JP7128509B2 - Channel chip for detecting plant substances. - Google Patents

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Description

本発明は、流路チップ、植物物質検出装置、植物物質検出方法、植物の状態判定方法等に関する。 The present invention relates to a channel chip, a plant substance detection device, a plant substance detection method, a plant state determination method, and the like.

植物は、栄養成分不足、微生物感染等の環境ストレスによって、その生育が阻害される。このような環境ストレスを放置することは作物の生産性の低下に繋がるので、例えば、栽培現場では、リン等の栄養成分を含んだ肥料を過剰に施用する傾向がしばしばみられる。しかしながら、肥料の過剰な供給は、生産コストを増大し、土壌汚染等の環境負荷にも結び付き得ることから、作物の生産性の観点、農業の持続可能性(sustainability)の観点においては、環境ストレスの有無を勘案し、植物の状態を把握しながら、栄養成分を適した時期に適量施用することが望ましい。 The growth of plants is inhibited by environmental stress such as nutrient deficiency and microbial infection. Leaving such environmental stress unattended leads to a decrease in crop productivity, so, for example, in cultivation sites, there is often a tendency to excessively apply fertilizers containing nutrients such as phosphorus. However, the excessive supply of fertilizer increases production costs and can lead to environmental burdens such as soil contamination. It is desirable to apply the appropriate amount of nutrients at the appropriate time while grasping the state of the plant, taking into account the presence or absence of

また、植物は、その成長過程において、茎や幹の成長や肥大、開花や結実、果実の成長、塊茎や塊根等の根部の成長等、作物の収穫にとって重要な現象を経験する。これらの現象の時期の見通しを事前に把握することにより、施肥や農薬散布の時期・量等の最適化を図ることができ、生産工程を改善し、作物の終了及び品質を向上させ、生産コストの低減を図ることができる。また、植物の発生成長及び生理現象の時期の見通しを事前に把握することにより、栽培方法を調整することで各々の現象の時期を人為的に変更して調節することができ、市場への作物生産物の流通量の適切な制御や、植物の成長段階をその年の気象状況に適切に合わせることができ、より安全で効果的な農作物生産を実現することができる。 In addition, during the growth process, plants experience phenomena important for harvesting crops, such as growth and enlargement of stems and trunks, flowering and fruiting, fruit growth, and growth of roots such as tubers and tuberous roots. By grasping the forecast of the timing of these phenomena in advance, it is possible to optimize the timing and amount of fertilization and pesticide application, improve the production process, improve the completion and quality of crops, and reduce production costs. can be reduced. In addition, by grasping in advance the outlook for the timing of plant development and physiological phenomena, it is possible to artificially change and adjust the timing of each phenomenon by adjusting cultivation methods. It is possible to appropriately control the distribution volume of products and to appropriately match the growth stage of plants to the weather conditions of the year, so that safer and more effective agricultural production can be realized.

特許文献1には、植物の茎、果実等の外径の経時変化を指標として、栄養成分不足を把握する技術が開示されている。しかしながら、この技術では、経時変化を測定するために時間を要してしまうし、様々な栄養成分のうちでどの成分どれだけ不足しているかといった詳細な診断をすることは難しい。また、実際に見た目の形態変化が顕在化したことを指標とした診断であるため、その時点までに被った作物の被害は回避できない。作物の状態診断においては、生産・栽培現場において、例えば、目視で何かしらの棄損を確認してから対応するでは後手の対応となってしまい、問題の解決とならない場合が懸念される。一方で、そのような目視で棄損状態が具現化するにあたり、具現化以前に生体内において遺伝子発現(RNAやタンパク質)や代謝変化といった生体分子の生成速度や生成物蓄積量の変化が起こることが原理的に考えられる。このような生体分子群の情報は、植物の状態診断に適用可能な生体分子マーカーとなり得る。植物の状態診断においては、見た目で診断・判断することができないサイレントな状態において、前記のような生体内分子情報を把握することが望ましく、生育の不具合や病害といった問題が顕在化する前に、潜在要因に適切に対応する、あるいは、未然に防除することが可能な技術が望まれる。 Patent Literature 1 discloses a technique for ascertaining the lack of nutrients by using changes over time in the outer diameter of plant stems, fruits, and the like as indicators. However, with this technique, it takes time to measure changes over time, and it is difficult to make a detailed diagnosis of which component among various nutritional components is lacking and how much. In addition, since the diagnosis is based on the fact that the morphological change in appearance has actually become apparent, it is impossible to avoid the damage to the crops that has been suffered by that time. In diagnosing the state of crops, there is a concern that, at production and cultivation sites, if, for example, some kind of damage is visually confirmed and then dealt with, it will be a reactive action, and the problem will not be solved. On the other hand, when such a visually impaired state is embodied, changes in biomolecule production rate and product accumulation, such as gene expression (RNA and protein) and metabolic changes, may occur in vivo before embodied. possible in principle. Information on such biomolecular groups can serve as biomolecular markers applicable to plant condition diagnosis. In diagnosing the state of a plant, it is desirable to grasp the biomolecular information as described above in a silent state in which diagnosis and judgment cannot be made visually. A technique that can appropriately deal with latent factors or prevent them in advance is desired.

また、近年のゲノム解析やオミクス解析の台頭、データー解析技術の発展に伴い、今後、環境要因と作物形質とを結びつける生体分子・シグナル分子情報が益々蓄積されていくと考えられ、それらの生体分子情報の簡便な検出技術は、様々な農業の場面で技術高度化につながる技術となりうる。他にも、生体分子情報は、品種改良・育種においても有用な情報となりえ、これに簡便にアクセスする技術は、選抜育種に併用可能であり、従来のジェノタイピングやフェノタイピングの中間に位置付けられる新たなスクリーニング技術となり得る。これらの観点からも、単純に生体内情報を網羅同定する一般的なオミクス解析ではなく、都度、必要性/ニーズに即した数・量の生体分子情報に、簡便で、かつ、効率的にアクセスでき、収集することができる技術が望まれる。 In addition, with the recent rise of genome analysis and omics analysis, and the development of data analysis technology, it is thought that biomolecular and signal molecule information that link environmental factors and crop traits will be accumulated more and more in the future. Simple information detection technology can be a technology that leads to technological sophistication in various agricultural situations. In addition, biomolecular information can be useful information in breeding and breeding, and the technology to easily access it can be used in combination with selective breeding, and is positioned between conventional genotyping and phenotyping. It can be a new screening technology. From these points of view, it is not a general omics analysis that simply exhaustively identifies in vivo information, but a simple and efficient access to the number and amount of biomolecular information that meets the need/needs each time. A technology that can be used and collected is desired.

既存の生体分子の検出技術においては、例えば、miRNAやmRNAを検出・定量するRT-PCR法が挙げられる。RT-PCR法では、高感度、高信頼性を有する一方で、検出過程において、時間を要するサイクル増幅ステップを必要とする。また、核酸やタンパク質のハイスループット検出に用いられるマイクロアレイでは、標的と固相プローブとの結合が自由拡散により行われるため、反応に時間を要し、かつ、多数のスポット(全プローブ固相箇所)に試料を行き渡らせる必要があるため、低用量の試料の解析は難しい。さらに、RNAシークエンシングでは、全転写産物を対象としたハイスループット解析が可能であり、新規の標的RNAや類似分子における多型・少数変異を検出することができる利点を有するが、高コストであり、煩雑な試料の前処理・調整を必要とする。上記技術は、いずれも、専用の設置機器を必要とし、ラボレベルでの使用を前提としている。マイクロ流体チップデバイスを用いたmiRNA検出に関する報告[非特許文献1]があるが、精製試料、粗精製試料に関わらず生体試料中のmiRNAの検出は試みられていない。また、植物科学分野においては、そのような技術報告は一切ない。 Existing biomolecule detection techniques include, for example, the RT-PCR method for detecting and quantifying miRNA and mRNA. Although the RT-PCR method has high sensitivity and high reliability, it requires a time-consuming cyclic amplification step in the detection process. In addition, in microarrays used for high-throughput detection of nucleic acids and proteins, the binding of targets and solid-phase probes is performed by free diffusion, so the reaction takes time and a large number of spots (all probe solid-phase sites) are produced. Analysis of low-dose samples is difficult because the sample needs to be spread over a large area. Furthermore, RNA sequencing enables high-throughput analysis of all transcripts, and has the advantage of being able to detect polymorphisms and minor mutations in novel target RNAs and similar molecules, but is expensive. , requires complicated sample pretreatment and adjustment. All of the above technologies require dedicated installation equipment and are premised on use at the laboratory level. Although there is a report on miRNA detection using a microfluidic chip device [Non-Patent Document 1], no attempt has been made to detect miRNA in a biological sample, regardless of whether it is a purified sample or a crudely purified sample. Moreover, in the field of plant science, there is no such technical report.

特開2008-271952号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-271952 Arata H, Hosokawa K, Maeda M. Rapid sub-attomole microRNA detection on a portable microfluidic chip. Anal Sci. 2014;30(1):129-35.Arata H, Hosokawa K, Maeda M. Rapid sub-attomole microRNA detection on a portable microfluidic chip. Anal Sci. 2014;30(1):129-35.

本発明は、環境ストレス等の非生物ストレスの有無、植物ウィルス感染等の生物ストレス、開花等の植物の発生成長・生理現象が起こる見通し等の植物の状態判定に利用することができ、且つこれをより簡便且つより効率的に行うことが可能であり、必要な場合は農作物を栽培しながら利用することができ、必要な場合は栽培現場においてその場で状態判定することを可能とする技術を提供することを課題とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used to determine the state of plants, such as the presence or absence of abiotic stress such as environmental stress, biotic stress such as plant virus infection, and the prospect of plant development and physiological phenomena such as flowering. can be performed more easily and more efficiently, and if necessary, it can be used while cultivating crops, and if necessary, it is possible to determine the state on the spot at the cultivation site. The task is to provide

本発明者は上記課題に鑑みて研究を進めていく中で、植物の状態を反映する植物物質を検出することに着目した。そして、環境ストレスの程度、開花等の現象が起こる見通し等の植物の状態の判定後にその判定結果に応じて栽培方法を変更するという観点から、該判定技術は、栽培現場での利用に適していることが望ましいことに着目した。 In the course of conducting research in view of the above problems, the present inventor focused on detecting plant substances that reflect the state of plants. Then, from the viewpoint of changing the cultivation method according to the judgment result after judging the state of the plant such as the degree of environmental stress and the prospect of occurrence of phenomena such as flowering, the judging technique is suitable for use at the cultivation site. I focused on the fact that it is desirable to have

本発明者はこれらの着目点を踏まえてさらに鋭意研究を進めた結果、(A)植物試料注入部、及び(C)前記植物試料注入部Aと連結しており、且つ植物物質検出プローブ固定化領域を有する流路を含む、流路チップを用いることにより、上記課題を解決できることを見出した。本発明者はこの知見に基づいてさらに研究を進めた結果、本発明を完成させるに至った。 As a result of further intensive research based on these points of interest, the present inventors have found that (A) a plant sample injection part, and (C) a plant sample injection part connected to the plant sample injection part A and immobilized with a plant substance detection probe. The inventors have found that the above problems can be solved by using a channel chip that includes channels having regions. Based on this finding, the inventors have further studied and completed the present invention.

即ち、本発明は、下記の態様を包含する:
項1. (A)植物試料注入部、及び
(C)前記植物試料注入部Aと連結しており、且つ植物物質検出プローブ固定化領域を有する流路、
を含む、流路チップ。
That is, the present invention includes the following aspects:
Section 1. (A) a plant sample injection part, and (C) a channel connected to the plant sample injection part A and having a plant substance detection probe immobilization region,
a channel chip.

項2. (A)植物試料注入部、
(B)植物試料排出部、及び
(C)前記植物試料注入部Aと前記植物試料排出部Bとを連結しており、且つ植物物質検出プローブ固定化領域を有する流路、
を含む、項1に記載の流路チップ。
Section 2. (A) a plant sample injection unit;
(B) a plant sample discharge section, and (C) a channel connecting the plant sample injection section A and the plant sample discharge section B and having a plant substance detection probe immobilization region,
Item 1. The channel chip according to Item 1, comprising:

項3. 前記植物物質が、核酸、タンパク質、ペプチド、糖鎖、細菌、ウイルス、及び低分子化合物からなる群より選択される少なくとも1種である、項1又は2に記載の流路チップ。 Item 3. Item 3. The channel chip according to Item 1 or 2, wherein the plant material is at least one selected from the group consisting of nucleic acids, proteins, peptides, sugar chains, bacteria, viruses, and low-molecular-weight compounds.

項4. 前記植物物質が環境応答遺伝子群、器官/組織/細胞の発生成長関連遺伝子群、ストレス応答遺伝子群等に直接コードされる生育状態の指標となる生体内分子群、環境応答遺伝子群、器官/組織/細胞の発生成長関連遺伝子群、ストレス応答遺伝子群等に間接的に生成される生育状態の指標となる生体内分子群、miR399、miR395、miR172、miR156等のmiRNA、siRNA、その他のnon-coding RNA、mRNA、 FTタンパク質、FTホモログタンパク質(TSFタンパク質、Hd3aタンパク質、RFT1タンパク質、ZCN8タンパク質等やAFTタンパク質等)、HY5タンパク質、CLAVATA3/ESR-relatedペプチド、C-TERMINALLY ENCODED PEPTIDEペプチド、CEP DOWNSTREAMタンパク質等の植物の維管束である篩管や道管を介して全身へ移行するシグナル分子群及び、篩管や道管といった植物の維管束を介して感染するウィルスに由来するRNA及びタンパク質群からなる群より選択される少なくとも1種である、項1~3のいずれかに記載の流路チップ。 Section 4. Biomolecular groups, environmental response gene groups, organs/tissues that are directly encoded by the above-mentioned plant substances as indicators of growth state directly encoded by environmental response gene groups, organ/tissue/cell development/growth-related gene groups, stress response gene groups, etc. /In vivo molecular groups that are indicators of growth status indirectly generated by cell development and growth-related gene groups, stress response gene groups, etc., miRNAs such as miR399, miR395, miR172, miR156, siRNA, and other non-coding RNA, mRNA, FT protein, FT homolog protein (TSF protein, Hd3a protein, RFT1 protein, ZCN8 protein, etc., AFT protein, etc.), HY5 protein, CLAVATA3/ESR-related peptide, C-TERMINALLY ENCODED PEPTIDE peptide, CEP DOWNSTREAM protein, etc. A group consisting of a signal molecule group that is transmitted to the whole body through the sieve tube and the vessel, which is the vascular bundle of the plant, and a virus-derived RNA and protein group that infects through the plant vascular bundle such as the sieve tube and the vessel. Item 4. The channel chip according to any one of Items 1 to 3, which is at least one selected from the above.

項5. 前記植物物質が1~4000種の植物物質である、項1~4のいずれかに記載の流路チップ。 Item 5. Item 5. The channel chip according to any one of Items 1 to 4, wherein the plant material is 1 to 4000 types of plant material.

