-Benzyl aminopurineを添加した試験区における濁度が対照区における濁度に比べて高い値を示したことから、6-Benzyl aminopurineを、サイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性物質として選抜した。
【0059】
【表2】
Figure 0004161597
【0060】
(実施例11)サイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性物質の探索方法(その2)
実施例7で得られた形質転換細胞TM182-AHK2、TM182-AHK2Δ及びTM182-AHK3 をDOLU+Gal培地200mlに植菌し、30℃で30時間前培養を行う。実施例10で選抜されたサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性物質の供試濃度が10nMから100μMとなるように種々変化させて添加したDOLU+Glu寒天培地に、前培養した形質転換細胞(TM182-AHK2、TM182-AHK2Δ及びTM182-AHK3)10μlをスポットして30℃で30時間培養する。培養終了後、形質転換細胞(TM182-AHK2、TM182-AHK2Δ及びTM182-AHK3)の増殖状態が観察される最低供試濃度から当該供試物質のサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性の強度を検定・確認する。
【0061】
以下に、本発明において使用される培地の組成を記す。
(a)DOLU+GLU培地
Bacto-yeast nitrogen base without amino acids 6.7g
Glucose 20g
Drop-out mix(x) 2.0g
Distilled water 1000ml
(b)DOLU+GAL培地
Bacto-yeast nitrogen base without amino acids 6.7g
Glucose 20g
Drop-out mix(x) 2.0g
Distilled water 1000ml
(x)Drop-out mix:
Adenine 0.5g Lysine 2.0g
Alanine 2.0g Methionine 2.0g
Arginine 2.0g para-Aminobenzoic acid 0.2g
Asparagine 2.0g Phenylalanine 2.0g
Aspartic acid 2.0g Proline 2.0g
Cysteine 2.0g Serine 2.0g
Glutamine 2.0g Threonine 2.0g
Glutamic acid 2.0g Tryptophan 2.0g
Glycine 2.0g Tyrosine 2.0g
Histidine 2.0g Valine 2.0g
Inositol 2.0g Isoleucine 2.0g
Distilled water 1000ml
(c)DOLU+GLU寒天培地
培地(a)に2%(W/V)の寒天が添加された固体培地。
(d)DOLU+GAL寒天培地
培地(c)に2%(W/V)の寒天が添加された固体培地。
【0062】
【発明の効果】
本発明によって、サイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性の分析方法が提供可能となり、さらに当該分析方法を使用することでサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性を有する物質を少量のサンプルでかつ迅速に見出す方法等が提供可能となる。
【0063】
「配列表フリーテキスト」
配列番号9
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー
配列番号10
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー
配列番号11
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー
配列番号12
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー
配列番号13
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー
配列番号14
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー
配列番号15
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー
配列番号16
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー
配列番号17
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー
配列番号18
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー
配列番号19
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー
配列番号20
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー
配列番号21
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー
配列番号22
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー
【0064】
【配列表】
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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for analyzing agonist activity of a test substance with respect to a cytokinin receptor.
[0002]
[Prior art]
Cytokinin is a plant hormone related to cell division and differentiation of higher plants, induces division of higher plant cells, differentiates from callus and medulla to stalks and leaves, prevents leaf yellowing, fallen leaves, fallen fruits, etc. It is an important physiologically active substance that is known to exhibit such actions [Cytokinins: Chemistry, Activity, and Function, CRC Press (1994)].
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Substances with cytokinin-like activity include plant growth regulators, such as fruit tree apples, fruit drop prevention agents such as mandarin oranges, rice, wheat and other lodging prevention agents by regulating plant height, and sweetness of fruits after harvest It can be used as an enhancer.
As a method of finding a substance having such cytokinin-like activity, a method of directly observing and evaluating a physiological change by spraying a test substance directly on a plant individual can be used. This method requires preparing a test substance in an amount sufficient to be sprayed directly on a plant individual, and also takes a great deal of time to grow the plant individual and to observe and evaluate the physiological change of the plant individual after spraying the test substance. There was a problem that required. Therefore, development of various methods for rapidly finding a substance having cytokinin-like activity with a small amount of a test substance has been demanded.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies under such circumstances, the present inventors have found a protein that functions as a cytokinin receptor, and by using the cytokinin receptor, it is possible to analyze the agonist activity of a test substance against the cytokinin receptor. The present inventors have found that it is possible to quickly search for a substance having cytokinin-like activity with a small amount of sample by using this analysis method.
[0005]
That is, the present invention
1. A method for analyzing agonist activity against a cytokinin receptor,
(1) a first step of bringing a test substance into contact with a transformed cell into which a DNA encoding one of the following cytokinin receptors (hereinafter sometimes referred to as the present cytokinin receptor) has been introduced; and
(2) Second step of measuring the presence or amount of intracellular signal transmission from the cytokinin receptor expressed in the transformed cell after the first step.
(Hereinafter, also referred to as the present analysis method);
(A) a cytokinin receptor having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2
(B) a cytokinin receptor having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4
(C) A cytokinin receptor that lacks a part of the transmembrane region of the plurality of transmembrane regions of the natural cytokinin receptor and has at least one transmembrane region
(D) Of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, a cytokinin receptor comprising the amino acid sequence represented by amino acid numbers 196 to 1176
(E) a cytokinin receptor comprising the amino acid sequence represented by amino acid numbers 50 to 1176 among the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2
(F) a cytokinin receptor comprising the amino acid sequence represented by amino acid numbers 32 to 1036 among the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4
(G) an extracellular region of the cytokinin receptor that is homologous to each other, a transmembrane region of the cytokinin receptor, and a histidine kinase region of the cytokinin receptor, and a histidine kinase receiver region that is heterogeneous to the region; Chimeric cytokinin receptor composed of
(H) Cytokinin receptor having an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of (a), (b), (d), (e) or (f)
2. The transformed cell is a cell having a function in which cell growth is directly controlled by intracellular signal transmission from a cytokinin receptor, and the presence or absence of the intracellular signal transmission or the amount thereof is determined by the transformed cell. The analysis method according to item 1 above, wherein the growth amount is measured as an index;
3. The transformed cell is a transformed cell in which a DNA encoding the cytokinin receptor is introduced into a host cell improved so as to have a histidine kinase activity lower than the cell-specific histidine kinase activity. The analysis method according to item 1 above;
4). Introducing DNA encoding the cytokinin receptor into a host cell improved so that the transformed cell has histidine kinase activity lower than the cell-specific histidine kinase activity by deleting one or more histidine kinases The analysis method according to item 1 above, which is a transformed cell obtained;
5. 2. The analysis method according to item 1 above, wherein the transformed cell is a transformed cell obtained by introducing a DNA encoding the cytokinin receptor into a host cell that does not have a cytokinin receptor;
6). The analysis method according to item 1, wherein the transformed cell is yeast;
7). The analysis method according to item 1 above, wherein the transformed cell is budding yeast;
8). The presence or absence or amount of intracellular signal transduction from cytokinin receptors measured for the transformed cells in contact with each test substance by analyzing the agonist activity of two or more different test substances by the analysis method according to claim 1 A method for assaying agonist activity against a cytokinin receptor, comprising evaluating the agonist activity against the cytokinin receptor of the substance based on the difference obtained by comparing
9. 9. The assay method according to item 8 above, wherein at least one of the two or more different substances is a substance that does not have an agonist activity for the cytokinin receptor;
10. A method for searching an agonist active substance for a cytokinin receptor, comprising selecting a substance having an agonist activity for a cytokinin receptor based on the agonist activity for the cytokinin receptor evaluated by the assay method according to the preceding item 8;
11. A plant growth regulator comprising, as an active ingredient, a substance selected by the search method according to item 10;
Is to provide.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The cytokinin receptor specifically binds to cytokinins such as purine cytokinins such as kinetin and zeatin, urea cytokinins such as N-phenyl-N ′-(4-pyridyl) urea, and two-component regulatory system ( Alternatively, it is a protein having a function of controlling the growth and differentiation of higher plant cells by an intracellular signal transmission mechanism called His to Asp phosphorelay system). The cytokinin receptor used in the present invention belongs to the histidine kinase family, and includes an extracellular region, a transmembrane region, a histidine kinase region (having a His residue that has histidine kinase activity in the cell and serves as an active site). Region) and a receiver region (region having an acceptor for transphosphorylation and holding an Asp residue as an active site).
[0007]
Specific examples of the cytokinin receptor include, for example, a cytokinin receptor having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or 4, and one or more amino acids deleted or substituted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or 4 Alternatively, a cytokinin receptor having an added amino acid sequence, a cytokinin comprising an amino acid sequence encoded by a DNA hybridizing under stringent conditions with a DNA having a base sequence encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or 4 Examples thereof include a receptor, a transmembrane region partially deleted cytokinin receptor described later, a chimeric cytokinin receptor described later, and the like. Here, the “plural amino acids” means more specifically about 2 to about 20 amino acids, for example, 2 to about 10 amino acids, 2 to 5 amino acids. Can be given as The “amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added” is, for example, 80% or more, preferably 90% or more, compared to the amino acid sequence before deletion, substitution or addition, More preferably, an amino acid sequence having a sequence identity of 95% or more can be mentioned as an example.
