JP7493802B2 - Genes involved in regulating the amount of assimilates distributed to edible parts in Solanaceae plants and their utilization - Google Patents

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Description

本発明は、ナス科植物における可食部への同化産物分配量の調節に関与する遺伝子及びその利用に関する。 The present invention relates to genes involved in regulating the amount of assimilates distributed to edible parts of Solanaceae plants and their use.

種子、塊茎、果実などの農業生産物の収量は、その増減が収益と直結するため、農業経営上の重要な指標となっている。農業生産物の収量は、乾物生産量及び収穫物への乾物分配量(同化産物分配量)に比例する。そのため、乾物生産量又は同化産物分配量を増加させることで、農業生産物の収量を増加させることができる。 The yield of agricultural products such as seeds, tubers, and fruits is an important indicator in agricultural management because increases or decreases in yield are directly linked to profits. The yield of agricultural products is proportional to the amount of dry matter produced and the amount of dry matter allocated to the harvested product (assimilate allocation). Therefore, the yield of agricultural products can be increased by increasing the amount of dry matter produced or the amount of assimilate allocation.

農業生産物の収量を増大させる技術として、補光や資材の選択による光透過率の改善等の環境制御技術があるが、コストがかかる上に安定した収量増加を実現することが困難である。農業生産物の安定した収量増加を実現するために、植物を遺伝的に改変する技術が知られている。 Technologies for increasing the yield of agricultural products include environmental control techniques such as supplemental lighting and improving light transmittance through the selection of materials, but these are costly and it is difficult to achieve a stable increase in yield. A technique for genetically modifying plants is known to achieve a stable increase in yield of agricultural products.

トマトのようなナス科の果菜植物の遺伝的改変に用いる遺伝子の候補として、非特許文献1及び2に記載された遺伝子が挙げられる。非特許文献1には、トマトにおいて、大玉品種と小玉品種との間の果実サイズの違いに関与する量的形質遺伝子座(QTL)である、第2染色体上のfw2.2遺伝子について記載されている。 Candidates for genes to be used in the genetic modification of Solanaceae fruit vegetables such as tomato include the genes described in Non-Patent Documents 1 and 2. Non-Patent Document 1 describes the fw2.2 gene on chromosome 2, which is a quantitative trait locus (QTL) involved in the difference in fruit size between large-fruited and small-fruited varieties in tomatoes.

Frary et al. Science 289:85-88, 2000Frary et al. Science 289:85-88, 2000 Cong et al. Nat.Genet. 40:800-804, 2008Cong et al. Nat. Genet. 40:800-804, 2008

非特許文献1に記載されたfw2.2の遺伝子は、大玉品種のトマトに普遍的に存在する遺伝子であり、小玉の野生種のトマトが栽培化・大玉化する過程で獲得された遺伝子であると推測されている。すなわち、fw2.2の遺伝子は、可食部への同化産物分配量の調節に関与するものではなく、細胞分裂の増大や子室数の増大であると考えられる。したがって、fw2.2の遺伝子は、植物の形態的変化をもたらすのみであり、可食部への同化産物分配量の様な収量性の改変には使用できない可能性が高い。 The fw2.2 gene described in Non-Patent Document 1 is a gene that is universally present in large-fruited tomato varieties, and is presumed to have been acquired during the process of domestication of small-fruited wild tomatoes to produce large-fruited tomatoes. In other words, the fw2.2 gene is not involved in regulating the amount of assimilates distributed to the edible parts, but is thought to increase cell division and the number of locules. Therefore, the fw2.2 gene only brings about morphological changes in the plant, and is unlikely to be used to modify yield, such as the amount of assimilates distributed to the edible parts.

イネ等では、種子への同化産物分配量の調節に関与する遺伝子が報告されている一方で、トマトでは可食部への同化産物分配量の調節に関与する遺伝子は知られていない。 In rice and other plants, genes involved in regulating the amount of assimilates distributed to seeds have been reported, but in tomato, no genes involved in regulating the amount of assimilates distributed to the edible parts are known.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、トマトを含むナス科の果菜植物において、可食部への同化産物分配量の調節に関与する遺伝子を同定し、その遺伝子の利用を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and its purpose is to identify a gene involved in regulating the amount of assimilates distributed to the edible parts of fruit vegetables of the Solanaceae family, including tomato, and to provide a use of the gene.

本発明の一態様に係る方法は、ナス科植物における可食部への同化産物分配量の調節の程度を判別する方法であって、ナス科植物において、下記(a)又は(b)のアミノ酸:(a)配列番号1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質の870番目のアミノ酸に相当するアミノ酸;(b)配列番号2に示すアミノ酸配列からなるタンパク質の402番目のアミノ酸に相当するアミノ酸;に置換又は欠失を引き起こす変異の有無を検査する工程を含む。 A method according to one embodiment of the present invention is a method for determining the degree of regulation of the amount of assimilate distribution to edible parts in a solanaceous plant, and includes a step of examining the solanaceous plant for the presence or absence of a mutation that causes a substitution or deletion in the following amino acid (a) or (b): (a) the amino acid corresponding to the 870th amino acid in the protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:1; (b) the amino acid corresponding to the 402nd amino acid in the protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:2.

本発明の一態様に係る製造方法は、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を製造する方法であって、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物と、他のナス科植物とを種内交雑する交雑工程と、前記交雑工程により得られたナス科植物又はその後代系統のナス科植物から、上記いずれかの方法によって、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を識別する識別工程とを含む。 The production method according to one embodiment of the present invention is a method for producing a solanaceae plant with an increased amount of assimilate distribution to the edible parts, and includes a hybridization step of intraspecifically hybridizing a solanaceae plant with an increased amount of assimilate distribution to the edible parts with another solanaceae plant, and an identification step of identifying a solanaceae plant with an increased amount of assimilate distribution to the edible parts from the solanaceae plant obtained by the hybridization step or a solanaceae plant of a progeny lineage by any of the above methods.

本発明の一態様に係る分子マーカーは、ナス科植物における、可食部への同化産物分配量の調節に関する分子マーカーであって、下記(a’)又は(b’)の塩基に相当する塩基自体(SNP)か、当該塩基を含む連続したポリヌクレオチド:(a’)tfw.5.1遺伝子の翻訳開始点から2609番目の塩基に相当する塩基;(b’)tfw.5.1遺伝子の翻訳開始点から1204番目の塩基に相当する塩基;からなる。 The molecular marker according to one embodiment of the present invention is a molecular marker for regulating the amount of assimilate distribution to edible parts in Solanaceae plants, and is composed of the base itself (SNP) corresponding to the following base (a') or (b'), or a consecutive polynucleotide containing the base: (a') a base corresponding to the 2609th base from the translation start point of the tfw.5.1 gene; (b') a base corresponding to the 1204th base from the translation start point of the tfw.5.1 gene.

本発明の一態様に係る遺伝子は、ナス科植物の可食部への同化産物分配量の調節に関与する遺伝子であって、以下の(1)~(3)のいずれかに記載のポリヌクレオチド:(1)配列番号1又は2に示すアミノ酸配列からなるタンパク質をコードしているポリヌクレオチド;(2)配列番号1又は2に示すアミノ酸配列に対して、70%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、配列番号1に示すアミノ酸配列における870番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がE、又は、配列番号2に示すアミノ酸配列における402番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がSであって、ナス科植物の可食部への同化産物分配量を調節する機能を有するタンパク質をコードしているポリヌクレオチド;(3)配列番号1に示すアミノ酸配列に対して、300個以下のアミノ酸が置換、欠失、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなり、かつ、配列番号1に示すアミノ酸配列における870番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がE、又は、配列番号2に示すアミノ酸配列における402番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がSであって、ナス科植物の可食部への同化産物分配量を調節する機能を有するタンパク質をコードしているポリヌクレオチド;からなる。 The gene according to one embodiment of the present invention is a gene involved in regulating the amount of assimilates distributed to the edible parts of a solanaceae plant, and is a polynucleotide according to any one of (1) to (3) below: (1) a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2; (2) a polynucleotide encoding a protein having a sequence identity of 70% or more with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2, in which the amino acid corresponding to the 870th amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is E or the amino acid corresponding to the 402nd amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is S, and the polynucleotide encoding the protein has a function of regulating the amount of assimilates distributed to the edible parts of a solanaceae plant; (3) a polynucleotide encoding an amino acid sequence in which 300 or less amino acids have been substituted, deleted, added, or inserted with respect to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, in which the amino acid corresponding to the 870th amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is E or the amino acid corresponding to the 402nd amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is S, and the polynucleotide encoding the protein has a function of regulating the amount of assimilates distributed to the edible parts of a solanaceae plant.

本発明の一態様に係るタンパク質は、上記ポリヌクレオチドによりコードされている。 A protein according to one aspect of the present invention is encoded by the above polynucleotide.

本発明の一態様に係る発現ベクターは、上記ポリヌクレオチドを含む。 An expression vector according to one aspect of the present invention includes the above polynucleotide.

本発明の一態様に係る細胞は、上記ポリヌクレオチド又は上記発現ベクターを含む。 A cell according to one aspect of the present invention contains the above polynucleotide or the above expression vector.

本発明の一態様に係るナス科植物は、上記ポリヌクレオチド又は上記発現ベクターが組み込まれている。 In one embodiment of the present invention, the solanaceae plant incorporates the above polynucleotide or the above expression vector.

本発明の一態様によれば、ナス科植物における可食部への同化産物分配量を調節する遺伝子を用いて、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を識別すること、及び、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を製造することができる。 According to one aspect of the present invention, by using a gene that regulates the amount of assimilate distribution to the edible parts of a Solanaceae plant, it is possible to identify a Solanaceae plant with an increased amount of assimilate distribution to the edible parts, and to produce a Solanaceae plant with an increased amount of assimilate distribution to the edible parts.

図1は、2つのF1品種の交配に由来する組換え型自殖系統の構築及びそのQTLマッピングの概要を説明する図である。FIG. 1 outlines the construction of recombinant inbred lines derived from a cross of two F1 varieties and their QTL mapping. 図2は、連鎖群5の連鎖地図及びQTL tfw5.1の位置を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a linkage map of linkage group 5 and the position of QTL tfw5.1.

本発明の実施の形態について説明すれば、以下の通りである。なお、本発明は、これに限定されるものではない。 The embodiment of the present invention is described below. However, the present invention is not limited to this embodiment.

本明細書において、「ポリヌクレオチド」は、「核酸」又は「核酸分子」とも換言でき、ヌクレオチドの重合体を意図している。また、「塩基配列」は、「核酸配列」又は「ヌクレオチド配列」とも換言でき、特に言及しない限り、デオキシリボヌクレオチドの配列又はリボヌクレオチドの配列を意図している。本明細書において、「ポリペプチド」は、「タンパク質」とも換言できる。 In this specification, "polynucleotide" can be alternatively referred to as "nucleic acid" or "nucleic acid molecule" and refers to a polymer of nucleotides. Furthermore, "base sequence" can be alternatively referred to as "nucleic acid sequence" or "nucleotide sequence" and refers to a sequence of deoxyribonucleotides or a sequence of ribonucleotides, unless otherwise specified. In this specification, "polypeptide" can be alternatively referred to as "protein."

本明細書において、「同化産物」とは、「乾物」とも換言でき、光合成によって合成される糖などの有機化合物を意図している。本明細書において、「可食部」とは、植物において主に食用とされる部分であり、果菜においては食用の果実部分を意図しており、茎菜においては、食用の塊茎部分を意図している。本明細書において、「可食部への同化産物分配量の増加」とは、可食部に分配される同化産物の量が増加することを意図しており、特に、着果期又は茎部肥大期から収穫期までの間に、可食部に分配される同化産物の量が増加することを意図している。 In this specification, "assimilation products" can also be said as "dry matter" and refers to organic compounds such as sugars synthesized by photosynthesis. In this specification, "edible parts" refers to the parts of plants that are primarily edible, and in fruit vegetables, it refers to the edible fruit parts, and in stem vegetables, it refers to the edible tuber parts. In this specification, "increasing the amount of assimilation products distributed to the edible parts" refers to an increase in the amount of assimilation products distributed to the edible parts, and in particular, it refers to an increase in the amount of assimilation products distributed to the edible parts from the fruit-bearing or stem-enlarging stages to the harvesting stage.

