JP6117297B2 - 種子生産性が向上したイネの品種とその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の他の目的は、LOC_Os08g12430遺伝子の発現が抑制されたイネの種子の生産方法を提供することである。
上述した目的を達成するための一実施態様として、本発明は、イネのゲノムDNAに存在するLOC_Os08g12430遺伝子の発現を抑制する工程を含む、イネの種子の生産量を増大させる方法を提供する。
前記LOC_Os08g12430遺伝子の発現抑制は、イネのゲノムDNAに内在的に存在するLOC_Os08g12430遺伝子をDNAレベル、mRNAレベルおよびタンパク質レベルで不活性化させて行うことができるが、イネの種子という特性上、前記LOC_Os08g12430遺伝子の発現抑制は、DNAレベルおよびmRNAレベルで不活性化させて行うことが望ましい。例えば、DNAレベルで不活性化させる方法としては、通常の突然変異誘発方法を用いることができるが、イネのゲノムDNAに内在的に存在するLOC_Os08g12430遺伝子を構成する1つまたはそれ以上のヌクレオチドを他のヌクレオチドに置換または欠失させるか、または、前記LOC_Os08g12430遺伝子を構成するポリヌクレオチドに他のポリヌクレオチドを挿入させるか、またはLOC_Os08g12430遺伝子を構成する1つまたはそれ以上のヌクレオチドを移動(フレームシフト)させて、正常なLOC_Os08g12430遺伝子が発現しないようにする方法を用いることができる。また、RNAレベルで不活性化させる方法としては、LOC_Os08g12430遺伝子の転写を抑制したり、siRNAまたはshRNAを用いてLOC_Os08g12430遺伝子から転写されたmRNAを不活性化させて、mRNAが正常なタンパク質に翻訳されることを抑制する方法を用いることができる。上述したLOC_Os08g12430遺伝子をDNAレベルおよびmRNAレベルで不活性化させる具体的な方法は、当業界で通常に用いられる突然変異の方法を制限なく使用することができる。例えば、組換えベクターを用いた相同組換え法、単一交叉組換え方法、T−DNAの挿入方法などを用いることができる。
本発明において提供するイネの種子は、LOC_Os08g12430遺伝子の発現が抑制された種子であって、イネの種子の生産に直接影響を及ぼす穂の数と長さだけでなく、身長の長さや茎の太さを増大させ、全体的にイネの種子の生産量を約20%増大させることができる。
イネの収量を増大させて、生産量を向上させるのに影響を与える形質である穂、茎、開花始期を調節する遺伝子を見出すために、アグロバクテリウム(Agrobacterium)を用いた形質転換法により作出された10万系統のイネ突然変異集団において粒数、身長の長さ、開花始期に変化がある突然変異体を観察した。それぞれの突然変異植物体は、アグロバクテリウムによりT−DNAがイネのゲノムDNAに挿入され、挿入された区域の遺伝子が機能し得ない植物体である。T−DNA挿入位置は、ゲノムDNA PCRと塩基配列分析によって確認することができ、データベースにおいて遺伝子のlocus idを検索することにより、T−DNAが挿入された遺伝子を検索することができる。前記方法を用いて、10万系統のT−DNAの突然変異集団の植物体の表現型を観察し、このうち開花始期が遅くなる3A−00136系統のイネを選抜した。前記選抜されたイネを12時間の光周期/12時間の暗周期(短日条件、SD)、14時間の光周期/10時間の暗周期(長日条件、LD)と水田条件(paddy)で生育し、対照群と開花始期を比較した(図1)。この時、対照群としては、変異していないドンジン品種のイネを使用した。
実施例2−1:ゲノムDNAの分析
