JP6486661B2 - Rice having resistance to blast and production method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、病害抵抗性を有する植物及びその生産方法に関する。   The present invention relates to a plant having disease resistance and a production method thereof.

植物の病害による被害は、環境条件により影響されることが多い。例えば、イネのいもち病などの病害による被害は、冷害年などイネが低温にさらされた時に拡大することが知られており、近年では1993年及び2003年の冷害年に大きないもち病被害が発生した。また、いもち病の感染は、気温が低下する夜明け頃に起こりやすいことが知られている。これらは低温によってイネの抵抗性機構が弱められるためと考えられる。したがって、環境条件に左右されない、高い病害抵抗性を示す植物の開発は、農業における生産性向上のために有益である。   Damage caused by plant diseases is often affected by environmental conditions. For example, damage caused by diseases such as rice blast is known to increase when rice is exposed to low temperatures, such as the year of cold damage. In recent years, damage caused by blast disease is not significant in 1993 and 2003. did. It is also known that blast infection is likely to occur around dawn when the temperature drops. This is thought to be because the resistance mechanism of rice is weakened by low temperatures. Therefore, the development of plants exhibiting high disease resistance that is not affected by environmental conditions is beneficial for improving productivity in agriculture.

サリチル酸(SA)シグナル伝達経路は、化学的抵抗性誘導剤により活性化され、イネのいもち病等の病害に対する防御においては中心的な役割を果たすことが知られている(非特許文献1及び2)。転写因子WRKY45は、このプロセスにおいて不可欠な役割を果たし、WRKY45を過剰発現させることで植物の病害抵抗性を向上させることができる(非特許文献1及び2)。特許文献1には、WRKY45遺伝子とプロモーター遺伝子の組み合わせを利用して、病害抵抗性と農業形質が両立する単子葉植物を作出できることが記載されている。   It is known that the salicylic acid (SA) signaling pathway is activated by a chemical resistance inducer and plays a central role in defense against diseases such as rice blast (Non-patent Documents 1 and 2). ). The transcription factor WRKY45 plays an indispensable role in this process, and over-expressing WRKY45 can improve plant disease resistance (Non-Patent Documents 1 and 2). Patent Document 1 describes that a monocotyledonous plant having both disease resistance and agricultural traits can be produced using a combination of a WRKY45 gene and a promoter gene.

しかし、SAシグナル伝達経路を介した病害抵抗性の向上効果は、低温条件下におけるアブシジン酸(ABA)シグナル伝達の活性化により阻害されるが、そのメカニズムは不明である(非特許文献3及び4)。   However, the effect of improving disease resistance via the SA signaling pathway is inhibited by activation of abscisic acid (ABA) signaling under low temperature conditions, but the mechanism is unknown (Non-patent Documents 3 and 4). ).

一方、イネのMAPキナーゼの一つであるOsMPK6は、SAに応答して活性化し、WRKY45タンパク質をリン酸化することが知られている(非特許文献5)。一般にMAPキナーゼは、TEYシグネチャー配列内のトレオニン(Thr)及びチロシン(Tyr)残基における二重リン酸化(dual−phosphorylation)がその活性化において不可欠であるが、OsMPK6は225−227位にTEYシグネチャー配列を有している(非特許文献6)。   On the other hand, OsMPK6, which is one of rice MAP kinases, is known to be activated in response to SA and phosphorylate WRKY45 protein (Non-patent Document 5). In general, MAP kinases are required for dual-phosphorylation at the threonine (Thr) and tyrosine (Tyr) residues within the TEY signature sequence, whereas OsMPK6 is located at positions 225-227. It has an arrangement (Non-patent Document 6).

非特許文献7には、シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)において、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素(PTPアーゼ)AtPTP1がin vitroにおいてMAPキナーゼ(MAPK)のリン酸化チロシン残基を脱リン酸化すること、AtPTP1並びにタンパク質中のリン酸化トレオニン残基若しくはリン酸化セリン残基及びリン酸化チロシン残基の双方を脱リン酸化する活性を有するタンパク質脱リン酸酵素であるMKP1の両者が機能欠損することによって病害抵抗性が高まることが記載されている。   Non-Patent Document 7 describes that in Arabidopsis thaliana, protein tyrosine dephosphorylation enzyme (PTPase) AtPTP1 dephosphorylates the phosphorylated tyrosine residue of MAP kinase (MAPK) in vitro, AtPTP1 and protein Disease resistance is enhanced by the functional deficiency of MKP1, which is a protein phosphatase having the activity of dephosphorylating both phosphorylated threonine residues or phosphorylated serine residues and phosphorylated tyrosine residues It is described.

典型的なタンパク質チロシン脱リン酸化酵素であるヒトPTP1Bに関するこれまでの研究は、ヒトPTP1Bが他のタンパク質中のリン酸化チロシン残基に結合した後、前記リン酸化チロシン残基のリン酸基がヒトPTP1Bの215番目のシステイン残基に転移する結果、該他のタンパク質中のリン酸化チロシン残基が脱リン酸化されることを示している(非特許文献8)。このリン酸基の転移にとって上記システイン残基中のチオール基の存在が必須である。また、リン酸化チロシン残基から前記システイン残基へのリン酸基の転移をヒトPTP1B中の181番目のアスパラギン残基が一般ルイス塩基として促進することが示されている(非特許文献9)。Flintら(非特許文献10)はヒトPTP1Bの変異体解析の結果から、PTP1Bの215番目のシステイン残基又は181番目のアスパラギン残基が他のアミノ酸残基に置換された変異体酵素の酵素活性がほとんど消失することを見出している。Xuら(非特許文献11)は、この知見に基づき、シロイヌナズナのタンパク質チロシン脱リン酸化酵素であるAtPTP1の変異体解析を行い、ヒトPTP1Bにおける215番目のシステイン残基に相当するAtPTP1の265番目のシステイン残基又はヒトPTP1Bにおける181番目のアスパラギン酸残基に相当するAtPTP1の234番目のアスパラギン酸残基が他のアミノ酸残基に置換された変異体AtPTP1の酵素活性が消失することを報告している。   Previous studies on human PTP1B, a typical protein tyrosine phosphatase, show that after human PTP1B binds to phosphorylated tyrosine residues in other proteins, the phosphorylated tyrosine residue phosphate group As a result of the transfer to the 215th cysteine residue of PTP1B, it is shown that the phosphorylated tyrosine residue in the other protein is dephosphorylated (Non-patent Document 8). The presence of a thiol group in the cysteine residue is essential for the transfer of the phosphate group. It has also been shown that the 181st asparagine residue in human PTP1B promotes the transfer of a phosphate group from a phosphorylated tyrosine residue to the cysteine residue as a general Lewis base (Non-patent Document 9). Flint et al. (Non-patent Document 10) show that the enzyme activity of a mutant enzyme in which the 215th cysteine residue or 181st asparagine residue of PTP1B is substituted with another amino acid residue based on the results of mutant analysis of human PTP1B. Has almost disappeared. Based on this finding, Xu et al. (Non-Patent Document 11) conducted a mutant analysis of AtPTP1, which is a protein tyrosine phosphatase of Arabidopsis thaliana, and found the 265th AtPTP1 corresponding to the 215th cysteine residue in human PTP1B. Reported that the enzymatic activity of mutant AtPTP1 in which the 234th aspartic acid residue of AtPTP1 corresponding to the 181st aspartic acid residue in cysteine residue or human PTP1B was replaced with another amino acid residue was lost. Yes.

国際公開第2012/121093号International Publication No. 2012/121093

M.Shimono et al.,Plant Cell 19,2064(2007)M.M. Shimono et al. , Plant Cell 19, 2064 (2007) M.Shimono et al.,Mol.Plant Pathol.13,83(2012)M.M. Shimono et al. Mol. Plant Pathol. 13, 83 (2012) A.Robert−Seilaniantz,M.Grant,J.D.Jones,Annu.Rev.Phytopathol.49,317(2011).A. Robert-Seiliantz, M .; Grant, J.M. D. Jones, Annu. Rev. Phytopathol. 49, 317 (2011). M.Fujita et al.,Curr.Opin.Plant Biol.9,436(2006)M.M. Fujita et al. Curr. Opin. Plant Biol. 9,436 (2006) Y.Ueno et al.,Plant Signal Behav.8,e24510(2013)Y. Ueno et al. , Plant Signal Behav. 8, e24510 (2013) N.G.Anderson,J.L.Maller,N.K.Tonks,T.W.Sturgill,Nature 343,651(1990)N. G. Anderson, J.M. L. Maller, N.M. K. Tonks, T.M. W. Sturgill, Nature 343, 651 (1990) S.Bartels et al.,Plant Cell 21,2884(2009)S. Bartels et al. , Plant Cell 21, 2884 (2009) Bradford et al.,Science 263,1397−1404(1994)Bradford et al. , Science 263, 1397-1404 (1994) Jia et al.,Science 268,1754−1758(1995)Jia et al. , Science 268, 1754-1758 (1995). Flint et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94,1680−1685(1997)Flint et al. , Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94, 1680-1685 (1997) Xu et al.,Plant Cell 10,849−857(1998)Xu et al. Plant Cell 10, 849-857 (1998)

特許文献1では、病害抵抗性を低温下など過酷な環境条件においても維持及び向上させることには着目していない。また、非特許文献1〜11には、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素が様々な植物で病害抵抗性の維持又は向上にかかわっていること、特に、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素が、低温等の環境条件は左右されない病害抵抗性の維持又は向上にかかわっていることは、記載されていない。   Patent Document 1 does not focus on maintaining and improving disease resistance even under severe environmental conditions such as low temperatures. Further, in Non-Patent Documents 1 to 11, protein tyrosine phosphatase is involved in maintaining or improving disease resistance in various plants, in particular, protein tyrosine phosphatase is an environmental condition such as low temperature. It is not described that it is involved in maintaining or improving disease resistance that is not affected.

本発明の目的は、高い病害抵抗性を有する植物、特に、環境条件に左右されない高い病害抵抗性を有する植物、及び、高い病害抵抗性、特に、環境条件に左右されない高い病害抵抗性を植物に付与するための技術を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a plant having a high disease resistance, particularly a plant having a high disease resistance not affected by environmental conditions, and a high disease resistance, particularly a plant having a high disease resistance not affected by environmental conditions. It is to provide a technique for granting.

本発明は以下の発明を提供する。
〔1〕1種以上のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現又は活性が抑制されている、病害抵抗性を有する植物。
〔2〕1種以上のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現の抑制が、RNAi法、アンチセンス法、共抑制法又はRNA指令型DNAメチル化法による抑制である、上記〔1〕に記載の植物。
〔3〕1種以上のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の活性の抑制が、1又は複数の変異の導入による抑制である、上記〔1〕に記載の植物。
〔4〕1又は複数の変異が、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子のタンパク質コード領域内における変異を少なくとも含む上記〔3〕に記載の植物。
〔5〕1又は複数の変異が、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素に含まれるアミノ酸残基であって、OsPTP1の258番目のシステイン残基に相当するシステイン残基、及び/又はOsPTP2の166番目のシステイン残基に相当するシステイン残基、をコードする、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子のコドンの変異を少なくとも含む、上記〔3〕又は〔4〕に記載の植物。
〔6〕単子葉植物である、上記〔1〕〜〔5〕のいずれか一項に記載の植物。
〔7〕イネである、上記〔1〕〜〔6〕のいずれか一項に記載の植物。
〔8〕1種以上のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現又は活性を抑制する、病害抵抗性を有する植物の生産方法。
〔9〕1種以上のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現の抑制を、RNAi法、アンチセンス法、共抑制法又はRNA指令型DNAメチル化法によって行う上記〔8〕に記載の植物の生産方法。
〔10〕1種以上のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の活性の抑制を、1又は複数の変異を導入することにより行う、上記〔8〕に記載の植物の生産方法。
〔11〕上記〔8〕〜〔10〕のいずれか一項に記載の方法により生産された植物の子孫又はクローンであって、1種以上のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現又は活性が抑制されている、病害抵抗性を有する植物。
The present invention provides the following inventions.
[1] A disease-resistant plant in which expression or activity of one or more protein tyrosine phosphatase genes is suppressed.
[2] The suppression according to [1] above, wherein the suppression of expression of one or more protein tyrosine phosphatase genes is suppression by RNAi method, antisense method, co-suppression method or RNA-directed DNA methylation method plant.
[3] The plant according to [1] above, wherein the suppression of the activity of one or more protein tyrosine phosphatase genes is suppression by introduction of one or more mutations.
[4] The plant according to [3], wherein the one or more mutations include at least a mutation in the protein coding region of the protein tyrosine phosphatase gene.
[5] One or more mutations are amino acid residues contained in protein tyrosine phosphatase, which corresponds to the 258th cysteine residue of OsPTP1, and / or the 166th cysteine of OsPTP2 The plant according to [3] or [4] above, comprising at least a codon mutation of a protein tyrosine phosphatase gene encoding a cysteine residue corresponding to the residue.
[6] The plant according to any one of [1] to [5], which is a monocotyledonous plant.
[7] The plant according to any one of [1] to [6], which is rice.
[8] A method for producing a disease-resistant plant, which suppresses the expression or activity of one or more protein tyrosine phosphatase genes.
[9] The plant production according to [8], wherein the suppression of expression of one or more protein tyrosine phosphatase genes is performed by RNAi method, antisense method, co-suppression method or RNA-directed DNA methylation method. Method.
[10] The method for producing a plant according to [8] above, wherein the activity of one or more protein tyrosine phosphatase genes is suppressed by introducing one or more mutations.
[11] A plant progeny or clone produced by the method according to any one of [8] to [10] above, wherein the expression or activity of one or more protein tyrosine phosphatase genes is suppressed. A plant having disease resistance.

本発明によれば、植物に対し、高い病害抵抗性を付与することができる。本発明の一態様によりもたらされる病害抵抗性植物は、冷害時にも顕著な病害抵抗性を示し、そのために従来の植物を栽培する際と比較して、低温時においても抵抗性誘導剤の効果を持続させることができる。よって、本発明は、イネをはじめとする植物生産性向上を図ることができ、植物が関与する農業、食品産業等の分野において有用である。   According to the present invention, high disease resistance can be imparted to plants. The disease-resistant plant brought about by one embodiment of the present invention exhibits remarkable disease resistance even at the time of cold damage. Therefore, compared with the case of cultivating conventional plants, the effect of the resistance inducer at a low temperature is also achieved. Can last. Therefore, the present invention can improve plant productivity including rice, and is useful in fields such as agriculture and food industry where plants are involved.

図1は、サリチル酸経路のモデルを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a model of the salicylic acid pathway. 図2は、サリチル酸(SA)処理後又は未処理の、野生型(WT)イネカルス、osmpk6遺伝子変異型イネカルス、及び野生型(WT)イネ葉を用いた、抗pTEpY抗体(上段)、抗OsMPK6(中段)及び抗PEPC抗体(下段)によるイムノブロットアッセイの結果を示す図である。図2中の矢じりはOsMPK6のバンドを、*及び**はOsMPK6以外の他のMAPキナーゼのバンドを、それぞれ示す。FIG. 2 shows anti-pTEpY antibody (upper), anti-OsMPK6 (upper) using wild-type (WT) rice callus, osmpk6 gene mutant rice callus, and wild-type (WT) rice leaf after or without salicylic acid (SA) treatment. (Middle panel) and immunoblot assay results with anti-PEPC antibody (bottom panel). The arrowheads in FIG. 2 indicate OsMPK6 bands, and * and ** indicate bands of MAP kinases other than OsMPK6, respectively. 図3は、変異型K96R及び変異型K96R/T225A/Y227DのMBP標識OsMPK6を用いたリン酸化アッセイの結果(上段)並びにローディングコントロールとしてのクーマシーブリリアントブルー(CBB)染色の結果(下段)を示す図である。図3中、矢じりはMBP−OsMPK6のバンド、*はGST−MKK10−2Dのバンドをそれぞれ示す。FIG. 3 shows the results of phosphorylation assay using mutant K96R and mutant K96R / T225A / Y227D using MBP-labeled OsMPK6 (upper) and the results of Coomassie brilliant blue (CBB) staining as a loading control (lower). FIG. In FIG. 3, the arrowhead indicates the MBP-OsMPK6 band, and * indicates the GST-MKK10-2D band. 図4は、野生型(WT)、変異型T225A及び変異型Y227DのMBP標識OsMPK6(MBP-MPK6)を用いたリン酸化アッセイの結果(上段)並びにローディングコントロールとしてのクーマシーブリリアントブルー(CBB)染色(下段)の結果を示す図である。FIG. 4 shows the results of phosphorylation assay using MBP-labeled OsMPK6 (MBP-MPK6) of wild type (WT), mutant T225A and mutant Y227D (upper panel), and Coomassie brilliant blue (CBB) staining as a loading control. It is a figure which shows the result of (lower stage). 図5は、デキサメタゾン処理(Dex)又はmock処理後のGVG−MKK10−2D形質転換イネ(系統♯3及び♯14)の抽出液を用いた、抗pTEpY抗体(上段)、抗OsMPK6抗体(下段)によるイムノブロットアッセイにおける経時的な変化を示す図である。FIG. 5 shows anti-pTEpY antibody (upper), anti-OsMPK6 antibody (lower) using an extract of GVG-MKK10-2D transformed rice (lines # 3 and # 14) after dexamethasone treatment (Dex) or mock treatment. It is a figure which shows the time-dependent change in the immunoblot assay by. 図6は、デキサメタゾン処理(Dex)又はmock処理後のGVG−MKK10−2D形質転換イネ(系統♯3及び♯14)における、WRKY45転写レベル(ユビキチン転写レベルに対する相対レベル:3回の測定値の平均及び標準偏差)の経時的な変化を示す図である。FIG. 6 shows the WRKY45 transcription level (relative to ubiquitin transcription level: average of three measurements) in GVG-MKK10-2D transformed rice (lines # 3 and # 14) after dexamethasone treatment (Dex) or mock treatment. And standard deviation) over time. 図7は、デキサメタゾン処理又は未処理M.oryzaeを接種したGVG−MKK10−2D(系統♯3及び♯14)における葉身あたりの病斑数(n=12生物学的反復:平均及び標準偏差)を示す図である。図7中、*は、P<0.1で有意差あり(スチューデントt検定)を示す。FIG. 7 shows dexamethasone-treated or untreated M. pneumoniae. It is a figure which shows the number of lesions per leaf blade (n = 12 biological repetition: mean and standard deviation) in GVG-MKK10-2D (lines # 3 and # 14) inoculated with oryzae. In FIG. 7, * indicates that there is a significant difference at P <0.1 (Student t test). 図8は、デキサメタゾン処理(Dex)及び/又はアブシジン酸(ABA)処理後のGVG−MKK10−2Dイネ(系統♯3)における、MKK10−2D転写レベル、WRKY45転写レベル、抗pTEpY抗体によるイムノブロットアッセイの結果、抗リン酸化チロシン(pY)抗体によるイムノブロットアッセイの結果、抗リン酸化トレオニン(pT)抗体によるイムノブロットアッセイの結果、抗OsMPK6抗体によるイムノブロットアッセイの結果それぞれを示す図であり、これらを上から順に示す。矢じりはOsMPK6の位置を示す。FIG. 8 shows immunoblotting assay with MKK10-2D transcription level, WRKY45 transcription level and anti-pTEpY antibody in GVG-MKK10-2D rice (line # 3) after dexamethasone treatment (Dex) and / or abscisic acid (ABA) treatment. As a result, immunoblot assay results using anti-phosphotyrosine (pY) antibody, immunoblotting assay results using anti-phosphorylated threonine (pT) antibody, and immunoblotting assay results using anti-OsMPK6 antibody are shown. Are shown in order from the top. Arrowheads indicate the position of OsMPK6. 図9は、デキサメタゾン処理(Dex)及び/又はアブシジン酸(ABA)処理後のGVG−MKK10−2D植物(系統♯3及び♯14)における、MKK10−2D転写レベル(ユビキチン転写レベルに対する相対レベル:3回の測定値の平均及び標準偏差;上段)、WRKY45転写レベル(ユビキチン転写レベルに対する相対レベル:3回の測定値の平均及び標準偏差;下段)の結果の経時的変化を示す図である。FIG. 9 shows MKK10-2D transcription level (relative to ubiquitin transcription level: 3 in GVG-MKK10-2D plants (lines # 3 and # 14) after dexamethasone treatment (Dex) and / or abscisic acid (ABA) treatment. It is a figure which shows a time-dependent change of the result of the measurement value of 1 time, and a standard deviation; an upper stage) and the result of WRKY45 transcription | transfer level (relative level with respect to a ubiquitin transcription level: the average of 3 measurements, and a standard deviation; the lower stage). 図10は、デキサメタゾン処理(Dex)及び/又はアブシジン酸(ABA)処理後のGVG−MKK10−2D植物(系統♯14)における、抗pTEpY抗体によるイムノブロットアッセイの結果、抗リン酸化チロシン(pY)抗体によるイムノブロットアッセイの結果、抗リン酸化トレオニン(pT)抗体によるイムノブロットアッセイの結果、抗OsMPK6抗体によるイムノブロットアッセイの結果それぞれを示す図であり、これらを上から順に示す。矢じりはOsMPK6の位置を示す。FIG. 10 shows the result of immunoblotting assay with anti-pTEpY antibody in anti-pTEpY antibody in GVG-MKK10-2D plant (line # 14) after dexamethasone treatment (Dex) and / or abscisic acid (ABA) treatment. It is a figure which shows the result of the immunoblot assay by an antibody, the result of the immunoblot assay by an anti- phosphorylated threonine (pT) antibody, and the result of the immunoblot assay by an anti- OsMPK6 antibody, respectively, These are shown in order from the top. Arrowheads indicate the position of OsMPK6. 図11は、Bay11−7082又はバナジン酸と、サリチル酸(SA)とアブシジン酸(ABA:100μM)とで処理した野生型イネにおける、WRKY45転写レベル(ユビキチン転写レベルに対する相対レベル:6回以上の生物学的反復の平均及び標準偏差)を示す図である。図11中、***は、有意差あり(P<0.01:スチューデントt検定)を示す。FIG. 11 shows WRKY45 transcription level (relative to ubiquitin transcription level: 6 or more biology) in wild-type rice treated with Bay11-7082 or vanadic acid, salicylic acid (SA) and abscisic acid (ABA: 100 μM). It is a figure which shows the average and standard deviation of an iterative repetition. In FIG. 11, *** indicates that there is a significant difference (P <0.01: Student t test). 図12は、Bay11−7082又はバナジン酸と、サリチル酸(SA)とアブシジン酸(ABA)とで処理した野生型イネにおける、WRKY45転写レベル(ユビキチン転写レベルに対する相対レベル:平均及び標準偏差)を示す図である。図12中、*は、P<0.05で有意差あり、**は、P<0.001で有意差あり(スチューデントt検定)を示す。FIG. 12 shows WRKY45 transcription levels (relative to ubiquitin transcription levels: mean and standard deviation) in wild-type rice treated with Bay11-7082 or vanadic acid, salicylic acid (SA) and abscisic acid (ABA). It is. In FIG. 12, * indicates a significant difference at P <0.05, and ** indicates a significant difference at P <0.001 (Student t test). 図13は、OsPTP1とOsPTP2遺伝子を同時にRNAi法でノックダウンするためのコンストラクトPTP−wkdの構成を模式的に示す図である。FIG. 13 is a diagram schematically showing a structure of a construct PTP-wkd for simultaneously knocking down OsPTP1 and OsPTP2 genes by RNAi method. 図14は、OsPTP1、OsPTP2及びAtPTP1のアラインメントを示す図である。図14中、ボックスは保持されているアミノ酸配列を、*は触媒に不可欠のCys残基を示す。FIG. 14 is a diagram showing an alignment of OsPTP1, OsPTP2, and AtPTP1. In FIG. 14, the box indicates the retained amino acid sequence, and * indicates the Cys residue essential for the catalyst. 図15は、ABA処理下におけるSA処理後のWT植物及びPTP−wkd植物における、抗pTEpY抗体及び抗OsMPK6抗体による各イムノブロットアッセイの結果を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing the results of immunoblotting assays with anti-pTEpY antibody and anti-OsMPK6 antibody in WT plants and PTP-wkd plants after SA treatment under ABA treatment. 図16は、野生型MBP−PTP1(WT)及びMBP−PTP2(WT)、並びに変異型MPB−PTP1(CS)及びMPB−PTP2(CS)のリン酸化アッセイ(MBP−MPK6)の結果(上段)、ローディングコントロールとしてのクーマシーブリリアントブルー(CBB)染色の結果(中段)、及びMBP−WRKY45のリン酸化アッセイ(MBP−WRKY45)の結果を示す図である。FIG. 16 shows the results of the phosphorylation assay (MBP-MPK6) of wild-type MBP-PTP1 (WT) and MBP-PTP2 (WT), and mutant MPB-PTP1 (CS) and MPB-PTP2 (CS) (upper panel). FIG. 4 is a diagram showing the results of Coomassie brilliant blue (CBB) staining (middle stage) as a loading control and the results of MBP-WRKY45 phosphorylation assay (MBP-WRKY45). 図17は、サリチル酸(SA)とアブシジン酸(ABA)とで処理した野生型イネ(WT)及びOsPTP1/2ノックダウンイネ(PTP−wkd)における、WRKY45転写レベル(上段)、OsPTP1転写レベル(中段)及びOsPTP2転写レベル(下段)(それぞれ、ユビキチン転写レベルに対する相対レベル:3回の技術的反復の平均及び標準偏差)を示す図である。FIG. 17 shows WRKY45 transcription level (upper), OsPTP1 transcription level (middle) in wild-type rice (WT) and OsPTP1 / 2 knockdown rice (PTP-wkd) treated with salicylic acid (SA) and abscisic acid (ABA). ) And OsPTP2 transcription level (bottom) (respectively relative to the ubiquitin transcription level: average and standard deviation of three technical repeats). 図18は、BTH及び/又はABA処理若しくは未処理のWT、WRKY45−過剰発現植物(W45−ox)及びPTP−wkd植物にM.Oryzaeを接種した後、接種葉におけるM.oryzae 28S rDNAの定量値を示すグラフである。それぞれ通常温度(30℃)又は低温処理(15℃)したイネの葉身を用いた。図18中、*はP<0.1、**は、P<0.05で有意差あり、***は、P<0.005で有意差あり(スチューデントt検定)をそれぞれ示す。18 shows WT, WRKY45-overexpressing plants (W45-ox) and PTP-wkd plants treated with B. and / or ABA treated or untreated. After inoculation with Oryzae, M. It is a graph which shows the quantitative value of oryzae 28S rDNA. Rice leaves which were respectively treated at normal temperature (30 ° C.) or low temperature treatment (15 ° C.) were used. In FIG. 18, * indicates P <0.1, ** indicates significant difference at P <0.05, and *** indicates significant difference at P <0.005 (Student t test). 図19は、植物のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子のcDNA配列から推定したタンパク質チロシン脱リン酸化酵素のアミノ酸配列のアラインメントを示す図である。各配列の左側にcDNAが由来する植物種を示す。植物種は以下のとおりであり、かっこ内は各cDNAデータのGenbank Accession No.を示す。A thaliana:シロイヌナズナ(AT1G71860)、G max:ダイズ(AJ006308)、P sativum:エンドウ(AJ005589)、P vulgaris:インゲン(AY603965)、S lycopersicum:トマト(BT014264)、O sativa PTP1:イネ(AK106448)、O sativa PTP2:イネ(AK243006)、T aestivum 1:コムギ(BT009319)、T aestivum 2:コムギ(BT009636)、Z mays 1:トウモロコシ(BT041145)、Z mays 2:トウモロコシ(BT065365)、P amabilis:コチョウラン(GU119901)。 アミノ酸配列中のアミノ酸残基は一文字記号で示す。アミノ酸配列中の「−」は、アミノ酸配列間の相同性を最大化するために挿入されたギャップを示す。T aestivum 1、T aestivum 2、及びZ mays 2に由来するcDNAは翻訳開始コドンを含まない不完全cDNAであり、図には各cDNAによってコードされたタンパク質部分のアミノ酸配列を示す。FIG. 19 is a diagram showing an alignment of amino acid sequences of protein tyrosine phosphatases deduced from cDNA sequences of plant protein tyrosine phosphatase genes. The plant species from which the cDNA is derived is shown on the left side of each sequence. The plant species are as follows, and the parenthesis shows the Genbank Accession No. of each cDNA data. Indicates. A thaliana: Arabidopsis (AT1G71860), G max: soybean (AJ006308), P sativum: pea (AJ005589), P vulgaris: green beans (AY603965), S lycopersicum: tomato (BT014264), O 106 sativa PTP2: rice (AK243006), T aestivum 1: wheat (BT009319), T aestivum 2: wheat (BT009636), Z mays 1: maize (BT041145), Z mays 2: maize (BT065365), P9901G ). Amino acid residues in the amino acid sequence are indicated by single letter symbols. A “-” in the amino acid sequence indicates a gap inserted to maximize homology between amino acid sequences. The cDNAs derived from T aestivum 1, T aestivum 2 and Z mays 2 are incomplete cDNAs that do not contain a translation initiation codon, and the figure shows the amino acid sequence of the protein portion encoded by each cDNA. 図20は、BTH処理及び/又は250mM NaCl処理又は未処理の各イネ系統(野生型イネ(日本晴;NB)とPTP−kdイネ(♯3及び♯11)にM.oryzaeを接種した後の、いもち病抵抗性(接種葉におけるM.oryzae 28S rDNAのユビキチン転写レベルに対する相対値)を示すグラフである。図中の結果は、3回以上の繰り返し実験の各実験結果を統計処理して算出した平均値及び標準偏差である。Figure 20 shows the results after inoculating M. oryzae on each rice line (wild type rice (Nipponbare; NB) and PTP-kd rice (# 3 and # 11)) treated with BTH and / or 250 mM NaCl. It is a graph which shows a blast disease resistance (relative value with respect to the ubiquitin transcription level of M. oryzae 28S rDNA in an inoculated leaf) The result in a figure was calculated by statistically processing each experimental result of three or more repeated experiments. Mean value and standard deviation.

