JP7372657B2 - Plants with increased resistance to Colorado potato beetle, methods for producing the same, and methods for determining resistance to Colorado potato beetles in plants - Google Patents

Plants with increased resistance to Colorado potato beetle, methods for producing the same, and methods for determining resistance to Colorado potato beetles in plants Download PDF

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本発明は、コロラドハムシに対する抵抗性が高められた植物及び該植物を再生しうる植物細胞に関する。また、本発明は、前記植物の製造方法、及び植物へのコロラドハムシに対する抵抗性向上に用いられるための組成物に関する。さらに、本発明は、植物におけるコロラドハムシに対する抵抗性を判定する方法に関する。また、本発明は、スピロソラン骨格23位への水酸基若しくはアセトキシ基の導入に用いられるための組成物、又は植物におけるレプチニン若しくはレプチンの蓄積量向上に用いられるための組成物に関する。 The present invention relates to plants with increased resistance to the Colorado potato beetle and plant cells from which the plants can be regenerated. The present invention also relates to a method for producing the plant, and a composition for use in improving resistance of plants to the Colorado potato beetle. Furthermore, the present invention relates to a method for determining resistance to Colorado potato beetle in plants. The present invention also relates to a composition for use in introducing a hydroxyl group or an acetoxy group into the 23rd position of the spirosolane skeleton, or a composition for use in improving the amount of leptinin or leptin accumulated in plants.

コロラドハムシ(学名;Leptinotarsa decemlineata、英名:Colorado potato beetle)は、コウチュウ目カブトムシ亜目(多食亜目)ハムシ科の昆虫である。ナス科(Solanaceae)の植物に寄生し、葉を食する害虫であり、特に、ジャガイモ(Solanum tuberosum等)において最大の虫害をもたらし、殺虫剤である農薬を使わない場合には生産量の40~80%損失の生じ得るという報告もある(非特許文献1)。コロラドハムシ(CPB)は、日本には上陸していないが、北米から欧州、アジアの世界各地に生育域を広げている(非特許文献1)。近年、中国にも定着し、2010年には27万平方kmに分布し、生育域を大きいところでは45km/年で拡散している(非特許文献2)。そのため、CPB抵抗性ジャガイモ等の育種は、日本においても急務であり、また世界的に重要な課題である。 The Colorado potato beetle (scientific name: Leptinotarsa decemlineata, English name: Colorado potato beetle) is an insect of the family Coleoptera, suborder Rhinocerosdae (suborder Polyphagus). It is a pest that parasitizes plants in the Solanaceae family and feeds on their leaves.It causes the most damage to potatoes (Solanum tuberosum, etc.), and can reduce production by 40% to 50% if pesticides are not used. There is also a report that an 80% loss may occur (Non-Patent Document 1). Although the Colorado potato beetle (CPB) has not landed in Japan, it has expanded its range from North America to Europe and Asia (Non-Patent Document 1). In recent years, it has become established in China, and in 2010, it was distributed over 270,000 square kilometers, and the growing area is spreading at a rate of 45 km/year in large areas (Non-Patent Document 2). Therefore, breeding of CPB-resistant potatoes and the like is an urgent task in Japan as well as an important issue worldwide.

この点に関し、CPBに対して抵抗性を示すジャガイモとして、Solanum chacoense(野生種)が知られている。また、S.chacoense由来のCPB抵抗性ジャガイモは、レプチンを蓄積することによって当該抵抗性を発揮できることが明らかになっている(非特許文献3及び4)。さらに、これらレプチンは、通常の栽培種であるジャガイモ(S.tuberosum等)において蓄積されているソラニンやチャコニンから、2段階の反応を経て生合成されると予想されている(非特許文献5)。また、これらレプチンの生合成を担う遺伝子は、S.chacoense由来の染色体第2番と第8番にあることが示唆されている(非特許文献6)。 In this regard, Solanum chacoense (wild variety) is known as a potato that is resistant to CPB. Also, S. It has been revealed that CPB-resistant potatoes derived from C. chacoense can exhibit the resistance by accumulating leptin (Non-patent Documents 3 and 4). Furthermore, these leptins are predicted to be biosynthesized through a two-step reaction from solanine and chaconine, which are accumulated in potatoes (S. tuberosum, etc.), which are commonly cultivated species (Non-Patent Document 5). . Furthermore, the genes responsible for the biosynthesis of leptin are S. chacoense-derived chromosomes No. 2 and No. 8 (Non-Patent Document 6).

しかしながら、このS.chacoenseは、栽培化されていない野生種であり、通常の食用のジャガイモと比較して収量や栽培性が著しく劣るため、農業生産に適さないという問題がある。そのため、S.chacoense由来の系統を、通常のジャガイモ(S.tuberosum等)と交配することによって、後代でCPB抵抗性を有する系統を得ることが試みられている。優良な実用品種としてのジャガイモを育種するためには、CPB抵抗性に不要なS.chacoense由来のゲノム領域を除去する必要があり、通常、その除去はS.tuberosum等との戻し交雑によって行なわれる。しかしながら、前述のとおり、レプチン生合成を担う遺伝子が同定されておらず、またそれら遺伝子の座上情報も、第2番、第8番という大まかなものしか明らかになっていない。そのため、当該遺伝子の存在等を指標とする個体選抜を行なうことができず、CPB抵抗性を有する実用品種を得るに至っていない。 However, this S. Chacoense is a wild species that has not been domesticated, and has a problem that it is not suitable for agricultural production because its yield and cultivability are significantly lower than that of ordinary edible potatoes. Therefore, S. Attempts have been made to obtain a line with CPB resistance in the progeny by crossing a line derived from S. chacoense with a normal potato (such as S. tuberosum). In order to breed potatoes as an excellent practical variety, it is necessary to introduce S. It is necessary to remove the genomic region derived from S. chacoense, which is usually done in S. This is done by backcrossing with S. tuberosum and the like. However, as mentioned above, the genes responsible for leptin biosynthesis have not been identified, and only the rough loci of genes 2 and 8 have been revealed. Therefore, it is not possible to perform individual selection using the presence of the gene as an indicator, and a commercial variety with CPB resistance has not yet been obtained.

また、ジャガイモ等の植物にCPB抵抗性を付与する方法としては、遺伝子組換えやゲノム編集等によって、レプチン生合成を担う遺伝子をジャガイモ等に導入する方法も考えられる。しかしながら、上述のとおり、前記遺伝子が同定されていないため、かかる方法によってもCPB抵抗性植物を製造するに至っていない。 Furthermore, as a method of imparting CPB resistance to plants such as potatoes, a method of introducing a gene responsible for leptin biosynthesis into potatoes etc. by genetic recombination, genome editing, etc. can also be considered. However, as mentioned above, since the gene has not been identified, CPB-resistant plants have not yet been produced using this method.

MaharijayaとVosman(2015)Euphytica 4:133-142Maharijaya and Vosman (2015) Euphytica 4:133-142 Liuら (2012)Entomologia Experimentalis et Applicata 143:207-217Liu et al. (2012) Entomologia Experimentalis et Applicata 143:207-217 SturckowとLow(1961)Entomologia Experimentalis et Applicata 4:133-142Sturckow and Low (1961) Entomologia Experimentalis et Applicata 4:133-142 Sindenら(1986)Environmental Entomology 15:1057-1062Sinden et al. (1986) Environmental Entomology 15:1057-1062 Sagredoら(1999)Theor Appl Genet.98:39-46Sagredo et al. (1999) Theor Appl Genet. 98:39-46 Sagredoら(2006)Theor Appl Genet.114:131-42Sagredo et al. (2006) Theor Appl Genet. 114:131-42

本発明は、前記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、植物にCPB抵抗性を付与する遺伝子、すなわちレプチンの生合成を担う遺伝子を同定することにある。また、本発明の目的は、同定された遺伝子を用い、CPBに対する抵抗性が高められた植物を効率的に製造する方法を提供することにある。さらに、本発明の目的は、前記遺伝子の存在等を指標とし、植物におけるCPBに対する抵抗性を効率的に判定する方法を提供することにもある。 The present invention was made in view of the problems of the prior art, and its purpose is to identify a gene that confers CPB resistance to plants, that is, a gene that is responsible for leptin biosynthesis. Another object of the present invention is to provide a method for efficiently producing plants with increased resistance to CPB using the identified genes. A further object of the present invention is to provide a method for efficiently determining resistance to CPB in plants using the presence of the above-mentioned genes as an indicator.

上述のとおり、CPB抵抗性ジャガイモであるS.chacoenseにおいて、その抵抗性を付与するレプチンは、ソラニンやチャコニン(ソラニダン骨格を有する化合物)から生合成されることが予想されている。本発明者らは、この生合成に関し、同じナス科植物であるトマト(S.lycopersicum)における、α-トマチン(スピロソラン骨格を有する化合物)の代謝過程(図1の上段 参照)に着目した。そして、S.chacoenseにおいては、このトマトにおけるα-トマチンの代謝過程同様の23位水酸化酵素(「23DOX」とも称する)及び23位アセチル基転移酵素(「23ACT」とも称する)が、α-ソラニンやα-チャコニンを基質とする、レプチニン生成を介したレプチン生合成に関与していると想定した(図1の下段 参照)。 As mentioned above, the CPB-resistant potato S. In chacoense, leptin, which confers resistance, is predicted to be biosynthesized from solanine and chaconine (compounds having a solanidan skeleton). Regarding this biosynthesis, the present inventors focused on the metabolic process of α-tomatine (a compound having a spirosolane skeleton) in tomato (S. lycopersicum), which is also a Solanaceae plant (see the upper row of FIG. 1). And S. In chacoense, the 23-position hydroxylase (also referred to as "23DOX") and the 23-position acetyltransferase (also referred to as "23ACT"), which are similar to the metabolic process of α-tomatine in tomatoes, produce α-solanine and α-chaconine. It was hypothesized that this protein is involved in leptin biosynthesis via leptinin production, using the protein as a substrate (see the bottom panel of Figure 1).

そこで、先ずは、S.lycopersicum及びS.chacoenseのそれぞれについて、これら酵素をコードする遺伝子の同定を試みた。なお、α-トマチンの代謝過程に23DOX及び23ACTが関与することは明らかになっていたが、それらの配列は明らかとなっていなかった。そのため、先ずは、トマトの発現データベースから、前記代謝過程に関与することが想定される遺伝子の配列を選抜し、それらの全長ORF配列を決定した。次いで、得られたS.lycopersicumの配列に基づき、S.chacoenseにおける相同遺伝子をスクリーニングし、RACE法により、それらの全長ORF配列も決定した。 So, first of all, S. lycopersicum and S. lycopersicum. We attempted to identify the genes encoding these enzymes for each of the enzymes. Although it has been revealed that 23DOX and 23ACT are involved in the metabolic process of α-tomatine, their sequences have not been clarified. Therefore, first, sequences of genes assumed to be involved in the metabolic process were selected from the tomato expression database, and their full-length ORF sequences were determined. Then, the obtained S. Based on the sequence of S. lycopersicum, We screened homologous genes in Chacoense and determined their full-length ORF sequences by the RACE method.

そして、このようにして得ることができたS.lycopersicum及びS.chacoenseの各遺伝子がコードする酵素を、大腸菌にて合成し、それらの酵素活性をin vitroにて分析した。その結果、S.lycopersicum及びS.chacoenseの23DOX〈各々「Sl23DOX」及び「Sc23DOX」とも称する)は、各々α-トマチンの23位に水酸基を導入し、さらにS.lycopersicum及びS.chacoenseの23ACT〈各々「Sl23ACT」及び「Sc23ACT」とも称する)は、当該水酸基をアセチル化できることが明らかになった。 The S. lycopersicum and S. lycopersicum. The enzymes encoded by each gene of chacoense were synthesized in Escherichia coli, and their enzymatic activities were analyzed in vitro. As a result, S. lycopersicum and S. lycopersicum. 23DOX (also referred to as "Sl23DOX" and "Sc23DOX", respectively) of S. lycopersicum and S. lycopersicum. It has been revealed that 23ACT of chacoense (also referred to as "Sl23ACT" and "Sc23ACT", respectively) can acetylate the hydroxyl group.

しかしながら、従前の予想とは異なり、α-ソラニン等を基質としても、前記23DOXによって、当該化合物の23位に水酸基は導入されず、また当該水酸基は、前記23ACTによってアセチル化されることなく、レプチンを生成することはできなかった。 However, contrary to previous predictions, even when α-solanine or the like is used as a substrate, 23DOX does not introduce a hydroxyl group into the 23-position of the compound, and the hydroxyl group is not acetylated by 23ACT, resulting in leptin could not be generated.

一方、前記23DOX遺伝子を導入したジャガイモ(S.tuberosum)においては、レプチニンの生成が検出され、さらに前記23DOX遺伝子及び23ACT遺伝子を導入したジャガイモにおいては、レプチンの生成が認められた。 On the other hand, production of leptinin was detected in potatoes (S. tuberosum) into which the 23DOX gene was introduced, and production of leptin was also observed in potatoes into which the 23DOX gene and 23ACT gene were introduced.

以上のことから、S.chacoenseにおいては、従前想定されていたような、ソラニダン骨格を有する化合物(α-ソラニン、α-チャコニン)からレプチンが生合成されるわけではなく、スピロソラン骨格を有する化合物23位への水酸基、次いでアセトキシ基の導入を経て、更にこれら化合物のスピロソラン骨格がソラニダン骨格に各々変換されることによって、レプチンが生合成されていることが明らかになった。 From the above, S. In chacoense, leptin is not biosynthesized from compounds with a solanidan skeleton (α-solanine, α-chaconine) as previously assumed, but rather with a hydroxyl group at position 23 of a compound with a spirosolane skeleton, followed by an acetoxy group. It has been revealed that leptin is biosynthesized by introducing the group and further converting the spirosolane skeleton of these compounds to the solanidan skeleton.

また、Sc23DOX遺伝子とSc23ACT遺伝子を認識する各プライマーセット作成した。さらに、S.chacoenseと2倍体のレプチンを作らないジャガイモの交雑種を作成した。そして、これら交雑種について、前記プライマーセットを用いたPCR、及びレプチン生成量の解析を行なった結果、DNAマーカー(S.chacoenseの23DOX遺伝子及び23ACT遺伝子)の存在と、レプチン蓄積との遺伝的挙動が一致することが確認された。 In addition, primer sets that recognize the Sc23DOX gene and the Sc23ACT gene were created. Furthermore, S. We created a diploid hybrid between Chacoense and potato that does not produce leptin. As a result of performing PCR using the above primer set and analyzing the amount of leptin produced for these hybrids, we found that the presence of DNA markers (23DOX gene and 23ACT gene of S. chacoense) and the genetic behavior of leptin accumulation It was confirmed that they matched.

さらに、CPB抵抗性を有さないS.tuberosumにて、23DOX遺伝子及び23ACT遺伝子の有無について解析したところ、驚くべきことに、前記23DOX及び23ACTと高い配列同一性を有するタンパク質(St23DOX及びSt23ACT)をコードする各遺伝子を有していることが明らかになった。 In addition, S. When tuberosum was analyzed for the presence or absence of the 23DOX gene and 23ACT gene, surprisingly, it was found that it has genes encoding proteins (St23DOX and St23ACT) that have high sequence identity with the above-mentioned 23DOX and 23ACT. It was revealed.

また、これら遺伝子がコードする各タンパク質を、大腸菌にて合成し、それらの酵素活性をin vitroにて分析した。その結果、上述のSl23DOX及びSc23DOX同様に、St23DOXは、α-トマチンの23位に水酸基を導入できることが明らかになった。さらに、St23ACTについても、上述のSl23ACT及びSc23ACT同様に、前記水酸基をアセチル化できることが明らかになった。 Furthermore, each protein encoded by these genes was synthesized in Escherichia coli, and their enzymatic activities were analyzed in vitro. As a result, it was revealed that St23DOX, like the above-mentioned Sl23DOX and Sc23DOX, can introduce a hydroxyl group into the 23-position of α-tomatine. Furthermore, it has been revealed that the hydroxyl group of St23ACT can be acetylated similarly to the above-mentioned Sl23ACT and Sc23ACT.

そして、以上の知見に基づき、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、より詳しくは、以下を提供するものである。
<1> 下記(a)~(d)からなる群から選択される少なくとも一のDNAを含む、スピロソラン骨格23位への水酸基導入に用いられるための組成物
(a)配列番号:2、4又は6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA
(b)配列番号:2、4又は6に記載のアミノ酸配列と80%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格の23位を水酸化する活性を有するタンパク質を、コードするDNA
(c)配列番号:2、4又は6に記載のアミノ酸配列において1又は複数のアミノ酸が置換、欠失、付加、及び/又は挿入されたアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格の23位を水酸化する活性を有するタンパク質を、コードするDNA
(d)配列番号:1、3又は5に記載のヌクレオチド配列に相補的な配列からなるDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズし、かつスピロソラン骨格の23位を水酸化する活性を有するタンパク質をコードする、DNA。
<2> 前記(a)~(d)からなる群から選択される少なくとも一のDNA及び下記(e)~(h)からなる群から選択される少なくとも一のDNAを含む、スピロソラン骨格23位へのアセトキシ基導入に用いられるための組成物
(e)配列番号:8、10又は12に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA
(f)配列番号:8、10又は12に記載のアミノ酸配列と80%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格23位の水酸基をアセチル化する活性を有するタンパク質を、コードするDNA
(g)配列番号:8、10又は12に記載のアミノ酸配列において1又は複数のアミノ酸が置換、欠失、付加、及び/又は挿入されたアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格23位の水酸基をアセチル化する活性を有するタンパク質を、コードするDNA
(h)配列番号:7、9又は11に記載のヌクレオチド配列に相補的な配列からなるDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズし、かつスピロソラン骨格23位の水酸基をアセチル化する活性を有するタンパク質をコードする、DNA。
<3> 前記(a)~(d)からなる群から選択される少なくとも一のDNAを含む、植物におけるレプチニン蓄積量の向上に用いられるための組成物。
<4> 前記(a)~(h)からなる群から選択される少なくとも一のDNAを含む、植物におけるレプチン蓄積量の向上に用いられるための組成物。
<5> 前記(a)~(h)からなる群から選択される少なくとも一のDNAを含む、植物へのコロラドハムシに対する抵抗性向上に用いられるための組成物。
<6> 前記(a)~(h)からなる群から選択される少なくとも一のDNAが導入された、コロラドハムシに対する抵抗性が高められた植物体を再生しうる形質転換植物細胞。
<7> <6>に記載の形質転換植物細胞から再生された、コロラドハムシに対する抵抗性が高められた形質転換植物。
<8> コロラドハムシに対する抵抗性が高められた植物の製造方法であって、
前記(a)~(h)からなる群から選択される少なくとも一のDNAを、植物細胞に導入する工程、及び前記工程においてDNAが導入された形質転換植物細胞から植物を再生する工程を含む方法。
<9> 植物におけるコロラドハムシに対する抵抗性を判定する方法であって、
被検植物における、前記(a)~(d)からなる群から選択される少なくとも一のDNAと前記(e)~(h)からなる群から選択される少なくとも一のDNAとの存在若しくは発現を検出する工程、及び前記工程にて、前記DNAの存在又は発現が検出された場合に、前記被検植物は、コロラドハムシに対する抵抗性を有すると判定する工程を、含む方法。
<10> コロラドハムシに対する抵抗性を有する植物を製造する方法であって、
コロラドハムシに対する抵抗性を有する植物と任意の植物とを交配させる工程と、前記工程における交配により得られた植物において、コロラドハムシに対する抵抗性を、<9>に記載の方法により判定する工程と、コロラドハムシに対する抵抗性を有すると判定された植物を選抜する工程とを、含む方法。
<11> コロラドハムシに対する抵抗性を有する植物を製造する方法であって、
前記(a)~(d)からなる群から選択される少なくとも一のDNAを有する植物と、前記(e)~(h)からなる群から選択される少なくとも一のDNAを有する植物とを交配させる工程と、
前記工程における交配により得られた植物において、コロラドハムシに対する抵抗性を、<9>に記載の方法により判定する工程と、
コロラドハムシに対する抵抗性を有すると判定された植物を選抜する工程と
を、含む方法。
Based on the above findings, the present invention has been completed. More specifically, the present invention provides the following.
<1> A composition for use in introducing a hydroxyl group into the 23rd position of the spirosolane skeleton, comprising at least one DNA selected from the group consisting of the following (a) to (d) (a) SEQ ID NO: 2, 4, or DNA encoding a protein consisting of the amino acid sequence described in 6.
(b) DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence having 80% or more identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, or 6, and having the activity of hydroxylating the 23rd position of the spirosolane skeleton
(c) Consists of an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added, and/or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, or 6, and the 23rd position of the spirosolane skeleton is hydroxylated DNA encoding a protein that has the activity of
(d) Codes for a protein that hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of a sequence complementary to the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, or 5 and has the activity of hydroxylating the 23rd position of the spirosolane skeleton. Yes, DNA.
<2> To position 23 of the spirosolane skeleton, containing at least one DNA selected from the group consisting of (a) to (d) above and at least one DNA selected from the group consisting of (e) to (h) below. Composition (e) DNA encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8, 10 or 12
(f) DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence having 80% or more identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8, 10, or 12 and having the activity of acetylating the hydroxyl group at position 23 of the spirosolane skeleton.
(g) Consists of an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added, and/or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8, 10, or 12, and the hydroxyl group at position 23 of the spirosolane skeleton is acetylated. DNA encoding a protein that has the activity of
(h) A protein that hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of a sequence complementary to the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 7, 9, or 11 and has the activity of acetylating the hydroxyl group at position 23 of the spirosolane skeleton. Code, DNA.
<3> A composition for use in improving leptinin accumulation in plants, comprising at least one DNA selected from the group consisting of (a) to (d).
<4> A composition for use in improving leptin accumulation in plants, comprising at least one DNA selected from the group consisting of (a) to (h).
<5> A composition for use in improving plant resistance to the Colorado potato beetle, comprising at least one DNA selected from the group consisting of (a) to (h).
<6> A transformed plant cell into which at least one DNA selected from the group consisting of (a) to (h) has been introduced and is capable of regenerating a plant with increased resistance to the Colorado potato beetle.
<7> A transformed plant with increased resistance to Colorado potato beetle, which is regenerated from the transformed plant cell according to <6>.
<8> A method for producing a plant with increased resistance to Colorado potato beetle, comprising:
A method comprising the steps of introducing at least one DNA selected from the group consisting of (a) to (h) above into a plant cell, and regenerating a plant from the transformed plant cell into which the DNA has been introduced in the step. .
<9> A method for determining resistance to Colorado potato beetle in a plant, comprising:
The presence or expression of at least one DNA selected from the group consisting of (a) to (d) and at least one DNA selected from the group consisting of (e) to (h) in the test plant. A method comprising the steps of: detecting; and determining that the test plant has resistance to the Colorado potato beetle if the presence or expression of the DNA is detected in the step.
<10> A method for producing a plant having resistance to Colorado potato beetle, comprising:
A step of crossing a plant having resistance to the Colorado potato beetle with any plant; and a step of determining resistance to the Colorado potato beetle in the plant obtained by the crossing in the step by the method described in <9>. and selecting plants determined to have resistance to the Colorado potato beetle.
<11> A method for producing a plant having resistance to Colorado potato beetle, comprising:
Crossing a plant having at least one DNA selected from the group consisting of (a) to (d) above with a plant having at least one DNA selected from the group consisting of (e) to (h) above. process and
A step of determining resistance to Colorado potato beetle in the plants obtained by the crossbreeding in the step by the method described in <9>;
and selecting plants determined to have resistance to the Colorado potato beetle.

なお、S.chacoense由来の23DOX遺伝子のヌクレオチド配列、及び該配列がコードするタンパク質のアミノ酸配列を、配列番号:1及び2に各々示す。S.tuberosum由来の23DOX遺伝子のヌクレオチド配列、及び該配列がコードするタンパク質のアミノ酸配列を、配列番号:3及び4に各々示す。S.lycopersicum由来の23DOX遺伝子のヌクレオチド配列、及び該配列がコードするタンパク質のアミノ酸配列を、配列番号:5及び6に各々示す。 In addition, S. The nucleotide sequence of the 23DOX gene derived from Chacoense and the amino acid sequence of the protein encoded by the sequence are shown in SEQ ID NOs: 1 and 2, respectively. S. The nucleotide sequence of the 23DOX gene derived from M. tuberosum and the amino acid sequence of the protein encoded by the sequence are shown in SEQ ID NOs: 3 and 4, respectively. S. The nucleotide sequence of the 23DOX gene derived from C. lycopersicum and the amino acid sequence of the protein encoded by the sequence are shown in SEQ ID NOs: 5 and 6, respectively.

また、S.chacoense由来の23ACT遺伝子のヌクレオチド配列、及び該配列がコードするタンパク質のアミノ酸配列を、配列番号:7及び8に各々示す。S.tuberosum由来の23ACT遺伝子のヌクレオチド配列、及び該配列がコードするタンパク質のアミノ酸配列を、配列番号:9及び10に各々示す。S.lycopersicum由来の23ACT遺伝子のヌクレオチド配列、及び該配列がコードするタンパク質のアミノ酸配列を、配列番号:11及び12に各々示す。 Also, S. The nucleotide sequence of the 23ACT gene derived from Chacoense and the amino acid sequence of the protein encoded by the sequence are shown in SEQ ID NOs: 7 and 8, respectively. S. The nucleotide sequence of the 23ACT gene derived from M. tuberosum and the amino acid sequence of the protein encoded by the sequence are shown in SEQ ID NOs: 9 and 10, respectively. S. The nucleotide sequence of the 23ACT gene derived from C. lycopersicum and the amino acid sequence of the protein encoded by the sequence are shown in SEQ ID NOs: 11 and 12, respectively.

本発明において同定された、水酸化酵素遺伝子及び/又はアセチル基転移酵素遺伝子を用いることによって、スピロソラン骨格23位に水酸基又はアセトキシ基を導入することが可能となり、またレプチニン又はレプチンを生成することも可能となる。さらに、本発明によれば、レプチンの生合成能を増強し、レプチンを蓄積させることにより、植物のCPBに対する抵抗性等を高めることも可能となる。すなわち、CPBに対する抵抗性が高められた植物を効率的に提供することが可能となる。また、本発明によれば、前記遺伝子の発現又は存在を指標とし、植物におけるCPBに対する抵抗性等を効率的に判定することもできる。 By using the hydroxylase gene and/or acetyltransferase gene identified in the present invention, it is possible to introduce a hydroxyl group or acetoxy group to the 23rd position of the spirosolane skeleton, and it is also possible to produce leptinin or leptin. It becomes possible. Furthermore, according to the present invention, by enhancing the biosynthetic ability of leptin and accumulating leptin, it is also possible to increase the resistance of plants to CPB. That is, it becomes possible to efficiently provide plants with increased resistance to CPB. Furthermore, according to the present invention, resistance to CPB in plants can be efficiently determined using the expression or presence of the gene as an indicator.

