JP7208614B2 - Transformed plant and method for producing the same - Google Patents

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  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)

Description

本発明は、緑色植物の白色化が制御された形質転換植物、及びその作出方法に関する。より具体的には、本発明は、DNAメチル化制御機構を用いた自発的な枯死の誘導による形質転換植物の拡散防止技術に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a transgenic plant in which whitening of green plants is controlled, and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a technique for preventing spread of transformed plants by inducing spontaneous death using a DNA methylation control mechanism.

遺伝子組み換え(GM; Genetically Modified)により新たな形質を作物に導入する技術は、従来の交配育種では利用できなかった、異なる生物種の遺伝子を利用することができる。現在、この手法を用いて作出された複数のGM作物が商業的に栽培され、その面積を拡大させている。GM作物は、例えば自然界にはない特質を有する植物として、あるいは抗体等の医薬品の合成のための植物として利用されている。 The technique of introducing new traits into crops by genetic recombination (GM; Genetically Modified) makes it possible to use genes of different species that could not be used in conventional crossbreeding. Several GM crops produced using this technique are now being grown commercially and are expanding their area. GM crops are used, for example, as plants having characteristics not found in nature, or as plants for the synthesis of pharmaceuticals such as antibodies.

一方、GM作物栽培の問題点として、「GM作物の意図しない拡散と生態系への影響」が以前より指摘されている。 On the other hand, ``the unintended spread of GM crops and their impact on the ecosystem'' has long been pointed out as a problem of GM crop cultivation.

GM作物自体の野生化や、GM作物に導入された外来遺伝子の自然界への拡散等を防ぐ方法としては、GM作物の花粉・種子形成の抑制や、非形質転換体(既存の栽培品種)および近縁の野生植物との交雑防止が知られている。具体的には、不稔種子形質、雄性・雌性稔性抑制形質、葉緑体形質転換、周縁キメラ形質などを利用し、植物体や遺伝子の流出等を防ぐ方法である。 As a method to prevent GM crops from becoming wild and the spread of foreign genes introduced into GM crops into the natural world, suppression of pollen and seed formation in GM crops, non-transformants (existing cultivars) and It is known to prevent cross-breeding with closely related wild plants. Specifically, it is a method that utilizes sterile seed traits, male/female fertility suppression traits, chloroplast transformation, marginal chimera traits, and the like to prevent the outflow of plants and genes.

不稔種子形質は、GM作物の種子形成を直接阻害することにより、種子の拡散を防止する技術であり、ターミネーター技術とも呼ばれる。雄性・雌性稔性抑制形質は、花粉形成の阻害、花粉や雌ずいの生殖機能の抑制等により、遺伝子の拡散を防止する技術である。例えば、雄性生殖器官特異的に発現するプロモーターを用い、有害なタンパク質を組織特異的に作らせ、花粉形成を阻害する方法が報告されている(特許文献1及び2)。また、RNA干渉(RNAi)やゲノム編集技術を用い、減数分裂期や花粉形成期に機能する重要な遺伝子の発現を抑制させる等の方法も報告されている(特許文献3)。 Sterile seed trait is a technology that prevents seed dispersal by directly inhibiting seed formation in GM crops, also called terminator technology. Male/female fertility suppression traits are technologies that prevent the spread of genes by inhibiting pollen formation and suppressing the reproductive functions of pollen and pistils. For example, a method has been reported in which a promoter that expresses specific male reproductive organs is used to cause tissue-specific production of harmful proteins, thereby inhibiting pollen formation (Patent Documents 1 and 2). In addition, methods such as suppressing the expression of important genes that function during meiosis and pollen formation using RNA interference (RNAi) and genome editing technology have also been reported (Patent Document 3).

葉緑体形質転換は、葉緑体が母性遺伝する性質を利用し、花粉細胞に含まれない葉緑体ゲノムに外来遺伝子を導入することにより、花粉による遺伝子拡散を防ぐ方法である(特許文献4及び5)。周縁キメラ形質は、花粉細胞や胚珠細胞層がL2細胞層に由来することを利用し、外来遺伝子が表層のL1細胞層にのみ含まれるGM作物を作出する技術である(特許文献6)。これらの方法では、GM作物の外来遺伝子は花粉や種子には含まれないことになる。 Chloroplast transformation is a method of preventing gene diffusion by pollen by utilizing the maternal inheritance property of chloroplasts and introducing foreign genes into the chloroplast genome that is not contained in pollen cells (Patent document 4 and 5). Peripheral chimerism is a technique for producing GM crops in which foreign genes are contained only in the superficial L1 cell layer, utilizing the fact that pollen cells and ovule cell layers are derived from the L2 cell layer (Patent Document 6). These methods ensure that the foreign genes of the GM crop are not included in the pollen or seeds.

特開2006-109766JP 2006-109766 特開2007-289042JP 2007-289042 特開2010-187597JP 2010-187597 特開2006-075078JP 2006-075078 特開2009-225721JP 2009-225721 特開2010-200754JP 2010-200754

しかしながら、従来知られている上記の拡散防止技術には問題点や課題も含まれている。 However, the conventionally known anti-diffusion techniques have problems and problems.

例えば、不稔種子形質および雄性・雌性稔性抑制は、花器官のみを必要とする観賞用作物等では適用できるが、受粉後の果実や種子を商業生産する作物(トウモロコシ、ナタネ、ワタなど)には適用が難しい。受粉を必要としない単為結果品種の利用も考えられるが、適用可能な作物種や品種はごく一部に限定される。 For example, sterile seed traits and male/female fertility suppression can be applied to ornamental crops that require only flower organs, but crops that produce post-pollination fruits and seeds commercially (maize, rapeseed, cotton, etc.) difficult to apply to The use of parthenocarpic cultivars that do not require pollination is also conceivable, but applicable crop species and cultivars are limited to only a few.

葉緑体形質転換は、主にパーティクルガン法により葉緑体ゲノムに外来遺伝子を導入するが、再現性や作出効率に問題があり、安定した形質転換方法が確立されているのはタバコのみである。また周縁キメラ形質は、L1細胞層にのみ外来遺伝子を導入する方法が確立されておらず、作出効率が非常に低い。また、キメラ個体を選抜・作出するためには、外来遺伝子を導入した細胞から植物体へ再分化させる過程で、自然に誘導される変異等に頼るしかなく、積極的な作出は困難である。 In chloroplast transformation, foreign genes are introduced into the chloroplast genome mainly by the particle gun method, but there are problems with reproducibility and production efficiency. be. In addition, the production efficiency of periclinal chimerism is very low, because a method for introducing foreign genes only into the L1 cell layer has not been established. Moreover, in order to select and produce chimeric individuals, it is necessary to rely on mutations that are naturally induced in the process of redifferentiating cells into which foreign genes have been introduced into plants, and active production is difficult.

さらに、対象のGM作物が栄養繁殖性作物の場合や、故意または偶然に栄養繁殖(挿し木等によるクローン増殖)した場合、これらの従来技術だけでは自然界への拡散を防止するのは困難である。 Furthermore, if the target GM crop is a vegetatively propagated crop, or if it is intentionally or accidentally propagated vegetatively (clonal propagation by cuttings, etc.), it is difficult to prevent the spread of the GM crop into the natural world using these conventional techniques alone.

したがって現状では、花粉、果実、種子形成等を阻害せず、目的とする植物体の作出効率が高く、種子繁殖性と栄養繁殖性の作物種に適用可能なGM作物拡散防止技術は、ほぼ存在しないと言える。 Therefore, at present, there are almost no GM crop diffusion prevention technologies that do not interfere with pollen, fruit, seed formation, etc., are highly efficient in producing the desired plant body, and are applicable to seed- and vegetative-propagating crop species. I would say no.

今後、これまでGM作物として栽培されていない植物種が商業栽培された場合、想定外の新たなリスクが生じる可能性もある。それらのリスクを最小限にするためには、GM作物自体またはGM作物の花粉や種子の拡散を確実に防止する、これまでにない技術が必要であると考えられる。 In the future, unexpected new risks may arise if plant species that have not been cultivated as GM crops are commercialized. In order to minimize these risks, it is thought that a novel technology is required to reliably prevent the spread of GM crops themselves or pollen and seeds of GM crops.

そこで、本発明者等は、一定の商業栽培期間を経過した後に、自発的に枯死するシステムをGM作物に導入して拡散を防止する、新たな技術の開発を試みた。本システムは、新品種を作出する際にあらかじめ枯死するプログラムを同時に導入する前例のない技術である。本発明は、特定の遺伝子の発現を抑制して自発的な枯死を誘導する機構と、DNAメチル化/脱メチル化によって枯死誘導を制御する機構とを組み合わせて植物体に導入することを特徴とする。 Therefore, the present inventors have attempted to develop a new technology to prevent the spread of GM crops by introducing a system in which GM crops spontaneously wither and die after a certain period of commercial cultivation. This system is an unprecedented technology that simultaneously introduces a program that kills a new cultivar at the same time. The present invention is characterized by combining a mechanism that suppresses the expression of a specific gene to induce spontaneous death and a mechanism that regulates death induction by DNA methylation/demethylation and introduces them into a plant body. do.

より具体的には、本発明は以下を提供するものである。
1. 第1のポリヌクレオチド及び該ポリヌクレオチドの発現のための植物由来プロモーターを含む第1のベクターと、該プロモーターのメチル化を誘導する第2のポリヌクレオチドを含む第2のベクターとを植物に導入することを特徴とする、植物の形質転換方法。
2. 第1のベクター及び第2のベクターを同時に、又は別個に導入する、上記1記載の方法。
3. 第1のポリヌクレオチドがカロテノイド生合成遺伝子の発現を抑制するポリヌクレオチドである、上記1又は2記載の方法。
4. 第2のポリヌクレオチドが上記プロモーターの塩基配列と相補的な配列を含み、該プロモーターのメチル化を誘導するものである、上記1~3のいずれか記載の方法。
5. カロテノイド生合成遺伝子の発現を抑制するポリヌクレオチドを発現する第1のベクターと、該ポリヌクレオチドの発現を制御する植物由来プロモーターのメチル化を誘導する第2のベクターとを植物に導入することを含む、白色化が制御された形質転換植物の作出方法。
6. カロテノイド生合成遺伝子の発現を抑制することにより植物の白色化を誘導することを含む、形質転換植物における白色化の制御方法であって、
カロテノイド生合成遺伝子の発現の抑制が、植物由来プロモーターの制御下で発現し、該カロテノイド生合成遺伝子の塩基配列の一部に相補的な配列を有する第1のsiRNAによる抑制であり、
該プロモーターが、該プロモーターの塩基配列の一部に相補的な配列を有する第2のsiRNAの存在下でメチル化され、該第2のsiRNAの不存在下で脱メチル化される、
上記方法。
7. カロテノイド生合成遺伝子の発現を抑制する第1のポリヌクレオチドと、該第1のポリヌクレオチドの発現を制御する植物由来プロモーターとを含む第1のベクターと、該プロモーターのメチル化を誘導する第2のポリヌクレオチドを含む第2のベクターとを植物に導入して白色化が制御された形質転換植物を作出し、
該形質転換植物を栽培して、該第1のポリヌクレオチドの発現が制御され、かつ該第2のポリヌクレオチドを含まない後代植物を選択する
ことを含み、該後代植物が、自殖若しくは交配後に、又は栄養繁殖による栽培により、該プロモーターの脱メチル化により白色化することを特徴とする、形質転換植物の拡散を防止する方法。
8. 緑色組織の白色化が制御された形質転換植物であって、カロテノイド生合成遺伝子の発現を抑制するポリヌクレオチドが、該ポリヌクレオチドの発現を制御する植物由来プロモーターと共に導入された、上記植物。
9. 上記植物由来プロモーターが緑色組織特異的に発現を誘導するプロモーターである、上記8記載の植物。
10. 上記植物由来プロモーターがメチル化されている、上記8又は9記載の植物。
11. 更に上記植物由来プロモーターの配列に相補的な配列を有するRNAをコードするポリヌクレオチドが導入された、上記8~10のいずれか記載の植物。
12. 更に目的のタンパク質をコードする遺伝子が導入された、上記8~11のいずれか記載の植物。
13. 種子繁殖性又は栄養繁殖性である、上記8~12のいずれか記載の植物。
14. 上記1~7のいずれかに記載の方法に使用するための、又は上記8~13のいずれかに記載の植物を作出するための、カロテノイド生合成遺伝子の発現を抑制するポリヌクレオチドと、該ポリヌクレオチドの発現を制御する植物由来プロモーターとを含むベクター。
15. 上記1~7のいずれかに記載の方法に使用するための、又は上記11~13のいずれかに記載の植物を作出するための、上記プロモーターのメチル化を誘導するポリヌクレオチドを含むベクター。
More specifically, the present invention provides the following.
1. Introducing a first vector containing a first polynucleotide and a plant-derived promoter for expression of the polynucleotide and a second vector containing a second polynucleotide that induces methylation of the promoter into a plant A method for transforming a plant, characterized by:
2. 2. The method of claim 1, wherein the first vector and the second vector are introduced simultaneously or separately.
3. 3. The method according to 1 or 2 above, wherein the first polynucleotide is a polynucleotide that suppresses the expression of carotenoid biosynthetic genes.
4. 4. The method according to any one of 1 to 3 above, wherein the second polynucleotide contains a sequence complementary to the base sequence of the promoter and induces methylation of the promoter.
5. Including introducing into a plant a first vector that expresses a polynucleotide that suppresses the expression of carotenoid biosynthetic genes, and a second vector that induces methylation of a plant-derived promoter that controls the expression of the polynucleotide. , a method for producing transgenic plants with controlled whitening.
6. A method for controlling whitening in a transformed plant, comprising inducing whitening of the plant by suppressing the expression of carotenoid biosynthetic genes,
Suppression of carotenoid biosynthesis gene expression is suppression by a first siRNA that is expressed under the control of a plant-derived promoter and has a sequence complementary to a part of the nucleotide sequence of the carotenoid biosynthesis gene;
the promoter is methylated in the presence of a second siRNA having a sequence complementary to a portion of the nucleotide sequence of the promoter and demethylated in the absence of the second siRNA;
above method.
7. A first vector comprising a first polynucleotide that suppresses the expression of a carotenoid biosynthetic gene and a plant-derived promoter that controls the expression of the first polynucleotide, and a second vector that induces methylation of the promoter introducing a second vector containing a polynucleotide into a plant to produce a transformed plant with controlled whitening;
cultivating the transformed plant to select a progeny plant in which the expression of the first polynucleotide is regulated and which does not contain the second polynucleotide, wherein the progeny plant after selfing or crossing , or a method for preventing the spread of transformed plants, characterized in that by cultivation by vegetative propagation, whitening occurs due to demethylation of the promoter.
8. A transformed plant in which whitening of green tissue is controlled, wherein a polynucleotide that suppresses the expression of a carotenoid biosynthetic gene has been introduced together with a plant-derived promoter that controls the expression of the polynucleotide.
9. 9. The plant according to 8 above, wherein the plant-derived promoter is a promoter that induces expression in a green tissue-specific manner.
10. 10. The plant according to 8 or 9 above, wherein the plant-derived promoter is methylated.
11. 11. The plant according to any one of 8 to 10 above, further into which a polynucleotide encoding RNA having a sequence complementary to the sequence of the plant-derived promoter has been introduced.
12. 12. The plant according to any one of 8 to 11 above, further into which a gene encoding a protein of interest has been introduced.
13. 13. The plant according to any one of 8 to 12 above, which is seed-propagating or vegetatively propagating.
14. A polynucleotide that suppresses the expression of carotenoid biosynthetic genes for use in the method according to any one of 1 to 7 above or for producing the plant according to any one of 8 to 13 above, and the polynucleotide A vector comprising a plant-derived promoter that controls the expression of nucleotides.
15. A vector comprising a polynucleotide that induces methylation of the promoter for use in the method according to any one of 1 to 7 above or for producing the plant according to any one of 11 to 13 above.