項6. 植物の状態判定用である、項1~5のいずれかに記載の流路チップ。 Item 6. Item 6. The channel chip according to any one of Items 1 to 5, which is used for determining the state of plants.

項7. 項1~6のいずれかに記載の流路チップを備える、植物試料注入装置。 Item 7. Item 7. A plant sample injection device comprising the channel chip according to any one of items 1 to 6.

項8. 項1~6のいずれかに記載の流路チップを備える、植物物質検出装置。 Item 8. Item 7. A plant substance detection device comprising the channel chip according to any one of items 1 to 6.

項9. 項1~6のいずれかに記載の流路チップを備える、植物の状態判定装置。 Item 9. Item 7. A plant state determination device comprising the channel chip according to any one of items 1 to 6.

項10. 項1~6のいずれかに記載の流路チップ、及び/又は項7に記載の植物試料注入装置を含む、植物物質検出キット。 Item 10. A plant substance detection kit comprising the channel chip according to any one of Items 1 to 6 and/or the plant sample injection device according to Item 7.

項11. 項1~6のいずれかに記載の流路チップ、及び/又は項8に記載の植物物質検出装置を含む、植物物質検出キット。 Item 11. A plant substance detection kit comprising the channel chip according to any one of Items 1 to 6 and/or the plant substance detection device according to Item 8.

項12. 項1~6のいずれかに記載の流路チップ、及び/又は項9に記載の植物状態判定装置を含む、植物の状態判定キット。 Item 12. Item 9. A plant condition determination kit comprising the channel chip according to any one of Items 1 to 6 and/or the plant condition determination device according to Item 9.

項13. (a)項1~6のいずれかに記載の流路チップの植物物質検出プローブ固定化領域に植物試料を接触させる工程、及び
(b)前記植物物質検出プローブ固定化領域上のシグナルを検出する工程、
を含む、植物物質検出方法。
Item 13. (a) the step of bringing a plant sample into contact with the plant substance detection probe-immobilized region of the channel chip according to any one of items 1 to 6; and (b) detecting a signal on the plant substance detection probe-immobilized region. process,
A method for detecting plant matter, comprising:

項14. (a)項1~6のいずれかに記載の流路チップの植物物質検出プローブ固定化領域に植物試料を接触させる工程、
(b)前記植物物質検出プローブ固定化領域上のシグナルを検出する工程、及び
(c)前記シグナルの値を指標として植物の状態を判定する工程、
を含む、植物の状態判定方法。
Item 14. (a) a step of contacting a plant sample with the plant substance detection probe-immobilized region of the channel chip according to any one of Items 1 to 6;
(b) a step of detecting a signal on the plant substance detection probe-immobilized region; and (c) a step of determining the state of the plant using the signal value as an indicator;
A method for determining the state of a plant, including

項15. (a)項1~6のいずれかに記載の流路チップの植物物質検出プローブ固定化領域に植物試料を接触させる工程、
(b)前記植物物質検出プローブ固定化領域上のシグナルを検出する工程、
(c)前記シグナルの値を指標として植物の状態を判定する工程、及び
(d)前記判定の結果に基づいて、植物の栽培条件を調整する工程、
を含む、植物の栽培方法。
Item 15. (a) a step of contacting a plant sample with the plant substance detection probe-immobilized region of the channel chip according to any one of Items 1 to 6;
(b) detecting a signal on the plant substance detection probe-immobilized region;
(c) a step of determining the state of the plant using the signal value as an index; and (d) a step of adjusting plant cultivation conditions based on the result of the determination;
A method of growing plants, including

本発明によれば、植物物質検出、さらには植物の状態判定に利用できる流路チップ、装置、キット等を提供することができる。これらを利用することにより、より簡便且つより効率的に、植物物質を検出することができ、さらには植物の状態を判定することができる。必要な場合は、こちらの植物物質の検出、植物の状態判定を、農作物の栽培現場で農作物の栽培を続けながら行うことができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a channel chip, a device, a kit, etc. that can be used for detecting plant substances and determining the state of plants. By using these, it is possible to more easily and efficiently detect plant substances and determine the state of plants. If necessary, this plant matter detection and plant state determination can be performed at the crop cultivation site while the crops continue to grow.

さらに、本発明によれば、植物の状態判定結果に基づいて栽培条件を調整することにより、作物生産リスクを低減し作物生産性をより向上させることができる。 Furthermore, according to the present invention, crop production risk can be reduced and crop productivity can be further improved by adjusting cultivation conditions based on the results of plant state determination.

a~cは、植物試料注入部A(丸(白))、植物試料排出部B(グレー領域又は曲線部)、及び流路C(直線)それぞれを1つずつ含む、本発明の流路チップの一実施形態を示す。dは、植物試料注入部A(丸(白))、及び流路C(直線)それぞれを1つずつ含む、本発明の流路チップの一実施形態を示す。長方形(黒)は植物物質検出プローブ固定化領域を示す。bは排出部が広い空間である形態を示し、cは排出部が線状である形態を示し、aは排出部について特に限定されていない形態を示す。a to c are flow path chips of the present invention, each including a plant sample injection part A (circle (white)), a plant sample discharge part B (gray area or curved part), and a flow path C (straight line). 1 shows an embodiment of d shows an embodiment of the channel chip of the present invention including one plant sample injection part A (circle (white)) and one channel C (straight line). Rectangles (black) indicate plant substance detection probe immobilization regions. b indicates a form in which the discharge part is a wide space, c indicates a form in which the discharge part is linear, and a indicates a form in which the discharge part is not particularly limited. aは、植物試料注入部A(丸(白))及び植物試料排出部B(丸(グレー))それぞれ1つずつと、これらを連結する流路C(直線)を複数含む、本発明の流路チップの一実施形態を示す。長方形(黒)は植物物質検出プローブ固定化領域を示す。bは、aの変形形態であり、プローブ固定化領域が複数の流路に跨っている形態を示す。a is the flow of the present invention, which includes one plant sample injection part A (circle (white)), one plant sample discharge part B (circle (gray)), and a plurality of flow paths C (straight lines) connecting them. 4 illustrates one embodiment of a road chip. Rectangles (black) indicate plant substance detection probe immobilization regions. b is a modified form of a, showing a form in which the probe-immobilized region extends over a plurality of channels. aは、植物試料注入部A(丸(白))を2つと、その間に配置された植物試料排出部B(丸(グレー))を1つと、これらを連結する流路C(直線)を1つ含む、本発明の流路チップの一実施形態を示す。bは、aの変形形態であり、植物試料注入部A(丸(白))が4つの形態を示す。cは、aの変形形態であり、植物試料注入部A(丸(白))が1つであり、植物試料排出部B(丸(グレー))が4つである形態を示す。長方形(黒)は植物物質検出プローブ固定化領域を示す。a shows two plant sample injection parts A (circle (white)), one plant sample discharge part B (circle (gray)) placed between them, and one channel C (straight line) connecting them. 1 shows one embodiment of the channel chip of the present invention, including one. b is a modified form of a, and plant sample injection part A (circle (white)) shows four forms. c is a modified form of a, showing a form in which there is one plant sample injection part A (circle (white)) and four plant sample discharge parts B (circle (gray)). Rectangles (black) indicate plant substance detection probe immobilization regions. aは、植物試料注入部A(丸(白))、植物試料排出部B(丸(グレー))、及び流路C(直線)それぞれを1つずつ含み、流路C上の植物試料注入部Aと植物物質検出プローブ固定化領域(長方形(黒))との間に植物試料精製部(長方形(グレー))が配置された、本発明の流路チップの一実施形態を示す。bは、aの変形形態であり、植物試料精製部が注入部よりも前に配置された形態を示す。a includes one plant sample injection part A (circle (white)), one plant sample discharge part B (circle (gray)), and one channel C (straight line). 1 shows an embodiment of the channel chip of the present invention in which a plant sample purification section (rectangle (gray)) is arranged between A and a plant substance detection probe immobilization region (rectangle (black)). b is a modified form of a, showing a form in which the plant sample purification section is arranged before the injection section. 植物試料注入部A(丸(白))、植物試料排出部B(丸(グレー))、及び流路C(直線)それぞれを1つずつ含み、流路C上の植物試料注入部Aと植物物質検出プローブ固定化領域(長方形(黒))との間から分岐した流路D上に植物試料精製部(長方形(グレー))が配置された、本発明の流路チップの一実施形態を示す。Plant sample injection part A (circle (white)), plant sample discharge part B (circle (gray)), and channel C (straight line) are included. 1 shows an embodiment of the channel chip of the present invention, in which a plant sample purification section (rectangle (gray)) is arranged on a channel D branched from a substance detection probe immobilization region (rectangle (black)). . 直接又は間接的に連結している植物試料注入部A、植物試料排出部B、及び流路Cを含むユニット(楕円)を複数備える、本発明の流路チップの一実施形態を示す。1 shows an embodiment of the channel chip of the present invention, comprising a plurality of units (ellipse) including directly or indirectly connected plant sample injection part A, plant sample discharge part B, and channel C. FIG. DNAプローブ固相用PDMS製デバイスを、アミノ基導入スライドガラスの上に搭載した状態、及び流路デザインを示す(実施例1-1)。FIG. 1 shows a state in which a PDMS device for immobilizing a DNA probe is mounted on an amino-group-introduced slide glass, and the channel design (Example 1-1). 検出用PDMS製デバイスを、DNAプローブ固相化スライドガラスの上に搭載した状態、及び流路デザインを示す(実施例1-2)。Fig. 2 shows a state in which a detection device made of PDMS is mounted on a DNA probe-immobilized slide glass, and the channel design (Example 1-2). 検出用PDMS製デバイスの液吸引口にシリンジポンプのチューブ先端を固定化した状態を示す(実施例1-2)。Fig. 2 shows a state in which the tube tip of a syringe pump is fixed to the liquid suction port of the PDMS device for detection (Example 1-2). 実施例2における、miRNA検出原理を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing the principle of miRNA detection in Example 2. FIG. 合成miRNAの検出結果を示す(実施例2)。The results of detection of synthetic miRNA are shown (Example 2). トマト(マイクロトム)葉抽出液中での合成miR399の検出結果を示す(実施例3)。本結果は、抽出液総タンパク質終濃度は0.45mg/mlの場合の結果である。The detection results of synthetic miR399 in tomato (micro-tom) leaf extract are shown (Example 3). This result is obtained when the final concentration of total protein in the extract is 0.45 mg/ml. トマト(マイクロトム)葉抽出液中での合成miR399の検出結果を示す(実施例3)。本結果は、抽出液総タンパク質終濃度は0.45mg/ml及び0.2mg/mlの場合の結果である。The detection results of synthetic miR399 in tomato (micro-tom) leaf extract are shown (Example 3). These results are obtained when the final concentration of total protein in the extract is 0.45 mg/ml and 0.2 mg/ml. シロイヌナズナ地上部抽出液中での合成miR399の検出結果を示す(実施例4)。The detection results of synthetic miR399 in Arabidopsis thaliana aerial part extract are shown (Example 4). 同数のRNA分子を含むボリュームの異なる検出試料からのmiR399の検出結果を示す(実施例5)。Fig. 3 shows detection results of miR399 from different volumes of detection samples containing the same number of RNA molecules (Example 5). Total RNAからの標的分子(miR399)の検出結果を示す(実施例6)。本結果は、方法1(Trizol試薬使用)で調製したtotal RNAを使用した場合の結果である。The results of detecting a target molecule (miR399) from total RNA are shown (Example 6). These results are obtained using total RNA prepared by method 1 (using Trizol reagent). Total RNAからの標的分子(miR399)の検出結果を示す(実施例6)。本結果は、方法2(miRNeasyマニュアル)で調製したtotal RNAを使用した場合の結果である。The results of detecting a target molecule (miR399) from total RNA are shown (Example 6). These results are obtained using total RNA prepared by method 2 (miRNeasy manual). Total RNAからの標的分子(miR399)の検出結果を示す(実施例6)。本結果は、方法3(miRNeasy改変法)で調製したtotal RNAを使用した場合の結果である。The results of detecting a target molecule (miR399) from total RNA are shown (Example 6). These results are obtained using total RNA prepared by method 3 (modified miRNeasy method). キュウリ篩管液からのTotal RNAにおける標的分子(miR399)の検出結果を示す(実施例7)。Fig. 2 shows the detection results of the target molecule (miR399) in total RNA from cucumber phloem fluid (Example 7). 複数標的分子(miR399とmiR156)を含む試料からのそれぞれの標的分子の特異的な検出の結果を示す(実施例8)。Results of specific detection of each target molecule from a sample containing multiple target molecules (miR399 and miR156) are shown (Example 8). 複数標的分子(miR399とmiR156)を含む試料からそれぞれの標的分子を特異的に検出した際に取得した蛍光画像を示す(実施例8)。Fluorescent images obtained when each target molecule was specifically detected from a sample containing multiple target molecules (miR399 and miR156) are shown (Example 8). 植物ウィルスの検出結果を示す(実施例10)。Fig. 2 shows the detection results of plant viruses (Example 10).

本明細書中において、「含有」及び「含む」なる表現については、「含有」、「含む」、「実質的にからなる」及び「のみからなる」という概念を含む。 As used herein, the expressions "contain" and "include" include the concepts "contain", "include", "consist essentially of" and "consist only of".

1.流路チップ
本発明は、その一態様において、(A)植物試料注入部、及び(C)前記植物試料注入部Aと連結しており、且つ植物物質検出プローブ固定化領域を有する流路、を含む、流路チップ(本明細書において、「本発明の流路チップ」と示すこともある。)に関する。以下、これについて説明する。
1. In one aspect of the present invention, the channel chip comprises (A) a plant sample injection part, and (C) a channel connected to the plant sample injection part A and having a plant substance detection probe immobilization region. (In this specification, it may be referred to as the “channel chip of the present invention”). This will be explained below.

本発明の流路チップは、植物物質検出プローブが固定化でき、植物試料を流路内に送達しるものであれば、該プローブの種類、検出手段等に応じて適宜設定できるが、基板状であることが好ましい。固相化にはガラス基板等が好適であり、植物試料送達のための流路整形にはポリマー樹脂等が好適であり、本発明の流路チップはそれらの機能部位で構成される形態が好適である。特にポリマー樹脂基板のなかでは透明性が高いもの、例えばPDMS樹脂基板、COC樹脂基板、PMMA樹脂基板等が好ましく用いられる。また、他にもガラス、金属等の無機基板を使用することもできる。 The channel chip of the present invention can be appropriately set according to the type of the probe, detection means, etc., as long as the plant substance detection probe can be immobilized and the plant sample can be delivered into the channel. is preferably A glass substrate or the like is suitable for solid phase formation, and a polymer resin or the like is suitable for channel shaping for plant sample delivery. is. Among polymer resin substrates, those having high transparency, for example, PDMS resin substrates, COC resin substrates, PMMA resin substrates, etc. are preferably used. In addition, inorganic substrates such as glass and metal can also be used.