トマト(S.lycopersicum)、CPB抵抗性ジャガイモ(S.chacoense)及びCPB非抵抗性ジャガイモ(S.tuberosum)におけるグリコアルカロイドを示す、概略図である。図中枠線内は、各ナス科植物において生成されるステロイドグリコアルカロイドを示し、図中左側の、スピロソラン骨格3位及びソラニダン骨格の3位における「R」は、これら骨格に酸素原子を介して結合する糖複合体を意味する。また、図中上段(S.lycopersicumの枠線内)においては、トマトにおけるα-トマチン(スピロソラン骨格を有する化合物)の代謝過程にて、当該骨格の23位に23位水酸化酵素(23DOX)によって水酸基が導入され、さらに当該水酸基に23位アセチル基転移酵素(23ACT)によってアセチル基が導入されることを示す。FIG. 1 is a schematic diagram showing glycoalkaloids in tomatoes (S. lycopersicum), CPB-resistant potatoes (S. chacoense) and CPB-non-resistant potatoes (S. tuberosum). The frame lines in the figure indicate steroid glycoalkaloids produced in each Solanaceae plant. means a glycoconjugate that binds. In addition, in the upper part of the figure (within the frame of S. lycopersicum), in the metabolic process of α-tomatine (a compound with a spirosolane skeleton) in tomatoes, 23-hydroxylase (23DOX) is added to the 23rd position of the skeleton. It shows that a hydroxyl group is introduced, and an acetyl group is further introduced into the hydroxyl group by 23-position acetyl transferase (23ACT). S.lycopersicum由来23DOX発現用ベクター、S.chacoense由来23DOX発現用ベクター及びS.tuberosum由来23DOX発現用ベクターを各々導入した大腸菌(図中、各々「Sl23DOX」、「Sc23DOX」及び「St23DOX」にて示す)の粗抽出画分を用い、23位水酸化酵素活性を検出した結果を示す、LC-MSのチャートデータである。図中、縦軸は強度を示し、横軸は保持時間を示す(図中の表記については、図4、7、9、13及び14において同様である)。S. lycopersicum-derived 23DOX expression vector, S. lycopersicum-derived 23DOX expression vector. chacoense-derived 23DOX expression vector and S. chacoense-derived 23DOX expression vector. The results of detecting the 23-position hydroxylase activity using crude extracted fractions of Escherichia coli (indicated by "Sl23DOX", "Sc23DOX" and "St23DOX", respectively in the figure) into which vectors for expressing 23DOX derived from M. tuberosum were introduced are shown below. This is LC-MS chart data shown. In the figure, the vertical axis indicates intensity, and the horizontal axis indicates retention time (the notation in the figure is the same in FIGS. 4, 7, 9, 13, and 14). 図2に示したピーク(1)~(4)のマススペクトルである。図中、縦軸は強度を示し、横軸は質量電荷比を示す(図中の表記については、図5、8、10及び15において同じである)。This is a mass spectrum of peaks (1) to (4) shown in FIG. 2. In the figure, the vertical axis indicates intensity, and the horizontal axis indicates mass-to-charge ratio (the notation in the figure is the same in FIGS. 5, 8, 10, and 15). S.lycopersicum由来23ACT発現用ベクター、S.chacoense由来23ACT発現用ベクター、S.tuberosum由来23ACT発現用ベクター及び空ベクターを各々導入した大腸菌(図中、各々「Sl23ACT」、「Sc23ACT」、「St23ACT」及び「23ヒドロキシ-トマチン+陰性対照」にて示す)の粗抽出画分を用い、23位アセチル基転移酵素を検出した結果を示す、LC-MSのチャートデータである。図中、「23アセトキシ-トマチン」は、その標品についてのチャートデータを示す。S. lycopersicum-derived 23ACT expression vector, S. lycopersicum-derived 23ACT expression vector. chacoense-derived 23ACT expression vector, S. The crude extracted fractions of Escherichia coli (indicated by "Sl23ACT", "Sc23ACT", "St23ACT" and "23hydroxy-tomatine + negative control" in the figure) into which the E. tuberosum-derived 23ACT expression vector and the empty vector were introduced, respectively, were This is LC-MS chart data showing the results of detecting acetyltransferase at position 23 using the following methods. In the figure, "23acetoxy-tomatine" indicates chart data for the standard product. 図4に示したピーク(1)~(4)のマススペクトルである。This is a mass spectrum of peaks (1) to (4) shown in FIG. 4. 形質転換に使用したベクターの構造を示す図である。図中、導入する遺伝子部分のT-DNAのライトボーダー(RB)、レフトボーダー(LB)、それらボーダーの内部の構造、及び制限酵素認識部位を示す。FIG. 2 is a diagram showing the structure of a vector used for transformation. The figure shows the right border (RB) and left border (LB) of the T-DNA of the gene portion to be introduced, the internal structure of these borders, and the restriction enzyme recognition site. CPB非抵抗性ジャガイモ(図中「S.tuberosum」)、Sc23DOXを発現させたジャガイモ(図中「S.tuberosum Sc23DOX-ox-#9」)及びCPB抵抗性ジャガイモの花(図中「S.chacoenseの花」)について分析した結果を示す、LC-MSのチャートデータである。CPB non-resistant potato ("S. tuberosum" in the figure), potato expressing Sc23DOX ("S. tuberosum Sc23DOX-ox-#9" in the figure), and CPB-resistant potato flower ("S. chacoense" in the figure) This is LC-MS chart data showing the results of an analysis of "Flowers"). 図7に示したピーク(1)~(4)のマススペクトルである。This is a mass spectrum of peaks (1) to (4) shown in FIG. 7. 空ベクターを導入したCPB非抵抗性ジャガイモ(図中「ベクターコントロール」)、Sc23DOX及びSc23ACTを発現させたジャガイモ(図中「Sc23DOX+Sc23ACT共発現」)及びCPB抵抗性ジャガイモの花(図中「S.chacoenseの花」)について分析した結果を示す、LC-MSのチャートデータである。A CPB non-resistant potato introduced with an empty vector ("vector control" in the figure), a potato expressing Sc23DOX and Sc23ACT ("Sc23DOX+Sc23ACT co-expression" in the figure), and a CPB-resistant potato flower ("S. chacoense" in the figure) This is LC-MS chart data showing the results of an analysis of "Flowers"). 図9に示したピーク(ピークI及びII、並びにレプチンI及びII)のマススペクトルである。9 is a mass spectrum of the peaks (peaks I and II, and leptin I and II) shown in FIG. 9. CPB抵抗性を示さないジャガイモ品種及びジャガイモ育種に使われる系統、並びにCPB抵抗性野生種である「S.chacoense PI 458310」から抽出したゲノムDNAを鋳型とし、PCRによりSc23DOX遺伝子を検出した結果を示す、ゲル電気泳動の写真である。図中、「M」は100bpマーカーを示し、「1」は男爵薯についての解析結果を示し、「2」はメークインについての解析結果を示し、「3」はさやかについての解析結果を示し、「4」はサッシーについての解析結果を示し、「5」はコナフブキについての解析結果を示し、「6」はデジレーについての解析結果を示し、「7」は97H32-6についての解析結果を示し、「8」は西海35号についての解析結果を示し、「9」は北海87号についての解析結果を示し、「10」はVTn 62-33-3についての解析結果を示し、「11」はW553-4についての解析結果を示し、「12」はS. chacoense (PI 458310) についての解析結果を示す(図中の表記については、図12において同様である)。Shows the results of detecting the Sc23DOX gene by PCR using genomic DNA extracted from potato varieties that do not show CPB resistance, lines used for potato breeding, and the CPB-resistant wild variety "S. chacoense PI 458310" as templates. , is a photograph of gel electrophoresis. In the figure, "M" indicates a 100bp marker, "1" indicates the analysis result for Baron yam, "2" indicates the analysis result for May-In, "3" indicates the analysis result for Sayaka, and " 4" shows the analysis results for Sassy, "5" shows the analysis results for Konafubuki, "6" shows the analysis results for Desiree, "7" shows the analysis results for 97H32-6, and " 8" shows the analysis results for Saikai No. 35, "9" shows the analysis results for Hokkai No. 87, "10" shows the analysis results for VTn 62-33-3, and "11" shows the analysis results for W553- The analysis results for S.4 are shown, and "12" is for S.4. 12 shows the analysis results for Chacoense (PI 458310) (the notation in the figure is the same as in FIG. 12). CPB抵抗性を示さないジャガイモ品種及びジャガイモ育種に使われる系統、並びにCPB抵抗性野生種である「S.chacoense PI 458310」から抽出したゲノムDNAを鋳型とし、PCRによりSc23ACT遺伝子を検出した結果を示す、Shows the results of detecting the Sc23ACT gene by PCR using genomic DNA extracted from potato varieties that do not exhibit CPB resistance, lines used for potato breeding, and the CPB-resistant wild variety "S. chacoense PI 458310" as templates. , レプチンを発現しているS.chacoense PI 458310から得た実生3系統と、レプチンを発現していないジャガイモ系統 97H32-6とを交配し、獲得した雑種について、ステロイドグリコアルカロイドを解析した結果を示す、、LC-MSのチャートデータである。図中、「97H32-6」は97H32-6について解析した結果を示し、「2-34」、「2-19」及び「2-3」は、各々表1に示す雑種 PI 458310-2×97H32-6 34及びPI 458310-2×97H32-6 19及びPI 458310-2×97H32-6 3について解析した結果を示す。S. coli expressing leptin. LC-MS chart data showing the results of steroid glycoalkaloid analysis of the hybrid obtained by crossing three seedling lines obtained from Chacoense PI 458310 and potato line 97H32-6 that does not express leptin. be. In the figure, "97H32-6" indicates the result of analysis of 97H32-6, and "2-34", "2-19" and "2-3" respectively indicate the hybrid PI 458310-2×97H32 shown in Table 1. -6 34, PI 458310-2×97H32-6 19 and PI 458310-2×97H32-6 3 are shown. 空ベクターを導入したCPB非抵抗性ジャガイモ品種コナフブキ(図中「ベクターコントロール」)及びSc23DOXを発現させたコナフブキ(図中「Sc23DOX ♯15」)について分析した結果を示す、LC-MSのチャートデータである。図中の囲み枠においては、保持時間14.5~15.5分のチャートデータを拡大して示してある。LC-MS chart data showing the results of analysis of the CPB non-resistant potato variety Konafubuki introduced with the empty vector ("vector control" in the figure) and Konafubuki expressing Sc23DOX ("Sc23DOX #15" in the figure). be. In the box in the figure, chart data for a holding time of 14.5 to 15.5 minutes is shown enlarged. 図14に示したピーク(レプチンI及びII)のマススペクトルである。15 is a mass spectrum of the peaks (leptin I and II) shown in FIG. 14.

<本発明の組成物について>
後述の実施例において示すとおり、本発明者らによって、トマト(S.lycopersicum)及びCPB抵抗性ジャガイモ S.chacoenseにおける、23位水酸化酵素(23DOX)遺伝子(Sl23DOX遺伝子及びSc23DOX遺伝子)が各々単離され、それらの配列が同定された。そして、レプチニンの生合成が認められないジャガイモ S.tuberosumに、前記23DOX遺伝子を導入した結果、スピロソラン骨格を有するステロイドグリコアルカロイドの23位に水酸基が導入され、さらにスピロソラン骨格がソラニダン骨格に変換されることによって、当該ジャガイモにおいて、レプチニンの有意な生合成が認められるようになった。
<About the composition of the present invention>
As shown in the Examples below, the present inventors have developed tomato (S. lycopersicum) and CPB-resistant potato S. lycopersicum. The 23-position hydroxylase (23DOX) genes (Sl23DOX gene and Sc23DOX gene) in S. chacoense were isolated, and their sequences were identified. And, potato S. in which leptinin biosynthesis is not observed. As a result of introducing the 23DOX gene into S. tuberosum, a hydroxyl group is introduced into the 23rd position of the steroid glycoalkaloid having a spirosolane skeleton, and the spirosolane skeleton is further converted to a solanidan skeleton, resulting in significant biosynthesis of leptinin in the potato. has become recognized.

さらに、23DOX遺伝子をS.tuberosumも有しているものの、その発現量が十分ではないため、当該ジャガイモにおいてレプチニンの生合成が認められないということも明らかにした。 Furthermore, the 23DOX gene was added to S. It was also revealed that although the potato also has the potato tuberosum, its expression level is not sufficient, and therefore leptinin biosynthesis is not observed in the potato.

したがって、本発明は、スピロソラン骨格の23位を水酸化する活性を有するタンパク質(以下、「本発明の23DOX」とも称する)をコードするDNAを含む、スピロソラン骨格23位への水酸基導入に用いられるための組成物、又は、植物におけるレプチニン蓄積量の向上に用いられるための組成物を、提供する。 Therefore, the present invention can be used to introduce a hydroxyl group into the 23rd position of the spirosolane skeleton, including a DNA encoding a protein having the activity of hydroxylating the 23rd position of the spirosolane skeleton (hereinafter also referred to as "23DOX of the present invention"). or a composition for use in improving the amount of leptinin accumulated in plants.

また、後述の実施例において示すとおり、本発明者らによって、S.lycopersicum及びS.chacoenseにおける、23位アセチル基転移酵素(23ACT)遺伝子(Sl23ACT遺伝子及びSc23ACT遺伝子)も単離され、それらの配列が同定された。そして、レプチンの生合成が認められず、CPBに対する抵抗性を有さないジャガイモ S.tuberosumに、前記23DOX遺伝子及び前記23ACT遺伝子を導入した結果、スピロソラン骨格を有するステロイドグリコアルカロイドにおいて、23DOXにより導入された水酸基がさらにアセチル化され、またスピロソラン骨格がソラニダン骨格に変換されることによって、当該ジャガイモにおいて、CPB抵抗性に関与するレプチンの有意な生合成が認められるようになった。 In addition, as shown in the Examples below, the present inventors have also developed S. lycopersicum and S. lycopersicum. The 23-position acetyltransferase (23ACT) genes (Sl23ACT gene and Sc23ACT gene) in S. chacoense were also isolated, and their sequences were identified. Potato S. cerevisiae does not exhibit leptin biosynthesis and has no resistance to CPB. As a result of introducing the 23DOX gene and the 23ACT gene into S. tuberosum, the hydroxyl group introduced by 23DOX in the steroid glycoalkaloid having a spirosolane skeleton is further acetylated, and the spirosolane skeleton is converted to a solanidan skeleton. Significant biosynthesis of leptin, which is involved in CPB resistance, has been observed in potatoes.

また、S.tuberosumの品種の中でも、育成過程でS.chacoenseを用いて作出されているが、レプチンを生産しない97H32-6やコナフブキ等の品種では、Sc23ACT遺伝子を有しているということを明らかにした。 Also, S. Among S. tuberosum varieties, S. It was revealed that cultivars such as 97H32-6 and Konafubuki, which are produced using Chacoense but do not produce leptin, have the Sc23ACT gene.

さらに、23ACT遺伝子をS.tuberosumも有してはいるものの、その発現量が十分ではないため、当該ジャガイモにおいてレプチンの生合成が認められないということも明らかにした。 Furthermore, the 23ACT gene was added to S. It was also revealed that although the potato has the same gene, leptin biosynthesis is not observed in the potato because its expression level is not sufficient.

したがって、本発明はまた、本発明の23DOXをコードするDNAと、スピロソラン骨格の23位の水酸基をアセチル化する活性を有するタンパク質(以下、「本発明の23ACT」とも称する)をコードするDNAを含む、スピロソラン骨格23位へのアセトキシ基導入に用いられるための組成物、植物におけるレプチン蓄積量の向上に用いられるための組成物、又は植物へのCPBに対する抵抗性向上に用いられるための組成物 をも、提供する。 Therefore, the present invention also includes DNA encoding the 23DOX of the present invention and DNA encoding a protein having the activity of acetylating the hydroxyl group at position 23 of the spirosolane skeleton (hereinafter also referred to as "23ACT of the present invention"). , a composition for use in introducing an acetoxy group into the 23rd position of the spirosolane skeleton, a composition for use in improving leptin accumulation in plants, or a composition for use in improving resistance to CPB in plants. Also provided.

本発明において、水酸基又はアセトキシ基が導入される基質としては、少なくともスピロソラン骨格を有していればよく、例えば、スピロソラン配糖体が挙げられる。 In the present invention, the substrate into which a hydroxyl group or acetoxy group is introduced may have at least a spirosolane skeleton, and examples thereof include spirosolane glycosides.

本発明において、23位に水酸基が導入される基質としては、例えば、α-トマチン、α-デヒドロトマチン、α-ソラマリン、β-ソラマリン、それぞれのアグリコンが挙げられ、また、23位の水酸基にアセチル基が導入される基質としては、例えば、レプチニン、23ヒドロキシトマチン、23ヒドロキシデヒドロトマチンが挙げられる。 In the present invention, examples of the substrate into which a hydroxyl group is introduced at the 23-position include α-tomatine, α-dehydrotomatine, α-soramarin, β-soramarin, and their respective aglycones; Examples of the substrate into which the group is introduced include leptinin, 23-hydroxytomatine, and 23-hydroxydehydrotomatine.

本発明において、「レプチニン」としては、例えば、レプチニンI(3β‐[2‐O,4‐O‐ビス(α‐L‐ラムノピラノシル)‐β‐D‐グルコピラノシロキシ]ソラニド‐5‐エン‐23β‐オール)、レプチニンII(3β‐[(3‐O‐β‐D‐グルコピラノシル‐2‐O‐α‐L‐ラムノピラノシル‐β‐D‐ガラクトピラノシル)オキシ]ソラニド‐5‐エン‐23β‐オール)が、挙げられる。 In the present invention, "leptinin" includes, for example, leptinin I (3β-[2-O,4-O-bis(α-L-rhamnopyranosyl)-β-D-glucopyranosiloxy]solanid-5-ene- 23β-ol), leptinin II (3β-[(3-O-β-D-glucopyranosyl-2-O-α-L-rhamnopyranosyl-β-D-galactopyranosyl)oxy]solanid-5-ene-23β -all).

本発明において、「レプチン」としては、例えば、レプチンI(3β‐[2‐O,4‐O‐ビス(α‐L‐ラムノピラノシル)‐β‐D‐グルコピラノシロキシ] ソラニド‐5‐エン‐23β‐オール 23‐アセテート)、3β‐[2‐O,4‐O‐ビス(α‐L‐ラムノピラノシル)‐β‐D‐グルコピラノシロキシ]ソラニド‐5‐エン‐23β‐オール)、レプチンII(3β‐[(3‐O‐β‐D‐グルコピラノシル‐2‐O‐α‐L‐ラムノピラノシル‐β‐D‐ガラクトピラノシル)オキシ]ソラニド‐5‐エン‐23β‐アセテート)が、挙げられる。 In the present invention, "leptin" includes, for example, leptin I (3β-[2-O,4-O-bis(α-L-rhamnopyranosyl)-β-D-glucopyranosiloxy] solanid-5-ene- 23β-ol 23-acetate), 3β-[2-O,4-O-bis(α-L-rhamnopyranosyl)-β-D-glucopyranosiloxy]solanid-5-en-23β-ol), leptin II (3β-[(3-O-β-D-glucopyranosyl-2-O-α-L-rhamnopyranosyl-β-D-galactopyranosyl)oxy]solanid-5-ene-23β-acetate), .

また、本発明の「組成物」の態様としては、後述の「本発明のDNA」が有効成分として含まれていればよいが、他の成分が混合されているものであってもよい。このような他の成分としては特に制限はなく、例えば、滅菌水、生理食塩水、植物油、界面活性剤、脂質、溶解補助剤、緩衝剤、保存剤が挙げられる。 Moreover, as an aspect of the "composition" of the present invention, it is sufficient that the "DNA of the present invention" described below is included as an active ingredient, but it may be one in which other components are mixed. Such other components are not particularly limited, and include, for example, sterile water, physiological saline, vegetable oil, surfactants, lipids, solubilizing agents, buffers, and preservatives.

<本発明のDNAについて>
前述の組成物の有効成分として含有される「本発明の23DOXをコードするDNA」の例として、S.chacoense由来の23DOXをコードするcDNAの配列を配列番号:1に示す。当該配列がコードするタンパク質(Sc23DOX)のアミノ酸配列を配列番号:2に示す。「本発明の23DOXをコードするDNA」の別の例として、S.lycopersicum由来の23DOXをコードするcDNAの配列を配列番号:5に示す。当該配列がコードするタンパク質(Sl23DOX)のアミノ酸配列を配列番号:6に示す。なお、Sl23DOX遺伝子は、トマト第2染色体のSolyc02g062460に座乗する。「本発明の23DOXをコードするDNA」の別の例として、S.tuberosum由来の23DOXをコードするcDNAの配列を配列番号:3に示す。当該配列がコードするタンパク質(St23DOX)のアミノ酸配列を配列番号:4に示す。
<About the DNA of the present invention>
As an example of "DNA encoding 23DOX of the present invention" contained as an active ingredient in the above-mentioned composition, S. The sequence of cDNA encoding 23DOX derived from Chacoense is shown in SEQ ID NO: 1. The amino acid sequence of the protein (Sc23DOX) encoded by this sequence is shown in SEQ ID NO: 2. As another example of "DNA encoding 23DOX of the present invention", S. The sequence of cDNA encoding 23DOX derived from C. lycopersicum is shown in SEQ ID NO: 5. The amino acid sequence of the protein (Sl23DOX) encoded by this sequence is shown in SEQ ID NO: 6. Note that the Sl23DOX gene is located on Solyc02g062460 of tomato chromosome 2. As another example of "DNA encoding 23DOX of the present invention", S. The sequence of cDNA encoding 23DOX derived from C. tuberosum is shown in SEQ ID NO: 3. The amino acid sequence of the protein (St23DOX) encoded by this sequence is shown in SEQ ID NO: 4.

前述の組成物の有効成分として含有される「本発明の23ACTをコードするDNA」の例として、S.chacoense由来の23ACTをコードするcDNAの配列を配列番号:7に示す。当該配列がコードするタンパク質(Sc23ACT)のアミノ酸配列を配列番号:8に示す。「本発明の23ACTをコードするDNA」の別の例として、S.lycopersicum由来の23ACTをコードするcDNAの配列を配列番号:11に示す。当該配列がコードするタンパク質(Sl23ACT)のアミノ酸配列を配列番号:12に示す。なお、Sl23ACT遺伝子は、トマト第8染色体のSolyc08g075210に座上する。「本発明の23ACTをコードするDNA」の別の例として、S.tuberosum由来の23ACTをコードするcDNAの配列を配列番号:9に示す。当該配列がコードするタンパク質(St23ACT)のアミノ酸配列を配列番号:10に示す。 As an example of "DNA encoding 23ACT of the present invention" contained as an active ingredient in the above-mentioned composition, S. The sequence of cDNA encoding 23ACT derived from Chacoense is shown in SEQ ID NO: 7. The amino acid sequence of the protein (Sc23ACT) encoded by this sequence is shown in SEQ ID NO: 8. As another example of "DNA encoding 23ACT of the present invention", S. The sequence of cDNA encoding 23ACT derived from C. lycopersicum is shown in SEQ ID NO: 11. The amino acid sequence of the protein (Sl23ACT) encoded by this sequence is shown in SEQ ID NO: 12. Note that the Sl23ACT gene is located on Solyc08g075210 of tomato chromosome 8. As another example of "DNA encoding 23ACT of the present invention", S. The sequence of cDNA encoding 23ACT derived from S. tuberosum is shown in SEQ ID NO: 9. The amino acid sequence of the protein (St23ACT) encoded by this sequence is shown in SEQ ID NO: 10.

現在の技術水準においては、当業者であれば、前記「本発明の23DOXをコードするDNA」又は「本発明の23ACTをコードするDNA」(これら2種のDNAについて「本発明のDNA」とも総称する)の配列情報が得られた場合、そのヌクレオチド配列に対して種々の改変を行い、スピロソラン骨格の23位に水酸基を導入する活性を有するタンパク質、又はスピロソラン骨格の23位の水酸基をアセチル化する活性を有するタンパク質をコードする変異遺伝子の製造を行うことが可能である。さらに、自然界においても、ヌクレオチド配列が変異することは起こり得ることである。 At the current state of the art, a person skilled in the art would understand that the above-mentioned "DNA encoding 23DOX of the present invention" or "DNA encoding 23ACT of the present invention" (these two types of DNA are also collectively referred to as "DNA of the present invention") When sequence information is obtained, various modifications are made to the nucleotide sequence to produce a protein that has the activity of introducing a hydroxyl group at position 23 of the spirosolane skeleton, or to acetylate the hydroxyl group at position 23 of the spirosolane skeleton. It is possible to produce mutant genes encoding active proteins. Furthermore, mutations in nucleotide sequences can occur even in nature.

したがって、本発明の23DOXをコードするDNAには、スピロソラン骨格の23位に水酸基を導入する活性を有するタンパク質をコードする限り、配列番号:2、4又は6に記載のアミノ酸配列において1又は複数のアミノ酸が置換、欠失、付加、及び/又は挿入されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNAも含まれる。また、本発明の23ACTをコードするDNAには、スピロソラン骨格の23位の水酸基をアセチル化する活性を有するタンパク質をコードする限り、配列番号:8.10又は12に記載のアミノ酸配列において1又は複数のアミノ酸が置換、欠失、付加、及び/又は挿入されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNAも含まれる。 Therefore, as long as the DNA encoding 23DOX of the present invention encodes a protein having the activity of introducing a hydroxyl group into the 23rd position of the spirosolane skeleton, the DNA encoding 23DOX of the present invention includes one or more of the amino acid sequences set forth in SEQ ID NO: 2, 4, or 6. Also included is DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which amino acids are substituted, deleted, added, and/or inserted. In addition, the DNA encoding 23ACT of the present invention includes one or more of the amino acid sequences set forth in SEQ ID NO: 8.10 or 12, as long as it encodes a protein having the activity of acetylating the hydroxyl group at position 23 of the spirosolane skeleton. Also included is DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which amino acids have been substituted, deleted, added, and/or inserted.

ここで「複数」とは、23DOX又は23ACTのアミノ酸配列全体においては、通常、100アミノ酸以内(例えば、90アミノ酸以内、80アミノ酸以内、70アミノ酸以内)、好ましくは60アミノ酸以内(例えば、50アミノ酸以内、40アミノ酸以内)、より好ましくは30アミノ酸以内(例えば、20アミノ酸以内、10アミノ酸以内)、特に好ましくは数個のアミノ酸以内(例えば、5アミノ酸以内、3アミノ酸以内、2アミノ酸以内)である。 Here, "plurality" refers to the entire amino acid sequence of 23DOX or 23ACT, usually within 100 amino acids (for example, within 90 amino acids, within 80 amino acids, within 70 amino acids), preferably within 60 amino acids (for example, within 50 amino acids). , within 40 amino acids), more preferably within 30 amino acids (for example, within 20 amino acids, within 10 amino acids), particularly preferably within several amino acids (for example, within 5 amino acids, within 3 amino acids, within 2 amino acids).

また、各ヌクレオチド配列に対して変異を導入するには、Kunkel法やGapped duplex法等の公知の手法、又はこれに準ずる方法により、例えば、部位特異的突然変異誘発法を利用した変異導入用キット(例えばMutant-K(TAKARA社製)やMutant-G(TAKARA社製)等)を用いて、あるいは、TAKARA社のLA PCR in vitro Mutagenesisシリーズキットを用いて行うことができる。 In addition, to introduce a mutation into each nucleotide sequence, a known method such as the Kunkel method or the Gapped duplex method, or a method similar thereto, may be used, for example, a mutation introduction kit using a site-directed mutagenesis method. (For example, Mutant-K (manufactured by TAKARA), Mutant-G (manufactured by TAKARA), etc.) or the LA PCR in vitro Mutagenesis series kit of TAKARA.