本発明の方法により、形質転換植物の望ましくない形質の拡散防止を図ることができ、従来提案された方法と比較して、以下のような有利な特徴を有する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The method of the present invention makes it possible to prevent the spread of undesirable traits in transformed plants, and has the following advantageous features compared with conventionally proposed methods.

1)花粉、果実、種子形成等を阻害しない。
2)特別な遺伝子導入技術を必要とせず、アグロバクテリウム法などの従来の遺伝子組換え技術が使用できる。
3)種子繁殖性と栄養繁殖性のいずれの作物種にも適用可能である。
1) Does not interfere with pollen, fruit, seed formation, etc.
2) Conventional gene recombination techniques such as the Agrobacterium method can be used without the need for special gene introduction techniques.
3) It is applicable to both seed-propagating and vegetative-propagating crop species.

さらに、本発明の技術は、自動的な特定遺伝子の発現制御を用いるため、薬剤誘導性プロモーターとは異なり、植物体への薬剤処理による誘起は不要である。白色化し枯死するシステムは、全ての光合成植物が持っているカロテノイド生合成経路を阻害するものであるため、有用作物を含めたほとんどの植物に適用できる。また、内生のカロテノイド生合成の阻害なので、他の生物に対して毒性のある物質の使用や、植物体内部での有害物質の生成は生じない。なお、脱メチル化が葉全体で誘導されずに枯死しなかった場合でも、葉の一部が白色化し目立つため、拡散したGM個体や雑種を見つけることが容易である。 Furthermore, since the technique of the present invention uses automatic regulation of the expression of a specific gene, unlike drug-inducible promoters, it does not require induction by chemical treatment of plants. Since the whitening and dying system inhibits the carotenoid biosynthetic pathway of all photosynthetic plants, it can be applied to most plants including useful crops. In addition, since the endogenous carotenoid biosynthesis is inhibited, the use of substances toxic to other organisms and the production of harmful substances inside the plant body do not occur. Even if demethylation is not induced in the entire leaf and the plant does not die, a part of the leaf turns white and stands out, making it easy to find diffused GM individuals and hybrids.

DNAメチル化制御機構を用いたGM作物の拡散防止技術の概略を示す。An outline of diffusion prevention technology for GM crops using DNA methylation control mechanism is shown. 内生PDS遺伝子の発現をRNAiによって抑制することによって、植物の白色化による枯死が誘導される機構を模式的に示す。Schematic representation of the mechanism by which RNAi-mediated suppression of endogenous PDS gene expression induces plant death due to whitening. 内生PDS遺伝子の発現を抑制するRNAiの発現のためのプロモーターにメチル化を誘導する機構を模式的に示す。RNAiの抑制により、植物は正常に生育する。Schematic representation of the mechanism by which methylation is induced in promoters for RNAi expression that suppresses endogenous PDS gene expression. Suppression of RNAi allows plants to grow normally. メチル化誘導機構が遺伝子分離によって除去された後にプロモーターのメチル化が継続することを模式的に示す。RNAiの抑制が持続して植物は正常に生育する。Schematic representation of continued promoter methylation after the methylation-inducing machinery is removed by gene isolation. Plants grow normally with continued suppression of RNAi. プロモーターの脱メチル化によってRNAiによる内生PDS遺伝子の発現抑制が生じ、植物の自発的な枯死が誘導されることを模式的に示す。Schematic diagram showing that demethylation of a promoter results in RNAi-induced suppression of endogenous PDS gene expression, and spontaneous plant death is induced. 白色化が制御された植物体の写真を示す。A:致死性形質を導入した白色個体;B:2段階導入により白色個体の葉片から形成された緑色の不定芽及びその拡大図;C:メチル化が維持されたまま生育した緑色の葉を持つ個体(致死性形質の発現抑制の継続);D:後代における脱メチル化により白色化した個体(致死性形質の発現);E:部分的な脱メチル化により白色組織が混在している個体。4 shows a photograph of a plant with controlled whitening. A: White plants introduced with lethal trait; B: Green adventitious buds formed from leaf discs of white plants by two-step introduction and enlarged view thereof; C: Green leaves grown with methylation maintained. Individual (continuous suppression of lethal trait expression); D: Individual whitened by demethylation in progeny (expression of lethal trait); E: Individual mixed with white tissue due to partial demethylation. ターゲット配列のメチル化の有無をメチル化感受性制限酵素MaeII処理によって確認した結果を示す。第1及び第2のベクターが導入された個体(TS-1及びTS-2系統)ではメチル化感受性制限酵素MaeIIによる処理の有無にかかわらずターゲット配列が切断されず、ターゲット配列がメチル化されていることが示されたのに対し、第1ベクターのみを導入した個体(T-1系統)ではMaeII酵素処理によりターゲット配列が切断され、メチル化されていないことが示された。The results of confirming the presence or absence of methylation in the target sequence by treatment with a methylation-sensitive restriction enzyme MaeII are shown. In individuals into which the first and second vectors were introduced (TS-1 and TS-2 strains), the target sequence was not cleaved and the target sequence was methylated, regardless of the presence or absence of treatment with the methylation-sensitive restriction enzyme MaeII. On the other hand, it was shown that the target sequence was cleaved by MaeII enzymatic treatment in the individual (T-1 strain) into which only the first vector was introduced and was not methylated.

本発明は、植物における枯死の誘導と、枯死誘導の制御とを組み合わせることを特徴とする。以下、本発明の概略を、図1を参照しながら説明する。 The present invention is characterized by combining the induction of withering in plants and the control of withering induction. The outline of the present invention will be described below with reference to FIG.

植物における枯死を誘導する手法として、本発明では、外来性RNAi(PTGS;転写後抑制型ジーンサイレンシング)を用いた内生遺伝子の発現抑制を利用する。植物におけるRNAiによる内生遺伝子の発現抑制は当分野において知られており、当業者であれば本明細書の記載に基づいて実施することができる。 As a technique for inducing plant death, the present invention utilizes suppression of endogenous gene expression using exogenous RNAi (PTGS; post-transcriptional suppression gene silencing). Suppression of endogenous gene expression by RNAi in plants is known in the art, and a person skilled in the art can implement it based on the description of this specification.

本発明において選択される内生遺伝子は、カロテノイド生合成遺伝子に属する遺伝子である。カロテノイドは、光合成時に発生する活性酸素種や熱を除去する役割があり、カロテノイドを生合成できない場合、活性酸素によるストレスでクロロフィル生合成が阻害されて植物が白色化することが知られている。従って、植物の緑色組織においてカロテノイド生合成遺伝子の発現が抑制されることで、葉等の緑色組織が白色化し、やがて枯死することとなる。 The endogenous genes selected in the present invention are genes belonging to carotenoid biosynthetic genes. Carotenoids have the role of removing reactive oxygen species and heat generated during photosynthesis, and it is known that when carotenoid biosynthesis is not possible, chlorophyll biosynthesis is inhibited by stress caused by reactive oxygen, causing plants to turn white. Therefore, when the expression of carotenoid biosynthetic genes is suppressed in the green tissue of the plant, the green tissue of leaves and the like turns white, and the plant eventually dies.

光合成器官である緑色組織のみでこれらの発現制御を行うことにより、収穫される果実や種子への影響を最小限に抑えることができる。 By regulating their expression only in the green tissue, which is a photosynthetic organ, the influence on harvested fruits and seeds can be minimized.

植物の枯死誘導を制御する手法として、本発明では、DNAのメチル化・脱メチル化による制御機構を利用する。具体的には、上記の白色化(致死性形質)を誘導するプロモーター領域をメチル化のターゲット(外来性RNAi構造を用いたTGS;転写抑制型ジーンサイレンシング)とすることで、致死性形質の発現を抑制することができる(図1中央)。この発現抑制は一時的なものとすることができ、その後、メチル化された領域の脱メチル化現象を利用して、「致死性形質の発現抑制」を「解除」させ自発的な枯死を誘導することができる(図1右左)。 In the present invention, a control mechanism by DNA methylation/demethylation is used as a method for controlling plant death induction. Specifically, the promoter region that induces the above-mentioned whitening (lethal trait) is targeted for methylation (TGS using exogenous RNAi structure; transcriptional repressive gene silencing), thereby suppressing the lethal trait. Expression can be suppressed (Fig. 1 center). This suppression of expression can be temporary, and then the demethylation phenomenon of the methylated region is used to "release" the "suppression of the lethal trait" and induce spontaneous death. (Fig. 1 right and left).

本発明の方法により、致死性形質の発現時期を制御することで、GM作物の拡散を防除することができる。致死性形質の誘導時期は、果実や種子の収穫直後(栽培期間の終了後)、種子繁殖の次世代から数世代後、栄養繁殖の1年から数年後とすることができる(図1右)。また、この致死性形質を導入したGM作物の花粉は、優性形質として通常の遺伝法則に従うため、花粉の飛散によって周辺の非GM作物との雑種種子が形成された場合でも、その種子は発芽後に白色化し、自発的に枯死する(図1左)。従って、GM作物のDNA分子は長くても数世代先までしか遺伝せず、GM作物当代だけでなく雑種後代への拡散も、確実に防止することができる。 The method of the present invention can control the spread of GM crops by controlling the time of expression of the lethal trait. The lethal trait can be induced immediately after fruit or seed harvest (after the cultivation period is over), several generations after seed propagation, and one to several years after vegetative propagation (Fig. 1, right). ). In addition, pollen from GM crops into which this lethal trait has been introduced follows normal genetic rules as a dominant trait. It turns white and spontaneously dies (Fig. 1, left). Therefore, the DNA molecules of GM crops are inherited only for several generations at the longest, and the spread of the DNA molecules not only to the present generation of GM crops but also to the hybrid progeny can be reliably prevented.

本発明は、以下により詳細に記載する方法及び植物を提供するものである。 The present invention provides methods and plants as described in more detail below.