本明細書において、「ナス科植物」は、一例として、トマト、ジャガイモ、ナス、又はトウガラシである。 In this specification, "Solanaceae plants" are, by way of example, tomatoes, potatoes, eggplants, and chili peppers.

本明細書において、「ナス」は、広義には、栽培種「ソラナム(以下、Sと称する)メロンゲナ(Solanum. melongena)」、並びに野生種「S.インカナム(S. incanum)」、「S.トルバム(S. torvum)」、「S.ニグラム(S. nigrum)」、「S.アエチオピカム(S. aethiopicum)」、「S.マクロカルポン(S. macrocarpon)」、及び「S.クイトエンセ(S. quitoense)」を含む概念であり、狭義には「S.メロンゲナ」を意図している。 In this specification, "eggplant" is a concept that broadly includes the cultivated species "Solanum melongena (hereinafter referred to as S)," as well as the wild species "S. incanum," "S. torvum," "S. nigrum," "S. aethiopicum," "S. macrocarpon," and "S. quitoense," but in the narrow sense it is intended to mean "S. melongena."

本明細書において、「トマト」は、広義には、栽培種「S.リコペルシクム(S. lycop
ersicum)」、並びに野生種「S.ケエスマニ(S. cheesmaniae)、S.チレンセ(S. chilense)、S.クミエレウスキイ(S. chmielewskii)、S.ガラパゲンセ(S. galapagense)、S.ハブロカイテス(S. habrochaites)、S.リコペルシコイデス(S. lycopersicoides)、S.ネオリキイ(S. neorickii)、S.ペネリ(S. pennellii)、S.ペルビアナム(S. peruvianum)、及びS.ピンピネリフォリウム(S. pimpinellifolium)を含む概念であり、狭義には「S.リコペルシクム」を意図している。
In the present specification, the term "tomato" refers broadly to the cultivated species "S. lycopersicum (S. lycopersicum)".
ersicum" as well as the wild species "S. cheesmaniae, S. chilense, S. chmielewskii, S. galapagense, S. habrochaites, S. lycopersicoides, S. neorickii, S. pennellii, S. peruvianum, and S. pimpinellifolium," and in the narrow sense, it is intended to mean "S. lycopersicum."

本明細書において、「トウガラシ」は、広義には、栽培種「カプシカム(以下、Cと称する)・アニウム(Capsicum annuum)」、並びに野生種「C.プベッセンス(C. pubescens)」、「C.バッカータム(C. baccatum)」、「C.チネンセ(C. chinense)」、及び「C.フルテッセンス(C. frutescens)」を含む概念であり、狭義には「C.アニウム」を意図している。また、「トウガラシ」は、園芸作物の呼称として「ピーマン」、「パプリカ」および「シシトウ」など、「トウガラシ」以外の用語が用いられる上記の植物も含む概念である。 In this specification, the term "chili pepper" broadly refers to the cultivated species "Capsicum annuum" and the wild species "C. pubescens," "C. baccatum," "C. chinense," and "C. frutescens," and in the narrow sense refers to "C. anium." In addition, "chili pepper" also refers to the above plants for which terms other than "chili pepper" are used, such as "bell pepper," "paprika," and "shishito" as names for horticultural crops.

本明細書において、「ジャガイモ」は、広義には、栽培種「S.トゥベローサム(S. tuberosum)」、並びに野生種「S.アカウレ(S. acaule)」、「S.スパルシピウム(S. sparsipilum)」、「S.レプトフィエス(S. leptophyes)」、及び「S.メジスタクロブム(S. megistacrobum)」を含む概念であり、狭義には「S.トゥベローサム」を意図している。 In this specification, "potato" is a concept that broadly includes the cultivated species "S. tuberosum," as well as the wild species "S. acaule," "S. sparsipilum," "S. leptophyes," and "S. megistacrobum," and in the narrow sense, it is intended to mean "S. tuberosum."

〔1.可食部への同化産物分配量調節遺伝子〕
本発明の一態様に係る可食部への同化産物分配量調節遺伝子は、可食部への同化産物分配量を調節する活性(可食部への同化産物分配量調節活性)を有するタンパク質をコードする遺伝子である。タンパク質が可食部への同化産物分配量を正に調節する活性を有する場合、当該タンパク質が存在すれば、可食部への同化産物分配量が増加する。また、可食部への同化産物分配量調節遺伝子がコードするタンパク質の活性が低下しているか又は阻害されると、その活性が低下していないか又は阻害されていない植物よりも可食部への同化産物分配量が低減するか又は増加しない。
[1. Genes that regulate the amount of assimilates distributed to edible parts]
The gene for regulating the amount of assimilate distribution to edible parts according to one embodiment of the present invention is a gene encoding a protein having an activity for regulating the amount of assimilate distribution to edible parts (activity for regulating the amount of assimilate distribution to edible parts). When a protein has an activity for positively regulating the amount of assimilate distribution to edible parts, the presence of the protein increases the amount of assimilate distribution to edible parts. Furthermore, when the activity of a protein encoded by a gene for regulating the amount of assimilate distribution to edible parts is reduced or inhibited, the amount of assimilate distribution to edible parts is reduced or does not increase compared to a plant in which the activity is not reduced or inhibited.

可食部への同化産物分配量調節遺伝子の一例は、ナス科植物の可食部への同化産物分配量の調節に関与する遺伝子であって、以下の(1)~(3)のいずれかに記載のポリヌクレオチドからなる遺伝子である:
(1)配列番号1又は2に示すアミノ酸配列からなるタンパク質をコードしているポリヌクレオチド;
(2)配列番号1又は2に示すアミノ酸配列に対して、70%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、配列番号1に示すアミノ酸配列における870番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がE(グルタミン酸)、又は、配列番号2に示すアミノ酸配列における402番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がS(セリン)であって、ナス科植物の可食部への同化産物分配量を調節する機能を有するタンパク質をコードしているポリヌクレオチド;
(3)配列番号1又は2に示すアミノ酸配列に対して、300個以下のアミノ酸が置換、欠失、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなり、かつ、配列番号1に示すアミノ酸配列における870番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がE、又は、配列番号2に示すアミノ酸配列における402番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がSであって、ナス科植物の可食部への同化産物分配量を調節する機能を有するタンパク質をコードしているポリヌクレオチド。
An example of a gene for regulating the amount of assimilates distributed to edible parts is a gene involved in regulating the amount of assimilates distributed to edible parts of a Solanaceae plant, and is a gene consisting of a polynucleotide described in any one of (1) to (3) below:
(1) a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2;
(2) A polynucleotide encoding a protein having a function of regulating the amount of assimilates distributed to edible parts of a Solanaceae plant, the polynucleotide consisting of an amino acid sequence having 70% or more sequence identity to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2, in which the amino acid corresponding to the 870th amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is E (glutamic acid) or the amino acid corresponding to the 402nd amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is S (serine);
(3) A polynucleotide encoding a protein having an amino acid sequence in which 300 or less amino acids have been substituted, deleted, added or inserted relative to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2, and in which the amino acid corresponding to the 870th amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is E or the amino acid corresponding to the 402nd amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is S, and which has the function of regulating the amount of assimilates distributed to the edible parts of a Solanaceae plant.

上記(1)のポリヌクレオチドは、トマト由来のtfw.5.1遺伝子の塩基配列又はtfw.5.1遺伝子のコーディング領域(CDS)の塩基配列を含み、可食部への同化産物分配量を調節するタンパク質をコードしているポリヌクレオチドである。また、上記(1)のポリヌクレオチドは、ナス科植物の上記tfw.5.1遺伝子に対応する遺伝子の塩基配列又は当該遺伝子のCDSの塩基配列を含み、可食部への同化産物分配量を調節するタンパク質をコードしているポリヌクレオチドであり得る。 The polynucleotide (1) above is a polynucleotide that contains the base sequence of the tfw.5.1 gene derived from tomato or the base sequence of the coding region (CDS) of the tfw.5.1 gene, and encodes a protein that regulates the amount of assimilate distributed to the edible part. The polynucleotide (1) above may also be a polynucleotide that contains the base sequence of a gene corresponding to the tfw.5.1 gene of a solanaceae plant, or the base sequence of the CDS of the gene, and encodes a protein that regulates the amount of assimilate distributed to the edible part.

上記(2)のポリヌクレオチドに関して、アミノ酸配列の配列同一性は、70%以上、75%以上、80%以上、又は、90%以上であることが好ましく、95%以上であることがより好ましく、96%以上、97%以上、98%以上、又は、99%以上であることが特に好ましい。例えば、トマトに由来する変異遺伝子、又は、トマト以外のナス科植物に由来する相同遺伝子(オーソログを含む)が、上記(2)のポリヌクレオチドの範疇に含まれる。これらの変異遺伝子や相同遺伝子は、ナス科植物の内在性(endogeneous)の遺伝子である。後述する〔4.ナス科植物における可食部への同化産物分配量の調節の程度を判別する方法〕の欄で検査がなされる分子マーカーは、これらの変異遺伝子や相同遺伝子上の分子マーカーでありうる。 Regarding the polynucleotide of (2) above, the sequence identity of the amino acid sequence is preferably 70% or more, 75% or more, 80% or more, or 90% or more, more preferably 95% or more, and particularly preferably 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more. For example, a mutant gene derived from tomato or a homologous gene (including orthologues) derived from a solanaceae plant other than tomato is included in the category of the polynucleotide of (2) above. These mutant genes and homologous genes are endogenous genes of solanaceae plants. The molecular markers tested in the section [4. Method for determining the degree of regulation of the amount of assimilate distribution to edible parts in solanaceae plants] described below can be molecular markers on these mutant genes or homologous genes.

上記(3)のポリヌクレオチドに関して、配列番号1又は2のアミノ酸配列において、置換、欠失、付加又は挿入されたアミノ酸の個数は、1~300個であることが好ましく、1~250個、1~200個、1~150個、又は1~100個であることがより好ましく、1~50個であることがさらに好ましく、1~25個、1~15個、1~10個、1~5個、1~4個、1~3個、又は1~2個であることが特に好ましい。 With regard to the polynucleotide (3) above, in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or 2, the number of substituted, deleted, added or inserted amino acids is preferably 1 to 300, more preferably 1 to 250, 1 to 200, 1 to 150 or 1 to 100, even more preferably 1 to 50, and particularly preferably 1 to 25, 1 to 15, 1 to 10, 1 to 5, 1 to 4, 1 to 3 or 1 to 2.

なお、可食部への同化産物分配量調節遺伝子が人工的に変異を導入した遺伝子を指す場合、上記「アミノ酸の置換、欠失、付加又は挿入」は、例えば、Kunkel法(Kunkel et al. (1985):Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 82, p488-)等の部位特異的突然変異誘発法、薬剤を用いた変異原処理、放射線(γ線、重イオンビーム等)の照射による変異誘発手法等を用いて人工的に変異を導入してもよいし、天然に存在する同様の変異ポリペプチドに由来するものであってもよい。 When the gene that regulates the distribution of assimilates to the edible part refers to a gene into which a mutation has been artificially introduced, the above-mentioned "substitution, deletion, addition, or insertion of amino acids" may be, for example, a site-specific mutagenesis method such as the Kunkel method (Kunkel et al. (1985): Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 82, p. 488-), mutagen treatment using a drug, or a mutagenesis method using radiation (gamma rays, heavy ion beams, etc.), or may be derived from a similar mutant polypeptide that exists in nature.

可食部への同化産物分配量調節遺伝子は、RNAの形態(例えば、mRNA)、又は、DNAの形態(例えば、cDNA又はゲノムDNA)で存在し得る。DNAは、二本鎖であっても、一本鎖であってもよい。可食部への同化産物分配量調節遺伝子の一例である、配列番号3に示す塩基配列は、配列番号1に示すポリペプチドをコードする遺伝子の完全長cDNAである。また、可食部への同化産物分配量調節遺伝子の他の例である、配列番号4に示す塩基配列は、配列番号2に示すポリペプチドをコードする遺伝子の完全長cDNAである。可食部への同化産物分配量調節遺伝子は、tfw.5.1遺伝子のCDSと共に、非翻訳領域(UTR)の塩基配列等の付加的な配列を含むものであってもよい。 The gene for regulating the amount of assimilate distribution to the edible part may exist in the form of RNA (e.g., mRNA) or DNA (e.g., cDNA or genomic DNA). The DNA may be double-stranded or single-stranded. The base sequence shown in SEQ ID NO: 3, which is an example of the gene for regulating the amount of assimilate distribution to the edible part, is a full-length cDNA of the gene encoding the polypeptide shown in SEQ ID NO: 1. The base sequence shown in SEQ ID NO: 4, which is another example of the gene for regulating the amount of assimilate distribution to the edible part, is a full-length cDNA of the gene encoding the polypeptide shown in SEQ ID NO: 2. The gene for regulating the amount of assimilate distribution to the edible part may include an additional sequence such as a base sequence of a non-translated region (UTR) in addition to the CDS of the tfw.5.1 gene.