These “amino acid deletion, substitution or addition” and “80% or more sequence identity” are derived from the processing that the protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or 4 undergoes in the cell, and the protein Mutations that occur naturally due to species differences, individual differences, differences between tissues, etc. are included.
In the present invention, “sequence identity” refers to sequence identity and homology between two DNAs or two proteins. The “sequence identity” is determined by comparing two sequences that are optimally aligned over the region of the sequence to be compared. Here, the DNA or protein to be compared may have an addition or a deletion (for example, a gap) in an optimal alignment of the two sequences. Such sequence identity can be calculated, for example, by creating an alignment using the ClustalW algorithm (Nucleic Acid Res., 22 (22): 4673-4680 (1994)) using Vector NTI. The sequence identity is measured using sequence analysis software, specifically, an analysis tool provided by Vector NTI, GENETYX-MAC, or a public database, for example, the homepage address http It is generally available at: //www.ddbj.nig.ac.jp.
[0008]
Regarding the above-mentioned “hybridizes under stringent conditions”, the hybridization used here is, for example, Sambrook J., Frisch EF, Maniatis T., Molecular Cloning 2nd edition, cold. It can be carried out according to the usual method described in the publication of the Spring Harbor Laboratory press (Cold Spring Harbor Laboratory press). “Stringent conditions” means, for example, after a hybrid is formed at 65 ° C. in a 6 × SSC (1.5M NaCl, 0.15M trisodium citrate solution is 10 × SSC) solution. And conditions such as washing with 1 × SSC at room temperature. The salt concentration in the washing step can be selected, for example, from 1 × SSC at room temperature (low stringency conditions) to 0.1 × SSC at room temperature (high stringency conditions). The temperature in the washing step can be selected, for example, from room temperature (low stringency conditions) to 68 ° C. (high stringency conditions). It is also possible to change both the salt concentration and the temperature.
[0009]
(Preparation of transformed cells into which DNA encoding this cytokinin receptor has been introduced)
A transformed cell into which the DNA encoding the cytokinin receptor has been introduced contains a DNA encoding the cytokinin receptor, that is, a DNA having a base sequence encoding the amino acid sequence of the cytokinin receptor as follows: Thus, it can be obtained by introducing and expressing in a host cell. Hereinafter, an example of a method for producing the transformed cell will be described.
[0010]
(1) Preparation of cDNA
First, for example, according to the method described in J., Sambrook, E., F., Frisch, T., Maniatis, Molecular Cloning 2nd edition, total RNA from plants such as higher plants To prepare. Specifically, for example, after collecting a part of the tissue from a higher plant such as a monocotyledonous plant such as rice, corn, or wheat, or a dicotyledonous plant such as tobacco, soybean, or Arabidopsis, the tissue is placed in liquid nitrogen. After freezing in mortar, physically grind in a mortar, etc. (a) To the obtained ground product, a solution containing guanidine hydrochloride and phenol or a solution containing SDS and phenol is obtained to obtain total RNA. A method, (b) a method in which a solution containing guanidine thiocyanate is added to the above-mentioned ground product, and CsCl is further added and centrifuged to obtain total RNA may be used. For this operation, for example, a commercially available kit such as ISOGEN (manufactured by Nippon Gene) or RNeasy Total RNA Purification Kit (manufactured by QIAGEN) can also be used.
[0011]
Next, mRNA is prepared from the total RNA. For example, a method using hybridization of oligo dT chain bonded to cellulose or latex and poly A chain of mRNA can be used. For this operation, for example, a commercially available kit such as mRNA Purification Kit (Amersham Pharmacia), Oligotex ™ -dT30 <Super> (Takara Shuzo) can be used.
Further, cDNA is prepared using the mRNA thus prepared (mRNA having a poly A chain). For example, cDNA may be prepared by annealing an oligo dT chain or a random primer to mRNA and then allowing reverse transcriptase to act on it. Furthermore, a double-stranded cDNA can be prepared by allowing RNaseH or DNA Polymerase I to act on the cDNA. For this operation, commercially available kits such as SMART ™ PCR cDNA Synthesis Kit (Clontech), cDNA Synthesis Kit (Takara Shuzo), cDNA Synthesis Kit (Amersham Pharmacia), ZAP-cDNA Synthesis Kit (Stratagene), etc. Can be used.
[0012]
(2) Cloning
From the thus prepared cDNA, for example, a polymerase chain reaction (hereinafter referred to as PCR) using a DNA having a partial base sequence of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 3 as a primer, or SEQ ID NO: 1 or 3 The DNA encoding the cytokinin receptor can be obtained by a hybridization method using a DNA having a partial base sequence of the base sequence represented by the above as a probe.
[0013]
When PCR is used, it is based on a base sequence of about 20 bp to about 40 bp, for example, a base sequence selected from the 5 ′ untranslated region and the 3 ′ untranslated region of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 or 3, respectively. The designed and synthesized DNA can be used as a primer set. As the primer set, for example, a primer set may be a set of DNA consisting of the base sequence shown by SEQ ID NO: 9 and DNA consisting of the base sequence shown by SEQ ID NO: 10. The PCR reaction solution to be used may be prepared by adding the reaction solution specified by the kit to 250 ng of cDNA. The PCR reaction conditions can be appropriately changed depending on the primer set to be used. For example, the temperature is kept at 94 ° C. for 2 minutes, then kept at about 8 ° C. for 3 minutes, then at 94 ° C. for 30 seconds and at 55 ° C. Repeat this for 5 to 10 cycles under the conditions of repeating 40 cycles of 30 seconds at 72 ° C for 4 minutes, or 94 ° C for 5 seconds and then 72 ° C for 4 minutes, and then at 94 ° C for 5 seconds. A cycle in which the temperature is kept and then kept at 70 ° C. for 4 minutes is defined as one cycle, and this can be repeated 20 to 40 cycles. For the operation, for example, Takara Heraculase TM (Manufactured by Takara Shuzo), DNA polymerase included in Advantage cDNA PCR Kit (manufactured by Clontech), TAKARA Ex Taq (manufactured by Takara Shuzo), PLATINUMTM PCR SUPER Mix (manufactured by Lifetech Oriental), etc. it can.
[0014]
When the hybridization method is used, cloning can be performed according to the method described in, for example, cloning and sequencing: plant biotechnology experiment manual (Watanabe, Sugiura, 1989).
As a probe to be used, DNA having a partial base sequence of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 or 3 (chain length of about 200 bases to about 500 bases) is synthesized, and the DNA is, for example, Random Primed DNA Labeling Kit (Boehringer), Random Primer DNA Labeling Kit Ver.2 (Takara Shuzo), ECL Direct Nucleic Acid Labeling and Ditection System (Amersham Pharmacia), Megaprime DNA-labelling system (Amersham Pharmacia), etc. were used. It can be obtained by radioisotope labeling or fluorescent labeling according to a known method. Examples of hybridization conditions include stringent conditions. Specifically, for example, 6 × SSC (0.9 M NaCl, 0.09 M trisodium citrate), 5 × Denhardt's solution (0.1% (w / v) Ficoll 400, 0.1% (w / v) polyvinylpyrrolidone, 0.1% BSA), 0.5% (w / v) SDS and 100 μg / ml denatured salmon sperm DNA or 100 μg / ml denatured salmon sperm DNA Incubate in DIG EASY Hyb solution (Boehringer Mannheim) at 65 ° C, then incubate for 15 minutes at room temperature in the presence of 1x SSC (0.15M NaCl, 0.015M trisodium citrate) and 0.5% SDS The conditions can be raised twice and further maintained at 68 ° C. for 30 minutes in the presence of 0.1 × SSC (0.015 M NaCl, 0.0015 M trisodium citrate) and 0.5% SDS.
To obtain DNA encoding the cytokinin receptor of Arabidopsis thaliana, first use the Arabidopsis thaliana cDNA library phage solution (approximately 1000000 pfu) as a template, and TAKARA LA taq TM (Takara Shuzo Co., Ltd.) may be used to amplify the DNA used as a probe by PCR using the DNA shown in SEQ ID NO: 11 and the DNA shown in SEQ ID NO: 12 as a primer set, and obtain this. The PCR reaction solution to be used may be prepared by adding the reaction solution specified by the kit to 250 ng of the DNA library.
As PCR reaction conditions, for example, the sample is kept at 94 ° C. for 2 minutes, then kept at 8 ° C. for 3 minutes, and then cycles of 94 ° C. for 30 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 5 minutes are repeated 40 cycles. Thus, conditions for amplification can be raised.
Next, by using the amplified and obtained DNA as a template and using the Megaprime DNA-labelling system (manufactured by Amersham Pharmacia), using the reaction solution specified by the kit 32 Probes labeled with P can be made. Colony hybridization was performed according to the usual method using the probe thus prepared, and 6 × SSC (0.9 M NaCl, 0.09 M trisodium citrate), 5 × Denhardt's solution (0.1% (w / v) Ficoll) 400, 0.1% (w / v) polyvinylpyrrolidone, 0.1% BSA), 0.5% (w / v) SDS and 100 μg / ml denatured salmon sperm DNA or DIG EASY Hyb containing 100 μg / ml denatured salmon sperm DNA Incubate in solution (Boehringer Mannheim) at 65 ° C, then incubate twice for 15 minutes at room temperature in the presence of 1x SSC (0.15M NaCl, 0.015M trisodium citrate) and 0.5% SDS, Furthermore, clones that hybridize to the probe can be obtained by incubating at 68 ° C. for 30 minutes in the presence of 0.1 × SSC (0.015 M NaCl, 0.0015 M sodium citrate) and 0.5% SDS.