植物の形質転換方法/形質転換植物の作出方法
第1の態様として、本発明は、第1のポリヌクレオチド及び該ポリヌクレオチドの発現のためのプロモーターを含む第1のベクターと、該プロモーターのメチル化を誘導する第2のポリヌクレオチドを含む第2のベクターとを植物に導入することを特徴とする、植物の形質転換方法を提供する。
As a first aspect, the present invention provides a first vector comprising a first polynucleotide and a promoter for expressing the polynucleotide, and methylation of the promoter. and a second vector containing a second polynucleotide that induces a plant transformation method.

本発明の方法の対象となる植物は、緑色組織を有する植物、言い換えればクロロフィルを有する植物であればいずれでも良いが、本発明の目的を考慮すれば、草本類である。植物は、一年草及び多年草のいずれであっても良く、また、単子葉植物、双子葉植物のいずれであっても良い。植物は、観賞用の花卉植物、食用の野菜・果物等の農作物等の植物であっても良く、あるいは遺伝子組み換えによる物質生産に利用されるタバコ、ダイズ、トウモロコシ、ナタネ、ジャガイモ、トマト等の植物であっても良い。 The target plant for the method of the present invention may be any plant that has green tissue, in other words, a plant that has chlorophyll, but considering the object of the present invention, it is herbaceous. The plant may be either an annual plant or a perennial plant, and may be either a monocotyledonous plant or a dicotyledonous plant. Plants may be plants such as ornamental flowering plants, edible vegetables and fruits, and other agricultural crops, or plants such as tobacco, soybean, corn, rapeseed, potato, tomato, etc. that are used for material production by genetic recombination. can be

例えば、本発明の対象となる植物は、アサガオ、ヒマワリ、コスモス、スイートピー、マリーゴールド、パンジー、ビオラ、デイジー、キンギョソウ、ガーベラ、キキョウ、ミント、ローズマリー、ラベンダー、クレマチス、カンナ、シクラメン、キク、バラ、カーネーション、ペチュニア、カスミソウ等であり得る。また、本発明の対象となる植物は、例えばイネ、ムギ、トウモロコシ、ネギ、ユリ、ラン、ダイズ、ナタネ、キャベツ、レタス、タバコ、トマト、イチゴ、ナス、ニンジン、バレイショ、ワタ等であり得る。 For example, plants targeted by the present invention include morning glory, sunflower, cosmos, sweet pea, marigold, pansy, viola, daisy, snapdragon, gerbera, bellflower, mint, rosemary, lavender, clematis, canna, cyclamen, chrysanthemum, and rose. , carnation, petunia, gypsophila, and the like. In addition, the target plants of the present invention can be rice, wheat, corn, green onion, lily, orchid, soybean, rapeseed, cabbage, lettuce, tobacco, tomato, strawberry, eggplant, carrot, potato, cotton, and the like.

本発明の対象となる植物にはまた、特に限定するものではないが、種子繁殖性植物及び栄養繁殖性植物が含まれる。種子繁殖性植物とは、種子によって繁殖し得る植物をいい、栄養繁殖性植物とは、種子による繁殖が可能であるか否かによらず、地下茎、塊茎、塊根、鱗茎、むかご等の親植物の栄養体の一部が次世代の植物となり得るものをいう。植物は、種子繁殖性植物であっても栄養繁殖を行うことがあることが知られている。栄養繁殖性植物としては、限定するものではないが、例えばタマネギ、ニンニク、ユリ、ジャガイモ、サトイモ、ヤマイモ、サツマイモ、イチゴ、ハス、バラ、カーネーション、キク、チューリップ、シクラメン等が挙げられる。 Plants of interest in the present invention also include, but are not limited to, seed-propagating plants and vegetatively propagating plants. Seed-propagating plants refer to plants that can be propagated by seeds, and vegetatively propagating plants are parent plants such as rhizomes, tubers, tuberous roots, bulbs, and brambles, regardless of whether or not they can be propagated by seeds. Part of the vegetative body of the plant can become the next generation plant. It is known that plants, even seed-propagating plants, may undergo vegetative propagation. Examples of vegetative propagation plants include, but are not limited to, onions, garlic, lilies, potatoes, taro, yams, sweet potatoes, strawberries, lotus, roses, carnations, chrysanthemums, tulips, cyclamen, and the like.

第1のベクター
本発明の方法のために植物に導入される第1のベクターは、第1のポリヌクレオチド及び該ポリヌクレオチドの発現のためのプロモーターを含む。第1のポリヌクレオチドとしては、特に限定するものではないが、例えば植物の緑色組織の白色化の制御のために使用し得るポリヌクレオチドであり得る。そのようなポリヌクレオチドとして、植物に内在するカロテノイド生合成遺伝子の発現を抑制するポリヌクレオチドが挙げられる。
First Vector The first vector to be introduced into the plant for the method of the present invention comprises a first polynucleotide and a promoter for expression of said polynucleotide. The first polynucleotide is not particularly limited, but may be, for example, a polynucleotide that can be used to control whitening of green tissue of plants. Examples of such polynucleotides include polynucleotides that suppress the expression of carotenoid biosynthetic genes endogenous to plants.

植物の緑色組織は、植物において光合成が行われている組織であり、主に葉及び茎が該当する。緑色組織にはクロロフィルが存在しており、クロロフィルの生合成が阻害された場合、植物の緑色組織が作られず(白色化)、光合成ができないために枯死することになる。 The green tissue of a plant is a tissue in which photosynthesis is performed in the plant, and leaves and stems mainly correspond to it. Green tissue contains chlorophyll, and if chlorophyll biosynthesis is inhibited, the plant will not produce green tissue (whitening) and will die because photosynthesis will not be possible.

クロロフィルは、L-グルタミン酸から出発する多段階の生合成経路によって生合成されることが知られている(例えば蛋白質 核酸 酵素 Vol.41、No.2、1996年、pp.136-145)。従って、この経路に関与するクロロフィル生合成遺伝子の阻害によって植物の白色化及び枯死をもたらすためには、複数の遺伝子を標的とする必要があると想定される。 Chlorophyll is known to be biosynthesized through a multistep biosynthetic pathway starting from L-glutamic acid (for example, Protein Nucleic Acid Enzyme Vol.41, No.2, 1996, pp.136-145). Therefore, it is envisioned that multiple genes would need to be targeted in order for inhibition of the chlorophyll biosynthetic genes involved in this pathway to lead to plant whitening and mortality.

一方、光合成を行う植物では、ルテイン及びβ-カロテン等の種々のカロテノイドが存在するが、その全てが非メバロン酸経路で生じたイソペンテニル二リン酸とジメチルアリル二リン酸等の縮合により合成されるフィトエンから、様々な酵素が関与する同じ生合成経路を介して葉緑体内で生合成されることが知られている。 On the other hand, in plants that perform photosynthesis, there are various carotenoids such as lutein and β-carotene, all of which are synthesized by condensation of isopentenyl diphosphate and dimethylallyl diphosphate, etc., which are produced in the non-mevalonic acid pathway. Phytoene is known to be biosynthesized in chloroplasts via the same biosynthetic pathway involving various enzymes.

上記の通り、カロテノイドを生合成できない場合、活性酸素によるストレスでクロロフィル生合成が阻害されるため、本発明において、カロテノイドの生合成を抑制することによって植物の白色化及び枯死を誘導することが好ましい。 As described above, when carotenoid biosynthesis is not possible, chlorophyll biosynthesis is inhibited by stress caused by active oxygen. Therefore, in the present invention, it is preferable to induce whitening and death of plants by suppressing carotenoid biosynthesis. .

カロテノイドの生合成経路に関与する遺伝子群の遺伝子を本明細書において「カロテノイド生合成遺伝子」という。カロテノイド生合成遺伝子としては、例えばリコペン合成までの段階で作用するフィトエン合成酵素(PSY)、フィトエン不飽和化酵素(PDS)、ζ-カロテン異性化酵素(Z-ISO)、ζ-カロテン不飽和化酵素(ZDS)、及びカロテン異性化酵素(CRTISO)、リコペンから各種カロテノイドが合成される段階で作用するリコペンβ-シクラーゼ(LCYb)等の酵素をコードする遺伝子が挙げられる。 Genes in the gene group involved in the carotenoid biosynthetic pathway are referred to herein as "carotenoid biosynthetic genes". Examples of carotenoid biosynthetic genes include phytoene synthase (PSY), phytoene desaturase (PDS), ζ-carotene isomerase (Z-ISO), and ζ-carotene desaturation, which act in the steps up to lycopene synthesis. Genes encoding enzymes such as enzymes (ZDS), carotene isomerase (CRTISO), and lycopene β-cyclase (LCYb) that acts in the step of synthesizing various carotenoids from lycopene can be mentioned.

カロテノイド生合成経路はリコペン以降は2つの経路となっており、また、フィトエンを基質としてフィトエン不飽和化酵素の作用により生成する9,15,9'-トリ-シス-ζ-カロテン以降は吸収スペクトルが可視光の波長域にあるため、その存在によって植物体に着色が見られる。カロテノイド生合成を効果的に阻害するためには、リコペン合成よりも上流のステップを阻害することが好ましい。そのようなカロテノイド生合成遺伝子の中で、フィトエン不飽和化酵素等を好適に使用することができる。フィトエン不飽和化酵素遺伝子の配列は、例えばNCBIからGene ID: 107761716(phytoene synthase 2)として入手することができる。 There are two carotenoid biosynthetic pathways after lycopene, and 9,15,9'-tri-cis-ζ-carotene, which is produced from phytoene as a substrate by the action of phytoene desaturase, has an absorption spectrum. is in the visible light wavelength range, its presence causes coloration in the plant body. In order to effectively inhibit carotenoid biosynthesis, it is preferable to inhibit steps upstream of lycopene synthesis. Among such carotenoid biosynthetic genes, phytoene desaturase and the like can be preferably used. The sequence of the phytoene desaturase gene is available, for example, from NCBI as Gene ID: 107761716 (phytoene synthase 2).

カロテノイド生合成遺伝子の発現を抑制するポリヌクレオチドとしては、これらの遺伝子の転写を抑制するもの、転写後の翻訳を抑制するものが好適に使用可能であり、特に限定するものではない。例えば、ターゲットとする遺伝子から転写されたmRNAの塩基配列と相補的な配列を含み、mRNAの分解を誘導するsiRNA(small interfering RNA)を挙げることができる。尚、第1のポリヌクレオチドから発現するsiRNAを、下記で説明する第2のsiRNAとの混同を避けるために、本明細書において第1のsiRNAと記載する場合がある。 Polynucleotides that suppress the expression of carotenoid biosynthetic genes are not particularly limited, and those that suppress transcription of these genes and those that suppress post-transcriptional translation can be suitably used. Examples thereof include siRNA (small interfering RNA) that contains a sequence complementary to the base sequence of mRNA transcribed from the target gene and induces degradation of mRNA. To avoid confusion with the second siRNA described below, the siRNA expressed from the first polynucleotide may be referred to as the first siRNA in this specification.

siRNAは、21~23塩基対からなる低分子二本鎖RNAであるが、細胞へのsiRNAの導入は、合成したsiRNAの導入の他に、siRNAを発現するベクターを利用する方法が知られている。この場合、ターゲットとする塩基配列と相補的な配列と、この配列に対して相補的な逆向きの配列とを含み、発現後にヘアピンを形成するようなRNAi構造をコードするDNA配列をベクターに組み込むことができる。細胞中に導入されたベクターはゲノム中に組み込まれるため、長期にわたるsiRNAの発現を実現することができる。第1のベクターに組み込むべきRNAi構造は、ターゲットとなる塩基配列情報に基づいて、その発現を抑制し得るものを適宜設計し、構築することができる。 siRNA is a low-molecular-weight double-stranded RNA consisting of 21 to 23 base pairs, and for introduction of siRNA into cells, in addition to introduction of synthetic siRNA, a method using a vector that expresses siRNA is known. there is In this case, a DNA sequence encoding an RNAi structure that includes a sequence complementary to the target nucleotide sequence and a reverse sequence complementary to this sequence and that forms a hairpin after expression is incorporated into a vector. be able to. Since the vector introduced into the cell is integrated into the genome, long-term siRNA expression can be achieved. The RNAi structure to be incorporated into the first vector can be appropriately designed and constructed based on the target base sequence information to suppress its expression.

上記プロモーターによる発現誘導によって上記第1のポリヌクレオチドが発現することで、カロテノイド生合成遺伝子の転写によって生じるmRNAが分解され、結果としてカロテノイド生合成遺伝子の発現が抑制される。カロテノイド生合成遺伝子の発現が抑制された結果、植物は白色化を生じ、光合成ができなくなるために枯死する(図2A)。 Expression of the first polynucleotide by expression induction by the promoter degrades mRNA produced by transcription of the carotenoid biosynthesis genes, resulting in suppression of the expression of the carotenoid biosynthesis genes. As a result of suppression of the expression of carotenoid biosynthetic genes, the plants become white and die due to the inability of photosynthesis (Fig. 2A).