可食部への同化産物分配量調節遺伝子を取得する(単離する)方法は、特に限定されるものではないが、例えば、可食部への同化産物分配量調節遺伝子の塩基配列の一部と特異的にハイブリダイズするプローブを調製し、ゲノムDNAライブラリ又はcDNAライブラリをスクリーニングすればよい。 The method for obtaining (isolating) the gene that regulates the amount of assimilate distribution to the edible part is not particularly limited, but for example, a probe that specifically hybridizes with a portion of the base sequence of the gene that regulates the amount of assimilate distribution to the edible part may be prepared and a genomic DNA library or a cDNA library may be screened.

また、可食部への同化産物分配量調節遺伝子を取得する方法として、PCR等の増幅手段を用いる方法を挙げることができる。例えば、可食部への同化産物分配量調節遺伝子のcDNAのうち、5’側及び3’側の配列(又はその相補配列)の中からそれぞれプライマーを調製し、これらプライマーを用いてゲノムDNA(又はcDNA)等を鋳型にしてPCR等を行い、両プライマー間に挟まれるDNA領域を増幅することで、可食部への同化産物分配量調節遺伝子を含むDNA断片を大量に取得できる。 As a method for obtaining the gene that regulates the amount of assimilate distribution to the edible part, an example is a method that uses an amplification method such as PCR. For example, primers are prepared from the 5' and 3' sequences (or their complementary sequences) of the cDNA of the gene that regulates the amount of assimilate distribution to the edible part, and these primers are used to perform PCR or the like using genomic DNA (or cDNA) or the like as a template to amplify the DNA region sandwiched between the two primers, thereby obtaining a large amount of DNA fragments that contain the gene that regulates the amount of assimilate distribution to the edible part.

可食部への同化産物分配量調節遺伝子の由来はナス科の植物である限り特に限定されないが、トマト、ジャガイモ、ナス、又はトウガラシの何れかであることが好ましく、トマトであることがより好ましい。 The origin of the gene that regulates the distribution of assimilates to the edible part is not particularly limited as long as it is a plant of the Solanaceae family, but it is preferably tomato, potato, eggplant, or chili pepper, and more preferably tomato.

なお、単離された可食部への同化産物分配量調節遺伝子の候補遺伝子が、所望する可食部への同化産物分配量を調節する活性を有するか否かは、由来する植物における当該候補遺伝子の発現によって、可食部への同化産物分配量の増加が誘導されるかを観察することによって評価することができる。 Whether or not an isolated candidate gene for a gene regulating the amount of assimilate distributed to edible parts has the activity to regulate the amount of assimilate distributed to the desired edible parts can be evaluated by observing whether expression of the candidate gene in the plant from which it is derived induces an increase in the amount of assimilate distributed to the edible parts.

可食部への同化産物分配量調節遺伝子は、ナス科植物における、可食部への同化産物分配量の増加機構の解明に利用することができる。また、可食部への同化産物分配量調節遺伝子は、その配列を発現ベクターに組み込む等して、ナス科植物の植物体又は細胞に導入することによって、形質転換体を作製するために用いることができる。可食部への同化産物分配量調節遺伝子が導入されたナス科植物を栽培することで、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を得ることができる。 The gene that regulates the amount of assimilate distribution to edible parts can be used to elucidate the mechanism by which assimilate distribution to edible parts is increased in Solanaceae plants. In addition, the gene that regulates the amount of assimilate distribution to edible parts can be used to create a transformant by introducing the sequence into an expression vector or other means into a plant body or cell of a Solanaceae plant. By cultivating a Solanaceae plant into which the gene that regulates the amount of assimilate distribution to edible parts has been introduced, a Solanaceae plant with an increased amount of assimilate distributed to the edible parts can be obtained.

可食部への同化産物分配量調節遺伝子として、トマトであるS.リコペルシクム由来のtfw.5.1遺伝子のCDSの塩基配列である第1の遺伝子(配列番号3)又は第2の遺伝子(配列番号4)の塩基配列からなるポリヌクレオチドが挙げられる。また、可食部への同化産物分配量調節遺伝子の範疇には、配列番号3又は4に示す塩基配列に対して、70%以上、75%以上、80%以上、85&以上、90%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、又は、99%以上の配列同一性を有し、可食部への同化産物分配量調節活性を有するポリヌクレオチドからなる遺伝子も含まれる。 The gene that regulates the amount of assimilate distribution to the edible part includes a polynucleotide consisting of the base sequence of the first gene (SEQ ID NO: 3) or the second gene (SEQ ID NO: 4), which is the base sequence of the CDS of the tfw.5.1 gene derived from the tomato S. lycopersicum. The category of genes that regulate the amount of assimilate distribution to the edible part also includes genes consisting of polynucleotides that have 70% or more, 75% or more, 80% or more, 85% or more, 90% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more sequence identity to the base sequence shown in SEQ ID NO: 3 or 4 and have activity of regulating the amount of assimilate distribution to the edible part.

〔2.可食部への同化産物分配量調節タンパク質〕
本発明の一態様に係る可食部への同化産物分配量調節タンパク質は、上記〔1.可食部への同化産物分配量調節遺伝子〕欄に記載した遺伝子の翻訳産物であり、少なくとも可食部への同化産物分配量調節活性を有する。可食部への同化産物分配量調節タンパク質が、可食部への同化産物分配量を正に調節する活性を有する場合、当該タンパク質が存在すれば、可食部への同化産物分配量が増加する。可食部への同化産物分配量調節タンパク質が存在しない場合、可食部への同化産物分配量調節タンパク質が存在する場合よりも可食部への同化産物分配量が低減するか又は増加しない。
[2. Proteins that regulate the distribution of assimilates to edible parts]
The protein regulating the amount of assimilate allocation to the edible part according to one embodiment of the present invention is a translation product of the gene described in the above section [1. Gene regulating the amount of assimilate allocation to the edible part], and has at least activity regulating the amount of assimilate allocation to the edible part. When the protein regulating the amount of assimilate allocation to the edible part has activity to positively regulate the amount of assimilate allocation to the edible part, the presence of the protein increases the amount of assimilate allocated to the edible part. When the protein regulating the amount of assimilate allocation to the edible part is not present, the amount of assimilate allocated to the edible part is reduced or does not increase compared to when the protein regulating the amount of assimilate allocation to the edible part is present.

可食部への同化産物分配量調節タンパク質は、天然の供給源より単離されてもよいし、化学的に合成されてもよい。より具体的には、当該タンパク質は、天然の精製産物、化学的合成手順の産物、及び、原核生物宿主又は真核生物宿主(例えば、細菌細胞、酵母細胞、高等植物細胞、昆虫細胞、及び哺乳動物細胞を含む)から組換え技術によって産生された翻訳産物をその範疇に含む。 The protein that regulates assimilate partitioning to edible parts may be isolated from a natural source or may be chemically synthesized. More specifically, the protein includes natural purified products, products of chemical synthesis procedures, and translation products produced by recombinant technology from prokaryotic or eukaryotic hosts, including, for example, bacterial cells, yeast cells, higher plant cells, insect cells, and mammalian cells.

可食部への同化産物分配量調節タンパク質は、より具体的には、以下の(1’)~(3’)のいずれかに記載のタンパク質である:
(1’)配列番号1又は2に示すアミノ酸配列からなるタンパク質;
(2’)配列番号1又は2に示すアミノ酸配列に対して、70%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、配列番号1に示すアミノ酸配列における870番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がE、又は、配列番号2に示すアミノ酸配列における402番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がSであって、ナス科植物の可食部への同化産物分配量を調節する機能を有するタンパク質;
(3’)配列番号1又は2に示すアミノ酸配列に対して、300個以下のアミノ酸が置換、欠失、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなり、かつ、配列番号1に示すアミノ酸配列における870番目に相当するアミノ酸がE、又は、配列番号2に示すアミノ酸配列における402番目に相当するアミノ酸がSであって、ナス科植物の可食部への同化産物分配量を調節する機能を有するタンパク質。
More specifically, the protein that regulates the amount of assimilate distribution to the edible part is a protein described in any one of the following (1') to (3'):
(1') a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2;
(2') a protein consisting of an amino acid sequence having 70% or more sequence identity to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2, in which the amino acid corresponding to the 870th amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is E, or the amino acid corresponding to the 402nd amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is S, and having the function of regulating the amount of assimilate distributed to the edible part of a Solanaceae plant;
(3') A protein consisting of an amino acid sequence in which 300 or less amino acids have been substituted, deleted, added or inserted relative to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2, and in which the amino acid corresponding to the 870th amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is E, or the amino acid corresponding to the 402nd amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is S, and which has the function of regulating the amount of assimilates distributed to the edible parts of a Solanaceae plant.

上記(1’)のタンパク質は、上記tfw.5.1遺伝子、又は、ナス科植物における上記tfw.5.1遺伝子に対応する遺伝子がコードするタンパク質であり、可食部への同化産物分配量調節活性を有するタンパク質である。 The protein (1') is a protein encoded by the tfw.5.1 gene or a gene corresponding to the tfw.5.1 gene in a Solanaceae plant, and has activity of regulating the amount of assimilate distribution to the edible part.

上記(2’)のタンパク質に関して、アミノ酸配列の配列同一性は、70%以上、75%以上、80%以上、又は90%以上であることが好ましく、95%以上であることがより好ましく、96%以上、97%以上、98%以上、又は、99%以上であることが特に好ましい。例えば、トマトに由来する変異タンパク質、又は、トマト以外のナス科植物に由来する相同タンパク質が、上記(2’)のタンパク質の範疇に含まれる。これらの変異タンパク質や相同タンパク質は、ナス科植物の内在性の遺伝子にコードされたタンパク質である。 Regarding the above protein (2'), the sequence identity of the amino acid sequence is preferably 70% or more, 75% or more, 80% or more, or 90% or more, more preferably 95% or more, and particularly preferably 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more. For example, mutant proteins derived from tomato or homologous proteins derived from solanaceae plants other than tomato are included in the category of the above protein (2'). These mutant proteins and homologous proteins are proteins encoded by endogenous genes of solanaceae plants.

上記(3’)のタンパク質に関して、配列番号1又は2のアミノ酸配列において、置換、欠失、付加又は挿入されたアミノ酸の個数は、1~300個であることが好ましく、1~250個、1~200個、1~150個、又は1~100個であることがより好ましく、1~50個であることがさらに好ましく、1~25個、1~15個、1~10個、1~5個、1~4個、1~3個、又は1~2個であることが特に好ましい。 With regard to the protein (3') above, the number of substituted, deleted, added or inserted amino acids in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or 2 is preferably 1 to 300, more preferably 1 to 250, 1 to 200, 1 to 150 or 1 to 100, even more preferably 1 to 50, and particularly preferably 1 to 25, 1 to 15, 1 to 10, 1 to 5, 1 to 4, 1 to 3 or 1 to 2.

可食部への同化産物分配量調節タンパク質は、アミノ酸がペプチド結合してなるポリペプチドであるが、ポリペプチド以外の構造を含むものであってもよい。ここでいうポリペプチド以外の構造としては、糖鎖やイソプレノイド基等を挙げることができるが、これに限定されない。 The protein that regulates the amount of assimilate distribution to the edible part is a polypeptide formed by peptide bonds between amino acids, but may also contain structures other than polypeptides. Examples of structures other than polypeptides referred to here include, but are not limited to, sugar chains and isoprenoid groups.