本発明の植物は、1種以上のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現又は活性が抑制されている病害抵抗性を有する植物である。   The plant of the present invention is a plant having disease resistance in which the expression or activity of one or more protein tyrosine phosphatase genes is suppressed.

タンパク質チロシン脱リン酸化酵素(プロテインチロシンフォスファターゼ、PTPアーゼ)は、リン酸化されたチロシン残基を脱リン酸化する酵素である。本発明者らが後段の実施例に示すとおり、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素は、植物における病害抵抗性の発現にかかわっている。   Protein tyrosine phosphatases (protein tyrosine phosphatases, PTPases) are enzymes that dephosphorylate phosphorylated tyrosine residues. As the present inventors show in the following examples, protein tyrosine phosphatases are involved in the expression of disease resistance in plants.

図1は、イネ(Oryza sativa)のサリチル酸経路を模式的に示した図である。サリチル酸経路においては、MAPキナーゼ(OsMPK6)の活性化に伴い、WRKY45がリン酸化され、自己制御によって更に発現が誘導されて病害抵抗性発現に至る。本発明者らが後段の実施例で示すとおり、低温条件(例えば15℃以下)等の場合に、アブシジン酸(ABA)を介してタンパク質チロシン脱リン酸化酵素(OsPTP1及びOsPTP2)の機能発現誘導が起こり、これによりOsMPK6が脱リン酸化されて不活性化する。そのため、OsMPK6より下流の情報伝達が停止し、言い換えればWRKY45に依存した病害に対する防御が起こらず、病害抵抗性が発現しない。後段の実施例に示すとおり、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素は、サリチル酸経路中のMAPキナーゼ(OsMPK6)を脱リン酸化して不活性化する。そのため、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現又は活性を抑制することにより、植物に病害抵抗性を与える又は高めることができる。   FIG. 1 is a diagram schematically showing the salicylic acid pathway of rice (Oryza sativa). In the salicylic acid pathway, WRKY45 is phosphorylated with the activation of MAP kinase (OsMPK6), and expression is further induced by self-regulation, leading to disease resistance expression. As shown in the Examples below, the inventors have induced functional expression of protein tyrosine phosphatases (OsPTP1 and OsPTP2) via abscisic acid (ABA) under low temperature conditions (for example, 15 ° C. or lower). Occurs, and OsMPK6 is dephosphorylated and inactivated. Therefore, information transmission downstream from OsMPK6 is stopped, in other words, protection against a disease dependent on WRKY45 does not occur, and disease resistance does not develop. As shown in the examples in the latter part, protein tyrosine phosphatase dephosphorylates and inactivates MAP kinase (OsMPK6) in the salicylic acid pathway. Therefore, disease resistance can be imparted to or enhanced by suppressing the expression or activity of the protein tyrosine phosphatase gene.

本明細書において、アミノ酸残基は、3文字記号(例えば、Tyrはチロシン残基を表す)、又は1文字記号(例えば、Yはチロシン残基を表す)で表されることがある。   As used herein, an amino acid residue may be represented by a three letter symbol (eg, Tyr represents a tyrosine residue) or a one letter symbol (eg, Y represents a tyrosine residue).

本発明においてOsPTP1は、その変異体、誘導体、バリアント又はホモログを含み、以下の(A1)〜(C1)を意味する:
(A1)配列番号1のアミノ酸配列を有するタンパク質;
(B1)配列番号1のアミノ酸配列において、1又は数個のアミノ酸残基が、欠失、置換、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列を有し、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素活性を有するタンパク質;及び、
(C1)配列番号1のアミノ酸配列と70%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素活性を有するタンパク質。
In the present invention, OsPTP1 includes mutants, derivatives, variants or homologs thereof, and means the following (A1) to (C1):
(A1) a protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1;
(B1) a protein having an amino acid sequence in which one or several amino acid residues are deleted, substituted, inserted and / or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and having protein tyrosine phosphatase activity; as well as,
(C1) A protein having an amino acid sequence having 70% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and having protein tyrosine phosphatase activity.

本発明においてOsPTP2は、その変異体、誘導体、バリアント又はホモログを含み、以下の(A2)〜(C2)を意味する:
(A2)配列番号2のアミノ酸配列を有するタンパク質;
(B2)配列番号2のアミノ酸配列において、1又は数個のアミノ酸残基が、欠失、置換、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列を有し、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素活性を有するタンパク質;及び、
(C2)配列番号2のアミノ酸配列と70%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素活性を有するタンパク質。
In the present invention, OsPTP2 includes mutants, derivatives, variants or homologs thereof, and means the following (A2) to (C2):
(A2) a protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2;
(B2) a protein having an amino acid sequence in which one or several amino acid residues are deleted, substituted, inserted and / or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and having protein tyrosine phosphatase activity; as well as,
(C2) A protein having an amino acid sequence having 70% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and having protein tyrosine phosphatase activity.

配列番号1及び2のアミノ酸配列は、それぞれイネのOsPTP1及びOsPTP2のアミノ酸配列である。よって、(B1)及び(C1)は(A1)の変異体、誘導体、バリアント又はホモログを意図しており、(B2)及び(C2)は、(A2)の変異体、誘導体、バリアント又はホモログを意図している。   The amino acid sequences of SEQ ID NOs: 1 and 2 are the amino acid sequences of rice OsPTP1 and OsPTP2, respectively. Thus, (B1) and (C1) are intended to be variants, derivatives, variants or homologs of (A1), and (B2) and (C2) are variants, derivatives, variants or homologues of (A2). Intended.

(B1)及び(B2)において、欠失、置換、挿入及び/又は付加されていてもよいアミノ酸残基数は、例えば50個以内、40個以内、30個以内、20個以内、10個以内であり、好ましくは5個以内であり、より好ましくは4個以内であり、更に好ましくは3個以内であり、更により好ましくは2個以内であり、とりわけ好ましくは1個である。   In (B1) and (B2), the number of amino acid residues that may be deleted, substituted, inserted and / or added is, for example, within 50, within 40, within 30, within 20 and within 10 It is preferably 5 or less, more preferably 4 or less, still more preferably 3 or less, still more preferably 2 or less, and particularly preferably 1 or less.

(B1)及び(B2)において、変異後のアミノ酸残基においては、変異前のアミノ酸側鎖の性質が保存されていることが好ましい。アミノ酸を側鎖の性質により分類すると、以下のとおりである:疎水性アミノ酸(アラニン(A)、イソロイシン(I)、ロイシン(L)、メチオニン(M)、フェニルアラニン(F)、プロリン(P)、チロシン(Y)、トリプトファン(W)、バリン(V)等);親水性アミノ酸(アルギニン(R)、アスパラギン(N)、アスパラギン酸(D)、システイン(C)、グルタミン酸(E)、グルタミン(Q)、グリシン(G)、ヒスチジン(H)、リシン(K)、セリン(S)、トレオニン(T)等);脂肪族側鎖を有するアミノ酸(グリシン(G)、アラニン(A)、イソロイシン(I)、ロイシン(L)、バリン(V)、プロリン(P)等);水酸基含有側鎖を有するアミノ酸(セリン(S)、トレオニン(T)、チロシン(Y)等);硫黄原子含有側鎖を有するアミノ酸(システイン(C)、メチオニン(M)等);カルボン酸及びアミド含有側鎖を有するアミノ酸(アスパラギン酸(D)、アスパラギン(N)、グルタミン(Q)、グルタミン酸(E)等);塩基含有側鎖を有するアミノ酸(アルギニン(R)、ヒスチジン(H)、リシン(K)等);酸含有側鎖を有するアミノ酸(アスパラギン酸(D)、グルタミン酸(E)等);β位分岐側鎖を有するアミノ酸(トレオニン(T)、バリン(V)、イソロイシン(I)等);及び、芳香族含有側鎖を有するアミノ酸(ヒスチジン(H)、フェニルアラニン(F)、トリプトファン(W)、チロシン(Y)等)。   In (B1) and (B2), it is preferable that the amino acid side chain before mutation is preserved in the amino acid residue after mutation. Amino acids are classified according to the properties of side chains as follows: hydrophobic amino acids (alanine (A), isoleucine (I), leucine (L), methionine (M), phenylalanine (F), proline (P), Tyrosine (Y), tryptophan (W), valine (V), etc.); hydrophilic amino acids (arginine (R), asparagine (N), aspartic acid (D), cysteine (C), glutamic acid (E), glutamine (Q) ), Glycine (G), histidine (H), lysine (K), serine (S), threonine (T), etc.); amino acids having an aliphatic side chain (glycine (G), alanine (A), isoleucine (I) ), Leucine (L), valine (V), proline (P), etc.); amino acids having a hydroxyl group-containing side chain (serine (S), threonine (T), tyrosine (Y), etc.) Amino acids having side chains containing sulfur atoms (cysteine (C), methionine (M), etc.); amino acids having side chains containing carboxylic acid and amide (aspartic acid (D), asparagine (N), glutamine (Q), glutamic acid Amino acids having base-containing side chains (arginine (R), histidine (H), lysine (K), etc.); amino acids having acid-containing side chains (aspartic acid (D), glutamic acid (E), etc.) ); Amino acids having β-branched side chains (threonine (T), valine (V), isoleucine (I), etc.); and amino acids having aromatic-containing side chains (histidine (H), phenylalanine (F), tryptophan) (W), tyrosine (Y), etc.).

(C1)及び(C2)において、アミノ酸配列の同一性は、アミノ酸配列全体又は機能発現に必要な領域で70%以上であり、例えば80%以上、90%以上、95%以上であり、好ましくは96%以上であり、より好ましくは97%以上であり、更に好ましくは98%以上であり、更により好ましくは99%以上である。アミノ酸配列の同一性は、BLAST(Proc.Natl.Acad.Sci.,USA 87:2264−2268,1990;Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90;5873,1993)等のアルゴリズムを用いて決定でき、BLASTN、BLASTX等のプログラム(Altschul S.F.et al.,J.Mol.Biol.215:403,1990)を利用しても決定できる。BLASTXを用いてアミノ酸配列を決定する際のパラメーターとしては、score=50、wordlength=3が例示される。BLASTNを用いて塩基配列を決定する際に用いるパラメーターとしては、score=100、wordlength=12が例示される。BLAST及びGapped BLASTプログラムを用いる際には、各プログラムのデフォルトパラメータを用いればよい。   In (C1) and (C2), the amino acid sequence identity is 70% or more in the entire amino acid sequence or a region necessary for functional expression, for example, 80% or more, 90% or more, 95% or more, preferably It is 96% or more, More preferably, it is 97% or more, More preferably, it is 98% or more, More preferably, it is 99% or more. Amino acid sequence identity can be determined using algorithms such as BLAST (Proc. Natl. Acad. Sci., USA 87: 2264-2268, 1990; Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90; 5873, 1993). , BLASTN, BLASTX and the like (Altschul SF et al., J. Mol. Biol. 215: 403, 1990). Examples of parameters for determining an amino acid sequence using BLASTX include score = 50 and wordlength = 3. Examples of parameters used when determining a base sequence using BLASTN include score = 100 and wordlength = 12. When using BLAST and Gapped BLAST programs, the default parameters of each program may be used.

イネ以外の植物のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子cDNAとして、インゲン(Phaseolus vulgaris;GenBankアクセッション番号、AY603965)、エンドウ(Pisum sativum;GenBankアクセッション番号、AJ005589)、ダイズ(Glycine max;GenBankアクセッション番号、AJ006308)、シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana;GenBankアクセッション番号、AF055635)、コチョウラン(Phalaenopsis amabilis;GenBankアクセッション番号、GU119901)、コムギ(Triticum aestivum;GenBankアクセッション番号、BT009319及びBT009636)、トウモロコシ(Zea mays;GenBankアクセッション番号、BT041145及びBT065365)、トマト(Lycopersicon esculentum;GenBankアクセッション番号、BT014264)が例示される。これらのcDNAでコードされるタンパク質のアミノ酸配列はそれぞれOsPTP1及びOsPTP2のアミノ酸配列と高い相同性を有することから、これらのcDNAでコードされるタンパク質は、OsPTP1あるいはOsPTP2の同祖タンパク質(Orthologous proteins)であると考えられる(図19)。本発明においてタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子とは、上記の植物種におけるタンパク質チロシン脱リン酸化酵素及びそれらの同祖タンパク質をコードする遺伝子である。   Protein tyrosine phosphatase gene cDNAs of plants other than rice include kidney beans (Phaseolus vulgaris; GenBank accession number, AY603965), peas (Pisum sativum; GenBank accession number, AJ005589), soybean (Glycine max; GenBank accession number) , AJ006308), Arabidopsis thaliana (GenBank accession number, AF055635), moth orchid (Phalaenopsis amabilis; GenBank accession number, GU119901), wheat (Triticum aestivum; BT009636), corn (Zea mays; GenBank accession number, BT041145 and BT065365), tomato (Lycopersicon esculentum; GenBank accession number, BT014264) are exemplified. Since the amino acid sequences of the proteins encoded by these cDNAs have high homology with the amino acid sequences of OsPTP1 and OsPTP2, respectively, the proteins encoded by these cDNAs are OsPTP1 or OsPTP2 homologous proteins (Orthologous proteins). It is thought that there is (FIG. 19). In the present invention, the protein tyrosine phosphatase gene is a gene encoding protein tyrosine phosphatases and their homologous proteins in the above plant species.

本発明において発現又は活性が抑制されるタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子は、通常、内在性の(endogeneous)タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子である。すなわち、その植物が本来有するタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子である。その植物の内在性タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子が1種である場合には、その発現又は活性が抑制されていればよい。その植物が2種以上の内在性該酵素遺伝子を有する場合には、そのうちの1種以上の発現又は活性が抑制されていればよく、全部の発現が抑制されていてもよいが、そのうちの2種以上の発現又は活性が抑制されていることが好ましい。また、植物細胞が有する1種の内在性タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の対立遺伝子(アレル)のうち、少なくとも一つのアレルの発現又は活性が抑制されていればよく、両方のアレルの発現又は活性が抑制されていることが好ましい。更に、本発明の目的に反しない限り、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子以外の遺伝子の発現及び活性が同時に抑制されていてもよい。   The protein tyrosine phosphatase gene whose expression or activity is suppressed in the present invention is usually an endogenous protein tyrosine phosphatase gene. That is, it is a protein tyrosine phosphatase gene that the plant originally has. When the plant has only one endogenous protein tyrosine phosphatase gene, its expression or activity may be suppressed. When the plant has two or more kinds of endogenous enzyme genes, it is sufficient that the expression or activity of one or more of them is suppressed, and the expression of all of them may be suppressed. It is preferable that the expression or activity of more than one species is suppressed. Moreover, it is only necessary that the expression or activity of at least one allele among alleles (alleles) of one endogenous protein tyrosine phosphatase gene possessed by a plant cell is suppressed, and the expression or activity of both alleles. Is preferably suppressed. Furthermore, unless contrary to the object of the present invention, the expression and activity of genes other than protein tyrosine phosphatase genes may be simultaneously suppressed.

本発明が対象とする植物の種類は、特に限定されず、1種以上のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素を本来有する植物であればよい。植物は双子葉植物及び単子葉植物のいずれでもよく、イネ属植物(イネなど)、インゲンマメ属植物(インゲンマメなど)、エンドウ属植物(エンドウなど)、ダイズ属植物(ダイズなど)、シロイヌナズナ属植物(シロイヌナズナなど)、コチョウラン属植物(コチョウランなど)、ナス属植物(トマトなど)、オオムギ属植物(オオムギなど)、コムギ属植物(コムギなど)、トウモロコシ属植物(トウモロコシなど)、アキノノゲシ属(レタスなど)、ネギ属(ネギなど)、ホウレンソウ属(ホウレンソウなど)、ダイコン属(ダイコンなど)、アブラナ属(ハクサイ、キャベツ、ブロッコリ、カリフラワー、カブなど)、ソラマメ属(ソラマメなど)、ミツバ属(ミツバなど)、キュウリ属(キュウリ、メロンなど)、スイカ属(スイカなど)、カボチャ属(カボチャなど)が例示される。このうち、単子葉植物が好ましく、イネ属植物がより好ましく、イネ(Oryza sativa)がより好ましい。   The kind of plant which this invention makes object is not specifically limited, What is necessary is just a plant which originally has 1 or more types of protein tyrosine phosphatases. The plant may be either a dicotyledonous plant or a monocotyledonous plant, such as rice plant (such as rice), kidney bean plant (such as kidney bean), pea plant (such as pea), soybean plant (such as soybean), Arabidopsis plant (such as Arabidopsis) Arabidopsis etc.) , Allium (such as leek), Spinach (such as spinach), Japanese radish (such as radish), Brassica (such as Chinese cabbage, cabbage, broccoli, cauliflower, turnip), Broad genus (such as broad bean), Honey genus (such as bee) , Cucumber (cucumber, melon, etc.), watermelon Mosquitoes etc.), pumpkin genus (such as squash) will be exemplified. Among these, monocotyledonous plants are preferable, rice plants are more preferable, and rice (Oryza sativa) is more preferable.

イネ(Oryza sativa)は、ジャポニカ種(Oryza sativa subsp.japonica)、インディカ種(Oryza sativa subsp.indica)及びジャバニカ種(Oryza sativa subsp.javanica)のいずれでもよい。イネは粳米でももち米でもよい。また、イネの品種、粳米ともち米との別などについても特に問わない。   Rice (Oryza sativa) may be any of Japonica species (Oryza sativa subsp. Japonica), Indica species (Oryza sativa subsp. Indica), and Javanica species (Oryza sativa subiva sub. Rice can be either sticky rice or sticky rice. In addition, there is no particular question regarding the rice varieties, the difference between sticky rice and sticky rice.

タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現又は活性が抑制されているとは、例えば、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子が発現しないこと、通常の植物と比較して該遺伝子の発現量が低いこと、該遺伝子産物の活性が低下していることが例示される。   The expression or activity of the protein tyrosine phosphatase gene is suppressed, for example, that the protein tyrosine phosphatase gene is not expressed, the expression level of the gene is low compared to a normal plant, It is exemplified that the activity of the gene product is reduced.

タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現が抑制されているか否かは、本発明に係る植物における当該遺伝子のmRNAの量又は翻訳産物(タンパク質チロシン脱リン酸化酵素)の量がコントロール植物における当該遺伝子のmRNAの量又は翻訳産物の量と比較して減少しているか否かを調べることによって決定することができる。コントロール植物とは、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現又は活性が抑制されていない植物であり、通常は、人為的な抑制処理が加えられていない植物である。例えば、イネ(品種:日本晴)に変異を導入してなる病害抵抗性を有する植物において、コントロール植物は、変異導入前のイネ(日本晴)である。   Whether the expression of the protein tyrosine phosphatase gene is suppressed depends on whether the amount of mRNA of the gene in the plant according to the present invention or the amount of translation product (protein tyrosine phosphatase) of the gene in the control plant is It can be determined by examining whether or not it is reduced compared to the amount of mRNA or the amount of translation product. The control plant is a plant in which the expression or activity of the protein tyrosine phosphatase gene is not suppressed, and is usually a plant that has not been subjected to artificial suppression treatment. For example, in a plant having disease resistance obtained by introducing a mutation into rice (variety: Nipponbare), the control plant is rice (Nipponbare) before the mutation is introduced.