上記第1のポリヌクレオチドの発現のためのプロモーターとしては、特に限定するものではないが、植物由来プロモーターが好ましく、例えば緑色組織特異的に発現を誘導し得るプロモーターを使用することができる。そのようなプロモーターは当分野において知られており、例えばアサガオ由来クロロフィル生合成関連遺伝子プロモーター(PnZIPp)、シロイヌナズナ由来クロロフィルa/b結合タンパク質遺伝子プロモーター(AtCAB3p)、シロイヌナズナ由来クロロフィル分解酵素遺伝子プロモーター(AtCLH1p)、シロイヌナズナ由来光化学系II酸素発生複合体タンパク質遺伝子プロモーター(AtOEC33p)、シロイヌナズナ由来プラストシアニン遺伝子プロモーター(AtPC2p)等を好適に使用することができる。 The promoter for expressing the first polynucleotide is not particularly limited, but is preferably a plant-derived promoter, and for example, a promoter capable of specifically inducing expression in green tissue can be used. Such promoters are known in the art, for example, morning glory-derived chlorophyll biosynthesis-related gene promoter (PnZIPp), Arabidopsis thaliana-derived chlorophyll a/b binding protein gene promoter (AtCAB3p), Arabidopsis thaliana-derived chlorophyll degrading enzyme gene promoter (AtCLH1p). , Arabidopsis thaliana-derived photosystem II oxygen-generating complex protein gene promoter (AtOEC33p), Arabidopsis thaliana-derived plastocyanin gene promoter (AtPC2p), and the like can be preferably used.

タバコにおいて、フィトエン不飽和化酵素の発現を抑制するRNAi構造をカリフラワーモザイクウイルス(CaMV)35Sプロモーター等の誘導によって全身的に過剰発現させて白色化させ得ることは、すでに広く知られている(例えばTao Wang et al., New Phytologist (2005) 167: 751-760)。しかしながら、緑色組織特異的プロモーター等を用いて植物を白色化して枯死を誘導した例は知られていない。 It is already widely known that in tobacco, an RNAi structure that suppresses the expression of phytoene desaturase can be systemically overexpressed by induction of the cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter or the like to cause whitening (for example, Tao Wang et al., New Phytologist (2005) 167: 751-760). However, there is no known example of using a green tissue-specific promoter or the like to whiten a plant and induce its death.

第2のベクター
本発明の方法は、上記の第1のベクターと共に、緑色組織特異的に発現を誘導し得る上記プロモーターのメチル化を誘導する第2のポリヌクレオチドを含む第2のベクターを植物に導入することを特徴とする。第1のベクターと第2のベクターとは、それぞれ異なるゲノム領域に組み込まれると想定される(図2B)。
Second vector In the method of the present invention, a second vector containing a second polynucleotide that induces methylation of the promoter capable of inducing expression in a green tissue-specific manner is added to a plant together with the first vector. It is characterized by introducing The first vector and the second vector are assumed to integrate into different genomic regions (Fig. 2B).

第2のポリヌクレオチドとしては、限定するものではないが、例えば上記プロモーターの塩基配列と相補的な配列を含み、それによってプロモーターのメチル化を誘導し得るものが挙げられる。塩基のメチル化による遺伝子発現の制御はエピゲノム編集とも呼ばれており、植物において、外来又は内在遺伝子のプロモーター領域の塩基をメチル化することによって遺伝子発現を制御できることが報告されている(D. Miki et al., Plant and Cell Physiology, Vol. 45, Issue 4, 15 April 2004, 490-495; 及びS. Bai et al., Journal of Experimental Botany, 1-10, 2011)。 Examples of the second polynucleotide include, but are not limited to, those that contain a sequence complementary to the nucleotide sequence of the above-mentioned promoter, thereby inducing methylation of the promoter. Regulation of gene expression by base methylation is also called epigenome editing, and it has been reported that gene expression can be regulated by base methylation in the promoter regions of foreign or endogenous genes in plants (D. Miki et al., Plant and Cell Physiology, Vol. 45, Issue 4, 15 April 2004, 490-495; and S. Bai et al., Journal of Experimental Botany, 1-10, 2011).

本発明の方法において、例えば上記第1のポリヌクレオチドの発現のためのプロモーターがアサガオ由来クロロフィル生合成関連遺伝子プロモーター(PnZIPp)である場合、第2のポリヌクレオチドはPnZIPpの部分配列に相補的な配列を含むsiRNAを発現するポリヌクレオチドであり得る。従って、第2のポリヌクレオチドは、限定するものではないが、PnZIPpの塩基配列の一部と相補的な配列と、この配列に対して相補的な逆向きの配列とを含み、発現後にヘアピンを形成するようなRNAi構造をコードするDNA配列であり得る。 In the method of the present invention, for example, when the promoter for expression of the first polynucleotide is the morning glory-derived chlorophyll biosynthesis-related gene promoter (PnZIPp), the second polynucleotide is a sequence complementary to a partial sequence of PnZIPp can be a polynucleotide that expresses an siRNA comprising Therefore, the second polynucleotide includes, but is not limited to, a sequence complementary to a portion of the base sequence of PnZIPp and a reverse sequence complementary to this sequence, and forms a hairpin after expression. It can be a DNA sequence that encodes an RNAi structure that forms.

第2のポリヌクレオチドから発現するsiRNA(本明細書において第2のsiRNAと記載する場合がある)は、上記第1のポリヌクレオチドの発現のためのプロモーターの塩基配列の一部に相補的な配列を有し、プロモーターのメチル化を誘導し得る。本発明者等は、第1のベクターにおいて第1のポリヌクレオチドの発現を誘導し得るプロモーターが、該プロモーターに対するRNAiによりメチル化され、結果として、第1及び第2のベクターが導入された植物では、第1のポリヌクレオチドの転写が抑制されることを確認した。このような植物では、致死性形質である白色化が抑制され、正常に生育することができる。 The siRNA expressed from the second polynucleotide (which may be referred to as the second siRNA herein) has a sequence complementary to part of the base sequence of the promoter for expressing the first polynucleotide and can induce promoter methylation. The present inventors found that the promoter capable of inducing the expression of the first polynucleotide in the first vector is methylated by RNAi against the promoter, and as a result, in plants into which the first and second vectors have been introduced , confirmed that the transcription of the first polynucleotide was repressed. In such plants, whitening, which is a lethal trait, is suppressed and can grow normally.

本発明者等は更に、第1及び第2のベクターが導入された植物の後代で、交配による遺伝的な分離によって第1のベクターのみを含む植物では、第1のポリヌクレオチドが転写されることで、致死性形質(白色化)が生じて枯死することも確認した。そのような植物では、第1のポリヌクレオチドの発現を誘導するプロモーターの脱メチル化が生じていた。 The present inventors further found that in progeny of plants into which the first and second vectors have been introduced, the first polynucleotide is transcribed in plants containing only the first vector due to genetic segregation by mating. It was also confirmed that lethal traits (whitening) occurred and the plants withered. In such plants, demethylation of the promoter that induces expression of the first polynucleotide had occurred.

すなわち、上記第1のポリヌクレオチドの発現のためのプロモーターは、第2のsiRNAの存在下でメチル化され、該第2のsiRNAの不存在下で脱メチル化され得る。 That is, the promoter for expression of the first polynucleotide can be methylated in the presence of the second siRNA and demethylated in the absence of the second siRNA.

メチル化は、ゲノム塩基配列にCGやCNG(Nはすべての塩基)がある場合に、C(シトシン)がメチル化される現象である。上記のプロモーターのメチル化は、例えばメチル化感受性制限酵素解析又はバイサルファイトシークエンス解析によって確認することができる。 Methylation is a phenomenon in which C (cytosine) is methylated when CG or CNG (N is all bases) is present in the genome base sequence. Methylation of the promoter can be confirmed by, for example, methylation-sensitive restriction enzyme analysis or bisulfite sequence analysis.

メチル化感受性制限酵素は、その切断のための認識部位がメチル化されていると切断しないため、切断の有無でメチル化の有無を容易に知ることができる。そのようなメチル化感受性制限酵素としては、当分野で使用されているものを適宜使用することができ、特に限定するものではないが、例えばMaeIIを好適に使用することができる。 Methylation-sensitive restriction enzymes do not cleave if the recognition site for cleavage is methylated, so the presence or absence of methylation can be easily determined from the presence or absence of cleavage. As such a methylation-sensitive restriction enzyme, those used in the art can be appropriately used, and MaeII, for example, can be preferably used, although not particularly limited.

また、ゲノムDNAのバイサルファイト処理を行うことで、メチル化されていないシトシン(非メチル化シトシン)はU(ウラシル)へ変換され、メチル化されたシトシン(メチル化シトシン)は変換されない。したがって、バイサルファイト処理後の非メチル化DNAとメチル化DNAは異なる塩基配列を持つため、それぞれのサンプルから取得された塩基配列についてPCR増幅及びシーケンス解析を行うことで、メチル化シトシンの存在及び位置の情報を得ることができる。 In addition, by bisulfite treatment of genomic DNA, unmethylated cytosine (unmethylated cytosine) is converted to U (uracil), and methylated cytosine (methylated cytosine) is not converted. Therefore, since unmethylated DNA and methylated DNA after bisulfite treatment have different base sequences, the presence and position of methylated cytosines can be confirmed by performing PCR amplification and sequence analysis on the base sequences obtained from each sample. information can be obtained.

上記第2のポリヌクレオチドは、その発現を誘導し得るプロモーターと共に第2のベクターに含むことができる。第2のポリヌクレオチドの発現を誘導するために用いられるプロモーターとしては、特に限定するものではないが、好ましくは全身発現性のプロモーター、例えばポリユビキチン遺伝子プロモーター、カリフラワーモザイクウイルス(CaMV)35Sプロモーター、シロイヌナズナ由来AtU6-26プロモーター、アグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)T-DNA由来ノパリン合成酵素遺伝子(NOS)プロモーター等を挙げることができる。例えば、ミヤコグサ由来ポリユビキチン遺伝子プロモーター(LjUbip)等を好適に使用することができる。第2のポリヌクレオチドの発現によって、第1のポリヌクレオチドの発現を誘導するプロモーターに対するRNAiが誘導される。 The second polynucleotide can be contained in a second vector together with a promoter capable of inducing its expression. The promoter used to induce the expression of the second polynucleotide is not particularly limited, but is preferably a systemic promoter such as polyubiquitin gene promoter, cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter, Arabidopsis thaliana. derived AtU6-26 promoter, Agrobacterium tumefaciens T-DNA derived nopaline synthase gene (NOS) promoter, and the like. For example, Lotus japonicus-derived polyubiquitin gene promoter (LjUbip) and the like can be preferably used. Expression of the second polynucleotide induces RNAi against the promoter that drives expression of the first polynucleotide.

ベクターの植物への導入
第1のベクター及び第2のベクターは同時に、又は別個に植物に導入することができる。
Introduction of Vectors into Plants The first vector and the second vector can be introduced into plants simultaneously or separately.

植物へのベクターの導入は、当分野において通常行われている技術のいずれを用いても良く、例えばアグロバクテリウム法、パーティクルガン法、エレクトロポレーション法等を好適に使用することができる。ベクターの導入のために用いる植物は、植物体、植物器官、植物組織片を使用しても良く、またカルスやプロトプラストを調製して使用しても良い。 For introduction of the vector into plants, any technique commonly used in the art may be used, and for example, the Agrobacterium method, particle gun method, electroporation method and the like can be preferably used. Plants used for vector introduction may be plant bodies, plant organs, or plant tissue pieces, or callus or protoplasts may be prepared and used.

ベクターが導入された植物は、例えばベクター中に組み込まれた選択マーカー遺伝子の発現の有無を利用して選択することができる。選択マーカー遺伝子としては、特に限定するものではないが、例えば当分野において通常使用される抗生物質耐性遺伝子を好適に使用することができる。この場合、第1のベクターと第2のベクターとに異なる抗生物質耐性遺伝子を組み込み、それぞれのベクターの導入を識別できるようにすることが好ましい。好適に使用され得る抗生物質耐性遺伝子としては、限定するものではないが、例えばカナマイシン耐性遺伝子、ネオマイシン耐性遺伝子、アンピシリン耐性遺伝子、ハイグロマイシン耐性遺伝子等が挙げられる。 Plants into which the vector has been introduced can be selected, for example, by using the presence or absence of expression of a selectable marker gene incorporated into the vector. The selectable marker gene is not particularly limited, but for example, an antibiotic resistance gene commonly used in the art can be preferably used. In this case, it is preferable to incorporate different antibiotic resistance genes into the first vector and the second vector so that introduction of each vector can be distinguished. Antibiotic resistance genes that can be preferably used include, but are not limited to, kanamycin resistance gene, neomycin resistance gene, ampicillin resistance gene, hygromycin resistance gene, and the like.