[0015]
The DNA encoding this cytokinin receptor can be obtained, for example, based on the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 or 3, for example, the phosphite triester method (Hunkapiller, M. et al., Nature, 310, 105 , 1984) and the like, and can also be prepared by chemical synthesis of nucleic acids.
[0016]
The DNA encoding the cytokinin receptor obtained as described above is described in `` Molecular Cloning: A Laboratory Manual 2nd edition '' (1989), Cold Spring Harbor Laboratory Press, `` Current Protocols In Molecular Biology '' (1987), John What is necessary is just to clone to a vector according to the normal method described in Wiley & Sons, Inc. ISBN0-471-50338-X etc. Examples of the vector used include pBlueScriptII vector (Stratagene), pUC18 / 19 vector (Takara Shuzo), TA cloning vector (Invitrogen) and the like.
The base sequence of the cloned DNA is determined by Maxam Gilbert method (for example, described in Maxam, AM & W. Gilbert, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 74, 560, 1977, etc.) or Sanger method ( For example, Sanger, F. & ARCoulson, J. Mol. Biol., 94, 441, 1975, Sanger, F, & Nicklen and ARCoulson., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 74, 5463, 1977 etc. Etc.). Commercially available kits such as Termo Seqenase II dye terminator cycle sequencing kit (Amersham Pharmacia) and Dye Terminator Cycle Sequencing FS Ready Reaction Kit (PE Biosystems Japan) can be used for this operation.
[0017]
(3) Construction of expression vector
The expression vector for the DNA encoding this cytokinin receptor is constructed by a conventional method (for example, Molecular Cloning 2nd edition, written by J., Sambrook, E., F., Frisch, T., Maniatis, Molecular Cloning 2nd edition). ), The method described in Cold Spring Harbor Laboratory press (Cold Spring Harbor Laboratory press) etc.).
For example, a vector that can be used in the host cell to be transformed, for example, a vector that contains genetic information that can be replicated in the host cell and can be propagated autonomously, and can be isolated and purified from the host cell. Yes, and a vector that may have a detectable marker (specifically, when a bacterium such as Escherichia coli is used as a host cell, for example, plasmid pUC119 (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) or phagemid pBluescriptII (Stratagene) In the case of using yeast as a host cell, for example, plasmid pACT2 (manufactured by Clontech) etc. may be used, and in the case of using a plant cell as a host cell, for example, plasmid pBI221. (Clontech) or the like may be used) and the DNA encoding the cytokinin receptor may be incorporated.
[0018]
The DNA encoding the cytokinin receptor is expressed in the host cell by incorporating the promoter capable of functioning in the host cell into the vector in a form that can function in the upstream of the DNA encoding the cytokinin receptor. It is possible to construct an expression vector that makes it possible. Here, “to bind in a functional manner” means that the promoter and the DNA encoding the cytokinin receptor are expressed in a host cell so that the DNA encoding the cytokinin receptor is expressed under the control of the promoter. It means to combine. Examples of promoters that can function in the host cell include, for example, when the host cell is Escherichia coli, the E. coli lactose operon promoter (lacP), the tryptophan operon promoter (trpP), the arginine operon promoter (argP), and the galactose operon. Promoters (galP), tac promoter, T7 promoter, T3 promoter, λ phage promoters (λ-pL, λ-pR), and the like. When the host cell is yeast, the ADH1 promoter (where the ADH1 promoter is, for example, the yeast expression vector pAAH5 carrying the ADH1 promoter and the terminator, available from Washington Research Fundation, Ammerer et al., Method in Enzymology, 101 part (p.192-201)] by the usual genetic engineering method The ADH1 promoter is included in US Patent Application No. 299,733 to Washington Research Fundation and is used for industrial and commercial purposes in the United States. In the case of using with the above, a license from the right holder is required.) When the host cell is a plant cell, for example, nopaline synthase gene (NOS) promoter, octopine synthase gene (OCT) promoter, cauliflower mosaic virus (CaMV) -derived 19S promoter, CaMV-derived 35S promoter, etc. it can.
[0019]
When the DNA encoding the cytokinin receptor is incorporated into a vector having a promoter that can function in the host cell in advance, the promoter possessed by the vector and the DNA encoding the cytokinin receptor can function. What is necessary is just to insert DNA which codes this cytokinin receptor downstream from the said promoter so that it may couple | bond together in a form. For example, the aforementioned plasmid pACT2 for yeast has an ADH1 promoter, and if a DNA encoding the cytokinin receptor is inserted downstream of the ADH1 promoter of the plasmid, the DNA encoding the cytokinin receptor is, for example, An expression vector that can be expressed in yeast such as CG1945 (manufactured by Clontech) can be constructed.
[0020]
(4) Preparation of transformed cells
By introducing the constructed expression vector into a host cell according to a normal method, a transformed cell used in the present invention can be produced. Examples of host cells used for producing transformed cells include bacteria, yeast, plant cells and the like. Examples of bacteria include bacteria belonging to Escherichia coli, Serratia, Bacillus, Brevibacterium, Corynebacterium, Microbacterium, and the like. Examples of the yeast include budding yeast and fission yeast, and more specifically, yeasts belonging to the genus Saccharomyces, Schizosaccharomyces, and the like. Examples of plant cells include BY-2 strain, which is a cultured cell of tobacco, and BMS strain, which is a cultured cell of corn (Black Mexican Sweet).
As a method for introducing the expression vector into the above host cell, a normal introducing method according to the host cell to be transformed can be applied. For example, when a bacterium is used as a host cell, the usual introduction such as the calcium chloride method and the electroporation method described in “Molecular Cloning” (J. Sambrook et al., Cold Spring Harbor, 1989), etc. By using the method, the expression vector can be introduced into a host cell. When yeast is used as the host cell, the expression vector can be introduced into the host cell by using, for example, Yeast transformation kit (manufactured by Clontech) based on the lithium method. When plant cells are used as host cells, for example, an Agrobacterium infection method (JP-B-2-58917 and JP-A-60-70080), an electroporation method to protoplasts (JP-A-60-251887 and JP-A-60-251887) The expression vector can be introduced into a host cell by using a conventional introduction method such as JP-A-5-68575) or particle gun method (Japanese Patent Publication No. 5-508316 and JP-A-63-258525).
[0021]
(Transformed cells expressing a transmembrane region partially deleted cytokinin receptor-transmembrane frequency variant cytokinin receptor)
The cytokinin receptor used in the present invention is one in which some of the transmembrane regions (generally about 2 to 4) possessed by the natural cytokinin receptor are missing. In addition, a cytokinin receptor having at least one transmembrane region (in the present application, it may be referred to as a transmembrane region partially deleted cytokinin receptor) can also be mentioned. Here, the “natural cytokinin receptor” means a cytokinin receptor having an amino acid sequence that is present at the highest frequency among organisms of the same species, and is generally called a wild type cytokinin receptor. It is what.
More specifically, such a transmembrane region partially deleted cytokinin receptor has a part of the transmembrane region, for example, about 1 to 2 transmembrane regions deleted from the natural cytokinin receptor. And a cytokinin receptor that retains a smaller number of transmembrane regions than the number of transmembrane regions possessed by the natural cytokinin receptor. The structure of the transmembrane region of the cytokinin receptor is available from, for example, http://www.ch.embnet.org/software/TMPRED_form.html for the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, 4 or 6. It can be estimated using prediction software or the like.
[0022]
Specifically, among the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, a cytokinin receptor (two transmembrane regions) consisting of the amino acid sequence represented by amino acid numbers 196 to 1176, among the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, A cytokinin receptor consisting of the amino acid sequence represented by amino acid numbers 50 to 1176 (three transmembrane regions), and a cytokinin receptor consisting of the amino acid sequence represented by amino acid numbers 32 to 1036 among the amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 4 ( 2 transmembrane regions), a cytokinin receptor comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of these cytokinin receptors, for example, one at the amino terminus of these amino acid sequences Rhino consisting of an amino acid sequence with methionine added Kainate receptor, and the like can be given.
[0023]
The above DNA encoding the cytokinin receptor is, for example, a DNA encoding a natural cytokinin receptor, wherein the base sequence encoding a part of the transmembrane region of the receptor is deleted, and the natural cytokinin receptor It can be constructed by cleaving and joining using ordinary genetic engineering techniques so that a base sequence encoding a number of transmembrane regions smaller than the number of transmembrane regions of the body is retained.
The production of a transformed cell into which the DNA encoding the cytokinin receptor is introduced may be in accordance with the above-mentioned “(production of a transformed cell into which the DNA encoding the cytokinin receptor is introduced)”.