なお、可食部への同化産物分配量調節タンパク質として、トマトであるS.リコペルシクム由来のタンパク質が挙げられる。また、可食部への同化産物分配量調節タンパク質として、ジャガイモ、ナス、又はトウガラシ由来のタンパク質が挙げられる。 As an example of a protein that regulates the amount of assimilates distributed to the edible part, there is a protein derived from S. lycopersicum, which is a tomato. In addition, as an example of a protein that regulates the amount of assimilates distributed to the edible part, there is a protein derived from potato, eggplant, or chili pepper.

〔3.発現ベクター、細胞、及び形質転換体〕
本発明の一態様に係る可食部への同化産物分配量調節遺伝子が組み込まれた発現ベクター、当該発現ベクター又は可食部への同化産物分配量調節遺伝子を含む細胞、並びに、当該発現ベクター又は可食部への同化産物分配量調節遺伝子が発現可能に導入された形質転換体についても、本発明の範疇に含まれる。当該発現ベクターは、細胞又は生物個体に、可食部への同化産物分配量を調節する形質を付与するものである。
3. Expression vectors, cells, and transformants
The present invention also includes within its scope an expression vector incorporating a gene for regulating the amount of assimilate distribution to edible parts according to one embodiment of the present invention, a cell containing the expression vector or the gene for regulating the amount of assimilate distribution to edible parts, and a transformant into which the expression vector or the gene for regulating the amount of assimilate distribution to edible parts has been introduced so as to be expressible. The expression vector confers a trait for regulating the amount of assimilate distribution to edible parts to a cell or an individual organism.

発現ベクターを構成するためのベクターの種類は特に限定されるものではなく、宿主細胞中で発現可能なものを適宜選択すればよい。すなわち、宿主細胞の種類に応じて、適宜プロモータ配列を選択し、当該プロモータ配列と可食部への同化産物分配量調節遺伝子とを、例えば、プラスミド、ファージミド、またはコスミド等に組み込んだものを発現ベクターとして用いればよい。 The type of vector used to construct the expression vector is not particularly limited, and one that can be expressed in the host cell may be appropriately selected. In other words, a promoter sequence may be appropriately selected depending on the type of host cell, and the promoter sequence and a gene that regulates the distribution of assimilates to the edible part may be incorporated into, for example, a plasmid, phagemid, or cosmid, and used as the expression vector.

発現ベクターを導入する宿主細胞としては、例えば、細菌細胞、酵母細胞、酵母細胞以外の真菌細胞および高等真核細胞などが挙げられる。細菌細胞としては、例えば、大腸菌細胞が挙げられる。高等真核細胞としては、例えば、植物細胞および動物細胞が挙げられる。植物細胞としては、例えば、双子葉植物細胞および単子葉植物細胞が挙げられる。双子葉植物細胞としては、例えば、ナス科植物の懸濁培養細胞(例えば、タバコBY-2株及びトマトSly-1株)が挙げられる。単子葉植物細胞としては、例えば、イネの懸濁培養細胞であるOc株などが挙げられる。動物細胞としては、昆虫細胞、両生類細胞、爬虫類細胞、鳥類細胞、魚類細胞、哺乳動物細胞などが挙げられる。 Examples of host cells into which an expression vector is introduced include bacterial cells, yeast cells, fungal cells other than yeast cells, and higher eukaryotic cells. Examples of bacterial cells include Escherichia coli cells. Examples of higher eukaryotic cells include plant cells and animal cells. Examples of plant cells include dicotyledonous plant cells and monocotyledonous plant cells. Examples of dicotyledonous plant cells include suspension culture cells of solanaceae plants (e.g., tobacco strain BY-2 and tomato strain Sly-1). Examples of monocotyledonous plant cells include the Oc strain, which is a suspension culture cell of rice. Examples of animal cells include insect cells, amphibian cells, reptile cells, avian cells, fish cells, and mammalian cells.

発現ベクターにおいて可食部への同化産物分配量調節遺伝子は、転写に必要な要素(例えば、プロモータなど)が機能的に連結されている。また、必要に応じて、エンハンサー、選択マーカー、スプライシングシグナル、ポリA付加シグナル、及び5’-UTR配列などを連結されていてもよい。プロモータは、宿主細胞において転写活性を示すDNA配列であり、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。 In the expression vector, the gene for regulating the amount of assimilate distribution to the edible part is functionally linked to elements necessary for transcription (e.g., a promoter, etc.). In addition, an enhancer, a selection marker, a splicing signal, a poly A addition signal, a 5'-UTR sequence, etc. may be linked as necessary. A promoter is a DNA sequence that exhibits transcriptional activity in a host cell, and can be selected appropriately depending on the type of host.

宿主細胞内で作動可能なプロモータ配列としては、カリフラワーモザイクウイルスの35Sプロモータ、アグロバクテリウムのノパリン合成酵素遺伝子プロモータ及びイネユビキチン遺伝子プロモータなどが挙げられる。また、組換え発現プロモータとしては、可食部への同化産物分配量調節遺伝子におけるプロモータ領域の配列を用いてもよい。 Examples of promoter sequences that can operate in a host cell include the 35S promoter of the cauliflower mosaic virus, the nopaline synthase gene promoter of Agrobacterium, and the rice ubiquitin gene promoter. In addition, the sequence of the promoter region in a gene that regulates the distribution of assimilates to edible parts may be used as a recombinant expression promoter.

発現ベクターにおいて、可食部への同化産物分配量調節遺伝子は、必要に応じて、適切なターミネータ(例えば、NOSターミネータ及びカリフラワーモザイクウイルスの35Sターミネータ)に機能的に結合されてもよい。適切なターミネータの種類は、宿主細胞の種類に応じて適宜選択すればよく、上述のプロモータにより転写された遺伝子の転写を終結できる配列であればよい。エンハンサーは、目的遺伝子の発現効率を高めるために用いられ、例えばタバコモザイクウイルスのオメガ配列が挙げられる。 In the expression vector, the gene for regulating the amount of assimilate distribution to the edible part may be functionally linked to an appropriate terminator (e.g., the NOS terminator and the 35S terminator of the cauliflower mosaic virus) as necessary. The type of appropriate terminator may be selected appropriately depending on the type of host cell, and may be any sequence that can terminate the transcription of the gene transcribed by the above-mentioned promoter. Enhancers are used to increase the expression efficiency of the target gene, and examples of such enhancers include the omega sequence of the tobacco mosaic virus.

発現ベクターは、さらに選択マーカーを含有してもよい。選択マーカーとしては、例えば、アンピシリン、カナマイシン、テトラサイクリン、クロラムフェニコール、ネオマイシン、ハイグロマイシン又はスペクチノマイシンのような薬剤耐性遺伝子を挙げることができる。 The expression vector may further contain a selection marker. Examples of the selection marker include drug resistance genes such as ampicillin, kanamycin, tetracycline, chloramphenicol, neomycin, hygromycin, or spectinomycin.

また、発現ベクターにおいて可食部への同化産物分配量調節遺伝子は、必要に応じて、好適なタンパク質精製用のタグ配列、または好適なスペーサー配列に結合されていてもよい。 In addition, in the expression vector, the gene controlling the amount of assimilate distribution to the edible part may be linked to a suitable tag sequence for protein purification or a suitable spacer sequence, if necessary.

また、上記形質転換体とは、上記発現ベクター又は可食部への同化産物分配量調節遺伝子が発現可能に導入された細胞、組織および器官のみならず、生物個体を含む意味である。このような形質転換体は、ナス科植物であり得る。また、形質転換体は、例えば、大腸菌等の微生物、動物等であってもよい。 The above-mentioned transformant includes not only cells, tissues, and organs into which the expression vector or the gene for regulating the amount of assimilate distribution to edible parts has been introduced in an expressible manner, but also individual organisms. Such a transformant may be a plant of the Solanaceae family. The transformant may also be, for example, a microorganism such as Escherichia coli, an animal, etc.

〔4.ナス科植物における可食部への同化産物分配量の調節の程度を判別する方法〕
本発明の一態様に係るナス科植物における可食部への同化産物分配量の調節の程度を判別する方法(判別方法)は、ナス科植物において、可食部への同化産物分配量が増加していること又は増加していないことを判別する。判別方法は、ナス科植物において、可食部への同化産物分配量が増加した個体を判別するために使用することができる。判別方法は、ナス科植物のゲノムに存在する、可食部への同化産物分配量の決定に関与する遺伝子の遺伝子型を判定することで、可食部への同化産物分配量に基づいてナス科植物を判別する。なお、判別方法において、可食部への同化産物分配量の概念には、あるナス科植物個体の可食部への同化産物分配量が、他のナス科植物個体と比較して相対的に多い又は少ないことを表す同化産物分配量の程度が含まれる。
4. Method for determining the degree of regulation of the amount of assimilates distributed to edible parts in Solanaceae plants
A method for discriminating the degree of regulation of the amount of assimilation product allocated to the edible part in a solanaceous plant (discrimination method) according to one embodiment of the present invention discriminates whether the amount of assimilation product allocated to the edible part is increased or not increased in the solanaceous plant. The discrimination method can be used to discriminate individuals of solanaceous plants in which the amount of assimilation product allocated to the edible part has increased. The discrimination method discriminates solanaceous plants based on the amount of assimilation product allocated to the edible part by determining the genotype of a gene involved in determining the amount of assimilation product allocated to the edible part, which is present in the genome of the solanaceous plant. Note that in the discrimination method, the concept of the amount of assimilation product allocated to the edible part includes the degree of assimilation product allocation, which indicates whether the amount of assimilation product allocated to the edible part of a certain solanaceous plant individual is relatively large or small compared to other solanaceous plant individuals.

ナス科植物、例えばトマトにおいては、可食部への同化産物分配量は、成長に伴って徐々に増加し、連続生産期にピークに達した後に一定になると考えられる(参考文献1:Saito et al. Hort. J. 89: 445-453, 2020を参照のこと)。すなわち、果房が着果し始めた又は茎部が肥大し始めた栽培初期は、可食部への同化産物分配量が少ない。したがって、特に、着果期又は茎部肥大期のような栽培初期における可食部への同化産物分配量を増加させることによって、収量を安定的に増加させることができる。 In solanaceae plants, such as tomatoes, the amount of assimilates distributed to the edible parts is thought to gradually increase with growth, peak during the continuous production period, and then plateau (see Reference 1: Saito et al. Hort. J. 89: 445-453, 2020). That is, in the early stages of cultivation when the fruit clusters begin to set or the stems begin to thicken, the amount of assimilates distributed to the edible parts is small. Therefore, by increasing the amount of assimilates distributed to the edible parts, especially in the early stages of cultivation such as the fruit setting or stem thickening periods, it is possible to stably increase the yield.

ナス科植物は、育種素材の候補植物であるか、育種のプロセスで得られた植物であり得る。育種素材の候補植物としては、例えば、交配に用いる親植物、及び、遺伝子組換え技術を利用した分子育種に用いられる植物が含まれる。また、育種のプロセスで得られた植物としては、例えば、ナス科植物のトマト、ジャガイモ、ナス、又はトウガラシを種内交雑した植物、及びこれらの後代系統である。また、ナス科植物は、ある品種に属するトマトと他の品種に属するトマトとの交雑植物のように品種間交雑した植物、及びその後代系統であってもよい。さらに、ナス科植物は、可食部への同化産物分配量が増加していることが分かっている品種同士を交雑した植物、及びその後代系統であってもよい。また、ナス科植物は、可食部への同化産物分配量が増加していることが分かっている品種と、可食部への同化産物分配量が増加しているか不明な品種とを交雑した植物、及びその後代系統であってもよい。さらに、ナス科植物は、可食部への同化産物分配量が増加しているか不明な品種同士を交雑した植物、及びその後代系統であってもよい。また、ナス科植物は、可食部への同化産物分配量が増加していることが分かっている品種と、可食部への同化産物分配量が増加していないことが分かっている品種とを交雑した植物、及びその後代系統であってもよい。また、ナス科植物は、可食部への同化産物分配量が増加していることが分かっている個体同士を交雑した植物、及びその後代系統であってもよい。 Solanaceae plants may be candidates for breeding materials or plants obtained by the breeding process. Candidate plants for breeding materials include, for example, parent plants used for crossbreeding and plants used for molecular breeding using recombinant gene technology. Plants obtained by the breeding process include, for example, plants obtained by intraspecific hybridization of tomato, potato, eggplant, or pepper, which are Solanaceae plants, and their progeny lines. Solanaceae plants may also be intervarietal hybridization plants, such as hybridization of a tomato belonging to one variety with a tomato belonging to another variety, and their progeny lines. Solanaceae plants may also be plants obtained by hybridization of varieties known to have an increased amount of assimilate distribution to edible parts, and their progeny lines. Solanaceae plants may also be plants obtained by hybridization of varieties known to have an increased amount of assimilate distribution to edible parts with varieties for which it is unknown whether the amount of assimilate distribution to edible parts has increased, and their progeny lines. Furthermore, the solanaceae plant may be a plant obtained by crossing varieties whose distribution amount of assimilates to edible parts is unknown, and its progeny. The solanaceae plant may also be a plant obtained by crossing varieties whose distribution amount of assimilates to edible parts is known to be increased with varieties whose distribution amount of assimilates to edible parts is known not to be increased, and its progeny. The solanaceae plant may also be a plant obtained by crossing individuals whose distribution amount of assimilates to edible parts is known to be increased, and its progeny.