さらに、現在の技術水準においては、当業者であれば、特定のDNAが得られた場合、そのDNAの配列情報を利用して、同種若しくは他の植物から、各活性を有するタンパク質をコードする相同遺伝子を単離することが可能である。このような相同遺伝子を取得するための植物としては、ナス科植物が挙げられ、例えば、ソラヌム・パンドゥラエフォルメ(Solanum panduraeforme)、ソルヌム・ヴェルバサイフォリウム(Solanum verbascifolium)、ソラヌム・ペンネリ(Solanum pennellii)、ソラヌム・エチオピクム(Solanum aethiopicum)、アメリカイヌホオズキ(Solanum americanum)、イヌホオズキ(Solanum nigrum)、ワルナスビ(Solanum carolinense)、タマリロ(Solanum betaceum)、ヒヨドリジョウゴ(Solanum lyratum)、ツノナス(Solanum mammosum)、ナス(Solanum melongena)、ペピーノ(Solanum muricatum)、タマサンゴ(Solanum pseudocapsicum、トマト(Solanum lycopersicum)、Solanum chacoense等のナス属に属する植物、トウガラシ(ピーマン、パプリカ)(Capsicum annuum)、アヒ・アマリージョ(Capsicum baccatum)、ウルピカ(Capsicum cardenasii)、シネンセ種(Capsicum chinense)、キダチトウガラシ(Capsicum frutescens)、ロコト(Capsicum pubescens)等のトウガラシ属に属する植物、シュッコンタバコ(N.alata)、タバコ(Nicotiana spp.)等のタバコ属に属する植物、チョウセンアサガオ(Datura metel)、アメリカチョウセンアサガオ(Datura inoxia)、シロバナヨウシュチョウセンアサガオ(Datura stramonium)等のチョウセンアサガオ属に属する植物、コダチチョウセンアサガオ(Brugmansia arborea)、キダチチョウセンアサガオ(Brugmansia suaveolens)等のキダチチョウセンアサガオ属に属する植物、ホオズキ(Physalis alkekengi var. franchetii)、オオブドウホオズキ(トマティージョ,Tomatillo)(Physalis ixocarpa他)等のホオズキ属に属する植物、イガホオズキ属に属する植物、ハダカホオズキ属に属する植物、ペチュニア属に属する植物、ハシリドコロ属に属する植物、ヒヨス属に属する植物、ベラドンナ属に属する植物、マンドラゴラ属に属する植物、クコ属に属する植物、カリブラコア属に属する植物が、挙げられる。 Furthermore, with the current state of the art, if a person skilled in the art has obtained a specific DNA, he or she can use the sequence information of that DNA to extract homologs encoding proteins with each activity from plants of the same species or from other plants. It is possible to isolate the gene. Plants from which such homologous genes can be obtained include plants of the Solanaceae family, such as Solanum panduraeforme, Solanum verbascifolium, and Solanum penneli. Pennellii), Solanum aethiopicum, Solanum americanum, Solanum nigrum, Solanum carolinense, Tamarillo (Solanum betaceum), Bulbul funnel (Solanum lyratum), Horned eggplant (Solanum mammosum), Eggplant Plants belonging to the genus Solanum such as (Solanum melongena), pepino (Solanum muricatum), Solanum pseudocapsicum, tomato (Solanum lycopersicum), Solanum chacoense, etc. Mustard (capsicum, paprika) (Capsicum annuum), Aji Amarillo (Capsicum baccatum) , plants belonging to the Capsicum genus such as Capsicum cardenasii, Capsicum chinense, Capsicum frutescens, and Capsicum pubescens, N. al. ata), tobacco (Nicotiana spp.), etc. Plants belonging to the genus Tobacco such as Datura metel, Datura inoxia, Datura stramonium, Brugmansia arborea, Kida Chichosen Plants belonging to the genus Brugmansia such as Brugmansia suaveolens, Physalis alkekengi var. franchetii, and Tomatillo (Physalis ixocar) plants belonging to the physalis genus such as pa, etc., plants belonging to the physalis genus , plants that belong to the genus Naked Physalis, plants that belong to the genus Petunia, plants that belong to the genus Hacilidae, plants that belong to the genus Mucuna, plants that belong to the genus Belladonna, plants that belong to the genus Mandragora, plants that belong to the genus Lycium, and plants that belong to the genus Calibrachoa. , can be mentioned.

また、本発明のDNAの相同遺伝子を取得するための植物としては、23アセトキシルスピロソランを含有している植物が好ましく、このような植物としては、例えば、イヌホオズキ(Solanum nigrum)が知られている(Eich,Soloanaceae and Convolvulaceae:Secondary Metabolite(2008),Springer、表7.3)。さらに、「本発明の23DOXをコードするDNA」の相同遺伝子を取得するための植物としては、23ヒドロキシスピロソランを含有している植物が好ましく、このような植物としては、例えば、ソラヌム・パンドゥラエフォルメ(Solanum panduraeforme)、ソルヌム・ヴェルバサイフォリウム(Solanum verbascifolium)等が知られている(Eich, Soloanaceae and Convolvulaceae:Secondary Metabolite (2008), Springer、表7.3)。 Moreover, as a plant for obtaining a homologous gene of the DNA of the present invention, a plant containing 23-acetoxyl spirosolane is preferable, and examples of such a plant include the known Solanum nigrum. (Eich, Soloanaceae and Convolvulaceae: Secondary Metabolite (2008), Springer, Table 7.3). Furthermore, as a plant for obtaining a homologous gene of "DNA encoding 23DOX of the present invention", a plant containing 23-hydroxyspirosolane is preferable, and examples of such a plant include, for example, Solanum pandula. Eich, Soloanaceae and Convolvulaceae: Secondary Metabolit e (2008), Springer, Table 7.3).

相同遺伝子を取得するための方法としては、ハイブリダイゼーション技術(Southern,E.M.,J.Mol.Biol.,98:503,1975)やポリメラーゼ連鎖反応(PCR)技術(Saiki,R.K.,et al.Science,230:1350-1354,1985、Saiki,R.K.et al.Science,239:487-491,1988)等が挙げられる。相同遺伝子を単離するためには、通常、ストリンジェントな条件下でハイブリダイゼーション反応を行なう。ストリンジェントなハイブリダイゼーションの条件としては、例えば、「1XSSC、0.1% SDS、37℃」程度の条件であり、より厳しい条件としては「0.5XSSC、0.1% SDS、42℃」程度の条件であり、さらに厳しい条件としては「0.2XSSC、0.1% SDS、65℃」程度の条件が挙げられる。このようにハイブリダイゼーションの条件が厳しくなるほど高い同一性を有するDNAの単離を期待し得る。ただし、上記のSSC、SDS及び温度の条件の組み合わせは例示であり、DNAの濃度、DNAの長さ、ハイブリダイゼーションの反応時間等を適宜組み合わせることにより、必要なストリンジェンシーを実現することが可能である。 Methods for obtaining homologous genes include hybridization technology (Southern, EM, J. Mol. Biol., 98:503, 1975) and polymerase chain reaction (PCR) technology (Saiki, R.K. , et al. Science, 230:1350-1354, 1985; Saiki, R.K. et al. Science, 239:487-491, 1988). In order to isolate homologous genes, hybridization reactions are usually performed under stringent conditions. Stringent hybridization conditions include, for example, "1XSSC, 0.1% SDS, 37°C", and more stringent conditions include "0.5XSSC, 0.1% SDS, 42°C". Conditions such as "0.2XSSC, 0.1% SDS, 65°C" can be cited as even more severe conditions. Thus, the more severe the hybridization conditions are, the more DNA can be expected to be isolated with higher identity. However, the above combinations of SSC, SDS, and temperature conditions are just examples, and the required stringency can be achieved by appropriately combining DNA concentration, DNA length, hybridization reaction time, etc. be.

したがって、本発明の23DOXをコードするDNAには、スピロソラン骨格の23位に水酸基を導入する活性を有するタンパク質をコードする限り、配列番号:1、3又は5に記載のヌクレオチド配列に相補的な配列からなるDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズするDNAも含まれる。また、本発明の23ACTをコードするDNAには、スピロソラン骨格の23位の水酸基をアセチル化する活性を有するタンパク質をコードする限り、配列番号:7、9又は11に記載のヌクレオチド配列に相補的な配列からなるDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズするDNAも含まれる。また、前記各ヌクレオチド配列において遺伝暗号の縮重に基づく配列(縮重配列)を含むDNAも、本願発明の各DNAに含まれる。 Therefore, the DNA encoding 23DOX of the present invention includes a sequence complementary to the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, or 5, as long as it encodes a protein having the activity of introducing a hydroxyl group into the 23rd position of the spirosolane skeleton. This also includes DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of. In addition, the DNA encoding 23ACT of the present invention includes a DNA that is complementary to the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 7, 9, or 11, as long as it encodes a protein having the activity of acetylating the hydroxyl group at position 23 of the spirosolane skeleton. It also includes DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of a sequence. Furthermore, DNAs containing sequences based on the degeneracy of the genetic code (degenerate sequences) in each of the nucleotide sequences are also included in each DNA of the present invention.

取得された相同遺伝子がコードするタンパク質は、通常、配列番号:2、4若しくは6に記載のアミノ酸配列、又は配列番号:8、10若しくは12に記載のアミノ酸配列と高い同一性を有する。高い同一性とは、例えば80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上(例えば、91%以上、92%以上、93%以上、94%以上)、さらに好ましくは95%以上(例えば、96%以上、97%以上、98%以上、99%以上)の配列の同一性である。配列の同一性は、BLAST(Basic Local Alignment Search Tool at the National Center for Biological Information(米国国立生物学情報センターの基本ローカルアラインメント検索ツール))等を利用して(例えば、デフォルト、すなわち初期設定のパラメータを用いて)決定することができる。 The protein encoded by the obtained homologous gene usually has high identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, or 6, or the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8, 10, or 12. High identity means, for example, 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more (for example, 91% or more, 92% or more, 93% or more, 94% or more), and still more preferably 95% or more ( For example, sequence identity of 96% or more, 97% or more, 98% or more, 99% or more). Sequence identity was determined using BLAST (Basic Local Alignment Search Tool at the National Center for Biological Information) (for example, by default, i.e. default parameters ) can be determined.

したがって、本発明の23DOXをコードするDNAには、配列番号:2、4又は6に記載のアミノ酸配列と80%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格の23位を水酸化する活性を有するタンパク質を、コードするDNAも含まれる。また、本発明の23ACTをコードするDNAには、配列番号:8、10又は12に記載のアミノ酸配列と80%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格23位の水酸基をアセチル化する活性を有するタンパク質を、コードするDNAも含まれる。 Therefore, the DNA encoding 23DOX of the present invention includes an amino acid sequence having 80% or more identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, or 6, and hydroxylating at position 23 of the spirosolane skeleton. Also included is DNA encoding an active protein. Furthermore, the DNA encoding 23ACT of the present invention has an amino acid sequence having 80% or more identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8, 10, or 12, and has an acetylated hydroxyl group at position 23 of the spirosolane skeleton. Also included is DNA encoding a protein that has the activity of

DNAがコードするタンパク質が、スピロソラン骨格の23位に水酸基を導入する活性又はスピロソラン骨格の23位の水酸基をアセチル化する活性を有するか否かは、例えば、後述の実施例に記載するように、当該DNAをコードするタンパク質を大腸菌等を用いて合成し、得られたタンパク質に、2価鉄イオン、アスコルビン酸及び2-オキソグルタル酸の存在下、スピロソラン骨格を有する化合物(例えば、α-トマチン又は23ヒドロキシ-トマチン)を添加し、反応させる。そして、得られた反応産物を、一般に報告されているMatsudaら(Phytochem.Anal.15:121-124,2004)やKozukueら(J.Agric.Food Chem.52:2079-2083,2004)やNakayasuら(Plant Physiol.175:120-133)の液体クロマトグラフィーを用いたグリコアルカロイドの分析方法を用いて分析することにより、判定することができる(例えば、前記反応産物を、液体クロマトグラフィーに供し、得られた画分は、質量分析やUVまたは多波長検出器等を用いて分析することができる)。なお、分析における諸条件については、当業者であれば、適宜設定することが可能である。 Whether a protein encoded by DNA has the activity of introducing a hydroxyl group into the 23rd position of the spirosolane skeleton or the activity of acetylating the hydroxyl group at the 23rd position of the spirosolane skeleton can be determined by, for example, as described in the Examples below. A protein encoding the DNA is synthesized using Escherichia coli or the like, and a compound having a spirosolane skeleton (for example, α-tomatine or 23 Hydroxy-tomatine) is added and allowed to react. The obtained reaction product was then analyzed by commonly reported methods such as Matsuda et al. (Phytochem. Anal. 15:121-124, 2004), Kozuku et al. (Plant Physiol. 175:120-133) by analyzing glycoalkaloids using liquid chromatography (for example, by subjecting the reaction product to liquid chromatography, The obtained fractions can be analyzed using mass spectrometry, UV or multi-wavelength detectors, etc.). Note that conditions for analysis can be appropriately set by those skilled in the art.

「本発明のDNA」としては、それらの形態に特に制限はなく、cDNAの他、ゲノムDNA、及び化学合成DNAが含まれる。これらDNAの調製は、当業者にとって常套手段を利用して行うことが可能である。ゲノムDNAは、例えば、植物からゲノムDNAを抽出し、ゲノミックライブラリー(ベクターとしては、プラスミド、ファージ、コスミド、BAC、PAC等が利用できる)を作成し、これを展開して、23DOX遺伝子(例えば、配列番号:1、3又は5に記載のDNA)又は23ACT遺伝子(例えば、配列番号:7、9又は11に記載のDNA)のヌクレオチド配列を基に調製したプローブを用いてコロニーハイブリダイゼーションあるいはプラークハイブリダイゼーションを行うことにより調製することが可能である。また、23DOX遺伝子又は23ACT遺伝子に特異的なプライマーを作成し、これを利用したPCRを行うことによって調製することも可能である。また、cDNAは、例えば、植物から抽出したmRNAを基にcDNAを合成し、これをλZAP等のベクターに挿入してcDNAライブラリーを作成し、これを展開して、上記と同様にコロニーハイブリダイゼーションあるいはプラークハイブリダイゼーションを行うことにより、また、PCRを行うことにより調製することが可能である。また、市販のDNA合成機を用いれば、目的のDNAを合成により調製することも可能である。 The "DNA of the present invention" is not particularly limited in its form, and includes cDNA, genomic DNA, and chemically synthesized DNA. These DNAs can be prepared by those skilled in the art using conventional methods. For example, genomic DNA is extracted from plants, a genomic library (plasmid, phage, cosmid, BAC, PAC, etc. can be used as a vector) is created, and this is developed to extract the 23DOX gene (e.g. , SEQ ID NO: 1, 3, or 5) or the 23ACT gene (e.g., SEQ ID NO: 7, 9, or 11) using a probe prepared based on the nucleotide sequence. It can be prepared by hybridization. It can also be prepared by creating primers specific to the 23DOX gene or 23ACT gene and performing PCR using these. For example, cDNA can be synthesized based on mRNA extracted from plants, inserted into a vector such as λZAP to create a cDNA library, expanded, and subjected to colony hybridization in the same manner as above. Alternatively, it can be prepared by plaque hybridization or PCR. Furthermore, if a commercially available DNA synthesizer is used, it is also possible to synthesize the desired DNA.

また、本発明のDNAは、上述の組成物において、ベクターに挿入された態様で含まれていてもよい。かかるベクターとしては、特に制限はなく、例えば、植物細胞内で挿入DNAを発現させることが可能なものが挙げられる。本発明にかかるベクターは、本発明のDNAを恒常的又は誘導的に発現させるためのプロモーターを含有し得、またエンハンサー、ターミネーター、選択マーカー等を適宜含有するものであってもよい。 Furthermore, the DNA of the present invention may be included in the above-mentioned composition in the form of being inserted into a vector. Such vectors are not particularly limited, and include, for example, vectors that are capable of expressing inserted DNA in plant cells. The vector according to the present invention may contain a promoter for constitutively or inducibly expressing the DNA of the present invention, and may also contain an enhancer, terminator, selection marker, etc. as appropriate.

また、後述のアグロバクテリウムを介する方法により、本発明の形質転換植物細胞を調製する場合においては、本発明のDNAは、上述の組成物において、アグロバクテリウムに導入された態様で含まれていてもよい。 Furthermore, when the transformed plant cell of the present invention is prepared by the Agrobacterium-mediated method described below, the DNA of the present invention is contained in the above-mentioned composition in the form of being introduced into Agrobacterium. It's okay.

なお、かかるベクター及びアグロバクテリウムのより詳細な態様については、以下の<本発明の植物細胞について 1>にて例示する。 Further, more detailed aspects of the vector and Agrobacterium are illustrated in <About the plant cell of the present invention 1> below.

<本発明の植物細胞について 1>
本発明のCPBに対する抵抗性が高められた植物体を再生しうる植物細胞として、前述の本発明の23DOXをコードするDNA及び本発明の23ACTをコードするDNAのうちの少なくとも1のDNAが導入されることにより形質転換された植物細胞が挙げられる。
<About the plant cells of the present invention 1>
At least one of the DNA encoding the 23DOX of the present invention and the DNA encoding the 23ACT of the present invention described above is introduced as a plant cell capable of regenerating a plant with increased resistance to CPB of the present invention. Examples include plant cells transformed by.

本発明の植物細胞の由来する植物としては特に制限はなく、例えば、ジャガイモ等のナス科植物が挙げられる。本発明の植物細胞は、これら植物種に限定されないが、特に、ソラニダン環のグリコアルカロイドを生産する通常のジャガイモ(Solanum tuberosum)が好ましい。通常のジャガイモ以外の植物としては、限定されないが、Solanum種の中で塊茎を形成するPotatoeサブセクションに含まれる植物種が挙げられる(Hawkes,The Potato(1990),Smithonian Inst. Press、表6.1)。 The plant from which the plant cells of the present invention are derived is not particularly limited, and includes, for example, Solanaceae plants such as potatoes. The plant cells of the present invention are not limited to these plant species, but common potato (Solanum tuberosum), which produces glycoalkaloids with solanidan rings, is particularly preferred. Plants other than the common potato include, but are not limited to, plant species within the tuber-forming Potatoe subsection of the Solanum species (Hawkes, The Potato (1990), Smithonian Inst. Press, Table 6. 1).

なお、23DOX遺伝子及び23ACT遺伝子の発現量が少ない、またはこれら遺伝子を有していない植物種に対しては、CPBに対する抵抗性が高めるために、本発明の23DOXをコードするDNA及び本発明の23ACTをコードするDNAの双方を導入することが望ましい。一方、後述の実施例において示すように、S.tuberosumにおいては生来少なくともSc23ACT遺伝子を有しているものもある。そのような植物種に対しては少なくとも本発明の23DOXをコードするDNAを導入することが望ましい。また逆に、生来少なくとも23DOX遺伝子を有している植物種に対しては、少なくとも本発明の23ACTをコードするDNAを導入することが望ましい。 In addition, in order to increase the resistance to CPB for plant species that have low expression levels of the 23DOX gene and 23ACT gene or do not have these genes, the DNA encoding the 23DOX of the present invention and the 23ACT gene of the present invention may be used. It is desirable to introduce both DNAs encoding the . On the other hand, as shown in Examples below, some S. tuberosum naturally have at least the Sc23ACT gene. It is desirable to introduce at least the DNA encoding the 23DOX of the present invention into such plant species. Conversely, it is desirable to introduce at least the DNA encoding the 23ACT of the present invention into plant species that naturally have at least the 23DOX gene.

本発明の植物細胞には、植物培養細胞、栽培植物の植物体全体、植物器官(例えば、葉、花、茎、根、塊茎、根茎、種子等)、または植物組織(例えば、表皮、師部、柔組織、木部、維管束等)のいずれであってもよい。さらに、種々の形態の植物細胞、例えば、懸濁培養細胞、プロトプラスト、葉の切片、カルス、未熟胚、花粉等が含まれる。 The plant cells of the present invention include cultured plant cells, whole plants of cultivated plants, plant organs (e.g., leaves, flowers, stems, roots, tubers, rhizomes, seeds, etc.), or plant tissues (e.g., epidermis, phloem, etc.). , soft tissue, xylem, vascular bundles, etc.). Furthermore, various forms of plant cells are included, such as suspension culture cells, protoplasts, leaf sections, callus, immature embryos, pollen, and the like.

本発明のDNAの植物宿主への導入方法としては、アグロバクテリウム感染法等の間接導入法や、エレクトロポレーション法、パーティクルガン法、ポリエチレングリコール法、リポソーム法、マイクロインジェクション法といった直接導入法等が挙げられる。 Methods for introducing the DNA of the present invention into plant hosts include indirect introduction methods such as the Agrobacterium infection method, direct introduction methods such as electroporation method, particle gun method, polyethylene glycol method, liposome method, and microinjection method. can be mentioned.

例えば、アグロバクテリウム感染法を用いる場合、以下のようにして本発明のDNAを導入した形質転換植物細胞を作出することができる。 For example, when using the Agrobacterium infection method, transformed plant cells into which the DNA of the present invention has been introduced can be produced as follows.

先ず、形質転換用組換えベクターを作製し、次いでアグロバクテリウムにより形質転換を行う。形質転換用組換えベクターは、本発明のDNAを含む断片を適当な制限酵素で切断後、必要に応じて適切なリンカーを連結し、植物細胞用のクローニングベクターに挿入することにより得ることができる。クローニング用ベクターとしては、pBE2113Not、pBI2113Not、pBI2113、pBI101、pBI121、pGA482、pGAH、pBIG等のバイナリーベクター系のプラスミドやpLGV23Neo、pNCAT、pMON200等の中間ベクター系のプラスミドを用いることができる。 First, a recombinant vector for transformation is prepared, and then transformation is performed using Agrobacterium. A recombinant vector for transformation can be obtained by cutting a fragment containing the DNA of the present invention with an appropriate restriction enzyme, ligating it with an appropriate linker as necessary, and inserting it into a cloning vector for plant cells. . As cloning vectors, binary vector-based plasmids such as pBE2113Not, pBI2113Not, pBI2113, pBI101, pBI121, pGA482, pGAH, and pBIG, and intermediate vector-based plasmids such as pLGV23Neo, pNCAT, and pMON200 can be used.

バイナリーベクター系プラスミドを用いる場合、上記のバイナリーベクターの境界配列(LB,RB)間に、本発明のDNAを挿入し、この組換えベクターを大腸菌中で増幅する。次いで、増幅した組換えベクターをアグロバクテリウム・チュメファシエンスEHA105、C58、LBA4404、EHA101、C58C1RifR等にエレクトロポレーション法等により導入し、本発明のDNAを導入したアグロバクテリウムを植物の形質転換に用いればよい。その他、三者接合法(Nucleic Acids Research,12:8711(1984))によって、本発明のDNAを含む形質転換に用いるアグロバクテリウムを調製することができる。すなわち、本発明のDNAを含むプラスミドを保有する大腸菌やヘルパープラスミド(例えばpRK2013)を保有する大腸菌とアグロバクテリウムを混合培養し、リファンピシリン及びカナマイシンを含む培地上で培養することにより形質転換用の接合体アグロバクテリウムを得ることができる。 When using a binary vector-based plasmid, the DNA of the present invention is inserted between the border sequences (LB, RB) of the above-mentioned binary vector, and this recombinant vector is amplified in E. coli. Next, the amplified recombinant vector is introduced into Agrobacterium tumefaciens EHA105, C58, LBA4404, EHA101, C58C1RifR, etc. by electroporation method or the like, and the Agrobacterium into which the DNA of the present invention has been introduced is used to induce plant traits. It can be used for conversion. In addition, Agrobacterium used for transformation containing the DNA of the present invention can be prepared by the three-way conjugation method (Nucleic Acids Research, 12:8711 (1984)). That is, by culturing a mixture of E. coli carrying a plasmid containing the DNA of the present invention or E. coli carrying a helper plasmid (for example, pRK2013) and Agrobacterium, and culturing it on a medium containing rifampicillin and kanamycin, the conjugation for transformation is performed. body Agrobacterium can be obtained.

植物細胞内で、外来遺伝子である本発明のDNAを発現させるためには、本発明の前後に植物用のプロモーター、エンハンサー、ターミネーター等を連結することが望ましい。本発明において利用可能なプロモーターとしては、例えばカリフラワーモザイクウイルス(CaMV)由来の35Sプロモーター、トウモロコシのユビキチン(UBI)プロモーター、ノパリン合成酵素(NOS)遺伝子プロモーター、オクトピン(OCT)合成酵素遺伝子プロモーター等が挙げられる。エンハンサーとしては、ウイルス起源の翻訳エンハンサーや植物起源の翻訳エンハンサーを用いることができる。ウイルス起源の翻訳エンハンサーとしては、例えば、タバコモザイクウイルス、アルファルファモザイクウイルスRNA4、ブロモモザイクウイルスRNA3、ポテトウイルスX、タバコエッチウイルス等の配列が挙げられる。また、植物起源の翻訳エンハンサーとして、ダイズのβ-1,3グルカナーゼ(Glu)由来の配列、タバコのフェレドキシン結合性サブユニット(PsaDb)由来の配列等が挙げられる。ターミネーターとしては、例えば、CaMV由来やNOS遺伝子由来のターミネーター等を用いることができる。ただし、プロモーター、エンハンサー、ターミネーターは上記のものに限定されず、植物体内で機能することが知られているものであればいずれも使用することができる。これらのプロモーター、エンハンサー、ターミネーターは、発現させようとする本発明のDNAが機能し得るように連結する。 In order to express the DNA of the present invention, which is a foreign gene, in plant cells, it is desirable to link a promoter, enhancer, terminator, etc. for plants before and after the gene of the present invention. Examples of promoters that can be used in the present invention include the 35S promoter derived from cauliflower mosaic virus (CaMV), the maize ubiquitin (UBI) promoter, the nopaline synthase (NOS) gene promoter, and the octopine (OCT) synthase gene promoter. It will be done. As the enhancer, a translation enhancer of viral origin or a translation enhancer of plant origin can be used. Translation enhancers of viral origin include, for example, sequences of tobacco mosaic virus, alfalfa mosaic virus RNA4, bromo mosaic virus RNA3, potato virus X, tobacco etch virus, and the like. Further, examples of translation enhancers of plant origin include sequences derived from soybean β-1,3 glucanase (Glu) and sequences derived from tobacco ferredoxin-binding subunit (PsaDb). As the terminator, for example, a CaMV-derived terminator or a NOS gene-derived terminator can be used. However, the promoter, enhancer, and terminator are not limited to those mentioned above, and any promoter, enhancer, and terminator that are known to function in plants can be used. These promoters, enhancers, and terminators are linked so that the DNA of the present invention to be expressed can function.

なお、本発明のDNAをジャガイモで発現させる場合に用いられるプロモーターとしては、特に制限なく、前記35Sプロモーター等の植物全体において目的遺伝子の発現を可能とするプロモーターであってもよく、目的遺伝子を塊茎以外の部位にて発現させることを可能とするS.chacoense由来のプロモーターであってもよい。当該プロモーターとしては、例えばS.chacoenseの23DOX遺伝子又は23ACT遺伝子のプロモーターが挙げられる。これらは、Sc23DOXコーディング領域やSc23ACTコーディング領域の上流数kbを単離することにより、当業者であれば適宜調製できる。 The promoter used to express the DNA of the present invention in potatoes is not particularly limited, and may be a promoter that enables the expression of the target gene in the whole plant, such as the 35S promoter, or the promoter used to express the target gene in potatoes. S. It may be a promoter derived from Chacoense. Examples of the promoter include S. Examples include the promoter of the 23DOX gene or 23ACT gene of Chacoense. These can be appropriately prepared by those skilled in the art by isolating several kb upstream of the Sc23DOX coding region or the Sc23ACT coding region.