前記実施例1で選抜した3A−00136系統のイネの種子をMSO培地に接種し、28℃で10日間培養した。培養された固体から葉100mgを採取し、前記採取した葉を液体窒素に浸漬して凍結させた後、これを物理的に粉砕して粉砕物を得た。得られた前記粉砕物に緩衝液(1M Tris5ml、0.5M EDTA1ml、KCl 3.73gおよび水50ml、pH9.5)を加え、懸濁させた後、それからイネのゲノムDNAを抽出した。前記抽出されたイネのゲノムDNAを鋳型とし、LOC_Os08g12430遺伝子の最初のエクソンにT−DNAが挿入された系統でT−DNA挿入位置の前後で作られたプライマー(配列番号2および配列番号3)とT−DNAの右境界配列(right border、RB)上のNGUS1を認識することができるNGUS1プライマー(配列番号4)を用いたPCRを行い、前記イネに存在するT−DNAが挿入されたDNA断片を得た(図2b)。この時、PCR反応は、95℃で5分;95℃で30秒、53℃で30秒および72℃で1分10秒を1サイクルとして38回反復;72℃で7分の条件で行った。
3A−00136 F:5’−tacgcatctccagagttcaa−3’(配列番号2)
3A−00136 R:5’−TTTTACTCTGTCCGTTGCAG−3’(配列番号3)
NGUS1:5’−AACGCTGATCAATTCCACAG−3’(配列番号4)
図2bは、3A−00136系統のイネに存在する変異したLOC_Os08g12430遺伝子をPCR増幅した結果を示す写真であり、左側は変異したLOC_Os08g12430遺伝子を増幅して得た産物を示し、右側は変異したLOC_Os08g12430遺伝子に挿入されたT−DNAのRB上のNGUS1を増幅して得た産物を示す。図2bに示されるように、3A−00136系統のイネのゲノムDNAから変異したLOC_Os08g12430遺伝子とT−DNAが検出されることを確認した。
前記実施例2−1で得られた3A−00136系統のイネの種子の粉砕物にRNA抽出用緩衝液(RNA iso buffer、takara、http://www.takara−bio.com)を加え、これから総RNAを得た。前記得られた総RNA2μgとマウス白血病ウイルス逆転写酵素(Moloney murine leukemia virus reverse transcriptase/Promega、Madison、WI、USA)を用いた逆転写PCRを行い、それぞれのcDNAを得た。前記得られたcDNAを鋳型とし、LOC_Os08g12430遺伝子を増幅し得るプライマー(配列番号6および7)を用いたPCRを行い、前記3A−00136系統のイネからLOC_Os08g12430遺伝子が正常に発現されるかどうかを確認した(図2c)。この時、対照群の試料としては、変異していないドンジン品種のイネの種子を使用し、内部の対照群としては、イネのユビキチン遺伝子を増幅させるプライマー(配列番号8および9)を用いてPCRを行った結果を使用した。
LOC_Os08g12430 F:5’−TGTTTGGTGTGGGAAGATGA−3’(配列番号6)
LOC_Os08g12430 R:5’−GCTGGATAGTTGGCCATGTT−3’(配列番号7)
ubi F:5’−AACCAGCTGAGGCCCAAGA−3’(配列番号8)
ubi F:5’−ACGATTGATTTAACCAGTCCATGA−3’(配列番号9)
図2cは、野生型イネの種子と3A−00136系統のイネの種子において正常なLOC_Os08g12430遺伝子の発現有無を確認した結果を示す電気泳動の写真であり、左側は野生型イネの種子(WT)を示し、右側は3A−00136系統のイネの種子(HO)を示す。図2cに示されるように、野生型イネの種子ではLOC_Os08g12430遺伝子とユビキチン遺伝子が正常に発現されたが、3A−00136系統のイネの種子ではLOC_Os08g12430遺伝子は発現されず、ユビキチン遺伝子のみが正常に発現されることを確認した。
前記実施例2−1および2−2の結果をまとめると、前記実施例1で得られた3a00136系統のイネはLOC_Os08g12430遺伝子にT−DNAが挿入され、LOC_Os08g12430遺伝子が正常に発現されない品種であることが分かった(図2a)。
前記実施例1で得られた3A−00136系統のイネの外形を変化していないドンジンイネ(対照群)の外形と比較観察し、その表現型を分析した。