例えば、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現がRNAi法、アンチセンス法、共抑制法又はRNA指令型DNAメチル化法により抑制されている場合には、実施例6に記載の方法により、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現が抑制されている植物及びコントロール植物の対応する部位(例えば、葉)からそれぞれ全RNAを抽出してcDNAを合成し、これらを鋳型とし適当なプライマーDNAを用いた定量PCR法を行うことにより、両者におけるタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子mRNAの量を比較することができる。また、試料とした全RNAの量を標準化するために、例えば、試料中の内在性ユビキチン遺伝子mRNAの量を同様に測定して、両者におけるタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子mRNAとユビキチン遺伝子mRNAの量比を決定し、この量比を両者におけるタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子mRNAの量的比較の指標とすることが好ましい。植物においてタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現が抑制されているというためには、当該植物における当該遺伝子mRNAの量又は翻訳産物の量がコントロール植物における当該遺伝子mRNAの量又は翻訳産物の量と比較して50%から0%の範囲であればよく、当該範囲が30%から0%であることが好ましく、当該範囲が10%から0%であることがより好ましい。   For example, when the expression of protein tyrosine phosphatase gene is suppressed by RNAi method, antisense method, co-suppression method or RNA-directed DNA methylation method, protein tyrosine is expressed by the method described in Example 6. Total RNA was extracted from the corresponding sites (for example, leaves) of the plants in which the expression of the phosphatase gene is suppressed and cDNA was synthesized, and quantified using these as templates and appropriate primer DNA. By performing the PCR method, the amount of protein tyrosine phosphatase gene mRNA in both can be compared. In order to standardize the amount of total RNA used as a sample, for example, the amount of endogenous ubiquitin gene mRNA in the sample is measured in the same manner, and the amount of protein tyrosine phosphatase gene mRNA and ubiquitin gene mRNA in both samples is measured. It is preferable to determine the ratio and use this quantitative ratio as an index for quantitative comparison of the protein tyrosine phosphatase gene mRNA in both. In order for the expression of protein tyrosine phosphatase gene to be suppressed in a plant, the amount of the gene mRNA or the translation product in the plant is compared with the amount of the gene mRNA or the translation product in the control plant. Thus, the range may be in the range of 50% to 0%, the range is preferably 30% to 0%, and the range is more preferably 10% to 0%.

植物におけるタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の翻訳産物の量を調べる方法としては、翻訳産物に特異的な抗体を用いたイムノブロットアッセイ、イライザアッセイ等が例示され、イムノブロット法がより好ましい。   Examples of the method for examining the amount of a protein tyrosine phosphatase gene translation product in a plant include an immunoblot assay and an ELISA assay using an antibody specific for the translation product, and an immunoblot method is more preferred.

変異が導入されたタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子によってコードされたタンパク質チロシン脱リン酸化酵素の活性が抑制されているか否かは、非特許文献11に記載の方法に準じて調べることができる。   Whether the activity of the protein tyrosine phosphatase encoded by the protein tyrosine phosphatase gene into which the mutation is introduced can be determined according to the method described in Non-Patent Document 11.

すなわち、OsPTP1遺伝子に導入された変異について調べる場合を例示すると、以下のとおりである。配列番号3の塩基配列の1番目から987番目の配列をpMAL−c5xベクター(New England Biolabs,Inc.)のポリリンカーサイトに挿入して、OsPTP1とマルトース結合タンパク質との融合タンパク質(MBP−PTP1(WT))を発現するベクターpMAL−PTP1(WT)を作製する。当業者によく知られた方法で、このベクター中のOsPTP1をコードする配列に目的とする変異(塩基置換、欠失等)を導入する。その結果、目的とする変異に起因するアミノ酸配列上の変異を有するOsPTP1とマルトース結合タンパク質との融合タンパク質(MBP−PTP1(変異))を発現するこのベクターpMAL−PTP1(変異)が得られる。pMAL−PTP1(WT)及びpMAL−PTP1(変異)でそれぞれ形質転換した大腸菌体から当業者によく知られた方法で可溶性抽出物を得る。当該抽出物からアミロースレジンカラムを用いてMBP−PTP1(WT)及びMBP−PTP1(変異)をそれぞれ精製する。   That is, the case of examining the mutation introduced into the OsPTP1 gene is as follows. The first to 987th sequences of the base sequence of SEQ ID NO: 3 were inserted into the polylinker site of pMAL-c5x vector (New England Biolabs, Inc.), and a fusion protein (MBP-PTP1 (MBP-PTP1 ( A vector pMAL-PTP1 (WT) expressing WT)) is produced. The target mutation (base substitution, deletion, etc.) is introduced into the sequence encoding OsPTP1 in this vector by a method well known to those skilled in the art. As a result, this vector pMAL-PTP1 (mutation) that expresses a fusion protein (MBP-PTP1 (mutation)) of OsPTP1 and maltose binding protein having a mutation on the amino acid sequence due to the target mutation is obtained. A soluble extract is obtained by a method well known to those skilled in the art from Escherichia coli transformed with pMAL-PTP1 (WT) and pMAL-PTP1 (mutation), respectively. MBP-PTP1 (WT) and MBP-PTP1 (mutation) are each purified from the extract using an amylose resin column.

タンパク質チロシン脱リン酸化酵素の基質として32P標識したカゼイン又はミエリン塩基性タンパク質を以下のように調製する。カゼイン又はミエリン塩基性タンパク質(50マイクログラム)、32P標識−γ−ATP(50マイクロキュリー)及びヒトc−Src(25ユニット、Upstate Biotechnology Inc.社製)を100マイクロリットルの反応液(25mM Tris−HCl(pH7.2)、5mM MnCl2、0.5mM EGTA、 0.05mM Na3VO4、25mM Mg(OAc)2)中で30℃、1時間反応させる。反応液を逆層カラム(Sep−Pak−18、Waters社製)にロードし、カラムを0.1%トリフルオロ酢酸で洗浄した後、32P標識されたカゼイン又はミエリン塩基性タンパク質をアセトニトリルで溶出する。溶出されたタンパク質を凍結乾燥しリン酸バッファー(50mM Tris−HCl(pH 7.0)、2mM ジチオスレイトール)に溶解し低温保存する。 A 32 P-labeled casein or myelin basic protein is prepared as follows as a substrate for protein tyrosine phosphatase. Casein or myelin basic protein (50 micrograms), 32 P-labeled-γ-ATP (50 microcuries) and human c-Src (25 units, manufactured by Upstate Biotechnology Inc.) in 100 microliters (25 mM Tris) -HCl (pH7.2), 5mM MnCl 2 , 0.5mM EGTA, 0.05mM Na 3 VO 4, 25mM Mg (OAc) 2) 30 ℃ in reacted 1 hour. The reaction solution was loaded onto a reverse layer column (Sep-Pak-18, manufactured by Waters), washed with 0.1% trifluoroacetic acid, and 32 P-labeled casein or myelin basic protein was eluted with acetonitrile. To do. The eluted protein is lyophilized, dissolved in phosphate buffer (50 mM Tris-HCl (pH 7.0), 2 mM dithiothreitol) and stored at low temperature.

上記MBP−PTP1(WT)及びMBP−PTP1(変異)の脱リン酸化酵素活性を、32P標識された基質タンパク質からの32Pの放出を測定することによって決定する。MBP―PTP1(WT)又はMBP−PTP1(変異)(5ng/ml)を含む100マイクロリットルの反応液(50mM Tris−HCl、2mM ジチオスレイトール)に32P標識された基質タンパク質(2x104cpm)を加え、30℃で保温する。一定時間毎に反応液に2倍量の25%トリフルオロ酢酸を加えて反応を止める。反応液を遠心分離して上清中の32Pのカウントをシンチレーションカウンターで測定する。上清中の32Pの放射活性を反応時間に対してプロットする。上清中の32Pの放射活性が反応時間に比例して増加する範囲、例えば、反応開始から0分後まで、反応開始から20分後まで、又は反応開始から30分後までにおける上清中の32Pの放射活性の増加速度から脱リン酸化反応速度を決定することができる。 The phosphatase activity of MBP-PTP1 (WT) and MBP-PTP1 (mutant) is determined by measuring the release of 32 P from 32 P-labeled substrate protein. A substrate protein (2 × 10 4 cpm) labeled with 32 P in a 100 microliter reaction solution (50 mM Tris-HCl, 2 mM dithiothreitol) containing MBP-PTP1 (WT) or MBP-PTP1 (mutation) (5 ng / ml) And incubate at 30 ° C. The reaction is stopped by adding twice the amount of 25% trifluoroacetic acid to the reaction solution at regular intervals. The reaction solution is centrifuged, and the count of 32 P in the supernatant is measured with a scintillation counter. The radioactivity of 32 P in the supernatant is plotted against the reaction time. The range in which the radioactivity of 32 P in the supernatant increases in proportion to the reaction time, for example, in the supernatant from 0 minutes after the start of the reaction, 20 minutes after the start of the reaction, or 30 minutes after the start of the reaction. The rate of dephosphorylation can be determined from the rate of increase in the radioactivity of 32 P.

変異が導入されたタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の活性が抑制されたというためには、当該変異が導入されたタンパク質チロシン脱リン酸化酵素部分を含む融合タンパク質(例えば、MBP−PTP1(変異))による上記の方法で測定された脱リン酸化反応速度が野生型融合タンパク質(たとえば、MBP−PTP1(WT))による脱リン酸化反応速度と比較して0%から50%の範囲であればよく、当該範囲が0%から20%であることが好ましく、当該範囲が0%から10%であることがより好ましく、当該範囲が0%から5%であることが更により好ましい。また、変異が導入されたタンパク質チロシン脱リン酸化酵素部分を含む融合タンパク質の酵素活性が実質的に失われていることがとりわけ好ましい。   In order to suppress the activity of the protein tyrosine phosphatase gene into which the mutation has been introduced, a fusion protein containing the protein tyrosine phosphatase moiety into which the mutation has been introduced (for example, MBP-PTP1 (mutation)) The dephosphorylation rate measured by the above-described method according to the above may be in the range of 0% to 50% compared to the dephosphorylation rate due to the wild-type fusion protein (for example, MBP-PTP1 (WT)), The range is preferably 0% to 20%, more preferably the range is 0% to 10%, and even more preferably the range is 0% to 5%. Moreover, it is particularly preferable that the enzyme activity of the fusion protein containing the protein tyrosine phosphatase portion into which the mutation is introduced is substantially lost.

タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子とは、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素をコードする遺伝子を意味する。本明細書中において遺伝子とは、通常、内在性の(endogeneous)遺伝子である。また、本明細書中において遺伝子とは、ポリヌクレオチド、すなわちヌクレオチドの重合体を意味する場合がある。ポリヌクレオチドは、DNA(cDNA、ゲノムDNA等)又はRNA(mRNA等)であってもよい。DNA及びRNAは、特に断らない限り、2本鎖及び1本鎖のいずれでもよい。1本鎖DNA及びRNAは、特に断らない限り、コード鎖(センス鎖)でも、非コード鎖(アンチセンス鎖)でもよい。ポリヌクレオチドは、化学的に合成されたポリヌクレオチドであってもよい。化学的な合成方法としては、市販のポリヌクレオチド改変キット(例えば、QuikChange Multi Site−Directed Mutagenesis Kit(Stratagene)、KOD−Plus Site−Directed Mutagenesis Kit(東洋紡)、Transformer Site−Directed Mutagenesis Kit(Clontech))を利用する方法、ポリメラーゼ連鎖反応法(PCR)を利用する方法が例示される。   The protein tyrosine phosphatase gene means a gene encoding protein tyrosine phosphatase. In the present specification, a gene is usually an endogenous gene. In the present specification, a gene may mean a polynucleotide, that is, a polymer of nucleotides. The polynucleotide may be DNA (cDNA, genomic DNA, etc.) or RNA (mRNA, etc.). DNA and RNA may be either double-stranded or single-stranded unless otherwise specified. The single-stranded DNA and RNA may be a coding strand (sense strand) or a non-coding strand (antisense strand) unless otherwise specified. The polynucleotide may be a chemically synthesized polynucleotide. Chemical synthesis methods include commercially available polynucleotide modification kits (e.g., QuikChange Multi Site-Directed Mutagenesis Kit (Stratagene), KOD-Plus Site-Directed Mutagenesis Kit (Toyobo), TransformerKeten Dirtite Dirtite Dimentitite Kit And a method using polymerase chain reaction (PCR).

タンパク質チロシン脱リン酸化酵素がOsPTP1の場合、チロシン脱リン酸化酵素遺伝子としては以下の(a1)〜(e1)が例示される:
(a1)配列番号1のアミノ酸配列を有するタンパク質をコードする遺伝子;
(b1)配列番号1のアミノ酸配列において、1又は数個のアミノ酸残基が、欠失、置換、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列を有し、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
(c1)配列番号1のアミノ酸配列と70%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
(d1)配列番号1のアミノ酸配列をコードする塩基配列又は配列番号3の塩基配列のうち1〜987番目の塩基配列を有するポリヌクレオチド;及び
(e1)配列番号1のアミノ酸配列をコードする塩基配列又は配列番号3の塩基配列のうち1〜987番目の塩基配列からなるポリヌクレオチドの相補的なポリヌクレオチド又はそのプローブとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素活性を有するタンパク質をコードする遺伝子。
When the protein tyrosine phosphatase is OsPTP1, examples of the tyrosine phosphatase gene include the following (a1) to (e1):
(A1) a gene encoding a protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1;
(B1) a protein having an amino acid sequence in which one or several amino acid residues are deleted, substituted, inserted and / or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and having protein tyrosine phosphatase activity Encoding gene;
(C1) a gene encoding a protein having an amino acid sequence having 70% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and having protein tyrosine phosphatase activity;
(D1) a nucleotide sequence encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or a polynucleotide having the 1st to 987th nucleotide sequence of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3; and (e1) a nucleotide sequence encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 Alternatively, it hybridizes with a complementary polynucleotide of the polynucleotide consisting of the nucleotide sequence 1 to 987 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 or a probe thereof under stringent conditions, and has protein tyrosine phosphatase activity A gene that encodes a protein.

タンパク質チロシン脱リン酸化酵素がOsPTP2の場合、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子としては以下の(a2)〜(e2)が例示される:
(a2)配列番号2のアミノ酸配列を有するタンパク質をコードする遺伝子;
(b2)配列番号2のアミノ酸配列において、1又は数個のアミノ酸残基が、欠失、置換、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列を有し、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
(c2)配列番号2のアミノ酸配列と70%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有し、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
(d2)配列番号2のアミノ酸配列をコードする塩基配列又は配列番号4の塩基配列のうち1〜714番目の塩基配列を有するポリヌクレオチド;及び
(e2)配列番号2のアミノ酸配列をコードする塩基配列又は配列番号4の塩基配列のうち1〜714番目の塩基配列からなるポリヌクレオチドの相補的なポリヌクレオチド又はそのプローブとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素活性を有するタンパク質をコードする遺伝子。
When the protein tyrosine phosphatase is OsPTP2, examples of the protein tyrosine phosphatase gene include the following (a2) to (e2):
(A2) a gene encoding a protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2;
(B2) a protein having an amino acid sequence in which one or several amino acid residues are deleted, substituted, inserted and / or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and having protein tyrosine phosphatase activity Encoding gene;
(C2) a gene encoding a protein having an amino acid sequence having 70% or more identity with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and having protein tyrosine phosphatase activity;
(D2) a base sequence encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or a polynucleotide having the 1st to 714th base sequence of the base sequence of SEQ ID NO: 4; and (e2) a base sequence encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 Alternatively, it hybridizes under stringent conditions with a complementary polynucleotide of the polynucleotide consisting of the 1st to 714th nucleotide sequences of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4 or a probe thereof, and has protein tyrosine dephosphorylating enzyme activity A gene that encodes a protein.

配列番号1及び2のアミノ酸配列は、それぞれイネのOsPTP1及びOsPTP2のアミノ酸配列である。配列番号3の塩基配列のうち1〜987番目の塩基配列、及び配列番号4の塩基配列のうち1〜714番目の塩基配列は、それぞれイネのOsPTP1及びOsPTP2をコードする領域の塩基配列である。よって、(b1)、(c1)、及び(e1)は、(a1)の変異体、誘導体、バリアント又はホモログを意図しており、(b2)、(c2)、及び(e2)は、(a2)の変異体、誘導体、バリアント又はホモログを意図している。   The amino acid sequences of SEQ ID NOs: 1 and 2 are the amino acid sequences of rice OsPTP1 and OsPTP2, respectively. Of the base sequence of SEQ ID NO: 3, the 1-987th base sequence and of the base sequence of SEQ ID NO: 4 are the base sequences of the regions encoding rice OsPTP1 and OsPTP2, respectively. Thus, (b1), (c1), and (e1) are intended to be variants, derivatives, variants, or homologs of (a1), and (b2), (c2), and (e2) are (a2) ) Variants, derivatives, variants or homologs.

(b1)及び(b2)における、欠失、置換、挿入及び/又は付加されていてもよいアミノ酸残基の数、種類については前述のとおりである。(c1)及び(c2)における、アミノ酸配列の同一性についても前述のとおりである。   The number and type of amino acid residues which may be deleted, substituted, inserted and / or added in (b1) and (b2) are as described above. The identity of the amino acid sequences in (c1) and (c2) is also as described above.

(d1)及び(e1)並びに(d2)及び(e2)において各遺伝子を構成するコドンは、対応するアミノ酸をコードするコドンであればよい。   The codons constituting each gene in (d1) and (e1) and (d2) and (e2) may be codons encoding the corresponding amino acids.

(e1)及び(e2)において、ストリンジェントな条件とは、塩基配列に特異的な2本鎖のポリヌクレオチドが形成され、非特異的な2本鎖のポリヌクレオチドが形成されない条件を言う。換言すれば、相同性が高い拡散同士、例えば、完全にマッチしたハイブリッドの融解温度(Tm値)から15℃低い温度、好ましくは10℃低い温度、更に好ましくは5℃低い温度までの範囲の温度でハイブリダイズする条件とも言える。ストリンジェントな条件としては、以下の条件が挙げられる:6M尿素、0.4%SDS、0.5×SSCの条件下でハイブリダイズする条件;及び、6M尿素、0.4%SDS、0.1×SSCの条件下で16〜24時間ハイブリダイズする条件。当業者であれば、Molecular Cloning (Sambrook,J.et.al.,Molecular Cloning:a Laboratory Manual 2nd ed.,Cold Spring Harbor Laboratory Press,10 Skyline Drive Plainview,NY(1989))等の文献を参照すれば、このような遺伝子を容易に取得できる。ポリヌクレオチドの塩基配列は、ジデオキシ法等の方法により決定され得る。また、先述のBLAST等のアルゴリズム、BLASTN、BLASTX等のプログラムを用いて塩基配列の同一性を解析できる。   In (e1) and (e2), stringent conditions refer to conditions in which a double-stranded polynucleotide specific to the base sequence is formed and a non-specific double-stranded polynucleotide is not formed. In other words, diffusions with high homology, for example, temperatures ranging from the melting temperature (Tm value) of a perfectly matched hybrid to a temperature 15 ° C. lower, preferably 10 ° C. lower, more preferably 5 ° C. lower. It can also be said that the conditions for hybridization in Stringent conditions include the following conditions: 6M urea, 0.4% SDS, conditions that hybridize under conditions of 0.5 × SSC; and 6M urea, 0.4% SDS,. Conditions for hybridizing for 16 to 24 hours under 1 × SSC conditions. A person skilled in the art may refer to Molecular Cloning (see Sambrook, J. et. Al., Molecular Cloning: a Laboratory Manual 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, 10 Skyline Drive 9). Thus, such a gene can be easily obtained. The base sequence of the polynucleotide can be determined by a method such as the dideoxy method. In addition, the identity of the base sequence can be analyzed using the algorithm such as BLAST described above and the program such as BLASTN and BLASTX.

病害抵抗性とは、病害に対し抵抗性(抵抗力、耐性)を有すること、病害に対する抵抗性がコントロール植物より低下しにくいこと、病害における症状が生じないこと、病害における症状が生じにくいこと、病原体の増殖を阻害すること、などを意味する。本発明において病害抵抗性は、低温下(例えば15℃以下)で植物を生育した場合の病害抵抗性を意味することが好ましく、低温下かつプラントアクチベーターの存在下で植物を生育した場合に植物に接種された病原体の増殖を阻害することを意味することがより好ましい。   Disease resistance means resistance to disease (resistance, tolerance), resistance to disease is less likely to be lower than control plants, no symptoms of disease, less symptoms of disease, Inhibiting the growth of pathogens. In the present invention, disease resistance preferably means disease resistance when a plant is grown at a low temperature (for example, 15 ° C. or lower), and the plant is grown at a low temperature and in the presence of a plant activator. More preferably, it means inhibiting the growth of pathogens inoculated in

タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現又は活性の抑制は、通常は人為的な方法で行われる。遺伝子の発現を抑制する方法としては、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の転写の抑制、転写されたmRNAの翻訳の抑制が例示される。   Inhibition of protein tyrosine phosphatase gene expression or activity is usually carried out by an artificial method. Examples of methods for suppressing gene expression include suppression of transcription of protein tyrosine phosphatase gene and suppression of translation of transcribed mRNA.

タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の転写を抑制する方法としては、以下が例示される:RNA指令型DNAメチル化法、プロモーター、エンハンサー等の転写を調節する配列の挿入、削除又は変更;及び、転写を抑制するタンパク質又は化合物の遺伝子への結合。これらの方法のうち、RNA指令型DNAメチル化法が好ましい。   Examples of methods for suppressing transcription of protein tyrosine phosphatase genes include the following: RNA-directed DNA methylation, insertion, deletion or alteration of sequences that regulate transcription such as promoters and enhancers; and transcription Protein or compound binding to genes Of these methods, the RNA-directed DNA methylation method is preferred.

タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子から転写されたmRNAの翻訳を抑制する方法としては、RNAi法、アンチセンス法、共抑制法、リボザイム法が例示される。本発明においては、これらの方法のうち、RNAi法が好ましい。   Examples of the method for suppressing translation of mRNA transcribed from a protein tyrosine phosphatase gene include RNAi method, antisense method, co-suppression method, and ribozyme method. In the present invention, among these methods, the RNAi method is preferable.

RNAi(RNA干渉)法では、2本鎖RNAを植物細胞に導入してRNA干渉を生じさせ、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子のmRNAを分解させる。   In the RNAi (RNA interference) method, double-stranded RNA is introduced into plant cells to cause RNA interference, and the protein tyrosine phosphatase gene mRNA is degraded.

2本鎖RNAは、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子に相補的なmRNAを分解させることのできる2本鎖RNAであればよく、生体内又は細胞内でチロシン脱リン酸化酵素活性をコードする遺伝子に相補的なmRNAに結合可能なshort interfering RNA(siRNA)を発生させることができる2本鎖RNAが好ましい。タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子がOsPTP1遺伝子である場合、2本鎖RNAは、例えば、上記の(a1)〜(e1)から選ばれる1つのうちの一部(例えば連続した10塩基以上、20塩基以上、30塩基以上、40塩基以上、50塩基以上、60塩基以上、70塩基以上、80塩基以上、90塩基以上、100塩基以上、200塩基以上の領域)を含む塩基配列とその相補配列を含む2本鎖RNAが好ましい。タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子がOsPTP2遺伝子である場合、2本鎖DNAは、例えば、上記の(a2)〜(e2)から選ばれる1つのうちの一部の塩基配列とその相補配列を含む2本鎖RNAが好ましい。   The double-stranded RNA may be any double-stranded RNA capable of degrading mRNA complementary to the protein tyrosine phosphatase gene, and is a gene encoding tyrosine phosphatase activity in vivo or in cells. Double-stranded RNA that can generate short interfering RNA (siRNA) that can bind to complementary mRNA is preferred. When the protein tyrosine phosphatase gene is the OsPTP1 gene, the double-stranded RNA is, for example, a part of one selected from the above (a1) to (e1) (for example, continuous 10 bases or more, 20 bases) Including a base sequence comprising 30 bases or more, 40 bases or more, 50 bases or more, 60 bases or more, 70 bases or more, 80 bases or more, 90 bases or more, 100 bases or more, 200 bases or more) and its complementary sequence Double stranded RNA is preferred. When the protein tyrosine phosphatase gene is the OsPTP2 gene, the double-stranded DNA includes, for example, a partial base sequence selected from the above (a2) to (e2) and a complementary sequence thereof 2 Single-stranded RNA is preferred.

2本鎖RNAの長さの上限は通常15塩基以上、例えば、20塩基以上、30塩基以上、40塩基以上、50塩基以上、60塩基以上、70塩基以上、80塩基以上、90塩基以上、100塩基以上、好ましくは200塩基以上である。2本鎖DNAの長さの下限は通常500塩基以下、例えば450塩基以下、400塩基以下、好ましくは350塩基以下、より好ましくは300塩基以下である。   The upper limit of the length of double-stranded RNA is usually 15 bases or more, for example, 20 bases or more, 30 bases or more, 40 bases or more, 50 bases or more, 60 bases or more, 70 bases or more, 80 bases or more, 90 bases or more, 100 The number of bases is preferably 200 bases or more. The lower limit of the length of the double-stranded DNA is usually 500 bases or less, such as 450 bases or less, 400 bases or less, preferably 350 bases or less, more preferably 300 bases or less.

2本鎖RNAは一部に1本鎖構造を有する遺伝子コンストラクト(カセット)でもよい。例えば、2本鎖を構成する配列との間にトリミング配列(GUSリンカー等)が配置され、トリミング配列が各鎖をつなぐ形であってもよい。また、2本鎖のそれぞれにプロモーター(ユビキチンプロモーター等)、ターミネーター(NOS等)が連結されていてもよい。   The double-stranded RNA may be a gene construct (cassette) partially having a single-stranded structure. For example, a trimming sequence (GUS linker or the like) may be arranged between the sequences constituting the double strand, and the trimming sequence may connect each strand. In addition, a promoter (such as a ubiquitin promoter) and a terminator (such as NOS) may be linked to each of the two strands.

タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子に対応する2本鎖RNAの製造方法としては、T7 RNA重合酵素を用いた鋳型DNAの両鎖同時転写による方法、市販のキットを利用する方法が例示される。   Examples of a method for producing a double-stranded RNA corresponding to a protein tyrosine phosphatase gene include a method by simultaneous transcription of a template DNA using T7 RNA polymerase and a method using a commercially available kit.

RNAi法では、通常、RNAiベクターを用いる。RNAiベクターは、2本鎖DNAを細胞内に導入でき細胞内でsiRNAを発生することができるものであればよく、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子cDNAの3’非翻訳配列(utr)の逆反復配列を含むRNAを細胞内で発現させることが可能なベクター(例えば図13のベクター)が好ましい。RNAiベクターは市販品を用いてもよい。   In the RNAi method, an RNAi vector is usually used. Any RNAi vector can be used as long as it can introduce double-stranded DNA into a cell and can generate siRNA in the cell, and reverse repeat of the 3 ′ untranslated sequence (utr) of the protein tyrosine dephosphorylation gene cDNA. A vector capable of expressing an RNA containing a sequence in a cell (for example, the vector of FIG. 13) is preferable. Commercially available RNAi vectors may be used.

RNAiベクターの植物細胞への導入法としては、アグロバクテリウム法、ポリエチレングリコール法、エレクトロポレーション法が例示される。   Examples of methods for introducing RNAi vectors into plant cells include the Agrobacterium method, the polyethylene glycol method, and the electroporation method.

アンチセンス法では、アンチセンスヌクレオチドを植物細胞内に導入して、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素をコードする遺伝子のmRNAを分解させる。   In the antisense method, antisense nucleotides are introduced into plant cells to degrade mRNA of a gene encoding a protein tyrosine phosphatase.

アンチセンスヌクレオチドは、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子(センス配列)の少なくとも一部に相補的なRNA配列を含んでいればよい。アンチセンスヌクレオチドは、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子のコード領域に相補的な塩基配列の少なくとも一部(例えば連続した10塩基以上、20塩基以上、30塩基以上、40塩基以上、50塩基以上、60塩基以上、70塩基以上、80塩基以上、90塩基以上、100塩基以上、200塩基以上の領域)を含むことが好ましく、コード領域の全部を含むことがより好ましい。タンパク質チロシン脱リン酸化酵素がOsPTP1である場合には、前述した(a1)〜(e1)のコード領域に相補的な塩基配列の少なくとも一部を含むことが好ましく、コード領域の全部を含むことがより好ましい。タンパク質チロシン脱リン酸化酵素がOsPTP2である場合には、前述した(a2)〜(e2)のコード領域に相補的な塩基配列の少なくとも一部(例えば連続した10塩基以上、20塩基以上、30塩基以上、40塩基以上、50塩基以上、60塩基以上、70塩基以上、80塩基以上、90塩基以上、100塩基以上、200塩基以上の領域)を含むことが好ましく、コード領域の全部を含むことがより好ましい。また、アンチセンスヌクレオチドは、上記例示した塩基配列に対する同一性が例えば70%以上、80%以上、90%以上、95%以上である塩基配列を含む。   The antisense nucleotide may contain an RNA sequence complementary to at least a part of a protein tyrosine phosphatase gene (sense sequence). The antisense nucleotide is at least a part of a base sequence complementary to the coding region of the protein tyrosine phosphatase gene (for example, continuous 10 bases or more, 20 bases or more, 30 bases or more, 40 bases or more, 50 bases or more, 60 The base region is preferably 70 bases or more, 80 bases or more, 90 bases or more, 100 bases or more, 200 bases or more), and more preferably the entire coding region. When the protein tyrosine phosphatase is OsPTP1, it preferably includes at least a part of a base sequence complementary to the coding regions (a1) to (e1) described above, and may include the entire coding region. More preferred. When the protein tyrosine phosphatase is OsPTP2, at least a part of the base sequence complementary to the coding region (a2) to (e2) described above (for example, 10 or more consecutive bases, 20 or more bases, 30 bases) 40 bases or more, 50 bases or more, 60 bases or more, 70 bases or more, 80 bases or more, 90 bases or more, 100 bases or more, 200 bases or more), and preferably includes the entire coding region. More preferred. In addition, the antisense nucleotide includes a base sequence having an identity to the above exemplified base sequence of, for example, 70% or more, 80% or more, 90% or more, or 95% or more.

アンチセンスヌクレオチドの長さは、5塩基以上が好ましく、15塩基以上がより好ましい。上限は5000塩基以下が好ましく、2500塩基以下がより好ましく、500塩基以下が更に好ましい。アンチセンスヌクレオチドの調製方法は特に限定されず、市販のキットを用いて設計、調製してもよい。   The length of the antisense nucleotide is preferably 5 bases or more, and more preferably 15 bases or more. The upper limit is preferably 5000 bases or less, more preferably 2500 bases or less, and even more preferably 500 bases or less. The method for preparing the antisense nucleotide is not particularly limited, and may be designed and prepared using a commercially available kit.

アンチセンス法では、アンチセンスヌクレオチドを導入するための発現カセットを用いてもよい。発現カセットは、例えば、アンチセンスヌクレオチド(RNA)をコードするDNA、及び必要に応じて付加配列(プロモーター配列及びターミネーター配列)を含む。発現カセットを植物細胞内に導入する方法としては、マイクロインジェクション法、エレクトロポレーション法、パーティクルガン法、ベクター及びアグロバクテリウムを介して導入する方法が例示される。   In the antisense method, an expression cassette for introducing an antisense nucleotide may be used. The expression cassette includes, for example, DNA encoding an antisense nucleotide (RNA) and, if necessary, additional sequences (promoter sequence and terminator sequence). Examples of the method for introducing an expression cassette into a plant cell include a microinjection method, an electroporation method, a particle gun method, a method of introducing via a vector and Agrobacterium.

リボザイム法では、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の転写産物を切断するリボザイムを導入する。リボザイムは、標的遺伝子のmRNAを切断できるように設計することができる。リボザイムの植物細胞への導入にあたり、必要に応じて、プロモーター(カリフラワーモザイクウイルス(CaMV)35Sプロモーター等)、細胞内でのトリミングのためのシスに働く別のトリミングリボザイムを配置させてもよい。これにより、転写されたリボザイムを含むRNAからリボザイム部分だけを正確に切り出すことができる。   In the ribozyme method, a ribozyme that cleaves a transcription product of a protein tyrosine phosphatase gene is introduced. Ribozymes can be designed to cleave the mRNA of the target gene. When introducing a ribozyme into a plant cell, a promoter (cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter or the like) and another trimming ribozyme acting in cis for trimming in the cell may be arranged as necessary. Thereby, only a ribozyme part can be correctly cut out from RNA containing the transcribed ribozyme.

共抑制法では、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の塩基配列と同一又は類似する塩基配列を有するポリヌクレオチドを導入して共抑制により転写等を抑制する。導入するポリヌクレオチドは、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子、その変異体、誘導体、バリアント又はホモログが挙げられる。タンパク質チロシン脱リン酸化酵素がOsPTP1である場合には、前述した(a1)〜(e1)が好ましい。タンパク質チロシン脱リン酸化酵素がOsPTP2である場合には、前述した(a2)〜(e2)が好ましい。   In the co-suppression method, transcription or the like is suppressed by co-suppression by introducing a polynucleotide having a base sequence identical or similar to the base sequence of the protein tyrosine phosphatase gene. The polynucleotide to be introduced includes a protein tyrosine phosphatase gene, a mutant, derivative, variant or homologue thereof. When the protein tyrosine phosphatase is OsPTP1, (a1) to (e1) described above are preferable. When the protein tyrosine phosphatase is OsPTP2, (a2) to (e2) described above are preferable.

RNA指令型DNAメチル化法(RdDM法)とは、遺伝子の発現を活性化する機能を有するプロモーター配列若しくはエンハンサー配列又はそれらの一部の配列と同一の配列を有する2本鎖RNA又はヘアピンRNAを細胞内に導入することにより、該プロモーター配列若しくはエンハンサー配列におけるDNAメチル化を誘導し、その結果該プロモーター配列若しくはエンハンサー配列に特異的に結合し得る転写活性化タンパク質(transcriptional activator proteins)の該配列への結合を抑制することによって遺伝子の発現を抑制する方法である(Mette,M.F.ら、Transcriptional silencing and promoter methylation triggered by double−strandedRNA.EMBO Journal 19、5194−5201(2000);Matzke,M. & Birchle J.RNAi−mediated pathways in the nucleus.Nature Reviews Genetics6,24−35(2005))。プロモーター配列又はエンハンサー配列にDNAメチル化を導入する方法としては、それらの配列又はその一部の配列(通常、数百(約200〜300)塩基の配列)の逆反復配列(通常、間に数百塩基のスペーサー配列を含む)を含むRNAを発現させるベクターを用いて形質転換体を作製する、又は上記逆反復配列RNAを一過的に発現させる方法が例示される。   The RNA-directed DNA methylation method (RdDM method) refers to a double-stranded RNA or hairpin RNA having the same sequence as a promoter sequence or an enhancer sequence having a function of activating gene expression or a partial sequence thereof. Introduction into a cell induces DNA methylation in the promoter sequence or enhancer sequence, and as a result, to the sequence of transcriptional activator proteins that can specifically bind to the promoter sequence or enhancer sequence. (Mette, MF, et al., Transgenic silencing and promoter methylation trigg) red by double-strandedRNA.EMBO Journal 19,5194-5201 (2000);. Matzke, M & Birchle J.RNAi-mediated pathways in the nucleus.Nature Reviews Genetics6,24-35 (2005)). As a method for introducing DNA methylation into a promoter sequence or an enhancer sequence, an inverted repeat sequence (usually several hundreds (about 200 to 300) base sequence) of those sequences or a part of the sequence (usually a number between them) Examples thereof include a method of producing a transformant using a vector that expresses RNA containing a 100 base spacer sequence) or transiently expressing the inverted repeat RNA.

通常、内在性遺伝子のタンパク質コード領域の5’端からその上流約1000塩基までの領域に、プロモーター活性を有する配列が含まれている。従って、一例として、RdDM法によりOsPTP1遺伝子又はOsPTP2遺伝子の上記プロモーター領域におけるDNAメチル化を誘導しこれらの遺伝子の発現を抑制する方法としては、これらの遺伝子のタンパク質コード領域の5’端からその上流約1000塩基までの配列(例えば、配列番号5の1〜1000番目及び配列番号6の1〜983番目の塩基配列)又はその一部の配列を含む逆反復RNAを細胞内に導入する方法が挙げられる。前記逆反復RNAを細胞内で発現させるためのベクターは、RNAiベクターの場合と同様の方法で作製することができる。各植物種のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子cDNAの塩基配列が開示されている。従って、当業者であれば当業者に良く知られた方法を用いて、それらの配列又はその一部の配列をプローブとしてゲノムDNAライブラリーをスクリーニングすること、あるいはcDNAの塩基配列を元にして作製したPCRプライマーを用いてゲノムDNAを鋳型としたインバースPCRを行うことによりそれぞれの植物種のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子を得て、その塩基配列を決定することによりそれぞれの遺伝子のプロモーター配列を得ることができる。そのような配列を用いたRdDM法によりそれぞれの植物におけるタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現を抑制することができる。   Usually, a sequence having promoter activity is contained in the region from the 5 'end of the protein coding region of the endogenous gene to about 1000 bases upstream thereof. Therefore, as an example, as a method for inducing DNA methylation in the promoter region of the OsPTP1 gene or OsPTP2 gene by the RdDM method and suppressing the expression of these genes, the upstream of the 5 'end of the protein coding region of these genes Examples include a method of introducing a repetitive RNA containing a sequence of up to about 1000 bases (for example, the 1st to 1000th sequence of SEQ ID NO: 5 and the 1st to 983th sequence of SEQ ID NO: 6) or a partial sequence thereof into a cell. It is done. A vector for expressing the inverted repeat RNA in a cell can be prepared by the same method as that for the RNAi vector. The base sequence of protein tyrosine phosphatase gene cDNA of each plant species is disclosed. Therefore, a person skilled in the art can screen a genomic DNA library using a method well known to those skilled in the art as a probe, or a partial sequence thereof, or can be prepared based on the base sequence of cDNA. By performing inverse PCR using genomic DNA as a template using the obtained PCR primers, protein tyrosine phosphatase genes of each plant species are obtained, and the promoter sequences of the respective genes are obtained by determining the base sequences thereof. be able to. Expression of the protein tyrosine phosphatase gene in each plant can be suppressed by the RdDM method using such a sequence.

RdDM法により誘導されたDNAメチル化は、DNAメチル化を誘導する2本鎖RNA又はそれを発現する2本鎖RNA発現ベクターが植物体に存在しなくとも維持され後代の植物体に伝達する(Mette,M.F.ら Transcriptional silencing and promoter methylation triggered by double−stranded RNA.EMBO Journal 19、5194−5201(2000);Matzke,M. & Birchler J.RNAi−mediated pathways in the nucleus.Nature Reviews Genetics 6,24−35(2005))。従ってRdDM法によりタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現が抑制された植物体を野生型の植物体と交配させ、RdDM法によりタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現が抑制された植物体由来のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の対立遺伝子(アレル)を有し、RdDM法に用いた逆反復RNAを細胞内で発現させるためのベクターをゲノム内に含まない植物体を得ることにより、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現は抑制されているが、外来性遺伝子(exogeneous genes)を含まない植物体を得ることができる。   DNA methylation induced by the RdDM method is maintained even if a double-stranded RNA that induces DNA methylation or a double-stranded RNA expression vector that expresses it is not present in the plant body, and is transmitted to the progeny plant body ( . Mette, M.F et al. Transcriptional silencing and promoter methylation triggered by double-stranded RNA.EMBO Journal 19,5194-5201 (2000);. Matzke, M & Birchler J.RNAi-mediated pathways in the nucleus.Nature Reviews Genetics 6 , 24-35 (2005)). Therefore, a plant body in which the expression of the protein tyrosine phosphatase gene is suppressed by the RdDM method is crossed with a wild type plant body, and the plant-derived protein in which the expression of the protein tyrosine phosphatase gene is suppressed by the RdDM method Protein tyrosine dephosphorylation is obtained by obtaining a plant having an allele of the tyrosine dephosphorylation gene and having no vector in the genome for expressing the inverted repeat RNA used in the RdDM method in the cell. Although the expression of the oxidase gene is suppressed, a plant that does not contain exogenous genes can be obtained.

タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現を抑制する方法は、RNAi法、アンチセンス法、共抑制法又はRdDM法であることが好ましく、RNAi法又はRdDM法であることがより好ましい。   The method for suppressing protein tyrosine phosphatase gene expression is preferably RNAi method, antisense method, co-suppression method or RdDM method, more preferably RNAi method or RdDM method.

タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の活性を抑制する方法としては、以下の方法が例示される:タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子に1又は複数の変異を導入する方法;該遺伝子産物、すなわちタンパク質チロシン脱リン酸化酵素に結合する化合物(タンパク質、アミノ酸等)を作用させる方法、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子のドミナントネガティブの形質を有する遺伝子を植物へ形質転換する方法が例示される。   Examples of a method for suppressing the activity of a protein tyrosine phosphatase gene include the following methods: a method of introducing one or a plurality of mutations into a protein tyrosine phosphatase gene; Examples thereof include a method of allowing a compound (protein, amino acid, etc.) that binds to a phosphorylase to act, and a method of transforming a gene having a dominant negative trait of a protein tyrosine phosphatase gene into a plant.

タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子への変異導入としては、該遺伝子を構成する塩基の置換、欠失、挿入及び付加からなる群より選ばれる1以上の変化が例示される。塩基の置換、欠失、挿入及び付加の導入方法としては、高エネルギーの電磁波(放射線、紫外線等)照射、変異原性化学物質(ニトロソ化合物(例えば、ニトロソグアニジン)、塩基類似化合物(例えば、BrdU化合物)、アルキル化剤(例えば、N−エチル−N−ニトロソウレア(ENU)、メタンスルホン酸メチル(EMS)、多環芳香族炭化水素(例えば、ベンゾピレン、クリセン)、DNAインターカレーター(例えば、臭化エチジウム)、DNA架橋剤(例えば、シスプラチン、マイトマイシンC)、活性酸素)による処理によってゲノムDNAにランダム変異を導入する方法、Transcription activator−like effector nuclease(TALEN)(特表2012−514976号公報、特表2013−513389号公報)、ジンクフィンガーヌクレアーゼ(特許第4350907号公報、特許第4555292号公報)、CRISPR/Cas9(Jinekら、A programmable dual−RNA−guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity.Sciene 337,816−821(2012);Maliら、RNA−guided human genome engeneering via Cas9.Science 339,823−826(2013))に例示される部位特異的DNA分解酵素を用いて部位特異的に変異を導入する方法、トランスポゾンの導入による方法が例示され、高エネルギー照射等によるランダム変異導入法又は部位特異的DNA分解酵素を用いた方法が好ましい。   Examples of mutation introduction into a protein tyrosine phosphatase gene include one or more changes selected from the group consisting of substitution, deletion, insertion and addition of bases constituting the gene. Examples of methods for introducing substitution, deletion, insertion and addition of bases include irradiation with high-energy electromagnetic waves (radiation, ultraviolet rays, etc.), mutagenic chemical substances (nitroso compounds (for example, nitrosoguanidine), base analogs (for example, BrdU). Compounds), alkylating agents (eg, N-ethyl-N-nitrosourea (ENU), methyl methanesulfonate (EMS), polycyclic aromatic hydrocarbons (eg, benzopyrene, chrysene), DNA intercalators (eg, odor Ethidium chloride), a method of introducing random mutations into genomic DNA by treatment with a DNA cross-linking agent (for example, cisplatin, mitomycin C), active oxygen), transcription activation-like effector nuclease (TALEN) (Japanese translations of PCT publication No. 2012-514976) No. 2013-513389), zinc finger nuclease (Japanese Patent No. 4350907, Japanese Patent No. 4555292), CRISPR / Cas9 (Jinek et al., A programmable dual-endi- bative DNA in adductive bacteria. 337, 816-821 (2012); Mali et al., RNA-guided human gene engineering via Cas9. Science 339, 823-826 (2013)). The introduction method and the introduction method of transposon are exemplified. Method using the beam mutagenesis or site-specific DNA degrading enzymes are preferred.

部位特異的突然変異による方法において、変異(例えば置換)導入部位は、変異導入後に遺伝子がコードするタンパク質チロシン脱リン酸化酵素の活性が抑制される部位であればよく、変異導入後に遺伝子がコードするタンパク質チロシン脱リン酸化酵素の活性が消失する部位であることがより好ましい。このような変異の部位としてはタンパク質コード領域内の部位、AtPTP1の265番目のシステイン残基に相当するシステイン残基及び/又は、AtPTP1の234番目のアスパラギン酸残基に相当するアスパラギン残基を少なくとも含む部位が例示される。導入される変異の数は1以上であればよい。上限は通常、例えば50個以内、40個以内、30個以内、20個以内、10個以内であり、好ましくは5個以内であり、より好ましくは4個以内であり、更に好ましくは3個以内であり、更により好ましくは2個以内であり、とりわけ好ましくは1個である。導入される変異としては、フレームシフト変異、ナンセンス変異、ミスセンス変異が例示され、このうち、フレームシフト変異又はナンセンス変異が好ましい。   In the method using site-directed mutagenesis, the mutation (for example, substitution) introduction site may be a site where the activity of the protein tyrosine dephosphorylation enzyme encoded by the gene after the mutation introduction is suppressed, and the gene encodes after the mutation introduction. It is more preferably a site where the activity of protein tyrosine phosphatase disappears. Such mutation sites include at least a site in the protein coding region, a cysteine residue corresponding to the 265th cysteine residue of AtPTP1, and / or an asparagine residue corresponding to the 234th aspartic acid residue of AtPTP1. The part to include is illustrated. The number of mutations to be introduced may be one or more. The upper limit is usually 50, 40, 30, 30, 20, 10 or less, preferably 5 or less, more preferably 4 or less, and even more preferably 3 or less. And even more preferably no more than 2 and particularly preferably 1. Examples of the introduced mutation include a frameshift mutation, a nonsense mutation, and a missense mutation. Among these, a frameshift mutation or a nonsense mutation is preferable.

タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子に変異を導入することによってタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の活性が抑制された植物を作製するための好ましい方法として以下の方法が例示できる。しかし、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子に変異を導入することによって内在性タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の活性が抑制された植物を作製するための方法はこれらに限定されない。なお、以下本明細書において、植物のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素における、AtPTP1の265番目のシステイン残基に相当するシステイン残基及びAtPTP1の234番目のアスパラギン酸残基に相当するアスパラギン酸残基をそれぞれ「酵素活性に関与するシステイン残基」及び「酵素活性に関与するアスパラギン酸残基」と呼ぶことがある:
(1)植物のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子における、酵素活性に関与するシステイン残基又は酵素活性に関与するアスパラギン酸残基をコードする配列(コドン)を少なくとも含むDNA配列を欠失させることによって、該内在性タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の活性が大幅に抑制された植物体を作製することができる;
(2)植物のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子に対して、該遺伝子中の酵素活性に関与するシステイン残基又は酵素活性に関与するアスパラギン酸残基をコードする配列(コドン)における塩基置換であって、塩基置換の結果タンパク質においてアミノ酸置換が生じることとなるような変異を導入することによって、該遺伝子の活性が大幅に抑制された植物体を作製することができる;
(3)植物のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子に対して、遺伝子のタンパク質コード領域内における変異であって、遺伝子によってコードされるタンパク質チロシン脱リン酸化酵素のアミノ末端から酵素活性に関与するシステイン残基までのアミノ酸配列をコードする領域におけるナンセンス変異又はフレームシフト変異を導入することによって、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の活性が大幅に抑制された植物体を作製することができる;
(4)多くの植物種のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素のアミノ酸配列は高い相同性を有しており、酵素活性に関与するシステイン残基又は酵素活性に関与するアスパラギン酸残基以外のアミノ酸残基も当該酵素の酵素活性にとって重要であることが推測される。従って、それらのアミノ酸残基の置換又は欠失を生じさせることとなる変異によってもタンパク質チロシン脱リン酸化酵素の活性を抑制することができる。
上記(1)乃至(3)の方法により、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素に含まれるアミノ酸残基であって、OsPTP1の258番目のシステイン残基に相当するシステイン残基、及び/又はOsPTP2の166番目のシステイン残基に相当するシステイン残基、をコードする、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子のコドンの変異を導入することができる。
The following method can be illustrated as a preferable method for producing a plant in which the activity of the protein tyrosine phosphatase gene is suppressed by introducing a mutation into the protein tyrosine phosphatase gene. However, the method for producing a plant in which the activity of the endogenous protein tyrosine phosphatase gene is suppressed by introducing a mutation into the protein tyrosine phosphatase gene is not limited thereto. Hereinafter, in the present specification, a cysteine residue corresponding to the 265th cysteine residue of AtPTP1 and an aspartic acid residue corresponding to the 234th aspartic acid residue of AtPTP1 in the plant protein tyrosine phosphatase are referred to below. They are sometimes referred to as “cysteine residues involved in enzyme activity” and “aspartic acid residues involved in enzyme activity”, respectively:
(1) By deleting a DNA sequence containing at least a sequence (codon) encoding a cysteine residue involved in enzyme activity or an aspartic acid residue involved in enzyme activity in a protein tyrosine phosphatase gene of a plant A plant in which the activity of the endogenous protein tyrosine phosphatase gene is significantly suppressed can be produced;
(2) A base substitution in a sequence (codon) encoding a cysteine residue involved in enzyme activity or an aspartic acid residue involved in enzyme activity in a plant protein tyrosine phosphatase gene. Thus, by introducing a mutation that results in an amino acid substitution in the protein as a result of the base substitution, a plant body in which the activity of the gene is greatly suppressed can be produced;
(3) A cysteine residue involved in the enzyme activity from the amino terminus of the protein tyrosine phosphatase encoded by the gene relative to the plant protein tyrosine phosphatase gene By introducing a nonsense mutation or a frameshift mutation in the region encoding the amino acid sequence up to the base, a plant body in which the activity of the protein tyrosine phosphatase gene is greatly suppressed can be produced;
(4) The amino acid sequences of protein tyrosine phosphatases of many plant species have high homology, and amino acid residues other than cysteine residues involved in enzyme activity or aspartate residues involved in enzyme activity Is also presumed to be important for the enzyme activity of the enzyme. Therefore, the activity of protein tyrosine phosphatase can also be suppressed by mutations that cause substitution or deletion of these amino acid residues.
By the methods (1) to (3) above, the amino acid residue contained in the protein tyrosine phosphatase, the cysteine residue corresponding to the 258th cysteine residue of OsPTP1, and / or the 166th position of OsPTP2 A codon mutation of a protein tyrosine phosphatase gene encoding a cysteine residue corresponding to the cysteine residue of can be introduced.

タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の目的とする部位における変異は、例えば、TALEN(特表2012−514976号公報、特表2013−513389号公報)、Clusters of regularly spaced short palindromic repeats/Cas9(CRISPR/Cas9)(Jinekら、A programmable dual−RNA−guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity.Sciene 337,816−821(2012);Maliら、RNA−guided human genome engeneering via Cas9.Science 339,823−826(2013))、ジンクフィンガーヌクレアーゼ(特許第4350907号公報、特許第4555292号公報)で例示される部位特異的DNA分解酵素を植物細胞内に導入し、それらの部位特異的DNA分解酵素によってタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子内の目的とする位置にDNAの二重鎖切断を起こさせることによって導入することができる。該二重鎖切断が修復される結果、比較的高い確率で該切断部位又はその近傍で塩基置換、塩基の欠失又は塩基の挿入が起こるからである。   The mutation at the target site of the protein tyrosine phosphatase gene is, for example, TALEN (Japanese Patent Publication No. 2012-514976, Japanese Patent Publication No. 2013-513389), Clusters of legally spaced short repeats / Cas9 (CRISPR / Cas9). ) (Jinek et al., A programmable dual-RNA-guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity, Science 337, 816-821 (2012); Mali et al., RNA-guided human 9 , Site-specific DNA-degrading enzymes exemplified by zinc finger nucleases (Patent Nos. 4350907 and 4555292) are introduced into plant cells, and protein tyrosine dephosphorylating enzymes are produced by these site-specific DNA-degrading enzymes. It can be introduced by causing double-strand breaks of DNA at a desired position in the gene. This is because, as a result of repair of the double-strand break, base substitution, base deletion, or base insertion occurs at or near the cleavage site with a relatively high probability.

TALENは、N末端側から核移行シグナル配列、通常14から20塩基の長さの塩基配列を有するDNAに配列特異的に結合するtranscription activator−like effector repeats(TALEリピート)と呼ばれる領域、及び制限酵素Fok1に由来するDNA分解酵素領域からなるタンパク質である。通常、変異を導入しようとする目的部位の両側のゲノム配列中に第一の認識配列及び第二の認識配列を設定する。第一の認識配列及び第二の認識配列の長さは通常それぞれ14塩基から20塩基である。また第一の認識配列と第二の認識配列との間の距離は通常14から18塩基である。第一の認識配列及び第二の認識配列にそれぞれ特異的に結合する活性を有する第一及び第二のTALENをともに植物細胞内に導入することにより、第一のTALEN及び第二のTALENがそれぞれ第一の認識配列及び第二の認識配列に特異的に結合し、その結果第一の認識配列と第二の認識配列の間でDNAの二重鎖切断が起こる。これにより前記部位に塩基置換、塩基の欠失又は挿入を導入することができる(特表2012−514976号公報;特表2013−513389号公報;Weiら、Journal of Genetics and Genomics 40、281−289(2013); Zhangら、Plant Physiology 161、20−27(2013))。第一及び第二の認識配列は基本的に配列上の制限なく設定することができるので、TALENによってゲノムDNA上の任意の位置でDNAの二重鎖切断を起こすことが可能である。通常、TALENによるDNA切断は、TALENが有する高い配列特異性のためゲノムDNA中の一カ所のみで起こる。また、設定された第一又は第二の認識配列に特異的に結合する活性を有するTALEリピートは公知の方法(特表2012−514976号公報;特表2013−513389号公報)に基づいて設計することができ、当業者であれば当該設計されたTALEリピートを有するTALENを発現するベクターを当業者によく知られた技術を用いて作製することができる。現在、日本においては和光純薬工業株式会社及びライフテクノロジーズジャパン株式会社その他がTALENの製造受託サービスを提供しており、これらの企業に第一の及び第二の認識配列にそれぞれ特異的に結合する第一及び第二のTALENの作製を委託することもできる。   TALEN is a region referred to as transcription activation-like effect repeats (TALE repeats) that specifically binds to a DNA having a nuclear translocation signal sequence from the N-terminal side, usually 14 to 20 bases in length, and a restriction enzyme It is a protein consisting of a DNA degrading enzyme region derived from Fok1. Usually, the first recognition sequence and the second recognition sequence are set in the genome sequence on both sides of the target site to be introduced with the mutation. The length of the first recognition sequence and the second recognition sequence is usually 14 to 20 bases, respectively. The distance between the first recognition sequence and the second recognition sequence is usually 14 to 18 bases. By introducing the first and second TALENs having the activity of specifically binding to the first recognition sequence and the second recognition sequence, respectively, into the plant cell, the first TALEN and the second TALEN are respectively Specifically binds to the first recognition sequence and the second recognition sequence, resulting in double-strand breaks in DNA between the first recognition sequence and the second recognition sequence. Thereby, base substitution, base deletion or insertion can be introduced into the site (Japanese Patent Publication No. 2012-514976; Japanese Patent Publication No. 2013-513389; Wei et al., Journal of Genetics and Genomics 40, 281-289). (2013); Zhang et al., Plant Physiology 161, 20-27 (2013)). Since the first and second recognition sequences can be set basically without any sequence restriction, TALEN can cause double-strand breaks in DNA at any position on the genomic DNA. Usually, DNA cleavage by TALEN occurs only at one location in the genomic DNA due to the high sequence specificity of TALEN. Further, a TALE repeat having an activity of specifically binding to the set first or second recognition sequence is designed based on a known method (Japanese Patent Publication No. 2012-514976; Japanese Patent Publication No. 2013-513389). A person skilled in the art can produce a vector expressing TALEN having the designed TALE repeat using techniques well known to those skilled in the art. Currently, in Japan, Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Life Technologies Japan Co., Ltd. and others provide contract manufacturing services for TALEN, which specifically bind to the first and second recognition sequences, respectively. Production of the first and second TALENs can also be commissioned.

ジンクフィンガーヌクレアーゼは、TALENと同様に特定の配列を有するDNAに特異的に結合する活性を有するジンクフィンガー領域と呼ばれる領域及び制限酵素Fok1に由来するDNA分解酵素領域を含むタンパク質である(特許第4350907号公報、特許第4555292号公報)。TALENの場合と同様に、通常は第一の認識配列に特異的に結合する第一のジンクフィンガーヌクレアーゼ及び第二の認識配列に特異的に結合する活性を有する第二のジンクフィンガーヌクレアーゼをともに植物細胞に導入することによってゲノムDNA上の目的とする部位に変異を導入することができる。   A zinc finger nuclease is a protein comprising a region called a zinc finger region having an activity of specifically binding to DNA having a specific sequence, as in TALEN, and a DNA degrading enzyme region derived from the restriction enzyme Fok1 (Patent No. 4350907). No., Japanese Patent No. 4555292). As in the case of TALEN, both the first zinc finger nuclease that specifically binds specifically to the first recognition sequence and the second zinc finger nuclease that specifically binds to the second recognition sequence are planted together. By introducing into a cell, a mutation can be introduced into a target site on the genomic DNA.

TALEN又はジンクフィンガーを植物細胞に導入するための方法としては、通常はこれらのタンパク質を植物細胞内で発現する発現ベクターで植物細胞を形質転換する方法が用いられるが、これらタンパク質をコードするメッセンジャーRNA又はこれらタンパク質自体を細胞に注入することによりTALEN又はジンクフィンガーを植物細胞に導入することも可能である。   As a method for introducing TALEN or zinc finger into a plant cell, a method of transforming a plant cell with an expression vector that expresses these proteins in the plant cell is usually used, and a messenger RNA encoding these proteins. Alternatively, TALEN or zinc finger can be introduced into plant cells by injecting these proteins themselves into cells.

CRISPR/Cas9を用いる方法とは、通常、ゲノムDNA上の変異を導入しようとする位置の5’側に20塩基の長さの配列を設定し、この配列に相補的な配列を有するガイドRNAを発現する発現ベクター及びバクテリア由来のDNA分解酵素であるCas9に核移行シグナルを付加したタンパク質を発現する発現ベクターをともに植物細胞内に導入することによって、ガイドRNAとCas9との複合体を上記認識配列に特異的に結合させることにより、上記認識配列の3’端付近にDNA二重鎖切断を起こさせる方法である(Jinekら、A programmable dual−RNA−guided DNA endonuclease in adaptive bacterialimmunity.Sciene 337,816−821(2012);Maliら、RNA−guided human genome engeneering via Cas9.Science 339,823−826(2013))。この方法によりTALENを用いた場合と同様にゲノムDNAの切断部位付近に変異が導入される。   In the method using CRISPR / Cas9, a sequence having a length of 20 bases is usually set on the 5 ′ side of the position to introduce a mutation on genomic DNA, and a guide RNA having a sequence complementary to this sequence is used. An expression vector that expresses a protein in which a nuclear translocation signal is added to Cas9, which is a DNA-degrading enzyme derived from bacteria, and an expression vector that expresses a protein are added into plant cells, whereby the complex of guide RNA and Cas9 is introduced into the recognition sequence. This is a method of causing DNA double strand breaks near the 3 ′ end of the above recognition sequence by specifically binding to (Jinek et al., A programmable dual-RNA-guided DNA endocrinese in adaptive bacterial affinity. Science 33. 7, 816-821 (2012); Mali et al., RNA-guided human gene engineering via Cas 9. Science 339, 823-826 (2013)). By this method, a mutation is introduced in the vicinity of the cleavage site of genomic DNA as in the case of using TALEN.

従って、例えば、TALEN等の部位特異的DNA分解酵素を用いて植物のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子に対して、該遺伝子のタンパク質コード領域内における変異であって、該遺伝子によってコードされるタンパク質チロシン脱リン酸化酵素のアミノ末端から酵素活性に関与するシステイン残基までのアミノ酸配列をコードする領域におけるナンセンス変異又はフレームシフト変異を導入するためには、ゲノムDNA上の該遺伝子によってコードされるタンパク質チロシン脱リン酸化酵素のアミノ末端から酵素活性に関与するシステイン残基までのアミノ酸配列をコードする領域内でDNAが部位特異的に切断されるように設計されたTALENを植物細胞又は植物体に導入した後に、DNA切断の修復の際に生じた切断部位又はその近傍での塩基置換、塩基の欠失又は挿入の結果であるナンセンス変異又はフレームシフト変異を有する植物細胞又は植物体を選抜すればよい。   Thus, for example, a protein tyrosine encoded by a gene that is a mutation in the protein coding region of the gene relative to a plant protein tyrosine phosphatase gene using a site-specific DNA degrading enzyme such as TALEN. To introduce a nonsense mutation or a frameshift mutation in the region encoding the amino acid sequence from the amino terminus of phosphatase to the cysteine residue involved in the enzyme activity, a protein tyrosine encoded by the gene on genomic DNA TALEN designed to cleave DNA in a site-specific manner within the region encoding the amino acid sequence from the amino terminus of phosphatase to the cysteine residue involved in enzyme activity was introduced into plant cells or plants Later, the cleavage site that occurred during DNA break repair The base substitutions at the vicinity thereof may be selection of plants cells or plants having a nonsense mutation or frameshift mutation is the result of the deletion or insertion of bases.

これまでに、シロイヌナズナ、タバコ、イネ、ミナトカモジグサ(Brachypodium distachyon)についてTALENを用いた内在性遺伝子の改変が報告されている(Chen K.ら、TALENs:Custamizable molecular DNA scissoes for genome engineering of plants.Journal of Genetics and Genomics 40,271−279(2013))。これまでに、シロイヌナズナ、ダイズ、タバコ、トウモロコシについてジンクフィンガーヌクレアーゼを用いた内在性遺伝子の改変が報告されている。(シロイヌナズナ及びダイズについては、Sander J.ら、Selection−free zinc−finger−nuclease engineering by context−dependent assembly(CoDA).Nature Methods 8,67−69(2011);タバコについては、Maeder M.ら、Rapid “open−source” engineering of custamized zinc−finger nuclease for highly efficient gene modification.Molecular Cell 31、294−301(2008);トウモロコシについては、Shukla,V.ら、Precise genome modification in the crop species Zea mays using zinc−finger nuclease.Nature 459,437−441(2009))。従って、本発明においてTALENを利用する場合、これらの文献に記載の条件を適用してもよい。   So far, modification of endogenous genes using TALEN has been reported for Arabidopsis, tobacco, rice, and Brachypodium distantachon (Chen K. et al., TALENs: Customizable molecular DNA ssisoesme. of Genetics and Genetics 40, 271-279 (2013)). So far, modification of endogenous genes using zinc finger nuclease has been reported for Arabidopsis, soybean, tobacco, and corn. (For Arabidopsis and soybeans, Sander J. et al., Selection-free zinc-finger-nuclease engineering by context-dependent assembly (CoDA). Nature Methods 8, 67-69 (11); Rapid “open-source” engineering of customized zinc-finger nuclease for high efficient gene modification. Molecular Cell 31, 294-301 (2008); ification in the crop species Zea mays using zinc-finger nuclease.Nature 459,437-441 (2009)). Therefore, when TALEN is used in the present invention, the conditions described in these documents may be applied.

また、ゲノム上の特定の部位、例えば、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子内の特定の部位、に変異を有する植物を得る方法として、高エネルギー電磁波の照射又は変異原性物質処理により植物のゲノムDNAにランダム変異を導入した後に、当該特定の部位に変異を有する植物個体を選抜する方法が挙げられる。当該特定の部位に変異を有する植物個体を選抜するためには、まず、突然変異誘起処理を受けた複数の植物個体から当業者によく知られた方法に従ってそれぞれのゲノムDNAを抽出し、それを鋳型として当該特定の部位の配列を含むDNAをPCRで増幅する。PCRで増幅されたDNAにおける変異の有無は、例えば、それら増幅されたDNAの塩基配列を決定することによって調べることができる。あるいは、セロリ由来のCelIヌクレアーゼを用いたTILLING法(特許第4213214号公報)によって変異を迅速に検出することができる。   In addition, as a method of obtaining a plant having a mutation at a specific site on the genome, for example, a specific site within a protein tyrosine phosphatase gene, genomic DNA of the plant is obtained by irradiation with a high-energy electromagnetic wave or treatment with a mutagenic substance. And a method of selecting a plant individual having a mutation at the specific site after introducing a random mutation. In order to select a plant individual having a mutation at the specific site, first, genomic DNA is extracted from a plurality of plant individuals subjected to the mutagenesis treatment according to a method well known to those skilled in the art, DNA containing the sequence of the specific site as a template is amplified by PCR. The presence or absence of mutations in DNA amplified by PCR can be examined, for example, by determining the base sequence of the amplified DNA. Alternatively, the mutation can be rapidly detected by the TILLING method (Patent No. 4213214) using CelI nuclease derived from celery.

これまでに、シロイヌナズナ、エンバク(Avena sativa)、カンラン(Brassica oleracea)、ナタネ(Brassica rapa)、メロン、ダイズ、オオムギ、ミヤコグサ(Lotus japonicus)、イネ、トマト、ソルガム、コムギ等において、ランダム変異を導入された植物体集団の作製及びそれらについてのTILLING法を用いた変異体選抜が行われており、その結果内在性遺伝子に変異を有する多くの変異体植物が得られている(Kurowaka,M.ら、TILLING−a shortcut in functional genomics.Journal of Applied Genetics 52,371−390(2011))。   So far, Arabidopsis, Oven (Avena sativa), Orchid (Brassica oleracea), Rapeseed (Brassica rapa), Melon, Soybean, Barley, Lotus japonicus, Rice, Tomato, Sorghum, Wheat, etc. And the selection of mutants using the TILLING method has been carried out, and as a result, many mutant plants having mutations in the endogenous gene have been obtained (Kurowaka, M. et al.). TILLING-a shortcut in functional genomics.Journal of Applied Genetics 52, 371-390 (2011)).

このようにして得られた、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子に変異を有する植物と野生型植物とを交配して、その後代植物であってタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子に変異を有する植物を選抜しそれを更に野生型植物と交配することを繰り返すことによって、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子に変異を有するがそれ以外のゲノム領域のDNA配列が野生型植物由来である植物を作製することができる。   A plant having a mutation in the protein tyrosine phosphatase gene obtained in this way is crossed with a wild type plant, and a plant that is a progeny plant and has a mutation in the protein tyrosine phosphatase gene is selected. By repeating this crossing with a wild type plant, a plant having a mutation in the protein tyrosine phosphatase gene but having the DNA sequence of the other genomic region derived from the wild type plant can be produced. .

タンパク質チロシン脱リン酸化酵素がOsPTP1の場合には、配列番号1のアミノ酸配列のアミノ末端から258番目、中でも228〜258番目に含まれる1以上の残基(例えば、228番目、234番目、258番目の残基)に変異が導入されることが好ましい。また、少なくとも228番目のアスパラギン酸残基及び/又は258番目のシステイン残基に変異が導入されることが好ましく、少なくとも258番目のシステイン残基に変異が導入されることがより好ましく、少なくとも228番目のアスパラギン酸残基及び/又は258番目のシステイン残基が他の残基(例えばそれぞれ、アスパラギン酸残基、セリン残基)に置換されることがより好ましく、少なくとも258番目のシステイン残基が他の残基(例えば、セリン残基)に置換されることが更により好ましい。タンパク質チロシン脱リン酸化酵素がOsPTP2の場合には、配列番号2のアミノ酸配列の1番目〜166番目、中でも136〜166番目に含まれる1以上の残基に変異(例えば、136番目、166番目の残基)が導入されることが好ましい。また、少なくとも136番目のアスパラギン酸残基及び/又は166番目のシステイン残基に変異が導入されることが好ましく、166番目のシステイン残基に変異が導入されることがより好ましく、少なくとも136番目のアスパラギン酸残基及び/又は166番目のシステイン残基が他の残基(例えば、それぞれアラニン残基、セリン残基)に置換されることがより好ましく、166番目のシステイン残基が他の残基(例えば、セリン残基)に置換されることが更により好ましい。なお、上記記載にて好ましい変異導入部位のC末端を配列番号2の166番目としているのは、AtPTP1の265番目のシステイン(OsPTP1では258番目)を変異させると活性が失われることに基づいている。同様に変異導入部位のC末端を配列番号2の136番目としているのは、AtPTP1の234番目のアスパラギン酸(OsPTP1では228番目)に対応していることに基づいている。   When the protein tyrosine phosphatase is OsPTP1, one or more residues (for example, 228th, 234th, 258th) from the amino terminus of the amino acid sequence of SEQ ID NO. It is preferable that a mutation is introduced into the residue. Further, it is preferable that a mutation is introduced into at least the 228th aspartic acid residue and / or the 258th cysteine residue, more preferably a mutation is introduced into at least the 258th cysteine residue, and at least the 228th position. It is more preferable that the aspartic acid residue and / or the 258th cysteine residue are substituted with other residues (eg, aspartic acid residue and serine residue, respectively), and at least the 258th cysteine residue is other. Even more preferably, it is substituted with a residue (for example, a serine residue). When the protein tyrosine phosphatase is OsPTP2, it is mutated to one or more residues contained in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 at positions 1 to 166, particularly 136 to 166 (for example, the 136th and 166th positions). Residues) are preferably introduced. Further, it is preferable that a mutation is introduced into at least the 136th aspartic acid residue and / or the 166th cysteine residue, more preferably a mutation is introduced into the 166th cysteine residue, and at least the 136th cysteine residue. More preferably, the aspartic acid residue and / or the 166th cysteine residue is substituted with another residue (for example, an alanine residue or a serine residue, respectively), and the 166th cysteine residue is another residue. Even more preferably, it is substituted with (for example, a serine residue). In the above description, the reason why the C-terminal of the preferable mutagenesis site is the 166th in SEQ ID NO: 2 is that the activity is lost when the 265th cysteine of AtPTP1 (the 258th in OsPTP1) is mutated. . Similarly, the fact that the C-terminal of the mutagenesis site is the 136th position of SEQ ID NO: 2 is based on the fact that it corresponds to the 234th aspartic acid of AtPTP1 (the 228th position in OsPTP1).

タンパク質チロシン脱リン酸化酵素がOsPTP1及びOsPTP2以外の酵素であっても、その酵素に含まれるアミノ酸残基であって、OsPTP1の258番目のシステイン残基に相当するシステイン残基、及び/又はOsPTP2の166番目のシステイン残基に相当するシステイン残基、をコードする、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子のコドンの変異(例えば、それぞれセリン残基への変異)を少なくとも含む変異が導入されることも好ましい。また、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の、タンパク質コード領域のアミノ末端からOsPTP1の258番目のシステイン残基及び/又はOsPTP2の166番目のシステイン残基に相当するシステイン残基までをコードする領域内における変異が導入されることが好ましい。   Even if the protein tyrosine phosphatase is an enzyme other than OsPTP1 and OsPTP2, it is an amino acid residue contained in the enzyme, and corresponds to the 258th cysteine residue of OsPTP1, and / or OsPTP2 It is also preferable that a mutation including at least a codon mutation of a protein tyrosine phosphatase gene (for example, a mutation to a serine residue), which encodes a cysteine residue corresponding to the 166th cysteine residue, is introduced. . In the region encoding the protein tyrosine phosphatase gene from the amino terminus of the protein coding region to the cysteine residue corresponding to the 258th cysteine residue of OsPTP1 and / or the 166th cysteine residue of OsPTP2. It is preferred that a mutation is introduced.

タンパク質チロシン脱リン酸化酵素に結合する化合物としては、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素に特異的に結合する化合物が例示され、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素に対する抗体(例えば、モノクローナル抗体)、該抗体の一部(例えば、可変領域)が好ましい。   Examples of the compound that binds to protein tyrosine phosphatase include compounds that specifically bind to protein tyrosine phosphatase, an antibody against protein tyrosine phosphatase (eg, monoclonal antibody), a part of the antibody (Eg, variable regions) are preferred.

プラントアクチベーターは、植物の免疫力を高め、耐病性を向上させる物質を意味する。本発明においてプラントアクチベーターは、MAPキナーゼの活性化にかかわるものが好ましく、MAPキナーゼ6の活性化にかかわるものがより好ましく、サリチル酸と共にMAPキナーゼキナーゼを活性化することにより間接的にMAPキナーゼ6の活性化にかかわるもの及びサリチル酸経路を活性化することによりサリチル酸の活性化によるMAPキナーゼキナーゼの活性化を介して間接的にMAPキナーゼ6の活性化にかかわるものがより好ましい。このようなプラントアクチベーターとしては、ベンゾチアジアゾール(BTH)、プロベナゾール(PBZ)、バリダマイシンA(VMA)、バリドキシルアミンA(VAA)、チアジニル、イソチアニルが例示される。   A plant activator means a substance that enhances the immunity of a plant and improves disease resistance. In the present invention, the plant activator is preferably related to the activation of MAP kinase, more preferably related to the activation of MAP kinase 6, and indirectly by activating MAP kinase kinase together with salicylic acid. More preferred are those involved in activation and indirectly involved in activation of MAP kinase 6 through activation of MAP kinase kinase by activation of salicylic acid by activating the salicylic acid pathway. Examples of such plant activators include benzothiadiazole (BTH), probenazole (PBZ), validamycin A (VMA), validoxylamine A (VAA), thiazinyl, and isothianyl.

病害の原因因子は特に限定されないが、原因因子としては、糸状菌、細菌、ウイルスが例示される。糸状菌としては、藻菌(鞭毛菌、接合菌等)、不完全菌、子のう菌、担子菌等が例示される。糸状菌類の病害における病態としては、黒色の粒(菌核(菌糸の塊))形成、病斑形成、茎葉の腐敗、立ち枯れ、コブ形成が挙げられる。イネにおける糸状菌類の病害としては、いもち病、褐色米病、褐色菌核病、黄化萎縮病、褐色葉枯れ病、シナモン色かび病、小球菌核病、墨黒穂病、赤色菌核病が例示される。細菌類の病害としては、輪郭が黄色く変色しやや不鮮明な病斑の形成、茎葉の腐敗、立ち枯れ、がんしゅ状の腫瘍形成が例示される。イネにおける細菌による病害としては、べと病、褐条病、白葉枯病、内穎褐変病、もみ枯細菌病、苗立枯細菌病が例示される。ウイルスによる病害としては、モザイク症状(花又は葉に発生する淡い斑模様)、奇形化(萎縮、変形等)、小さい褐色の壊疽反転、生育阻害(株全体の黄色化及び小型化)が例示される。イネにおけるウイルスによる病害としては、黒条萎縮病、トランジトリーイエローイング病、わい化病が例示される。   Although the causative factor of a disease is not specifically limited, As a causative factor, a filamentous fungus, bacteria, and a virus are illustrated. Examples of the filamentous fungi include algae (flagellate, zygomycetes, etc.), incomplete fungi, ascomycetes, basidiomycetes, and the like. The pathological condition in the disease of filamentous fungi includes formation of black grains (mycorrhiza (mycelium lump)), formation of lesions, decay of stems and leaves, withering, and formation of bumps. The diseases of filamentous fungi in rice include rice blast, brown rice disease, brown sclerotia, yellow dwarf disease, brown leaf blight, cinnamon mold, staphylococcal sclerosis, black smut, red sclerotia. Illustrated. Examples of bacterial diseases include the formation of yellowish discolored spots, the decay of leaves and stems, withering, and the formation of tumorous tumors. Examples of diseases caused by bacteria in rice include downy mildew, brown streak disease, white leaf blight, inner brown browning disease, blight blight and seedling blight. Examples of diseases caused by viruses include mosaic symptoms (light spots on flowers or leaves), malformation (atrophy, deformation, etc.), reversal of small brown gangrene, growth inhibition (yellowing and downsizing of the whole strain). The Examples of diseases caused by viruses in rice include black stripe atrophy, transition yellowing disease, and dwarf disease.