本明細書において、植物とは、植物体の一部又は全部であってもよい。植物体の一部としては、例えば、繁殖素材(例えば、葉、枝、種子等)等が挙げられる。 In this specification, a plant may refer to a part or the whole of a plant body. Examples of parts of a plant body include propagation materials (e.g., leaves, branches, seeds, etc.).

判別方法は、以下に示すような分子マーカーを用いて、可食部への同化産物分配量調節遺伝子の変異の有無を検査することができる。このような分子マーカーについても、本発明の範疇に含まれる。 The method of identification can be to test for the presence or absence of a mutation in a gene that regulates the amount of assimilates distributed to the edible part using molecular markers such as those shown below. Such molecular markers are also included in the scope of the present invention.

分子マーカーは、ナス科植物において、下記(a)又は(b)のアミノ酸:
(a)配列番号1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質の870番目のアミノ酸に相当するアミノ酸;
(b)配列番号2に示すアミノ酸配列からなるタンパク質の402番目のアミノ酸に相当するアミノ酸;
に置換又は欠失を引き起こす変異の有無を検出する分子マーカーである。
The molecular marker is an amino acid sequence of the following (a) or (b) in a Solanaceae plant:
(a) an amino acid corresponding to the 870th amino acid of the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO:1;
(b) an amino acid corresponding to the 402nd amino acid of the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO:2;
It is a molecular marker that detects the presence or absence of mutations that cause substitutions or deletions in the chromosome.

配列番号1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質は、可食部への同化産物分配量調節遺伝子によりコードされたタンパク質であり、一例として、配列番号3に示す塩基配列からなる遺伝子によりコードされたタンパク質である。配列番号2に示すアミノ酸配列からなるタンパク質は、可食部への同化産物分配量調節遺伝子によりコードされたタンパク質であり、一例として、配列番号4に示す塩基配列からなる遺伝子によりコードされたタンパク質である。 The protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:1 is a protein encoded by a gene that regulates the amount of assimilates distributed to edible parts, and an example of such a protein is a protein encoded by a gene that consists of the base sequence shown in SEQ ID NO:3. The protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:2 is a protein encoded by a gene that regulates the amount of assimilates distributed to edible parts, and an example of such a protein is a protein encoded by a gene that consists of the base sequence shown in SEQ ID NO:4.

配列番号1又は2に示すアミノ酸配列からなるタンパク質は、基準となるトマト(S.リコペルシクム)由来のtfw.5.1遺伝子にコードされたタンパク質のアミノ酸配列からなる。ナス科植物においては、基準となるトマト由来のtfw.5.1遺伝子にコードされたタンパク質のアミノ酸配列に対して、上記(a)又は(b)のアミノ酸に相当する部分以外でもアミノ酸配列が異なる部分が含まれ得る。ナス科植物において、上記(a)又は(b)のアミノ酸に相当するアミノ酸の位置は、ホモロジー解析等の手法によって特定することができる。すなわち、ナス科植物の上記tfw.5.1遺伝子に対応する遺伝子(すなわち植物間で高度に保存されている遺伝子が存在する場合)において、「(a)又は(b)のアミノ酸に相当するアミノ酸」とは、ホモロジー解析等の手法によって、(a)又は(b)のアミノ酸に相当するとされたアミノ酸を指す。 The protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2 consists of the amino acid sequence of the protein encoded by the reference tfw. 5.1 gene derived from tomato (S. lycopersicum). In a solanaceae plant, the amino acid sequence may include a portion that differs from the amino acid sequence of the protein encoded by the reference tfw. 5.1 gene derived from tomato other than the portion corresponding to the amino acid (a) or (b) above. In a solanaceae plant, the position of the amino acid corresponding to the amino acid (a) or (b) above can be identified by a method such as homology analysis. That is, in a gene corresponding to the tfw. 5.1 gene of a solanaceae plant (i.e., when a gene highly conserved among plants exists), "an amino acid corresponding to the amino acid (a) or (b)" refers to an amino acid that is determined to be equivalent to the amino acid (a) or (b) by a method such as homology analysis.

なお、ホモロジー解析の方法としては、例えば、Needleman-Wunsch法やSmith-Waterman法等のPairwise Sequence Alignmentによる方法や、ClustalW法等のMultiple Sequence Alignmentによる方法が挙げられ、当業者であれば、これら方法に基づき、配列番号1又は2に示されるアミノ酸配列を基準配列として用いて、解析対象のアミノ酸配列中における「相当するアミノ酸」を理解することができる。 Methods for homology analysis include, for example, pairwise sequence alignment methods such as the Needleman-Wunsch method and the Smith-Waterman method, and multiple sequence alignment methods such as the ClustalW method. Those skilled in the art can use these methods to understand the "corresponding amino acids" in the amino acid sequence to be analyzed using the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2 as a reference sequence.

ナス科植物における、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質の相同タンパク質及び(a)のアミノ酸に相当するアミノ酸の一例を示す。配列番号5に示すアミノ酸配列からなるピーマン(C. annuum. var. glabriusculum_1)のタンパク質において、(a)のアミノ酸に相当するアミノ酸は、850番目のアミノ酸である。配列番号7に示すアミノ酸配列からなるピーマン(C.Annuum_Zunla)のタンパク質において、(a)のアミノ酸に相当するアミノ酸は、850番目のアミノ酸である。配列番号9に示すアミノ酸配列からなるジャガイモ(PGSC0003DMC400027859)のタンパク質において、(a)のアミノ酸に相当するアミノ酸は、871番目のアミノ酸である。配列番号11に示すアミノ酸配列からなるジャガイモ(Sotub05g017810.1.1)のタンパク質において、(a)のアミノ酸に相当するアミノ酸は、871番目のアミノ酸である。 The following shows an example of a homologous protein of a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:1 in a solanaceae plant, and an amino acid corresponding to the amino acid in (a). In a bell pepper (C. annuum. var. glabriusculum_1) protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:5, the amino acid corresponding to the amino acid in (a) is the 850th amino acid. In a bell pepper (C. Annuum_Zunla) protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:7, the amino acid corresponding to the amino acid in (a) is the 850th amino acid. In a potato (PGSC0003DMC400027859) protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:9, the amino acid corresponding to the amino acid in (a) is the 871st amino acid. In a potato (Sotub05g017810.1.1) protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:11, the amino acid corresponding to the amino acid in (a) is the 871st amino acid.

ナス科植物における、配列番号2に示すアミノ酸配列からなるタンパク質の相同タンパク質及び(b)のアミノ酸に相当するアミノ酸の一例を示す。配列番号13に示すアミノ酸配列からなるピーマン(C. annuum. var. glabriusculum_1)のタンパク質において、(b)のアミノ酸に相当するアミノ酸は、402番目のアミノ酸である。配列番号15に示すアミノ酸配列からなるピーマン(C.Annuum_Zunla)のタンパク質において、(b)のアミノ酸に相当するアミノ酸は、400番目のアミノ酸である。配列番号17に示すアミノ酸配列からなるジャガイモ(PGSC0003DMC400056411)のタンパク質において、(b)のアミノ酸に相当するアミノ酸は、401番目のアミノ酸である。配列番号19に示すアミノ酸配列からなるジャガイモ(Sotub05g016440.1.1)のタンパク質において、(b)のアミノ酸に相当するアミノ酸は、401番目のアミノ酸である。配列番号21に示すアミノ酸配列からなるナス(SMEL_003g177800)のタンパク質において、(b)のアミノ酸に相当するアミノ酸は、434番目のアミノ酸である。 The following shows an example of a homologous protein of a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:2 in a solanaceae plant, and an amino acid corresponding to the amino acid in (b). In a bell pepper (C. annuum. var. glabriusculum_1) protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:13, the amino acid corresponding to the amino acid in (b) is the 402nd amino acid. In a bell pepper (C. Annuum_Zunla) protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:15, the amino acid corresponding to the amino acid in (b) is the 400th amino acid. In a potato (PGSC0003DMC400056411) protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:17, the amino acid corresponding to the amino acid in (b) is the 401st amino acid. In a potato (Sotub05g016440.1.1) protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:19, the amino acid corresponding to the amino acid in (b) is the 401st amino acid. In the eggplant (SMEL_003g177800) protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:21, the amino acid corresponding to the amino acid in (b) is the 434th amino acid.

「(a)又は(b)のアミノ酸に相当するアミノ酸」は、一例として、(I)配列番号1又は2に示すアミノ酸配列からなるタンパク質における(a)又は(b)のアミノ酸、(II)配列番号1又は2に示すアミノ酸配列に対して、70%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質における(a)又は(b)のアミノ酸に相当するアミノ酸、又は、(III)配列番号1又は2に示すアミノ酸配列に対して、300個以下のアミノ酸が置換、欠失、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなるタンパク質における(a)又は(b)のアミノ酸に相当するアミノ酸である。 "An amino acid corresponding to amino acid (a) or (b)" is, for example, (I) an amino acid (a) or (b) in a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2, (II) an amino acid corresponding to amino acid (a) or (b) in a protein consisting of an amino acid sequence having a sequence identity of 70% or more to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2, or (III) an amino acid corresponding to amino acid (a) or (b) in a protein consisting of an amino acid sequence in which 300 or less amino acids have been substituted, deleted, added, or inserted relative to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2.

(a)又は(b)のアミノ酸に相当するアミノ酸に置換又は欠失を引き起こす変異の有無を検出する分子マーカーは、(a)及び(b)の両方のアミノ酸に相当するアミノ酸に置換又は欠失を引き起こす変異の有無を検出するものであってもよい。 A molecular marker that detects the presence or absence of a mutation that causes a substitution or deletion in an amino acid corresponding to amino acid (a) or (b) may be one that detects the presence or absence of a mutation that causes a substitution or deletion in an amino acid corresponding to both amino acids (a) and (b).

分子マーカーの一例は、ナス科植物における、
(a’)tfw.5.1遺伝子の翻訳開始点から2609番目の塩基に相当する塩基、又は、
(b’)tfw.5.1遺伝子の翻訳開始点から1204番目の塩基に相当する塩基自体(SNP)か、当該塩基を含む連続したポリヌクレオチドである。すなわち、判別方法は、上記(a’)又は(b’)の塩基に相当する塩基自体(SNP)か、当該塩基を含む連続したポリヌクレオチドを、可食部への同化産物分配量の調節に関する分子マーカーとして検査する工程を含む。
An example of a molecular marker is the
(a') a base corresponding to the 2609th base from the translation start site of the tfw.5.1 gene, or
(b') is the base itself (SNP) corresponding to the 1204th base from the translation start point of the tfw.5.1 gene, or a continuous polynucleotide containing the base. That is, the discrimination method includes a step of testing the base itself (SNP) corresponding to the base (a') or (b') above, or a continuous polynucleotide containing the base, as a molecular marker for regulating the amount of assimilate distribution to the edible part.