[0024]
(Transformed cells that express chimeric cytokinin receptors)
As the cytokinin receptor used in the present invention, the extracellular region of the cytokinin receptor, the transmembrane region of the cytokinin receptor and the histidine kinase region of the cytokinin receptor, which are homologous to each other, are heterogeneous to the above regions. And a chimeric cytokinin receptor composed of a histidine kinase receiver region. Specifically, for example, extracellular region derived from cytokinin receptor of CRE1, AHK2, AHK3, transmembrane region and histidine kinase region, and receiver region derived from histidine kinase encoded by Sln1 gene of budding yeast And a chimeric cytokinin receptor composed of:
[0025]
Proteins of the histidine kinase family including cytokinin receptors have the following sequences in common with plants and microorganisms such as higher plants. That is, the extracellular region, the transmembrane region (usually about 2 to 4), the histidine kinase region having histidine kinase activity in the cell and holding the His residue serving as the active site, and the receptor for transphosphorylation And a receiver region that retains an Asp residue serving as an active site. In the above chimeric cytokinin receptor, the extracellular region, the transmembrane region and the histidine kinase region are all derived from the same cytokinin receptor, whereas the receiver region is different from the former cytokinin receptor. It is important that it is derived from a family protein.
The receiver region of the chimeric cytokinin receptor only needs to have a function of receiving signal transmission from the histidine kinase region and transmitting it to the next step. The extracellular region of the cytokinin receptor, the transmembrane region In addition, any function can be used as long as it can complement or improve the function originally possessed by the receiver region that is homologous to the region consisting of the histidine kinase region.
Examples of such a receiver region include a receiver region possessed by a microorganism-derived histidine kinase (for example, a receiver region possessed by a histidine kinase derived from a microorganism such as yeast or Escherichia coli, and more specifically, a Sln1 gene derived from a budding yeast. Encoded in the receiver region of the encoded histidine kinase (see, for example, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7), in the receiver region of the histidine kinase encoded in the Salmonella-derived Chey gene, and in the RcsC gene, which is an E. coli hybrid sensor. Histidine kinase has a receiver region (Maeda T et al. Nature: 369 242-245 (1994), for example, refer to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8), which is encoded by the Phks gene involved in cell cycle control of fission yeast Receiver region of histidine kinase ( Shieh, JC et al, Gene Dev. 11, 1008-1022 (1997)) and the like can be used.
[0026]
Here, the histidine kinase region of the cytokinin receptor is, for example, a region existing downstream of the transmembrane region present at the most C-terminal side among the plurality of transmembrane regions, and which is the Annual Review of Genetics 23: 311-336 (1989), Microbiological Reviews 53 (4): 450-490 (1989), Science 262: 539-544 (1993) and Science 274: 982-985 (1996) This region is characterized by having five conserved motifs common to histidine kinase. For example, in the cytokinin receptor (AHK2) having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, the 587th amino acid to 844th amino acid of SEQ ID NO: 2 It is a region including amino acids, and in the cytokinin receptor (AHK3) having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, it is a region including amino acids from the 450th amino acid to 700th amino acid of SEQ ID NO: 4, and is represented by SEQ ID NO: 6 Be From 449 th amino acids of the cytokinin receptor (CRE1) in SEQ ID NO: 6 having the amino acid sequence up to 714 amino acid is a region including a.
The receiver region of the cytokinin receptor is, for example, a region that exists between the histidine kinase region and the C-terminus of the cytokinin receptor, and is described in Annual Review of Genetics 23: 311-336 (1989), Science 262: 539- 544 (1993) and Science 274: 982-985 (1996), a region characterized by having three conserved motifs common to common histidine kinases. For example, in AHK2, 891 of SEQ ID NO: 2 The region from the 1st amino acid to the 1163rd amino acid, AHK3 is the region from the 746th amino acid to the 1018th amino acid of SEQ ID NO: 4, and CRE1 is the region from the 763rd amino acid to SEQ ID NO: 6 This region includes up to amino acids.
At least one of the extracellular regions is a region existing between the transmembrane region present on the most C-terminal side and the transmembrane region located on the N-terminal side of the transmembrane region (region involved in cytokinin recognition) In addition, as described in Plant and Cell Physiology 42 (2): 231-235 (2001), it is a region conserved by 50% or more among the three members AHK2, AHK3, and CRE1, and in AHK2, SEQ ID NO: 2 From 259th amino acid to 536th amino acid, AHK3 is a region from amino acid 120 to 399th amino acid of SEQ ID NO: 4, and CRE1 is from the 132nd amino acid of SEQ ID NO: 6. This region includes up to the 398th amino acid.
[0027]
DNA encoding the chimeric cytokinin receptor is prepared by encoding the extracellular region of the cytokinin receptor, the transmembrane region of the cytokinin receptor, the histidine kinase region of the cytokinin receptor and the receiver region of the histidine kinase, respectively. These should be constructed by inserting appropriate linkers as necessary so that stop codons do not appear in the middle and without shifting the frame, and linking them using conventional genetic engineering techniques. Can do. DNA encoding the extracellular region of the cytokinin receptor and the transmembrane region of the cytokinin receptor, and the DNA encoding the extracellular region of the cytokinin receptor, the transmembrane region of the cytokinin receptor and the histidine kinase region of the cytokinin receptor Alternatively, it may be prepared as a single molecule of DNA and used to construct a DNA encoding a chimeric cytokinin receptor.
[0028]
The DNA encoding each region can be prepared using a known method. For example, in the case of producing by PCR, first, an oligonucleotide having a base sequence of the 5 ′ end region (5 ′ end primer) of DNA encoding each region to be amplified and a base sequence of the 3 ′ end region are complementary. Design and synthesize oligonucleotides (3'-side primers) each having a specific base sequence. The primer is usually an oligonucleotide of about 14 bases to 35 bases, and the 5 'end of this primer is connected to DNA amplified by PCR or to the DNA and vector. A restriction enzyme recognition sequence that can be used in some cases may be provided. Next, an amplification reaction may be performed using the primers and a cDNA library as a template under normal reaction conditions used for PCR. As a template used when preparing a DNA encoding the extracellular region of cytokinin receptor, the transmembrane region of cytokinin receptor or the histidine kinase region of cytokinin receptor, for example, a cDNA derived from a plant such as a higher plant can be used. You can raise a library. Examples of the template used in the preparation of DNA encoding the histidine kinase receiver region include a microorganism-derived cDNA library or total DNA prepared by a conventional method.
[0029]
The production of a transformed cell into which the DNA encoding the chimeric cytokinin receptor has been introduced is in accordance with the above-mentioned “(production of a transformed cell into which the DNA encoding the cytokinin receptor has been introduced)”. Good.
[0030]
(Intracellular signal transmission system related to cytokinin)
In the present invention, in order to determine the presence or amount of intracellular signal transduction from the cytokinin receptor expressed in the transformed cells prepared as described above, it is used to prepare transformed cells. An intracellular signal transmission system inherent in the host cell may be used. Alternatively, a DNA encoding a regulator and / or mediator responsible for an intracellular signal transmission function called a two-component regulatory system may be introduced into and expressed in the host cell and used as an intracellular signal transmission system. Examples of available Two-Component regulatory systems include five receptors ETR1, ETR2, ERS1, ERS2, and EIN4 possessed by Arabidopsis (Chang et al. Science 262: 539-544 (1993), Hua et al. Science). 269: 1712-1714 (1995), Sakai et al. Plant Cell Physiol 39: 1232-1239 (1998)) and AtHK1 (Urao Plant Cell 11: 1743-1754 (1999)) with osmotic pressure sensor function Two-Component regulatory system etc. can be mentioned.
[0031]
Moreover, the host cell improved so that it may have histidine kinase activity lower than the histidine kinase activity intrinsic | native to a host cell can also be used as a host cell used in order to produce such a transformed cell. For example, host cells that have been modified to have a histidine kinase activity that is lower than the cell-specific histidine kinase activity by deleting one or more histidine kinases from a natural host cell. Low histidine kinase activity means that the amount of phosphate group transferred from the His residue, which is the active site of the histidine kinase region, to the Asp residue, which is the active site of the receiver region, results in intracellular signal transduction. The amount of decreases. In host cells modified to have a histidine kinase activity lower than that inherent to the host cell, for example, changes in growth, changes in shape, changes in shape, changes in the amount of biosynthesis of a specific substance in the cell Changes in the metabolic rate of certain substances may occur. Specifically, strains (Maeda T et al. Nature: 369 242-245 (1994)) lacking the Sln1 gene encoding a protein having an osmotic pressure sensor function derived from budding yeast such as Saccharomyces cerevisiae Can do. Since this strain lacks the histidine kinase present in Saccharomyces cerevisiae, the amount of growth decreases, and when this cytokinin receptor is introduced, the presence or absence of intracellular signal transmission from the receptor or the amount thereof is determined by the host cell. Can be detected more clearly as an index. Also, examples of preferable embodiments include an RcsC gene-deficient strain that is a hybrid sensor derived from E. coli, a Phks gene-deficient strain involved in cell cycle control of fission yeast, and the like.
[0032]
(Method of analyzing agonist activity for cytokinin receptor)
As a specific example of the first step of contacting a test substance with a transformed cell into which DNA encoding the cytokinin receptor has been introduced in the method for analyzing agonist activity with respect to the cytokinin receptor, for example, the transformed cell Can be cultured in a medium containing a test substance. The transformed cells may be cultured in any form, such as liquid culture that is cultured in a liquid medium, or solid culture that is cultured on a solid medium obtained by adding agar or the like to the liquid medium. The concentration of the test substance in the medium can be, for example, about 1 nM to about 1 mM, and preferably about 10 nM to about 100 μM. The culture time can be, for example, from 1 hour to about 3 days, and preferably from about 25 hours to about 2 days. In addition, when analyzing the agonist activity with respect to a cytokinin receptor, the culture medium containing a test substance should just use a cytokinin non-added culture medium.