さらに、効率的に目的の形質転換植物細胞を選択するために、選択マーカー遺伝子を用いることが好ましい。選択マーカーとしては、カナマイシン耐性遺伝子(NPTII)、ハイグロマイシン耐性遺伝子(htp)、ビアラホス耐性遺伝子(bar及びpat)等が挙げられる。本発明のDNA及び選択マーカー遺伝子は、単一のベクターに一緒に組み込んでも良いし、それぞれ別個のベクターに組み込んだ2種類の組換えDNAを用いてもよい。 Furthermore, in order to efficiently select the desired transformed plant cells, it is preferable to use a selection marker gene. Examples of the selection marker include the kanamycin resistance gene (NPTII), the hygromycin resistance gene (htp), and the bialaphos resistance gene (bar and pat). The DNA of the present invention and the selection marker gene may be integrated into a single vector, or two types of recombinant DNA may be integrated into separate vectors.

さらに、本発明の23DOXをコードするDNA及び本発明の23ACTをコードするDNAの両方を導入する場合には、後述の実施例において示すように、これらDNAを単一のベクターに一緒に組み込んでも良いし、それぞれ別個のベクターに組み込んだ2種類の組換えDNAを用いてもよい。 Furthermore, when introducing both the DNA encoding 23DOX of the present invention and the DNA encoding 23ACT of the present invention, these DNAs may be integrated into a single vector as shown in the Examples below. However, two types of recombinant DNA, each integrated into a separate vector, may be used.

また、本発明のDNAの植物宿主への導入方法としては、上述の間接導入法及び直接導入法の他、ゲノム編集法による遺伝子挿入を用いてもよい。ゲノム編集法は、部位特異的なヌクレアーゼ(例えば、ジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)、転写活性化様エフェクターヌクレアーゼ(TALEN)、CRISPR-Cas9等のDNA二本鎖切断酵素)を利用して、標的遺伝子を改変する方法である。例えば、ZFNs(米国特許6265196号、8524500号、7888121号、欧州特許1720995号)、TALENs(米国特許8470973号、米国特許8586363号)、ヌクレアーゼドメインが融合されたPPR(pentatricopeptiderepeat)(Nakamura et al.,Plant Cell Physiol 53:1171-1179(2012))等の融合タンパク質や、CRISPR-Cas9(米国特許8697359号、国際公開2013/176772号)、CRISPR-Cpf1(Zetsche B.et al.,Cell,163(3):759-71,(2015))やTarget-AID(K.Nishida et al.,Targeted nucleotide editing using hybrid prokaryotic and vertebrate adaptive immune systems,Science,DOI:10.1126/science.aaf8729,(2016))等のガイドRNA(gRNA)とタンパク質の複合体を用いる方法が挙げられる。 Furthermore, as a method for introducing the DNA of the present invention into a plant host, in addition to the above-mentioned indirect introduction method and direct introduction method, gene insertion by genome editing may be used. Genome editing methods utilize site-specific nucleases (e.g., DNA double-strand cleaving enzymes such as zinc finger nucleases (ZFNs), transcription activation-like effector nucleases (TALENs), and CRISPR-Cas9) to target genes. This is a method of modification. For example, ZFNs (US Pat. No. 6,265,196, No. 8,524,500, No. 7,888,121, European Patent No. 1,720,995), TALENs (US Pat. No. 8,470,973, US Pat. Mura et al. Plant Cell Physiol 53:1171-1179 (2012)), CRISPR-Cas9 (US Patent No. 8697359, International Publication No. 2013/176772), CRISPR-Cpf1 (Zetsche B. et al., Cell, 16 3( 3): 759-71, (2015)) and Target-AID (K. Nishida et al., Targeted nucleotide editing using hybrid prokaryotic and vertebrate adaptation) e immune systems, Science, DOI: 10.1126/science.aaf8729, (2016) ), etc., and a method using a complex of a guide RNA (gRNA) and a protein.

<本発明の植物細胞について 2>
後述の実施例において示すとおり、S.tuberosumは23DOX遺伝子及び23ACT遺伝子を有している。しかしながら、それらの発現量が低いため、レプチンを十分に蓄積することができない。すなわち、これら内在性の遺伝子の発現を増強させることにより、レプチン蓄積量も向上し、CPBに対する抵抗性も増強させることが可能となる。
<About the plant cells of the present invention 2>
As shown in the Examples below, S. tuberosum has 23 DOX genes and 23 ACT genes. However, because their expression levels are low, leptin cannot be sufficiently accumulated. That is, by enhancing the expression of these endogenous genes, it is possible to improve the amount of leptin accumulated and to enhance resistance to CPB.

したがって、本発明は、
下記(a)~(h)からなる群から選択される少なくとも一の内在性DNAの発現が増強された、CPBに対する抵抗性が高められた植物体を再生しうる植物細胞をも提供する。
(a)配列番号:2、4又は6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA
(b)配列番号:2、4又は6に記載のアミノ酸配列と80%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格の23位を水酸化する活性を有するタンパク質を、コードするDNA
(c)配列番号:2、4又は6に記載のアミノ酸配列において1又は複数のアミノ酸が置換、欠失、付加、及び/又は挿入されたアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格の23位を水酸化する活性を有するタンパク質を、コードするDNA
(d)配列番号:1、3又は5に記載のヌクレオチド配列に相補的な配列からなるDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズし、かつスピロソラン骨格の23位を水酸化する活性を有するタンパク質をコードする、DNA
(e)配列番号:8、10又は12に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA
(f)配列番号:8、10又は12に記載のアミノ酸配列と80%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格23位の水酸基をアセチル化する活性を有するタンパク質を、コードするDNA
(g)配列番号:8、10又は12に記載のアミノ酸配列において1又は複数のアミノ酸が置換、欠失、付加、及び/又は挿入されたアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格23位の水酸基をアセチル化する活性を有するタンパク質を、コードするDNA
(h)配列番号:7、9又は11に記載のヌクレオチド配列に相補的な配列からなるDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズし、かつスピロソラン骨格23位の水酸基をアセチル化する活性を有するタンパク質をコードする、DNA。
Therefore, the present invention:
The present invention also provides plant cells capable of regenerating plants with increased resistance to CPB, in which the expression of at least one endogenous DNA selected from the group consisting of (a) to (h) below is enhanced.
(a) DNA encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, or 6
(b) DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence having 80% or more identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, or 6, and having the activity of hydroxylating the 23rd position of the spirosolane skeleton
(c) Consists of an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added, and/or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, or 6, and the 23rd position of the spirosolane skeleton is hydroxylated DNA encoding a protein that has the activity of
(d) Codes for a protein that hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of a sequence complementary to the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, or 5 and has the activity of hydroxylating the 23rd position of the spirosolane skeleton. Do, DNA
(e) DNA encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8, 10 or 12
(f) DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence having 80% or more identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8, 10, or 12 and having the activity of acetylating the hydroxyl group at position 23 of the spirosolane skeleton.
(g) Consists of an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added, and/or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8, 10, or 12, and the hydroxyl group at position 23 of the spirosolane skeleton is acetylated. DNA encoding a protein that has the activity of
(h) A protein that hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of a sequence complementary to the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 7, 9, or 11 and has the activity of acetylating the hydroxyl group at position 23 of the spirosolane skeleton. Code, DNA.

内在性の遺伝子の発現を増強させる方法としては、例えば、ゲノム編集や相同組換えにより、内在性23DOX遺伝子及び/又は内在性23ACT遺伝子の各上流にあるプロモーターを、相同組換え等により他のプロモーターに置換する方法が挙げられる。「他のプロモーター」としては、例えば、上述のCaMV由来の35Sプロモーター、トウモロコシのUBIプロモーター、NOS遺伝子プロモーター、OCT合成酵素遺伝子プロモーター、S.chacoenseの23DOX遺伝子のプロモーター、S.chacoenseの23ACT遺伝子のプロモーターが挙げられる。ここで用いられるゲノム編集としては、特に制限はないが、SDN-2(Site-Directed Nuclease 2、標的配列に相同的な短いDNA断片(鋳型)を人為的に合成し、切断の際に、これを人工制限酵素と合わせて導入することによって、1又は数塩基程度の変異を計画的に誘発させるタイプのゲノム編集)、SDN-3(Site-Directed Nuclease 3、数千塩基対程度の交雑可能な同種又は近縁種由来ではない遺伝子(トランスジーン)を含む長いDNA断片を相同な配列で挟む形で導入することによって、ゲノム上の所定部位に当該DNA断片を形成させるタイプのゲノム編集)が挙げられる。より具体的には、以下に示す方法によって、内在性23DOX遺伝子及び内在性23ACT遺伝子の発現を増強することができる。 As a method for enhancing the expression of endogenous genes, for example, by genome editing or homologous recombination, the promoters located upstream of the endogenous 23DOX gene and/or the endogenous 23ACT gene can be replaced with other promoters by homologous recombination, etc. An example of this method is to replace Examples of "other promoters" include the above-mentioned CaMV-derived 35S promoter, maize UBI promoter, NOS gene promoter, OCT synthase gene promoter, S. The promoter of the 23DOX gene of S. chacoense. Examples include the promoter of the 23ACT gene of Chacoense. There are no particular restrictions on the genome editing used here, but SDN-2 (Site-Directed Nuclease 2) is a method that artificially synthesizes a short DNA fragment (template) homologous to the target sequence and uses it during cleavage. SDN-3 (Site-Directed Nuclease 3), a type of genome editing that intentionally induces mutations of one or several bases by introducing nucleases together with artificial restriction enzymes, SDN-3 (Site-Directed Nuclease 3) Genome editing is a type of genome editing in which a long DNA fragment containing a gene (transgene) that is not derived from the same or closely related species is introduced sandwiched between homologous sequences, thereby forming the DNA fragment at a predetermined site on the genome. It will be done. More specifically, the expression of endogenous 23DOX gene and endogenous 23ACT gene can be enhanced by the method shown below.

先ず、St23DOX遺伝子の開始コドンの部位を含む20ヌクレオチドを認識するgRNAとCas9タンパク質と、St23DOX遺伝子のプロモーター、CaMV由来の35Sプロモーター及びSt23DOX遺伝子を連結したDNAとを、エレクトロポレーション法により茎切片にある細胞内に導入する。細胞内に取り込まれたgRNAとCas9複合体が、St23DOX遺伝子プロモーターとSt23DOX遺伝子の間でDNAを切断し、その際にゲノム編集のSDN-3の現象が起きることで、St23DOX遺伝子のすぐ上流にCaMV由来の35Sプロモーターを挿入することができる。処理を行った後の茎切片を植物ホルモンを含むMS培地(ゼアチン 2ppm,インドール-3-酢酸 0.05ppm及び寒天0.8%を含む)、25℃にて、16時間照明(光量子束密度32μE/m2s)/8時間無照明の条件下で週間ごとに継代することで、再分化した個体を得ることができる。再分化した個体からDNAを抽出しCaMV由来の35Sプロモーターを挿入した個体を選抜する。CaMV由来の35Sプロモーターが挿入された個体は、内在性のSt23DOX遺伝子の発現量を上げることができ、レプチニンを産生することができる。この植物体の茎を、同様にSt23ACT遺伝子の開始コドンの部位を含む20塩基を認識するgRNAと、Cas9タンパク質と、St23ACT遺伝子のプロモーター、CaMV由来の35Sプロモーター、St23ACT遺伝子を連結したDNAとを、エレクトロポレーション法により茎切片にある細胞内に導入する。その結果、内在性のSt23DOX遺伝子の発現量及び内在性のSt23ACT遺伝子の発現量を上げることができ、レプチンを産生することが可能となる。 First, gRNA that recognizes 20 nucleotides including the start codon site of the St23DOX gene, Cas9 protein, and DNA in which the promoter of the St23DOX gene, the CaMV-derived 35S promoter, and the St23DOX gene were linked were attached to a stem section by electroporation. Introduce into a certain cell. The gRNA and Cas9 complex taken into the cell cleave the DNA between the St23DOX gene promoter and the St23DOX gene, and at this time, the SDN-3 phenomenon of genome editing occurs, resulting in CaMV immediately upstream of the St23DOX gene. The derived 35S promoter can be inserted. After the treatment, the stem sections were placed in MS medium containing plant hormones (containing zeatin 2 ppm, indole-3-acetic acid 0.05 ppm, and agar 0.8%) at 25°C for 16 hours under illumination (photon flux density 32 μE). /m2s)/8 hours by subculturing the cells every week under no light conditions to obtain redifferentiated individuals. DNA is extracted from the redifferentiated individuals, and individuals into which the CaMV-derived 35S promoter has been inserted are selected. Individuals into which the CaMV-derived 35S promoter has been inserted can increase the expression level of the endogenous St23DOX gene and can produce leptinin. The stem of this plant was similarly treated with gRNA that recognizes the 20 bases including the start codon site of the St23ACT gene, Cas9 protein, the promoter of the St23ACT gene, the 35S promoter derived from CaMV, and the DNA in which the St23ACT gene was linked. It is introduced into the cells in the stem section by electroporation. As a result, the expression levels of the endogenous St23DOX gene and the endogenous St23ACT gene can be increased, making it possible to produce leptin.

また、内在性23DOX遺伝子及び/又は内在性23ACT遺伝子の発現を活性化する因子(転写活性化因子)をコードするDNAを導入することによっても、当該内在性遺伝子の発現を増強することができる。さらに、内在性23DOX遺伝子及び/又は内在性23ACT遺伝子の発現を抑制する因子(転写抑制因子)をコードするDNAをゲノム編集等で破壊することによっても、当該内在性遺伝子の発現を増強することができる。なお、当業者であれば、文献等の記載に基づき、グリコアルカロイド生合成遺伝子群の転写制御因子を適宜選択し、それらを対象とすることによって、内在性23DOX遺伝子及び/又は内在性23ACT遺伝子の発現を増強することができる。例えば、当業者であれば、グリコアルカロイド生合成遺伝子群の転写因子として知られているJRE4(Thagunら Plant Cell Physiol. 2016 57:961-75 参照)を対象とすることによって、前記内在性遺伝子の発現を容易に増強することができる。 Furthermore, the expression of the endogenous 23DOX gene and/or the endogenous 23ACT gene can also be enhanced by introducing DNA encoding a factor (transcription activator) that activates the expression of the endogenous 23DOX gene and/or the endogenous 23ACT gene. Furthermore, the expression of the endogenous 23DOX gene and/or the endogenous 23ACT gene can also be enhanced by destroying the DNA encoding the factor (transcription repressor) that suppresses the expression of the endogenous gene by genome editing or the like. can. It should be noted that those skilled in the art would be able to determine the endogenous 23DOX gene and/or the endogenous 23ACT gene by appropriately selecting transcriptional regulators of the glycoalkaloid biosynthesis gene group and targeting them based on the descriptions in the literature. Expression can be enhanced. For example, those skilled in the art would be able to target the endogenous gene by targeting JRE4 (see Thagun et al. Plant Cell Physiol. 2016 57:961-75), which is known as a transcription factor of the glycoalkaloid biosynthesis gene group. Expression can be easily enhanced.

<本発明の植物、及びその製造方法について 1>
本発明は、前記植物細胞から再生された植物体を提供する。植物細胞からの植物体の再生は、その細胞の種類に応じて当業者に公知の方法で行うことが可能である。例えば、「植物細胞培養マニュアル」山田康之 編著、講談社サイエンティフィク、1984、「形質転換プロトコール[植物編]」、田部井豊 編、株式会社化学同人、2012年9月20日出版等に記載の方法に従って、形質転換植物細胞から植物体を再生することができる。
<About the plant of the present invention and its manufacturing method 1>
The present invention provides a plant regenerated from the plant cells. Regeneration of a plant from plant cells can be carried out by methods known to those skilled in the art depending on the type of cell. For example, the method described in "Plant Cell Culture Manual" edited by Yasuyuki Yamada, Kodansha Scientific, 1984, "Transformation Protocol [Plant Edition]", edited by Yutaka Tabei, published by Kagaku Dojin Co., Ltd., September 20, 2012, etc. Accordingly, plants can be regenerated from transformed plant cells.

一旦、ゲノム内に本発明のDNAが導入された形質転換植物や前記内在性DNAの発現が増強された植物が得られれば、これら植物から有性生殖又は無性生殖により子孫を得ることが可能である。よって、本発明の植物には、再分化した当代である「T0世代」の他、その植物の自殖や他殖の種子から得られた後代等、T0世代を元にした、あらゆる栽培や育種の手段により得られ得る世代や個体をも包含する。また、該植物体やその子孫あるいはクローンから繁殖材料(例えば、種子、果実、切穂、株、カルス、プロトプラスト等)を得て、それらを基に該植物体を量産することも可能である。したがって、本発明には、本発明の植物細胞、該細胞を含む植物、該植物の子孫及びクローン、並びに該植物、その子孫、及びクローンの繁殖材料が含まれる。 Once a transformed plant in which the DNA of the present invention has been introduced into the genome or a plant in which the expression of the endogenous DNA is enhanced is obtained, it is possible to obtain progeny from these plants by sexual or asexual reproduction. It is. Therefore, the plants of the present invention include all types of cultivation and breeding based on the T0 generation, such as the "T0 generation" which is the current redifferentiated generation, as well as progeny obtained from self-pollinated or cross-pollinated seeds of the plant. It also includes generations and individuals that can be obtained by means of. It is also possible to obtain propagation materials (eg, seeds, fruits, cuttings, stocks, callus, protoplasts, etc.) from the plant or its descendants or clones, and mass-produce the plant based on these materials. The invention therefore includes plant cells of the invention, plants containing the cells, progeny and clones of the plants, and propagation material of the plants, progeny and clones.

また、本発明は、本発明の23DOXをコードするDNA及び本発明の23ACTをコードするDNAを、植物細胞に導入する工程、及び前記工程においてDNAが導入された形質転換植物細胞から植物を再生する工程を含むことを特徴とする、CPBに対する抵抗性が高められた植物の製造方法をも提供するものである。 The present invention also provides a step of introducing a DNA encoding 23DOX of the present invention and a DNA encoding 23ACT of the present invention into a plant cell, and regenerating a plant from transformed plant cells into which the DNA has been introduced in the step. The present invention also provides a method for producing a plant with increased resistance to CPB, the method comprising the steps of:

なお、このようにして得られる、本発明のDNAを導入した形質転換植物、及びその次世代等において、当該DNAが組み込まれていることの確認は、これらの細胞及び組織から常法に従ってDNAを抽出し、公知の手法(例えば、PCR法、サザンブロット法)を用いて導入した本発明のDNAを検出することにより行うことができる。 In addition, confirmation that the DNA has been integrated in the thus obtained transformed plants into which the DNA of the present invention has been introduced, as well as their next generation, etc., can be confirmed by extracting the DNA from these cells and tissues according to a conventional method. This can be carried out by extracting and detecting the introduced DNA of the present invention using known techniques (eg, PCR method, Southern blotting method).

また、本発明は、植物細胞において、本発明の23DOXをコードする内在性DNA及び本発明の23ACTをコードする内在性DNAの発現を増強する工程、及び前記工程において前記内在性DNAの発現が増強された植物細胞から植物を再生する工程を含むことを特徴とする、CPBに対する抵抗性が高められた植物の製造方法をも提供するものである。 The present invention also provides a step of enhancing the expression of the endogenous DNA encoding the 23DOX of the present invention and the endogenous DNA encoding the 23ACT of the present invention in plant cells, and the step of enhancing the expression of the endogenous DNA in the step. The present invention also provides a method for producing a plant with increased resistance to CPB, which comprises a step of regenerating the plant from the plant cells that have been harvested.

なお、このようにして得られる、内在性DNAの発現が増強された植物、及びその次世代等において、当該DNAの発現が増強されていることの確認は、これらの細胞及び組織から常法に従ってmRNA又はタンパク質を抽出し、公知の手法(例えば、RT-PCR法、ノーザンブロット法、ELISA法、ウエスタンブロット法)を用い、本発明のDNAの発現を、当該DNAがコードするmRNA又はタンパク質の発現の検出を通して行うことができる。 In addition, to confirm that the expression of the endogenous DNA has been enhanced in plants with enhanced expression of the endogenous DNA obtained in this way, and their next generation, etc., it can be confirmed that the expression of the endogenous DNA has been enhanced by using conventional methods from these cells and tissues. Extract the mRNA or protein, and express the DNA of the present invention using a known method (for example, RT-PCR method, Northern blotting method, ELISA method, Western blotting method) to express the mRNA or protein encoded by the DNA. This can be done through the detection of

また、このようにして得られる、本発明の植物において、CPBに対する抵抗性が高められているかどうかの確認は、例えば、当該植物について、CPBを用い、圃場での成虫数と食害数の調査、円盤状に切った葉上での成虫の摂食速度調査、切り離した地上部での幼虫生育や幼虫生存率の調査(非特許文献4 参照)を行い、その結果を、コントロール(例えば、本発明のDNAが導入されていない植物、本発明の内在性DNAの発現が増強されていない植物(例えば、野生型))のそれと比較することにより、CPBへの抵抗性が高められたことを確認することができる。 In addition, confirmation of whether the plant of the present invention obtained in this way has enhanced resistance to CPB can be, for example, by investigating the number of adults and the number of feeding damage on the plant using CPB in the field. The feeding rate of adults on leaves cut into discs was investigated, and the larval growth and larval survival rates were investigated on detached above-ground parts (see Non-Patent Document 4), and the results were compared with controls (e.g., the present invention). Confirm that the resistance to CPB has been increased by comparing it with that of a plant in which the DNA of the present invention has not been introduced, or a plant in which the expression of the endogenous DNA of the present invention has not been enhanced (e.g., wild type). be able to.

また、上述のとおり、CPBへの抵抗性は、レプチンの蓄積量に応じる。したがって、上記液体クロマトグラフィーを用いたグリコアルカロイドの分析方法により、レプチン量を測定し、当該量がコントロールのそれより多ければ、CPBへの抵抗性は高められたと確認することもできる。 Furthermore, as described above, resistance to CPB depends on the amount of leptin accumulated. Therefore, by measuring the amount of leptin using the glycoalkaloid analysis method using liquid chromatography described above, if the amount is higher than that of the control, it can be confirmed that the resistance to CPB has been increased.

<本発明の判定方法について>
本発明の、植物におけるCPBに対する抵抗性を判定する方法は、被検植物における、本発明の23DOXをコードするDNAと本発明の23ACTをコードするDNAとの存在若しくは発現を検出する工程、及び前記工程にて、前記DNAの存在又は発現が検出された場合に、前記被検植物は、CPBに対する抵抗性を有すると判定することを特徴とする。
<About the determination method of the present invention>
The method of determining resistance to CPB in plants of the present invention includes the steps of detecting the presence or expression of DNA encoding 23DOX of the present invention and DNA encoding 23ACT of the present invention in a test plant; In the step, if the presence or expression of the DNA is detected, the test plant is determined to have resistance to CPB.

本発明のDNAの「存在」の検出は、被検植物における当該DNA、又はそれらの発現制御領域のヌクレオチド配列を解析することを特徴とする。なお、検出対象となる「本発明の23DOXをコードするDNA」及び「本発明の23ACTをコードするDNA」は、上述のとおりである。 Detection of the "presence" of DNA according to the present invention is characterized by analyzing the nucleotide sequence of the DNA or its expression control region in the test plant. Note that "DNA encoding 23DOX of the present invention" and "DNA encoding 23ACT of the present invention" to be detected are as described above.

例えば、本発明の23DOXをコードするDNAと本発明の23ACTをコードするDNAが被検植物のゲノムDNA上に存在していなければ、当該植物はCPB抵抗性を有していないものと判定することができる。また、23DOX遺伝子及び23ACT遺伝子が存在していても、これら遺伝子において、ヌクレオチドの挿入や欠失が認められれば、CPB抵抗性が低減又は消失していることとなる。したがって、本発明の23DOXをコードするDNA及び本発明の23ACTのヌクレオチド配列を解析することによって、CPB抵抗性を有しているか否かを判定することができる。 For example, if the DNA encoding the 23DOX of the present invention and the DNA encoding the 23ACT of the present invention are not present in the genomic DNA of the test plant, it is determined that the plant does not have CPB resistance. I can do it. Further, even if the 23DOX gene and the 23ACT gene are present, if nucleotide insertions or deletions are observed in these genes, CPB resistance is reduced or eliminated. Therefore, by analyzing the nucleotide sequences of the DNA encoding the 23DOX of the present invention and the nucleotide sequence of the 23ACT of the present invention, it is possible to determine whether or not the animal has CPB resistance.

また、23DOX遺伝子及び23ACT遺伝子の発現を制御する領域(エンハンサー、プロモーター、サイレンサー、インスレーター)のヌクレオチド配列を解析することによって、CPB抵抗性を有しているか否かを判定することもできる。 Furthermore, by analyzing the nucleotide sequences of the regions (enhancers, promoters, silencers, insulators) that control the expression of the 23DOX gene and the 23ACT gene, it is also possible to determine whether the animal has CPB resistance.

23DOX遺伝子及び23ACT遺伝子、又はそれらの発現制御領域のヌクレオチド配列の解析に際しては、それら配列をPCRにより増幅した増幅産物を用いることができる。前記PCRを実施する場合において、用いられるプライマーは、前記遺伝子又はそれらの発現制御領域を、各々特異的に増幅できるものである限り制限はなく、それらの配列情報に基づいて適宜設計することができる。 When analyzing the nucleotide sequences of the 23DOX gene and 23ACT gene or their expression control regions, amplification products obtained by amplifying these sequences by PCR can be used. When carrying out the PCR, the primers used are not limited as long as they can specifically amplify the genes or their expression control regions, and can be appropriately designed based on their sequence information. .

なお、CPB抵抗性を有しているか否かを判定する方法においては、例えば、「対照のヌクレオチド配列」と比較する工程を含むことができる。被検植物における23DOX遺伝子及び23ACT遺伝子のヌクレオチド配列と比較する「対照のヌクレオチド配列」は、例えば、Sl23DOX、Sl23ACT、St23DOX、St23ACT、Sc23DOX及びSc23ACTを各々コードするヌクレオチド配列が挙げられる。 Note that the method for determining whether or not a subject has CPB resistance may include, for example, a step of comparing with a "control nucleotide sequence." Examples of the "control nucleotide sequence" to be compared with the nucleotide sequences of the 23DOX gene and 23ACT gene in the test plant include nucleotide sequences encoding Sl23DOX, Sl23ACT, St23DOX, St23ACT, Sc23DOX, and Sc23ACT, respectively.

検出した被検植物における前記遺伝子又はそれらの発現制御領域のヌクレオチド配列と、前記対照のヌクレオチド配列とを比較することにより、被検植物においてCPB抵抗性を有しているか否かを判定することができる。例えば、前記対照のヌクレオチド配列と比較して、ヌクレオチド配列において大きな相違がある場合(特に、新たな終止コドンの出現やフレームシフトにより、コードするタンパク質の分子量やアミノ酸配列に大きな変化が生じる場合)、被検植物はCPB抵抗性を有していない植物である蓋然性が高いと判定される。 By comparing the detected nucleotide sequence of the genes or their expression control regions in the test plant with the nucleotide sequence of the control, it can be determined whether the test plant has CPB resistance. can. For example, if there is a large difference in the nucleotide sequence compared to the reference nucleotide sequence (especially if the appearance of a new stop codon or a frame shift causes a large change in the molecular weight or amino acid sequence of the encoded protein), It is determined that there is a high probability that the test plant does not have CPB resistance.