上記(a’)又は(b’)の塩基に相当する塩基は、アミノ酸置換を引き起こすSNPである。上記(a’)又は(b’)の塩基に相当する塩基を分子マーカーとして用いることで、上記(a)又は(b)のアミノ酸に相当するアミノ酸に置換又は欠失を引き起こす変異の有無を検出することができる。一例として、上記(a’)のtfw.5.1遺伝子の翻訳開始点から2609番目の塩基に相当する塩基は、配列番号3の塩基配列における2609番目の塩基である。また、上記(b’)のtfw.5.1遺伝子の翻訳開始点から1204番目の塩基に相当する塩基は、配列番号4の塩基配列における1204番目の塩基である。 The base corresponding to the base (a') or (b') above is a SNP that causes an amino acid substitution. By using the base corresponding to the base (a') or (b') above as a molecular marker, the presence or absence of a mutation that causes a substitution or deletion in an amino acid corresponding to the amino acid (a) or (b) above can be detected. As an example, the base corresponding to the 2609th base from the translation start point of the tfw.5.1 gene in (a') above is the 2609th base in the base sequence of SEQ ID NO:3. In addition, the base corresponding to the 1204th base from the translation start point of the tfw.5.1 gene in (b') above is the 1204th base in the base sequence of SEQ ID NO:4.

分子マーカーは、一例として、SNPマーカー、AFLP(分子増幅断片長多型)マーカー、RFLPマーカー、マイクロサテライトマーカー、SCARマーカー、CAPSマーカーである。 Examples of molecular markers include SNP markers, AFLP (amplified fragment length polymorphism) markers, RFLP markers, microsatellite markers, SCAR markers, and CAPS markers.

上記(a’)及び(b’)の塩基に相当する塩基自体、又は当該塩基を含む連続したポリヌクレオチドは、本実施例に記載されたSNPマーカー又はこれと同一視できるSNPマーカーである。SNPマーカーは、(i)SNPに相当する塩基自体、(ii)SNPを含む連続したポリヌクレオチド、又は、(iii)2つのSNPを含む連続したポリヌクレオチドであり得る。 The bases themselves corresponding to the above bases (a') and (b'), or consecutive polynucleotides containing said bases, are the SNP markers described in this embodiment or SNP markers that can be identified therewith. The SNP markers can be (i) the bases themselves corresponding to the SNP, (ii) consecutive polynucleotides containing the SNP, or (iii) consecutive polynucleotides containing two SNPs.

(i:SNPマーカー)
SNPは、DNAの塩基配列中のある特定の領域内に一塩基の変異が見られるDNA多型を意味している。SNPマーカーにおいて、SNPは、トマト(S.リコペルシクム)のゲノム配列を基準とした一塩基多型である。基準植物であるトマト(S.リコペルシクム)のゲノム配列は、solgenomics FTPサイト(ftp://ftp.solgenomics.net/genomes/Solanum_lycopersicum/annotation/ITAG4.1_release/)に公表されている。
(i: SNP marker)
SNP means a DNA polymorphism in which a single base mutation is observed in a specific region in the DNA base sequence. In the SNP marker, the SNP is a single nucleotide polymorphism based on the genome sequence of tomato (S. lycopersicum). The genome sequence of the reference plant tomato (S. lycopersicum) is published on the solgenomics FTP site (ftp://ftp.solgenomics.net/genomes/Solanum_lycopersicum/annotation/ITAG4.1_release/).

「(a’)及び(b’)の塩基」とは、本実施例に記載されたSNPマーカーである。「(a’)及び(b’)の塩基に相当する塩基」とは、本実施例に記載されたSNPマーカーと同一視できるSNPマーカーである。「(a’)及び(b’)の塩基」は、tfw.5.1遺伝子上の変異である。tfw.5.1遺伝子は、基準となるトマト(S.リコペルシクム)由来の塩基配列からなる。ナス科植物においては、基準となる塩基配列に対してSNP以外の部分でも塩基配列が異なる部分が含まれ得る。このSNPマーカーが位置するゲノム上の領域は、多数のナス科植物間で保存されているため、ホモロジー解析等の手法によって、このSNPマーカーを特定することができる。ホモロジー解析の手法としては、「相当するアミノ酸」を特定する場合と同様の手法を用いることができる。 "Bases (a') and (b')" are the SNP markers described in this embodiment. "Bases corresponding to bases (a') and (b')" are SNP markers that can be identified with the SNP markers described in this embodiment. "Bases (a') and (b')" are mutations in the tfw. 5.1 gene. The tfw. 5.1 gene consists of a base sequence derived from the reference tomato (S. lycopersicum). In solanaceae plants, the base sequence may include a portion other than the SNP that differs from the reference base sequence. The region on the genome where this SNP marker is located is conserved among many solanaceae plants, so this SNP marker can be identified by a method such as homology analysis. As a method of homology analysis, the same method as that for identifying the "corresponding amino acid" can be used.

すなわち、他のナス科植物において、tfw.5.1遺伝子に対応する遺伝子(すなわち植物間で高度に保存されている遺伝子)が存在する場合、「(a’)及び(b’)の塩基に相当する塩基」とは、ホモロジー検索等の手法によって、(a’)及び(b’)の塩基に相当するとされたtfw.5.1遺伝子に対応する遺伝子上の塩基を指す。例えば、後述する(a2’)及び(b2’)に記載のポリヌクレオチドや、(a3’)及び(b3’)に記載のポリヌクレオチドが、tfw.5.1遺伝子に対応する遺伝子の一例である。 That is, when a gene corresponding to the tfw.5.1 gene (i.e., a gene highly conserved among plants) exists in another Solanaceae plant, "bases corresponding to bases (a') and (b')" refers to bases in the gene corresponding to the tfw.5.1 gene that are determined to correspond to bases (a') and (b') by a method such as a homology search. For example, the polynucleotides described in (a2') and (b2') and the polynucleotides described in (a3') and (b3') described below are examples of genes corresponding to the tfw.5.1 gene.

ナス科植物における、配列番号3に示すtfw.5.1遺伝子のCDSの塩基配列からなる遺伝子の相同遺伝子及び(a’)の塩基に相当する塩基の一例を示す。配列番号6に示す塩基配列からなるピーマン(C. annuum. var. glabriusculum_1)の遺伝子において、(a’)の塩基に相当する塩基は、2549番目の塩基である。配列番号8に示す塩基配列からなるピーマン(C.Annuum_Zunla)の遺伝子において、(a’)の塩基に相当する塩基は、2549番目の塩基である。配列番号10に示す塩基配列からなるジャガイモ(PGSC0003DMC400027859)の遺伝子において、(a’)の塩基に相当する塩基は、2612番目の塩基である。配列番号12に示す塩基配列からなるジャガイモ(Sotub05g017810.1.1)の遺伝子において、(a’)の塩基に相当する塩基は、2612番目の塩基である。 The following shows an example of a homologous gene of a gene consisting of the CDS base sequence of the tfw.5.1 gene shown in SEQ ID NO:3 in a solanaceae plant, and a base corresponding to the base (a'). In the gene of bell pepper (C. annuum. var. glabriusculum_1) consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO:6, the base corresponding to the base (a') is the 2549th base. In the gene of bell pepper (C. Annuum_Zunla) consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO:8, the base corresponding to the base (a') is the 2549th base. In the gene of potato (PGSC0003DMC400027859) consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO:10, the base corresponding to the base (a') is the 2612th base. In the gene of potato (Sotub05g017810.1.1) consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO:12, the base corresponding to the base (a') is the 2612th base.

ナス科植物における、配列番号4に示すtfw.5.1遺伝子のCDSの塩基配列からなる遺伝子の相同遺伝子及び(b’)の塩基に相当する塩基の一例を示す。配列番号14に示す塩基配列からなるピーマン(C. annuum. var. glabriusculum_1)の遺伝子において、(b’)の塩基に相当する塩基は、1204番目の塩基である。配列番号16に示す塩基配列からなるピーマン(C.Annuum_Zunla)の遺伝子において、(b’)の塩基に相当する塩基は、1198番目の塩基である。配列番号18に示す塩基配列からなるジャガイモ(PGSC0003DMC400056411)の遺伝子において、(b’)の塩基に相当する塩基は、1201番目の塩基である。配列番号20に示す塩基配列からなるジャガイモ(Sotub05g016440.1.1)の遺伝子において、(b’)の塩基に相当する塩基は、1201番目の塩基である。配列番号22に示す塩基配列からなるナス(SMEL_003g177800)の遺伝子において、(b’)の塩基に相当する塩基は、1300番目の塩基である。 An example of a homologous gene of a gene consisting of the base sequence of the CDS of the tfw.5.1 gene shown in SEQ ID NO: 4 in a solanaceae plant and a base corresponding to the base (b') is shown. In the gene of bell pepper (C. annuum. var. glabriusculum_1) consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 14, the base corresponding to the base (b') is the 1204th base. In the gene of bell pepper (C. Annuum_Zunla) consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 16, the base corresponding to the base (b') is the 1198th base. In the gene of potato (PGSC0003DMC400056411) consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 18, the base corresponding to the base (b') is the 1201st base. In the gene of potato (Sotub05g016440.1.1) consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 20, the base corresponding to the base (b') is the 1201st base. In the eggplant (SMEL_003g177800) gene consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO:22, the base corresponding to the (b') base is the 1300th base.

分子マーカーは、上記の(a’)又は(b’)のSNPからなるSNPマーカーである。このSNPマーカーは、本発明者らが新たに同定したSNPマーカーであり、当業者は、このSNPマーカーのそれぞれのSNPを表す塩基配列に基づき、当該SNPマーカーのゲノム上の位置を特定することができる。 The molecular marker is a SNP marker consisting of the above SNP (a') or (b'). This SNP marker is a SNP marker newly identified by the present inventors, and a person skilled in the art can identify the position of the SNP marker on the genome based on the base sequence representing each SNP of this SNP marker.

(a’)のSNP(以下、SNP(a’)ともいう)は、tfw.5.1遺伝子の翻訳開始点から2609番目の塩基又はこれに相当する塩基の多型を示している。また、(b’)のSNP(以下、SNP(b’)ともいう)は、tfw.5.1遺伝子の翻訳開始点から1204番目の塩基又はこれに相当する塩基の多型を示している。 SNP (a') (hereinafter also referred to as SNP(a')) indicates a polymorphism at the 2609th base from the translation start point of the tfw.5.1 gene or a base equivalent thereto. SNP (b') (hereinafter also referred to as SNP(b')) indicates a polymorphism at the 1204th base from the translation start point of the tfw.5.1 gene or a base equivalent thereto.

分子マーカーは、(a’’)SNP(a’)がAであるか、又は、(b’’)SNP(b’)がTであるとき、当該ナス科植物は可食部への同化産物分配量が増加していると判定することができる。また、分子マーカーは、SNP(a’)及びSNP(b’)をハプロタイプブロックとして解析することにより、ナス科植物における可食部への同化産物分配量を判定してもよい。ここで、ナス科植物は可食部への同化産物分配量が増加しているとは、あるナス科植物個体の可食部への同化産物分配量が、他のナス科植物個体と比較して相対的に多いことが意図される。 When (a'') SNP (a') is A or (b'') SNP (b') is T, the molecular marker can determine that the amount of assimilates distributed to the edible parts of the Solanaceae plant is increased. The molecular marker can also determine the amount of assimilates distributed to the edible parts of a Solanaceae plant by analyzing SNP (a') and SNP (b') as a haplotype block. Here, when the amount of assimilates distributed to the edible parts of a Solanaceae plant is increased, it is intended that the amount of assimilates distributed to the edible parts of a certain Solanaceae plant individual is relatively large compared to other Solanaceae plant individuals.

(ii:SNPを含むポリヌクレオチド)
分子マーカーは、SNP(a’)を含む連続したポリヌクレオチド(以下、ポリヌクレオチド(a’)ともいう)、又は、SNP(b’)を含む連続したポリヌクレオチド(以下、ポリヌクレオチド(b’)ともいう)であってもよい。
(ii: Polynucleotides containing SNPs)
The molecular marker may be a contiguous polynucleotide containing SNP (a') (hereinafter also referred to as polynucleotide (a')), or a contiguous polynucleotide containing SNP (b') (hereinafter also referred to as polynucleotide (b')).