After the first step, the presence or amount of intracellular signal transduction from the cytokinin receptor expressed in the transformed cell is measured, and the agonist activity against the cytokinin receptor is analyzed using the obtained measurement value as an index. To do.
[0033]
Specifically, for example, the TM182 (sln1Δ) strain (Maeda T et al) which is a Sln1 gene-deficient strain into which the PTP2 Tyrosine phosphatase gene (Ota et al, Proc. NAsci. USA, 89, 2355-2359 (1992)) has been introduced. Nature: 369 242-245 (1994)) as a host cell (ie, a transformed cell having a function in which cell growth is directly controlled by intracellular signal transduction from a cytokinin receptor) Is used, the agonist activity against the cytokinin receptor should be measured using the growth amount of the transformed cell in a medium (agar medium or liquid medium) using glucose as a carbon source, for example, DOLU + Glu medium. That's fine. When using DOLU + Glu medium (medium that does not contain a substance having agonist activity for cytokinin receptor) added with the test substance, the test substance that can grow the transformed cells is evaluated to have agonist activity for cytokinin receptor. can do. As a control, it may be examined that the growth of the transformed cells in a medium using galactose instead of glucose as a carbon source, for example, DOLU + Gal medium, is observed regardless of the presence or absence of the test substance.
[0034]
In addition, a transformed cell produced using fission yeast, which is a Phks gene-deficient strain, as a host cell (ie, a transformed cell having a function of directly controlling cell growth by intracellular signal transduction from a cytokinin receptor). When used, the division mode of the fission yeast may be observed under a microscope. When a medium containing a test substance and not containing a substance having agonist activity for cytokinin receptors is used, it can be evaluated that the test substance capable of normally dividing and proliferating the transformed cells has agonist activity for cytokinin receptors. it can.
When using transformed cells prepared using RcsC gene-deficient E. coli into which cps-LacZ has been introduced as host cells, the color development of X-Gal may be observed on an agar medium or liquid medium (Suzuki et al. Plant Cell Physiol 42: 107-113 (2001)). When a medium containing a test substance and not containing a substance having agonist activity for cytokinin receptors is used, it can be evaluated that the test substance capable of coloring the transformed cells in blue has agonist activity for cytokinin receptors. .
[0035]
Further, according to the method for analyzing agonist activity with respect to the cytokinin receptor, two or more different substances (for example, at least one of the two or more different substances is a substance having no agonist activity with respect to the cytokinin receptor). And the difference obtained by comparing the presence or absence of intracellular signal transduction from the cytokinin receptor and the amount thereof measured for transformed cells in contact with each test substance. The agonist activity of the substance against the cytokinin receptor can also be evaluated and assayed.
[0036]
And the agonist active substance with respect to a cytokinin receptor can also be searched by selecting the substance which has the agonist activity with respect to the cytokinin receptor based on the agonist activity with respect to the cytokinin receptor evaluated by the above-mentioned assay method.
[0037]
The agonist active substance selected by the search method described above may be used as an active ingredient of a plant growth regulator.
Examples of plants to be treated with the above plant growth regulator include ornamental plants such as flower buds and foliage plants, crops such as cereals, vegetables and fruit trees, textile plants, trees and turf.
The plant growth regulator is usually mixed with a solid carrier, a liquid carrier, etc., and if necessary, a surfactant, other formulation adjuvants, etc. are added to the emulsion, wettable powder, suspending agent, aqueous solvent, etc. It is used in the formulation. These preparations generally contain 0.5 to 90% by weight, preferably 1 to 80% by weight, of an agonist active substance for the cytokinin receptor.
[0038]
Examples of solid carriers used in the formulation include clays (kaolinite, diatomaceous earth, synthetic silicon hydroxide, fubasami clay, bentonite, acidic clay), talc, and other inorganic minerals (sericite, quartz powder, sulfur powder, Activated carbon, calcium carbonate, etc.) Fine fertilizers and particulates such as chemical fertilizers (ammonium sulfate, phosphorous acid, ammonium nitrate, ammonium chloride, urea, etc.) can be mentioned. Ketones (acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, etc.), aromatic hydrocarbons (toluene, xylene, ethylbenzene, methylnaphthalene, etc.), non-aromatic hydrocarbons (hexane, cyclohexane, kerosene, etc.), esters (ethyl acetate, acetic acid, etc.) Butyl), nitriles (acetonitrile, isobutyronitrile, etc.), ET S (dioxane, diisopropyl ether), acid amides (dimethylformamide, dimethylacetamide), halogenated hydrocarbons (dichloroethane, trichlorethylene, etc.) and the like.
Examples of the surfactant include alkyl sulfates, alkyl sulfonates, alkyl aryl sulfonates, alkyl aryl ethers and polyoxyethylenates thereof, polyethylene glycol ethers, polyhydric alcohol esters, sugar alcohol derivatives, etc. Is mentioned.
Other formulation adjuvants include, for example, casein, gelatin, polysaccharides (starch, gum arabic, cellulose derivatives, alginic acid, etc.), lignin derivatives, bentonite, synthetic water-soluble polymers (polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyacrylic acid, etc.) ) And the like, PAP (isopropyl acid phosphate), BHT (2,6-tert-butyl-4-methylphenol), BHA (2- / 3-tert-butyl-4-methoxyphenol), Stabilizers such as vegetable oils, mineral oils, fatty acids and fatty acid esters can be mentioned.
[0039]
The agonist active substance for the cytokinin receptor formulated in this way, as it is or diluted with water etc., spraying treatment to the stem foliage, branch leaves, flower seeds of the plant, soaking treatment to the fruit, Used for fruit application. Moreover, the said plant growth regulator is processed once or several times with respect to the object plant.
When the above plant growth regulator is used for the purpose of inhibiting fruit fall, for example, the plant growth regulator is diluted in water and sprayed on the fruit and branches of fruit trees before harvesting.
When the above plant growth regulator is used for the purpose of suppressing the fall of cotton balls, for example, the plant growth regulator is diluted in water and sprayed onto cotton balls and foliage before harvesting.
The plant growth regulator may be treated on a growing plant or on a harvested plant.
[0040]
The application amount of the agonist active substance for the cytokinin receptor in the above plant growth regulator may vary depending on the preparation form, application time, application method, application place and target plant, but is usually 1 to 8000 g per hectare. In addition, the concentration used when the plant growth regulator is diluted in water may vary depending on the preparation form, application time, application method, application location, target plant, but is generally 0.0001 to 1000 mM, preferably Is 0.001 to 10 mM.
[0041]
Next, an example in which an agonist active substance for a cytokinin receptor is formulated into the above plant growth regulator is shown as a formulation example below. In the following examples, parts represent parts by weight.
Formulation Example 1
A wettable powder is obtained by thoroughly pulverizing and mixing 50 parts of an agonist active substance for cytokinin receptor, 3 parts of calcium lignin sulfonate, 2 parts of sodium lauryl sulfate, and 45 parts of synthetic hydrous silicon oxide.
Formulation Example 2
70 parts of an agonist active substance for cytokinin receptor, 3 parts of calcium lignin sulfonate, 2 parts of sodium lauryl sulfate and 25 parts of synthetic silicon hydroxide are thoroughly pulverized and mixed to obtain a wettable powder.
Formulation Example 3
Suspending agent by mixing 40 parts of agonist active substance for cytokinin receptor, 3 parts of polyoxyethylene sorbitan monooleate, 3 parts of CMC (carboxymethylcellulose) and 52 parts of water, and wet-grinding until particle size is 5 microns or less Get.
[0042]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these.
[0043]
(Reference Example 1) Preparation of an Arabidopsis cDNA phage library for CER1 cloning
The seeds of the Wassilewskija line of Arabidopsis were sterilized with 70% ethyl alcohol for 1 minute and further sterilized with 1.5% sodium hypochlorite for 10 minutes. After thoroughly washing with sterilized water, GM medium (4.3g Murashige and Skoog's basal salt mixture, 1% ssucrose, 10ml of 5% MES-KOH (pH5.7), 0.3% Phytagel TM (SIGMA)) for 2 weeks, 5 g of plant was obtained. This was frozen in liquid nitrogen and then physically ground with a mortar. 10 ml of extraction buffer (200 mM Tris-HCl (pH 8.5), 100 mM NaCl, 10 mM EDTA, 0.5% SDS, 14 mM β-mercaptoethanol) and 10 g of phenol were added to the obtained ground product. After stirring with a Voltex mixer, 10 ml of chloroform was further added and stirred vigorously, followed by centrifugation at 10,000 rpm for 20 minutes. LiCl was added to the recovered aqueous layer to a final concentration of 2M, left at −80 ° C. for 3 hours, thawed, and centrifuged at 10,000 rpm for 20 minutes to recover the precipitate. Dissolve the collected precipitate in 2 ml of TE (10 mM Tris-HCl (pH 8.0) 1 mM EDTA), add 0.2 ml of 3 M sodium acetate (pH 5.2) and 5 ml of ethanol, and centrifuge to precipitate the RNA. It was collected. The recovered precipitate (RNA) is TM RNA with polyA bound was extracted using dT30super (Roche Japan).