植物へのベクターの導入はまた、PCR法、サザンハイブリダイゼーション法、ノーザンハイブリダイゼーション法、ウェスタンブロッティング法等によって確認することができる。 Introduction of the vector into plants can also be confirmed by PCR, Southern hybridization, Northern hybridization, Western blotting, and the like.

第1及び第2のベクターには、上記のポリヌクレオチド、プロモーター、選択マーカー遺伝子に加えて、エンハンサー、インシュレーター、ターミネーター、ポリA配列等を適宜組み込むことができる。 In the first and second vectors, enhancers, insulators, terminators, poly-A sequences and the like can be appropriately incorporated in addition to the above polynucleotides, promoters and selectable marker genes.

上記した本発明の構成及び特徴は、以下に記載する本発明の更なる態様においても同様に関連するものであり、従って、更なる態様において異なる記載がない限り、第1の態様で記載した構成及び特徴を有するものと理解されたい。 The configurations and features of the invention described above are equally relevant in the further aspects of the invention described below, and thus the configurations described in the first aspect, unless stated otherwise in the further aspects. and characteristics.

白色化が制御された形質転換植物の作出方法
第2の態様として、本発明は、カロテノイド生合成遺伝子の発現を抑制するポリヌクレオチドを発現する第1のベクターと、該ポリヌクレオチドの発現を制御するプロモーターのメチル化を誘導する第2のベクターとを植物に導入することを含む、白色化が制御された形質転換植物の作出方法に関する。
As a second aspect of the method for producing a transformed plant with controlled whitening, the present invention provides a first vector expressing a polynucleotide that suppresses the expression of carotenoid biosynthetic genes, and controlling the expression of the polynucleotide. The present invention relates to a method for producing a transformed plant in which whitening is controlled, which comprises introducing into the plant a second vector that induces promoter methylation.

上記の通り、本発明は、形質転換植物において組み込まれた形質の意図しない拡散を防止することを目的とするものであり、第1のベクターの導入によって、植物の白色化による枯死を誘導することができると共に、第2のベクターの導入によって、枯死誘導の制御を図ることができる。 As described above, the purpose of the present invention is to prevent the unintended spread of the trait incorporated in the transformed plant, and the introduction of the first vector induces death due to whitening of the plant. At the same time, by introducing a second vector, it is possible to control the induction of withering.

形質転換植物には、第1のベクター及び第2のベクターに加えて、目的のタンパク質をコードする遺伝子を導入することができる。目的のタンパク質をコードする遺伝子は、特に限定するものではないが、例えば植物が本来有さない形質、例えば花や葉等の植物部分の特定の色や形、高温や湿度・乾燥等の環境変化に対する耐性等をその植物に付与するための遺伝子であっても良く、あるいは抗体医薬等の医薬品の合成のための遺伝子であっても良い。目的のタンパク質をコードする遺伝子の導入方法は、当分野で通常行われている技術のいずれを用いても良く、例えばアグロバクテリウム法、パーティクルガン法、エレクトロポレーション法等を好適に使用することができる。 In addition to the first vector and the second vector, a gene encoding the protein of interest can be introduced into the transformed plant. The gene encoding the protein of interest is not particularly limited, but for example, traits not originally possessed by plants, such as specific colors and shapes of plant parts such as flowers and leaves, and environmental changes such as high temperature, humidity, and dryness. It may be a gene for conferring resistance, etc., to the plant, or a gene for synthesizing pharmaceuticals such as antibody drugs. The method for introducing the gene encoding the protein of interest may be any of the techniques commonly practiced in the art. For example, the Agrobacterium method, particle gun method, electroporation method, etc. are preferably used. can be done.

第1のベクター及び第2のベクターは同時に、又は別個に植物に導入することができる。また、目的のタンパク質をコードする遺伝子は、第1のベクター及び第2のベクターより先に導入されていても良く、また第1のベクター及び第2のベクターよりも後で導入されても良い。 The first vector and the second vector can be introduced into the plant simultaneously or separately. Also, the gene encoding the protein of interest may be introduced before the first vector and the second vector, or may be introduced after the first vector and the second vector.

形質転換植物における白色化の制御方法
第3の態様として、本発明は、カロテノイド生合成遺伝子の発現を抑制することにより植物の白色化を誘導することを含む、形質転換植物における白色化の制御方法であって、
カロテノイド生合成遺伝子の発現の抑制が、プロモーターの制御下で発現し、該カロテノイド生合成遺伝子の塩基配列の一部に相補的な配列を有する第1のsiRNAによる抑制であり、
該プロモーターが、該プロモーターの塩基配列の一部に相補的な配列を有する第2のsiRNAの存在下でメチル化され、該第2のsiRNAの不存在下で脱メチル化される、
上記方法を提供する。
Method for controlling whitening in transgenic plants As a third aspect, the present invention provides a method for controlling whitening in transgenic plants, which comprises inducing whitening in plants by suppressing the expression of carotenoid biosynthetic genes. and
Suppression of carotenoid biosynthesis gene expression is suppression by a first siRNA that is expressed under the control of a promoter and has a sequence complementary to a portion of the base sequence of the carotenoid biosynthesis gene;
the promoter is methylated in the presence of a second siRNA having a sequence complementary to a portion of the nucleotide sequence of the promoter and demethylated in the absence of the second siRNA;
The above method is provided.

形質転換植物の拡散防止方法
第4の態様として、本発明は、カロテノイド生合成遺伝子の発現を抑制する第1のポリヌクレオチドと、該第1のポリヌクレオチドの発現を制御するプロモーターとを含む第1のベクターと、該プロモーターのメチル化を誘導する第2のポリヌクレオチドを含む第2のベクターとを植物に導入して白色化が制御された形質転換植物を作出し、
該形質転換植物を栽培して、該第1のポリヌクレオチドの発現が制御され、かつ該第2のポリヌクレオチドを含まない後代植物を選択する
ことを含み、該後代植物が、自殖若しくは交配後に、又は栄養繁殖による栽培により、該プロモーターの脱メチル化により白色化することを特徴とする、形質転換植物の拡散を防止する方法を提供する。
As a fourth aspect of the method for preventing diffusion of a transformed plant , the present invention provides a first polynucleotide comprising a first polynucleotide that suppresses the expression of a carotenoid biosynthetic gene, and a promoter that controls the expression of the first polynucleotide. and a second vector containing a second polynucleotide that induces methylation of the promoter into a plant to produce a transformed plant in which whitening is controlled,
cultivating the transformed plant to select a progeny plant in which the expression of the first polynucleotide is regulated and which does not contain the second polynucleotide, wherein the progeny plant after selfing or crossing , or cultivation by vegetative propagation, demethylation of the promoter to cause whitening, and a method for preventing the spread of the transformed plant.

本態様において、形質転換植物の作出ステップについては、上記した通りである。 In this embodiment, the step of producing a transformed plant is as described above.

白色化が制御された形質転換植物は、緑色組織を有しており、正常に生育するため、その栽培は、通常の植物の栽培方法を使用すれば良い。形質転換植物は、第1のベクター及び第2のベクターに加えて、目的のタンパク質をコードする遺伝子が導入されたものであり得るため、その栽培によって、目的のタンパク質が産生される。例えば、形質転換植物は、その植物が本来有さない形質を有し得る。あるいは、形質転換植物の栽培によって、抗体医薬等の医薬品の合成が可能となり得る。 A transformed plant in which whitening is controlled has a green tissue and grows normally, so that it can be cultivated using a normal plant cultivation method. A transgenic plant may be one into which a gene encoding the protein of interest has been introduced in addition to the first vector and the second vector, so that cultivation thereof produces the protein of interest. For example, a transformed plant may have traits that the plant does not naturally have. Alternatively, cultivation of transformed plants may enable the synthesis of drugs such as antibody drugs.

形質転換植物の目的の栽培が完了した後は、その形質の拡散を防止することが必要となる。従って、本態様においては、形質転換植物が必要以上に繁殖できないようにするために、第1のポリヌクレオチドの発現が制御され、かつ該第2のポリヌクレオチドを含まない後代植物を選択して栽培に使用することができる。上記の通り、第1のポリヌクレオチドを含む第1のベクターと、第2のポリヌクレオチドを含む第2のベクターとは別個のベクターとして植物に導入するものであり、それぞれ異なるゲノム領域に組み込まれると想定される。従って、後代植物では、双方のベクターが組み込まれた植物、いずれか一方のベクターのみが組み込まれた植物、いずれのベクターも含まない植物が混在し得る。 After the desired cultivation of the transformed plant is completed, it is necessary to prevent the spread of the trait. Therefore, in this aspect, in order to prevent the transgenic plant from multiplying more than necessary, progeny plants in which the expression of the first polynucleotide is regulated and which do not contain the second polynucleotide are selected and cultivated. can be used for As described above, the first vector containing the first polynucleotide and the second vector containing the second polynucleotide are introduced into plants as separate vectors, and are integrated into different genomic regions. is assumed. Therefore, progeny plants may include plants in which both vectors have been integrated, plants in which only one of the vectors has been integrated, and plants in which neither vector has been integrated.

そのような後代植物の集団から、第1のポリヌクレオチドの発現が制御され、かつ該第2のポリヌクレオチドを含まない後代植物を選択するためには、植物が白色化していないこと、第1のポリヌクレオチドの発現を誘導するプロモーターがメチル化されていること、及び/又は第2のポリヌクレオチドが植物に含まれないことを指標とすることができる。 In order to select, from such a population of progeny plants, progeny plants in which the expression of the first polynucleotide is regulated and which do not contain the second polynucleotide, the plants are not whitened; The indicator can be that the promoter that induces the expression of the polynucleotide is methylated and/or that the second polynucleotide is not contained in the plant.

植物の白色化の有無は、植物体の目視によって容易に判定することができ、プロモーターのメチル化は、上記のようにメチル化感受性制限酵素解析又はバイサルファイトシークエンス解析によって確認することができる。第2のポリヌクレオチドの有無は、例えばPCR法、サザンハイブリダイゼーション法、ノーザンハイブリダイゼーション法、ウェスタンブロッティング法等によって確認することができる。 The presence or absence of whitening of plants can be easily determined by visual inspection of the plant body, and promoter methylation can be confirmed by methylation-sensitive restriction enzyme analysis or bisulfite sequence analysis as described above. The presence or absence of the second polynucleotide can be confirmed by, for example, PCR, Southern hybridization, Northern hybridization, Western blotting, and the like.

プロモーターのメチル化は、その後、脱メチル化が生じ、第1のポリヌクレオチドの発現抑制が解除される。その結果、植物に内在するカロテノイド生合成遺伝子の転写後の発現が抑制され、植物は白色化して枯死に到ることになる。 Methylation of the promoter is followed by demethylation to release the silencing of the first polynucleotide. As a result, post-transcriptional expression of carotenoid biosynthetic genes endogenous to the plant is suppressed, and the plant turns white and dies.

植物
本発明はまた、緑色組織の白色化が制御された形質転換植物であって、カロテノイド生合成遺伝子の発現を抑制するポリヌクレオチドが、該ポリヌクレオチドの発現を制御する植物由来プロモーターと共に導入された、上記植物を提供する。
Plant The present invention also provides a transformed plant in which whitening of green tissue is controlled, wherein a polynucleotide that suppresses the expression of carotenoid biosynthetic genes is introduced together with a plant-derived promoter that controls the expression of the polynucleotide. , providing the above plants.

本発明の植物は、上記の本発明の方法によって作出することができる。すなわち、カロテノイド生合成遺伝子の発現を抑制するポリヌクレオチド、及び該ポリヌクレオチドの発現を制御する植物由来プロモーターは、上記の第1のベクターを使用して植物に導入することができる。 The plant of the present invention can be produced by the method of the present invention described above. That is, a polynucleotide that suppresses the expression of a carotenoid biosynthetic gene and a plant-derived promoter that controls the expression of the polynucleotide can be introduced into a plant using the first vector described above.

上記植物由来プロモーターは、好ましくは緑色組織特異的に発現を誘導するプロモーターであり、より好ましくは、PnZIPプロモーターを使用することができる。 The plant-derived promoter is preferably a promoter that induces expression in a green tissue-specific manner, and more preferably a PnZIP promoter can be used.

第1のベクターが導入された植物は、内生のカロテノイド生合成遺伝子の遺伝子発現が、第1のポリヌクレオチドによるmRNA分解を介して抑制されている。従って、第1のベクターのみが導入された植物では、クロロフィルの生合成ができないため、白色化し、結果として枯死することになる(図2A)。 In plants into which the first vector has been introduced, gene expression of endogenous carotenoid biosynthetic genes is suppressed through mRNA degradation by the first polynucleotide. Therefore, in a plant into which only the first vector was introduced, chlorophyll biosynthesis was not possible, and the plant turned white and died as a result (Fig. 2A).