本発明において対象となる病害は、糸状菌による病害及び細菌による病害が好ましく、いもち病、べと病、うどんこ病、さび病がより好ましく、いもち病がより好ましい。本発明において対象となる病害は、1種であってもよいし、2種以上であってもよい。   The disease targeted in the present invention is preferably a disease caused by a filamentous fungus and a disease caused by a bacterium, more preferably blast, mildew, powdery mildew, and rust, and more preferably blast. In the present invention, the target disease may be one type or two or more types.

本発明の病害抵抗性植物は、1種以上のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現又は活性の抑制処理がなされた植物自体(第1世代)であってもよいが、1種以上のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現又は活性が抑制されている限り、その第2世代以降の子孫であってもよい。   The disease resistant plant of the present invention may be a plant itself (first generation) that has been subjected to a treatment for suppressing the expression or activity of one or more protein tyrosine phosphatase genes. As long as the expression or activity of the phosphatase gene is suppressed, it may be a progeny after the second generation.

本発明の植物は、その植物体全体であってもよいし、一部又は加工品であってもよい。植物の一部としては、器官(例えば、根、茎、葉、花、種子、果実)、組織(例えば、表皮、篩部、柔組織、木部、維管束、毛状根)、細胞、細胞の一部(例えば、プロトプラスト)、培養細胞及び組織(例えば、カルス、苗条原基、シュート、多芽体)が例示される。植物の加工品は、通常は食用の加工品及び飼料用の加工品であり、種子の加工品であることが好ましい。コメの加工品としては、炊飯米、お粥、炒飯、米粉、白玉粉、菓子(せんべい、あられ、クッキー等)、酒、酢、油、米ぬかが例示される。   The plant of the present invention may be the whole plant, or a part or a processed product. Some plant parts include organs (eg, roots, stems, leaves, flowers, seeds, fruits), tissues (eg, epidermis, sieves, soft tissues, xylem, vascular bundles, hairy roots), cells, cells Examples (eg, protoplasts), cultured cells and tissues (eg, callus, shoot primordia, shoots, polyblasts) are exemplified. The processed plant products are usually processed food products and processed food products, and are preferably processed seed products. Examples of processed rice products include cooked rice, rice cake, fried rice, rice flour, white flour, confectionery (rice crackers, arabe, cookies, etc.), sake, vinegar, oil, and rice bran.

本発明によれば、1種以上のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現又は活性抑制剤を有効成分として含む病害抵抗性付与組成物が提供される。これにより、植物に病害抵抗性を効率的に付与することができる。タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現又は活性抑制剤の成分は、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現又は機能を抑制できればよく、特に限定されないが、RNA干渉を起こす核酸(タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子のmRNAに相補的に結合するshort interfering RNA(siRNA)又はこれを含む2本鎖RNA)、変異導入用キット、リボザイム、アンチセンスヌクレオチド等のヌクレオチド、抗体等のタンパク質が例示され、siRNAが好ましい。病害抵抗性付与組成物において、有効成分以外の成分は特に限定されず、例えば、上記発現又は活性抑制剤が植物においてその機能を発揮するための担体(基剤)が挙げられ、具体的には、保存剤、安定剤、賦形剤、緩衝剤、溶媒、着色剤、結合剤が例示される。   According to the present invention, there is provided a disease resistance-imparting composition comprising, as an active ingredient, one or more protein tyrosine phosphatase gene expression or activity inhibitors. Thereby, disease resistance can be efficiently provided to a plant. The component of the protein tyrosine phosphatase gene expression or activity inhibitor is not particularly limited as long as it can suppress the expression or function of the protein tyrosine phosphatase gene. However, a nucleic acid that causes RNA interference (protein tyrosine phosphatase) Examples include short interfering RNA (siRNA) that binds complementarily to mRNA of a gene or double-stranded RNA containing the same, mutation introduction kits, nucleotides such as ribozymes and antisense nucleotides, and proteins such as antibodies, and siRNA is preferred. . In the disease resistance-imparting composition, components other than the active ingredient are not particularly limited, and examples thereof include a carrier (base) for the expression or activity inhibitor to exert its function in plants, specifically, , Preservatives, stabilizers, excipients, buffers, solvents, colorants, binders.

本発明によれば、植物に含まれる1種以上のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現又は活性を抑制することにより、植物に病害抵抗性を付与することができる。該酵素遺伝子の発現又は活性を抑制する方法は、通常は人為的な方法であり、その例及び好ましい例については、先述した通りである。   According to the present invention, disease resistance can be imparted to a plant by suppressing the expression or activity of one or more protein tyrosine phosphatase genes contained in the plant. The method for suppressing the expression or activity of the enzyme gene is usually an artificial method, and examples and preferred examples thereof are as described above.

本発明においては、植物に含まれる1種以上のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現又は機能を抑制することにより、病害抵抗性を有する植物を生産することができる。本発明の生産方法においては、1種以上のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現又は活性を抑制する処理を行った植物細胞(例えば、カルス)又は植物組織を得ること、該植物細胞から植物体を再生させる方法が例示される。該酵素遺伝子の発現又は活性を抑制する処理は、通常は人為的な処理であり、その例及び好ましい例は、遺伝子の発現又は活性を抑制する方法について前述したとおりである。   In the present invention, a plant having disease resistance can be produced by suppressing the expression or function of one or more protein tyrosine phosphatase genes contained in the plant. In the production method of the present invention, a plant cell (for example, callus) or plant tissue subjected to a treatment for suppressing the expression or activity of one or more protein tyrosine phosphatase genes is obtained, and the plant body from the plant cell The method of reproducing | regenerating is illustrated. The treatment for suppressing the expression or activity of the enzyme gene is usually an artificial treatment, and examples and preferred examples thereof are as described above for the method for suppressing the expression or activity of the gene.

本発明において、病害抵抗性を有する植物の育成条件は、特に限定されないので、通常の植物の育成と同様とすればよいが、プラントアクチベーター処理を行うことが好ましい。これにより、サリチル酸経路におけるWRKY45の転写が促進され、病害抵抗性を向上させることができる。また、温度条件が低温であることが好ましい。本発明の病害抵抗性植物は、通常の植物で生じるような、サリチル酸経路における低温等の環境条件に起因するMAPキナーゼ活性化阻害が抑制されているため、本発明の目的が十分に発揮されるためである。本発明によれば、上記生産方法又は育成方法により、植物自体だけでなくその子孫又はクローンを得ることができ、その子孫及びクローンも、1種以上のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現又は活性が抑制されている、病害抵抗性を有する植物として利用することができる。   In the present invention, the conditions for growing a disease-resistant plant are not particularly limited, and may be the same as those for normal plant growth, but it is preferable to perform a plant activator treatment. Thereby, the transcription | transfer of WRKY45 in a salicylic acid pathway is accelerated | stimulated, and disease resistance can be improved. Moreover, it is preferable that temperature conditions are low temperature. Since the disease-resistant plant of the present invention suppresses MAP kinase activation inhibition caused by environmental conditions such as low temperature in the salicylic acid pathway as occurs in normal plants, the object of the present invention is sufficiently exerted. Because. According to the present invention, not only the plant itself but also its progeny or clone can be obtained by the above production method or breeding method, and the progeny and clone also express or express one or more protein tyrosine phosphatase genes. It can be used as a plant having disease resistance in which is suppressed.

本発明においては、植物に含まれている1種以上のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現又は活性が抑制されているか否かを判定することにより、病害抵抗性植物を選抜することができる。すなわち、サンプルである植物中において、1種以上のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現又は活性が、コントロール植物と比較して抑制されている場合にはその植物を病害抵抗性を有する植物として選抜することができる。これにより、病害抵抗性を有する植物を容易に選抜でき、農業生産を効率化することができる。   In the present invention, a disease resistant plant can be selected by determining whether the expression or activity of one or more protein tyrosine phosphatase genes contained in the plant is suppressed. That is, in the sample plant, if the expression or activity of one or more protein tyrosine phosphatase genes is suppressed compared to the control plant, the plant is selected as a plant having disease resistance. can do. Thereby, the plant which has disease resistance can be selected easily, and agricultural production can be made efficient.

本発明を実施例により具体的に説明する。実施例において用いた材料及び手法の説明は、後段にまとめて記載した。   The present invention will be specifically described with reference to examples. The description of the materials and methods used in the examples are summarized in the latter part.

実施例1〔MAPキナーゼによるサリチル酸経路の調節〕
イネにおいて、イネMAPキナーゼ6(OsMPK6)のリン酸化がサリチル酸(SA)シグナル伝達に介在することを、以下の試験にて確認した。
Example 1 [Modulation of Salicylic Acid Pathway by MAP Kinase]
In rice, it was confirmed by the following test that phosphorylation of rice MAP kinase 6 (OsMPK6) mediates salicylic acid (SA) signaling.

(1A)イネにおける内在性OsMPK6のSA応答性リン酸化を解明するため、以下の試験を行った。イネカルス及び葉を1mM SAで処理し、2箇所リン酸化された(doubly phosphorylated)TEYモチーフを有するタンパク質及びOsMPK6を有するタンパク質が、それぞれ抗pTEpY抗体及び抗OsMPK6抗体により検出された。抗pTEpY抗体はリン酸化に特異的(phospho−specific)であり、二重リン酸化された(dually phosphated)TEYシグネチャー配列を認識する。 (1A) The following test was conducted to elucidate SA-responsive phosphorylation of endogenous OsMPK6 in rice. Rice callus and leaves were treated with 1 mM SA, and a protein having a double phosphorylated TEY motif and a protein having OsMPK6 were detected by an anti-pTEpY antibody and an anti-OsMPK6 antibody, respectively. The anti-pTEpY antibody is phosphor-specific and recognizes a dual phosphorylated TEY signature sequence.

複数のバンドのうちの1つ(図2の矢じり)はOsMPK6を表していた。その理由は、osmpk6遺伝子変異体ではそのバンドが見られず、また抗OsMPK6抗体がそれと同じ移動度(電気泳動において)のバンドを検出するためである。(1A)の結果は、SAがOsMPK6のリン酸化を誘導することを示している。   One of the bands (arrowhead in FIG. 2) represented OsMPK6. This is because the osmpk6 gene mutant does not show the band, and the anti-OsMPK6 antibody detects a band having the same mobility (in electrophoresis). The result of (1A) shows that SA induces phosphorylation of OsMPK6.

図2においてより早く移動したバンド(図2の*及び**)は、別の二重リン酸化MAPKと推定され、このバンドはosmpk6遺伝子変異カルスに存在していた。このことは、OsMPK6の喪失を補填するメカニズムを示唆している。   The bands that migrated earlier in FIG. 2 (* and ** in FIG. 2) were presumed to be another double phosphorylated MAPK, and this band was present in the osmpk6 gene mutant callus. This suggests a mechanism that compensates for the loss of OsMPK6.

(1B)イネのMAPKキナーゼ類の1種であるイネMAPキナーゼキナーゼ10−2(OsMKK10−2)は、in vitroにおいてOsMPK6をリン酸化し活性化する。そこで、OsMKK10−2がOsMPK6のどのサイトをリン酸化するのかを調べた。 (1B) Rice MAP kinase kinase 10-2 (OsMKK10-2), which is one of rice MAPK kinases, phosphorylates and activates OsMPK6 in vitro. Therefore, it was investigated which site of OsMKK10-2 phosphorylates OsMPK6.

マルトース結合タンパク質(MBP)標識OsMPK6(MBP−MPK6)を有するWT、MBP−MPK6のキナーゼ活性喪失型(kinase dead form)を有する変異型K96R、他の変異型Y227D及びT225A、並びに3つの変異を有する変異型K96R/Y227D/T225Aを調製し、それぞれをグルタチオン−S−トランスフェラーゼ標識OsMKK10−2(GST−MKK10−2D)の構成的活性化型(constitutively active form)で処理して、それぞれのリン酸化の有無を確認した。K96Rは、MBP−MPK6のLys96がArgに置換されている変異型である。Y227D及びT225Aは、それぞれ、MBP−MPK6のThr225及びTyr227がそれぞれAspに置換されている変異型である。K96R/Y227D/T225Aは、MBP−MPK6のLys96がArgに、Thr225がAspに、Tyr227がAspに置換されている変異型である。 WT with maltose binding protein (MBP) labeled OsMPK6 (MBP-MPK6), mutant K96R with kinase activity of MBP-MPK6, other mutants Y227D and T225A, and three mutations Mutant K96R / Y227D / T225A was prepared, and each was treated with a constitutively active form of glutathione-S-transferase-labeled OsMKK10-2 (GST-MKK10-2D). The presence or absence was confirmed. K96R is a mutant form in which Lys 96 of MBP-MPK6 is substituted with Arg. Y227D and T225A are mutant types in which Thr 225 and Tyr 227 of MBP-MPK6 are substituted with Asp, respectively. K96R / Y227D / T225A is a mutant form of MBP-MPK6 in which Lys 96 is replaced with Arg, Thr 225 is replaced with Asp, and Tyr 227 is replaced with Asp.

その結果、GST−MKK10−2Dの構成的活性化型は、MBP−MPK6(WT)、K96R、Y227D及びT225Aをリン酸化したが(図3及び4)、Thr225及びTyr227の両方が置換されている変異型K96R/Y227D/T225Aをリン酸化しなかった(図3)。(1B)の結果は、OsMKK10−2がOsMPK6中のTEYシグネチャーを二重リン酸化するが、その他のサイトをリン酸化してはいないことを示している。 As a result, the constitutively activated form of GST-MKK10-2D phosphorylated MBP-MPK6 (WT), K96R, Y227D and T225A (FIGS. 3 and 4), but both Thr 225 and Tyr 227 were replaced. The mutant K96R / Y227D / T225A was not phosphorylated (FIG. 3). The result of (1B) indicates that OsMKK10-2 double phosphorylates the TEY signature in OsMPK6 but does not phosphorylate other sites.

(1C)OsMKK10−2Dが、TEYモチーフをリン酸化するか否かを確認するため、以下の試験を行った。デキサメタゾン(Dex)によりOsMKK10−2Dが誘導され得る遺伝子導入植物(GVG−MKK10−2D)を作出した。GVG−MKK10−2Dの2つの独立した系統(♯3及び♯14)をそれぞれDexで処理し、抗pTEpY抗体及び抗OsMPK6抗体によるイムノブロットによりそれぞれのタンパク質を特定した。図5において「mock」は、Dex処理を行わない他は同様の処理を行った植物からの抽出液での結果を示した。葉において、リン酸化されたOsMPK6タンパク質の量は、Dex処理の間増加した(図5)。 (1C) The following test was performed to confirm whether OsMKK10-2D phosphorylates the TEY motif. A transgenic plant (GVG-MKK10-2D) in which OsMKK10-2D can be induced by dexamethasone (Dex) was created. Two independent strains (# 3 and # 14) of GVG-MKK10-2D were treated with Dex, respectively, and each protein was identified by immunoblotting with anti-pTEpY antibody and anti-OsMPK6 antibody. In FIG. 5, “mock” indicates a result of an extract from a plant that was subjected to the same treatment except that the Dex treatment was not performed. In leaves, the amount of phosphorylated OsMPK6 protein increased during Dex treatment (FIG. 5).

(1D)続いて、GVG−MKK10−2D植物(系統♯3及び♯14)をDex処理又はmock処理し、WRKY45転写レベルのユビキチン転写レベルに対する相対レベルをRT−qPCRにより測定した。WRKY45の転写レベルは、リン酸化されたOsMPK6タンパク質の量に並行して増加した(図6)。なお、2つの独立した実験において同じ結果が得られた。 (1D) Subsequently, GVG-MKK10-2D plants (lines # 3 and # 14) were treated with Dex or mock, and the relative level of the WRKY45 transcription level to the ubiquitin transcription level was measured by RT-qPCR. The transcription level of WRKY45 increased in parallel with the amount of phosphorylated OsMPK6 protein (FIG. 6). Note that the same results were obtained in two independent experiments.

(1C)及び(1D)の結果は、OsMKK10−2Dは、TEYモチーフをリン酸化しOsMPK6を活性化するとともに、WRKY45を活性化することを示している。   The results of (1C) and (1D) indicate that OsMKK10-2D phosphorylates the TEY motif to activate OsMPK6 and activate WRKY45.

(1E)Dex前処理済みの又はDex前処理を行わないGVG−MKK10−2D植物に、M.oryzaeを接種した。その結果、Dex処理GVG−MKK10−2D植物は、コントロール植物よりも強いいもち病抵抗性を示した(図7)。(1E)の結果は、OsMKK10−2D発現がいもち病抵抗性を誘導することを示している。 (1E) GVG-MKK10-2D plants that have been pre-treated with Dex or not pre-treated with Dex, oryzae was inoculated. As a result, the Dex-treated GVG-MKK10-2D plant showed stronger blast resistance than the control plant (FIG. 7). The result of (1E) shows that OsMKK10-2D expression induces blast resistance.

OsMPK6はWRKY45をリン酸化することから、(1A)〜(1E)の結果は、OsMKK10−2DによるOsMPK6のリン酸化/活性化がSA経路の活性化を模倣して同等の効果を有することを示唆し、WRKY45依存性防御応答の活性化を導くことを示している。   Since OsMPK6 phosphorylates WRKY45, the results of (1A) to (1E) suggest that phosphorylation / activation of OsMPK6 by OsMKK10-2D mimics activation of the SA pathway and has an equivalent effect And lead to activation of the WRKY45-dependent defense response.

実施例2〔タンパク質チロシン脱リン酸化酵素によるサリチル酸経路の調節〕
アブシジン酸(ABA)に対する応答において、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素1(OsPTP1)及びタンパク質チロシン脱リン酸化酵素2(OsPTP2)がOsMPK6を脱リン酸化することを以下の試験にて確認した。
Example 2 [Regulation of Salicylic Acid Pathway by Protein Tyrosine Dephosphorylating Enzyme]
In the response to abscisic acid (ABA), it was confirmed in the following test that protein tyrosine phosphatase 1 (OsPTP1) and protein tyrosine phosphatase 2 (OsPTP2) dephosphorylate OsMPK6.

(2A)OsMPK6のリン酸化におけるABAの影響を検証するため、10μM ABAの前処理を行った又は未処理のGVG−MKK10−2Dイネ植物体(系統♯3)を10μM Dexで処理した。MKK10−2DとWRKY45の転写レベル(ユビキチンの転写レベルに対する相対値)をRT−qPCRにより分析した。OsMPK6のリン酸化状態におけるABAの効果を更に調べるため、Thr及びTyrのリン酸化を、それぞれのリン酸化されたアミノ酸に対する特異抗体(抗リン酸化Thr抗体及び抗リン酸化Tyr抗体)をそれぞれ用いて、分析した。 (2A) In order to verify the influence of ABA on phosphorylation of OsMPK6, a GVG-MKK10-2D rice plant (line # 3) that had been pretreated with 10 μM ABA or untreated was treated with 10 μM Dex. The transcription levels of MKK10-2D and WRKY45 (relative to the transcription level of ubiquitin) were analyzed by RT-qPCR. In order to further investigate the effect of ABA on the phosphorylation state of OsMPK6, phosphorylation of Thr and Tyr was carried out using specific antibodies against the respective phosphorylated amino acids (anti-phosphorylated Thr antibody and anti-phosphorylated Tyr antibody), respectively. analyzed.

二重リン酸化はABAの存在下でほとんど消滅し、同時にWRKY45の転写レベルも減少した(図8〜10)。このことは、ABAがSA応答性OsMPK6リン酸化に拮抗することを示唆している。また、リン酸化チロシン残基は減少するがリン酸化トレオニン残基は減少しないことが分かった(図8及び図10)。   Double phosphorylation almost disappeared in the presence of ABA, and at the same time the transcription level of WRKY45 decreased (FIGS. 8 to 10). This suggests that ABA antagonizes SA-responsive OsMPK6 phosphorylation. It was also found that phosphorylated tyrosine residues decreased but phosphorylated threonine residues did not decrease (FIGS. 8 and 10).

(2A)の結果より、ABA処理によりOsMKK10−2D誘導性WRKY45転写とTEYリン酸化が減少することが明らかである。   From the results of (2A), it is clear that OsMKK10-2D-induced WRKY45 transcription and TEY phosphorylation are reduced by ABA treatment.

(2B)WTイネ植物を、50μM Bay11−7082の存在下又は非存在下で、又は2mM バナジン酸の存在下又は非存在下で、1mM SAと30又は100μM ABAとで処理した。 (2B) WT rice plants were treated with 1 mM SA and 30 or 100 μM ABA in the presence or absence of 50 μM Bay11-7082, or in the presence or absence of 2 mM vanadic acid.

PTPアーゼインヒビターであるバナジン酸とBay11−7082(N.Krishnan,G.Bencze,P.Cohen,N.K.Tonks,FEBS J,(2013).参照)は、WRKY45発現のABA応答性抑制を打ち消した(図11及び12)。(2B)の結果は、ABA処理によるOsMKK10−2D誘導性WRKY45転写抑制にPTPアーゼがかかわっていることを示唆している。   PTPase inhibitors vanadic acid and Bay11-7082 (see N. Krishnan, G. Bencze, P. Cohen, N.K. Tonks, FEBS J, (2013).) Counteracted ABA-responsive suppression of WRKY45 expression. (FIGS. 11 and 12). The result of (2B) suggests that PTPase is involved in OsMKK10-2D-induced WRKY45 transcription suppression by ABA treatment.

(2A)〜(2B)の結果を総合すると、PTPアーゼによるOsMPK6のチロシン脱リン酸化が、ABAによるSAシグナル伝達の抑制にかかわっていることを示唆している。   When the results of (2A) to (2B) are combined, it is suggested that tyrosine dephosphorylation of OsMPK6 by PTPase is involved in suppression of SA signaling by ABA.

実施例3〔RNA干渉によるタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現抑制〕
ABAにより誘導されるWRKY45防御応答の抑制が、OsPTP1/2のRNAによるノックダウンにより緩和されるかどうかを調べた。
Example 3 [Inhibition of protein tyrosine phosphatase gene expression by RNA interference]
It was examined whether the ABA-induced suppression of the WRKY45 defense response was mitigated by RNA knockdown of OsPTP1 / 2.

(2C)イネゲノムは、2つの推定されるPTPaseであるOsPTP1(Rice Annotation Project Database(RAP Database:http://rapdb.dna.affrc.go.jp/)におけるOs12g0174800、MSU Rice Genome Annotation Project(http://rice.plantbiology.msu.edu/analyses_search_locus.shtml)におけるLOC_Os12g07590)及びOsPTP2(LOC_Os11g07850.1)をコードする。ABAが引き起こすOsMPK6の脱リン酸化におけるそれらの機能を調べるため、OsPTP1及びOsPTP2の両遺伝子がRNA干渉によりノックダウン(OsPTP1/2ダブルノックダウン)されている遺伝子導入イネを作製すべく、以下の条件にて遺伝子コンストラクトPTP−wkdを作製した(図13)。OsPTP1遺伝子の3’非翻訳領域のDNA配列をu7 プライマー(5’−CACCCGGGTATCCCTAAGGCAGGA−3’:配列番号7)及びu8プライマー(5’−AAATGATTCAGTTTAAACCTACTAACTCTCTTTAATTCCGT−3’:配列番号8)、OsPTP2遺伝子の3’非翻訳領域のDNA配列を、u9プライマー(5’−TTAGTAGGTTTAAACTGAATCATTTCTATGGAACAATCAGT−3’:配列番号9)及びu10プライマー(5’−AGGCCTGGGTGGGCAGGAGAAGCG−3’:配列番号10)を用いて、それぞれPCR増幅した。次に、これら二つの反応生成物を混合し、u7及びu10プライマーを用いて更にPCR増幅してOsPTP1遺伝子とOsPTP2遺伝子の3’非翻訳領域が融合したDNA断片を得た後、これらをpENTR/D−TOPOを経てpANDA vectorに挿入した(Miki,D.& Shimamoto,K.Simple RNAi vectors for stable and transientsuppression of gene function in rice.Plant Cell Physiol.45,490−495(2004))。作製したコンストラクトは、アグロバクテリウムを介してイネに形質転換した(Toki,S.,Hara,N.,Ono,K.,Onodera,H.,Tagiri,A.,Oka,S.& Tanaka,H.Early infection of scutellum tissue with Agrobacterium allows high−speed transformation of rice.Plant J.47,969−976(2006))。 (2C) The rice genome is OsPTP1 (Rice Annotation Project Database (RAP Database: http://rapdb.dna.affrc.go.jp/), MSU RicenProGet jp :). LOC_Os12g07590) and OsPTP2 (LOC_Os11g07850.1) in //rice.plantbiology.msu.edu/analyses_search_loc.shtml). In order to investigate their function in the dephosphorylation of OsMPK6 caused by ABA, in order to produce a transgenic rice in which both OsPTP1 and OsPTP2 genes are knocked down by RNA interference (OsPTP1 / 2 double knockdown), the following conditions are used: The gene construct PTP-wkd was prepared in (Fig. 13). The DNA sequence of the 3 ′ untranslated region of the OsPTP1 gene is expressed as the u7 primer (5′-CACCCGGGTATCCCTAAGGCAGGA-3 ′: SEQ ID NO: 7) and the u8 primer (5′-AAATGAATTCAGTTTAACCACTACTACTACTCTTTAATTCCGT-3 ′: SEQ ID NO: 8), OsPTP2 gene The DNA sequence of the translation region was PCR amplified using the u9 primer (5′-TTAGTAGTTTAAACTGAATCATTTCTATGAGAACAATCAGT-3 ′: SEQ ID NO: 9) and the u10 primer (5′-AGGCCTGGGTGGGCAGGAGAAGCG-3 ′: SEQ ID NO: 10). Next, these two reaction products are mixed and further PCR amplified using u7 and u10 primers to obtain a DNA fragment in which the 3 ′ untranslated region of the OsPTP1 gene and the OsPTP2 gene is fused. Inserted into pANDA vector via D-TOPO (Miki, D. & Shimamoto, K. Simple RNAi vectors for stable and transient preparation in gene function in 4th, 4th, 4th, 4th, 4th, 4th, 4th, 4th). The prepared construct was transformed into rice through Agrobacterium (Toki, S., Hara, N., Ono, K., Onodera, H., Tagiri, A., Oka, S. & Tanaka, H Early infection of scutellum tissue with Agrobacterium allo high-speed transformation of rice. Plant J. 47, 969-976 (2006)).