本発明の流路チップの大きさは、特に制限されるものではないが、栽培現場等で手軽かつ簡便に扱えるようにするためには、小型であることが好ましい。通常、縦×横が1~20cm×1~20cmであり、好ましくは1~5cm×1~5cmである。例えば、スライドガラス程度の大きさのものが好ましい。 The size of the channel chip of the present invention is not particularly limited, but a small size is preferable in order to facilitate easy and simple handling at a cultivation site or the like. It is usually 1 to 20 cm long and 1 to 20 cm long, preferably 1 to 5 cm long and 1 to 5 cm wide. For example, the size of about the size of a slide glass is preferable.

本発明の流路チップの厚さは、流路チップの整形方法や後述する流路の深さ等を考慮し、適宜設定することができる。 The thickness of the channel chip of the present invention can be appropriately set in consideration of the shaping method of the channel chip, the depth of the channel described later, and the like.

植物試料は、植物から調製された試料であって、そのまま用いて或いは適宜精製して用いて植物物質の検出が可能な試料である限り特に制限されず、検出対象の植物物質に応じて適切な試料を採用することができる。植物試料としては、例えば芽、葉、茎、花、根、果実等の植物組織の抽出物、篩管液、道管液、樹液、排水組織からの水液等が挙げられる。 The plant sample is not particularly limited as long as it is a sample prepared from a plant and can be used as it is or after being purified as appropriate to detect plant substances. Samples can be taken. Examples of plant samples include extracts of plant tissues such as buds, leaves, stems, flowers, roots and fruits, phloem sap, vascular sap, tree sap, and aqueous fluids from drainage tissues.

植物試料注入部Aは、本発明の流路チップ上に配置された部位であり、植物試料を後述の流路に導入するために用いられる部位である。植物試料注入部Aの形状及び構造は特に制限されないが、通常は、ウェル状である。本発明の流路チップが含む植物試料注入部Aの数は、1つであってもよいし、複数であってもよい。 The plant sample injection part A is a part arranged on the channel chip of the present invention, and is a part used for introducing a plant sample into the channel described below. Although the shape and structure of the plant sample injection part A are not particularly limited, it is usually well-shaped. The number of plant sample injection parts A included in the channel chip of the present invention may be one or plural.

本発明の流路チップは、植物試料排出部Bをさらに含むことが好ましい。植物試料排出部Bは、本発明の流路チップ上に配置された領域であり、植物試料を後述の流路から排出するために用いられる領域である。植物試料排出部Bの形状及び構造は特に制限されないが、通常は、ウェル状である。植物試料排出部Bは、流路チップの外部に溶液を排出する形状としてもよいし、流路チップの外部に溶液を排出しないよう溶液が排出されない形状としてもよい。外部に溶液を排出する形状をとる場合は、チューブ等を差し込む構造を用意して、チューブ等を通して外部に溶液を排出する形状としてもよい。外部に溶液を排出しない形状をとる場合は、例えば植物試料排出部Bに一定の広さの内部空間を設けて、その内部空間を予め真空状態にするか、あるいは陰圧状態とすることで、流路Cからの植物試料溶液や緩衝液等をその内部空間に排出したのち内部空間内に止めておくこともできる。その場合、必ずしも植物試料排出部Bは外部に開口していなくてもよい。また、例えば、植物試料排出部Bの内部空間の一部に外部と接続する細い経路を用意してポンプ等と接続することによって、その内部空間を予め陰圧にするか、あるいは流路チップの操作中に陰圧にすることで、流路Cからの溶液を植物試料排出部Bの内部空間へ排出させて止めておいてもよく、流路チップの外部に溶液を排出しない場合であっても、植物試料排出部Bを外部に開口する形状としてもよい。本発明の流路チップが含む植物試料排出部Bの数は、1つであってもよいし、複数であってもよい。 The channel chip of the present invention preferably further includes a plant sample discharge section B. The plant sample discharge part B is a region arranged on the channel chip of the present invention, and is a region used for discharging the plant sample from the channel described below. Although the shape and structure of the plant sample discharge part B are not particularly limited, it is usually well-shaped. The plant sample discharge portion B may have a shape that discharges the solution to the outside of the channel chip, or may have a shape that does not discharge the solution so as not to discharge the solution to the outside of the channel chip. When the shape is such that the solution is discharged to the outside, a structure into which a tube or the like is inserted may be prepared so that the solution is discharged to the outside through the tube or the like. In the case of adopting a shape that does not discharge the solution to the outside, for example, by providing an internal space of a certain size in the plant sample discharge part B and making the internal space a vacuum state or a negative pressure state in advance, It is also possible to discharge the plant sample solution, buffer solution, etc. from the channel C into the internal space and then retain it in the internal space. In that case, the plant sample discharge part B does not necessarily have to open to the outside. Further, for example, by preparing a thin path connecting to the outside in a part of the internal space of the plant sample discharge part B and connecting it to a pump or the like, the internal space can be made negative pressure in advance, or the flow path chip can be used. By applying a negative pressure during the operation, the solution from the channel C may be discharged into the internal space of the plant sample discharge part B and stopped, even if the solution is not discharged to the outside of the channel chip. Alternatively, the plant sample discharge portion B may be shaped to open to the outside. The number of the plant sample outlets B included in the channel chip of the present invention may be one or plural.

流路Cは、本発明の流路チップ上に配置されており、植物試料注入部Aと連結している。すなわち、植物試料注入部A及び流路Cは、植物試料注入部Aから導入された植物試料が流路Cを通るように、繋がっている、或いは繋がるように調整可能な状態で配置されている。後者の場合の例としては、例えば流路C上に流路切替部を有しており、該流路切替部により、植物試料注入部A及び流路Cが繋がっていない状態、及び繋がっている状態を切替可能な場合が挙げられる。 The channel C is arranged on the channel chip of the present invention and connected to the plant sample injection part A. That is, the plant sample injection part A and the channel C are arranged in a state in which they are connected or can be adjusted so that the plant sample introduced from the plant sample injection part A passes through the channel C. . As an example of the latter case, for example, a channel switching section is provided on the channel C, and the plant sample injection section A and the channel C are connected or disconnected by the channel switching section. For example, the state can be switched.

流路Cの一実施形態においては、流路Cは、植物試料注入部Aと植物試料排出部Bとを連結している。すなわち、植物試料注入部A、植物試料排出部B、及び流路Cは、植物試料注入部Aから導入された植物試料が流路Cを通って植物試料排出部Bへ到達できるように、繋がっている、或いは繋がるように調整可能な状態で配置されている。後者の場合の例としては、例えば流路C上に流路切替部を有しており、該流路切替部により、植物試料注入部A、植物試料排出部B、及び流路Cが繋がっていない状態、及び繋がっている状態を切替可能な場合が挙げられる。 In one embodiment of the channel C, the channel C connects the plant sample injection part A and the plant sample discharge part B. That is, the plant sample injection part A, the plant sample discharge part B, and the flow path C are connected so that the plant sample introduced from the plant sample injection part A can reach the plant sample discharge part B through the flow path C. or arranged in an adjustable state so that they can be connected. As an example of the latter case, for example, a channel switching section is provided on the channel C, and the plant sample injection section A, the plant sample discharge section B, and the channel C are connected by the channel switching section. There is a case where it is possible to switch between a non-connected state and a connected state.

本発明の流路チップが含む流路Cの数は、1つであってもよいし、複数であってもよい。 The number of channels C included in the channel chip of the present invention may be one or plural.

流路Cは、チップに様々な態様で存在し得る。例えば、チップ表面に形成された溝を、流路とすることができる。またさらに、チップ内部に形成された管路状の流路を流路とすることもできる。 Channel C can exist in a chip in various ways. For example, grooves formed on the chip surface can be used as channels. Furthermore, a tubular channel formed inside the chip can be used as the channel.

流路Cの形状は特に限定されず、流路における試料の流れに直行する面の断面形状として、例えば、円形、半円形(弦が上部)、四角形(ある1辺が上部)、三角形(ある1辺が上部)等のものであってよい。流路製造加工のし易さ、流路が有する検出領域の製造のし易さ等を考慮すると、半円形又は四角形のものが好ましい。 The shape of the channel C is not particularly limited, and the cross-sectional shape of the surface perpendicular to the flow of the sample in the channel may be, for example, a circle, a semicircle (with the chord at the top), a square (with one side at the top), and a triangle (with one side at the top). one side is the upper part). A semi-circular shape or a rectangular shape is preferable in consideration of the ease of manufacturing and processing the flow channel, the ease of manufacturing the detection area of the flow channel, and the like.

流路Cの流路軸形状は、流路に試料を流したときに試料の流れが滞ることが無い限り特に制限されず、例えば直線状、曲線状等の形状であってよいが、直線状が好ましい。最も試料の流れが滞りにくいからである。なお、流路軸とは流路における流体(試料)の流れ方向の軸を意味する。植物試料注入部Aから流路軸を複数に分岐させ、分岐したそれぞれの先に検出部位を用意して、検出を複数箇所で並列に行ってもよい。このように検出反応を複数回反復して行うことで、再現性の高い結果を得ることもできる。 The shape of the channel axis of the channel C is not particularly limited as long as the flow of the sample does not become stagnant when the sample is passed through the channel. is preferred. This is because the flow of the sample is least likely to be stagnated. The channel axis means the axis in the flow direction of the fluid (sample) in the channel. It is also possible to branch the channel axis from the plant sample injection part A into a plurality of branches, prepare detection sites at the ends of the branches, and perform detection at a plurality of points in parallel. By repeating the detection reaction several times in this manner, highly reproducible results can be obtained.

流路Cのサイズは、特に制限されないが、通常、その幅が数μm以上数千μm以下、深さが数μm以上数千μm以下のものである。流路Cは、マイクロ流路であることが好ましい。流路Cの幅及び高さは目的等により上記の範囲内で適宜設定することができる。流路の幅は、例えば10~2000μm、好ましくは100~1000μm、より好ましくは300~700μm、さらに好ましくは400~600μmである。また、流路の高さは、1~200μm、5~100μm、10~50μm、15~25μmである。 Although the size of the flow channel C is not particularly limited, it usually has a width of several μm or more and several thousand μm or less and a depth of several μm or more and several thousand μm or less. Channel C is preferably a microchannel. The width and height of the flow channel C can be appropriately set within the above ranges depending on the purpose and the like. The width of the channel is, for example, 10-2000 μm, preferably 100-1000 μm, more preferably 300-700 μm, still more preferably 400-600 μm. Moreover, the height of the channel is 1 to 200 μm, 5 to 100 μm, 10 to 50 μm, and 15 to 25 μm.

流路Cは、その流路上に、植物物質検出プローブ固定化領域を有する。該領域において、植物物質検出プローブは、流路の内壁に直接又は間接的に固定化されている。1つの流路Cが含む、植物物質検出プローブ固定化領域の数は、1つであってもよいし、複数であってもよい。プローブ固定化の際には、プローブ固定用デバイスを用いて特定の領域に限定してプローブ固定化を行って良く、プローブ固定化位置を把握するためアライメントマークをデバイス上に設けて指標としても良い。また、1つの流路Cが含む、固定化された植物物質検出プローブの数は、1つであってもよいし、複数であってもよい。 Channel C has a plant substance detection probe immobilization region on the channel. In this region, the plant substance detection probe is directly or indirectly immobilized on the inner wall of the channel. The number of plant substance detection probe-immobilized regions included in one channel C may be one, or may be plural. At the time of probe immobilization, probe immobilization may be performed only in a specific region using a probe immobilization device, and an alignment mark may be provided on the device as an index to grasp the probe immobilization position. . In addition, the number of immobilized plant substance detection probes included in one channel C may be one or may be plural.

検出対象である植物物質としては、植物が含み得る物質であって、プローブを用いて検出可能なものである限り特に制限されず、例えば核酸(例えばmRNA、miRNA等)、タンパク質、ペプチド、糖鎖、細菌、ウイルス、低分子化合物等が挙げられ、好ましくは核酸、タンパク質、ペプチド等が挙げられる。これらの中でも、植物の状態判定マーカーとして特に有用であるという観点、および、栽培現場等で手軽かつ簡便に扱えるようにするために厳選された植物物質を採用することが望ましいという観点等から、好ましくは環境応答遺伝子群、器官/組織/細胞の発生成長関連遺伝子群、ストレス応答遺伝子群等に直接コードされる生育状態の指標となる生体内分子群、環境応答遺伝子群、器官/組織/細胞の発生成長関連遺伝子群、ストレス応答遺伝子群等に間接的に生成される生育状態の指標となる生体内分子群等が挙げられ、より好ましくはmiR399(リン欠乏に応答)、miR395(硫酸欠乏に応答)、miR172(花成(栄養成長期から生殖成長期への転換)時期に産生)、miR156(塊茎形成時期に産生)等のsmall RNA群、個体内長距離移行性mRNA群、FTタンパク質(花成 (as a florigen),、塊茎形成 (as a tuberigen)、 休眠芽の成長などを調節)、TSFタンパク質(FTのホモログ蛋白質であり、FTと同様の性質・働きを持つ)、Hd3aタンパク質(イネFT相同タンパク質)、RFT1タンパク質(イネFT相同タンパク質)、ZCN8タンパク質(トウモロコシFT相同タンパク質)、AFTタンパク質(アンチフロリゲンとして花成を抑制する)、HY5タンパク質、CLAVATA3/ESR-related(CLE)ペプチド(マメ科植物において根粒菌との共生(根粒菌による窒素固定)の程度が増加することに応答)、C-TERMINALLY ENCODED PEPTIDE(CEP)ペプチド(窒素欠乏に応答)、CEP DOWNSTREAM (CEPD)タンパク質(窒素欠乏に応答)等の植物の維管束である篩管や道管を介して全身へ移行するシグナル分子群や病理診断の観点ではウィルス由来性の核酸及びタンパク質等が挙げられる。本発明の流路チップの検出対象の植物物質は、1種単独であってもよいし、2種以上の組み合わせであってもよい。栽培現場等で手軽かつ簡便に扱えるようにするために厳選された植物物質を採用することが望ましいという観点から、本発明の流路チップの検出対象の植物物質は、例えば1~4000種、好ましくは1~200種、より好ましくは1~100種、さらに好ましくは1~20種である。 The plant substance to be detected is not particularly limited as long as it is a substance that can be contained in a plant and can be detected using a probe. Examples include nucleic acids (e.g., mRNA, miRNA), proteins, peptides, sugar chains , bacteria, viruses, and low-molecular-weight compounds, preferably nucleic acids, proteins, peptides, and the like. Among these, it is preferable from the viewpoint that it is particularly useful as a marker for determining the state of plants, and from the viewpoint that it is desirable to employ carefully selected plant substances so that they can be handled easily and simply at cultivation sites. is directly encoded by environmental response genes, organ/tissue/cell development/growth-related genes, stress response genes, etc., and is directly encoded by biomolecules, environmental response genes, and organs/tissues/cells. Examples include in vivo molecular groups that are indirectly generated by developmental growth-related gene groups, stress response gene groups, and the like and serve as indicators of the growth state. ), miR172 (produced during flowering (transition from vegetative growth to reproductive growth)), miR156 (produced during tuber formation), small RNAs such as intra-individual long-distance migratory mRNAs, FT protein (flower growth (as a florigen), tuber formation (as a tuberigen), growth of dormant buds, etc.), TSF protein (a homologous protein of FT and has the same properties and functions as FT), Hd3a protein (rice FT homologous protein), RFT1 protein (rice FT homologous protein), ZCN8 protein (maize FT homologous protein), AFT protein (antiflorigen suppressing flowering), HY5 protein, CLAVATA3/ESR-related (CLE) peptide (bean C-TERMINALLY ENCODED PEPTIDE (CEP) peptide (in response to nitrogen deficiency), CEP DOWNSTREAM (CEPD) protein (in response to nitrogen deficiency) signal molecules that migrate to the whole body via sieve tubes and ducts, which are vascular bundles of plants, such as in response to cytotoxicity), and virus-derived nucleic acids and proteins from the viewpoint of pathological diagnosis. The plant substances to be detected by the channel chip of the present invention may be of one type alone, or may be a combination of two or more types. From the viewpoint that it is desirable to employ carefully selected plant substances so that they can be easily and simply handled at cultivation sites, etc., the number of plant substances to be detected by the channel chip of the present invention is, for example, 1 to 4000, preferably. is 1 to 200, more preferably 1 to 100, even more preferably 1 to 20.