一方、上記の第1のベクターにおけるプロモーターがメチル化されている場合、そのプロモーターによって発現を誘導されるポリヌクレオチドが発現せず、植物の内生カロテノイド生合成遺伝子は正常に発現するため、クロロフィルが生合成されて植物は正常な生育が可能な状態である。このプロモーターのメチル化は、上記のように、上記プロモーターの配列に相補的な配列を有するRNAをコードするポリヌクレオチド(サイレンサー)を第2のベクターとして植物に導入することで、達成することができる(図2B)。 On the other hand, when the promoter in the first vector is methylated, the polynucleotide whose expression is induced by the promoter is not expressed, and the plant endogenous carotenoid biosynthesis gene is normally expressed. It is biosynthesized and the plant is in a state in which normal growth is possible. This promoter methylation can be achieved by introducing, as a second vector, a polynucleotide encoding RNA having a sequence complementary to the promoter sequence (silencer) into the plant, as described above. (Fig. 2B).

第1及び第2のベクターの双方が導入されても、ターゲットのメチル化による致死性形質の抑制が誘導されない場合、再分化途中の不定芽は白色化し得る。一方、両ベクターが導入された緑色の再分化個体は、ターゲットのメチル化により致死性形質が抑制されている可能性が高い(図3B)。それらの系統について、自殖または非形質転換体との交配を行い、遺伝的な分離を利用しサイレンサーを除去しターゲットのみ導入された、緑色で正常に生育する後代(T1世代:PnZIPpのメチル化は継続)を選抜することができる(図2C及び3C)。 Even if both the first and second vectors are introduced, adventitious buds in the process of redifferentiation may turn white if suppression of the lethal trait is not induced by target methylation. On the other hand, it is highly likely that the lethality trait is suppressed in the green regenerated individuals into which both vectors have been introduced (Fig. 3B). These lines were selfed or crossed with non-transformants, and green-growing progeny (T1 generation: PnZIPp methylation continuation) can be selected (Figs. 2C and 3C).

メチル化されたターゲットのみ保有し、緑色の葉を持つ個体は、確実に内生カロテノイド生合成(実施例におけるNtPDS遺伝子)が正常に機能している(致死性形質の発現抑制)と予想されるため、そのような個体を選抜する。必要に応じ、内生カロテノイド生合成遺伝子の発現を、例えばPCR、ウェスタンブロッティング法等の通常用いられる手法によって確認することができる。 It is expected that endogenous carotenoid biosynthesis (NtPDS gene in Examples) is functioning normally (repression of lethal trait) in individuals that possess only methylated targets and have green leaves. Therefore, such individuals are selected. If necessary, the expression of endogenous carotenoid biosynthetic genes can be confirmed by commonly used techniques such as PCR and Western blotting.

GM作物としての栽培期間中は、正常な生育を可能とするために、第1のポリヌクレオチドの発現を、プロモーターのメチル化により抑制し、作物の正常な生育・開花・結実を実現することができる(図1中央)。実際に栽培するGM作物は、メチル化されたターゲット遺伝子(致死性形質の発現抑制)のみをホモ状態で保有する図2Cの個体を利用する。遺伝的にホモ状態の個体を栽培することで、GM作物の自殖後代、および非GM品種や近縁野生種との雑種種子が形成された場合でも、致死性形質が後代に遺伝することとなり(図1)、その結果、全ての後代において致死性形質(白色化)が発動できる状態となる。 During the cultivation period as a GM crop, in order to enable normal growth, the expression of the first polynucleotide can be suppressed by methylation of the promoter to achieve normal growth, flowering and fruiting of the crop. (Center of Fig. 1). For the GM crops that are actually cultivated, the individual shown in FIG. 2C, which possesses only the methylated target gene (suppression of the lethal trait) in a homozygous state, is used. By cultivating genetically homozygous individuals, lethal traits will be inherited to progeny even when self-fertilized progeny of GM crops and hybrid seeds with non-GM cultivars and related wild species are formed. (Fig. 1), as a result, lethal trait (whitening) can be exercised in all progeny.

GM作物の自殖後代や拡散した花粉・種子においては、メチル化領域の脱メチル化現象により、「致死性形質の発現抑制」の「解除」が起こり、自発的な枯死(白色化)が誘導されるようにすることができる(図1右左、2D及び3D)。 In selfed progeny of GM crops and diffused pollen and seeds, demethylation of methylated regions causes “release” of “suppression of lethal trait” and spontaneous withering (whitening) is induced. (Fig. 1 right, left, 2D and 3D).

植物が本来保持しないウイルス由来の全身高発現性CaMV35Sプロモーター等を外来遺伝子として導入し、そのプロモーター領域をDNAメチル化のターゲットとした場合、メチル化状態からの脱メチル化現象は、数世代後でも維持されることがシロイヌナズナやイネなどで報告されている(D. Miki et al., Plant and Cell Physiology, Vol. 45, Issue 4, 15 April 2004, 490-495; 及びS. Bai et al., Journal of Experimental Botany, 1-10, 2011)。したがって、CaMV35Sプロモーター等により致死性形質を制御し、メチル化による「致死性形質の発現抑制」を行った場合、その後の脱メチル化による「致死性形質の発現抑制」の「解除」が誘導されにくい。結果として、数世代の間、GM作物が枯死せずに拡散することになる。 When a virus-derived systemic high expression CaMV35S promoter, which plants do not naturally retain, is introduced as a foreign gene and the promoter region is targeted for DNA methylation, the demethylation phenomenon from the methylated state does not occur even after several generations. It has been reported in Arabidopsis thaliana and rice (D. Miki et al., Plant and Cell Physiology, Vol. 45, Issue 4, 15 April 2004, 490-495; and S. Bai et al., Journal of Experimental Botany, 1-10, 2011). Therefore, when a lethal trait is regulated by the CaMV35S promoter or the like and "suppression of the lethal trait" is performed by methylation, "release" of the "suppression of the lethal trait" is induced by subsequent demethylation. Hateful. As a result, for several generations, GM crops will spread rather than die.

一方、本発明で使用している植物由来プロモーターは、自殖や交配後の次世代の植物体において、脱メチル化が誘導されやすい特徴を有する。また、世代を進めない栄養繁殖(クローン増殖)においても、徐々に脱メチル化が進行し葉の白色化が誘導される(図3E)。 On the other hand, the plant-derived promoter used in the present invention has the characteristic that demethylation is easily induced in the next-generation plant body after selfing or crossing. In addition, even in vegetative propagation (clonal propagation) in which generations are not advanced, demethylation gradually progresses and whitening of leaves is induced (Fig. 3E).

本発明の植物には更に、目的のタンパク質をコードする遺伝子を導入することができる。目的のタンパク質をコードする遺伝子は、特に限定するものではないが、例えば植物が本来有さない形質、例えば花や葉等の植物部分の特定の色や形、高温や湿度・乾燥等の環境変化に対する耐性等をその植物に付与するための遺伝子であっても良く、あるいは抗体医薬等の医薬品の合成のための遺伝子であっても良い。目的のタンパク質をコードする遺伝子は、現在使用され、又は将来的に使用され得る遺伝子のいずれであっても良く、上記の本発明の特徴を損ねない限り、適宜選択することができる。 A gene encoding a protein of interest can be introduced into the plant of the present invention. The gene encoding the protein of interest is not particularly limited, but for example, traits not originally possessed by plants, such as specific colors and shapes of plant parts such as flowers and leaves, and environmental changes such as high temperature, humidity, and dryness. It may be a gene for conferring resistance, etc., to the plant, or a gene for synthesizing pharmaceuticals such as antibody drugs. The gene encoding the protein of interest may be any gene that is currently used or that may be used in the future, and can be appropriately selected as long as it does not impair the features of the present invention described above.

本発明のベクター
本発明は更に、上記の本発明の植物を作出するための、又は上記の本発明の方法に使用するための、カロテノイド生合成遺伝子の発現を抑制するポリヌクレオチドと、該ポリヌクレオチドの発現を制御するプロモーターとを含むベクターを提供する。このベクターは、本明細書において記載する「第1のベクター」に相当する。
The vector of the present invention further provides a polynucleotide for suppressing the expression of a carotenoid biosynthetic gene for producing the plant of the present invention or for use in the method of the present invention, and the polynucleotide and a promoter that controls the expression of This vector corresponds to the "first vector" described herein.

本発明は更に、上記の本発明の植物を作出するための、又は上記の本発明の方法に使用するための、上記プロモーターのメチル化を誘導するポリヌクレオチドを含むベクターを提供する。このベクターは、本明細書において記載する「第2のベクター」に相当する。 The present invention further provides a vector comprising a polynucleotide that induces methylation of the promoter for producing the plant of the present invention as described above or for use in the method of the present invention as described above. This vector corresponds to the "second vector" described herein.

[実施例1:第1のベクターによるタバコの白色化及び枯死の誘導]
タバコ(Nicotiana tabacum, cv. SR-1)のカロテノイド生合成遺伝子(フィトエン不飽和化酵素;NtPDS、XM_016642616 (配列番号1))をターゲットとして、その部分配列の逆向き繰り返し配列(RNAi構造(配列番号2))を、緑色組織特異的に発現を誘導するアサガオ由来クロロフィル生合成関連遺伝子プロモーター(PnZIPp、配列番号3)、及び選択マーカー遺伝子としてのカナマイシン耐性遺伝子と共にベクターpRI910(TaKaRa)に組込み、PnZIPpの制御下でRNAiを発現する第1のベクターを作製した。
[Example 1: Induction of whitening and withering of tobacco by the first vector]
Targeting the carotenoid biosynthetic gene (phytoene desaturase; NtPDS, XM_016642616 (SEQ ID NO: 1)) of tobacco (Nicotiana tabacum, cv. SR-1), the inverted repeat sequence of its partial sequence (RNAi structure (SEQ ID NO: 2)) was incorporated into the vector pRI910 (TaKaRa) together with a morning glory-derived chlorophyll biosynthesis-related gene promoter (PnZIPp, SEQ ID NO: 3) that induces expression in a green tissue-specific manner, and a kanamycin resistance gene as a selection marker gene. A first vector was generated that expresses RNAi under control.

ここで、配列番号2の1~217番目及び874~1090番目の塩基配列が、配列番号1の925~1141番目の217塩基の塩基配列に対応する配列であり、配列番号2の218~873番目の塩基配列はβ-グルクロニダーゼ(GUS)遺伝子由来のリンカー配列である。 Here, the 1st to 217th base sequences and 874th to 1090th base sequences of SEQ ID NO: 2 are sequences corresponding to the 217 base sequences of 925th to 1141st bases of SEQ ID NO: 1, and the 218th to 873rd bases of SEQ ID NO: 2 is a linker sequence derived from the β-glucuronidase (GUS) gene.

タバコの無菌播種後に得られた小植物体から約5mm四方の葉片を調整し、上記で作製したベクターを、常法に従ってアグロバクテリウム法により接種し、不定芽の誘導を行った。 About 5 mm square leaf discs were prepared from the plantlets obtained after aseptic sowing of tobacco, and the vectors prepared above were inoculated by the Agrobacterium method according to a conventional method to induce adventitious buds.

RNAiベクターが導入されたタバコを、カナマイシンに対する耐性を指標として選択した。ベクターの導入が確認されたタバコを培養した結果、内生カロテノイド生合成遺伝子の1種であるフィトエン不飽和化酵素の転写後の発現抑制(Post Transcriptional Gene Silencing、PTGS)が生じ、白色になった不定芽が得られた。これらの不定芽は発根培地への移植により発根し、培地を含む無菌状態ではある程度まで成長した(図3A)。しかしながら、このような白色個体は、土壌を含むポットに移植すると1~2週間で枯死した(図2A及び図3A)。 Tobacco into which the RNAi vector was introduced was selected using resistance to kanamycin as an indicator. As a result of culturing tobacco in which the introduction of the vector was confirmed, post-transcriptional gene silencing (PTGS) of phytoene desaturase, one of the genes for endogenous carotenoid biosynthesis, occurred and turned white. Adventitious buds were obtained. These adventitious buds were rooted by transplanting to a rooting medium, and grew to some extent under sterile conditions containing the medium (Fig. 3A). However, such white individuals died within 1-2 weeks after being transplanted into pots containing soil (FIGS. 2A and 3A).

[実施例2:白色化及び枯死の抑制1]
実施例1において葉の白色化(致死性形質)を制御することが実証されたPnZIPp領域(配列番号3)を標的(ターゲット)として、その部分配列のRNAi構造(配列番号4)を作製した(サイレンサー)。
[Example 2: Suppression of whitening and withering 1]
Targeting the PnZIPp region (SEQ ID NO: 3), which was demonstrated to control leaf whitening (lethal trait) in Example 1, an RNAi structure (SEQ ID NO: 4) of the partial sequence was prepared ( silencer).