A phage cDNA library from the extracted polyA-bound RNA was prepared using a ZAP-cDNAR Synthesis Kit (Stratagene) according to the instructions. The titer of the prepared phage cDNA library was 500000 PFU.
[0044]
(Reference Example 2) Preparation of CRE1 DNA probe
Using the phage solution (about 1000000PFU) of the phage cDNA library prepared in Reference Example 1 as a template, TAKARA LA Taq TM Using a kit (Takara Shuzo Co., Ltd.), PCR was carried out using the DNA shown in SEQ ID NO: 11 and the DNA shown in SEQ ID NO: 12 as primers to amplify the DNA. Details are described below.
A PCR reaction solution is prepared by adding a reaction composition such as dNTP to phage 1000000pfu and primer DNA 0.2 μM each according to the kit instructions. The PCR conditions are kept at 94 ° C. for 2 minutes, and then kept at 94 ° C. for 30 seconds. The target DNA fragment was amplified by PCR under amplification conditions in which a cycle of 30 seconds at 60 ° C. and 40 minutes at 68 ° C. was repeated 40 times. Next, using the amplified DNA fragment as a template, Megaprime DNA-labelling system kit (manufactured by Amersham Pharmacia) 32 A probe labeled with P was prepared. The reaction solution (25 μl) was prepared by adding 32 PdCTP 2.0 MBq to 25 ng of the amplified DNA fragment and adding the reaction composition specified in the kit. The labeling reaction was performed at 37 ° C. for 10 minutes.
[0045]
(Reference Example 3) Acquisition of a phage cDNA clone carrying the CRE1 gene
The target CRE1 gene was cloned by plaque hybridization using the probe prepared in Reference Example 2. Details are described below.
Using the phage cDNA library prepared in Reference Example 1, plaques were formed according to the instructions of the ZAP-cDNAR Synthesis Kit. After adsorbing DNA from the formed plaques on a nitrocellulose filter, the DNA was immobilized on the filter by ultraviolet treatment. Using the filter thus prepared, 6 × SSC (0.9 M NaCl, 0.09 M sodium citrate), 5 × Denhardt's solution (0.1% (w / v) Ficoll 400, 0.1% (w / v) polyvinyl Pyrrolidone, 0.1% BSA), 0.5% (w / v) SDS and 100 μg / ml denatured salmon sperm DNA in DIG EASY Hyb solution (Boehringer Mannheim) containing 100 μg / ml denatured salmon sperm DNA Incubate 2 times for 15 minutes at room temperature in the presence of 1 × SSC (0.15M NaCl, 0.015M sodium citrate) and 0.5% SDS, and further 0.1 × SSC (0.015M NaCl, 0.0015M citric acid). Sodium) and 0.5% SDS were obtained by incubation at 68 ° C. for 30 minutes to obtain a hybridized phage cDNA clone.
[0046]
(Reference Example 4) Cloning of CRE1 cDNA
Using the cDNA of the phage cDNA clone obtained in Reference Example 3 as a template, PCR is performed using the DNA shown in SEQ ID NO: 13 and the DNA shown in SEQ ID NO: 14 as primers, and a DNA having the base sequence shown in SEQ ID NO: 5 Was amplified. Details are described below. PCR reaction was carried out using Herculase Enhanced DNA Polymerase (TOYOBO) at 94 ° C for 1 minute, followed by 25 cycles of 94 ° C for 30 seconds, 55 ° C for 30 seconds, and 72 ° C for 4 minutes. Was done below. The PCR reaction solution (50 μl) was prepared by adding a reaction composition such as dNTP to 500 ng of cDNA of a cDNA clone of the phage and 100 ng of primer DNA according to the kit instructions.
In this way, the target DNA fragment was amplified.
[0047]
(Reference Example 5) Construction of CRE1 expression vector
The yeast expression vector p415CYC1 (available from Munberg et al. Gene: 156 119-122 (1995), ATCC library (No. 87382)) was cleaved with the restriction enzyme SmaI and then used as a reference using T4 DNA Ligase. The DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 5 obtained in Example 4 was ligated to the CYC1 promoter sequence of the expression vector p415CYC1 so that the target protein was expressed in yeast. It was confirmed using an automatic base sequencer that the inserted DNA sequence was in the correct orientation and the DNA sequence was the base sequence shown in SEQ ID NO: 5, and expression plasmid p415CYC-CRE1 was obtained.
[0048]
(Example 1) Cloning of AHK3 (AAF99730) cDNA
The seeds of the Wassilewskija line of Arabidopsis were sterilized with 70% ethyl alcohol for 1 minute and further sterilized with 1.5% sodium hypochlorite for 10 minutes. After thoroughly washing with sterilized water, GM medium (4.3g Murashige and Skoog's basal salt mixture, 1% ssucrose, 10ml of 5% MES-KOH (pH5.7), 0.3% Phytagel TM (SIGMA)) was cultured for 2 weeks to obtain 5 g of plants. This was frozen in liquid nitrogen and then physically ground with a mortar. 10 ml of extraction buffer (200 mM Tris-HCl (pH 8.5), 100 mM NaCl, 10 mM EDTA, 0.5% SDS, 14 mM β-mercaptoethanol) and 10 g of phenol were added to the obtained ground product. After stirring with a Voltex mixer, 10 ml of chloroform was further added and stirred vigorously, followed by centrifugation at 10,000 rpm for 20 minutes. LiCl was added to the recovered aqueous layer to a final concentration of 2M, left at −80 ° C. for 3 hours, thawed, and centrifuged at 10,000 rpm for 20 minutes to recover the precipitate. Dissolve the collected precipitate in 2 ml of TE (10 mM Tris-HCl (pH 8.0) 1 mM EDTA), add 0.2 ml of 3 M sodium acetate (pH 5.2) and 5 ml of ethanol, and centrifuge to precipitate the RNA. It was collected. Furthermore, from 40 μg of recovered precipitate (RNA), 30 units of FPLCpure TM Dnase I (Amersham-Pharmacia) and 60 units of Superace (Ambion) were added to remove mixed genomic DNA, which was then purified by phenol / chloroform treatment and ethanol treatment. Next, RT-PCR reaction was performed using the purified RNA as a template and oligo (dT) 12-18 (amersham-Pharmacia) as a primer. The RT-PCR reaction was performed at 42 ° C. for 40 minutes using Superscript II (GIBCO BRL). The PT-PCR reaction solution was prepared according to the method specified in the Superscript II instructions.
In this way, the target cDNA was amplified.
A PCR reaction was performed using the amplified cDNA as a template and the DNA shown in SEQ ID NO: 16 and the DNA shown in SEQ ID NO: 17 as primers to amplify the DNA having the base sequence shown in SEQ ID NO: 3. The PCR reaction was carried out using Herculase Enhanced DNA Polymerase (TOYOBO) at 94 ° C for 1 minute, under amplification conditions of 41 cycles of 94 ° C for 30 seconds, 55 ° C for 30 seconds, and 72 ° C for 4 minutes. It was conducted. The PCR reaction solution (50 μl) was prepared by adding a reaction composition such as dNTP to 500 ng of template DNA and 100 ng of primer DNA according to the kit instructions.
In this way, the target DNA fragment was amplified.
[0049]
(Example 2) Construction of pHM-1
p415CYC1 (Munberg et al. Gene: 156 119-122 (1995), available from ATCC library (No. 87382)) was digested with restriction enzymes SpeI and BamHI, and then T4 DNA Ligase was used. A synthetic DNA fragment (linker) shown in FIG. 15 was inserted, and restriction enzyme sites SacII, ApaI and NheI were newly added to plasmid p415CYC1 to construct pHM-1.
[0050]
(Example 3) Construction of AHK3 expression vector
After cleaving pHM-1 with restriction enzymes SalI and SacII, using T4 DNA Ligase, the DNA having the base sequence shown in SEQ ID NO: 3 is linked to the CYC1 promoter sequence of expression vector pHM-1, It was incorporated so that the target protein was expressed in yeast. It was confirmed by using an automatic base sequencer that the sequence and orientation of the inserted DNA were correct, and an expression plasmid p415CYC-AHK3 was obtained.
[0051]
(Example 4) Cloning of AHK2 (BAB09274) cDNA
Using the DNA fragment prepared in Example 1 (cDNA adjusted by reverse transcription from total RNA) as a template, a PCR reaction was performed using the DNA shown in SEQ ID NO: 19 and the DNA shown in SEQ ID NO: 20 as primers. A DNA having the base sequence indicated by No. 1 was amplified. PCR reaction was carried out using TAKARA Pfu Turbo denature (Takara Shuzo) at 94 ° C for 1 minute, followed by 30 cycles of 94 ° C for 30 seconds, 55 ° C for 30 seconds, and 72 ° C for 4 minutes. Was done below. The PCR reaction solution (50 μl) was prepared by adding a reaction composition such as dNTP to 500 ng of template DNA and 50 ng of primer DNA according to the instructions.
In this way, the target DNA fragment was amplified.