植物物質検出プローブは、植物物質に結合性(好ましくは特異的な結合性)を有するものである限り特に制限されず、単一の分子からなるものであってもよいし、例えば標的植物分子がmiRNA等である場合にそのファミリー遺伝子群全体を網羅するようにデザインされた複数の分子からなる複合体であってもよい。また、単一の分子で、複数の標的分子を同時に検出するようにしてもよい。例えば、単一の分子が特定の分子構造や特定の核酸配列を認識するようにしておいて、複数の標的分子がそのような分子特徴を分子全体の一部分に有する場合、単一の分子プローブによって複数種類の植物生体分子を検出することができる。さらにその場合、複数種類の植物生体分子を区別して検出したければ、例えば植物物質検出プローブ固定化領域の手前に配置された流路Cや植物試料精製領域において、分子サイズや電荷に応じて物質移動度を変化させ物質を分離する機構を設けて複数の標的分子を区別して検出してもよい。その時に、植物物質検出プローブ固定化領域を長くしておけば、移動度の違いにより分離した複数の標的分子の検出位置を植物物質検出プローブ固定化領域の異なる位置とすることもでき、単一プローブで複数の標的分子を同時に区別して検出することもできる。「結合性を有する」とは、被検物質と可逆的に又は不可逆的に結合可能であることを意味する。結合させる力は、特に制限されず、例えば水素結合、静電気力、ファンデルワールス力、疎水結合、共有結合、配位結合等が挙げられる。植物物質検出プローブの具体例としては、核酸、抗体、抗原、受容体、受容体に結合するリガンド、アプタマー等が挙げられる。本発明の流路チップの流路上に固定化される植物物質検出プローブは、1種単独であってもよいし、2種以上の組み合わせであってもよい。複数のプローブを一次元的に複数配置してもよいし、二次元的に配置してもよい。栽培現場等で手軽かつ簡便に扱えるようにするために厳選された植物物質を採用することが望ましいという観点から、本発明の流路チップの流路上に固定化される植物物質検出プローブは、好ましくは1~200種、より好ましくは1~100種、さらに好ましくは1~20種である。 The plant substance detection probe is not particularly limited as long as it has a binding property (preferably a specific binding property) to the plant substance, and may consist of a single molecule. In the case of miRNA or the like, it may be a complex composed of a plurality of molecules designed to cover the entire family gene group. Alternatively, a single molecule may be used to simultaneously detect multiple target molecules. For example, if a single molecule is designed to recognize a particular molecular structure or a particular nucleic acid sequence, and multiple target molecules have such molecular features in portions of the entire molecule, then a single molecular probe can Multiple types of plant biomolecules can be detected. Furthermore, in that case, if you want to distinguish and detect multiple types of plant biomolecules, for example, in the channel C or the plant sample purification region arranged in front of the plant substance detection probe immobilization region, substances can be detected according to the molecular size and charge. A plurality of target molecules may be discriminated and detected by providing a mechanism to change the mobility and separate the substances. At that time, if the plant substance detection probe immobilization region is lengthened, the detection positions of the plurality of target molecules separated by the difference in mobility can be set to different positions of the plant substance detection probe immobilization region. Multiple target molecules can also be discriminated and detected simultaneously with a probe. The term "having binding properties" means capable of reversibly or irreversibly binding to a test substance. The bonding force is not particularly limited, and examples thereof include hydrogen bonding, electrostatic force, van der Waals force, hydrophobic bonding, covalent bonding, coordinate bonding and the like. Specific examples of plant substance detection probes include nucleic acids, antibodies, antigens, receptors, ligands that bind to receptors, aptamers, and the like. The plant substance detection probes immobilized on the channels of the channel chip of the present invention may be of one type alone, or may be a combination of two or more types. A plurality of probes may be arranged one-dimensionally or two-dimensionally. From the viewpoint that it is desirable to employ carefully selected plant substances so that they can be easily and simply handled at a cultivation site or the like, the plant substance detection probe immobilized on the channel of the channel chip of the present invention is preferably is 1 to 200, more preferably 1 to 100, even more preferably 1 to 20.

なお、本明細書において、「抗体」には、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、キメラ抗体等の免疫グロブリンのみならず、その可変領域を有する断片、例えばFabフラグメント、F(ab’)2フラグメント、Fvフラグメント、ミニボディ、scFv‐Fc、scFv、ディアボディ、トリアボディ、及びテトラボディも包含する。 As used herein, the term "antibody" includes not only immunoglobulins such as polyclonal antibodies, monoclonal antibodies, and chimeric antibodies, but also fragments thereof having variable regions, such as Fab fragments, F(ab')2 fragments, and Fv fragments. , minibodies, scFv-Fc, scFv, diabodies, triabodies, and tetrabodies.

また、本明細書において、「核酸」には、DNA、RNAのみならず、これらに、次に例示するように、公知の化学修飾が施されたものも包含する。ヌクレアーゼなどの加水分解酵素による分解を防ぐために、各ヌクレオチドのリン酸残基(ホスフェート)を、例えば、ホスホロチオエート(PS)、メチルホスホネート、ホスホロジチオネート等の化学修飾リン酸残基に置換することができる。また、各リボヌクレオチドの糖(リボース)の2位の水酸基を、-OR(Rは、例えばCH3(2´-O-Me)、CH2CH2OCH3(2´-O-MOE)、CH2CH2NHC(NH)NH2、CH2CONHCH3、CH2CH2CN等を示す)に置換してもよい。さらに、塩基部分(ピリミジン、プリン)に化学修飾を施してもよく、例えば、ピリミジン塩基の5位へのメチル基やカチオン性官能基の導入、あるいは2位のカルボニル基のチオカルボニルへの置換などが挙げられる。さらには、リン酸部分やヒドロキシル部分が、例えば、ビオチン、アミノ基、低級アルキルアミン基、アセチル基等で修飾されたものなどを挙げることができるが、これに限定されない。また、ヌクレオチドの糖部の2´酸素と4´炭素を架橋することにより、糖部のコンフォーメーションをN型に固定したものであるBNA(LNA)等もまた、好ましく用いられ得る。 As used herein, the term "nucleic acid" includes not only DNA and RNA, but also those to which known chemical modifications have been applied, as exemplified below. Substitution of the phosphate residue of each nucleotide with a chemically modified phosphate residue such as phosphorothioate (PS), methylphosphonate, phosphorodithionate, etc. to prevent degradation by hydrolases such as nucleases can be done. In addition, the hydroxyl group at the 2nd position of the sugar (ribose) of each ribonucleotide is -OR (R is, for example, CH3 (2'-O-Me), CH2CH2OCH3 (2'-O-MOE), CH2CH2NHC(NH)NH2, CH2CONHCH3, CH2CH2CN, etc.). Furthermore, the base moiety (pyrimidine, purine) may be chemically modified, for example, introduction of a methyl group or cationic functional group to the 5-position of the pyrimidine base, or substitution of the carbonyl group at the 2-position with thiocarbonyl. is mentioned. Further examples include, but are not limited to, those in which the phosphate moiety or hydroxyl moiety has been modified with biotin, an amino group, a lower alkylamine group, an acetyl group, or the like. In addition, BNA (LNA), etc., in which the conformation of the sugar portion is fixed to the N-type by bridging the 2' oxygen and 4' carbon of the sugar portion of a nucleotide, can also be preferably used.

本発明の流路チップの一実施形態としては、図1a~cに示すように、植物試料注入部A、植物試料排出部B、及び流路Cそれぞれを1つずつ含む形態が挙げられる。 One embodiment of the channel chip of the present invention includes a form including one each of a plant sample injection part A, a plant sample discharge part B, and a channel C, as shown in FIGS. 1a to 1c.

本発明の流路チップの一実施形態としては、図1b又は図1cに示すように、植物試料注入部A、広い(あるいは長い)、外側に開口型のあるいは閉鎖型の空間となるように設置された植物試料排出部B、及び流路Cそれぞれを1つずつ含む形態が挙げられる。 As one embodiment of the channel chip of the present invention, as shown in FIG. A configuration including one each of the plant sample discharge part B and the flow path C is exemplified.

本発明の流路チップの一実施形態としては、図1dに示すように、植物試料注入部A、及び流路Cそれぞれを1つずつ含む形態が挙げられる。 One embodiment of the channel chip of the present invention includes a form including one plant sample injection part A and one channel C, as shown in FIG. 1d.

本発明の流路チップの一実施形態としては、図2aに示すように、植物試料注入部A及び植物試料排出部Bそれぞれ1つずつと、これらを連結する流路Cを複数含む形態が挙げられる。また、図2bに示すように、プローブ固定化領域は複数の流路に跨っていてもよい。 As an embodiment of the channel chip of the present invention, as shown in FIG. 2a, there is a form including one each of a plant sample injection part A and a plant sample discharge part B, and a plurality of channels C connecting them. be done. Moreover, as shown in FIG. 2b, the probe immobilization region may extend over a plurality of channels.

本発明の流路チップの一実施形態としては、図3a~bに示すように、植物試料注入部Aを2つ(あるいはそれ以上)と、その間に配置された植物試料排出部Bを1つと、これらを連結する流路Cを1つ以上含む形態が挙げられる。 As one embodiment of the channel chip of the present invention, as shown in FIGS. , and one or more channels C connecting them.

本発明の流路チップの一実施形態としては、図3cに示すように、植物試料注入部Aを1つと、その外側に配置された植物試料排出部Bを2つ(あるいはそれ以上)と、これらを連結する流路Cを1つ含む形態が挙げられる。 As an embodiment of the channel chip of the present invention, as shown in FIG. A form including one channel C that connects these is exemplified.

本発明の流路チップは、植物試料注入部A、植物試料排出部B、及び流路C以外の他の部位や流路を含んでいてもよい。他の部位としては、例えば植物試料精製部が挙げられる。通常、植物試料精製部は、図4aに示すように、流路C上、特に植物試料注入部Aと植物物質検出プローブ固定化領域との間に配置される。また、図4bに示すように、植物試料精製部は注入部よりも前に配置されていてもよい。或いは、植物試料精製部は、図5に示すように、流路C上、特に植物試料注入部Aと植物物質検出プローブ固定化領域との間から分岐した流路D上に配置されていてもよい。この場合、流路Dの分岐点には、適宜流路切替手段が設けられる。植物試料精製部は、植物試料を精製可能な部位である限り特に制限されず、例えばクロマトグラフィー用担体が配置された部位であることができる。 The channel chip of the present invention may include parts and channels other than the plant sample injection part A, the plant sample discharge part B, and the channel C. Other sites include, for example, the plant sample purification section. Normally, the plant sample purification section is arranged on the channel C, particularly between the plant sample injection section A and the plant substance detection probe immobilization region, as shown in FIG. 4a. Also, as shown in FIG. 4b, the plant sample purification section may be arranged before the injection section. Alternatively, as shown in FIG. 5, the plant sample purification section may be arranged on the channel C, particularly on the channel D branched from between the plant sample injection section A and the plant substance detection probe immobilization region. good. In this case, the branch point of the flow path D is appropriately provided with flow path switching means. The plant sample purification part is not particularly limited as long as the plant sample can be purified.

本発明の流路チップは、直接又は間接的に連結している植物試料注入部A、植物試料排出部B、及び流路Cを含むユニット(例えば、図1~5に示すユニット)を、図6に示すように、複数備えていてもよい。 The channel chip of the present invention comprises a unit (for example, the units shown in FIGS. 1 to 5) including directly or indirectly connected plant sample injection part A, plant sample discharge part B, and channel C. As shown in 6, a plurality may be provided.

本発明の流路チップを製造する方法は、特に制限されず、公知の方法に従った方法を採用することができる。例えば射出成形など、固相基板の微細加工に用いられる公知の方法を用いることができる。流路がチップ表面に存在する溝である場合は、このような公知の方法により、基板表面に溝を作製すればよい。また、流路がチップ内部に存在する管路状のものとして整形する場合は、基板内部を切削加工等により管路状にくり抜くなどして形成することも可能である。或いは、例えばまず基板表面に溝を形成し、次に当該溝の開口部をフィルム又は別に用意した基板等のカバー部材でカバー(被覆)することにより、チップ内部に流路を形成することができる。このように、2つないしは2つ以上の基板あるいは部材をそれぞれ用意したのちに接合して1枚の基板として形成することも可能である。植物物質検出プローブの固定化も、公知の方法に従って、例えば植物物質検出プローブを、該プローブの構造をできるだけ安定に保ち得る液体(例えばリン酸緩衝液、PBS等)に溶解させ、これを流路に導入し、一定時間インキュベーションすることにより、行うことができる。 A method for manufacturing the channel chip of the present invention is not particularly limited, and a method according to a known method can be adopted. For example, a known method used for microfabrication of solid phase substrates, such as injection molding, can be used. If the channel is a groove existing on the chip surface, the groove may be formed on the substrate surface by such a known method. In addition, when the channel is formed into a pipe-like shape existing inside the chip, it is possible to cut the inside of the substrate into a pipe-like shape by cutting or the like. Alternatively, for example, a channel can be formed inside the chip by first forming a groove on the substrate surface and then covering (coating) the opening of the groove with a cover member such as a film or a separately prepared substrate. . In this way, it is also possible to prepare two or more substrates or members and then bond them together to form one substrate. Immobilization of the plant substance detection probe is also carried out according to a known method, for example, by dissolving the plant substance detection probe in a liquid (for example, phosphate buffer, PBS, etc.) that can keep the structure of the probe as stable as possible, and dissolving it in the channel. It can be carried out by introducing into and incubating for a certain period of time.