(2D)PTPノックダウンがABAによるSA誘導性OsMPK6TEYリン酸化抑制に拮抗するかどうかを確認するため、以下の試験を行った。WTイネ及びOsPTP1/PTP2ダブルノックダウンイネ(PTP−wkdイネ)を100μM ABAの存在下又は非存在下で1mM SA処理し、OsMPK6のリン酸化を経時的に免疫検出した。ABA非存在下において、WTイネではOsMPK6のTEYリン酸化レベルがSA処理後上昇していった。一方、PTP−wkdイネにおけるOsMPK6のTEYリン酸化レベルは、SA処理前からWTイネより高く、SA処理後も維持されていた。ABAの存在下においては、WTイネではSA処理後もOsMPK6のTEYリン酸化レベルが増加しなかったのに対し、PTP−wkdイネでは、SA処理後、顕著に増加していった(図15)。 (2D) In order to confirm whether PTP knockdown antagonizes SA-induced inhibition of OsMPK6TEY phosphorylation by ABA, the following test was performed. WT rice and OsPTP1 / PTP2 double knockdown rice (PTP-wkd rice) were treated with 1 mM SA in the presence or absence of 100 μM ABA, and phosphorylation of OsMPK6 was immunodetected over time. In the absence of ABA, the TEY phosphorylation level of OsMPK6 increased after SA treatment in WT rice. On the other hand, the TEY phosphorylation level of OsMPK6 in PTP-wkd rice was higher than that in WT rice before SA treatment, and was maintained after SA treatment. In the presence of ABA, TEY phosphorylation level of OsMPK6 did not increase in WT rice even after SA treatment, whereas in PTP-wkd rice, it significantly increased after SA treatment (FIG. 15). .

実施例4〔変異導入によるタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の活性抑制〕
OsPTP1/2への変異導入により、OsMPK6のチロシン脱リン酸化活性が失われるかどうかを調べた。
Example 4 [Inhibition of protein tyrosine phosphatase gene activity by mutagenesis]
It was examined whether or not the tyrosine dephosphorylation activity of OsMPK6 was lost by introducing a mutation into OsPTP1 / 2.

配列番号3の塩基配列の1から987番目の塩基配列からなるDNA及び配列番号4の塩基配列の1から714番目の塩基配列からなるDNAをそれぞれpMAL−c5x(New England Biolabs,Inc.)のマルチクローニングサイトに挿入し、pMAL−PTP1(WT)及びpMAL−PTP2(WT)を作製した。pMAL−PTP1(WT)は、マルトース結合タンパク質のC端側にOsPTP1の全長が融合した融合タンパク質(MBP−PTP1(WT))を発現し、pMAL−PTP2(WT)は、マルトース結合タンパク質のC端側にOsPTP2の全長が融合した融合タンパク質(MBP−PTP2(WT))を発現する。pMAL−PTP1(WT)及びpMAL−PTP2(WT)から、CysからSerへの置換を含むOsPTP1とマルトース結合タンパク質との融合タンパク質(MBP−PTP1CS))及びCysからSerへの置換を含むOsPTP2とマルトース結合タンパク質との融合タンパク質(MBP−PTP2CS)をそれぞれ発現する発現ベクター、pMAL−PTP1CS及びpMAL−PTP2CSを、後段の条件によりQuickChange Multi Site−Directed Mutagenesis Kit(Stratagene)のマニュアルに準じて作製した。試験管内におけるMBP−PTP1(WT)、MBP−PTP2(WT)又はそれらの変異型(MBP−PTP1CS及びMBP−PTP2CS)によるMBP−MPK6及びMBP−WRKY45のリン酸化活性を、それぞれのタンパク質への32P−結合により観察した。MBP−PTP1CSにおいては、OsPTP1の258番目のCysに変異が導入されている。MBP−PTP2CSにおいては、OsPTP2の166番目のCysに変異が導入されている。 A DNA consisting of the 1st to 987th base sequences of the base sequence of SEQ ID NO: 3 and a DNA consisting of the 1st to 714th base sequences of the base sequence of SEQ ID NO: 4 were respectively prepared as multis of pMAL-c5x (New England Biolabs, Inc.). It inserted in the cloning site and produced pMAL-PTP1 (WT) and pMAL-PTP2 (WT). pMAL-PTP1 (WT) expresses a fusion protein (MBP-PTP1 (WT)) in which the full length of OsPTP1 is fused to the C-terminal side of maltose-binding protein, and pMAL-PTP2 (WT) is the C-terminal of maltose-binding protein. A fusion protein (MBP-PTP2 (WT)) in which the full length of OsPTP2 is fused to the side is expressed. from pMAL-PTP1 (WT) and pMAL-PTP2 (WT) to a fusion protein of OsPTP1 and maltose binding protein (MBP-PTP1CS) containing a Cys to Ser substitution and OsPTP2 and maltose containing a Cys to Ser substitution Expression vectors pMAL-PTP1CS and pMAL-PTP2CS, each expressing a fusion protein (MBP-PTP2CS) with a binding protein, were prepared according to the manual of QuickChange Multi Site-Directed Mutagenesis Kit (Stratagene) according to the conditions at the latter stage. Of MBP-PTP1 in vitro (WT), the MBP-PTP2 (WT) or variants thereof (MBP-PTP1CS and MBP-PTP2CS) in accordance MBP-MPK6 and phosphorylation activity of MBP-WRKY45, the respective protein 32 Observed by P-bonding. In MBP-PTP1CS, a mutation is introduced into the 258th Cys of OsPTP1. In MBP-PTP2CS, a mutation is introduced into the 166th Cys of OsPTP2.

GST−MKK10−2Dによりリン酸化されるMBP−MPK6の量は、MBP−PTP1(WT)又はMBP−PTP2(WT)の存在下においてマルトース結合タンパク質の存在下と較べて顕著に減少したことが示された(図16)。   The amount of MBP-MPK6 phosphorylated by GST-MKK10-2D was significantly reduced in the presence of MBP-PTP1 (WT) or MBP-PTP2 (WT) compared to the presence of maltose binding protein. (FIG. 16).

アラビドプシスのPTP1(AtPTP1)において、特定のCys残基が活性に不可欠である。MBP−PTP1(WT)及びMBP−PTP2(WT)において、上記AtPTP1のCysに対応するCys残基(OsPTP1の258番目及びOsPTP2の166番目、図14)をSerに置換した変異体(MBP−PTP1CS又はMBP−PTP2CS)の存在下でGST−MKK10−2DによるMBP−MPK6のリン酸化アッセイを行うと、リン酸化MBP−MPK6が減少しないことから(図16のMBP−PTP1CS及びMBP−PTP2CS)、これらのCys残基がMBP−PTP1及びMBP−PTP2の脱リン酸化酵素活性に必須であることが示された。例えば、MBP−PTP1(WT)の有する脱リン酸化酵素活性は当該融合タンパク質のOsPTP1部分の活性を表すものであり、当該融合タンパク質のマルトース結合タンパク質部分はMBP−PTP1(WT)が有する脱リン酸化酵素活性に影響しないと考えられることから、以上の結果により、OsPTP1及びOsPTP2はOsMPK6を脱リン酸化する活性を有し、その活性にとって258番目(OsPTP1)及び166番目(OsPTP2)のCys残基がそれぞれ必須であることが示された。   In Arabidopsis PTP1 (AtPTP1), certain Cys residues are essential for activity. In MBP-PTP1 (WT) and MBP-PTP2 (WT), a mutant (MBP-PTP1CS) in which the Cys residues corresponding to Cys of AtPTP1 (258th of OsPTP1 and 166th of OsPTP2; FIG. 14) are replaced with Ser. Alternatively, when phosphorylation assay of MBP-MPK6 by GST-MKK10-2D is performed in the presence of MBP-PTP2CS), phosphorylated MBP-MPK6 does not decrease (MBP-PTP1CS and MBP-PTP2CS in FIG. 16). Of Cys residues of MBP-PTP1 and MBP-PTP2 were shown to be essential for the phosphatase activity of MBP-PTP1 and MBP-PTP2. For example, the dephosphorylation enzyme activity of MBP-PTP1 (WT) represents the activity of the OsPTP1 portion of the fusion protein, and the maltose binding protein portion of the fusion protein is dephosphorylation of MBP-PTP1 (WT). Since it is considered that the enzyme activity is not affected, OsPTP1 and OsPTP2 have the activity to dephosphorylate OsMPK6, and the 258th (OsPTP1) and 166th (OsPTP2) Cys residues are present for the activity. Each was shown to be essential.

更に、二分子蛍光相補性アッセイの結果、OsPTP1及びOsPTP2がイネ細胞のOsMPK6とイネ細胞内で相互作用することが分かった。   Furthermore, as a result of the bimolecular fluorescence complementation assay, it was found that OsPTP1 and OsPTP2 interact with OsMPK6 in rice cells in rice cells.

本実施例の結果は、OsPTP1及びOsPTP2がOsMPK6を脱リン酸化する活性を有し、RNA干渉によりOsPTP1及びOsPTP2の発現を抑制することにより、ABAによるOsMPK6の脱リン酸化を阻害して、ABAによるWRKY45依存性防御応答の低下を阻止することができることを示している。   The results of this example show that OsPTP1 and OsPTP2 have the activity to dephosphorylate OsMPK6, and suppress the expression of OsPTP1 and OsPTP2 by RNA interference, thereby inhibiting the dephosphorylation of OsMPK6 by ABA and It shows that it is possible to prevent a decrease in the WRKY45-dependent defense response.

また、AtPTP1の265番目のシステイン残基に相当するシステイン残基及び234番目のアスパラギン酸残基に相当するアスパラギン酸残基は、シロイヌナズナ、イネだけでなくダイズ、エンドウ、インゲン、トマト、コムギ、トウモロコシのタンパク質チロシン脱リン酸化酵素のアミノ酸配列において完全に保存されていることから、上記システイン残基及び上記アスパラギン酸残基が植物のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素において保存されていることが示唆される(図19)。実施例4の結果とこれらの知見をあわせると、多くの植物種のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素における、AtPTP1の265番目のシステイン残基に相当するシステイン残基及びAtPTP1の234番目のアスパラギン酸残基に相当するアスパラギン酸残基が当該酵素の脱リン酸化酵素活性にとって必須であり、従って、これらの酵素においてAtPTP1の265番目のシステイン残基に相当するシステイン残基若しくはAtPTP1の234番目のアスパラギン酸残基に相当するアスパラギン酸残基を欠失した変異体又は該システイン残基若しくは該アスパラギン酸残基が他のアミノ酸残基に置換された変異体の脱リン酸化酵素活性が野生型酵素の活性と比べて大幅に低下するか又はほとんど消失することを強く示唆している。   The cysteine residue corresponding to the 265th cysteine residue of AtPTP1 and the aspartic acid residue corresponding to the 234th aspartic acid residue are not only Arabidopsis thaliana and rice, but also soybean, pea, green beans, tomato, wheat, corn Is completely conserved in the amino acid sequence of the protein tyrosine phosphatase, suggesting that the cysteine residue and the aspartate residue are conserved in the plant protein tyrosine phosphatase ( FIG. 19). When the results of Example 4 and these findings are combined, a cysteine residue corresponding to the 265th cysteine residue of AtPTP1 and the 234th aspartic acid residue of AtPTP1 in protein tyrosine phosphatases of many plant species Aspartate residues corresponding to the phosphatase activity of the enzyme are essential for the enzyme dephosphorylating enzyme activity. Therefore, in these enzymes, the cysteine residue corresponding to the 265th cysteine residue of AtPTP1 or the 234th aspartate residue of AtPTP1 The dephosphorylating enzyme activity of the mutant lacking the aspartic acid residue corresponding to the group or the mutant in which the cysteine residue or the aspartic acid residue is substituted with another amino acid residue is the activity of the wild-type enzyme It strongly suggests that it is greatly reduced or almost disappeared.

実施例5〔PTPノックダウンによる調節の特異性〕
SAによるWRKY45発現誘導のABAによる抑制に対し、OsPTP1/2のノックダウンがどのように影響しているかを以下の試験により調べた。
Example 5 [Specificity of regulation by PTP knockdown]
It was examined by the following test how knockdown of OsPTP1 / 2 affects the inhibition of WRKY45 expression induction by SA by ABA.

WT及びPTP−wkdを1mM SA及び0又は30μM ABAで処理した後、葉から抽出したRNAを用いたRT−qPCRにより、WRKY45、OsPTP1及びOsPTP2の各転写レベル(ユビキチンのそれに対する相対レベル)を調査した。   After treating WT and PTP-wkd with 1 mM SA and 0 or 30 μM ABA, each transcription level of WRKY45, OsPTP1 and OsPTP2 (relative to ubiquitin) was investigated by RT-qPCR using RNA extracted from leaves. did.

WT植物では、SA及びABAで処理した場合、SAのみで処理した場合と較べてWRKY45転写レベルが顕著に減少していたのに対し、PTP−wkd植物においては、SA及びABAで処理した場合、SAのみで処理した場合に対するWRKY45転写レベルの減少の程度が小さかった(図17)。この結果は、PTP−wkd植物においては、SAによるWRKY45発現誘導のABAによる抑制が軽減されていることを示している。   In WT plants, when treated with SA and ABA, the WRKY45 transcription level was significantly reduced compared to treatment with SA alone, whereas in PTP-wkd plants, when treated with SA and ABA, The degree of decrease in the WRKY45 transcription level relative to the case of treatment with SA alone was small (FIG. 17). This result shows that suppression of WRKY45 expression induction by SA by ABA is reduced in PTP-wkd plants.

実施例6〔いもち病に対する抵抗性〕
ベンゾチアジアゾール(BTH)は、イネを含む様々な植物での防御応答を活性化するプラントアクチベーターの一種である(M.Shimono et al.,Plant Cell 19,2064(2007).、Y.Ueno et al.,Plant Signal Behav.8,e24510(2013).及びJ.Gorlach et al.,Plant Cell 8,629(1996).参照)。そこで、様々な条件下イネにおけるBTH−誘導性いもち病抵抗性へのタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子ノックダウンの効果を調べた。
Example 6 [resistance to blast disease]
Benzothiadiazole (BTH) is a kind of plant activator that activates defense responses in various plants including rice (M. Shimono et al., Plant Cell 19, 2064 (2007)., Y. Ueno et al.). al., Plant Signal Behav. 8, e24510 (2013) and J. Gorlach et al., Plant Cell 8, 629 (1996).). Therefore, the effect of protein tyrosine phosphatase gene knockdown on BTH-induced blast resistance in rice under various conditions was examined.

WTイネ(品種:日本晴)(Oryza sativa subsp.japonica cv.Nipponbare)、PTP−wkdイネ、及びWRKY45−過剰発現イネ(W45−ox)を実験材料とした。W45−oxは、M.Shimono et al.,Plant Cell 19,2064(2007)に記載の条件にて作製した。それぞれを温室内の土壌(Bonsol No.2;住友化学株式会社)に播種後、1月半育成した。育成温度は30℃/26℃(昼/夜)であり、相対湿度(RH)は約60%とした。   WT rice (variety: Nipponbare) (Oryza sativa subsp. Japonica cv. Nipponbare), PTP-wkd rice, and WRKY45-overexpressing rice (W45-ox) were used as experimental materials. W45-ox is an M.I. Shimono et al. , Plant Cell 19, 2064 (2007). Each was sown in the soil in the greenhouse (Bonsol No. 2; Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and grown for one and a half months. The growth temperature was 30 ° C./26° C. (day / night), and the relative humidity (RH) was about 60%.

各植物体から葉身を切り出し、後述の薬剤溶液10mlが入った50mlファルコンチューブへ入れ、サージカルテープ(スリーエム;cat# 3530−1)で封をした。   The leaf blades were cut out from each plant body, put into a 50 ml Falcon tube containing 10 ml of a drug solution described later, and sealed with surgical tape (3M; cat # 3530-1).

薬剤溶液は、10μM BTHを含有する0.1×MS塩溶液、10μM BTH、10μM ABA及び100μM フルリドンを含有する0.1×MS塩溶液、又は0.1×MS塩溶液(Mock)とした。以降、ファルコンチューブ内のイネ葉身を以下のように処理した。   The drug solution was a 0.1 × MS salt solution containing 10 μM BTH, a 0.1 × MS salt solution containing 10 μM BTH, 10 μM ABA and 100 μM fluridone, or a 0.1 × MS salt solution (Mock). Thereafter, the rice leaf blades in the falcon tube were treated as follows.

常温(30℃)条件:イネ葉身と各薬剤溶液のいずれかを入れた50mlチューブをグロースチャンバー(明期:30℃にて14時間、暗期:26℃にて10時間;60%相対湿度)内に1日間置いた。前記薬剤溶液を除去し、イネ葉身に、いもち病菌を接種した。いもち病菌M.oryzae〔Magnaporthe oryzae〕(race003)の培養とイネ植物への菌接種は、参考文献6の記載に概ね従い実施した。具体的には、いもち病菌の分生子を0.02% Tween 20に、濃度150,000胞子/mlとなるように懸濁し、イネの葉に噴霧した。前記50mlチューブに前記薬剤溶液10mlを加えサージカルテープで封をし、24℃の接種箱(暗所)で1日間置いた。前記薬剤溶液を除き0.1×MS塩溶液10mlを入れ、その後更にグロースチャンバー(明期:30℃にて14時間、暗期:26℃にて10時間;60%相対湿度)内に5日間置いた後、イネ葉身からDNAを抽出した。   Normal temperature (30 ° C) conditions: A 50 ml tube containing either rice leaf blades or each drug solution is grown in a growth chamber (light period: 14 hours at 30 ° C, dark period: 10 hours at 26 ° C; 60% relative humidity ) For 1 day. The drug solution was removed, and rice shoots were inoculated with blast fungus. Blast Fungus M. The culture of oryzae [Magnaporte oryzae] (race003) and the inoculation of rice plants were carried out in accordance with the description in Reference 6. Specifically, conidia of blast fungus were suspended in 0.02% Tween 20 to a concentration of 150,000 spores / ml and sprayed on rice leaves. 10 ml of the drug solution was added to the 50 ml tube, sealed with surgical tape, and placed in a 24 ° C. inoculation box (dark place) for 1 day. The drug solution was removed and 10 ml of 0.1 × MS salt solution was added, and then further 5 days in a growth chamber (light period: 30 ° C. for 14 hours, dark period: 26 ° C. for 10 hours; 60% relative humidity). After placement, DNA was extracted from the rice leaf blades.

低温(15℃)条件:イネ葉身と各薬剤溶液のいずれかを入れた50mlチューブをグロースチャンバー(明期:15℃にて14時間、暗期:9℃にて10時間;60%相対湿度)内に2日間置いた。前記薬剤溶液を除去し、イネ葉身に上記の条件でいもち病菌を接種した。前記50mlチューブに前記薬剤溶液10mlを加えサージカルテープで封をし、24℃の接種箱(暗所)で1日間置いた。前記50mlチューブをグロースチャンバー(明期:15℃にて14時間、暗期:9℃にて10時間;60%相対湿度)内に更に3日間置いた。前記薬剤溶液を除き0.1×MS塩溶液を入れ、更にグロースチャンバー(明期:30℃にて14時間、暗期:26℃にて10時間;60%相対湿度)内に5日間置いた後、イネ葉身からDNAを抽出した。   Low temperature (15 ° C.) conditions: A 50 ml tube containing rice leaf blades and each drug solution is placed in a growth chamber (light period: 14 hours at 15 ° C., dark period: 10 hours at 9 ° C .; 60% relative humidity ) For 2 days. The drug solution was removed and rice leaf blades were inoculated with blast fungus under the above conditions. 10 ml of the drug solution was added to the 50 ml tube, sealed with surgical tape, and placed in a 24 ° C. inoculation box (dark place) for 1 day. The 50 ml tube was placed in a growth chamber (light period: 14 hours at 15 ° C., dark period: 10 hours at 9 ° C .; 60% relative humidity) for an additional 3 days. The drug solution was removed and a 0.1 × MS salt solution was added and placed in a growth chamber (light period: 30 ° C. for 14 hours, dark period: 26 ° C. for 10 hours; 60% relative humidity) for 5 days. Thereafter, DNA was extracted from the rice leaf blades.

それぞれの条件で抽出したDNAを用いて、M.oryzae 28S rDNAの定量を行った。参考文献13に概ね従い、qPCRにより定量することにより、いもち病の進行を評価した。各病害抵抗性アッセイは3回以上繰り返して実施した。   Using DNA extracted under the respective conditions, Quantification of oryzae 28S rDNA was performed. The progression of blast was evaluated by quantifying by qPCR in general accordance with Reference 13. Each disease resistance assay was repeated three or more times.

30℃において、BTHはWTイネに強いいもち病抵抗性を誘導した。一方、PTPノックダウンは、BTH前処理有り及びなしのいずれの場合もいもち病抵抗性に影響しなかった(図18)。WTイネにおいて、ABAの共処理は、BTH誘導性いもち病抵抗性を強く阻害した(図18)。しかし、PTP−wkdイネにおいては、このABAの効果が劇的に弱まり、WRKY45を過剰発現するイネ植物とほぼ同程度の強いいもち病抵抗性を示した(図18)。これらの結果は、SAシグナル伝達に対するABAの拮抗作用を媒介するPTPアーゼの役割と一致する。また、M.oryzae接種の前後の期間に15℃の低温処理をした場合、WTイネ植物は、BTH存在下でもいもち病菌への高い罹病性を示した(図18)。一方、同様に低温処理したPTP−wkdイネにおいては、BTHによってWRKY45過剰発現イネと同レベルの強いいもち病抵抗性が誘導された。これらの結果全てに基づき、PTPアーゼは、低温によって誘発されたABAシグナル伝達を受けてOsMPK6を脱リン酸化して不活性化し、これによってWRKY45依存性SA経路防御応答に対するABAシグナルの拮抗作用を媒介すると考える。   At 30 ° C., BTH induced strong blast resistance in WT rice. On the other hand, PTP knockdown did not affect blast resistance with or without BTH pretreatment (FIG. 18). In WT rice, ABA co-treatment strongly inhibited BTH-induced blast resistance (FIG. 18). However, in PTP-wkd rice, the effect of this ABA was dramatically weakened, and showed strong blast resistance comparable to that of rice plants overexpressing WRKY45 (FIG. 18). These results are consistent with the role of PTPases in mediating ABA antagonism of SA signaling. In addition, M.M. When a low-temperature treatment at 15 ° C. was performed before and after oryzae inoculation, WT rice plants showed high susceptibility to blast fungus even in the presence of BTH (FIG. 18). On the other hand, in PTP-wkd rice similarly treated at low temperature, BTH induced strong blast resistance at the same level as WRKY45 overexpressing rice. Based on all of these results, PTPase undergoes ABA signaling induced by cold to dephosphorylate and inactivate OsMPK6, thereby mediating antagonism of ABA signals to WRKY45-dependent SA pathway defense responses I think so.

〔植物及び生育条件〕
イネ(Oryza sativa subsp.japonica cv.Nipponbare)は、温室内の土壌(Bonsol No.2;住友化学株式会社)で生育された。生育中の温度は30℃/60℃(昼/夜)であり、相対湿度(RH)は約60%とした。
[Plants and growth conditions]
Rice (Oryza sativa subsp. Japonica cv. Nipponbare) was grown on soil in the greenhouse (Bonsol No. 2; Sumitomo Chemical Co., Ltd.). The temperature during growth was 30 ° C./60° C. (day / night), and the relative humidity (RH) was about 60%.