一方、後述の実施例において示すとおり、S.tuberosumにおいて、St23DOX遺伝子及びSt23ACT遺伝子を有しているものの、それら遺伝子の発現量が少ないため、CPB抵抗性が発揮されない。したがって、被検植物における23DOX遺伝子及び23ACT遺伝子の各発現制御領域と比較する場合には、Sl23DOX遺伝子、Sl23ACT遺伝子、Sc23DOX遺伝子及びSc23ACT遺伝子の各発現制御領域は、陽性の対照ヌクレオチド配列として用いられ、St23DOX遺伝子及びSt23ACT遺伝子の各発現制御領域は、陰性の対照ヌクレオチド配列として用いられる。 On the other hand, as shown in Examples below, S. tuberosum has the St23DOX gene and St23ACT gene, but because the expression levels of these genes are low, CPB resistance is not exhibited. Therefore, when comparing the expression control regions of the 23DOX gene and 23ACT gene in the test plant, the expression control regions of the Sl23DOX gene, Sl23ACT gene, Sc23DOX gene, and Sc23ACT gene are used as positive control nucleotide sequences, The expression control regions of the St23DOX gene and St23ACT gene are used as negative control nucleotide sequences.

すなわち、検出した被検植物における発現制御領域のヌクレオチド配列が、Sl23DOX遺伝子、Sl23ACT遺伝子、Sc23DOX遺伝子及びSc23ACT遺伝子の各発現制御領域と高い同一性(例えば、90%以上の同一性、好ましくは95%以上(96%以上、97%以上、98%以上、99%以上。100%の同一性)を有する場合には、被検植物はCPB抵抗性を有している植物である蓋然性が高いと判定され、一方、St23DOX遺伝子及びSt23ACT遺伝子の各発現制御領域と高い同一性(例えば、90%以上の同一性、好ましくは95%以上(96%以上、97%以上、98%以上、99%以上。100%の同一性)を有する場合には、被検植物はCPB抵抗性を有している植物である蓋然性が低いと判定される。 That is, the nucleotide sequence of the expression control region in the detected test plant has high identity (e.g., 90% or more identity, preferably 95% If the above (96% or more, 97% or more, 98% or more, 99% or more, 100% identity), it is determined that there is a high probability that the test plant is a plant that has CPB resistance. On the other hand, it has high identity (for example, 90% or more identity, preferably 95% or more (96% or more, 97% or more, 98% or more, 99% or more) with each expression control region of the St23DOX gene and the St23ACT gene. 100% identity), it is determined that the test plant has a low probability of being a plant having CPB resistance.

なお、前述のとおり、23DOX遺伝子及び23ACT遺伝子を有していても、それらの発現量が低いため、CPB抵抗性を発揮できない植物もある。したがって、前記23DOX及び23ACTをコードするヌクレオチド配列を指標とする判定結果と、前記23DOX遺伝子及び23ACT遺伝子の発現制御領域のヌクレオチド配列を指標とする判定結果とを、組み合わせて、被検植物がCPB抵抗性を有しているか否かを判定することが望ましい。 As mentioned above, some plants cannot exhibit CPB resistance even if they have the 23DOX gene and 23ACT gene because their expression levels are low. Therefore, by combining the determination results using the nucleotide sequences encoding 23DOX and 23ACT as indicators and the determination results using the nucleotide sequences of the expression control regions of the 23DOX and 23ACT genes as indicators, the test plant can be resistant to CPB. It is desirable to determine whether or not the person has sex.

また、本発明のDNAの「存在」の検出は、本発明のDNAの存在位置の目印となるDNA配列からなるDNAマーカーを検出することによっても行なうことができる。かかるDNAマーカーは、23DOX遺伝子及び23ACT遺伝子内に各々存在するか、これら遺伝子に各々隣接するか、あるいは近傍に存在するDNAマーカーを用いればよい。 Furthermore, the "presence" of the DNA of the present invention can also be detected by detecting a DNA marker consisting of a DNA sequence that serves as a marker for the location of the DNA of the present invention. Such DNA markers may be those present within the 23DOX gene and the 23ACT gene, adjacent to or in the vicinity of these genes.

本発明において利用可能なDNAマーカーは、特に制限されず、一般的に知られている種々のDNAマーカーを好適に用いることができる。例えば、SSR(単純反復配列)マーカー等のマイクロサテライトマーカー、RFLP(制限酵素断片長多型)マーカー、SNP(一塩基多型)マーカーが挙げられる。 The DNA markers that can be used in the present invention are not particularly limited, and various commonly known DNA markers can be suitably used. Examples include microsatellite markers such as SSR (simple repeat sequence) markers, RFLP (restriction fragment length polymorphism) markers, and SNP (single nucleotide polymorphism) markers.

なお、本発明の判定方法における、被検植物からのDNAの調製は、常法、例えば、CTAB法を用いて行うことができる。DNAを調製するための植物としては、成長した植物体のみならず、種子、幼植物体、塊茎を用いることもできる。また、ヌクレオチド配列の決定は、常法、例えば、ジデオキシ法やマキサム-ギルバート法などにより行なうことができる。塩基配列の決定においては、市販のシークエンスキット及びシークエンサーを利用することができる。 In addition, preparation of DNA from a test plant in the determination method of the present invention can be performed using a conventional method, for example, the CTAB method. As plants for preparing DNA, not only grown plants but also seeds, seedlings, and tubers can be used. Further, the nucleotide sequence can be determined by conventional methods such as the dideoxy method and the Maxam-Gilbert method. In determining the base sequence, commercially available sequencing kits and sequencers can be used.

被検植物における23DOX遺伝子及び23ACT遺伝子、又はそれらの発現制御領域のヌクレオチド配列が、対照のヌクレオチド配列と相違するか否かは、上記した直接的なヌクレオチド配列の決定以外に、種々の方法により間接的に解析することができる。このような方法としては、例えば、サザンブロッティング、PCR-SSCP(single-strand conformation polymorphism、一本鎖高次構造多型)法、制限酵素断片長多型(Restriction Fragment Length Polymorphism/RFLP)を利用したRFLP法やPCR-RFLP法、変性剤濃度勾配ゲル電気泳動法(denaturant gradient gel electrophoresis:DGGE)、アレル特異的オリゴヌクレオチド(Allele Specific Oligonucleotide/ASO)ハイブリダイゼーション法、リボヌクレアーゼAミスマッチ切断法が挙げられる。 Whether the nucleotide sequences of the 23DOX gene and 23ACT gene or their expression control regions in a test plant are different from the nucleotide sequence of a control can be determined indirectly by various methods in addition to the direct nucleotide sequence determination described above. It can be analyzed in detail. Examples of such methods include Southern blotting, PCR-SSCP (single-strand conformation polymorphism), and restriction fragment length polymorphism (R). FLP) RFLP method, PCR-RFLP method, denaturant gradient gel electrophoresis (DGGE), allele specific oligonucleotide (ASO) hybridization method , ribonuclease A mismatch cleavage method.

また、本発明の判定方法においては、被験植物における、本発明の23DOXをコードするDNA及び本発明の23ACTをコードするDNAの発現を検出することを特徴とするものである。 Furthermore, the determination method of the present invention is characterized by detecting the expression of DNA encoding 23DOX of the present invention and DNA encoding 23ACT of the present invention in a test plant.

ここで「DNAの発現の検出」には、転写レベルにおける検出及び翻訳レベルにおける検出の双方を含む意である。さらに、「発現の検出」には、発現の有無の検出のみならず、発現の程度の検出も含む意であり、またDNAの発現産物の分子量を検出することも含む意でもある。 Here, "detection of DNA expression" includes both detection at the transcription level and detection at the translation level. Furthermore, "detection of expression" includes not only detection of the presence or absence of expression, but also detection of the degree of expression, and also includes detection of the molecular weight of the DNA expression product.

本発明のDNAの転写レベルにおける検出は、常法、例えば、RT-PCR(Reverse transcribed-Polymerase chain reaction)法やノーザンブロッティング法により実施することができる。前記PCRを実施する場合において用いられるプライマーは、本発明のDNAを特異的に増幅できるものである限り制限はなく、当該DNAのヌクレオチド配列に基づいて適宜設計することができる。 Detection of the DNA of the present invention at the transcription level can be carried out by conventional methods, such as RT-PCR (Reverse transcribed-Polymerase chain reaction) method or Northern blotting method. The primers used in carrying out the PCR are not limited as long as they can specifically amplify the DNA of the present invention, and can be appropriately designed based on the nucleotide sequence of the DNA.

一方、翻訳レベルにおける検出は、常法、例えば、ウェスタンブロッティング法やELISA法により、実施することができる。ウェスタンブロッティングに用いる抗体は、ポリクローナル抗体でもモノクローナル抗体でもよく、これら抗体の調製方法は、当業者に周知である。 On the other hand, detection at the translation level can be carried out by conventional methods, such as Western blotting or ELISA. Antibodies used in Western blotting may be polyclonal or monoclonal antibodies, and methods for preparing these antibodies are well known to those skilled in the art.

前記発現を検出した結果、被験植物において、本発明のDNAの発現量が、CPB抵抗性植物(例えば、S.chacoense)のそれよりも有意に低ければ、またはCPB非抵抗性植物(例えば、S.tuberosum)のそれよりも低い又は同等である場合には(例えば、本発明のDNAが実質的に発現していなければ)、または本発明のDNAの発現産物の分子量がCPB抵抗性植物における分子量と有意に異なれば、被験植物はCPB抵抗性を有していない、又は低いと判定される。 As a result of detecting the expression, if the expression level of the DNA of the present invention in the test plant is significantly lower than that of the CPB-resistant plant (e.g., S. (e.g., if the DNA of the invention is not substantially expressed), or if the molecular weight of the expression product of the DNA of the invention is lower than or equal to that of CPB-resistant plants (e.g., if the DNA of the invention is not substantially expressed). If the test plant is significantly different from the above, it is determined that the test plant does not have or has low CPB resistance.

<本発明の植物、及びその製造方法について 2>
本発明は、前記判定方法を利用した、CPBに対する抵抗性を有する植物を製造する方法を提供する。
<About the plant of the present invention and its manufacturing method 2>
The present invention provides a method for producing a plant resistant to CPB using the above determination method.

かかる製造方法として、CPBに対する抵抗性を有する植物と任意の植物とを交配させる工程と、前記工程における交配により得られた植物において、CPBに対する抵抗性を、前述の方法により判定する工程と、CPBに対する抵抗性を有すると判定された植物を選抜する工程と
を、含む方法が、挙げられ、
また、本発明の23DOXをコードするDNAを有する植物と、本発明の23ACTをコードするDNAを有する植物とを交配させる工程と、
前記工程における交配により得られた植物において、CPBに対する抵抗性を、前述の方法により判定する工程と、
CPBに対する抵抗性を有すると判定された植物を選抜する工程と
を、含む方法が、挙げられる。
Such a production method includes a step of crossing a plant having resistance to CPB with an arbitrary plant, a step of determining resistance to CPB in the plant obtained by the crossing in the above step by the method described above, Selecting plants determined to have resistance to
Further, a step of crossing a plant having DNA encoding 23DOX of the present invention with a plant having DNA encoding 23ACT of the present invention,
A step of determining resistance to CPB in the plants obtained by the crossbreeding in the step by the method described above;
and selecting plants determined to have resistance to CPB.

「CPBに対する抵抗性を有する植物」としては、当該抵抗性又はレプチン生合成能を有している限り、特に制限はなく、例えば、S.chacoenseが挙げられる。 There are no particular restrictions on "plants with resistance to CPB" as long as they have the resistance or the ability to biosynthesize leptin. An example is chacoense.

前記品種と交配させる「任意の植物」としては、例えば、CPBに対する抵抗性を有していない品種、CPBに対する抵抗性を有する植物品種とCPBに対する抵抗性を有していない品種との交配により得られた植物が挙げられるが、これらに制限されない。また、「任意の植物」としては、CPBに対する抵抗性以外の他の特性を有しているものであってもよい。「他の特性」としては特に制限はなく、例えば、CPB以外の害虫に対する抵抗性、各種病害に対する抵抗性、多収性、早生性が挙げられる。 Examples of "any plant" to be crossed with the above variety include a variety that does not have resistance to CPB, and a plant variety obtained by crossing a plant variety that has resistance to CPB with a variety that does not have resistance to CPB. These include, but are not limited to, plants that have been cultivated. Furthermore, the "any plant" may be one that has other characteristics than resistance to CPB. "Other characteristics" are not particularly limited, and include, for example, resistance to pests other than CPB, resistance to various diseases, high yield, and early maturity.

「本発明の23DOXをコードするDNAを有する植物」としては、23DOXをコードするDNAを少なくとも有していればよく、例えば、Sc23DOXをコードするDNAを少なくとも有する植物:S.chacoenseが挙げられる。「本発明の23ACTをコードするDNAを有する植物」としては、23DOXをコードするDNAを少なくとも有していればよく、例えば、Sc23ACTをコードするDNAを少なくとも有する植物:S.chacoense、S.tuberosum(コナフブキ、97H32-6及び西海35号、サクラフブキ、パールスターチ等)が挙げられる。 The "plant having DNA encoding 23DOX of the present invention" may be any plant having at least DNA encoding 23DOX, for example, a plant having at least DNA encoding Sc23DOX: S. An example is chacoense. "Plants having DNA encoding 23ACT of the present invention" only need to have at least DNA encoding 23DOX, for example, plants having at least DNA encoding Sc23ACT: S. chacoense, S. tuberosum (Konafubuki, 97H32-6 and Saikai 35-go, Sakurafubuki, pearl starch, etc.).

また、本発明の製造方法を利用すれば、CPB抵抗性植物を、幼植物の段階等で選抜することが可能となり、当該形質を有する品種の育成を、短期間で行うことが可能となる。したがって、本発明は、CPBに対する抵抗性を有する植物を育種する方法を提供するものでもある。 Further, by using the production method of the present invention, it becomes possible to select CPB-resistant plants at the stage of seedlings, etc., and it becomes possible to breed varieties having this trait in a short period of time. Therefore, the present invention also provides a method for breeding plants resistant to CPB.

かかる方法において、CPB抵抗性品種と任意の植物品種(植物系統)とを交雑し、または、本発明の23DOXをコードするDNAを有する植物と、本発明の23ACTをコードするDNAを有する植物とを交雑し、上述のとおり、本発明のDNAの存在又は発現を指標として選抜することにより、育種することができる。より具体的な選抜育種方法として、例えば、任意の植物品種(例えば、S.tuberosum)と本発明のDNAを有する植物品種(例えば、S.chacoense)を交雑させ雑種を得て、得られた雑種と前記任意の植物品種を戻し交雑し、本発明のDNAを有する雑種を選抜し、さらに戻し交雑を行う方法が挙げられる。戻し交雑及び選抜は、数回、好ましくは2~10回繰り返す行うことが好ましい。このような方法により、本発明のDNAを有する実用品種を得ることができる。 In such a method, a CPB-resistant variety and any plant variety (plant line) are crossed, or a plant having DNA encoding 23DOX of the present invention and a plant having DNA encoding 23ACT of the present invention are crossed. Breeding can be achieved by crossing and selecting, as described above, using the presence or expression of the DNA of the present invention as an indicator. As a more specific selective breeding method, for example, an arbitrary plant variety (e.g., S. tuberosum) and a plant variety (e.g., S. chacoense) having the DNA of the present invention are crossed to obtain a hybrid, and the resulting hybrid is obtained. and any of the plant varieties mentioned above, select a hybrid having the DNA of the present invention, and further perform backcrossing. Backcrossing and selection are preferably repeated several times, preferably 2 to 10 times. By such a method, a practical variety having the DNA of the present invention can be obtained.

本発明は、またこのようにして作出された、CPBに対する抵抗性を有する植物をも提供する。当該植物において、少なくとも本発明のDNAを有していれば特に制限はないが、全染色体における前記任意の植物品種における置換率が50%以上(例えば、60%以上)であることが好ましく、70%以上(例えば、80%以上)であることがより好ましく、90%以上(例えば、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、99%以上)であることがさらに好ましい。なお、置換率は、ゲノム全域に存在するDNAマーカーを解析し、前記任意の植物品種における割合を算出することにより、得ることができる。また、DNAマーカー選抜による育種は、例えば、Hamwieh et al.(2011)Euphytica,179:451-459の記載に沿って行うことができる。 The present invention also provides plants produced in this way that are resistant to CPB. There is no particular restriction as long as the plant has at least the DNA of the present invention, but it is preferable that the substitution rate in any of the plant varieties in the entire chromosome is 50% or more (for example, 60% or more), and 70% or more. % or more (for example, 80% or more), and even more preferably 90% or more (for example, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, 99% or more). Note that the substitution rate can be obtained by analyzing DNA markers present throughout the genome and calculating the ratio in the above-mentioned arbitrary plant variety. In addition, breeding by DNA marker selection is described, for example, by Hamwieh et al. (2011) Euphytica, 179:451-459.

<本発明の判定方法に用いられるキットについて>
上述のとおり、本発明の23DOXをコードするDNA及び23ACTをコードするDNAを検出することによって、植物におけるCPBに対する抵抗性の有無を判定することができる。したがって、本発明は、上述の判定方法により、植物におけるCPBに対する抵抗性を判定するための薬剤であって、下記(a)~(d)から選択される少なくとも1の化合物を含む薬剤
(a)本発明の23DOXをコードする遺伝子、その転写産物又はその相補的ヌクレオチドにハイブリダイズする、少なくとも15ヌクレオチドの鎖長を有するオリゴヌクレオド
(b)本発明の23ACTをコードする遺伝子、その転写産物又はその相補的ヌクレオチドにハイブリダイズする、少なくとも15ヌクレオチドの鎖長を有するオリゴヌクレオド
(c)本発明の23DOXに結合する抗体
(d)本発明の23ACTに結合する抗体。
<About the kit used in the determination method of the present invention>
As described above, by detecting the DNA encoding 23DOX and the DNA encoding 23ACT of the present invention, it is possible to determine whether a plant has resistance to CPB. Therefore, the present invention provides a drug for determining resistance to CPB in plants by the above-described determination method, the drug (a) containing at least one compound selected from the following (a) to (d). (b) an oligonucleotide having a chain length of at least 15 nucleotides that hybridizes to the gene encoding 23DOX of the present invention, its transcript or its complementary nucleotide; (b) the gene encoding 23ACT of the present invention, its transcript or its complementary nucleotide; an oligonucleotide having a chain length of at least 15 nucleotides that hybridizes to a complementary nucleotide; (c) an antibody that binds to 23DOX of the invention; (d) an antibody that binds to 23ACT of the invention.

本発明に係るオリゴヌクレオドは、上記検出方法に合わせ、プライマーの態様であってもよく、プローブの態様であってもよい。 The oligonucleotide according to the present invention may be in the form of a primer or a probe, depending on the above detection method.

プライマーは、本発明の23DOXをコードする遺伝子又は本発明の23ACTをコードする遺伝子(ゲノムDNA)、その転写産物(mRNA)又はその相補的ヌクレオチド(cDNA、cRNA)にハイブリダイズし、該転写産物等の増幅及び検出を可能とする限り特に限定されない。プライマーは、DNAのみであってもよく、またその一部又は全部において、架橋化核酸等の人工核酸(修飾核酸)によって置換されているものであってもよい。プライマーのサイズは、少なくとも約15ヌクレオチド長以上あればよく、好ましくは15~100ヌクレオチド長、より好ましくは18~50ヌクレオチド長、さらに好ましくは20~40ヌクレオチド長である。また、このようなプライマーは、上記検出方法に合わせ、当業者であれば公知の方法により設計し、作製することができる。 The primer hybridizes to the gene encoding 23DOX of the present invention or the gene encoding 23ACT of the present invention (genomic DNA), its transcription product (mRNA), or its complementary nucleotide (cDNA, cRNA), and generates the transcription product, etc. There is no particular limitation as long as it allows amplification and detection of. The primer may be only DNA, or may be partially or entirely replaced with an artificial nucleic acid (modified nucleic acid) such as a crosslinked nucleic acid. The size of the primer should be at least about 15 nucleotides long, preferably 15 to 100 nucleotides, more preferably 18 to 50 nucleotides, and even more preferably 20 to 40 nucleotides. Further, such primers can be designed and produced by a method known to those skilled in the art in accordance with the above detection method.

プローブは、本発明の23DOXをコードする遺伝子又は本発明の23ACTをコードする遺伝子、その転写産物又はその相補的ヌクレオチドにハイブリダイズし、それらの検出を可能とする限り特に限定されない。プローブはDNA、RNA、人工核酸又はそれらのキメラ分子等であり得る。プローブは、1本鎖又は2本鎖のいずれでもよい。プローブのサイズは、少なくとも約15ヌクレオチド長以上あればよく、好ましくは15~1000ヌクレオチド長、より好ましくは20~500ヌクレオチド長、さらに好ましくは30~300ヌクレオチド長である。このようなプローブは、当業者であれば公知の方法により作製することができる。また、プローブは、マイクロアレイのように、基板上に固定された形態で提供されてもよい。 The probe is not particularly limited as long as it hybridizes to the gene encoding the 23DOX of the present invention or the gene encoding the 23ACT of the present invention, its transcription product, or its complementary nucleotide, and enables detection thereof. Probes can be DNA, RNA, artificial nucleic acids, or chimeric molecules thereof. The probe may be either single-stranded or double-stranded. The size of the probe should be at least about 15 nucleotides long, preferably 15 to 1000 nucleotides, more preferably 20 to 500 nucleotides, and even more preferably 30 to 300 nucleotides. Such probes can be produced by methods known to those skilled in the art. Further, the probe may be provided in a form immobilized on a substrate, such as a microarray.

抗体は、本発明の23DOX又は23ACTに特異的に結合し得る限り特に限定されない。例えば、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体のいずれでもよく、また抗体の機能的断片(Fab、Fab’、scFv等)であってもよい。このような抗体は、当業者であれば公知の方法により作製することができる。また、抗体は、ELISA法や抗体アレイ等に用いるべく、プレート等の基板上に固定された形態で提供されてもよい。 The antibody is not particularly limited as long as it can specifically bind to 23DOX or 23ACT of the present invention. For example, it may be a polyclonal antibody or a monoclonal antibody, or it may be a functional fragment of an antibody (Fab, Fab', scFv, etc.). Such antibodies can be produced by methods known to those skilled in the art. Further, the antibody may be provided in a form immobilized on a substrate such as a plate for use in ELISA methods, antibody arrays, and the like.

また、本発明のキットに含まれるオリゴヌクレオチド又は抗体は、検出方法に合わせ、標識用物質で標識されていてもよい。標識用物質としては、例えば、FITC、FAM、DEAC、R6G、TexRed、Cy5等の蛍光物質、β-D-グルコシダ―ゼ、ルシフェラーゼ、HRP等の酵素、H、14C、32P、35S、123I等の放射性同位体、ビオチン、ストレプトアビジン等の親和性物質、ルミノール、ルシフェリン、ルシゲニン等の発光物質が挙げられる。 Furthermore, the oligonucleotide or antibody contained in the kit of the present invention may be labeled with a labeling substance depending on the detection method. Labeling substances include, for example, fluorescent substances such as FITC, FAM, DEAC, R6G, TexRed, and Cy5, enzymes such as β-D-glucosidase, luciferase, and HRP, 3 H, 14 C, 32 P, and 35 S. and 123 I, affinity substances such as biotin and streptavidin, and luminescent substances such as luminol, luciferin, and lucigenin.

また、前記オリゴヌクレオチド又は抗体は、組成物として許容される他の成分を含む態様であってもよい。このような他の成分としては、例えば、担体、賦形剤、崩壊剤、緩衝剤、乳化剤、懸濁剤、安定剤、保存剤、防腐剤、生理食塩、二次抗体等が挙げられる。 Furthermore, the oligonucleotide or antibody may include other components that are acceptable as a composition. Examples of such other components include carriers, excipients, disintegrants, buffers, emulsifiers, suspending agents, stabilizers, preservatives, preservatives, physiological saline, and secondary antibodies.

また、本発明のキットは、上記オリゴヌクレオチド、抗体の他、標識の検出に必要な基質、陽性対照や陰性対照、あるいは試料の希釈や洗浄に用いる緩衝液等を組み合わせてもよい。さらに、かかるキットには、当該キットの使用説明書を含めることができる。 In addition to the oligonucleotides and antibodies described above, the kit of the present invention may also include a substrate necessary for detection of a label, a positive control or a negative control, a buffer solution used for sample dilution and washing, and the like. Additionally, such kits can include instructions for use of the kit.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明の植物細胞、植物、及びその製造方法、並びに本発明の判定方法、及び当該判定方法を用いた植物の製造方法は、本発明の組成物同様に、CPBに対する抵抗性のみならず、レプチンの生成等も対象とすることができる。すなわち、本発明は、以下の態様も提供することができる。
<12> 下記(a)~(h)からなる群から選択される少なくとも一のDNAが導入された、レプチンの蓄積量が高められた植物体を再生しうる植物細胞
(a)配列番号:2、4又は6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA
(b)配列番号:2、4又は6に記載のアミノ酸配列と80%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格の23位を水酸化する活性を有するタンパク質を、コードするDNA
(c)配列番号:2、4又は6に記載のアミノ酸配列において1又は複数のアミノ酸が置換、欠失、付加、及び/又は挿入されたアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格の23位を水酸化する活性を有するタンパク質を、コードするDNA
(d)配列番号:1、3又は5に記載のヌクレオチド配列に相補的な配列からなるDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズし、かつスピロソラン骨格の23位を水酸化する活性を有するタンパク質をコードする、DNA
(e)配列番号:8、10又は12に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA
(f)配列番号:8、10又は12に記載のアミノ酸配列と80%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格23位の水酸基をアセチル化する活性を有するタンパク質を、コードするDNA
(g)配列番号:8、10又は12に記載のアミノ酸配列において1又は複数のアミノ酸が置換、欠失、付加、及び/又は挿入されたアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格23位の水酸基をアセチル化する活性を有するタンパク質を、コードするDNA
(h)配列番号:7、9又は11に記載のヌクレオチド配列に相補的な配列からなるDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズし、かつスピロソラン骨格23位の水酸基をアセチル化する活性を有するタンパク質をコードする、DNA。
<13> 前記(a)~(h)からなる群から選択される少なくとも一の内在性DNAの発現が増強された、レプチンの蓄積量が高められた植物体を再生しうる植物細胞。
<14> <12>又は<13>に記載の植物細胞から再生された、レプチンの蓄積量が高められた植物。
<15> レプチンの蓄積量が高められた植物の製造方法であって、
前記(a)~(h)からなる群から選択される少なくとも一のDNAを、植物細胞に導入する工程、及び
前記工程においてDNAが導入された形質転換植物細胞から植物を再生する工程
を含む方法。
<16> 植物におけるレプチンの生成能を判定する方法であって、
被検植物における、
前記(a)~(d)からなる群から選択される少なくとも一のDNAと前記(e)~(h)からなる群から選択される少なくとも一のDNAとの存在若しくは発現を検出する工程、及び
前記工程にて、前記DNAの存在又は発現が検出された場合に、前記被検植物は、レプチンの生成能を有すると判定する工程
を、含む方法。
<17> レプチンの生成能を有する植物を製造する方法であって、
レプチンの生成能を有する植物と任意の植物とを交配させる工程と、
前記工程における交配により得られた個体において、レプチンの生成能を、<16>に記載の方法により判定する工程と、
レプチンの生成能を有すると判定された植物を選抜する工程と
を、含む方法。
<18> レプチンの生成能を有する植物を製造する方法であって、
前記(a)~(d)からなる群から選択される少なくとも一のDNAを有する植物と、前記(e)~(h)からなる群から選択される少なくとも一のDNAを有する植物とを交配させる工程と、
前記工程における交配により得られた植物において、レプチンの生成能を、<16>に記載の方法により判定する工程と、
レプチンの生成能を有すると判定された植物を選抜する工程と
を、含む方法。
Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments. For example, the plant cells, plants, and production methods of the present invention, as well as the determination methods of the present invention, and the production methods of plants using the determination methods, as well as the compositions of the present invention, are not only resistant to CPB. , leptin production, etc. can also be targeted. That is, the present invention can also provide the following aspects.
<12> A plant cell into which at least one DNA selected from the group consisting of the following (a) to (h) has been introduced and capable of regenerating a plant with increased leptin accumulation (a) SEQ ID NO: 2 DNA encoding a protein consisting of the amino acid sequence described in , 4 or 6
(b) DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence having 80% or more identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, or 6, and having the activity of hydroxylating the 23rd position of the spirosolane skeleton
(c) Consists of an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added, and/or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, or 6, and the 23rd position of the spirosolane skeleton is hydroxylated DNA encoding a protein that has the activity of
(d) Codes for a protein that hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of a sequence complementary to the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, or 5 and has the activity of hydroxylating the 23rd position of the spirosolane skeleton. Do, DNA
(e) DNA encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8, 10 or 12
(f) DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence having 80% or more identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8, 10, or 12 and having the activity of acetylating the hydroxyl group at position 23 of the spirosolane skeleton.
(g) Consists of an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added, and/or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8, 10, or 12, and the hydroxyl group at position 23 of the spirosolane skeleton is acetylated. DNA encoding a protein that has the activity of
(h) A protein that hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of a sequence complementary to the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 7, 9, or 11 and has the activity of acetylating the hydroxyl group at position 23 of the spirosolane skeleton. Code, DNA.
<13> A plant cell capable of regenerating a plant in which the expression of at least one endogenous DNA selected from the group consisting of (a) to (h) is enhanced and the amount of accumulated leptin is increased.
<14> A plant regenerated from the plant cell according to <12> or <13>, in which the amount of leptin accumulated is increased.
<15> A method for producing a plant with increased accumulation of leptin, comprising:
A method comprising the steps of introducing at least one DNA selected from the group consisting of (a) to (h) above into a plant cell, and regenerating a plant from the transformed plant cell into which the DNA has been introduced in the step. .
<16> A method for determining leptin production ability in a plant, comprising:
In the test plant,
detecting the presence or expression of at least one DNA selected from the group consisting of (a) to (d) and at least one DNA selected from the group consisting of (e) to (h); A method comprising the step of determining that the test plant has the ability to produce leptin when the presence or expression of the DNA is detected in the step.
<17> A method for producing a plant capable of producing leptin, comprising:
A step of crossing a plant capable of producing leptin with any plant;
A step of determining the ability to produce leptin in the individual obtained by the mating in the step by the method described in <16>;
A method comprising the step of selecting a plant determined to have the ability to produce leptin.
<18> A method for producing a plant capable of producing leptin, comprising:
Crossing a plant having at least one DNA selected from the group consisting of (a) to (d) above with a plant having at least one DNA selected from the group consisting of (e) to (h) above. process and
A step of determining leptin production ability in the plants obtained by the crossbreeding in the step by the method described in <16>;
A method comprising the step of selecting a plant determined to have the ability to produce leptin.