本発明の流路チップは、例えば後述の本発明の方法(「4.方法」)のように使用することにより、植物物質検出用流路チップ、植物の状態判定用流路チップ等として使用することができる。 The channel chip of the present invention can be used as a channel chip for detecting a plant substance, a channel chip for determining the state of a plant, or the like, by using, for example, the method of the present invention described later ("4. Method"). be able to.

2.装置
本発明は、その一態様において、本発明の流路チップを備える、装置(本明細書において、「本発明の装置」と示すこともある。)に関する。以下、これについて説明する。
2. Apparatus The present invention, in one aspect thereof, relates to an apparatus (also referred to herein as the "apparatus of the present invention") comprising the channel chip of the present invention. This will be explained below.

本発明の装置は、本発明の流路チップの他、植物試料の検出のために用いられる各種機器、部位等を備えたものが好ましい。このような機器としては、例えば、液(例えば緩衝液、洗浄液等)の貯留部、液を貯留部から本発明の流路チップ等に移動させるチューブ、真空ポンプ、撮像部、植物試料収集部、植物試料破砕部、植物試料調製部、植物試料精製部、温度調節機、電圧電流調節機、磁力調節機等が挙げられる。 The device of the present invention preferably includes various devices, parts, etc. used for detecting plant samples in addition to the channel chip of the present invention. Such devices include, for example, a reservoir for liquid (e.g., buffer solution, washing solution, etc.), a tube for moving the liquid from the reservoir to the channel chip or the like of the present invention, a vacuum pump, an imaging section, a plant sample collection section, A plant sample crushing unit, a plant sample preparation unit, a plant sample purification unit, a temperature controller, a voltage/current controller, a magnetic force controller and the like can be mentioned.

本発明の装置は、例えば後述の本発明の方法(「4.方法」)のように使用することにより、例えば植物試料注入装置、植物物質検出装置、植物の状態判定装置等として使用することができる。 The device of the present invention can be used, for example, as a plant sample injection device, a plant substance detection device, a plant state determination device, etc., by using, for example, the method of the present invention described later ("4. Method"). can.

3.キット
本発明は、その一態様において、本発明の流路チップ、及び/又は本発明の装置を含む、キット(本明細書において、「本発明のキット」と示すこともある。)に関する。以下、これについて説明する。
3. Kit In one aspect, the present invention relates to a kit (herein sometimes referred to as "the kit of the present invention") containing the channel chip of the present invention and/or the device of the present invention. This will be explained below.

本発明のキットは、植物物質の検出のために用いられる各種試薬、器具等を備えたものが好ましい。このような試薬としては、例えば、緩衝液、洗浄液、植物試料を調製するための器具、植物試料を調製するための試薬、植物試料を精製するための器具、植物試料を精製するための試薬、植物物質に結合性(好ましくは特異的結合性)を有する標識物(例えば標識核酸、標識化二次抗体)、該標識物の標識を検出するために必要な試薬、該標識物の標識を検出するために必要な器具、不要成分を変性させるために必要な試薬、不要成分を変性させるために必要な器具等が挙げられる。 The kit of the present invention preferably comprises various reagents, instruments, etc. used for detecting plant substances. Examples of such reagents include buffer solutions, washing solutions, equipment for preparing plant samples, reagents for preparing plant samples, equipment for purifying plant samples, reagents for purifying plant samples, A labeling substance (e.g., labeled nucleic acid, labeled secondary antibody) having a binding property (preferably a specific binding property) to a plant substance, a reagent necessary for detecting the labeling of the labeling substance, and detecting the labeling of the labeling substance Equipment necessary for denaturing unnecessary components, reagents necessary for denaturing unnecessary components, equipment necessary for denaturing unnecessary components, and the like.

本発明のキットは、例えば後述の本発明の方法(「4.方法」)のように使用することにより、例えば植物物質検出キット、植物の状態判定キット等として使用することができる。 The kit of the present invention can be used, for example, as a plant substance detection kit, a plant state determination kit, or the like, by using, for example, the method of the present invention described later ("4. Method").

4.方法
本発明は、その一態様において、(a)本発明の流路チップの植物物質検出プローブ固定化領域に植物試料を接触させる工程、及び(b)前記植物物質検出プローブ固定化領域上のシグナルを検出する工程、を含む、方法(本明細書において、「本発明の方法」と示すこともある。)に関する。以下、これについて説明する。
Four. In one aspect of the method of the present invention, the steps of (a) contacting a plant sample with a plant substance detection probe immobilization region of the channel chip of the present invention, and (b) a signal on the plant substance detection probe immobilization region A method (also referred to herein as the "method of the present invention"), comprising the step of detecting This will be explained below.

工程aにおいて、植物物質検出プローブ固定化領域に植物試料を接触させる態様は、特に制限されない。典型的には、植物試料を植物試料注入部Aより注入することにより該植物試料を流路Cに導入し、流路C内の植物物質検出プローブ固定化領域に自由拡散あるいは流速を設けることによって接触させることにより、低用量かつ短時間で行われる。 In step a, there is no particular limitation on the manner in which the plant sample is brought into contact with the plant substance detection probe-immobilized region. Typically, the plant sample is introduced into the channel C by injecting the plant sample from the plant sample injection part A, and by providing the plant substance detection probe immobilization region in the channel C with free diffusion or flow velocity, By contact, it is carried out in a low dose and in a short time.

植物試料注入部Aへの植物試料の注入方法は特に制限されないが、ピペット、マイクロピペット、シリンジ等、少量の溶液試料の注入に好ましい用具か、あるいは、それらの構造に相当するデバイス上に整形された部位を用いて行い得る。 Although the method of injecting the plant sample into the plant sample injection part A is not particularly limited, a pipette, a micropipette, a syringe, or the like, which is preferable for injecting a small amount of solution sample, or a device shaped on a device corresponding to these structures. This can be done using the same site.

注入された植物試料の流路Cへの導入方法は、特に制限されないが、例えば気圧、毛細管現象、遠心力、電圧、電流、浸透圧、磁性等を操作することにより行われる。具体的な方法としては、例えば気圧を操作する場合、例えば流路C又は植物試料排出部Bに取り付けられた真空ポンプにより気圧を調整することや、予め流路Cを含む空間内の気圧を調整しておくこと等が挙げられ、例えば毛細管現象を利用する場合、例えば流路Cのサイズを毛細管現象が起こるサイズにしておくこと等が挙げられ、例えば遠心力を利用する場合、例えば本発明の流路チップを遠心機で遠心すること等が挙げられ、例えば電圧を操作する場合、例えば植物試料注入部Aと流路C又は植物試料排出部Bの間の電圧を調整すること等が挙げられ、例えば電流を操作する場合、例えば植物試料注入部Aと流路C又は植物試料排出部Bの間に電流を流すこと等が挙げられ、例えば浸透圧を操作する場合、例えば植物試料注入部Aと流路C又は植物試料排出部Bの間の浸透圧を調整すること等が挙げられ、例えば磁性を操作する場合、例えば植物試料注入部Aと流路C又は植物試料排出部Bの間に磁性体を浮遊させて磁性を調整すること等が挙げられる。 The method of introducing the injected plant sample into the channel C is not particularly limited, but it can be carried out, for example, by manipulating air pressure, capillary action, centrifugal force, voltage, current, osmotic pressure, magnetism, or the like. As a specific method, for example, when operating the air pressure, for example, adjusting the air pressure with a vacuum pump attached to the channel C or the plant sample discharge part B, or adjusting the air pressure in the space including the channel C in advance. For example, when using capillary action, for example, the size of the flow path C is set to a size that causes capillary action. For example, when using centrifugal force, for example, the Examples include centrifuging the channel chip with a centrifuge. For example, when operating the voltage, for example, adjusting the voltage between the plant sample injection part A and the channel C or the plant sample discharge part B can be mentioned. For example, when operating an electric current, for example, an electric current is passed between the plant sample injection part A and the channel C or between the plant sample discharge part B. For example, when operating the osmotic pressure, for example, the plant sample injection part A For example, when manipulating magnetism, for example, between plant sample injection part A and channel C or plant sample discharge part B Adjustment of the magnetism by suspending the magnetic material can be mentioned.

流路Cを通過した植物試料は、そのまま流路C上(例えば、流路C上の植物試料注入部とは反対側の末端部位)の植物試料排出部Bに到達する。到達した植物試料は、例えばそのままそこに留まるか、又はその後適宜回収され、再利用若しくは廃棄等され得る。当該回収方法は特に制限されないが、ピペット、マイクロピペット、シリンジ等、少量の溶液試料の回収に好ましい用具を用いて行い得る。あるいは、植物試料排出部Bが一定の広い内部空間を有した形状に整形される場合等では、流路Cを通って送達された植物試料は植物試料排出部Bに排出されたのち、その一部または全部がデバイス内部に留まり得る。 The plant sample that has passed through the channel C directly reaches the plant sample discharge part B on the channel C (for example, the terminal part on the side opposite to the plant sample injection part on the channel C). The plant sample that has arrived can remain there as it is, for example, or can be appropriately collected thereafter, reused, discarded, or the like. The recovery method is not particularly limited, but may be carried out using a device such as a pipette, a micropipette, a syringe, or the like, which is preferable for the recovery of a small amount of solution sample. Alternatively, in the case where the plant sample discharge part B is formed into a shape having a certain wide internal space, the plant sample delivered through the flow path C is discharged to the plant sample discharge part B, and then Part or all may remain inside the device.

工程aの後は、必要に応じて、流路C、特に植物物質検出プローブ固定化領域の洗浄が行われる。洗浄は、例えば、水、緩衝液等を、上記と同様の方法で流路Cに導入して、植物試料排出部Bから外部に排出させるか、あるいは植物試料排出部Bの内部空間に排出されることにより、行われる。 After step a, the channel C, particularly the plant substance detection probe-immobilized region, is washed as necessary. For washing, for example, water, a buffer solution, or the like is introduced into the channel C in the same manner as described above, and then discharged from the plant sample discharge section B to the outside, or discharged into the internal space of the plant sample discharge section B. It is done by

工程bにおいて、シグナルを検出する態様は、特に制限されない。例えば、植物試料中の検出対象(植物物質)を予め標識していた場合であれば、その標識由来のシグナルを検出すればよい。植物試料中の検出対象(植物物質)を予め標識していない場合であれば、工程aの後、植物物質検出プローブ固定化領域上の植物物質を標識してから、その標識由来のシグナルを検出すればよい。標識は、標識物の種類に応じて、公知の方法に従って行うことができる。標識は、標識物を植物物質に直接結合させることによって行ってもよいし、標識物を他の物質を介して植物物質に間接的に結合させることによって行ってもよい。 The mode of detecting the signal in step b is not particularly limited. For example, if the detection target (plant substance) in the plant sample is previously labeled, the signal derived from the label may be detected. If the detection target (plant substance) in the plant sample is not labeled in advance, after step a, label the plant substance on the plant substance detection probe immobilization region, and then detect the signal derived from the label. do it. Labeling can be carried out according to known methods depending on the type of label. Labeling may be performed by directly binding the label to the plant material, or indirectly by binding the label to the plant material via another substance.

標識物としては、例えば、蛍光標識、ペルオキシダーゼ標識、アルカリホスファターゼ標識、β-ガラクトシダーゼ標識、グルコースオキシダーゼ標識、ウレアーゼ標識、ビオチン標識、ストレプトアビジン標識、マグネット粒子標識、金・金コロイド標識、放射性物質標識、量子ドット標識等が挙げられる。蛍光標識に用いる蛍光物質としては、例えば、フィコビリプロテイン類、各種フルオレセイン、各種シアニン色素等、試薬会社が販売する蛍光化合物はもちろん、GFP等の蛍光タンパク質も適宜選択して使用することができる。 Examples of labels include fluorescent labels, peroxidase labels, alkaline phosphatase labels, β-galactosidase labels, glucose oxidase labels, urease labels, biotin labels, streptavidin labels, magnetic particle labels, gold/gold colloid labels, radioactive substance labels, Quantum dot labels and the like are included. As the fluorescent substance used for fluorescent labeling, for example, fluorescent compounds sold by reagent companies such as phycobiliproteins, various fluoresceins, various cyanine dyes, etc., as well as fluorescent proteins such as GFP can be appropriately selected and used.

上記工程a及び工程bを含む本発明の方法により、植物物質を検出することができる。 A plant substance can be detected by the method of the present invention including the above steps a and b.

さらに、本発明の方法は、工程c:(c)前記シグナルの値を指標として植物の状態を判定する工程を含む場合、植物の状態を判定することもできる。 Furthermore, when the method of the present invention includes step c: (c) the step of determining the state of the plant using the value of the signal as an index, the state of the plant can also be determined.

植物の状態とは、現在の状態のみならず、過去及び未来の状態も包含する。判定対象の植物の状態としては、例えば栄養成分(例えば、リン、硫酸、窒素等)の欠乏、病害感染、花成時期、塊茎形成時期、休眠芽の成長時期、根粒菌共生の程度等が挙げられる。 The state of a plant includes not only the present state but also past and future states. Examples of the state of the plant to be determined include deficiency of nutritional components (e.g., phosphorus, sulfuric acid, nitrogen, etc.), disease infection, flowering time, tuber formation time, growth time of dormant buds, degree of rhizobia symbiosis, and the like. be done.

具体的には、例えばシグナルの値をカットオフ値と比較することにより、状態を判定することができる。カットオフ値は、感度、特異度、陽性的中率、陰性的中率などの観点から当業者が適宜設定することができ、例えば、栄養成分が十分な培地で栽培された植物から調製された植物試料等の対照植物試料におけるシグナル値に基づいて、その都度定められた値、或いは予め定められた値とすることができる。カットオフ値は、例えば、対照植物試料のシグナル値、被検体が複数の場合は、その平均値、中央値等を基準として設定することができる。 Specifically, the state can be determined, for example, by comparing the value of the signal with a cutoff value. The cut-off value can be appropriately set by those skilled in the art from the viewpoint of sensitivity, specificity, positive predictive value, negative predictive value, etc. Based on the signal value in a control plant sample such as a plant sample, it can be a value determined each time or a predetermined value. The cut-off value can be set based on, for example, the signal value of a control plant sample, or the average value, median value, or the like in the case of a plurality of subjects.

さらに、本発の方法は、工程cに加えて、工程d:(d)前記判定の結果に基づいて、植物の栽培条件を調整する工程を含む、植物の栽培方法とすることもできる。 Furthermore, the method of the present invention can also be a method for cultivating a plant, which includes, in addition to the step c, a step d: (d) adjusting plant cultivation conditions based on the result of the determination.