ポリヌクレオチド(a’)は、(a1’)tfw.5.1遺伝子の塩基配列において、SNP(a’)を含む領域の塩基配列からなるポリヌクレオチド、(a2’)(a1’)のポリヌクレオチドの塩基配列において、SNP(a’)以外の塩基配列に対して、1又は数個の塩基が置換、欠失、付加又は挿入された塩基配列からなり、ナス科植物における可食部への同化産物分配量を判定する機能を有するポリヌクレオチド、又は、(a3’)(a1’)のポリヌクレオチドの塩基配列において、SNP(a’)以外の塩基配列に対して、90%以上の同一性を有する塩基配列からなり、ナス科植物における可食部への同化産物分配量を判定する機能を有するポリヌクレオチドである。 Polynucleotide (a') is a polynucleotide consisting of the base sequence of a region containing SNP (a') in the base sequence of the tfw.5.1 gene (a1'), a polynucleotide consisting of a base sequence in which one or several bases have been substituted, deleted, added, or inserted in the base sequence of the polynucleotide (a2') (a1') with respect to the base sequence other than SNP (a') and having the function of determining the amount of assimilate distributed to the edible parts of a Solanaceae plant, or a polynucleotide consisting of a base sequence having 90% or more identity with the base sequence other than SNP (a') in the base sequence of the polynucleotide (a3') (a1') and having the function of determining the amount of assimilate distributed to the edible parts of a Solanaceae plant.

ポリヌクレオチド(b’)は、(b1’)tfw.5.1遺伝子の塩基配列において、SNP(b’)を含む領域の塩基配列からなるポリヌクレオチド、(b2’)(b1’)のポリヌクレオチドの塩基配列において、SNP(b’)以外の塩基配列に対して、1又は数個の塩基が置換、欠失、付加又は挿入された塩基配列からなり、ナス科植物における可食部への同化産物分配量を判定する機能を有するポリヌクレオチド、又は、(b3’)(b1’)のポリヌクレオチドの塩基配列において、SNP(b’)以外の塩基配列に対して、90%以上の同一性を有する塩基配列からなり、ナス科植物における可食部への同化産物分配量を判定する機能を有するポリヌクレオチドである。 Polynucleotide (b') is a polynucleotide consisting of the base sequence of a region containing SNP (b') in the base sequence of the tfw.5.1 gene (b1'); (b2') is a polynucleotide consisting of a base sequence in which one or several bases have been substituted, deleted, added or inserted relative to the base sequence other than SNP (b') in the base sequence of the polynucleotide (b1') and has the function of determining the amount of assimilate distributed to the edible parts of a Solanaceae plant; or (b3') is a polynucleotide consisting of a base sequence having 90% or more identity to the base sequence other than SNP (b') in the base sequence of the polynucleotide (b1') and has the function of determining the amount of assimilate distributed to the edible parts of a Solanaceae plant.

(a1’)及び(b1’)のポリヌクレオチドは、例えば、tfw.5.1遺伝子の塩基配列に基づき、可食部への同化産物分配量の増加したナス科植物(例えば、可食部への同化産物分配量の多いトマト(S.リコペルシクムのオランダF1品種)から得ることができる。 The polynucleotides (a1') and (b1') can be obtained, for example, from a Solanaceae plant with increased assimilate distribution to the edible part based on the base sequence of the tfw.5.1 gene (for example, a tomato (Dutch F1 variety of S. lycopersicum) with increased assimilate distribution to the edible part).

(a2’)及び(b2’)のポリヌクレオチドは、(a1’)及び(b1’)のポリヌクレオチドの塩基配列において、SNP(a’)及び(b’)に相当する塩基は保存され、それ以外の塩基配列に、数個(例えば1~10個、好ましくは1~5個、より好ましくは1、2または3個)の塩基の修飾(置換、欠失、挿入または付加)を含むものであり得る。このようなポリヌクレオチドの塩基配列は、当該技術分野における当業者にとって明らかであり、上述したデータベースに登録されているトマト(S.リコペルシクム)のゲノム配列を参照することにより、又は、可食部への同化産物分配量の多いナス科植物のゲノム上におけるSNPの近傍領域の塩基配列を解読することにより、決定することができる。 In the polynucleotides (a2') and (b2'), the bases corresponding to SNPs (a') and (b') in the base sequences of the polynucleotides (a1') and (b1') are conserved, and the remaining base sequences may contain modifications (substitutions, deletions, insertions, or additions) of several bases (e.g., 1 to 10, preferably 1 to 5, and more preferably 1, 2, or 3). The base sequences of such polynucleotides are clear to those skilled in the art, and can be determined by referring to the genome sequence of tomato (S. lycopersicum) registered in the above-mentioned database, or by deciphering the base sequence of the region adjacent to the SNP on the genome of a solanaceae plant that distributes a large amount of assimilates to the edible parts.

(a3’)及び(b3’)のポリヌクレオチドは、(a1’)及び(b1’)のポリヌクレオチドの塩基配列において、SNP(a’)及び(b’)に相当する塩基は保存され、それ以外の塩基配列に対して、例えば、90%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、又は99%以上の同一性を有するものであり得る。このような塩基配列の同一性は、例えば、BLAST、FASTA等の解析ソフトウェアを用いて、2つの塩基配列をアライメントすることによって決定することができる。 In the polynucleotides (a3') and (b3'), the bases corresponding to SNPs (a') and (b') in the base sequences of the polynucleotides (a1') and (b1') are conserved, and the bases may have an identity of, for example, 90% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more to the remaining base sequences. The identity of such base sequences can be determined, for example, by aligning the two base sequences using analysis software such as BLAST or FASTA.

(a’’)ポリヌクレオチド(a’)におけるSNP(a’)に相当する塩基がAであるか、又は、(b’’)ポリヌクレオチド(b’)におけるSNP(b’)に相当する塩基がTであるときに、当該ナス科植物は可食部への同化産物分配量が増加していると判定することができる。分子マーカーは、ポリヌクレオチド(a’)及び(b’)をハプロタイプブロックとして解析することにより、ナス科植物は可食部への同化産物分配量を判定してもよい。 When (a'') the base corresponding to SNP (a') in polynucleotide (a') is A, or (b'') the base corresponding to SNP (b') in polynucleotide (b') is T, it can be determined that the amount of assimilates distributed to the edible parts of the Solanaceae plant is increased. The molecular marker may be used to determine the amount of assimilates distributed to the edible parts of the Solanaceae plant by analyzing polynucleotides (a') and (b') as haplotype blocks.

(iii:2つのSNPを含むポリヌクレオチド)
分子マーカーは、SNP(a’)及びSNP(b’)を含む連続したポリヌクレオチド(以下、ポリヌクレオチド(c’)ともいう)であってもよい。ポリヌクレオチド(c’)は、SNP(a’)とSNP(b’)との部位間の領域を、SNP(a’)及びSNP(b’)の部位と共に含んでいる。ポリヌクレオチド(c’)は、例えば、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物における対応するSNP(a’)及びSNP(b’)の部位間の領域を参照することで得られる。ポリヌクレオチド(c’)の塩基配列は、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物の塩基配列と少なくとも部分的に一致する。
(iii: polynucleotide containing two SNPs)
The molecular marker may be a continuous polynucleotide (hereinafter also referred to as polynucleotide (c')) containing SNP (a') and SNP (b'). Polynucleotide (c') contains the region between SNP (a') and SNP (b') together with the sites of SNP (a') and SNP (b'). Polynucleotide (c') is obtained, for example, by referring to the region between the corresponding sites of SNP (a') and SNP (b') in a solanaceae plant with increased assimilate distribution to edible parts. The base sequence of polynucleotide (c') at least partially coincides with the base sequence of a solanaceae plant with increased assimilate distribution to edible parts.

上述した分子マーカーを用いて、ナス科植物における可食部への同化産物分配量を判定する方法としては特に限定されず、例えば、SNPを検出する公知のSNP分析方法を用いることができる。このような公知のSNP分析方法には、ナス科植物の被検体のPCR増幅断片中のSNPを検出することによりSNP分析する方法が含まれる。 The method for determining the amount of assimilates distributed to the edible parts of a solanaceae plant using the above-mentioned molecular markers is not particularly limited, and for example, a known SNP analysis method for detecting SNPs can be used. Such known SNP analysis methods include a method of SNP analysis by detecting SNPs in PCR amplified fragments of a solanaceae plant specimen.

判別方法は、分子マーカーを含む領域を増幅するプライマーセットを用いて、ナス科植物のDNAにおける前記領域を増幅してもよい。このようなプライマーセットは、一例として、SNP(a’)及びSNP(b’)の少なくとも一方を含む領域を増幅するプライマーセットである。 The discrimination method may involve amplifying a region in the DNA of a solanaceae plant using a primer set that amplifies the region including a molecular marker. One example of such a primer set is a primer set that amplifies a region including at least one of SNP (a') and SNP (b').

ナス科植物の被検体のDNAにおける前記領域の増幅は、ナス科植物の被検体から抽出したDNAを鋳型にして、SNPを含む領域を増幅するプライマーを用いて、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)により行うことができる。そして、得られた増幅断片におけるSNPの塩基(遺伝子型)を決定し、決定された塩基(遺伝子型)とナス科植物における可食部への同化産物分配量との関係を示すデータに基づいて、ナス科植物における可食部への同化産物分配量を判定する。 The region in the DNA of a solanaceae plant specimen can be amplified by polymerase chain reaction (PCR) using primers that amplify the region containing the SNP, with DNA extracted from the solanaceae plant specimen as a template. The base (genotype) of the SNP in the resulting amplified fragment is then determined, and the amount of assimilate distributed to the edible parts of the solanaceae plant is determined based on data showing the relationship between the determined base (genotype) and the amount of assimilate distributed to the edible parts of the solanaceae plant.

PCRにおいて用いるプライマーセットは、標的のSNPを含む領域のDNA断片を増幅することができるものである限り、特に限定されず、増幅断片の長さが短くなるようにプライマーセットを設計してもよい。例えば、プライマー増幅断片の長さが、好ましくは、700塩基対(bp)以下、200bp以下、150bp以下、120bp以下、又は100bp以下となるようにプライマーセットを設計する。プライマーセットは、フォワードプライマーである第1のプライマーと、リバースプライマーである第2のプライマーとが含まれる。これらのプライマーの長さは、例えば、15bp以上、16bp以上、17bp以上、18bp以上、または19bp以上であってもよく、50塩基bp以下、40bp以下、または30bp以下であってもよい。 The primer set used in PCR is not particularly limited as long as it can amplify a DNA fragment in a region containing the target SNP, and the primer set may be designed so that the length of the amplified fragment is short. For example, the primer set is designed so that the length of the primer amplified fragment is preferably 700 base pairs (bp) or less, 200 bp or less, 150 bp or less, 120 bp or less, or 100 bp or less. The primer set includes a first primer that is a forward primer and a second primer that is a reverse primer. The length of these primers may be, for example, 15 bp or more, 16 bp or more, 17 bp or more, 18 bp or more, or 19 bp or more, or 50 bp or less, 40 bp or less, or 30 bp or less.

SNP(a’)を含む領域を増幅するプライマーセットは、例えば、配列番号23に示される塩基配列における15以上の連続する塩基を含む第1のプライマーと、配列番号24に示される塩基配列における15以上の連続する塩基を含む第2のプライマーとからなる、プライマーセットである。このプライマーセットを用いることで、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物においては、配列番号25に示す塩基配列からなるPCR増幅産物が得られ、SNP(a’)に相当する塩基を検出することができる。 The primer set for amplifying the region containing SNP (a') is, for example, a primer set consisting of a first primer containing 15 or more consecutive bases in the base sequence shown in SEQ ID NO: 23 and a second primer containing 15 or more consecutive bases in the base sequence shown in SEQ ID NO: 24. By using this primer set, in a Solanaceae plant with increased distribution of assimilates to the edible part, a PCR amplification product consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 25 can be obtained, and the base corresponding to SNP (a') can be detected.

SNP(b’)を含む領域を増幅するプライマーセットは、例えば、配列番号26に示される塩基配列における15以上の連続する塩基を含む第3のプライマーと、配列番号27に示される塩基配列における15以上の連続する塩基を含む第4のプライマーとからなる、プライマーセットである。このプライマーセットを用いることで、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物においては、配列番号28に示す塩基配列からなるPCR増幅産物が得られ、SNP(b’)に相当する塩基を検出することができる。 The primer set that amplifies the region containing SNP (b') is, for example, a primer set consisting of a third primer containing 15 or more consecutive bases in the base sequence shown in SEQ ID NO: 26 and a fourth primer containing 15 or more consecutive bases in the base sequence shown in SEQ ID NO: 27. By using this primer set, in a Solanaceae plant in which the amount of assimilates distributed to the edible part is increased, a PCR amplification product consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 28 can be obtained, and the base corresponding to SNP (b') can be detected.