[0052]
Example 5 Cloning of AHK2 (BAB09274) Δ cDNA
Using the DNA fragment prepared in Example 1 (cDNA prepared by reverse transcription from total RNA) as a template, a PCR reaction was carried out using the DNA shown in SEQ ID NO: 21 and the DNA shown in SEQ ID NO: 22 as primers. Of the base sequence represented by No. 1, DNA having a base sequence in which ATG was added to the 5 ′ end of the base sequence represented by base numbers 586 to 3531 was amplified. PCR reaction was carried out using TAKARA Pfu Turbo denature (Takara Shuzo) at 94 ° C for 1 minute, followed by 30 cycles of 94 ° C for 30 seconds, 55 ° C for 30 seconds, and 72 ° C for 4 minutes. Was done below. The PCR reaction solution (50 μl) was prepared by adding a reaction composition such as dNTP to 500 ng of template DNA and 50 ng of primer DNA according to the instructions.
In this way, the target DNA fragment was amplified.
[0053]
(Example 6) Construction of AHK2 and AHK2Δ expression vectors
After cleaving pHM-1 with restriction enzymes SacII and NheI, the DNA fragments obtained in Example 4 and Example 5 were ligated to the CYC1 promoter sequence of expression vector pHM-1 using T4 DNA Ligase. The protein was incorporated so that the target protein was expressed in yeast. It was confirmed by using an automatic base sequencer that the base sequence and orientation of the inserted DNA were correct, and expression plasmids p415CYC-AHK2 and p415CYC-AHK2Δ were obtained.
[0054]
(Example 7) Production of transformed cells TM182-CRE1, TM182-AHK2, TM182-AHK2Δ and TM182-AHK3
Using the obtained expression plasmids p415CYC-CRE1 (Reference Example 5), p415CYC-AHK2 (Example 6), p415CYC-AHK2Δ (Example 6) and p415CYC-AHK3 (Example 3), One TM182 (sln1Δ) (Maeda T et al. Nature: 369 242-245 (1994)) was transformed. The transformation was performed according to VII. Library Transformation & Screening Protocols described on page 22 of CLONTECH: MATCHMAKER Two-Hybrid System 3 User Manual using a polyethylene glycol / lithium acetate (PEG / LiAc) -mediated transformation method. In the resulting transformed cells, the transformed yeast TM182-CRE1, TM182-AHK2, TM182-AHK2Δ and TM182 are selected by selecting transformed yeasts that grow on DOLU + Gal medium, taking advantage of the loss of leucine auxotrophy. -Made AHK3.
[0055]
(Example 8) Cytokinin response of transformed cells TM182-CRE1, TM182-AHK2, TM182-AHK2Δ and TM182-AHK3 (Part 1)
10 μl of the culture solution of transformed cells TM182-CRE1, TM182-AHK2, TM182-AHK2Δ and TM182-AHK3 prepared in Example 7 (about 800 individuals of yeast), DOLU + Glu agar supplemented with 10 μM of trans-zeatin It was spotted on the medium and cultured at 30 ° C. for 30 hours. After completion of the culture, the growth state of the transformed cells was observed, and photographs were taken with a digital camera.
As a result, TM182-CRE1, TM182-AHK2, TM182-AHK2Δ and TM182-AHK3 are all transformed cells in the case of DOLU + Glu agar medium supplemented with trans-zeatin. The degree of growth was higher than that in the case of Glu agar medium. This indicates that transformed cells respond to cytokinin and can grow on DOLU + Glu agar. It was also confirmed that the transformed cells can grow on DOLU + Gal medium regardless of the presence or absence of trans-zeatin.
[0056]
(Example 9) Cytokinin response of transformed cells TM182-CRE1, TM182-AHK2Δ and TM182-AHK2 (part 2)
The cultures of transformed cells TM182-CRE1, TM182-AHK2Δ and TM182-AHK2 transformed cells obtained in Example 7 were used in the DOLU + containing cytokinin at various concentrations (1 nM, 10 nM, 100 nM, 1 μM, 10 μM, 100 μM). It was spotted on a Glu agar medium and cultured at 30 ° C. for 30 hours. After completion of the culture, the growth state was observed, and photographs were taken with a digital camera. Table 1 shows the minimum concentrations of trans-zeatin and cis-zeatin at which each transformed cell was able to grow.
[0057]
[Table 1]
Figure 0004161597
[0058]
Example 10 Method for Searching for Substance having Agonist Activity for Cytokinin Receptor (Part 1)
The transformed cells TM182-AHK2, TM182-AHK2Δ and TM182-AHK3 obtained in Example 7 were inoculated into 200 ml of DOLU + Gal medium, pre-cultured at 30 ° C. for 36 hours, and this culture solution was OD600 in DOLU + Glu medium. = 0.100 and further diluted 1: 200 with DOLU + Glu medium was used as the pre-dilution culture solution.
An assay plate in which 20 μl of a solution (100 μM) obtained by diluting a DMSO solution of a test substance (Abscisic acid or 6-Benzyl aminopurine) prepared to a concentration of 10 mM 100-fold in DOLU + Glu medium is added to each well of a 96-well plate Got ready. At the same time, an assay plate containing 20 μl of a solution obtained by diluting 20 μl of DMSO 100-fold with DOLU + Glu medium was prepared as a control group.
200 μl of the above pre-dilution culture solution was added to each well of both assay plates, cultured at 30 ° C. for 24 hours, and then the turbidity of each well was measured using a plate reader. By comparing the turbidity with the turbidity in the control group, the test substance was tested for agonist activity against the cytokinin receptor. Table 2 shows the absorbance of OD620 of each transformed cell culture solution to which each test substance was added. Since the turbidity in the test group to which 6-Benzyl aminopurine was added was higher than that in the control group, 6-Benzyl aminopurine was selected as an agonist active substance for the cytokinin receptor.
[0059]
[Table 2]
Figure 0004161597
[0060]
(Example 11) Method for searching for agonist active substance for cytokinin receptor (part 2)
The transformed cells TM182-AHK2, TM182-AHK2Δ and TM182-AHK3 obtained in Example 7 are inoculated into 200 ml of DOLU + Gal medium and pre-cultured at 30 ° C. for 30 hours. Transformed cells (TM182-AHK2, pre-cultured in DOLU + Glu agar medium added with various changes so that the test concentration of the agonist active substance for the cytokinin receptor selected in Example 10 was changed from 10 nM to 100 μM. 10 μl of TM182-AHK2Δ and TM182-AHK3) are spotted and incubated at 30 ° C. for 30 hours. After completion of the culture, test and confirm the strength of agonist activity against the cytokinin receptor of the test substance from the lowest test concentration at which the growth state of the transformed cells (TM182-AHK2, TM182-AHK2Δ and TM182-AHK3) is observed .
[0061]
The composition of the medium used in the present invention is described below.
(A) DOLU + GLU medium
Bacto-yeast nitrogen base without amino acids 6.7g
Glucose 20g
Drop-out mix (x) 2.0g
Distilled water 1000ml
(B) DOLU + GAL medium
Bacto-yeast nitrogen base without amino acids 6.7g
Glucose 20g
Drop-out mix (x) 2.0g
Distilled water 1000ml
(X) Drop-out mix:
Adenine 0.5g Lysine 2.0g
Alanine 2.0g Methionine 2.0g
Arginine 2.0g para-Aminobenzoic acid 0.2g
Asparagine 2.0g Phenylalanine 2.0g
Aspartic acid 2.0g Proline 2.0g
Cysteine 2.0g Serine 2.0g
Glutamine 2.0g Threonine 2.0g
Glutamic acid 2.0g Tryptophan 2.0g
Glycine 2.0g Tyrosine 2.0g
Histidine 2.0g Valine 2.0g
Inositol 2.0g Isoleucine 2.0g
Distilled water 1000ml
(C) DOLU + GLU agar medium
Solid medium in which 2% (W / V) agar is added to medium (a).
(D) DOLU + GAL agar medium
Solid medium in which 2% (W / V) agar is added to medium (c).
[0062]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a method for analyzing an agonist activity for a cytokinin receptor, and further, by using the analysis method, a method for quickly finding a substance having an agonist activity for a cytokinin receptor in a small amount of sample can be provided. It becomes.
[0063]
"Sequence Listing Free Text"
SEQ ID NO: 9
Oligonucleotide primers designed for PCR
SEQ ID NO: 10
Oligonucleotide primers designed for PCR
SEQ ID NO: 11
Oligonucleotide primers designed for PCR
SEQ ID NO: 12
Oligonucleotide primers designed for PCR
SEQ ID NO: 13
Oligonucleotide primers designed for PCR
SEQ ID NO: 14
Oligonucleotide primers designed for PCR
SEQ ID NO: 15
Oligonucleotide primers designed for PCR
SEQ ID NO: 16
Oligonucleotide primers designed for PCR
SEQ ID NO: 17
Oligonucleotide primers designed for PCR
SEQ ID NO: 18
Oligonucleotide primers designed for PCR
SEQ ID NO: 19
Oligonucleotide primers designed for PCR
SEQ ID NO: 20
Oligonucleotide primers designed for PCR
SEQ ID NO: 21
Oligonucleotide primers designed for PCR
SEQ ID NO: 22
Oligonucleotide primers designed for PCR
[0064]
[Sequence Listing]
Figure 0004161597
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Claims (10)

サイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性の分析方法であって、
(1)下記のいずれかのサイトカイニン受容体をコードするDNAが導入されてなる形質転換細胞に被験物質を接触させる第一工程、及び
(2)前記第一工程後に、前記形質転換細胞内で発現されたサイトカイニン受容体からの細胞内信号伝達の有無又はその量を測定する第二工程
を有することを特徴とする分析方法。
(a)配列番号2で示されるアミノ酸配列を有するサイトカイニン受容体
(b)配列番号4で示されるアミノ酸配列を有するサイトカイニン受容
d)配列番号2で示されるアミノ酸配列のうち、アミノ酸番号196から1176で示されるアミノ酸配列からなるサイトカイニン受容体
(e)配列番号2で示されるアミノ酸配列のうち、アミノ酸番号50から1176で示されるアミノ酸配列からなるサイトカイニン受容体
(f)配列番号4で示されるアミノ酸配列のうち、アミノ酸番号32から1036で示されるアミノ酸配列からなるサイトカイニン受容
h)上記(a)、(b)、(d)、(e)又は(f)のアミノ酸配列において1もしくは複数のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列を有するサイトカイニン受容体
A method for analyzing agonist activity against a cytokinin receptor,
(1) a first step in which a test substance is brought into contact with a transformed cell into which a DNA encoding any of the following cytokinin receptors has been introduced; and (2) expression in the transformed cell after the first step. And a second step of measuring the presence or amount of intracellular signal transduction from the cytokinin receptor.