ここで、配列番号3の800~803番目、1236~1239番目、1310~1313番目の塩基配列(ACGT)が、下記で説明するメチル化感受性制限酵素MaeIIの認識配列である。また、配列番号4の1~350番目及び1005~1354番目の塩基配列が、配列番号3の1209~1558番目の350塩基の塩基配列に対応する配列であり、配列番号4の351~1004番目の塩基配列はGUS遺伝子由来のリンカー配列である。 Here, the nucleotide sequences 800 to 803, 1236 to 1239 and 1310 to 1313 of SEQ ID NO: 3 (ACGT) are recognition sequences for the methylation-sensitive restriction enzyme MaeII described below. In addition, the 1st to 350th base sequences and 1005th to 1354th base sequences of SEQ ID NO: 4 are sequences corresponding to the 350 base sequences of 1209th to 1558th bases of SEQ ID NO: 3, and the 351st to 1004th base sequences of SEQ ID NO: 4 The nucleotide sequence is a linker sequence derived from the GUS gene.

取得したRNAi構造の配列を、ミヤコグサ由来ポリユビキチン遺伝子プロモーター(LjUbip、AP009383、配列番号5)の下流に組み込み、選択マーカー遺伝子としてハイグロマイシン耐性遺伝子を組み込んだ第2のベクターを作製した。 The sequence of the obtained RNAi structure was integrated downstream of Lotus japonicus-derived polyubiquitin gene promoter (LjUbip, AP009383, SEQ ID NO: 5), and a second vector was prepared in which a hygromycin resistance gene was integrated as a selectable marker gene.

実施例1で作製した第1のベクターと、上記の第2のベクターとを、アグロバクテリウム法により同時にタバコに接種した。カナマイシン及びハイグロマイシンの双方に対して耐性を示す個体を双方のベクターが導入された形質転換体として選択し、培養した。その結果、双方のベクターが導入されたタバコでは、白色化が生じず、正常に生育した。 The first vector prepared in Example 1 and the second vector were simultaneously inoculated into tobacco by the Agrobacterium method. Individuals exhibiting resistance to both kanamycin and hygromycin were selected as transformants into which both vectors were introduced and cultured. As a result, the tobacco into which both vectors were introduced grew normally without whitening.

[実施例3:白色化及び枯死の抑制2]
実施例1及び2で作製した第1及び第2のベクターを、アグロバクテリウム法により2段階でタバコに接種した。
[Example 3: Suppression of whitening and withering 2]
The first and second vectors prepared in Examples 1 and 2 were inoculated into tobacco in two stages by the Agrobacterium method.

まず、無菌播種後に得られた小植物体から、約5mm四方の葉片を調整した。この葉片を用い常法に従いアグロバクテリウム法により第1のベクターの接種、不定芽の誘導・選抜を行い、致死性形質(ターゲットを含む)を有する白色化個体を作出した。この個体は、培地上であれば無菌個体として維持することができる。次いで、この白色化個体に更に第2のベクターを導入した。 First, about 5 mm square leaf discs were prepared from plantlets obtained after aseptic sowing. Using this leaf piece, inoculation with the first vector, induction and selection of adventitious buds were carried out by the Agrobacterium method according to a conventional method, and whitening plants having lethal traits (including target) were produced. This individual can be maintained as a sterile individual on a culture medium. A second vector was then further introduced into this whitening individual.

図3Bは、第1及び第2のベクターを2段階で導入した後、白色化個体の葉片から形成された不定芽を示す。双方のベクターが導入されても、再分化途中の不定芽は白色化したものと、緑色のものとが混在していた。緑色の再分化個体では、第1のベクターによって発現される致死性形質が抑制されていることが示された。 FIG. 3B shows adventitious buds formed from leaf discs of whitened individuals after introduction of the first and second vectors in two stages. Even when both vectors were introduced, adventitious buds in the process of regeneration were mixed with white and green ones. In green regenerated individuals, the lethal trait expressed by the first vector was shown to be suppressed.

[実施例4:PnZIPプロモーター領域のDNAメチル化の確認1]
第1及び第2のベクターが導入された個体では、第2のベクターによってPnZIPpのターゲット配列のメチル化が誘導され、致死性形質の発現抑制が生じていると考えられる。
[Example 4: Confirmation of DNA methylation in the PnZIP promoter region 1]
In individuals into which the first and second vectors have been introduced, the second vector induces methylation of the target sequence of PnZIPp, presumably resulting in suppression of lethal trait expression.

そこで、実施例1~3で得られた個体におけるターゲット領域(配列番号3の1209~1558番目の350塩基の塩基配列)のメチル化状態を、メチル化感受性制限酵素とPCR法による解析で確認した。 Therefore, the methylation state of the target region (350-base sequence of positions 1209-1558 of SEQ ID NO: 3) in the individuals obtained in Examples 1-3 was confirmed by analysis using methylation-sensitive restriction enzymes and PCR. .

メチル化感受性制限酵素のMaeIIは認識配列がメチル化されると切断されない。第1及び第2のベクターが導入され、白色化が生じていない個体(TS-1及びTS-2系統)では、MaeII認識配列ACGT(配列番号3の800~803番目、1236~1239番目、1310~1313番目)におけるシトシンがメチル化されているため、MaeII酵素処理の有無にかかわらずゲノムDNAが切断されない。一方、第1のベクターのみを導入し、白色化が誘導された個体(T-1系統)では認識配列がメチル化されていないため、MaeII酵素処理によりゲノムDNAが切断される。 MaeII, a methylation-sensitive restriction enzyme, does not cleave if its recognition sequence is methylated. In individuals (TS-1 and TS-2 strains) into which the first and second vectors were introduced and whitening did not occur, the MaeII recognition sequence ACGT (SEQ ID NO: 3, 800 to 803, 1236 to 1239, 1310 ∼1313) is methylated, the genomic DNA is not cleaved with or without MaeII enzyme treatment. On the other hand, in individuals (T-1 strain) into which only the first vector was introduced and whitening was induced, the recognition sequence was not methylated, so the genomic DNA was cleaved by MaeII enzyme treatment.

したがって、配列番号3におけるMaeII認識配列を含むメチル化標的配列(700bp)を、PnZIPプロモーターのターゲット領域の上流と、GUS遺伝子由来のリンカー配列の先頭に設計したプライマー(プライマーU:TCCAGATTCTACCCAAGTTAAAGA(配列番号6)及びプライマーL:ACGCAAGTCCGCATCTTCATG(配列番号7))を使用してPCRにより増幅すると、TS-1及びTS-2系統ではMaeII酵素処理の有無にかかわらず700bpの位置にバンドが検出された(PnZIPプロモーターの450bp+NtPDSの逆向き配列250bp)。一方、T-1系統ではMaeII酵素処理を行うとバンドが検出されなかった(図4)。この結果より、葉の色が変化(白色化)しているすべての系統で、ターゲット配列がメチル化されていることが確認できた。 Therefore, a primer (primer U: TCCAGATTCTACCCAAGTTAAAGA (SEQ ID NO: 6 ) and primer L: ACGCAAGTCCGCATCTTCATG (SEQ ID NO: 7)), a band at 700 bp was detected in TS-1 and TS-2 lines with or without MaeII enzyme treatment (PnZIP promoter 450 bp of + 250 bp of reverse sequence of NtPDS). On the other hand, in the T-1 line, no band was detected after MaeII enzyme treatment (Fig. 4). From this result, it was confirmed that the target sequence was methylated in all the lines in which the leaf color changed (whitened).

[実施例5:PnZIPプロモーター領域のDNAメチル化の確認2]
実施例3で得られた個体におけるターゲット領域(配列番号3の1209~1558番目の350塩基の塩基配列)のメチル化状態を、バイサルファイトシークエンス解析により確認した。
[Example 5: Confirmation of DNA methylation in PnZIP promoter region 2]
The methylation state of the target region (350-base sequence from positions 1209 to 1558 of SEQ ID NO: 3) in the individual obtained in Example 3 was confirmed by bisulfite sequence analysis.

下記に、PnZIPプロモーター領域中でメチル化のターゲットとした350塩基を含む配列(配列番号8)を示す。□で囲んだACGTは、実施例4で使用したMaeIIの認識配列を示し、下線部はメチル化される可能性の高いシトシンを含む塩基配列を示す。 Shown below is a sequence (SEQ ID NO: 8) containing 350 bases targeted for methylation in the PnZIP promoter region. The ACGT surrounded by □ indicates the recognition sequence of MaeII used in Example 4, and the underlined portion indicates a nucleotide sequence containing cytosine which is highly likely to be methylated.

Figure 0007208614000001
Figure 0007208614000001

上記の配列中の3'末端の35塩基(GCGGCAGGCGGAAACTGGCACCCTTAAGCGTGAGA、配列番号9)を本方法で解析して得られる結果を以下に説明する。尚、下記の説明中、「mC」はメチル化シトシンを、「C」は非メチル化シトシンを意味する。 The results obtained by analyzing the 3'-terminal 35 bases (G CG G CAG G CG GAAA CTG GCACCCTTAAG CG TGAGA, SEQ ID NO: 9) of the above sequence by this method are described below. In the following description, "mC" means methylated cytosine and "C" means unmethylated cytosine.

解析対象の配列中の下線部のシトシンがメチル化された場合、バイサルファイト処理によって、メチル化されたシトシンは変化せず、メチル化されていないシトシンはウラシルに変換される(配列番号10)。従って、バイサルファイト処理後の配列をPCR増幅した場合には、増幅産物中ではウラシルに対応する位置の塩基がチミンとなる(配列場合11)。 When the underlined cytosines in the sequence to be analyzed are methylated, the bisulfite treatment does not change the methylated cytosines and converts the unmethylated cytosines to uracil (SEQ ID NO: 10). Therefore, when the bisulfite-treated sequence is amplified by PCR, the base corresponding to uracil in the amplified product becomes thymine (sequence case 11).

一方、解析対象の配列中のシトシンがメチル化されていない場合、バイサルファイト処理を行うとシトシンが全てウラシルに変換され(配列番号12)、この配列をPCR増幅した場合、増幅産物中でウラシルに対応する位置の塩基がチミンとなる(配列場合13)。 On the other hand, when cytosines in the sequence to be analyzed are not methylated, bisulfite treatment converts all cytosines to uracil (SEQ ID NO: 12). The base at the corresponding position becomes thymine (sequence case 13).

Figure 0007208614000002
Figure 0007208614000002

上記の手順により、第1及び第2のベクターが導入された個体(TS-1及びTS-2系統)及び第1のベクターのみを導入した個体(T-1系統)について、PnZIPpのターゲット配列(配列番号3の1209~1558番目の350塩基の塩基配列)をバイサルファイトシークエンス解析した。 According to the above procedure, the target sequence of PnZIPp ( The 350-base sequence from positions 1209 to 1558 of SEQ ID NO: 3) was subjected to bisulfite sequence analysis.

各系統についてそれぞれ25クローンのPCR産物をシーケンス解析した結果、上記のメチル化される可能性の高いシトシン26か所のうち、TS-1系統で93.3%、TS-2系統で95.2%がメチル化されていたのに対して、T-1系統では2.4%がメチル化されているのみであった(各25クローンの平均値)。また、PnZIPpのターゲット配列以外の領域はほとんどメチル化されていなかった。 As a result of sequence analysis of 25 clones of PCR products for each strain, 93.3% of the 26 cytosines that are likely to be methylated are methylated in the TS-1 strain and 95.2% in the TS-2 strain. In contrast, only 2.4% of T-1 strains were methylated (average of 25 clones each). Moreover, regions other than the target sequence of PnZIPp were hardly methylated.

これらの結果より、葉の色が変化(白色化)したすべての系統で、ターゲット配列がメチル化されていることが確認できた。 From these results, it was confirmed that the target sequence was methylated in all the lines in which the leaf color changed (whitened).

[実施例6:致死性形質の発現が抑制された個体の栽培]
実施例3で得られた、白色化の誘導が抑制され、緑色の葉を持つ個体は、内生NtPDS遺伝子が正常に機能している(致死性形質の発現抑制)と予想されるため、そのような個体(T0世代)を選抜した。
[Example 6: Cultivation of individuals with suppressed expression of lethal trait]
It is expected that the endogenous NtPDS gene is functioning normally (suppressed expression of lethal trait) in the individual obtained in Example 3, in which the induction of whitening is suppressed and which has green leaves. Such individuals (T0 generation) were selected.

次いで、自殖または非形質転換体との交配を行い、遺伝的な分離を利用して、サイレンサーを除去し、ターゲットのみ導入された、緑色で正常に生育する後代(T1世代:PnZIPpのメチル化は継続)を選抜した(図2C、3C)。 They are then selfed or mated with non-transformants, and genetic segregation is used to remove the silencer and target-only introduced green, normally growing progeny (T1 generation: methylation of PnZIPp continued) was selected (Figs. 2C, 3C).