図3aは、対照群と3A−00136系統のイネの平均身長を比較した結果を示すグラフであり、(■)は対照群を示し、(□)は3A−00136系統のイネを示す。図3aに示されるように、対照群の平均身長は約90cmであるのに対し、3A−00136系統のイネの平均身長は約110cmであることを確認した。したがって、3A−00136系統のイネは、対照群に比べて身長が約15%増加することが分かった。
図3cは、対照群と3A−00136系統のイネの平均茎の太さを比較した結果を示すグラフであり、(■)は対照群を示し、(□)は3A−00136系統のイネを示す。図3cに示されるように、概ね対照群よりは3A−00136系統のイネの平均茎の太さが増加することを確認し、これを数値化した結果、対照群の茎の太さに比べて約34%増加していることを確認した。
まず、前記実施例1で得られた3A−00136系統のイネに実る穂と粒を対照群のものと比較観察した(図4a)。
図4bは、3A−00136系統のイネから収穫された種子の数を対照群のものと比較した結果を示すグラフであり、WOは対照群を表し、HOは3A−00136系統のイネを示す。図4bに示されるように、3A−00136系統のイネは、対照群に比べて収穫された種子の数が約20%増加することを確認した。
Claims (9)
- イネのゲノムDNAに存在する配列番号1の塩基配列を含むLOC_Os08g12430遺伝子の発現を抑制する工程を含む、イネの種子の生産量を増大させる方法。
- 前記LOC_Os08g12430遺伝子の発現抑制が、DNAレベルまたはmRNAレベルで行われる、請求項1に記載の方法。
- 前記DNAレベルにおいて、LOC_Os08g12430遺伝子の発現抑制が、
イネのゲノムDNAに内在的に存在するLOC_Os08g12430遺伝子を構成する1つまたはそれ以上のヌクレオチドを別のヌクレオチドに置換するか、または欠失させる方法、
前記LOC_Os08g12430遺伝子を構成するポリヌクレオチドに別のポリヌクレオチドを挿入させる方法、
LOC_Os08g12430遺伝子を構成する1つまたはそれ以上のヌクレオチドを移動(frame shift)させる方法、および
それらの組み合わせで構成された群から選択される方法によって行われるものである、請求項2に記載の方法。 - 前記RNAレベルにおいて、LOC_Os08g12430遺伝子の発現抑制が、
LOC_Os08g12430遺伝子の転写を抑制する方法、
siRNAまたはshRNAを用いてLOC_Os08g12430遺伝子から転写されたmRNAを不活性化させる方法、および
それらの組み合わせで構成された群から選択される方法によって行われるものである、請求項2に記載の方法。 - 前記LOC_Os08g12430遺伝子の発現抑制が、イネのゲノムDNAに存在する野生型LOC_Os08g12430遺伝子を、配列番号5の塩基配列で構成される、変異したLOC_Os08g12430遺伝子に置換して行われるものである、請求項1に記載の方法。
- 前記置換が、アグロバクテリウム属微生物を用いて、変異したLOC_Os08g12430遺伝子をイネのカルスに導入して行われるものである、請求項5に記載の方法。
- 前記アグロバクテリウム属微生物が、アグロバクテリウム・ツメファシエンスLB4404(Agrobacterium tumefaciens LB4404)菌株、アグロバクテリウム・ツメファシエンスEHA101(Agrobacterium tumefaciens EHA101)菌株、アグロバクテリウム・ツメファシエンスEHA105(Agrobacterium tumefaciens EHA105)菌株、およびこれらの組み合わせで構成された群から選択される菌株である請求項6に記載の方法。
- イネのゲノムDNAに存在する配列番号1の塩基配列を含むLOC_Os08g12430遺伝子の発現を抑制する工程を含む、種子生産量が増大したイネの種子の生産方法。
- 請求項8に記載の方法により製造され、配列番号1の塩基配列を含むLOC_Os08g12430遺伝子の発現が抑制されて、種子生産量が増大したイネの種子。
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