栽培条件の調整としては、例えば、工程cの結果、リン等の栄養成分が欠乏していると判定された場合であれば、その栄養成分を含む肥料を施用する、或いは施用量を増量することや、病害への感染が判定された場合であれば、殺菌剤などの農薬の施用、あるいは、感染部位を個体から部分的に除去したり、感染個体を群集の中から除去することで病害感染の拡散を抑止すること等が挙げられる。これにより、作物の栽培や生産をより安定化させて行うことができ、作物生産性をより向上させることができる。 As for the adjustment of the cultivation conditions, for example, if it is determined that the nutritional component such as phosphorus is deficient as a result of the step c, a fertilizer containing the nutritional component is applied or the amount of application is increased. Or, if infection with a disease is determined, the application of pesticides such as fungicides, partial removal of infected parts from individuals, or removal of infected individuals from the community. to prevent the spread of As a result, the cultivation and production of crops can be more stabilized, and the productivity of crops can be further improved.

以下に、実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in detail below based on examples, but the present invention is not limited by these examples.

実施例1.miRNA検出用流路チップの作製
<実施例1-1.DNAプローブの固相化>
液投入口2つとこれらを連結する流路(流路幅:500μm、流路高さ:20μm)と流路上の液吸入口(シリンジポンプ連結部)とを備えるPDMS製プレート(DNAプローブ固相用PDMS製デバイス)を用いて、アミノ基導入スライドガラス(DNAマイクロアレイ用コートスライドグラスTYPE1高密度化アミノ基導入タイプ、MATSUNAMI)上にDNAプローブを固相化した。具体的には以下の様にして行った。
(1)DNAプローブ固相用PDMS製デバイスを、アミノ基導入スライドガラスの上に搭載し、15分間脱気した。搭載した状態を図7に示す。さらに、DNAプローブ固相用PDMS製デバイスの液吸入口にシリンジポンプのチューブ先端を固定化した。液の流路へ導入、通過は、液を投入口にピペットで導入し、吸入口からシリンジポンプにより液を吸引することにより行うことができる。
(2)10%グルタルアルデヒド溶液を流路へ導入し、室温で60分間インキュベーションした。
(3)水を流路へ導入(シリンジポンプ:3.0μl/min、10~15分間)し、流路を洗浄した。
(4)アミノ基修飾DNAプローブ(aminated probe DNA (Ami-DNA-miR399)
:[Am-C6]-TTTTTTTTTTTTTTTCAGGGCAACT(配列番号1))溶液(2μM)を流路へ導入(シリンジポンプ:1.5μl/min、5分間)し、4℃で一晩インキュベーションした。
(5)水を流路へ導入(シリンジポンプ:3.0μl/min、10~15分間)して流路を洗浄し、或いは洗浄バッファー(0.5 x SSC、0.1% SDS)の流路へ導入(シリンジポンプ:3.0 μl/min、10分間)と水の流路への導入(シリンジポンプ:3.0 μl/min、10分間)により流路を洗浄した。
Example 1. Production of miRNA detection channel chip <Example 1-1. Immobilization of DNA Probe>
A PDMS plate (for solid-phase DNA probes) equipped with two liquid inlets, a channel connecting them (channel width: 500 µm, channel height: 20 µm), and a liquid inlet (syringe pump connection) on the channel A DNA probe was immobilized on an amino group-introduced slide glass (DNA microarray coated slide glass TYPE 1 high-density amino group-introduced type, MATSUNAMI) using a PDMS device). Specifically, it was carried out as follows.
(1) A PDMS device for DNA probe immobilization was mounted on an amino-group-introduced slide glass and deaerated for 15 minutes. Fig. 7 shows the mounted state. Furthermore, the tube tip of a syringe pump was fixed to the liquid inlet of the PDMS device for DNA probe immobilization. Introduction and passage of the liquid into the channel can be performed by introducing the liquid into the input port with a pipette and sucking the liquid from the suction port with a syringe pump.
(2) A 10% glutaraldehyde solution was introduced into the channel and incubated at room temperature for 60 minutes.
(3) Water was introduced into the channel (syringe pump: 3.0 μl/min, 10 to 15 minutes) to wash the channel.
(4) Amino group-modified DNA probe (aminated probe DNA (Ami-DNA-miR399)
: [Am-C6]-TTTTTTTTTTTTTTTCAGGGCAACT (SEQ ID NO: 1)) solution (2 μM) was introduced into the channel (syringe pump: 1.5 μl/min, 5 minutes) and incubated overnight at 4°C.
(5) Introduce water into the channel (syringe pump: 3.0 μl/min, 10-15 minutes) to wash the channel, or introduce washing buffer (0.5 x SSC, 0.1% SDS) into the channel (syringe pump: 3.0 µl/min for 10 minutes) and introduction of water into the channel (syringe pump: 3.0 µl/min for 10 minutes) to wash the channels.

<実施例1-2.流路チップの作製>
(6)DNAプローブ固相用PDMS製デバイスをスライドガラスから剥離し、ブロワーで余分な水分をとばした。この際、スライドガラス上の、DNAプローブを固相化したラインを、スライドガラスの裏からマーカーで印を付けた。
(7)液投入口と液吸引口とこれらを連結する5本の流路(流路幅:500μm、流路高さ:20μm)とを備えるユニットを6つ備えるPDMS製プレート(検出用PDMA製デバイス)を、DNAプローブ固相化スライドガラスの上に搭載し、15分間脱気した。この際、剥離する前に付けておいた印を基準に、DNAプローブを固相化したラインと検出用PDMA製デバイスの流路とが直交するように搭載した。搭載した状態を図8に示す。さらに、検出用PDMA製デバイスの液吸引口にシリンジポンプのチューブ先端を固定化した。この状態を図9に示す。
(8)ブロッキング溶液(1 x ブロッキング溶液(DIG 洗浄およびブロックバッファーセット、ロシュ))を流路へ導入して、室温で60分間インキュベーションした。
(9)水を流路へ導入(シリンジポンプ:3.0μl/min、5分間)し、流路を洗浄した。
<Example 1-2. Preparation of flow path chip>
(6) The PDMS device for DNA probe immobilization was peeled off from the slide glass, and excess water was blown off with a blower. At this time, the line on which the DNA probe was immobilized on the slide glass was marked with a marker from the back of the slide glass.
(7) A PDMS plate (detection PDMA device) was mounted on the DNA probe-immobilized slide glass and degassed for 15 minutes. At this time, the line on which the DNA probe was immobilized and the flow path of the PDMA device for detection were mounted so as to be perpendicular to each other, based on the mark made before peeling. The mounted state is shown in FIG. Furthermore, the tube tip of the syringe pump was fixed to the liquid suction port of the detection device made of PDMA. This state is shown in FIG.
(8) A blocking solution (1 x blocking solution (DIG wash and block buffer set, Roche)) was introduced into the channel and incubated at room temperature for 60 minutes.
(9) Water was introduced into the channel (syringe pump: 3.0 μl/min, 5 minutes) to wash the channel.

実施例2.合成miRNAの検出
図10に示す検出原理に従って、シロイヌナズナ由来のmiR399(miR399b/c)を実施例1の流路チップを用いて検出した。具体的には以下の様にして行った。
(1)試料溶液(組成:miR399(UGCCAAAGGAGAGUUGCCCUG(配列番号2))(0 nM(blank)、0.01 nM、0.1 nM、1 nM、10 nM、又は100 nM)、biotinylated DNA probe(CTCCTTTGGCA-[biotin] (配列番号3))(0.4μM)、Streptavidin-Alexa(Streptavidin Alexa Flour 555 conjugate、サーモフィッシャー)(500 x)、緩衝液(1 x TE、1 x PBS))をチューブで調製し、室温で30分間インキュベーションした。
(2)10μlの試料溶液を流路チップの流路へ導入し、ハイブリダイゼーション(シリンジポンプ:~0.5μl/min、30分間)した。
(3)洗浄バッファー(1 x 洗浄バッファー(DIG 洗浄およびブロックバッファーセット、ロシュ)で流路を洗浄(シリンジポンプ:1.5μl/min、10~15分間)した。
(4)蛍光顕微鏡(画像解析ソフトウェアMetaMorphを使用)を使用して、流路チップの蛍光像を取得した(露光時間:4秒間)。
(5)蛍光像から蛍光量を定量した(画像解析ソフトウェアImage J、アメリカ国立衛生研究所)。
Example 2. Detection of Synthetic miRNA Arabidopsis thaliana-derived miR399 (miR399b/c) was detected using the channel chip of Example 1 according to the detection principle shown in FIG. Specifically, it was carried out as follows.
(1) sample solution (composition: miR399 (UGCCAAAGGAGAGUUGCCCUG (SEQ ID NO: 2)) (0 nM (blank), 0.01 nM, 0.1 nM, 1 nM, 10 nM, or 100 nM), biotinylated DNA probe (CTCCTTTGGCA-[biotin] (SEQ ID NO: 3)) (0.4 μM), Streptavidin-Alexa (Streptavidin Alexa Flour 555 conjugate, Thermo Fisher) (500 x), buffer (1 x TE, 1 x PBS)) were prepared in tubes and incubated at room temperature for 30 minutes. Incubate for 1 minute.
(2) 10 μl of the sample solution was introduced into the channels of the channel chip and hybridized (syringe pump: ~0.5 µl/min, 30 minutes).
(3) The channel was washed (syringe pump: 1.5 μl/min, 10-15 minutes) with washing buffer (1 x washing buffer (DIG washing and blocking buffer set, Roche).
(4) Using a fluorescence microscope (using image analysis software MetaMorph), a fluorescence image of the channel chip was acquired (exposure time: 4 seconds).
(5) The amount of fluorescence was quantified from the fluorescence image (image analysis software Image J, National Institutes of Health, USA).

結果を図11に示す。blank(0 nM)サンプル値と比較して、0.1 nM~100 nMの範囲で、miR399を有意差(p < 0.05)をもって検出することができた。 The results are shown in FIG. Compared to the blank (0 nM) sample value, miR399 could be detected with a significant difference (p < 0.05) in the range of 0.1 nM to 100 nM.

実施例3.トマト(マイクロトム)葉抽出液中での合成miR399の検出
トマト(マイクロトム)葉片をペッスルで凍結破砕した後、300~500μlの1 x TEに懸濁し、遠心(15000 rpm、4℃、5分間)した。上清を抽出液として使用(ブラッドフォード法により総タンパク質濃度を測定し、TEで濃度調整をして使用)した。続いて、試料溶液(組成:miR399(0 nM(blank)、又は1 nM)、biotinylated DNA probe(0.4μM)、Streptavidin-Alexa(500 x)、緩衝液(0.7 x TE、1 x PBS)又は抽出液(Rnase阻害剤(RNaseOUT、サーモフィッシャー)(40 units)入り)をチューブで調製し、室温で30分間インキュベーションした。抽出液総タンパク質終濃度は0.45mg/mlとした。この試料溶液を用いて、実施例2と同様にして検出を行った。この結果を図12に示す。
Example 3. Detection of synthetic miR399 in tomato (Micro-Tom) leaf extract Tomato (Micro-Tom) leaf discs were freeze-crushed with a pestle, suspended in 300-500 μl of 1 x TE, and centrifuged (15000 rpm, 4°C, 5 minutes). )did. The supernatant was used as an extract (the total protein concentration was measured by the Bradford method, and the concentration was adjusted with TE before use). Subsequently, sample solution (composition: miR399 (0 nM (blank) or 1 nM), biotinylated DNA probe (0.4 μM), Streptavidin-Alexa (500 x), buffer solution (0.7 x TE, 1 x PBS) or extraction A solution containing RNase inhibitor (RNaseOUT, Thermo Fisher) (40 units) was prepared in a tube and incubated at room temperature for 30 minutes.The final concentration of total protein in the extract was 0.45 mg/ml. , was detected in the same manner as in Example 2. The results are shown in FIG.

続いて、抽出液総タンパク質終濃度を0.45mg/mlおよび0.2mg/mlとした試料溶液を用いて、同様に試験した。この結果を図13に示す。 Subsequently, the same test was performed using sample solutions with extract total protein final concentrations of 0.45 mg/ml and 0.2 mg/ml. The results are shown in FIG.

植物内生のRNaseや検出系における競合・阻害要素の影響が考えられる植物(マイクロトム葉)抽出液背景で、miR399を有意差(p < 0.05)をもって検出することができた。 We were able to detect miR399 with a significant difference (p < 0.05) in the background of plant (Microtom leaf) extract, which is thought to be affected by endogenous RNases and competitive/inhibitory factors in the detection system.

実施例4.シロイヌナズナ地上部抽出液中での合成miR399の検出
シロイヌナズナ地上部をペッスルで凍結破砕した後、300μlの1 x TEに懸濁し、遠心(15000 rpm、4℃、5分間)した。上清を抽出液として使用(総タンパク質濃度を測定(ブラッドフォード法)し、1 x TEで濃度調整)した。続いて、試料溶液(組成:miR399(0 nM(blank)、又は1 nM)、biotinylated DNA probe(0.4μM)、Streptavidin-Alexa(500 x)、緩衝液(0.8 x TE、1 x PBS)又は抽出液(Rnase阻害剤(40 units)入り)をチューブで調製し、室温で30分間インキュベーションした。抽出液総タンパク質終濃度は0.2mg/mlとした。この試料溶液を用いて実施例2と同様にして検出を行った。結果を図14に示す。
Example 4. Detection of synthetic miR399 in Arabidopsis thaliana aerial part extract Aerial parts of Arabidopsis thaliana were freeze-crushed with a pestle, suspended in 300 µl of 1 x TE, and centrifuged (15000 rpm, 4°C, 5 minutes). The supernatant was used as an extract (total protein concentration was determined (Bradford method) and adjusted with 1 x TE). Subsequently, sample solution (composition: miR399 (0 nM (blank) or 1 nM), biotinylated DNA probe (0.4 μM), Streptavidin-Alexa (500 x), buffer solution (0.8 x TE, 1 x PBS) or extraction A solution (containing Rnase inhibitor (40 units)) was prepared in a tube and incubated at room temperature for 30 minutes.The final extract total protein concentration was 0.2 mg/ml.This sample solution was used in the same manner as in Example 2. The results are shown in FIG.

植物内生のRNaseや検出系における競合・阻害要素の影響が考えられる植物(シロイヌナズナ地上部)抽出液背景で、miR399を有意差(p < 0.01)をもって検出することができた。 miR399 could be detected with a significant difference (p < 0.01) in the background of plant (Arabidopsis thaliana aerial part) extract, which is thought to be affected by endogenous RNase and competitive/inhibitory factors in the detection system.