また、上述のとおり、本発明によれば、レプチンの生成能を有する植物を得ることができる。よって、本発明は、CPBのみならず、レプチンによって摂食が抑制される生物、レプチンを忌避する生物、レプチンによって成育が抑制される生物、レプチンによって殺される生物等を対象とすることもできる。 Further, as described above, according to the present invention, a plant capable of producing leptin can be obtained. Therefore, the present invention can target not only CPB but also organisms whose feeding is suppressed by leptin, organisms that avoid leptin, organisms whose growth is suppressed by leptin, organisms killed by leptin, and the like.

なお、本明細書で引用した全ての文献は、そのまま参照として本明細書に組み入れられる。 In addition, all documents cited in this specification are incorporated herein by reference as they are.

以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

野生種のジャガイモ S.chacoenseは、レプチン(レプチンI、レプチンII)を蓄積することにより、CPBに対する抵抗性を発揮することが明らかになっている。さらに、これらレプチンの蓄積は、図1の下段に示すとおり、ソラニダン(α-チャコニン、α-ソラニン)の23位が水酸化されることにより、レプチニンI、レプチニンIIが生成され、更にこれら化合物23位の水酸基がアセチル化されることによって、生じていると想定されている(非特許文献5 参照)。しかしながら、レプチン生成を担い、ひいてはS.chacoenseにCPB抵抗性を付与する遺伝子は、同定されていない。 Wild potato S. It has been revealed that Chacoense exhibits resistance to CPB by accumulating leptin (leptin I, leptin II). Furthermore, as shown in the lower part of Figure 1, the accumulation of leptin is caused by the hydroxylation of solanidan (α-chaconine, α-solanine) at the 23-position, resulting in the production of leptinin I and leptinin II, and furthermore, these compounds 23 It is assumed that this is caused by acetylation of the hydroxyl group at this position (see Non-Patent Document 5). However, S. The gene that confers CPB resistance to S. chacoense has not been identified.

そこで、かかる遺伝子を同定すべく、本発明者らは、同じナス科植物であるトマト(S.lycopersicum)における、スピロソラン配糖体(α-トマチン)の代謝過程(図1の上段)に着目した。そして、S.chacoenseにおけるレプチン生成においては、このトマトにおけるスピロソラン配糖体の代謝過程同様に、23位水酸化酵素(「23DOX」とも称する)及び23位アセチル基転移酵素(「23ACT」とも称する)が関与していると想定し、S.chacoenseにおけるこれら酵素をコードする遺伝子の同定を、以下に示す方法にて試みた。なお、トマトにおいてもこれら酵素をコードする遺伝子の配列は明らかになっていない。そのため、先ずはその配列を同定することから始めた。 Therefore, in order to identify such a gene, the present inventors focused on the metabolic process of spirosolane glycoside (α-tomatine) in tomato (S. lycopersicum), which is also a Solanaceae plant (upper panel of Figure 1). . And S. In leptin production in Chacoense, 23-position hydroxylase (also referred to as "23DOX") and 23-position acetyl transferase (also referred to as "23ACT") are involved, similar to the metabolic process of spirosolane glycoside in this tomato. S. An attempt was made to identify the genes encoding these enzymes in Chacoense using the method described below. Note that the sequences of the genes encoding these enzymes have not been clarified in tomatoes either. Therefore, the first step was to identify the sequence.

(実施例1) 23DOX遺伝子の取得
トマトにおいて、前記スピロソラン配糖体の代謝(トマチンからエスクレオサイドAの生成)は、果実の成熟過程において生じることが明らかになっている。そこで、トマトの果実において発現する水酸化酵素(ジオキシゲナーゼ)をコードする遺伝子の同定を試みた。
(Example 1) Obtaining the 23DOX gene In tomatoes, it has been revealed that the metabolism of the spirosolane glycoside (generation of esculeoside A from tomatine) occurs during the ripening process of the fruit. Therefore, we attempted to identify the gene encoding hydroxylase (dioxygenase) expressed in tomato fruits.

具体的には先ず、矮性トマト品種 マイクロトムの果実からRNA抽出用キット(製品名:RNeasy、キアゲン社製)を用いてRNAを抽出し、リアルタイムPCR用cDNA合成キット(製品名;ReverTra Ace(登録商標) qPCR RT Kit、東洋紡社製)を使ってcDNAを作成した。 Specifically, first, RNA was extracted from the fruits of the dwarf tomato cultivar Microtom using an RNA extraction kit (product name: RNeasy, manufactured by Qiagen), and a cDNA synthesis kit for real-time PCR (product name: ReverTra Ace (registered)) was used. cDNA was created using the qPCR RT Kit (Trademark) (manufactured by Toyobo Co., Ltd.).

一方、トマトの発現データベース(Sol Genomics Network:https://solgenomics.net/)で果実に特異的に発現しているジオキシゲナーゼの構造を持つタンパク質をコードする配列(Solyc02g062460)を見出した。 On the other hand, in the tomato expression database (Sol Genomics Network: https://solgenomics.net/), we found a sequence (Solyc02g062460) that encodes a protein with the structure of dioxygenase that is specifically expressed in fruits.

そして、前記トマト果実のcDNAを鋳型とし、前記配列を基に合成したプライマーGGATCCATGGCATCTATCAAATCAG(配列番号:13)、CTCGAGTCAAAATACCACAATAAATCTTG(配列番号:14)を用いて、アニール温度55℃にてPCR(30サイクル、タカラバイオ社製 Ex taq HSを使用)を行い、遺伝子を増幅した。これをpMD19ベクター(タカラ社製)へクローニングして、遺伝子断片を取得し全長配列を決定した(この遺伝子がコードするタンパク質を「Sl23DOX」とも称する。また、このアミノ酸配列を配列番号:6に示す)。 Then, using the cDNA of the tomato fruit as a template and the primers GGATCCATGGCATCTATCAAATCAG (SEQ ID NO: 13) and CTCGAGTCAAAATACCACAATAAATCTTG (SEQ ID NO: 14) synthesized based on the above sequence, PCR was performed at an annealing temperature of 55°C (30 cycles, Takara (using Ex taq HS manufactured by Bio Inc.) to amplify the gene. This was cloned into pMD19 vector (manufactured by Takara Corporation), a gene fragment was obtained, and the full-length sequence was determined. ).

次に、レプチンを発現しているS.chacoense PI 458310(USDA Potato Genbankより入手した種子を播種)の葉からRNeasy(キアゲン社製)を用いてRNAを抽出し、ReverTra Ace qPCR RT Kit(東洋紡社製)を使ってcDNAを調製した。S.chacoenseのヌクレオチド配列については網羅的な解析が進められていないこともあり、大概の配列は不明であったため、前記Sl23DOX遺伝子の配列をもとに作成したディジェネレートプライマーCTWAAACCAAACACTYCAYWATGGGAAT(配列番号:15)、GGGTGTTYWTCATCYACWARTTCTTTTGG(配列番号:16)を用い、アニール温度55℃にてPCR(30サイクル、東洋紡社製 KOD FX Neoを使用)を行った。得られたPCR増幅産物をpCR4Blunt-TOPOベクター(サーモフィッシャー社製)へクローニングして遺伝子断片を取得し、部分配列を決定した。 Next, leptin-expressing S. RNA was extracted from leaves of chacoense PI 458310 (sown with seeds obtained from USDA Potato Genbank) using RNeasy (manufactured by Qiagen), and cDNA was prepared using ReverTra Ace qPCR RT Kit (manufactured by Toyobo). S. As the nucleotide sequence of chacoense has not been comprehensively analyzed and most of the sequence is unknown, the degenerate primer CTWAAACCAAACACTYCAYWATGGGAAT (SEQ ID NO: 15) was created based on the sequence of the Sl23DOX gene. , GGGTGTTYWTCATCYACWARTTCTTTTGG (SEQ ID NO: 16), PCR was performed at an annealing temperature of 55° C. (30 cycles, using KOD FX Neo manufactured by Toyobo Co., Ltd.). The obtained PCR amplification product was cloned into pCR4Blunt-TOPO vector (manufactured by Thermo Fisher) to obtain a gene fragment, and the partial sequence was determined.

次いで、cDNA断片の全長ORF配列を決定するためにRACE法を行なった。より具体的には、先ず、SMARTer RACE cDNA Amplification Kit(Clontech社製)を用い、そのキットのプロトコルに従って、S.chacoenseのRNAからRACE用cDNAの合成を行った。次に、このRACE用cDNAを鋳型とし、5’-RACEにおいては、キットに添付のユニバーサルプライマーと遺伝子特異的プライマー TGGTGATTACCCTGAGGCCAAAAGA(配列番号:17)を用い、3’-RACEにおいては、遺伝子特異的プライマー GGTCGATTGCATTCTCCTGTCCAC(配列番号:18)とキットに添付のユニバーサルプライマーを用い、アニール温度58℃にて、各々についてPCR(35サイクル、タカラバイオ社製 Ex Taq HSを使用)を行った。 Next, the RACE method was performed to determine the full-length ORF sequence of the cDNA fragment. More specifically, first, using the SMARTer RACE cDNA Amplification Kit (manufactured by Clontech), S. cDNA for RACE was synthesized from chacoense RNA. Next, using this RACE cDNA as a template, for 5'-RACE, use the universal primer and gene-specific primer TGGTGATTACCCTGAGGCCAAAGA (SEQ ID NO: 17), which are attached to the kit, and for 3'-RACE, use the gene-specific primer Using GGTCGATTGCATTCCTGTCCAC (SEQ ID NO: 18) and the universal primer attached to the kit, PCR (35 cycles, using Ex Taq HS manufactured by Takara Bio Inc.) was performed for each at an annealing temperature of 58°C.

そして、増幅した遺伝子を、pMD19ベクター(タカラ社製)へクローニングして、遺伝子断片のシークエンス解析を行った。その結果5’-RACEにより得られた断片には開始コドンと予想される配列が見出され、3’-RACEによって得られた断片には終止コドンが見出された。 Then, the amplified gene was cloned into pMD19 vector (manufactured by Takara), and sequence analysis of the gene fragment was performed. As a result, a sequence expected to be a start codon was found in the fragment obtained by 5'-RACE, and a stop codon was found in the fragment obtained by 3'-RACE.

次に、S.chacoenseのcDNAに対し、得られたRACE断片の塩基配列を元に作成したプライマー CATATGGCATCTACCAAATCAGTTAAAGT(配列番号:19)及びGTCGACTCAAACACCGCAATAAGTCTTGA(配列番号:20)を用い、アニール温度55℃にてPCR(35サイクル、タカラバイオ社製 PrimeSTAR HSを使用)を行った。得られたPCR増幅産物をpCR4Blunt-TOPOベクター(Thermo Fisher社製)へクローニングして、遺伝子断片を取得し、全長配列を決定した(決定した配列がコードするアミノ酸配列を配列番号:2に示す。また当該遺伝子がコードするタンパク質を、以下「Sc23DOX」とも称する)。なお、Sl23DOXとSc23DOXのアミノ酸レベルの配列同一性は87%であった。 Next, S. chacoense cDNA, PCR was performed at an annealing temperature of 55°C using primers CATATGGCATCTACCAAATCAGTTAAAGT (SEQ ID NO: 19) and GTCGACTCAAACACCGCAATAAGTCTTGA (SEQ ID NO: 20), which were created based on the base sequence of the obtained RACE fragment. (35 cycles, Takara (using PrimeSTAR HS manufactured by Bio Inc.). The obtained PCR amplification product was cloned into pCR4Blunt-TOPO vector (manufactured by Thermo Fisher) to obtain a gene fragment, and the full-length sequence was determined (the amino acid sequence encoded by the determined sequence is shown in SEQ ID NO: 2). The protein encoded by this gene is also referred to hereinafter as "Sc23DOX"). Note that the sequence identity at the amino acid level between Sl23DOX and Sc23DOX was 87%.

(実施例2) 23ACT遺伝子の取得
上記水酸化酵素同様に、トマトの果実において発現するアセチル基転移酵素をコードする遺伝子の同定を試みた。具体的には先ず、トマトの発現データベース(Sol Genomics Network:https://solgenomics.net/)で果実で発現しているアセチル基転移酵素の構造を持つタンパク質をコードする配列(Solyc08g075210)を見出した。トマト果実のcDNAに対し、この配列を基に合成したプライマー GGATCCCATATGACAGCATCAAGTTTTGTATCTATG(配列番号:21)及びGTCGACCTAGAGATTCGTAACTGGAGAAGC(配列番号:22)を用いて、アニール温度55℃にてPCR(40サイクル、タカラバイオ社製 PrimeStar HSを使用)を行い、遺伝子を増幅した。これをpCR4Blunt-TOPOベクター(サーモフィッシャー社製)へクローニングして、遺伝子断片を取得し、全長配列を決定した(以下、この遺伝子がコードするタンパク質を「Sl23ACT」とも称する。また、このアミノ酸配列を配列番号:12に示す)。
(Example 2) Obtaining the 23ACT gene Similar to the hydroxylase described above, an attempt was made to identify the gene encoding the acetyltransferase expressed in tomato fruits. Specifically, first, we found a sequence (Solyc08g075210) encoding a protein with the structure of acetyltransferase expressed in fruits in the tomato expression database (Sol Genomics Network: https://solgenomics.net/). . Using the primers GGATCCCATATGACAGCATCAAGTTTTGTATCTATG (SEQ ID NO: 21) and GTCGACCTAGAGATTCGTAACTGGAGAAGC (SEQ ID NO: 22) synthesized based on this sequence, PCR was performed on tomato fruit cDNA at an annealing temperature of 55°C (40 cycles, Takara PrimeStar manufactured by Bio Inc. HS) to amplify the gene. This was cloned into the pCR4Blunt-TOPO vector (manufactured by Thermo Fisher) to obtain a gene fragment, and the full-length sequence was determined (hereinafter, the protein encoded by this gene is also referred to as "Sl23ACT". Also, this amino acid sequence was SEQ ID NO: 12).

次に、S.chacoenseの葉から抽出したRNAを、次世代シークエンサーを用いて網羅的に解読し、EST(expressed sequence tag)データベースを作成した。このESTデータベースにて、Sl23DOXをクエリ配列としてblastを行い、アセチル基転移酵素をコードすると思われる遺伝子の3’側断片を見出した。 Next, S. RNA extracted from leaves of Chacoense was comprehensively decoded using a next-generation sequencer, and an EST (expressed sequence tag) database was created. Blast was performed on this EST database using Sl23DOX as a query sequence, and a 3' fragment of a gene thought to encode an acetyltransferase was found.

次に、当該遺伝子の5’側断片を得、ひいては全長ORF配列を決定するために、RACE法を行なった。RACE法はSMARTer RACE cDNA Amplification Kit(Clontech社製)を用いて行った。より具体的には、キットのプロトコルに従い、S.chacoenseのRNAからRACE用cDNAの合成を行った。さらに、このRACE用cDNAを鋳型とし、キットに添付のユニバーサルプライマーと遺伝子特異的プライマーTGCCATCCACTGGCATTCACATGG(配列番号:23)を用い、アニール温度58℃にてPCR(35サイクル、タカラバイオ社製 Ex Taq HSを使用)を行い、遺伝子を増幅した。次いで、得られた増幅産物をpMD19ベクター(タカラ社製)へクローニングして、遺伝子断片のシークエンス解析を行った。その結果、5’-RACEにより得られた断片には開始コドンと予想される配列が見出された。 Next, the RACE method was performed to obtain the 5' fragment of the gene and to determine the full-length ORF sequence. The RACE method was performed using the SMARTer RACE cDNA Amplification Kit (manufactured by Clontech). More specifically, following the kit protocol, S. cDNA for RACE was synthesized from chacoense RNA. Furthermore, using this RACE cDNA as a template, PCR was performed at an annealing temperature of 58°C (35 cycles, Ex Taq HS manufactured by Takara Bio Inc.) using the universal primer and gene-specific primer TGCCATCCACTGGCATTCACATGG (SEQ ID NO: 23) attached to the kit. ) was performed to amplify the gene. Next, the obtained amplification product was cloned into pMD19 vector (manufactured by Takara), and sequence analysis of the gene fragment was performed. As a result, a sequence predicted to be an initiation codon was found in the fragment obtained by 5'-RACE.

そして、アセチル基転移酵素をコードすると思われる遺伝子の全長ORF配列を決定すべく、S.chacoenseのcDNAを鋳型とし、前記各断片の塩基配列を元に作製したプライマー CATATGGCAGCATCAAGTTGTGTAT(配列番号:24)及びGTCGACTTAATTAAGATTAGTAATTGGAGAAGA(配列番号:25)を用い、アニール温度55℃にてPCR(30サイクル、タカラバイオ社製 PrimeStarを使用)を行い、遺伝子を増幅した。得られたPCR産物を、pENTR/D-TOPOベクター(サーモフィッシャー社製)へクローニングして、遺伝子断片を取得し、全長配列を決定した(Sc23ACT。そのアミノ酸配列を、配列番号:8に示す)。なお、Sl23ACTとSc23ACTのアミノ酸の同一相同性は80%であった。 In order to determine the full-length ORF sequence of the gene thought to encode an acetyltransferase, S. chacoense cDNA as a template and the primers CATATGGCAGCATCAAGTTGTGTAT (SEQ ID NO: 24) and GTCGACTTAATTAAGATTAGTAATTGGAGAAGA (SEQ ID NO: 25) prepared based on the base sequences of each of the above fragments, PCR was carried out at an annealing temperature of 55°C ( 30 cycles, Takara Bio The gene was amplified using PrimeStar (manufactured by Co., Ltd.). The obtained PCR product was cloned into pENTR/D-TOPO vector (manufactured by Thermo Fisher) to obtain a gene fragment, and the full-length sequence was determined (Sc23ACT. The amino acid sequence is shown in SEQ ID NO: 8). . Note that the amino acid identity homology between Sl23ACT and Sc23ACT was 80%.

(実施例3) 23DOXのin vitroでの酵素活性の検出
実施例1にて同定した遺伝子がコードするタンパク質が、想定したように、α-トマチン又はα-ソラニンを基質として、これら化合物の23位に水酸基を導入できるかどうかを、以下に示す方法にて検証した。
(Example 3) Detection of in vitro enzymatic activity of 23DOX As expected, the protein encoded by the gene identified in Example 1 was detected at the 23rd position of these compounds using α-tomatine or α-solanine as a substrate. The following method was used to verify whether a hydroxyl group could be introduced into .

先ず、23DOXを大腸菌において合成すべく、Sl23DOX遺伝子及びSc23DOX遺伝子をpCold ProS2ベクター(タカラバイオ社製)にそれぞれつなぎ、大腸菌BL21(DE3)に導入した。得られた組み換え大腸菌を37℃でOD600値が0.5になるまで培養し、15℃に冷却し30分間放置した。終濃度が0.1mMとなるようにIPTGを加えて、15℃で24時間浸とう培養し、組み換えタンパク質の発現を誘導した。 First, in order to synthesize 23DOX in E. coli, the Sl23DOX gene and the Sc23DOX gene were each ligated to the pCold ProS2 vector (manufactured by Takara Bio) and introduced into E. coli BL21 (DE3). The obtained recombinant E. coli was cultured at 37°C until the OD600 value reached 0.5, cooled to 15°C, and left for 30 minutes. IPTG was added to the final concentration of 0.1 mM, and the mixture was submerged and cultured at 15° C. for 24 hours to induce expression of the recombinant protein.

次に、発現誘導を行った大腸菌体を回収し、ソニケーションバッファー[50mM Bis-Tris-HCl(pH7.0)、150mM NaCl、1mM ジチオトレイトール、10% グリセロール]に懸濁し、超音波破砕機で菌体を破砕した後、遠心分離を行い、上清から粗抽出画分を得た。これに、50μM 基質を含む100mM Bis-Tris-HCl溶液(pH7.2,5mM 2-オキソグルタル酸,10mM アスコルビン酸ナトリウム及び200μM FeSO含有)を加え、反応をさせた。 Next, the expression-induced E. coli cells were collected, suspended in a sonication buffer [50mM Bis-Tris-HCl (pH 7.0), 150mM NaCl, 1mM dithiothreitol, 10% glycerol], and sonicated in a sonicator. After disrupting the bacterial cells, centrifugation was performed to obtain a crude extracted fraction from the supernatant. A 100 mM Bis-Tris-HCl solution (pH 7.2, containing 5 mM 2-oxoglutaric acid, 10 mM sodium ascorbate, and 200 μM FeSO 4 ) containing 50 μM substrate was added to cause a reaction.

得られた反応産物を、LC-MS(ウォーターズ社製、製品名:UPLC-ESI-MS ACQUITY)を用い分析した。なお、カラムはACQUITY HSS T3 1.8μm φ2.1×100mm(ウォーターズ社製)を用いた。LC分析において、移動相A:0.1% ギ酸水、B:アセトニトリルでグラジエント溶出を行った。グラジエント溶出は、0-3分,90% A/10% Bで保持後、3-33分,90% A/10% Bから57.5% A/42.5% B、33-38分, 57.5% A/42.5% Bから0% A/100% B、38-43分,100% Bで保持することによって行なった。 The obtained reaction product was analyzed using LC-MS (manufactured by Waters, product name: UPLC-ESI-MS ACQUITY). The column used was ACQUITY HSS T3 1.8 μm φ2.1×100 mm (manufactured by Waters). In the LC analysis, gradient elution was performed with mobile phase A: 0.1% formic acid water and B: acetonitrile. Gradient elution was 0-3 minutes, hold at 90% A/10% B, then 3-33 minutes, 90% A/10% B to 57.5% A/42.5% B, 33-38 minutes, The test was carried out by changing from 57.5% A/42.5% B to 0% A/100% B and holding at 100% B for 38-43 minutes.

その結果、図2及び3に示すとおり、α-トマチンを基質にした場合に、S.lycopersicum由来のもの(Sl23DOX)のみならず、S.chacoense由来の23DOX(Sc23DOX)についても、23位に水酸基が導入された産物が得られることが明らかになった。 As a result, as shown in FIGS. 2 and 3, when α-tomatine was used as a substrate, S. lycopersicum (Sl23DOX) as well as S. lycopersicum (Sl23DOX). It was also revealed that a product with a hydroxyl group introduced at the 23-position can be obtained from 23DOX derived from chacoense (Sc23DOX).

しかしながら、図には示していないが、α-ソラニンを基質にした場合には、Sl23DOX及びSc23DOXの双方において、新たな反応生成物を得ることはできなかった。 However, although not shown in the figure, when α-solanine was used as a substrate, no new reaction products could be obtained for both Sl23DOX and Sc23DOX.

(実施例4) 23ACTのin vitroでの酵素活性の検出
実施例2にて同定した遺伝子がコードするタンパク質が、想定したように、23ヒドロキシ-トマチン、又はレプチニンI又はレプチニンIIを基質として、これら化合物23位の水酸基をアセチル化できるかどうかを、以下に示す方法にて検証した。
(Example 4) Detection of in vitro enzymatic activity of 23ACT As expected, the protein encoded by the gene identified in Example 2 was detected using 23hydroxy-tomatine, leptinin I, or leptinin II as a substrate. Whether the hydroxyl group at position 23 of the compound could be acetylated was verified by the method shown below.

先ず、23ACTをin vitroにて合成すべく、Sl23ACT遺伝子及びSc23ACT遺伝子をpCold ProS2(タカラバイオ社製)にそれぞれつなぎ、大腸菌BL21(DE3)に導入した。得られた組み換え大腸菌を37℃でOD600値が0.5になるまで培養し、15℃に冷却し30分間放置した。終濃度が0.1mMとなるようにIPTGを加えて、15℃で24時間振とう培養し、組み換えタンパク質の発現を誘導した。発現誘導を行った大腸菌体を回収し、ソニケーションバッファー[50mM Bis-Tris-HCl(pH7.0)、150mM NaCl、1mM ジチオトレイトール、10% グリセロール]に懸濁し、超音波破砕機で菌体を破砕した後、遠心分離を行い、上清から粗抽出画分を得た。これに、50μMの基質を含む100mM Bis-Tris-HCl溶液(pH7.2、400μM アセチルCoA含有)を加え、反応させた。 First, in order to synthesize 23ACT in vitro, the Sl23ACT gene and the Sc23ACT gene were each ligated to pCold ProS2 (manufactured by Takara Bio) and introduced into E. coli BL21 (DE3). The obtained recombinant E. coli was cultured at 37°C until the OD600 value reached 0.5, cooled to 15°C, and left for 30 minutes. IPTG was added to the final concentration of 0.1 mM, and cultured with shaking at 15° C. for 24 hours to induce expression of the recombinant protein. The E. coli cells subjected to expression induction were collected, suspended in sonication buffer [50mM Bis-Tris-HCl (pH 7.0), 150mM NaCl, 1mM dithiothreitol, 10% glycerol], and the cells were disrupted using an ultrasonic disruptor. After crushing, centrifugation was performed to obtain a crude extracted fraction from the supernatant. A 100 mM Bis-Tris-HCl solution (pH 7.2, containing 400 μM acetyl-CoA) containing 50 μM of substrate was added thereto, and the mixture was reacted.