具体的には、交配後に得られた種子を無菌播種して発芽させた後、ターゲットのメチル化が維持されていると予想される緑色個体からDNAを抽出した。それらのDNAについて、サイレンサーまたはターゲット特異的な配列に対するPCR解析を行った。ターゲット特異的バンドのみ検出された個体を、サイレンサーが除去され且つPnZIPpのメチル化が維持された個体として選抜した。 Specifically, the seeds obtained after crossing were sown aseptically and germinated, and then DNA was extracted from green individuals in which target methylation was expected to be maintained. Their DNA was subjected to PCR analysis for silencer or target specific sequences. Individuals in which only target-specific bands were detected were selected as individuals in which the silencer was removed and PnZIPp methylation was maintained.

メチル化されたターゲット遺伝子(致死性形質の発現抑制)のみをホモ状態で保有する図2Cの個体を利用することで、栽培期間中は、メチル化により「致死性形質の発現抑制」が継続し、作物は正常に生育・開花・結実することができた(図1中央)。遺伝的にホモ状態の個体を栽培することで、GM作物の自殖後代、および非GM品種や近縁野生種との雑種種子が形成された場合でも、致死性形質が後代に遺伝する(図1)。 By using the individual shown in Fig. 2C, which possesses only the methylated target gene (suppression of the lethal trait) in a homozygous state, methylation will continue to suppress the expression of the lethal trait during the cultivation period. , the crops were able to grow, bloom and bear fruit normally (Fig. 1 center). By cultivating genetically homozygous individuals, lethal traits are inherited to progeny even when self-fertilized progeny of GM crops and hybrid seeds with non-GM cultivars and related wild species are formed (Fig. 1).

[実施例7:PnZIPプロモーター領域の脱メチル化]
GM作物の自殖後代や拡散した花粉・種子において、メチル化領域の脱メチル化現象により、「致死性形質の発現抑制」の「解除」が起こり、自発的な枯死(葉の白色化)が誘導された(図1右左、図2D、3D)。また、世代を進めない栄養繁殖(クローン増殖)においても、徐々に脱メチル化が進行し葉の白色化が誘導された(図3E)。
[Example 7: Demethylation of PnZIP promoter region]
In selfed progeny of GM crops and diffused pollen and seeds, demethylation of methylated regions causes “release” of “suppression of lethal trait” and spontaneous withering (whitening of leaves). (Fig. 1 right and left, Fig. 2D, 3D). In addition, even in vegetative propagation (clonal propagation) in which generations are not advanced, demethylation gradually progressed and leaf whitening was induced (Fig. 3E).

本発明は、形質転換植物のみでなく、品種の無断増殖の防止にも応用でき、作物の品種保護へ発展させることが可能である。また、駆除したい外来植物や雑草に本技術を利用して遺伝子導入し、それらのGM植物を対象地域で栽培するか、花粉のみを散布することにより、労力をかけずに徐々に致死性形質を拡散させることができ、結果的に、対象植物のみを効率的かつ確実に駆除することができると考えられる。さらに、外来種と固有種との雑種が形成される場合も、外来種と雑種のみを駆除することができる(外来遺伝子は優性遺伝する)。 The present invention can be applied not only to transformed plants but also to prevent unauthorized propagation of plant varieties, and can be developed to protect crop varieties. In addition, by using this technology to introduce genes into alien plants and weeds that you want to exterminate, and by cultivating those GM plants in the target area or spraying only pollen, you can gradually develop lethal traits without much effort. It is thought that it is possible to disperse it, and as a result, only the target plant can be exterminated efficiently and reliably. Furthermore, even when a hybrid between a foreign species and an endemic species is formed, only the hybrid with the foreign species can be eradicated (the foreign gene is dominantly inherited).

近年、ゲノム編集技術の開発が盛んに進められており、植物の内生カロテノイド生合成遺伝子も標的遺伝子として破壊可能である。しかし、ゲノム編集では、一旦破壊された標的遺伝子は修復されることがないため、致死性形質の導入、致死性形質の発現抑制、致死性形質の再発現のような一連のシステムは、ゲノム編集技術のみでは、構築が困難である。 Genome editing technology has been actively developed in recent years, and endogenous carotenoid biosynthetic genes in plants can also be disrupted as target genes. However, genome editing does not repair the target gene once it is destroyed. Construction is difficult with technology alone.

本発明は、RNAi構造を用いたPTGS(転写後抑制型ジーンサイレンシング)とTGS(転写抑制型ジーンサイレンシング)、およびメチル化と脱メチル化を組み合わせた一連のシステムを提供し得る。 The present invention can provide a series of systems combining PTGS (post-transcriptional repressive gene silencing) and TGS (transcriptional repressive gene silencing) using RNAi structures, and methylation and demethylation.

Claims (11)

第1のポリヌクレオチド及び該ポリヌクレオチドの発現のための植物由来プロモーターを含む第1のベクターと、該プロモーターのメチル化を誘導する第2のポリヌクレオチドを含む第2のベクターとを植物に導入することを特徴とする、植物の形質転換方法であって、第1のポリヌクレオチドが、カロテノイド生合成遺伝子の発現を抑制して植物の白色化及び枯死を誘導するポリヌクレオチドであり、植物由来プロモーターが緑色組織特異的に発現を誘導し得るプロモーターであり、かつ第2のポリヌクレオチドが上記プロモーターの塩基配列と相補的な配列を有するRNAをコードするポリヌクレオチドである、上記方法。 Introducing a first vector containing a first polynucleotide and a plant-derived promoter for expression of the polynucleotide and a second vector containing a second polynucleotide that induces methylation of the promoter into a plant A method for transforming a plant, characterized in that the first polynucleotide is a polynucleotide that suppresses the expression of carotenoid biosynthetic genes to induce whitening and death of the plant, and the plant-derived promoter is The above method, wherein the promoter is a promoter capable of inducing expression in a green tissue-specific manner, and the second polynucleotide is a polynucleotide encoding RNA having a sequence complementary to the nucleotide sequence of the above promoter. 第1のベクター及び第2のベクターを同時に、又は別個に導入する、請求項1記載の方法。 2. The method of claim 1, wherein the first vector and the second vector are introduced simultaneously or separately. カロテノイド生合成遺伝子の発現を抑制して植物の白色化及び枯死を誘導するポリヌクレオチドを発現する第1のベクターと、該ポリヌクレオチドの発現を制御する植物由来プロモーターのメチル化を誘導する第2のベクターとを植物に導入することを含む、白色化が制御された形質転換植物の作出方法であって、植物由来プロモーターが緑色組織特異的に発現を誘導し得るプロモーターであり、第2のベクターが該植物由来プロモーターの塩基配列と相補的な配列を有するRNAをコードするポリヌクレオチドを含む、上記方法。 A first vector that expresses a polynucleotide that suppresses the expression of carotenoid biosynthetic genes to induce whitening and death of plants, and a second vector that induces methylation of a plant-derived promoter that controls the expression of the polynucleotide. A method for producing a transformed plant with controlled whitening, comprising introducing a vector into a plant, wherein the plant-derived promoter is a promoter capable of inducing expression in a green tissue-specific manner, and the second vector contains a polynucleotide encoding RNA having a sequence complementary to the base sequence of the plant-derived promoter . カロテノイド生合成遺伝子の発現を抑制することにより植物の白色化を誘導することを含む、形質転換植物における白色化の制御方法であって、
カロテノイド生合成遺伝子の発現の抑制が、緑色組織特異的に発現を誘導し得る植物由来プロモーターの制御下で発現し、該カロテノイド生合成遺伝子の塩基配列の一部に相補的な配列を有する第1のsiRNAによる抑制であり、
該プロモーターが、該プロモーターの塩基配列の一部に相補的な配列を有する第2のsiRNAの存在下でメチル化され、該第2のsiRNAの不存在下で脱メチル化される、
上記方法。
A method for controlling whitening in a transformed plant, comprising inducing whitening of the plant by suppressing the expression of carotenoid biosynthetic genes,
Suppression of carotenoid biosynthesis gene expression is expressed under the control of a plant-derived promoter capable of inducing expression in a green tissue-specific manner. is siRNA-mediated suppression of
the promoter is methylated in the presence of a second siRNA having a sequence complementary to a portion of the nucleotide sequence of the promoter and demethylated in the absence of the second siRNA;
above method.
カロテノイド生合成遺伝子の発現を抑制して植物の白色化及び枯死を誘導する第1のポリヌクレオチドと、該第1のポリヌクレオチドの発現を制御する植物由来プロモーターとを含む第1のベクターと、該プロモーターのメチル化を誘導する第2のポリヌクレオチドを含む第2のベクターとを植物に導入して白色化が制御された形質転換植物を作出し、
該形質転換植物を栽培して、該第1のポリヌクレオチドの発現が制御され、かつ該第2のポリヌクレオチドを含まない後代植物を選択する
ことを含み、該後代植物が、自殖若しくは交配後に、又は栄養繁殖による栽培により、該プロモーターの脱メチル化により白色化することを特徴とする、形質転換植物の拡散を防止する方法であって、植物由来プロモーターが緑色組織特異的に発現を誘導し得るプロモーターであり、第2のベクターが該植物由来プロモーターの塩基配列と相補的な配列を有するRNAをコードするポリヌクレオチドを含む、上記方法。
a first vector comprising a first polynucleotide that suppresses the expression of a carotenoid biosynthetic gene to induce whitening and death of a plant; and a plant-derived promoter that controls the expression of the first polynucleotide; introducing a second vector containing a second polynucleotide that induces methylation of the promoter into the plant to produce a transformed plant in which whitening is controlled;
cultivating the transformed plant to select a progeny plant in which the expression of the first polynucleotide is regulated and which does not contain the second polynucleotide, wherein the progeny plant after selfing or crossing , or a method for preventing the spread of transformed plants, characterized by whitening due to demethylation of the promoter by cultivation by vegetative propagation, wherein the plant-derived promoter induces expression in a green tissue-specific manner. The above method, wherein the second vector contains a polynucleotide encoding RNA having a sequence complementary to the base sequence of the plant-derived promoter .
緑色組織の白色化が制御された形質転換植物であって、カロテノイド生合成遺伝子の発現を抑制して植物の白色化及び枯死を誘導するポリヌクレオチドが、該ポリヌクレオチドの発現を制御する植物由来プロモーターと共に導入されており、植物由来プロモーターが緑色組織特異的に発現を誘導し得るプロモーターであり、更に上記植物由来プロモーターの塩基配列に相補的な配列を有するRNAをコードするポリヌクレオチドが導入された、上記植物。 A transformed plant in which whitening of green tissue is controlled, wherein a polynucleotide that suppresses the expression of a carotenoid biosynthetic gene to induce whitening and death of the plant is a plant-derived promoter that controls the expression of the polynucleotide The plant-derived promoter is a promoter capable of inducing expression in a green tissue-specific manner, and a polynucleotide encoding an RNA having a sequence complementary to the nucleotide sequence of the plant-derived promoter is introduced. , plants above. 上記植物由来プロモーターがメチル化されている、請求項6記載の植物。 7. The plant of claim 6, wherein said plant-derived promoter is methylated. 更に目的のタンパク質をコードする遺伝子が導入された、請求項6又は7記載の植物。 8. The plant according to claim 6 or 7 , further into which a gene encoding a protein of interest has been introduced. 種子繁殖性又は栄養繁殖性である、請求項6~のいずれか1項記載の植物。 The plant according to any one of claims 6 to 8 , which is seed-propagating or vegetative. 請求項1~5のいずれか1項に記載の方法に使用するための、又は請求項6~のいずれか1項に記載の植物を作出するための、カロテノイド生合成遺伝子の発現を抑制して植物の白色化及び枯死を誘導するポリヌクレオチドと、該ポリヌクレオチドの発現を制御する植物由来プロモーターとを含むベクターであって、植物由来プロモーターが緑色組織特異的に発現を誘導し得るプロモーターである、上記ベクター。 Suppressing the expression of carotenoid biosynthetic genes for use in the method according to any one of claims 1 to 5 or for producing the plant according to any one of claims 6 to 9 A vector comprising a polynucleotide that induces the whitening and death of a plant by using the vector, and a plant-derived promoter that controls the expression of the polynucleotide, wherein the plant-derived promoter is a promoter that can induce expression in a green tissue-specific manner. , vector above. 請求項1~5のいずれか1項に記載の方法に使用するための、又は請求項6~9のいずれか1項に記載の植物を作出するための、緑色組織特異的に発現を誘導し得る植物由来プロモーターのメチル化を誘導するポリヌクレオチドを含むベクターであって、該ポリヌクレオチドが上記プロモーターの塩基配列と相補的な配列を有するsiRNAを発現するポリヌクレオチドである、上記ベクター。 For use in the method according to any one of claims 1 to 5, or for producing the plant according to any one of claims 6 to 9 , to induce expression in a green tissue-specific manner A vector containing a polynucleotide that induces methylation of the obtained plant-derived promoter, wherein the polynucleotide is a polynucleotide that expresses siRNA having a sequence complementary to the base sequence of the promoter.
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