〔プラスミドの構築〕
部位特異的突然変異誘発を、QuikChange Multi Site−Directed Mutagenesis Kit(Stratagene)を用いて、その説明書に従い実施した。GVG−MKK10−2Dを得るには、OsMKK10−2D cDNA(参考文献1参照)をpINDEXベクター(参考文献2参照)中にサブクローニングした。PTP−wkdを得るには、OsPTP1遺伝子及びOsPTP2遺伝子の3’非翻訳領域をそれぞれPCR増幅した。OsPTP1遺伝子の3’非翻訳領域の増幅に用いたプライマーは、u7プライマー(5’−CACCCGGGTATCCCTAAGGCAGGA−3’:配列番号7)及びu8プライマー(5’−AAATGATTCAGTTTAAACCTACTAACTCTCTTTAATTCCGT−3’:配列番号8)であった。OsPTP2遺伝子の3’非翻訳領域の増幅に用いたプライマーは、u9プライマー(5’−TTAGTAGGTTTAAACTGAATCATTTCTATGGAACAATCAGT−3’:配列番号9)とu10プライマー(5’−AGGCCTGGGTGGGCAGGAGAAGCG−3’:配列番号10)であった。次に、u7プライマー、u10プライマー及び上記第一段階反応の反応産物を用いて、第二段階のオーバーラップPCRを実施した。この反応で増幅された融合遺伝子をpENTR/D−TOPO(Invitrogen)内にクローニングし、続いてpANDAベクター(参考文献3参照)内に導入した。
(Construction of plasmid)
Site-directed mutagenesis was performed using the QuikChange Multi Site-Directed Mutagenesis Kit (Stratagene) according to its instructions. To obtain GVG-MKK10-2D, OsMKK10-2D cDNA (see Reference 1) was subcloned into the pINDEX vector (see Reference 2). To obtain PTP-wkd, the 3 ′ untranslated regions of the OsPTP1 gene and the OsPTP2 gene were each PCR amplified. The primers used for the amplification of the 3 ′ untranslated region of the OsPTP1 gene were u7 primer (5′-CACCCGGGTATCCCTAAGGCAGGA-3 ′: SEQ ID NO: 7) and u8 primer (5′-AAATGATTCAGTTTAAACCACTACTACTCTCTTTTAATTCCGT-3 ′: SEQ ID NO: 8). . The primers used for the amplification of the 3 ′ untranslated region of the OsPTP2 gene were u9 primer (5′-TTAGTAGGTTTAAACTGAATCATTTCTATGAGAACAACATGT-3 ′: SEQ ID NO: 9) and u10 primer (5′-AGGCCTGGGTGGGCAGGAGAAGAGCG-3 ′: SEQ ID NO: 10). . Next, second-stage overlap PCR was performed using the u7 primer, u10 primer and the reaction product of the first-stage reaction. The fusion gene amplified by this reaction was cloned into pENTR / D-TOPO (Invitrogen) and subsequently introduced into a pANDA vector (see Reference 3).

〔イネの形質転換〕
イネカルスを、参考文献4及び5の記載に従い、アグロバクテリウムによる形質転換に供した。ハイグロマイシン耐性の選抜により、形質転換カルスから植物を再生させた。
[Rice transformation]
Rice callus was subjected to Agrobacterium transformation as described in References 4 and 5. Plants were regenerated from transformed calli by selection for hygromycin resistance.

〔タンパク質又はRNA分析のための葉の化学処理〕
葉の化学処理は、参考文献6の記載に概ね従い実施した。四葉期のイネから採取した葉身を長さ約0.5cmの断片に切断し、0.002%Silwet L−77中に調整された化学物質を含む溶液中に沈めた。葉断片は、一定の時間、30℃で明所にてインキュベートした。アブシジン酸(ABA)は、サリチル酸(SA)又はデキサメタゾン(Dex)処理の1時間前に投与した。PTPアーゼインヒビターはABA投与の更に1時間前に投与した。SAの処理量は1mMであった。
[Chemical processing of leaves for protein or RNA analysis]
The chemical treatment of the leaves was carried out in accordance with the description in Reference 6. Leaf blades collected from the four-leaf rice were cut into pieces about 0.5 cm in length and submerged in a solution containing chemicals prepared in 0.002% Silwet L-77. The leaf fragments were incubated in the light at 30 ° C. for a certain time. Abscisic acid (ABA) was administered one hour prior to salicylic acid (SA) or dexamethasone (Dex) treatment. PTPase inhibitor was administered an additional hour prior to ABA administration. The treatment amount of SA was 1 mM.

〔イムノブロットアッセイ〕
タンパク質に含まれる二重リン酸化されたTEYモチーフとOsMPK6を、イムノブロットアッセイにより特定した。
[Immunoblot assay]
The double phosphorylated TEY motif and OsMPK6 contained in the protein were identified by immunoblot assay.

イムノブロットアッセイは、参考文献7の記載に概ね従い実施した。Complete Protease Inhibitor Cocktail(Roche Diagnostics)、Protease Inhibitor Cocktails 1及び2(Sigma)、並びに1mM フッ化フェニルメチルスルホニル(PMSF)を含む50mM Hepes−KOH、pH7.5でタンパク質を抽出した。遠心分離の後、上清(タンパク質6〜20μgを含む)をSDS−PAGE及びその後のブロッティングに供した。免疫測定は、SNAPid(Milipore)を用いて、その説明書に従い実施した。以下の抗体を使用した:
抗pTEpY抗体:Promega、cat# V8031,1/1,500希釈;
抗OsMPK6抗体:Kishi−Kaboshi,M.et al.(参考文献8参照),1/1,500希釈;
抗PEPC抗体:Ueno,Y.et al.(参考文献9参照),1/30,000希釈;
抗pY抗体:Millipore,clone 4G10 platinum,1/1,500希釈;
抗pT抗体:Promega,Anti−pT183 MAPK pAb(Rabbit), 1/4,000 dilution;及び
抗WRKY45抗体:Matsushita,A.et al.(参考文献7参照),1/300希釈。
The immunoblot assay was generally performed according to the description in Reference 7. Extracted Complete Protein Inhibitor Cocktail (Roche Diagnostics), Protease Inhibitor Cocktails 1 and 2 (Sigma), and 50 mM Hepes-KOH containing 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF), pH 7.5. After centrifugation, the supernatant (containing 6-20 μg protein) was subjected to SDS-PAGE and subsequent blotting. The immunoassay was performed using SNAPid (Milipore) according to the instructions. The following antibodies were used:
Anti-pTEpY antibody: Promega, cat # V8031, 1 / 1,500 dilution;
Anti-OsMPK6 antibody: Kishi-Kaboshi, M .; et al. (See Reference 8), 1 / 1,500 dilution;
Anti-PEPC antibody: Ueno, Y. et al. et al. (See reference 9), 1 / 30,000 dilution;
Anti-pY antibody: Millipore, clone 4G10 platinum, 1 / 1,500 dilution;
Anti-pT antibody: Promega, Anti-pT183 MAPK pAb (Rabbit), 1/4000 dilution; and anti-WRKY45 antibody: Matsushita, A .; et al. (See Reference 7), 1/300 dilution.

〔RT−qPCR〕
既述のとおりに薬剤処理されたイネの葉から、Trizol試薬(Invitrogen)を用いて、全RNAを単離した。ReverTraAce(東洋紡株式会社)を用いてcDNAを合成した。参考文献10の記載に従い、SYBR premix ExTaq mixture(タカラバイオ株式会社)を用いたThermal CyclerDice TP800 system(タカラバイオ株式会社)にて、定量PCRを実施した。RT−qPCRに用いたプライマーの配列を、表1に示す。
[RT-qPCR]
Total RNA was isolated from rice leaves treated with drugs as described above using Trizol reagent (Invitrogen). CDNA was synthesized using RiverTraAce (Toyobo Co., Ltd.). According to the description in Reference Document 10, quantitative PCR was performed with a Thermal CyclerDice TP800 system (Takara Bio Inc.) using SYBR premix ExTaq mixture (Takara Bio Inc.). Table 1 shows the primer sequences used in RT-qPCR.

〔in vitroにおけるリン酸化及び脱リン酸化アッセイ〕
リン酸化及び脱リン酸化アッセイは、一部変更を加えたが参考文献8及び11の記載に従い実施した。GST−MKK10−2D及びMBP−MPK6(野生型又は変異型)は、0.5mM ATP及び37kBq[γ−32P]ATPを含む反応緩衝液(10mMHepes−KOH、pH7.5、5mM EGTA、20mM MgCl2、1mMDTT)中で、25℃で20分間インキュベートした。脱リン酸化アッセイを行うには、上記反応液にMBP−PTP1及びMBP−PTP2を添加し、反応混合物を更に20分間インキュベートした。WRKY45リン酸化活性アッセイを行うには、[γ−32P]ATPを含まないほかは上記と同様の反応混合物を20分間プレインキュベートし、MBP−WRKY45及び37kBq[γ−32P]ATPの添加により反応を開始した。混合物を更に20分間インキュベートし、続いてLaemmli’s sample bufferを添加後沸騰させて、反応を終了した後、反応物をSDS−PAGEにより分析した。ローディングコントロールとして、クーマシーブリリアントブルー(CBB)染色を実施した。
[In vitro phosphorylation and dephosphorylation assay]
Phosphorylation and dephosphorylation assays were performed as described in References 8 and 11 with some modifications. GST-MKK10-2D and MBP-MPK6 (wild type or mutant type) are reaction buffers (10 mM Hepes-KOH, pH 7.5, 5 mM EGTA, 20 mM MgCl) containing 0.5 mM ATP and 37 kBq [γ- 32 P] ATP. 2 and 1 mM DTT) for 20 minutes at 25 ° C. To perform the dephosphorylation assay, MBP-PTP1 and MBP-PTP2 were added to the reaction solution, and the reaction mixture was further incubated for 20 minutes. To perform the WRKY45 phosphorylation activity assay, a reaction mixture similar to the above except that [γ- 32 P] ATP is not contained is preincubated for 20 minutes, and then MBP-WRKY45 and 37 kBq [γ- 32 P] ATP are added. The reaction was started. The mixture was further incubated for 20 minutes, followed by boiling after adding Laemmli's sample buffer, after the reaction was terminated, the reaction was analyzed by SDS-PAGE. As a loading control, Coomassie brilliant blue (CBB) staining was performed.

〔二分子蛍光相補性(Bimolecular fluorescence complementation)アッセイ〕
二分子蛍光相補性アッセイを参考文献12の記載に従い実施した。
[Bimolecular Fluorescence Complementation Assay]
A bimolecular fluorescence complementation assay was performed as described in reference 12.

実施例7〔高塩処理後におけるいもち病抵抗性〕
WTイネ「NB」(品種:日本晴)及びOsPTP1/2ダブルノックダウンイネ(PTP−wkdイネ)を、温室内の土壌(ボンソルNo.2;住友化学株式会社)にそれぞれ播種後30日目まで育成した。育成温度は30℃/26℃(昼/夜)であり、相対湿度(RH)は約60%とした。これらのイネ植物体を、250mM塩化ナトリウム水溶液で4日間処理した。各植物体から展開葉の葉身を外し、後述の薬剤溶液のいずれか10mlが入った50mlファルコンチューブに入れ、サージカルテープで封をした。薬剤溶液は、10μM BTHを含有する0.1×MS塩溶液又は0.1×MS塩溶液(Mock)とした。
Example 7 [Blast resistance after high salt treatment]
WT rice “NB” (variety: Nipponbare) and OsPTP1 / 2 double knockdown rice (PTP-wkd rice) are grown on the soil in the greenhouse (Bonsol No. 2; Sumitomo Chemical Co., Ltd.) until 30 days after sowing. did. The growth temperature was 30 ° C./26° C. (day / night), and the relative humidity (RH) was about 60%. These rice plants were treated with 250 mM aqueous sodium chloride solution for 4 days. The leaf blades of the developed leaves were removed from each plant body, placed in a 50 ml falcon tube containing 10 ml of any of the drug solutions described below, and sealed with surgical tape. The drug solution was a 0.1 × MS salt solution or 0.1 × MS salt solution (Mock) containing 10 μM BTH.

上記50mlファルコンチューブに入れた葉身に、実施例6に記載の方法に概ね従っていもち病菌を接種した後、各イネ葉身からDNAを抽出した。DNAの抽出は、公知の方法に従った(新版 植物のPCR実験プロトコール、秀潤社、1997)。それぞれの処理を行ったイネ葉身から抽出したDNAを用いて、M.oryzae 28S rDNAの定量を行った。参考文献13に概ね従い、qPCRを用いて定量することにより、いもち病への抵抗性を評価した。各病害抵抗性アッセイは3回以上の実験を繰り返し行い、平均値及び標準偏差をグラフにして図20に示した。   The leaf blades placed in the 50 ml Falcon tube were inoculated with the blast fungus according to the method described in Example 6, and then DNA was extracted from each rice leaf blade. The extraction of DNA was performed according to a known method (new version plant PCR experiment protocol, Shujunsha, 1997). Using DNA extracted from each treated rice leaf, Quantification of oryzae 28S rDNA was performed. In general, the resistance to blast was evaluated by quantification using qPCR in accordance with Reference 13. Each disease resistance assay was repeated three or more times, and the average value and standard deviation were shown in a graph in FIG.

その結果、NBにおいては、高塩処理を行わないBTH存在下で強い病害抵抗性がみられるところ、高塩処理を行うとBTHの存在下でも病害抵抗性が弱まった。これに対し、PTP−wkdイネでは、高塩処理下でもBTH存在下で強い病害抵抗性が維持された(図20)。この結果は、本発明により、過酷な環境条件下でも高い病害抵抗性を植物に付与できることを示している。   As a result, in NB, although strong disease resistance was observed in the presence of BTH without high salt treatment, disease resistance was weakened in the presence of BTH when high salt treatment was performed. In contrast, PTP-wkd rice maintained strong disease resistance in the presence of BTH even under high salt treatment (FIG. 20). This result shows that the present invention can impart high disease resistance to plants even under harsh environmental conditions.

〔参考文献リスト〕
1.Y.Ueno et al.,Plant Signal.Behav.8,e24510(2013).
2.P.Ouwerkerk,R.de Kam,J.Hoge,A.Meijer,Planta 213,370(2001).
3.D.Miki,K.Shimamoto,Plant Cell Physiol.45,490(2004).
4.T.Fuse,T.Sasaki,M.Yano,Plant Biotechnology 18,219(2001).
5.Y.Hiei,S.Ohta,T.Komari,T.Kumashiro,Plant J.6,271(1994).
6.C.−J.Jiang et al.,Mol.Plant−Microbe Interact.23,791(2010).
7.A.Matsushita et al.,Plant J.73,302(2013).
8.M.Kishi−Kaboshi et al.,Plant J.63,599(2010).
9.Y.Ueno et al.,Plant J.21,17(2000).
10.M.Shimono et al.,Plant Cell 19,2064(2007).
11.Y.Huang et al.,Plant Physiol.122,1301(2000).
12.H.Inoue et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.110,9577(2013).
13.M.Qi,Y.N.Yang,Phytopathology 92,870(2002).
[Reference list]
1. Y. Ueno et al. , Plant Signal. Behav. 8, e24510 (2013).
2. P. Owerkerk, R.A. de Kam, J.A. Hoge, A .; Meijer, Planta 213, 370 (2001).
3. D. Miki, K .; Shimamoto, Plant Cell Physiol. 45, 490 (2004).
4). T.A. Fuse, T .; Sasaki, M .; Yano, Plant Biotechnology 18, 219 (2001).
5. Y. Hiei, S .; Ohta, T .; Komari, T .; Kumashiro, Plant J. et al. 6, 271 (1994).
6). C. -J. Jiang et al. Mol. Plant-Microbe Interact. 23, 791 (2010).
7). A. Matsushita et al. Plant J .; 73, 302 (2013).
8). M.M. Kishi-Kaboshi et al. Plant J .; 63, 599 (2010).
9. Y. Ueno et al. Plant J .; 21, 17 (2000).
10. M.M. Shimono et al. , Plant Cell 19, 2064 (2007).
11. Y. Huang et al. , Plant Physiol. 122, 1301 (2000).
12 H. Inoue et al. , Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 110, 9577 (2013).
13. M.M. Qi, Y. N. Yang, Phytopathology 92, 870 (2002).

配列番号1:OsPTP1のアミノ酸配列
配列番号2:OsPTP2のアミノ酸配列
配列番号3:OsPTP1のcDNAの塩基配列
1− 987:コーディング配列(終止コドン含む)
988−1243:3’−UTR(RNAiベクターに使用し得る配列)
配列番号4:OsPTP2のcDNAの塩基配列
1−714:コーディング配列(終止コドン含む)
715−989:3’−UTR(RNAiベクターに使用し得る配列)
配列番号5:OsPTP1のゲノムDNAの塩基配列
1−1000:RdDM対象領域
1001−1368:第1エクソン(翻訳開始点1172)
1369−2689:第1イントロン
2690−2778:第2エクソン
2779−2893:第2イントロン
2894−2978:第3エクソン
2979−3073:第3イントロン
3074−3208:第4エクソン
3209−4556:第4イントロン
4557−4683:第5エクソン
4684−5171:第5イントロン
5172−5314:第6エクソン
5315−5391:第6イントロン
5392−5533:第7エクソン
5534−5816:第7イントロン
5817−5902:第8エクソン(終止コドン5886)
5903−6015:第8イントロン
6016− :第9エクソン
配列番号6:OsPTP2のゲノムDNAの塩基配列
1− 983:RdDM対象領域
984−1109:第1エクソン
1110−3408:第1イントロン
3409−3497:第2エクソン
3498−4081:第2イントロン
4082−4172:第3エクソン(翻訳開始点4166)
4173−4262:第3イントロン
4263−4345:第4エクソン
4346−4495:第4イントロン
4496−4636:第5エクソン
4637−5902:第5イントロン
5903−6028:第6エクソン
6029−7528:第6イントロン
7529−7895:第7エクソン
7896−8323:第7イントロン
8324− :第8エクソン(終止コドン8395)
配列番号7:u7 プライマー
配列番号8:u8 プライマー
配列番号9:u9 プライマー
配列番号10:u10 プライマー
配列番号11:Blast1 プライマー
配列番号12:Blast2 プライマー
配列番号13:W62kdRT1F プライマー
配列番号14:W62kdRT1R プライマー
配列番号15:W45RTF4 プライマー
配列番号16:W45RTR4 プライマー
配列番号17:Rubiq1 RT F1 プライマー
配列番号18:Rubiq1 RT R1 プライマー
配列番号19:u193−PTP1real プライマー
配列番号20:u194−PTP1real プライマー
配列番号21:u195−PTP2real プライマー
配列番号22:u196−PTP2real プライマー
配列番号23:Salt−rtF プライマー
配列番号24:Salt−rtR プライマー
配列番号25:NPR1−UTRT−F1 プライマー
配列番号26:NPR1−UTRT−R1 プライマー
配列番号27:T3A 2+ プライマー
配列番号28:T3A 2− プライマー
SEQ ID NO: 1: amino acid sequence of OsPTP1 SEQ ID NO: 2: amino acid sequence of OsPTP2 SEQ ID NO: 3: nucleotide sequence of cDNA of OsPTP1 1-987: coding sequence (including stop codon)
988-1243: 3′-UTR (sequences that can be used for RNAi vectors)
SEQ ID NO: 4: Base sequence of cDNA of OsPTP2 1-714: Coding sequence (including stop codon)
715-989: 3′-UTR (Sequences that can be used for RNAi vectors)
SEQ ID NO: 5: Base sequence of genomic DNA of OsPTP1 1-1000: RdDM target region 1001-1368: first exon (translation start point 1172)
1369-2589: first intron 2690-2778: second exon 2779-2893: second intron 2894-2978: third exon 2979-3073: third intron 3074-3208: fourth exon 3209-4556: fourth intron 4557 -4683: 5th exon 4684-5171: 5th intron 5172-5314: 6th exon 5315-5391: 6th intron 5392-5533: 7th exon 5534-5816: 7th intron 5817-5902: 8th exon (end) Codon 5886)
5903-6015: 8th intron 6016-: 9th exon SEQ ID NO: 6: nucleotide sequence of genomic DNA of OsPTP2 1-983: RdDM target region 984-1109: 1st exon 1110-3408: 1st intron 3409-3497: 1st 2 exons 3498-4081: second intron 4082-4172: third exon (translation start point 4166)
4173-4262: 3rd intron 4263-4345: 4th exon 4346-4495: 4th intron 4496-4636: 5th exon 4737-5902: 5th intron 5903-6028: 6th exon 6029-7528: 6th intron 7529 -7895: 7th exon 7896-8323: 7th intron 8324-: 8th exon (stop codon 8395)
SEQ ID NO: 7: u7 primer SEQ ID NO: 8: u8 primer SEQ ID NO: 9: u9 primer SEQ ID NO: 10: u10 primer SEQ ID NO: 11: Blast1 primer SEQ ID NO: 12: Blast2 primer SEQ ID NO: 13: W62kdRT1F primer SEQ ID NO: 14: W62kdRT1R primer SEQ ID NO: 15: W45RTF4 primer SEQ ID NO: 16: W45RTR4 primer SEQ ID NO: 17: Rubiq1 RT F1 primer SEQ ID NO: 18: Rubiq1 RT R1 primer SEQ ID NO: 19: u193-PTP1real primer SEQ ID NO: 20: u194-PTP1real primer SEQ ID NO: 21: p195-TP2 SEQ ID NO: 22: u196-PTP2real primer SEQ ID NO: 23 alt-RTF primer SEQ ID NO 24: Salt-RTR primer SEQ ID NO 25: NPR1-UTRT-F1 primer SEQ ID NO 26: NPR1-UTRT-R1 primer SEQ ID NO 27: T3A 2+ primer SEQ ID NO 28: T3A 2-Primer

Claims (9)

OsPTP1及びOsPTP2であるタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現又は活性が抑制されている、いもち病抵抗性を有するイネ Rice having resistance to blast in which the expression or activity of protein tyrosine phosphatase genes, which are OsPTP1 and OsPTP2, is suppressed. 1種以上のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現の抑制が、RNAi法、アンチセンス法、共抑制法又はRNA指令型DNAメチル化法による抑制である、請求項1に記載のイネThe rice according to claim 1, wherein the suppression of expression of one or more protein tyrosine phosphatase genes is suppression by RNAi method, antisense method, co-suppression method or RNA-directed DNA methylation method. 1種以上のタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の活性の抑制が、1又は複数の変異の導入による抑制である、請求項1に記載のイネThe rice of Claim 1 whose suppression of the activity of 1 or more types of protein tyrosine phosphatase genes is suppression by introduction | transduction of a 1 or several mutation. 1又は複数の変異が、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子のタンパク質コード領域内における変異を少なくとも含む請求項3に記載のイネThe rice according to claim 3, wherein the one or more mutations include at least a mutation in the protein coding region of the protein tyrosine phosphatase gene. 1又は複数の変異がOsPTP1の258番目のシステイン残基に相当するシステイン残基、及び/又はOsPTP2の166番目のシステイン残基に相当するシステイン残基、をコードする、タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子のコドンの変異を少なくとも含む、請求項3又は4に記載のイネOne or more mutations encode cysteine residues corresponding to 258 th cysteine residues OsPTP1, and / or a cysteine residue corresponding to 166 th cysteine residues OsPTP2, a protein tyrosine phosphatase The rice according to claim 3 or 4, comprising at least a codon mutation of a gene. OsPTP1及びOsPTP2であるタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現又は活性を抑制する、いもち病抵抗性を有するイネの生産方法。 A method for producing rice having resistance to blast , which suppresses the expression or activity of protein tyrosine phosphatase genes that are OsPTP1 and OsPTP2 . タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現の抑制を、RNAi法、アンチセンス法、共抑制法又はRNA指令型DNAメチル化法によって行う請求項に記載のイネの生産方法。 The method for producing rice according to claim 6 , wherein the protein tyrosine phosphatase gene expression is suppressed by RNAi method, antisense method, co-suppression method or RNA-directed DNA methylation method. タンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の活性の抑制を、1又は複数の変異を導入することにより行う、請求項に記載のイネの生産方法。 The method for producing rice according to claim 6 , wherein the activity of the protein tyrosine phosphatase gene is suppressed by introducing one or more mutations. 請求項6〜のいずれか一項に記載の方法により生産されたイネの子孫又はクローンであって、OsPTP1及びOsPTP2であるタンパク質チロシン脱リン酸化酵素遺伝子の発現又は活性が抑制されている、いもち病抵抗性を有するイネA rice progeny or clone produced by the method according to any one of claims 6 to 8 , wherein the expression or activity of a protein tyrosine phosphatase gene that is OsPTP1 and OsPTP2 is suppressed. Rice with disease resistance.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023200023A1 (en) * 2022-04-12 2023-10-19 세종대학교산학협력단 Composition for increasing or improving resistance to rice blast disease, and method for increasing or improving resistance to rice blast disease

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