得られた反応産物を、LC-MS(ウォーターズ社製、製品名:UPLC-ESI-MS ACQUITY)を用い分析した。なお、カラムはACQUITY HSS T3 1.8μm φ2.1×100mm(ウォーターズ社製)を用いた。LC分析において、移動相A:0.1% ギ酸水、B:アセトニトリルでグラジエント溶出を行った。グラジエント溶出は、0-30分, 90% A/10% Bから45% A/55% B、30-31分, 45% A/55% Bから100% B、31-35分,100% Bで保持することによって行なった。 The obtained reaction product was analyzed using LC-MS (manufactured by Waters, product name: UPLC-ESI-MS ACQUITY). The column used was ACQUITY HSS T3 1.8 μm φ2.1×100 mm (manufactured by Waters). In the LC analysis, gradient elution was performed with mobile phase A: 0.1% formic acid water and B: acetonitrile. Gradient elution was 0-30 minutes, 90% A/10% B to 45% A/55% B, 30-31 minutes, 45% A/55% B to 100% B, 31-35 minutes, 100% B. This was done by holding it in.

その結果、図4及び5に示すとおり、23ヒドロキシトマチンを基質にした場合に、Sl23ACT又はSc23ACTの存在下では、23位にアセトキシ基が導入された産物を得られることが明らかになった。 As a result, as shown in FIGS. 4 and 5, it was revealed that when 23-hydroxytomatine was used as a substrate, a product with an acetoxy group introduced at the 23-position could be obtained in the presence of Sl23ACT or Sc23ACT.

一方、図には示していないが、レプチニンIやレプチニンIIを基質にした場合には、Sl23ACT及びSc23ACTのいずれにおいても、新たな反応生成物を得ることはできなかった。 On the other hand, although not shown in the figure, when leptinin I or leptinin II was used as a substrate, no new reaction product could be obtained in either Sl23ACT or Sc23ACT.

以上のとおり、今回同定した遺伝子がコードする、トマト及びS.chacoenseの23DOX及び23ACTは、α-トマチン(スピロソラン骨格)23位における水酸化反応及びアセチル化反応を触媒することが明らかになった。その一方で、従前想定されていたα-ソラニン(ソラニダン骨格)からレプチンに至る反応過程において、これら酵素の関与は認められなかった。すなわち、23DOX及び23ACTは、スピロソラン骨格を有する化合物特異的に作用する酵素であることが示唆された。 As mentioned above, tomato and S. It has been revealed that 23DOX and 23ACT of chacoense catalyze the hydroxylation reaction and acetylation reaction at the 23rd position of α-tomatine (spirosolane skeleton). On the other hand, these enzymes were not found to be involved in the previously assumed reaction process from α-solanine (solanidan skeleton) to leptin. That is, it was suggested that 23DOX and 23ACT are enzymes that act specifically on compounds having a spirosolane skeleton.

(実施例5) 23DOX遺伝子を導入したジャガイモにおける、ステロイドグリコアルカロイドの解析
次に、S.chacoense由来の23DOX遺伝子を導入した形質転換ジャガイモを作製し、この形質転換体において、レプチニンI及びレプチニンIIが生成されるかどうかを、以下に示す方法にて検証した。
(Example 5) Analysis of steroid glycoalkaloids in potatoes introduced with the 23DOX gene Next, S. A transformed potato into which the 23DOX gene derived from Chacoense was introduced was prepared, and whether leptinin I and leptinin II were produced in this transformant was verified by the method shown below.

先ず、Sc23DOX遺伝子をpRI201ベクター(タカラバイオ社製)につなぎ、pRI201_Sc23DOXベクターを作成した(図6の上部 参照)。これをアグロバクテリウム・ツメファシエンスEHA105株に導入した。ベクターを含むアグロバクテリウム・ツメファシエンスを、50ppmのカナマイシンを含むYEB液体培地[5g/lビ-フエキス、1g/l酵母エキス、5g/lペプトン、5g/l蔗糖、2mM硫酸マグネシウム(pH7.2)]にて28℃、12時間振とう培養した。培養液1.5mlを10,000rpmで3分間遠心して集菌後、1.5mlの3%蔗糖を含むMS培地[Murashige&Skoog,Physiol.Plant.,15,473-497(1962)参照]に再懸濁し、感染用菌液とした。 First, the Sc23DOX gene was ligated to the pRI201 vector (manufactured by Takara Bio Inc.) to create the pRI201_Sc23DOX vector (see the top of FIG. 6). This was introduced into Agrobacterium tumefaciens EHA105 strain. Agrobacterium tumefaciens containing the vector was grown in YEB liquid medium containing 50 ppm kanamycin [5 g/l beef extract, 1 g/l yeast extract, 5 g/l peptone, 5 g/l sucrose, 2 mM magnesium sulfate (pH 7.2). ] and cultured with shaking at 28°C for 12 hours. After collecting bacteria by centrifuging 1.5 ml of the culture solution at 10,000 rpm for 3 minutes, 1.5 ml of MS medium containing 3% sucrose [Murashige & Skoog, Physiol. Plant. , 15, 473-497 (1962)] to prepare a bacterial solution for infection.

試験管内で培養したジャガイモ(Solanum tuberosum)品種「サッシー」の節を含まない3-5mmに切断した茎をアグロバクテリウム感染用の材料とした。これを上記のアグロバクテリウムの菌液に浸した後、滅菌済みの濾紙上に置いて過剰のアグロバクテリウムを除去した。これをシャーレ内の植物ホルモンを含むMS培地(アセトシリンゴン 100μM、ゼアチン 2ppm、インドール-3-酢酸 0.05ppm及び寒天 0.8%を含む)上に置き、3日間培養した。培養は、25℃にて、16時間照明(光量子束密度32μE/m2s)/8時間無照明の条件下で行った。次いで、アセトシリンゴンの代わりにカルベニシリン250ppmを含んだ培地で2週間ごとに継代した。再分化した個体を得ることができた。 Stems of potato (Solanum tuberosum) cultivar "Sassy" cultured in vitro and cut into 3-5 mm lengths without nodes were used as material for Agrobacterium infection. After soaking this in the above Agrobacterium solution, it was placed on sterilized filter paper to remove excess Agrobacterium. This was placed on an MS medium containing plant hormones (containing 100 μM acetosyringone, 2 ppm zeatin, 0.05 ppm indole-3-acetic acid, and 0.8% agar) in a petri dish, and cultured for 3 days. Cultivation was performed at 25° C. under conditions of 16 hours of illumination (photon flux density 32 μE/m 2 s)/8 hours of no illumination. The cells were then subcultured every two weeks in a medium containing 250 ppm of carbenicillin instead of acetosyringone. We were able to obtain redifferentiated individuals.

得られた再分化個体(#9)の葉約100mgを液体窒素で凍結させ、ミキサーミルで破砕した(1/30sec,2min)。破砕した葉に300μLのメタノールを加え、10分間ソニーケーションした。遠心分離(15000rpm,10min)を行い、上清を回収した。この抽出操作を三度繰り返し、回収した上清を減圧乾固し、残渣を200μLメタノールに再溶解した。再溶解液20μLを180μLのメタノールに溶かし、LC-MS(ウォーターズ社製、製品名:UPLC-ESI-MS ACQUITY)を用い、グリコアルカロイドを分析した。カラムはACQUITY HSS T3 1.8μm φ2.1×100mm(ウォーターズ社製)を用いた。LC分析においては、移動相A:0.1%ギ酸水、B:アセトニトリルでグラジエント溶出を行った。グラジエント溶出は、0-30分,90% A/10% Bから45% A/55% B、30-31分,45% A/55% Bから100% B、31-35分,100% Bで保持することによって行なった。レプチニンを含む標品としてS.chacoense PI 458310の花からの抽出物を用い、それと比較した。 Approximately 100 mg of leaves of the obtained regenerated individual (#9) were frozen in liquid nitrogen and crushed with a mixer mill (1/30 sec, 2 min). 300 μL of methanol was added to the crushed leaves and sonicated for 10 minutes. Centrifugation (15000 rpm, 10 min) was performed and the supernatant was collected. This extraction operation was repeated three times, the collected supernatant was dried under reduced pressure, and the residue was redissolved in 200 μL of methanol. 20 μL of the re-dissolved solution was dissolved in 180 μL of methanol, and glycoalkaloid was analyzed using LC-MS (manufactured by Waters, product name: UPLC-ESI-MS ACQUITY). The column used was ACQUITY HSS T3 1.8 μm φ2.1×100 mm (manufactured by Waters). In the LC analysis, gradient elution was performed using mobile phase A: 0.1% formic acid water and B: acetonitrile. Gradient elution was 0-30 minutes, 90% A/10% B to 45% A/55% B, 30-31 minutes, 45% A/55% B to 100% B, 31-35 minutes, 100% B. This was done by holding it in. As a preparation containing leptinin, S. An extract from flowers of Chacoense PI 458310 was used for comparison.

その結果、図7及び8に示すとおり、レプチニンの生成が認められなかったS.tuberosumにおいて、Sc23DOXを発現させることによって、レプチニンI及びレプチニンIIの生産が可能となることが明らかになった。 As a result, as shown in Figures 7 and 8, S. It has been revealed that expression of Sc23DOX in S. tuberosum enables the production of leptinin I and leptinin II.

(実施例6) 23DOX遺伝子及び23ACT遺伝子を導入したジャガイモの毛状根におけるステロイドグリコアルカロイドの解析
次に、S.chacoense由来の23DOX遺伝子及び23ACT遺伝子を導入した形質転換ジャガイモを作製し、この形質転換体において、レプチンI及びレプチンIIが生成されるかどうかを、以下に示す方法にて検証した。
(Example 6) Analysis of steroid glycoalkaloids in the hairy roots of potatoes into which the 23DOX gene and 23ACT gene have been introduced Next, S. A transformed potato into which the 23DOX gene and 23ACT gene derived from Chacoense were introduced was prepared, and whether leptin I and leptin II were produced in this transformant was verified by the method described below.

先ず、Sc23DOX遺伝子とSc23ACT遺伝子の両方をpBin+201につないだベクターpBin+201_Sc23DOX_Sc23ACTを作成し(図6の下部 参照)、これをアグロバクテリウム・リゾゲネスC15834株に導入した。ベクターを含むアグロバクテリウムを、50ppmのカナマイシンを含むYEB液体培地[5g/lビ-フエキス、1g/l酵母エキス、5g/lペプトン、5g/l蔗糖、2mM硫酸マグネシウム(pH7.2)]にて28℃、12時間振とう培養した。培養液をYEB寒天培地(2% アガロース)にスプレッドし、暗所28℃で72時間培養した。試験管内で培養したジャガイモ品種「サッシー」を1-1.5cmに切断し、茎の根側の先端をリゾゲネスのコロニーに付着させ、プラントボックス内でB5培地(0.3% ゲルライト、2% スクロースを含む)に根側の先端が上向きになるように突き立てた。これを暗所20℃で20日間培養し、毛状根の形成が確認された茎の上部を切り取りMS培地(0.3% ゲルライト、2% スクロース、250ppm セフォタキシムを含む)に移し、暗所25℃で7日間培養し、除菌した。伸びた毛状根の先端1cmを切り取りB5培地(0.3% ゲルライト、2% スクロース、250ppm セフォタキシムを含む)に移し、暗所25℃で7日間培養した。得られた毛状根を切片に分け、B5液体培地(2% スクロースを含む)に移し、20℃暗所(100rpm)でさらに14日間振とう培養した。切片から増殖したもの100mgを液体窒素で凍結させ、ミキサーミルで破砕した(1/30sec,2min)。破砕物に300μLのメタノールを加え、10分間ソニーケーションした。遠心分離(15000rpm,10min)を行い、上清を回収した。この抽出操作を三度繰り返し、回収した上清を減圧乾固し、残渣を200μLメタノールに再溶解した。再溶解液20μLを180μLのメタノールに溶かし、LC-MS(ウォーターズ社製、製品名:UPLC-ESI-MS ACQUITY)を用いグリコアルカロイドを分析した。なお、カラムはACQUITY BEH C-18 1.7μm φ2.1×100mm(ウォーターズ社製)を用いた。LC分析において、移動相A:0.1% ギ酸水、B:アセトニトリルでグラジエント溶出を行った。グラジエント溶出は、0-3分,90% A/10% Bで保持後、3-33分,90% A/10% Bから57.5% A/42.5% B、33-38分,57.5% A/42.5% Bから0% A/100% B、38-43分,100% Bで保持することによって行なった。レプチンを含む標品としてS.chacoense PI 458310の花からの抽出物を用い、それと比較した。 First, a vector pBin+201_Sc23DOX_Sc23ACT was created in which both the Sc23DOX gene and the Sc23ACT gene were linked to pBin+201 (see the bottom of FIG. 6), and this was introduced into Agrobacterium rhizogenes strain C15834. Agrobacterium containing the vector was placed in YEB liquid medium [5 g/l beef extract, 1 g/l yeast extract, 5 g/l peptone, 5 g/l sucrose, 2 mM magnesium sulfate (pH 7.2)] containing 50 ppm kanamycin. The cells were cultured with shaking at 28°C for 12 hours. The culture solution was spread on YEB agar medium (2% agarose) and cultured in the dark at 28°C for 72 hours. Cut the potato variety "Sassy" cultured in a test tube into 1-1.5 cm pieces, attach the root end of the stem to a colony of Rhizogenes, and place in a plant box on B5 medium (0.3% Gelrite, 2% sucrose). ) with the root end pointing upwards. This was cultured in the dark at 20°C for 20 days, and the upper part of the stem where the formation of hairy roots was confirmed was cut off and transferred to MS medium (containing 0.3% Gelrite, 2% sucrose, and 250 ppm cefotaxime). The cells were cultured at ℃ for 7 days and sterilized. The tips of the elongated hairy roots (1 cm) were cut off and transferred to B5 medium (containing 0.3% Gelrite, 2% sucrose, and 250 ppm cefotaxime), and cultured in the dark at 25°C for 7 days. The hairy roots obtained were divided into sections, transferred to B5 liquid medium (containing 2% sucrose), and cultured with shaking at 20° C. in the dark (100 rpm) for an additional 14 days. 100 mg of the cells grown from the sections were frozen in liquid nitrogen and crushed using a mixer mill (1/30 sec, 2 min). 300 μL of methanol was added to the crushed material and sonicated for 10 minutes. Centrifugation (15000 rpm, 10 min) was performed and the supernatant was collected. This extraction operation was repeated three times, the collected supernatant was dried under reduced pressure, and the residue was redissolved in 200 μL of methanol. 20 μL of the re-dissolved solution was dissolved in 180 μL of methanol, and glycoalkaloid was analyzed using LC-MS (manufactured by Waters, product name: UPLC-ESI-MS ACQUITY). The column used was ACQUITY BEH C-18 1.7 μm φ2.1×100 mm (manufactured by Waters). In the LC analysis, gradient elution was performed with mobile phase A: 0.1% formic acid water and B: acetonitrile. Gradient elution was 0-3 minutes, hold at 90% A/10% B, then 3-33 minutes, 90% A/10% B to 57.5% A/42.5% B, 33-38 minutes, The test was carried out by changing from 57.5% A/42.5% B to 0% A/100% B and holding at 100% B for 38-43 minutes. As a preparation containing leptin, S. An extract from flowers of Chacoense PI 458310 was used for comparison.

その結果、図9及び10に示すとおり、レプチンの生成が認められなかったS.tuberosumにおいて、Sc23DOX及びSc23ACTを発現させることによって、レプチンI及びレプチンIIの生産が可能となることが明らかになった。 As a result, as shown in Figures 9 and 10, S. It has been revealed that the production of leptin I and leptin II becomes possible by expressing Sc23DOX and Sc23ACT in S. tuberosum.

以上のことから、S.chacoenseにおいては、従前想定されていたような、ソラニダン骨格を有する化合物(ソラニン、チャコニン)からレプチンが生成されるのではなく、スピロソラン骨格を有する化合物23位への水酸基、次いでアセトキシ基の導入を経て、更に当該化合物のスピロソラン骨格がソラニダン骨格に変換されることによって、レプチンが生成されていることが明らかになった。 From the above, S. In chacoense, leptin is not produced from a compound with a solanidan skeleton (solanine, chaconine) as previously assumed, but through the introduction of a hydroxyl group and then an acetoxy group to the 23rd position of a compound with a spirosolane skeleton. Furthermore, it has been revealed that leptin is produced by converting the spirosolane skeleton of the compound into a solanidan skeleton.

(実施例7) ジャガイモ品種やジャガイモ育種に使われる系統におけるSc23DOX遺伝子の存在可否についての検定
CPB抵抗性を示さないS.tuberosumはSc23DOX遺伝子を有していないことを確認すべく、以下に示す解析を行なった。
(Example 7) Test for the presence or absence of the Sc23DOX gene in potato varieties and lines used for potato breeding S. In order to confirm that C. tuberosum does not have the Sc23DOX gene, the following analysis was performed.

CPB抵抗性を示さないジャガイモ品種やジャガイモ育種に使われる系統(「男爵薯」、「メークイン」、「さやか」、「サッシー」、「コナフブキ」、「デジレー」、「97H32-6」、「西海35号」、「北海87号」、「VTn 62-33-3」、「W553-4」)及びCPB抵抗性野生種である「S.chacoense PI 458310」から、CTAB法(Hosaka and Hanneman Euphytica, 1998, 103:265-271)によりDNAを抽出した。抽出したDNAに対し、プライマー GGCATCTACCAAATCAGTTAAAG(配列番号:26)及びプライマー GTCTTGAAAACATCACTGGGAG(配列番号:27)を用い、アニール温度60℃にてPCR(35サイクル、BioLine社 BIOTAQを使用)を行い、遺伝子を増幅した。得られた結果を図11に示す。 Potato varieties that do not show CPB resistance and lines used for potato breeding (``Danshaku'', ``May Queen'', ``Sayaka'', ``Sassy'', ``Konafubuki'', ``Desiree'', ``97H32-6'', ``Sakai 35'') S. chacoense PI 458310, a CPB-resistant wild species, using the CTAB method (Hosaka and Hanneman Euphytica, 1998 , 103:265-271). The extracted DNA was subjected to PCR (35 cycles, using BioLine BIOTAQ) using primer GGCATCTACCAAATCAGTTAAAG (SEQ ID NO: 26) and primer GTCTTGAAACATCACTGGGAG (SEQ ID NO: 27) at an annealing temperature of 60°C to amplify the gene. . The obtained results are shown in FIG. 11.

その結果、S.chacoense PI 458310で約1700ベースの増幅断片が見られた。また、その育成過程でS.chacoenseを用いているコナフブキ及び西海35号でも増幅断片が見られた。しかしながら、これらの増幅断片は、S.chacoenseのそれよりも約200ベース大きく、約2000ベースであった。さらに、これらの塩基配列を決定した結果、Sc23DOX遺伝子とは異なる配列であることが確認できた(この配列については、実施例10 参照のほど)。 As a result, S. An amplified fragment of approximately 1700 bases was observed in chacoense PI 458310. In addition, during the breeding process, S. Amplified fragments were also observed in Konafubuki and Nishikai No. 35 using chacoense. However, these amplified fragments are It was about 200 bases larger than that of chacoense, about 2000 bases. Furthermore, as a result of determining these base sequences, it was confirmed that the sequences were different from the Sc23DOX gene (for this sequence, see Example 10).

したがって、調べた範囲では、CPB抵抗性ジャガイモであるS.chacoense PI 458310の他、前記品種や育種に使われる素材の中にはSc23DOX遺伝子を持つものは検出されなかった。 Therefore, within the range of investigation, CPB-resistant potato S. In addition to chacoense PI 458310, no species containing the Sc23DOX gene was detected among the varieties and materials used for breeding.

(実施例8) ジャガイモ品種やジャガイモ育種に使われる系統におけるSc23ACT遺伝子の存在可否についての検定
実施例7同様に、CPB抵抗性を示さないS.tuberosumはSc23ACT遺伝子を有していないことを確認すべく、以下に示す解析を行なった。
(Example 8) Testing for the presence or absence of the Sc23ACT gene in potato varieties and lines used for potato breeding Similarly to Example 7, S. In order to confirm that C. tuberosum does not have the Sc23ACT gene, the following analysis was performed.

ジャガイモ品種やジャガイモ育種に使われる系統(「男爵薯」、「メークイン」、「さやか」、「サッシー」、「コナフブキ」、「デジレー」、「97H32-6」、「西海35号」、「北海87号」、「VTn 62-33-3」、「W553-4」、「S.chacoense PI 458310」)から、前記CTAB法によってDNAを抽出した。抽出したDNAに対し、プライマー GATTATGAATTTTACAATTTG(配列番号:28)及びプライマー TACAGGTAGTGACAACGAGGATC(配列番号:29)を用い、アニール温度60℃にてPCR(40サイクル、BioLine社 BIOTAQを使用)を行い、遺伝子を増幅した。得られた結果を図12に示す。 Potato varieties and lines used for potato breeding (``Danshaku'', ``May Queen'', ``Sayaka'', ``Sassy'', ``Konafubuki'', ``Desiray'', ``97H32-6'', ``Nishikai 35'', ``Hokkai 87'') DNA was extracted by the CTAB method described above. The extracted DNA was subjected to PCR (40 cycles, using BioLine BIOTAQ) using primer GATTATGAATTTTACAATTTG (SEQ ID NO: 28) and primer TACAGGTAGTGACAACGAGGATC (SEQ ID NO: 29) at an annealing temperature of 60°C to amplify the gene. . The obtained results are shown in FIG. 12.

その結果、驚くべきことに、CPB抵抗性を示さないコナフブキ、97H32-6及び西海35号も、Sc23ACT遺伝子を持っていることが明らかになった。コナフブキ、97H32-6及び西海35号は、その育成過程でS.chacoense(W84及びchc525-3)を用いている(浅間ら,北海道立農業試験場集報,1982,48:75-84,PhumichaiらGenome,2005,48:977-984)。また、W84及びchc525-3がレプチンを蓄積しているとの報告はない。しかしながら、Sc23ACT遺伝子を有していることが明らかになったコナフブキ及び97H32-6に、Sc23DOX遺伝子を導入することによって、これらジャガイモにおいても、レプチン生成能が発揮されることが期待できる。 As a result, it was surprisingly revealed that Konafubuki, 97H32-6 and Saikai 35, which do not show CPB resistance, also have the Sc23ACT gene. Konafubuki, 97H32-6 and Saikai No. 35 have S. chacoense (W84 and chc525-3) (Asama et al., Hokkaido Agricultural Experiment Station Bulletin, 1982, 48:75-84, Phumichai et al. Genome, 2005, 48:977-984). Furthermore, there is no report that W84 and chc525-3 accumulate leptin. However, by introducing the Sc23DOX gene into Konafubuki and 97H32-6, which have been shown to have the Sc23ACT gene, it can be expected that these potatoes will also exhibit leptin production ability.

したがって、Sc23ACT遺伝子を検出することによって、このようなレプチン生成能を潜在的に持つ素材を容易に明らかにすることができることがわかった。 Therefore, it was found that by detecting the Sc23ACT gene, it is possible to easily identify materials that potentially have such leptin-producing ability.

また、コナフブキを育成過程で用いているサクラフブキ、パールスターチについても、前記解析を行なった。その結果、図には示していないが、これらもSc23ACTを持っていることが明らかとなった。 In addition, the above analysis was also performed on Sakurafubuki and pearl starch, which are used in the growing process of Konafubuki. As a result, although not shown in the figure, it was revealed that these also had Sc23ACT.

(実施例9) S.chacoenseとジャガイモを交配した後代における、ステロイドグリコアルカロイドと遺伝子の解析
Sc23DOX遺伝子及びSc23ACT遺伝子と、レプチン蓄積との相関を確認すべく、以下に示す解析を行なった。
(Example 9) S. Analysis of steroid glycoalkaloids and genes in the progeny of a cross between Chacoense and potato. In order to confirm the correlation between the Sc23DOX gene and Sc23ACT gene and leptin accumulation, the following analysis was performed.

先ず、レプチンを発現しているS.chacoense PI 458310から実生5系統を得た。これらはいずれもレプチンを蓄積していることを確認した。 First, S. cerevisiae expressing leptin. Five seedling lines were obtained from Chacoense PI 458310. It was confirmed that all of these cells accumulated leptin.

次に、この5系統と、レプチンを発現していないジャガイモ系統 97H32-6を交配し、雑種種子を獲得した。そして、雑種種子を生育させた263個体の葉から、Hattoriら(Breed.Sci.57:305-314)の方法によりDNAを抽出し、実施例7及び8に記載の方法にて、Sc23DOX遺伝子及びSc23ACT遺伝子を各々増幅した。また、雑種種子を生育させた葉約100mgから実施例3に記載の方法にて、各ステロイドグリコアルカロイドを解析した。得られた結果を表1に示す。さらに、3系統についてはLC-MSの分析データを、図13に示す。 Next, these five lines were crossed with potato line 97H32-6, which does not express leptin, to obtain hybrid seeds. Then, DNA was extracted from the leaves of 263 hybrid seeds grown by the method of Hattori et al. (Breed. Sci. 57:305-314), and the Sc23DOX gene and The Sc23ACT gene was amplified. In addition, each steroid glycoalkaloid was analyzed using the method described in Example 3 from approximately 100 mg of leaves grown from hybrid seeds. The results obtained are shown in Table 1. Further, LC-MS analysis data for the three strains are shown in FIG.

その結果、前記雑種全ての個体において、Sc23DOX遺伝子とSc23ACT遺伝子を持つことが明らかとなった。また、このことから、S.chacoense PI 458310の実生個体はSc23DOX遺伝子をホモで持つこと、S.chacoense PI 458310の実生個体かジャガイモ系統97H32-6か、その両方がSc23ACT遺伝子をホモに持つことが明らかとなった。 As a result, it was revealed that all the hybrids had the Sc23DOX gene and the Sc23ACT gene. Also, from this, S. Chacoense PI 458310 seedlings have homozygous Sc23DOX gene, S. It was revealed that either the seedlings of chacoense PI 458310 or the potato line 97H32-6, or both, have the Sc23ACT gene homozygously.

さらに、表1に示すとおり、前記雑種全ての個体においてレプチンの蓄積が認められたことから、Sc23DOX遺伝子及びSc23ACT遺伝子の存在とレプチン蓄積とは相関していることが確認された。 Furthermore, as shown in Table 1, accumulation of leptin was observed in all individuals of the hybrids, confirming that the presence of the Sc23DOX gene and the Sc23ACT gene was correlated with leptin accumulation.