実施例5.同数のRNA分子を含むボリュームの異なる検出試料からのmiR399の検出
試料溶液(組成:miR399(0 nM(blank)、又は1 nM、又は0.1nM)、biotinylated DNA probe(0.4μM、又は0.04μM)、Streptavidin-Alexa(500 x、又は5000 x)、緩衝液(1 x PBS、又は0.1 x PBS)をチューブで調製し、室温で30分間インキュベーションした。試料溶液を10μl用いる場合に加えて、100μl用いる場合も行う以外は、実施例2と同様にして試験した。結果を図15に示す。
Example 5. miR399 detection sample solutions from different volumes of detection samples containing the same number of RNA molecules (composition: miR399 (0 nM (blank), or 1 nM, or 0.1 nM), biotinylated DNA probe (0.4 μM, or 0.04 μM), Streptavidin-Alexa (500x or 5000x) and buffer solution (1x PBS or 0.1x PBS) were prepared in a tube and incubated at room temperature for 30 minutes.When using 10 µl of sample solution in addition to when using 100 µl The test was performed in the same manner as in Example 2, except that the test was also performed, and the results are shown in FIG.

同数の分子を含むボリュームの異なる試料溶液において、ラージボリューム(100μl)では検出値の低下がみられるが、試料ボリュームを変えても、miR399を有意差(p < 0.05)をもって検出することができた。 In sample solutions with different volumes containing the same number of molecules, miR399 could be detected with a significant difference (p < 0.05) even if the sample volume was changed, although a decrease in the detection value was observed with a large volume (100 μl). .

実施例6.Total RNAからの標的分子(miR399)の検出
miR399はリン欠乏状態で発現が上昇するリン欠乏マーカーとして知られている。そこで、この発現上昇の検出を試みた。具体的には以下の様にして行った。
Example 6. Detection of target molecule (miR399) from total RNA
miR399 is known as a phosphorus-deficient marker whose expression increases under phosphorus-deficient conditions. Therefore, an attempt was made to detect this increase in expression. Specifically, it was carried out as follows.

通常培地で栽培したシロイヌナズナ地上部とリン欠乏培地で7日間栽培したシロイヌナズナ地上部から、下記3つの方法によりtotal RNAを調整した。
(方法1)Trizol試薬(サーモフィッシャー)(イソプロパノール沈殿においては、2倍量のイソプロパノールを使用した)によりtotal RNAを調整した。
(方法2)miRNeasy(キアゲン)のマニュアルに従い調製した。
(方法3)miRNeasy改変法;フェノール/クロロホルム不使用):凍結破砕試料にRLTバッファー(300μl)を加え、QIAシュレッダーカラムに通した。フロースルーを新しいチューブに移し、100%エタノール(終濃度60%)を加えた。その後は、miRNeasyプロトコルに従い、水で溶出した。
Total RNA was prepared by the following three methods from Arabidopsis thaliana aerial parts cultivated in a normal medium and Arabidopsis thaliana aerial parts cultivated in a phosphorus-deficient medium for 7 days.
(Method 1) Trizol reagent (Thermo Fisher) (in isopropanol precipitation, a double amount of isopropanol was used) to prepare total RNA.
(Method 2) Prepared according to the manual of miRNeasy (Qiagen).
(Method 3) modified miRNeasy method; no phenol/chloroform): RLT buffer (300 μl) was added to the cryo-ruptured sample and passed through a QIA shredder column. The flow-through was transferred to a new tube and 100% ethanol (final concentration 60%) was added. It was then eluted with water according to the miRNeasy protocol.

緩衝液に代えてtotal RNAを用いる以外は、実施例2と同様にして試料溶液を調製し、試験を行った。方法1により得られたtotal RNAを用いた場合の結果を図16に示し、方法2により得られたtotal RNAを用いた場合の結果を図17に示し、方法3により得られたtotal RNAを用いた場合の結果を図18に示す。 A sample solution was prepared and tested in the same manner as in Example 2, except that total RNA was used instead of the buffer solution. FIG. 16 shows the results when using total RNA obtained by method 1, FIG. 17 shows the results when using total RNA obtained by method 2, and using total RNA obtained by method 3 FIG. 18 shows the results in the case of

p欠乏状態で生育されたシロイヌナズナの地上部から抽出したtotal RNAにおいて、標的分子であるmiR399を有意差(p < 0.05)をもって検出することができた。 The target molecule, miR399, was detected with a significant difference (p < 0.05) in total RNA extracted from the aerial parts of Arabidopsis thaliana grown in the p-deficient condition.

実施例7.キュウリ篩管液からの標的分子(miR399)の検出
ハウス内で水耕栽培したキュウリの管液を採取し、調整したtotal RNAから標的となるmiR399の検出を行った。
Example 7. Detection of target molecule (miR399) from cucumber sieve sap The sieve sap of cucumbers hydroponically cultivated in a greenhouse was collected, and target miR399 was detected from adjusted total RNA.

キュウリの篩管液については、水耕栽培で栄養リッチな条件で育成を続けた通常栽培区と、水耕栽培で栄養リッチな条件で通常栽培を二月程度行い、その後に栄養リッチ条件からリン欠乏条件に置換して3日間栽培したリン欠乏栽培区を用意し、それぞれの栽培区で育成したキュウリの茎を切断することで得た。キュウリ切断茎より得られる篩管液は、採取バッファー(100mM Tris-HCl (pH7.5)、10mM EDTA、5mM EGTA、10%グリセロール、1% (143mM) β-ME)中に、採取バッファーと篩管液のボリュームが一対一の割合となるように採取した。 Regarding the phloem sap of cucumbers, there was a normal cultivation area where the cucumber was continuously grown under nutrient-rich conditions in hydroponics, and a normal cultivation area under nutrient-rich conditions in hydroponics for about two months. Phosphorus-deficient cultivation plots were prepared by cultivating for 3 days under replacement conditions, and the stems of cucumber grown in each cultivation plot were cut. The phloem sap obtained from cut cucumber stems was added to the collection buffer (100 mM Tris-HCl (pH 7.5), 10 mM EDTA, 5 mM EGTA, 10% glycerol, 1% (143 mM) β-ME) in the collection buffer and the sieve. Tubing fluid volumes were sampled in a one-to-one ratio.

Total RNAの調整には、Trizol LS(サーモフィッシャー)を用い、マニュアルに記載の方法を一部改変して実施し、抽出した。そして、アルコール沈殿により試料を濃縮して調整した。 Total RNA was prepared using Trizol LS (Thermo Fisher) and extracted by partially modifying the method described in the manual. The samples were then concentrated and conditioned by alcohol precipitation.

検出は、調整したtotal RNA、緩衝液類、各検出試薬、並びに、biotin化抗ストレプトアビジン抗体(Vector laboratories, Burlingame, CA)を混合し、実施例2に示す手順と同様にして行った。 Detection was performed in the same manner as in Example 2 by mixing prepared total RNA, buffer solutions, each detection reagent, and biotinylated anti-streptavidin antibody (Vector laboratories, Burlingame, Calif.).

その結果を図19に示す。 The results are shown in FIG.

リン欠乏条件で栽培されたキュウリ篩管液から調整したtotal RNAと、対象区の通常栽培区で栽培されたキュウリ篩管液から調整したtotal RNAにおいて標的のmiR399の検出を試みたところ、対象区の通常栽培区と比較してリン欠乏条件区で有意に(p < 0.05)標的miR399を検出することができた。 We tried to detect the target miR399 in total RNA prepared from cucumber phloem sap cultivated under phosphorus-deficient conditions and cucumber sieve sap cultivated in the normal cultivation area of the target plot. The target miR399 could be detected significantly (p < 0.05) in the phosphorus-deficient condition compared to the normal cultivation.

また、本実施例は、リン欠乏によって生じる生育不良といった目視で確認することができる何かしらの棄損が顕在化する以前の状態で採取された試料を用いての試験であり、通常栽培区と比較してリン欠乏条件区で、リン欠乏応答におけるマーカー分子であるmiR399の発現量の有意な上昇を検出した結果である。 In addition, this example is a test using a sample collected in a state before some damage that can be visually confirmed such as poor growth caused by phosphorus deficiency becomes apparent, and compared with a normal cultivation area. This is the result of detecting a significant increase in the expression level of miR399, which is a marker molecule in response to phosphorus deficiency, under phosphorus deficiency conditions.

すなわち、この結果は、本流路チップが、植物における環境ストレスの有無の状態を見た目の形質変化では捉えることのできない早期に判定することができることを示しており、本結果に基づいてリン肥料を追肥するなど以後の栽培条件を調整すれば、作物生産性が低下するリスクを低減することができ、栽培期間中の作物生産性を最適な状態に維持することができることを示す例である。 In other words, this result indicates that the main channel chip can determine the presence or absence of environmental stress in plants at an early stage that cannot be detected by visual changes in traits. This is an example showing that if the subsequent cultivation conditions are adjusted, for example, the risk of crop productivity decline can be reduced, and crop productivity can be maintained in an optimal state during the cultivation period.

実施例8.複数の標的miRNA分子(miR399とmiR156)の検出
複数の標的分子として人工合成のmiR399(配列番号2)とmiRNA156(UGACAGAAGAGAGUGAGCAC)(配列番号4)を用い、一標的分子のみを含む試料および複数の標的分子を含む試料において、標的分子をそれぞれ個別に、特異的に検出することを試みた。
Example 8. Detection of multiple target miRNA molecules (miR399 and miR156) Using artificially synthesized miR399 (SEQ ID NO: 2) and miRNA156 (UGACAGAAGAGAGUGAGCAC) (SEQ ID NO: 4) as multiple target molecules, samples containing only one target molecule and multiple targets An attempt was made to specifically detect each individual target molecule in a sample containing the molecules.

具体的には以下の様にして行った。 Specifically, it was carried out as follows.

プローブの固相化と流路チップの作製については、実施例1に示すのと同様にして行った。 Immobilization of the probes and production of the channel chip were carried out in the same manner as in Example 1.

なお、DNAプローブ固相用PDMS製デバイスについては、図7に示すDNAプローブ固相用PDMS製デバイスにおいて、DNAプローブ固相レーンを平行にもう一レーン増加したデバイスを用いた。また、検出用PDMS製デバイスについては、二つのDNAプローブ固相レーンを考慮して図8に示す検出用PDMS製デバイスの流路距離を長くしたデバイスを用いた。 As for the PDMS device for DNA probe immobilization, a device was used in which one more lane was added in parallel to the DNA probe immobilization lane in the PDMS device for DNA probe immobilization shown in FIG. As for the PDMS device for detection, a device with a longer flow path distance than the PDMS device for detection shown in FIG. 8 was used in consideration of the two DNA probe solid-phase lanes.

miR399の検出におけるアミノ基修飾DNAプローブは、実施例1に示すAmi-DNA-miR399:[Am-C6]-TTTTTTTTTTTTTTTCAGGGCAACT(配列番号1)を使用した。miR156の検出におけるアミノ基修飾DNAプローブは、Ami-DNA-miR156([Am-C6] ]-TTTTTTTTTTTTTTTGTGCTCACT(配列番号5))を使用した。 Ami-DNA-miR399:[Am-C6]-TTTTTTTTTTTTTTTCAGGGCAACT (SEQ ID NO: 1) shown in Example 1 was used as an amino group-modified DNA probe for detection of miR399. Ami-DNA-miR156 ([Am-C6]]-TTTTTTTTTTTTTTTGGCTCACT (SEQ ID NO: 5)) was used as an amino group-modified DNA probe for detection of miR156.

miRNAの検出については、実施例2に示すのと同様にして行った。 Detection of miRNA was performed in the same manner as described in Example 2.

miR399の検出におけるビオチン化DNAプローブは配列番号3(CTCCTTTGGCA-[biotin])を用い、miR156の検出におけるビオチン化DNAプローブは配列番号6(CTCTTCTGTCA-[biotin])を用いた。 SEQ ID NO: 3 (CTCCTTTGGCA-[biotin]) was used as the biotinylated DNA probe for the detection of miR399, and SEQ ID NO: 6 (CTCTTCTGTCA-[biotin]) was used as the biotinylated DNA probe for the detection of miR156.

検出の結果を図20に示す。また、蛍光量を定量した際の蛍光像を図21に示す。 The results of detection are shown in FIG. FIG. 21 shows a fluorescence image obtained by quantifying the amount of fluorescence.

異なる標的miRNAに対してそれぞれ設けた固相化DNAプローブ領域において、対応する標的miRNAを特異的に検出することができた。また、複数の標的miRNAを含む試料からは、各標的miRNAをそれぞれの固相化DNAプローブ領域において同時に検出することができた。 The corresponding target miRNAs could be specifically detected in the immobilized DNA probe regions respectively provided for different target miRNAs. Moreover, from a sample containing multiple target miRNAs, each target miRNA could be detected simultaneously in each immobilized DNA probe region.

実施例9.タンパク質検出用流路チップの作製
<実施例9-1.コーティング/キャプチャー抗体の固相化>
(1)実施例1-1と同様にして、DNAプローブ/キャプチャー抗体固相用PDMS製デバイス(図7)を、アミノ基導入スライドガラスの上に搭載し、15分間脱気した後、DNAプローブ/キャプチャー抗体固相用PDMS製デバイスの液吸入口にシリンジポンプのチューブ先端を固定化した。
(2)10%グルタルアルデヒド溶液を流路へ導入し、室温で60分間インキュベーションした。
(3)水を流路へ導入(シリンジポンプ:3.0μl/min、15分間)し、流路を洗浄した。
(4)炭酸・重炭酸バッファー(pH9.6)(ELISA complete kit、Bioreba)で1000倍希釈のキャプチャー抗体(Cucumber mosaic virus(CMV)検出抗体、ELISA complete kit、Bioreba)を流路へ導入(20μl、シリンジポンプ:1.5μl/min、10分間)した。
(5)4℃で一晩インキュベーションした。この際、乾燥・蒸発防止のため、PDMS破片でウェルに蓋をした。
(6)洗浄バッファー(ELISA complete kit、Bioreba)で流路を洗浄(シリンジポンプ:3.0μl/min、15分間)した。
Example 9. Preparation of protein detection channel chip <Example 9-1. Immobilization of coating/capture antibody>
(1) In the same manner as in Example 1-1, the DNA probe/capture antibody immobilized PDMS device (Fig. 7) was mounted on an amino-group-introduced slide glass, degassed for 15 minutes, and then the DNA probe was / The tip of the syringe pump tube was fixed to the liquid inlet of the PDMS device for capture antibody immobilization.
(2) A 10% glutaraldehyde solution was introduced into the channel and incubated at room temperature for 60 minutes.
(3) Water was introduced into the channel (syringe pump: 3.0 μl/min, 15 minutes) to wash the channel.
(4) Introduce capture antibody (Cucumber mosaic virus (CMV) detection antibody, ELISA complete kit, Bioreba) diluted 1000 times with carbonate/bicarbonate buffer (pH 9.6) (ELISA complete kit, Bioreba) into the channel (20 μl) , syringe pump: 1.5 μl/min for 10 minutes).
(5) incubated overnight at 4°C; At this time, the wells were covered with PDMS pieces to prevent drying and evaporation.
(6) The channel was washed with a washing buffer (ELISA complete kit, Bioreba) (syringe pump: 3.0 μl/min, 15 minutes).