(A) a cytokinin receptor having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 (b) a cytokinin receptor having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4
( D) a cytokinin receptor comprising the amino acid sequence represented by amino acid numbers 196 to 1176 in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (e) represented by amino acid numbers 50 to 1176 among the amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 2 the cytokinin receptor having the amino acid sequence (f) the amino acid sequence as shown in SEQ ID NO: 4, cytokinin receptors having the amino acid sequence represented by amino acid numbers 32 1036
( H) a cytokinin receptor having an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of (a), (b), (d), (e) or (f) above
前記形質転換細胞が、サイトカイニン受容体からの細胞内信号伝達によって細胞生育が直接的に制御される機能を有する細胞であって、前記細胞内信号伝達の有無又はその量を、前記形質転換細胞の生育量を指標として測定することを特徴とする請求項1記載の分析方法。  The transformed cell is a cell having a function in which cell growth is directly controlled by intracellular signal transmission from a cytokinin receptor, and the presence or absence of the intracellular signal transmission or the amount thereof is determined by the transformed cell. The analysis method according to claim 1, wherein the growth amount is measured as an index. 前記形質転換細胞が、細胞固有のヒスチジンキナーゼ活性よりも低いヒスチジンキナーゼ活性を有するように改良された宿主細胞に下記のいずれかのサイトカイニン受容体をコードするDNAが導入されてなる形質転換細胞であることを特徴とする請求項1記載の分析方法。
(a)配列番号2で示されるアミノ酸配列を有するサイトカイニン受容体
(b)配列番号4で示されるアミノ酸配列を有するサイトカイニン受容
d)配列番号2で示されるアミノ酸配列のうち、アミノ酸番号196から1176で示されるアミノ酸配列からなるサイトカイニン受容体
(e)配列番号2で示されるアミノ酸配列のうち、アミノ酸番号50から1176で示されるアミノ酸配列からなるサイトカイニン受容体
(f)配列番号4で示されるアミノ酸配列のうち、アミノ酸番号32から1036で示されるアミノ酸配列からなるサイトカイニン受容
h)上記(a)、(b)、(d)、(e)又は(f)のアミノ酸配列において1もしくは複数のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列を有するサイトカイニン受容体
A transformed cell obtained by introducing a DNA encoding one of the following cytokinin receptors into a host cell improved so that the transformed cell has a histidine kinase activity lower than the cell-specific histidine kinase activity. The analysis method according to claim 1.
(A) a cytokinin receptor having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 (b) a cytokinin receptor having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4
( D) a cytokinin receptor comprising the amino acid sequence represented by amino acid numbers 196 to 1176 in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (e) represented by amino acid numbers 50 to 1176 among the amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 2 the cytokinin receptor having the amino acid sequence (f) the amino acid sequence as shown in SEQ ID NO: 4, cytokinin receptors having the amino acid sequence represented by amino acid numbers 32 1036
( H) a cytokinin receptor having an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of (a), (b), (d), (e) or (f) above
前記形質転換細胞が、一つ以上のヒスチジンキナーゼを欠失させることにより細胞固有のヒスチジンキナーゼ活性よりも低いヒスチジンキナーゼ活性を有するように改良された宿主細胞に下記のいずれかのサイトカイニン受容体をコードするDNAが導入されてなる形質転換細胞であることを特徴とする請求項1記載の分析方法。
(a)配列番号2で示されるアミノ酸配列を有するサイトカイニン受容体
(b)配列番号4で示されるアミノ酸配列を有するサイトカイニン受容
d)配列番号2で示されるアミノ酸配列のうち、アミノ酸番号196から1176で示されるアミノ酸配列からなるサイトカイニン受容体
(e)配列番号2で示されるアミノ酸配列のうち、アミノ酸番号50から1176で示されるアミノ酸配列からなるサイトカイニン受容体
(f)配列番号4で示されるアミノ酸配列のうち、アミノ酸番号32から1036で示されるアミノ酸配列からなるサイトカイニン受容
h)上記(a)、(b)、(d)、(e)又は(f)のアミノ酸配列において1もしくは複数のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列を有するサイトカイニン受容体
The transformed cell encodes one of the following cytokinin receptors in a host cell improved so that the transformed cell has a histidine kinase activity lower than the cell-specific histidine kinase activity by deleting one or more histidine kinases. The analysis method according to claim 1, which is a transformed cell into which the DNA to be transformed is introduced.
(A) a cytokinin receptor having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 (b) a cytokinin receptor having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4
( D) a cytokinin receptor comprising the amino acid sequence represented by amino acid numbers 196 to 1176 in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (e) represented by amino acid numbers 50 to 1176 among the amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 2 the cytokinin receptor having the amino acid sequence (f) the amino acid sequence as shown in SEQ ID NO: 4, cytokinin receptors having the amino acid sequence represented by amino acid numbers 32 1036
( H) a cytokinin receptor having an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of (a), (b), (d), (e) or (f) above
前記形質転換細胞が、サイトカイニン受容体を有さない宿主細胞に下記のいずれかのサイトカイニン受容体をコードするDNAが導入されてなる形質転換細胞であることを特徴とする請求項1記載の分析方法。
(a)配列番号2で示されるアミノ酸配列を有するサイトカイニン受容体
(b)配列番号4で示されるアミノ酸配列を有するサイトカイニン受容
d)配列番号2で示されるアミノ酸配列のうち、アミノ酸番号196から1176で示されるアミノ酸配列からなるサイトカイニン受容体
(e)配列番号2で示されるアミノ酸配列のうち、アミノ酸番号50から1176で示されるアミノ酸配列からなるサイトカイニン受容体
(f)配列番号4で示されるアミノ酸配列のうち、アミノ酸番号32から1036で示されるアミノ酸配列からなるサイトカイニン受容
h)上記(a)、(b)、(d)、(e)又は(f)のアミノ酸配列において1もしくは複数のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列を有するサイトカイニン受容体
2. The analysis method according to claim 1, wherein the transformed cell is a transformed cell obtained by introducing a DNA encoding any of the following cytokinin receptors into a host cell not having a cytokinin receptor. .
(A) a cytokinin receptor having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 (b) a cytokinin receptor having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4
( D) a cytokinin receptor comprising the amino acid sequence represented by amino acid numbers 196 to 1176 in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (e) represented by amino acid numbers 50 to 1176 among the amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 2 the cytokinin receptor having the amino acid sequence (f) the amino acid sequence as shown in SEQ ID NO: 4, cytokinin receptors having the amino acid sequence represented by amino acid numbers 32 1036
( H) a cytokinin receptor having an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of (a), (b), (d), (e) or (f) above
前記形質転換細胞が酵母であることを特徴とする請求項1記載の分析方法。  The analysis method according to claim 1, wherein the transformed cell is yeast. 前記形質転換細胞が出芽酵母であることを特徴とする請求項1記載の分析方法。  The analysis method according to claim 1, wherein the transformed cell is a budding yeast. 異なる2種以上の被験物質のアゴニスト活性を請求項1記載の分析方法により各々分析し、各被験物質と接触した形質転換細胞について測定されたサイトカイニン受容体からの細胞内信号伝達の有無又はその量を比較することにより得られる差異に基づき、前記物質のサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性を評価することを特徴とするサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性の検定方法。  The presence or absence or amount of intracellular signal transduction from cytokinin receptors measured for the transformed cells in contact with each test substance by analyzing the agonist activity of two or more different test substances by the analysis method according to claim 1 A method for assaying agonist activity against a cytokinin receptor, comprising evaluating the agonist activity against the cytokinin receptor of the substance based on a difference obtained by comparing the above. 異なる2種以上の被験物質のうち、少なくとも一つの物質がサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性を有さない物質であることを特徴とする請求項8記載の検定方法。  9. The assay method according to claim 8, wherein at least one of the two or more different test substances is a substance that does not have an agonist activity for the cytokinin receptor. 請求項8記載の検定方法により評価されたサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性に基づきサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性を有する物質を選抜することを特徴とするサイトカイニン受容体に対するアゴニスト活性物質の探索方法。  A method for searching for an agonist active substance for a cytokinin receptor, comprising selecting a substance having agonist activity for a cytokinin receptor based on the agonist activity for the cytokinin receptor evaluated by the assay method according to claim 8.
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