なお、このようにして得られたSc23DOX遺伝子及びSc23ACT遺伝子を有し、レプチンを生産している系統に対し、更に97H32-6を戻し交雑し、雑種種子を得ることができる。そして、前記と同様の方法にて、これら遺伝子の存在の有無を解析することによって、レプチンを生産する雑種種子を判別することも可能となる。 Note that the thus obtained line having the Sc23DOX gene and Sc23ACT gene and producing leptin can be further backcrossed with 97H32-6 to obtain hybrid seeds. By analyzing the presence or absence of these genes using the same method as described above, it is also possible to identify hybrid seeds that produce leptin.

(実施例10) S.tuberosumにおける23DOX遺伝子についての検証
ジャガイモ(S.tuberosum)のゲノムデータベース(Spud DB:http://solanaceae.plantbiology.msu.edu/index.shtml)にある配列を対象とした、tblast解析では、Sc23DOXに最も相同性の高い配列(PGSC0003DMT400081914)でも同一性は79%と低く、S.tuberosumには23DOX遺伝子は存在していないものと考えていた。
(Example 10) S. tuberosumにおける23DOX遺伝子についての検証 ジャガイモ(S.tuberosum)のゲノムデータベース(Spud DB:http://solanaceae.plantbiology.msu.edu/index.shtml)にある配列を対象とした、tblast解析では、Sc23DOXにEven the sequence with the highest homology (PGSC0003DMT400081914) has a low identity of 79%, and S. It was thought that the 23DOX gene did not exist in M. tuberosum.

しかし驚くべきことに、実施例7において示したとおり、S.chacoense PI 458310のSc23DOX遺伝子由来の増幅産物(約1700ベース)より約200ベース大きい、約2000ベースの断片の増幅が、S.tuberosumにおいて認められた。そして、これらの塩基配列を決定した結果、Sc23DOX遺伝子と極めて近い配列が増幅していることが明らかになった。 However, surprisingly, as shown in Example 7, S. Amplification of a fragment of approximately 2000 bases, approximately 200 bases larger than the amplification product derived from the Sc23DOX gene of S. chacoense PI 458310 (approximately 1700 bases), observed in tuberosum. As a result of determining these base sequences, it was revealed that a sequence extremely similar to the Sc23DOX gene was amplified.

そこで、S.tuberosum品種サッシーのcDNAに対し、プライマー CACCATGGCATCTACCAAATCAGTTAAAG(配列番号:30)及びプライマー TCAAACACCGCAATAAGTCTTGAAA(配列番号:31)を用い、アニール温度55℃にてPCR(40サイクル、タカラバイオ社製 PrimeSTARを使用)を行った。得られたPCR増幅産物をpENTR/D-TOPOベクター(Thermo Fisher社製)へクローニングして、遺伝子断片を取得し、全長配列を決定した(決定したヌクレオチド配列がコードするアミノ酸配列を配列番号:4に示す。また当該遺伝子がコードするタンパク質を、以下「St23DOX」とも称する)。なお、St23DOXとSc23DOXのアミノ酸レベルの配列同一性は94%であった。また、更なる解析の結果、St23DOX遺伝子は、サッシーの他に、少なくともコナフブキ、サクラフブキ、パールスターチ、西海35号、男爵薯にもあることがわかった。 Therefore, S. The cDNA of S. tuberosum cultivar Sassy was subjected to PCR (40 cycles, Takara Bio Inc. Prim using eSTAR) . The obtained PCR amplification product was cloned into pENTR/D-TOPO vector (manufactured by Thermo Fisher) to obtain a gene fragment, and the full-length sequence was determined (the amino acid sequence encoded by the determined nucleotide sequence was SEQ ID NO: 4). (The protein encoded by this gene is also hereinafter referred to as "St23DOX"). Note that the sequence identity at the amino acid level between St23DOX and Sc23DOX was 94%. Furthermore, as a result of further analysis, it was found that the St23DOX gene is present in at least Konafubuki, Sakurafubuki, pearl starch, Nishikai 35gogo, and Danshaku yam, in addition to Sassy.

(実施例11) St23DOXのin vitroでの酵素活性の検出
実施例10にて同定したSt23DOX遺伝子に関し、実施例3に記載の方法と同様にして解析を行った。その結果、図2及び3に示すとおり、α-トマチンを基質にした場合に、S.tuberosum由来のもの(St23DOX)についても、23位に水酸基が導入された産物が得られることが明らかになった。すなわち、St23DOXは、Sc23DOX及びSl23DOX同様に、レプチニン生成に関与し得ることが明らかになった。一方、S.tuberosum(品種サッシー)においては、レプチニン生成を介したCPB抵抗性は認められない。したがって、以上のことから、少なくとも品種サッシーにおいて、St23DOXはレプチニンの十分な生成に資する程発現していないことが示唆される。
(Example 11) Detection of in vitro enzymatic activity of St23DOX The St23DOX gene identified in Example 10 was analyzed in the same manner as in Example 3. As a result, as shown in FIGS. 2 and 3, when α-tomatine was used as a substrate, S. It was also revealed that a product derived from St. tuberosum (St23DOX) had a hydroxyl group introduced at the 23rd position. That is, it was revealed that St23DOX, like Sc23DOX and Sl23DOX, can be involved in leptinin production. On the other hand, S. CPB resistance through leptinin production is not observed in C. tuberosum (variety Sassy). Therefore, the above suggests that, at least in the Sassy variety, St23DOX is not expressed to the extent that it contributes to sufficient production of leptinin.

(実施例12) S.tuberosumにおける23ACT遺伝子についての検証
ジャガイモ(S.tuberosum)のゲノムデータベース(Spud DB: http://solanaceae.plantbiology.msu.edu/index.shtml)にある配列を対象とした、tblast解析では、Sc23ACTに最も相同性の高い配列(PGSC0003DMT400023800)でも、同一性は75%と低く、またN末に余分な30アミノ酸が付加していることが確認された。そのため、Sc23ACTと全長が似た長さのものでは同一相同性で50%を越えるものは見つからず、S.tuberosumには23ACT遺伝子は存在していないものと考えていた。
(Example 12) S. Verification of the 23ACT gene in S. tuberosum In tblast analysis of sequences in the potato (S. tuberosum) genome database (Spud DB: http://solanaceae.plantbiology.msu.edu/index.shtml), Sc23ACT to Even for the sequence with the highest homology (PGSC0003DMT400023800), the identity was as low as 75%, and it was confirmed that 30 extra amino acids were added to the N-terminus. Therefore, we have not found any species with a full length similar to Sc23ACT that has more than 50% homology, and S. It was thought that the 23ACT gene did not exist in M. tuberosum.

しかし驚くべきことに、実施例8で行った検定プライマー作成時にS.tuberosumにも極めてSc23ACT遺伝子に近い配列があることが示唆された。そこで品種サッシーのゲノムに対し、プライマー CATATGGCAGCATCAAGTTGTGT(配列番号:32)及びプライマー GTCGACTTAATTAAGATTAGTAATTGGAGAAG(配列番号:33)を用い、アニール温度55℃にてPCR(40サイクル、タカラバイオ社製 PrimeSTAR HSを使用)を行った。得られたPCR増幅産物をpCR4Blunt-TOPOベクター(Thermo Fisher社製)へクローニングして、遺伝子断片を取得し、全長配列を決定した(決定したヌクレオチド配列がコードするアミノ酸配列を配列番号:10に示す。また当該遺伝子がコードするタンパク質を、以下「St23ACT」とも称する)。なお、St23ACTとSc23ACTのアミノ酸レベルの配列同一性は91%であった。 However, surprisingly, when preparing the test primers in Example 8, S. It was suggested that M. tuberosum also has a sequence that is extremely close to the Sc23ACT gene. Therefore, PCR was performed on the genome of Sassy variety using primer CATATGGCAGCATCAAGTTGTGT (SEQ ID NO: 32) and primer GTCGACTTAATTAAGATTAGTAATTGGAGAAG (SEQ ID NO: 33) at an annealing temperature of 55°C (40 cycles, using PrimeSTAR HS manufactured by Takara Bio). did Ta. The obtained PCR amplification product was cloned into pCR4Blunt-TOPO vector (manufactured by Thermo Fisher) to obtain a gene fragment, and the full-length sequence was determined (the amino acid sequence encoded by the determined nucleotide sequence is shown in SEQ ID NO: 10). The protein encoded by this gene is also hereinafter referred to as "St23ACT"). Note that the sequence identity at the amino acid level between St23ACT and Sc23ACT was 91%.

(実施例13) St23ACTのin vitroでの酵素活性の検出
実施例12にて同定したSt23ACT遺伝子に関し、実施例4に記載の方法と同様にして解析を行った。その結果、図4及び5に示すとおり、23ヒドロキシトマチンを基質にした場合に、St23ACTの存在下では、23位にアセトキシ基が導入された産物を得られることが明らかになった。すなわち、St23ACTは、Sc23ACT及びSl23ACT同様に、レプチン生成に関与し得ることが明らかになった。一方、S.tuberosum(品種サッシー)においては、レプチン蓄積によるCPB抵抗性は認められない。したがって、以上のことから、少なくとも品種サッシーにおいては、上述のSt23DOX同様に、St23ACTはレプチンの十分な生成に資する程発現していないことが示唆される。
(Example 13) Detection of in vitro enzymatic activity of St23ACT The St23ACT gene identified in Example 12 was analyzed in the same manner as in Example 4. As a result, as shown in FIGS. 4 and 5, it was revealed that when 23-hydroxytomatine was used as a substrate, a product with an acetoxy group introduced at the 23-position could be obtained in the presence of St23ACT. That is, it was revealed that St23ACT, like Sc23ACT and Sl23ACT, can be involved in leptin production. On the other hand, S. CPB resistance due to leptin accumulation is not observed in C. tuberosum (variety Sassy). Therefore, the above suggests that, at least in the Sassy variety, St23ACT is not expressed to the extent that it contributes to sufficient production of leptin, similar to the above-mentioned St23DOX.

(実施例14) Sc23ACT遺伝子を持つコナフブキへの、Sc23DOX遺伝子導入
実施例8ではコナフブキはSc23ACTの配列を有することを明らかにしたが、この配列が機能し、コナフブキが23ACT活性を発現していることを確認するため、コナフブキにてSc23DOX遺伝子を導入したジャガイモの毛状根におけるステロイドグリコアルカロイドの解析を行った。
(Example 14) Introduction of the Sc23DOX gene into the Sc23ACT gene In Example 8, it was revealed that the Sc23ACT sequence is present in the Sc23ACT gene, and this sequence is functional, and the Sc23DOX gene expresses 23ACT activity. In order to confirm this, steroid glycoalkaloids in the hairy roots of potatoes into which the Sc23DOX gene had been introduced were analyzed.

具体的には、実施例6同様に、Sc23DOX遺伝子をpBin+201につないだベクターpBin+201_Sc23DOXを作成し、これをアグロバクテリウム・リゾゲネスC15834株に導入した。ベクターを含むアグロバクテリウムを、50ppmのカナマイシンを含むYEB液体培地[5g/lビ-フエキス、1g/l酵母エキス、5g/lペプトン、5g/l蔗糖、2mM硫酸マグネシウム(pH7.2)]にて28℃、12時間振とう培養した。培養液をYEB寒天培地(2% アガロース)にスプレッドし、暗所28℃で72時間培養した。試験管内で培養したジャガイモ品種「コナフブキ」を1-1.5cmに切断し、茎の根側の先端をリゾゲネスのコロニーに付着させ、プラントボックス内でB5培地(0.3% ゲルライト、2% スクロースを含む)に根側の先端が上向きになるように突き立てた。これを暗所20℃で20日間培養し、毛状根の形成が確認された茎の上部を切り取りMS培地(0.3% ゲルライト、2% スクロース、250ppm セフォタキシムを含む)に移し、暗所25℃で7日間培養し、除菌した。伸びた毛状根の先端1cmを切り取りB5培地(0.3% ゲルライト、2% スクロース、250ppm セフォタキシムを含む)に移し、暗所25℃で7日間培養した。得られた毛状根を切片に分け、B5液体培地(2% スクロースを含む)に移し、20℃暗所(100rpm)でさらに14日間振とう培養した。切片から増殖したもの100mgを液体窒素で凍結させ、ミキサーミルで破砕した(1/30sec,2min)。破砕物に300μLのメタノールを加え、10分間ソニーケーションした。遠心分離(15000rpm,10min)を行い、上清を回収した。この抽出操作を三度繰り返し、回収した上清を減圧乾固し、残渣を200μLメタノールに再溶解した。再溶解液20μLを180μLのメタノールに溶かし、LC-MS(ウォーターズ社製、製品名:UPLC-ESI-MS ACQUITY)を用いグリコアルカロイドを分析した。なお、カラムはACQUITY HSS T3 1.8μm φ2.1×100mm(ウォーターズ社製)を用いた。LC分析において、移動相A:0.1% ギ酸水、B:アセトニトリルでグラジエント溶出を行った。グラジエント溶出は、0-30分,90% A/10% Bから45.0% A/55.0% B、30-31分,45.0% A/55.0% Bから0% A/100% B、31-35分,100% Bで保持することによって行なった。 Specifically, in the same manner as in Example 6, a vector pBin+201_Sc23DOX was created in which the Sc23DOX gene was linked to pBin+201, and this was introduced into Agrobacterium rhizogenes strain C15834. Agrobacterium containing the vector was placed in YEB liquid medium [5 g/l beef extract, 1 g/l yeast extract, 5 g/l peptone, 5 g/l sucrose, 2 mM magnesium sulfate (pH 7.2)] containing 50 ppm kanamycin. The cells were cultured with shaking at 28°C for 12 hours. The culture solution was spread on YEB agar medium (2% agarose) and cultured in the dark at 28°C for 72 hours. Cut the potato variety "Konafubuki" cultured in a test tube into 1-1.5 cm pieces, attach the root end of the stem to a colony of Rhizogenes, and place in a plant box on B5 medium (0.3% Gelrite, 2% sucrose). ) with the root end pointing upwards. This was cultured in the dark at 20°C for 20 days, and the upper part of the stem where the formation of hairy roots was confirmed was cut off and transferred to MS medium (containing 0.3% Gelrite, 2% sucrose, and 250 ppm cefotaxime). The cells were cultured at ℃ for 7 days and sterilized. The tips of the elongated hairy roots (1 cm) were cut off and transferred to B5 medium (containing 0.3% Gelrite, 2% sucrose, and 250 ppm cefotaxime), and cultured in the dark at 25°C for 7 days. The hairy roots obtained were divided into sections, transferred to B5 liquid medium (containing 2% sucrose), and cultured with shaking at 20° C. in the dark (100 rpm) for an additional 14 days. 100 mg of the cells grown from the sections were frozen in liquid nitrogen and crushed using a mixer mill (1/30 sec, 2 min). 300 μL of methanol was added to the crushed material and sonicated for 10 minutes. Centrifugation (15000 rpm, 10 min) was performed and the supernatant was collected. This extraction operation was repeated three times, the collected supernatant was dried under reduced pressure, and the residue was redissolved in 200 μL of methanol. 20 μL of the re-dissolved solution was dissolved in 180 μL of methanol, and glycoalkaloid was analyzed using LC-MS (manufactured by Waters, product name: UPLC-ESI-MS ACQUITY). The column used was ACQUITY HSS T3 1.8 μm φ2.1×100 mm (manufactured by Waters). In the LC analysis, gradient elution was performed with mobile phase A: 0.1% formic acid water and B: acetonitrile. Gradient elution was 0-30 minutes, 90% A/10% B to 45.0% A/55.0% B, 30-31 minutes, 45.0% A/55.0% B to 0% A/ This was done by holding in 100% B for 31-35 minutes.

その結果、図14及び15に示すとおり、レプチンの生成が認められなかったコナフブキにおいて、Sc23DOX遺伝子だけを強制的に発現させることによって、レプチンI及びレプチンIIの生産が可能となることが確認された。 As a result, as shown in Figures 14 and 15, it was confirmed that by forcibly expressing only the Sc23DOX gene, it was possible to produce leptin I and leptin II in P. elegans, in which leptin production was not observed. .

以上のことから、Sc23ACT遺伝子を持っている系統や品種では、Sc23DOX遺伝子だけを導入することでレプチンを生成できるようになることが示唆された。 From the above, it was suggested that in strains and varieties that have the Sc23ACT gene, leptin can be produced by introducing only the Sc23DOX gene.

以上説明したように、本発明によれば、同定された、水酸化酵素遺伝子及び/又はアセチル基転移酵素遺伝子を用いることによって、スピロソラン骨格23位に水酸基又はアセトキシ基を導入することが可能となり、またレプチニン又はレプチンを生成することも可能となる。さらに、本発明によれば、レプチンを生合成させ蓄積させることにより、植物のCPBに対する抵抗性等を高めることも可能となる。すなわち、CPBに対する抵抗性が高められた植物を効率的に提供することが可能となる。また、本発明によれば、前記遺伝子の存在等を指標とし、植物におけるCPBに対する抵抗性等を効率的に判定することもできる。したがって、本発明は、CPBによる虫害を受けるナス科植物の栽培等において有用である。 As explained above, according to the present invention, by using the identified hydroxylase gene and/or acetyl transferase gene, it is possible to introduce a hydroxyl group or acetoxy group into the 23rd position of the spirosolane skeleton, It also becomes possible to produce leptinin or leptin. Furthermore, according to the present invention, by biosynthesizing and accumulating leptin, it is also possible to increase the resistance of plants to CPB. That is, it becomes possible to efficiently provide plants with increased resistance to CPB. Furthermore, according to the present invention, resistance to CPB in a plant can be efficiently determined using the presence of the gene as an indicator. Therefore, the present invention is useful in the cultivation of Solanaceae plants that are subject to insect damage caused by CPB.

配列番号:13~33
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列
Sequence number: 13-33
<223> Sequence of artificially synthesized primer

Claims (9)

下記(a)~(b)からなる群から選択される少なくとも一のDNA及び下記(e)~(f)からなる群から選択される少なくとも一のDNAを含む、スピロソラン骨格23位へのアセトキシ基導入に用いられるための組成物
(a)配列番号:2、4又は6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA
(b)配列番号:2、4又は6に記載のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格の23位を水酸化する活性を有するタンパク質を、コードするDNA
(e)配列番号:8、10又は12に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA
(f)配列番号:8、10又は12に記載のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格23位の水酸基をアセチル化する活性を有するタンパク質を、コードするDNA。
An acetoxy group at position 23 of the spirosolane skeleton, comprising at least one DNA selected from the group consisting of the following (a) to (b) and at least one DNA selected from the group consisting of the following (e) to (f). Composition for use in introduction (a) DNA encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, or 6
(b) DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence having 90 % or more identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, or 6 and having the activity of hydroxylating the 23rd position of the spirosolane skeleton.
(e) DNA encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8, 10 or 12
(f) DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence having 90 % or more identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8, 10, or 12, and having the activity of acetylating the hydroxyl group at position 23 of the spirosolane skeleton. .
下記(a)~(b)からなる群から選択される少なくとも一のDNA及び下記(e)~(f)からなる群から選択される少なくとも一のDNAを含む、植物におけるレプチン蓄積量の向上に用いられるための組成物
(a)配列番号:2、4又は6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA
(b)配列番号:2、4又は6に記載のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格の23位を水酸化する活性を有するタンパク質を、コードするDNA
(e)配列番号:8、10又は12に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA
(f)配列番号:8、10又は12に記載のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格23位の水酸基をアセチル化する活性を有するタンパク質を、コードするDNA。
A method for improving leptin accumulation in plants, comprising at least one DNA selected from the group consisting of the following (a) to (b) and at least one DNA selected from the group consisting of the following (e) to (f). Composition for use (a) DNA encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, or 6
(b) DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence having 90 % or more identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, or 6 and having the activity of hydroxylating the 23rd position of the spirosolane skeleton.
(e) DNA encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8, 10 or 12
(f) DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence having 90 % or more identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8, 10, or 12, and having the activity of acetylating the hydroxyl group at position 23 of the spirosolane skeleton. .
下記(a)~(b)からなる群から選択される少なくとも一のDNA及び下記(e)~(f)からなる群から選択される少なくとも一のDNAを含む、植物へのコロラドハムシに対する抵抗性向上に用いられるための組成物
(a)配列番号:2、4又は6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA
(b)配列番号:2、4又は6に記載のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格の23位を水酸化する活性を有するタンパク質を、コードするDNA
(e)配列番号:8、10又は12に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA
(f)配列番号:8、10又は12に記載のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格23位の水酸基をアセチル化する活性を有するタンパク質を、コードするDNA。
Resistance to Colorado potato beetle in plants, comprising at least one DNA selected from the group consisting of the following (a) to (b) and at least one DNA selected from the group consisting of the following (e) to (f) Composition (a) DNA encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, or 6
(b) DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence having 90 % or more identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, or 6 and having the activity of hydroxylating the 23rd position of the spirosolane skeleton.
(e) DNA encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8, 10 or 12
(f) DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence having 90 % or more identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8, 10, or 12, and having the activity of acetylating the hydroxyl group at position 23 of the spirosolane skeleton. .
下記(a)~(b)からなる群から選択される少なくとも一のDNA及び下記(e)~(f)からなる群から選択される少なくとも一のDNAが導入された、コロラドハムシに対する抵抗性が高められた植物体を再生しうる形質転換植物細胞
(a)配列番号:2、4又は6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA
(b)配列番号:2、4又は6に記載のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格の23位を水酸化する活性を有するタンパク質を、コードするDNA
(e)配列番号:8、10又は12に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA
(f)配列番号:8、10又は12に記載のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格23位の水酸基をアセチル化する活性を有するタンパク質を、コードするDNA。
At least one DNA selected from the group consisting of the following (a) to (b) and at least one DNA selected from the group consisting of the following (e) to (f) have been introduced , and the plant has resistance to the Colorado potato beetle. Transformed plant cell capable of regenerating an enhanced plant body (a) DNA encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, or 6
(b) DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence having 90 % or more identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, or 6 and having the activity of hydroxylating the 23rd position of the spirosolane skeleton.
(e) DNA encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8, 10 or 12
(f) DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence having 90 % or more identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8, 10, or 12, and having the activity of acetylating the hydroxyl group at position 23 of the spirosolane skeleton. .
請求項に記載の形質転換植物細胞から再生された、コロラドハムシに対する抵抗性が高められた形質転換植物。 A transformed plant with increased resistance to Colorado potato beetle, regenerated from the transformed plant cell according to claim 4 . コロラドハムシに対する抵抗性が高められた植物の製造方法であって、
下記(a)~(b)からなる群から選択される少なくとも一のDNA及び下記(e)~(f)からなる群から選択される少なくとも一のDNAを、植物細胞に導入する工程、並びに
前記工程においてDNAが導入された形質転換植物細胞から植物を再生する工程
を含む方法
(a)配列番号:2、4又は6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA
(b)配列番号:2、4又は6に記載のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格の23位を水酸化する活性を有するタンパク質を、コードするDNA
(e)配列番号:8、10又は12に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA
(f)配列番号:8、10又は12に記載のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格23位の水酸基をアセチル化する活性を有するタンパク質を、コードするDNA。
A method for producing a plant with increased resistance to Colorado potato beetle, comprising:
A step of introducing at least one DNA selected from the group consisting of the following (a) to (b) and at least one DNA selected from the group consisting of the following (e) to (f) into a plant cell, and
A method comprising the step of regenerating a plant from a transformed plant cell into which the DNA has been introduced in the step (a) DNA encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, or 6.
(b) DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence having 90 % or more identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, or 6 and having the activity of hydroxylating the 23rd position of the spirosolane skeleton.
(e) DNA encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8, 10 or 12
(f) DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence having 90 % or more identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8, 10, or 12, and having the activity of acetylating the hydroxyl group at position 23 of the spirosolane skeleton. .
植物におけるコロラドハムシに対する抵抗性を判定する方法であって、
被検植物における、
下記(a)~(b)からなる群から選択される少なくとも一のDNAと下記(e)~(f)からなる群から選択される少なくとも一のDNAとの存在若しくは発現を検出する工程、及び
前記工程にて、前記DNAの存在又は発現が検出された場合に、前記被検植物は、コロラドハムシに対する抵抗性を有すると判定する工程
を、含む方法
(a)配列番号:2、4又は6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA
(b)配列番号:2、4又は6に記載のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格の23位を水酸化する活性を有するタンパク質を、コードするDNA
(e)配列番号:8、10又は12に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA
(f)配列番号:8、10又は12に記載のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格23位の水酸基をアセチル化する活性を有するタンパク質を、コードするDNA。
A method for determining resistance to Colorado potato beetle in a plant, the method comprising:
In the test plant,
Detecting the presence or expression of at least one DNA selected from the group consisting of the following (a) to (b ) and at least one DNA selected from the group consisting of the following (e) to (f) , and A method comprising the step of determining that the test plant has resistance to Colorado potato beetle when the presence or expression of the DNA is detected in the step (a) SEQ ID NO: 2, 4 or 6 DNA encoding a protein consisting of the amino acid sequence described in
(b) DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence having 90 % or more identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, or 6 and having the activity of hydroxylating the 23rd position of the spirosolane skeleton.
(e) DNA encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8, 10 or 12
(f) DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence having 90 % or more identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8, 10, or 12, and having the activity of acetylating the hydroxyl group at position 23 of the spirosolane skeleton. .
コロラドハムシに対する抵抗性を有する植物を製造する方法であって、
コロラドハムシに対する抵抗性を有する植物と任意の植物とを交配させる工程と、
前記工程における交配により得られた植物において、コロラドハムシに対する抵抗性を、請求項に記載の方法により判定する工程と、
コロラドハムシに対する抵抗性を有すると判定された植物を選抜する工程と
を、含む方法。
1. A method of producing a plant resistant to Colorado potato beetle, the method comprising:
Crossing a plant resistant to the Colorado potato beetle with any plant;
A step of determining resistance to Colorado potato beetle in the plants obtained by the hybridization in the step by the method according to claim 7 ;
and selecting plants determined to have resistance to the Colorado potato beetle.
コロラドハムシに対する抵抗性を有する植物を製造する方法であって、
下記(a)~(b)からなる群から選択される少なくとも一のDNAを有する植物と、下記(e)~(f)からなる群から選択される少なくとも一のDNAを有する植物とを交配させる工程と、
前記工程における交配により得られた植物において、コロラドハムシに対する抵抗性を、請求項に記載の方法により判定する工程と、
コロラドハムシに対する抵抗性を有すると判定された植物を選抜する工程と
を、含む方法
(a)配列番号:2、4又は6に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA
(b)配列番号:2、4又は6に記載のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格の23位を水酸化する活性を有するタンパク質を、コードするDNA
(e)配列番号:8、10又は12に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA
(f)配列番号:8、10又は12に記載のアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつスピロソラン骨格23位の水酸基をアセチル化する活性を有するタンパク質を、コードするDNA。
1. A method of producing a plant resistant to Colorado potato beetle, the method comprising:
A plant having at least one DNA selected from the group consisting of the following (a) to (b) is crossed with a plant having at least one DNA selected from the group consisting of the following (e) to (f). process and
A step of determining resistance to Colorado potato beetle in the plants obtained by the hybridization in the step by the method according to claim 7 ;
A method comprising the step of selecting plants determined to have resistance to the Colorado potato beetle (a) DNA encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, or 6.
(b) DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence having 90 % or more identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, 4, or 6 and having the activity of hydroxylating the 23rd position of the spirosolane skeleton.
(e) DNA encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8, 10 or 12
(f) DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence having 90 % or more identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 8, 10, or 12, and having the activity of acetylating the hydroxyl group at position 23 of the spirosolane skeleton. .
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