<実施例9-2.流路チップの作製>
(7)DNAプローブ/キャプチャー抗体固相用PDMS製デバイスをスライドガラスから剥離し、ブロワーで余分な水分をとばした。この際、スライドガラス上の、キャプチャー抗体を固相化したラインを、マーカーで印を付けた。続いて、あらかじめ脱気(15分間)しておいた検出用PDMS製デバイスを抗体固相化スライドガラスの上に搭載した。
(8)ブロッキング液(0.1 M lysine/1 x PBSバッファー背景)を流路へ導入し、室温で30分間インキュベーションした。
(9)洗浄バッファーで流路を洗浄(シリンジポンプ:3.0μl/min、5分間)した。
(10)ブロッキング液(1% BSA/1x PBSバッファー)を流路へ導入(シリンジポンプ:1.5μl/min、10分間)して、室温で60分間インキュベーションした。
(11)洗浄バッファーで流路を洗浄(シリンジポンプ:3.0μl/min、5分間)した。
<Example 9-2. Preparation of flow path chip>
(7) The PDMS device for DNA probe/capture antibody solid phase was peeled off from the slide glass, and excess water was blown off with a blower. At this time, the line on which the capture antibody was immobilized on the slide glass was marked with a marker. Subsequently, a detection PDMS device that had been degassed (for 15 minutes) in advance was mounted on the antibody-immobilized slide glass.
(8) A blocking solution (0.1 M lysine/1 x PBS buffer background) was introduced into the channel and incubated at room temperature for 30 minutes.
(9) The channel was washed with a washing buffer (syringe pump: 3.0 μl/min, 5 minutes).
(10) A blocking solution (1% BSA/1x PBS buffer) was introduced into the channel (syringe pump: 1.5 µl/min, 10 minutes) and incubated at room temperature for 60 minutes.
(11) The channel was washed with a washing buffer (syringe pump: 3.0 μl/min, 5 minutes).

実施例10.植物ウィルスの検出(Cucumber mosaic virus(CMV))
<実施例10-1.試料溶液の調製>
(1)未感染タバコ葉又はCMV感染タバコ葉の葉片(1 cm四方未満)を凍結破砕し、抽出バッファー(ELISA complete kit、Bioreba)中で、ホモジナイズした。この際、葉片破砕物:抽出バッファー=1:20(w/v)とした。
(2)植物組織等の残渣を沈めるために、遠心(6000 rpm、5min、4℃)した。
(3)上清の総タンパク質濃度を測定(ブラッドフォード法)し、0.67 mg/mlに抽出バッファーで調整して試料溶液(抗原)として使用した。
Example 10. Detection of plant virus (Cucumber mosaic virus (CMV))
<Example 10-1. Preparation of sample solution>
(1) Leaf pieces (less than 1 cm square) of uninfected tobacco leaves or CMV-infected tobacco leaves were freeze-crushed and homogenized in an extraction buffer (ELISA complete kit, Bioreba). At this time, crushed leaf pieces:extraction buffer=1:20 (w/v).
(2) Centrifugation (6000 rpm, 5 min, 4°C) was carried out to sink residue such as plant tissue.
(3) The total protein concentration of the supernatant was measured (Bradford method), adjusted to 0.67 mg/ml with an extraction buffer, and used as a sample solution (antigen).

<実施例10-2.試料溶液のインキュベーション>
(4)実施例9の流路チップのウェルから洗浄バッファーを除いて、~20μlの試料溶液をウェルにアプライし、流路へ試料溶液を導入(シリンジポンプ:0.2~1.0μl/min、30~60分間)した。
(5)4℃で一晩インキュベーションした。この際、乾燥防止のため、PDMSの切れ端でウェルに蓋をした。
(6)洗浄バッファーで流路を洗浄(シリンジポンプ:3.0μl/min、15分間)した。
<Example 10-2. Incubation of sample solution>
(4) Remove the washing buffer from the wells of the channel chip of Example 9, apply ~20 µl of the sample solution to the wells, and introduce the sample solution into the channel (syringe pump: 0.2-1.0 µl/min, 30- 60 minutes).
(5) incubated overnight at 4°C; At this time, the wells were covered with pieces of PDMS to prevent drying.
(6) The channel was washed with washing buffer (syringe pump: 3.0 μl/min, 15 minutes).

<実施例10-3.アルカリホスファターゼ(AP)標識抗体のインキュベーション>
(7)コンジュゲートバッファー(ELISA complete kit、Bioreba)で1000倍希釈のAP標識抗体を流路へ導入(20μl、シリンジポンプ:1.0μl/min、15分間)した。
(8)室温で2.5時間インキュベーションした。この際、乾燥防止のため、PDMSの切れ端でウェルに蓋をした。
(9)洗浄バッファーで流路を洗浄(シリンジポンプ:3.0μl/min、15分間)した。
<Example 10-3. Incubation of alkaline phosphatase (AP)-labeled antibody>
(7) An AP-labeled antibody diluted 1000-fold with a conjugate buffer (ELISA complete kit, Bioreba) was introduced into the channel (20 μl, syringe pump: 1.0 μl/min, 15 minutes).
(8) Incubated at room temperature for 2.5 hours. At this time, the wells were covered with pieces of PDMS to prevent drying.
(9) The channel was washed with a washing buffer (syringe pump: 3.0 μl/min, 15 minutes).

<実施例10-4.蛍光シグナルの経時測定>
(10)洗浄バッファーを除き、15μlのAP基質溶液(1mM AttoPhos、プロメガ)を流路に導入(シリンジポンプ:5.0~7.0μl/min、2分間)した。
(11)蛍光顕微鏡(画像解析ソフトMetaMorphを使用)による蛍光シグナルの経時測定を行った。条件は、以下のとおりである:
*5min毎30分間に渡って測定
*露光時間:500 ms~1 sec
*蛍光フィルタはU-FBVW(オリンパス)を使用
*1試料毎に、AP基質の導入から測定までを行う
(12)蛍光像から蛍光量を定量した(画像解析ソフトウェアImage J、アメリカ国立衛生研究所)。
<Example 10-4. Measurement of fluorescence signal over time>
(10) After removing the washing buffer, 15 μl of AP substrate solution (1 mM AttoPhos, Promega) was introduced into the channel (syringe pump: 5.0 to 7.0 μl/min, 2 minutes).
(11) Fluorescence signals were measured over time using a fluorescence microscope (using image analysis software MetaMorph). Conditions are as follows:
*Measured over 30 minutes every 5 minutes *Exposure time: 500 ms to 1 sec
* U-FBVW (Olympus) was used as the fluorescence filter. ).

蛍光シグナル値の変化量(傾き)を図22に示す。蛍光シグナル値の変化量(傾き)を比較することで、CMV感染タバコ葉抽出物試料からCMVウィルスを有意(p < 0.05)に検出することができた。 FIG. 22 shows the amount of change (inclination) in the fluorescence signal value. CMV virus was detected significantly (p<0.05) from the CMV-infected tobacco leaf extract sample by comparing the amount of change (slope) in the fluorescence signal value.

Claims (15)

(A)植物試料注入部、及び
(C)前記植物試料注入部Aと直接連結しており、且つ植物物質検出プローブ固定化領域を有する流路、
を含み、且つ
前記植物試料が植物組織の破砕液、篩管液、道管液、樹液、及び排水組織からの水液からなる群より選択される少なくとも1種である、流路チップ。
(A) a plant sample injection part, and (C) a channel directly connected to the plant sample injection part A and having a plant substance detection probe immobilization region,
and
The channel chip, wherein the plant sample is at least one selected from the group consisting of crushed plant tissue fluid, phloem fluid, vascular fluid, tree sap, and aqueous fluid from drainage tissue .
(A)植物試料注入部、
(B)植物試料排出部、及び
(C)前記植物試料注入部Aと前記植物試料排出部Bとを直接連結しており、且つ植物物質検出プローブ固定化領域を有する流路、
を含む、請求項1に記載の流路チップ。
(A) a plant sample injection unit;
(B) a plant sample discharge section; and (C) a channel directly connecting the plant sample injection section A and the plant sample discharge section B and having a plant substance detection probe immobilization region;
The channel chip according to claim 1, comprising:
前記植物物質が、核酸、タンパク質、ペプチド、糖鎖、細菌、ウイルス、及び低分子化合物からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1又は2に記載の流路チップ。 3. The channel chip according to claim 1, wherein the plant material is at least one selected from the group consisting of nucleic acids, proteins, peptides, sugar chains, bacteria, viruses, and low-molecular-weight compounds. 前記植物物質が環境応答遺伝子群、器官/組織/細胞の発生成長関連遺伝子群、ストレス応答遺伝子群等に直接コードされる生育状態の指標となる生体内分子群、環境応答遺伝子群、器官/組織/細胞の発生成長関連遺伝子群、ストレス応答遺伝子群等に間接的に生成される生育状態の指標となる生体内分子群、miR399、miR395、miR172、miR156等のmiRNA、siRNA、その他のnon-coding RNA、mRNA、 FTタンパク質、FTホモログタンパク質(TSFタンパク質、Hd3aタンパク質、RFT1タンパク質、ZCN8タンパク質等やAFTタンパク質等)、HY5タンパク質、CLAVATA3/ESR-relatedペプチド、C-TERMINALLY ENCODED PEPTIDEペプチド、CEP DOWNSTREAMタンパク質等の植物の維管束である篩管や道管を介して全身へ移行するシグナル分子群及び、篩管や道管といった植物の維管束を介して感染するウィルスに由来するRNA及びタンパク質群からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1~3のいずれかに記載の流路チップ。 Biomolecular groups, environmental response gene groups, organs/tissues that are directly encoded by the above-mentioned plant substances as indicators of growth state directly encoded by environmental response gene groups, organ/tissue/cell development/growth-related gene groups, stress response gene groups, etc. /In vivo molecular groups that are indicators of growth status indirectly generated by cell development and growth-related gene groups, stress response gene groups, etc., miRNAs such as miR399, miR395, miR172, miR156, siRNA, and other non-coding RNA, mRNA, FT protein, FT homolog protein (TSF protein, Hd3a protein, RFT1 protein, ZCN8 protein, etc., AFT protein, etc.), HY5 protein, CLAVATA3/ESR-related peptide, C-TERMINALLY ENCODED PEPTIDE peptide, CEP DOWNSTREAM protein, etc. A group consisting of a signal molecule group that is transmitted to the whole body through the sieve tube and the vessel, which is the vascular bundle of the plant, and a virus-derived RNA and protein group that infects through the plant vascular bundle such as the sieve tube and the vessel. The channel chip according to any one of claims 1 to 3, which is at least one selected from the above. 前記植物物質が1~4000種の植物物質である、請求項1~4のいずれかに記載の流路チップ。 The channel chip according to any one of claims 1 to 4, wherein the plant matter is 1 to 4000 kinds of plant matter. 植物の状態判定用である、請求項1~5のいずれかに記載の流路チップ。 The channel chip according to any one of claims 1 to 5, which is used for judging the condition of plants. 請求項1~6のいずれかに記載の流路チップを備える、植物試料注入装置。 A plant sample injection device comprising the channel chip according to any one of claims 1 to 6. 請求項1~6のいずれかに記載の流路チップを備える、植物物質検出装置。 A plant substance detection device comprising the channel chip according to any one of claims 1 to 6. 請求項1~6のいずれかに記載の流路チップを備える、植物の状態判定装置。 A plant condition determination device comprising the channel chip according to any one of claims 1 to 6. 請求項1~6のいずれかに記載の流路チップ、及び/又は請求項7に記載の植物試料注入装置を含む、植物物質検出キット。 A plant substance detection kit comprising the channel chip according to any one of claims 1 to 6 and/or the plant sample injection device according to claim 7. 請求項1~6のいずれかに記載の流路チップ、及び/又は請求項8に記載の植物物質検出装置を含む、植物物質検出キット。 A plant substance detection kit comprising the channel chip according to any one of claims 1 to 6 and/or the plant substance detection device according to claim 8. 請求項1~6のいずれかに記載の流路チップ、及び/又は請求項9に記載の植物状態判定装置を含む、植物の状態判定キット。 A plant state determination kit comprising the channel chip according to any one of claims 1 to 6 and/or the plant state determination device according to claim 9. (a)請求項1~6のいずれかに記載の流路チップの植物物質検出プローブ固定化領域に植物試料を接触させる工程、及び
(b)前記植物物質検出プローブ固定化領域上のシグナルを検出する工程、
を含み、且つ
前記植物試料が植物組織の破砕液、篩管液、道管液、樹液、及び排水組織からの水液からなる群より選択される少なくとも1種である、植物物質検出方法。
(a) the step of bringing a plant sample into contact with the plant substance detection probe-immobilized region of the channel chip according to any one of claims 1 to 6; and (b) detecting a signal on the plant substance detection probe-immobilized region. the process of
and
A method for detecting a plant substance , wherein the plant sample is at least one selected from the group consisting of crushed plant tissue fluid, phloem fluid, vascular fluid, tree sap, and aqueous fluid from drainage tissue .
(a)請求項1~6のいずれかに記載の流路チップの植物物質検出プローブ固定化領域に植物試料を接触させる工程、
(b)前記植物物質検出プローブ固定化領域上のシグナルを検出する工程、及び
(c)前記シグナルの値を指標として植物の状態を判定する工程、
を含み、且つ
前記植物試料が植物組織の破砕液、篩管液、道管液、樹液、及び排水組織からの水液からなる群より選択される少なくとも1種である、植物の状態判定方法。
(a) contacting a plant sample with the plant substance detection probe-immobilized region of the channel chip according to any one of claims 1 to 6;
(b) a step of detecting a signal on the plant substance detection probe-immobilized region; and (c) a step of determining the state of the plant using the signal value as an indicator;
and
A method for determining the state of a plant , wherein the plant sample is at least one selected from the group consisting of crushed plant tissue fluid, phloem fluid, vascular fluid, tree sap, and aqueous fluid from drainage tissue .
(a)請求項1~6のいずれかに記載の流路チップの植物物質検出プローブ固定化領域に植物試料を接触させる工程、
(b)前記植物物質検出プローブ固定化領域上のシグナルを検出する工程、
(c)前記シグナルの値を指標として植物の状態を判定する工程、及び
(d)前記判定の結果に基づいて、植物の栽培条件を調整する工程、
を含み、且つ前記植物試料が植物組織の破砕液、篩管液、道管液、樹液、及び排水組織からの水液からなる群より選択される少なくとも1種である、植物の栽培方法。
(a) contacting a plant sample with the plant substance detection probe-immobilized region of the channel chip according to any one of claims 1 to 6;
(b) detecting a signal on the plant substance detection probe-immobilized region;
(c) a step of determining the state of the plant using the signal value as an index; and (d) a step of adjusting plant cultivation conditions based on the result of the determination;
and wherein the plant sample is at least one selected from the group consisting of crushed plant tissue fluid, phloem fluid, vascular fluid, tree sap, and aqueous fluid from drainage tissue .
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