SNP分析におけるPCRは、単独のプライマーセットを含む反応系でDNA断片を増幅するシングルプレックスPCR、または、複数のプライマーセットを含む反応系で遺伝子増幅するマルチプレックスPCR、のいずれであってもよい。マルチプレックスPCRの場合は、異なる波長を有する蛍光物質(例えば、NED、6-FAM、VIC、PET)により標識したプライマーセットを混合してもよい。 The PCR used in SNP analysis may be either singleplex PCR, which amplifies DNA fragments in a reaction system containing a single primer set, or multiplex PCR, which amplifies genes in a reaction system containing multiple primer sets. In the case of multiplex PCR, primer sets labeled with fluorescent substances having different wavelengths (e.g., NED, 6-FAM, VIC, PET) may be mixed.

PCRの反応条件は、用いるDNAポリメラーゼおよびPCR装置の種類、増幅断片の長さ等に応じて適宜に設定され得る。サイクル条件としては、変性工程、アニーリング工程および伸長工程の3工程を1サイクルとする3ステップPCR法、および、変性工程とアニーリングおよび伸長工程との2工程を1サイクルとする2ステップPCR法を適用することができる。PCR反応条件の一例としては、90~100℃で40~60秒(例えば、95℃で50秒)、次いで、90~100℃(例えば、95℃)で5秒、アニーリング10~20秒(例えば、15秒)、及び65~80℃で10~30秒(例えば、72℃で20秒)の30~60サイクル(例えば、40サイクル)などである。アニーリング温度は、60~70℃(例えば、66℃)の初期アニーリング温度から50~60℃(例えば、56℃)の最終アニーリング温度まで、所定サイクル毎に段階的に低下させる条件が挙げられる。鋳型となるDNAの状態に応じて、SNPを安定的に検出するために、PCR反応条件を調整してもよい。 The PCR reaction conditions can be appropriately set according to the type of DNA polymerase and PCR device used, the length of the amplified fragment, etc. As cycle conditions, a three-step PCR method in which one cycle is a denaturation step, an annealing step, and an extension step, and a two-step PCR method in which one cycle is a denaturation step, an annealing step, and an extension step, can be applied. An example of the PCR reaction conditions is 90-100°C for 40-60 seconds (e.g., 50 seconds at 95°C), followed by 90-100°C (e.g., 95°C) for 5 seconds, annealing for 10-20 seconds (e.g., 15 seconds), and 65-80°C for 10-30 seconds (e.g., 20 seconds at 72°C) for 30-60 cycles (e.g., 40 cycles). The annealing temperature can be reduced stepwise every predetermined cycle from an initial annealing temperature of 60-70°C (e.g., 66°C) to a final annealing temperature of 50-60°C (e.g., 56°C). Depending on the state of the template DNA, PCR reaction conditions may be adjusted to stably detect SNPs.

SNP分析におけるPCRとして、PCRによる増幅およびSNPマーカーの特定を行うTaqMan(登録商標)-PCR法、Tm-shiftジェノタイピング法(Fukuoka et al., Breed Sci 58:461-464, 2008)のようなリアルタイムPCRを用いてもよい。すなわち、プライマーセットを用いて増幅した増幅断片に含まれるSNPを検出するTaqMan(登録商標)プローブをさらに用いてもよい。リアルタイムPCR法を用いることにより、高処理能力の判別方法を提供することができる。なお、PCRにより増幅した増幅断片においてSNPを特定する方法としては、自動DNAシークエンサー等を用いて増幅断片の塩基配列を決定することにより、解析してもよい。 As the PCR in the SNP analysis, real-time PCR such as TaqMan (registered trademark)-PCR method and Tm-shift genotyping method (Fukuoka et al., Breed Sci 58:461-464, 2008) that amplifies by PCR and identifies SNP markers may be used. That is, a TaqMan (registered trademark) probe that detects SNPs contained in the amplified fragment amplified using a primer set may be further used. By using the real-time PCR method, a high-throughput discrimination method can be provided. Note that, as a method for identifying SNPs in the amplified fragment amplified by PCR, analysis may be performed by determining the base sequence of the amplified fragment using an automatic DNA sequencer or the like.

ナス科植物の被検体から、PCRにより増幅するDNAを抽出する方法としては、特に限定されず、公知のDNA抽出方法を用いることができる。また、市販のDNA抽出キットを用いて、DNAを抽出してもよい。被検体の種類および夾雑物の量等に応じて、DNA抽出工程の前に、適宜に前処理を行ってもよい。また、被検体から抽出されたDNAは、PCR反応において鋳型として用いるために、必要に応じて洗浄または精製してもよい。さらに、被検体から抽出されたDNAを2種類の制限酵素で消化した制限酵素切断断片をPCRにより増幅してもよい。 The method for extracting DNA to be amplified by PCR from a solanaceae plant specimen is not particularly limited, and any known DNA extraction method can be used. DNA may also be extracted using a commercially available DNA extraction kit. Depending on the type of specimen and the amount of impurities, etc., pretreatment may be performed appropriately before the DNA extraction step. Furthermore, the DNA extracted from the specimen may be washed or purified as necessary in order to use it as a template in the PCR reaction. Furthermore, the DNA extracted from the specimen may be digested with two types of restriction enzymes, and the restriction enzyme cleavage fragments may be amplified by PCR.

また、ナス科植物における可食部への同化産物分配量を判定する方法においては、SNP(a’)及びSNP(b’)と連鎖不平衡状態にある遺伝子多型を分析し、SNP(a’)及びSNP(b’)を同定してもよい。上記連鎖不平衡状態は、一例として、連鎖不平衡係数が0.9以上の連鎖不平衡状態である。 In addition, in a method for determining the amount of assimilates distributed to edible parts of a Solanaceae plant, genetic polymorphisms in linkage disequilibrium with SNP(a') and SNP(b') may be analyzed to identify SNP(a') and SNP(b'). One example of the linkage disequilibrium state is a linkage disequilibrium state with a linkage disequilibrium coefficient of 0.9 or more.

判別方法によれば、分子マーカーにより、被験ナス科植物が、可食部への同化産物分配量が増加しているか否かを判定することができる。したがって、判定結果に基づき可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物及びその後代系統を選抜することができる。 According to the discrimination method, it is possible to determine whether the amount of assimilates distributed to the edible parts of a test Solanaceae plant is increased by using molecular markers. Therefore, based on the determination results, it is possible to select Solanaceae plants and their progeny that have increased amounts of assimilates distributed to the edible parts.

〔5.可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物〕
本発明の一態様に係る可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物は、後述する製造方法によって得られる植物である。可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物は、上述した分子マーカーで特定される上述したSNPを有し、可食部への同化産物分配量が増加した植物である。
[5. Solanaceae plants with increased assimilate distribution to edible parts]
A solanaceae plant with increased assimilate distribution to edible parts according to one embodiment of the present invention is a plant obtained by the production method described below. The solanaceae plant with increased assimilate distribution to edible parts is a plant having the above-mentioned SNP identified by the above-mentioned molecular marker, and has increased assimilate distribution to edible parts.

本発明の一態様に係る可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物は、後述する製造方法に示すように、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物と、他のナス科植物とを交雑して得られた植物及びその後代系統から、上述した分子マーカーを用いて可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を判別することで得られる。なお、上述したSNPを有するように遺伝子工学的に改変した、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物についても、本発明の範疇に含まれる。 As shown in the production method described below, a solanaceae plant having an increased amount of assimilates distributed to edible parts according to one embodiment of the present invention can be obtained by crossbreeding a solanaceae plant having an increased amount of assimilates distributed to edible parts with another solanaceae plant, and identifying the solanaceae plant having an increased amount of assimilates distributed to edible parts from the resulting plant and its progeny using the molecular markers described above. Note that solanaceae plants having an increased amount of assimilates distributed to edible parts that have been genetically engineered to have the SNPs described above are also included in the scope of the present invention.

〔6.可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を製造する方法〕
本発明の一態様に係る製造方法は、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を製造する方法であって、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物と、他のナス科植物とを種内交雑する交雑工程と、前記交雑工程により得られたナス科植物又はその後代系統のナス科植物から、上述した判別方法によって、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を識別する識別工程とを含む。
[6. Method for producing a solanaceous plant having increased amount of assimilates distributed to edible parts]
A production method according to one embodiment of the present invention is a method for producing a Solanaceae plant having an increased amount of assimilate distribution to edible parts, and includes a hybridization step of intraspecifically hybridizing a Solanaceae plant having an increased amount of assimilate distribution to edible parts with another Solanaceae plant, and an identification step of identifying a Solanaceae plant having an increased amount of assimilate distribution to edible parts from the Solanaceae plant obtained by the hybridization step or a Solanaceae plant of a progeny thereof by the discrimination method described above.

したがって、上述した分子マーカー、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物、及び、ナス科植物における可食部への同化産物分配量の調節の程度を判別する方法に関する説明を、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を製造する方法の説明に援用する。 Therefore, the above-mentioned explanations regarding the molecular markers, the solanaceae plants with increased distribution of assimilates to the edible parts, and the method for determining the degree of regulation of the distribution of assimilates to the edible parts in solanaceae plants are used to explain the method for producing solanaceae plants with increased distribution of assimilates to the edible parts.

交雑工程において、親植物として使用する可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物は、本発明の一態様に係る可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物であり得る。また、交雑工程において用いる可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物は、本発明の一態様に係るナス科植物における可食部への同化産物分配量の調節の程度を判別する方法により選抜された可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物であってもよい。すなわち、本発明の一態様に係る製造方法は、前記交雑工程の前に、本発明の一態様に係るナス科植物における可食部への同化産物分配量の調節の程度を判別する方法により、被験ナス科植物から可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を識別する識別工程をさらに含み得る。 In the hybridization step, the solanaceae plant with increased assimilate distribution to edible parts used as a parent plant may be a solanaceae plant with increased assimilate distribution to edible parts according to one embodiment of the present invention. In addition, the solanaceae plant with increased assimilate distribution to edible parts used in the hybridization step may be a solanaceae plant with increased assimilate distribution to edible parts selected by a method for determining the degree of regulation of the amount of assimilate distribution to edible parts in a solanaceae plant according to one embodiment of the present invention. In other words, the production method according to one embodiment of the present invention may further include, prior to the hybridization step, an identification step of identifying a solanaceae plant with increased assimilate distribution to edible parts from a test solanaceae plant by a method for determining the degree of regulation of the amount of assimilate distribution to edible parts in a solanaceae plant according to one embodiment of the present invention.

識別工程は、本発明の一態様に係るナス科植物における可食部への同化産物分配量の調節の程度を判別する方法により、交雑工程により得られたナス科植物又はその後代系統のナス科植物から、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を識別する。 The identification step uses a method for determining the degree of regulation of the amount of assimilate distribution to the edible parts in a solanaceae plant according to one embodiment of the present invention to identify a solanaceae plant with an increased amount of assimilate distribution to the edible parts from among the solanaceae plants obtained by the hybridization step or from the solanaceae plants of the progeny lineage.

本発明の一態様に係る製造方法によれば、分子マーカーによりナス科植物において可食部への同化産物分配量の調節の程度を判定し、判定結果に基づき選抜した可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を製造することができる。 According to a production method according to one aspect of the present invention, the degree of regulation of the amount of assimilates distributed to the edible parts of a Solanaceae plant can be determined using molecular markers, and a Solanaceae plant with increased amount of assimilates distributed to the edible parts can be produced based on the determination results.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims. The technical scope of the present invention also includes embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in different embodiments.

〔材料及び方法〕
(組換え型自殖系統の構築)
高収量ビーフステーキ型オランダF1品種「Geronimo」及び高糖度の大玉日本F1品種「Momotaro8」を交雑親として用いた。植物は全て三重県津市の農研機構野菜花き研究部門にある温室内の土が入ったポット中で栽培した。この交雑は四元交雑に相当し、2つのF1品種(G1世代)の4つの親系統を祖先(G0世代)としている。図1は、2つのF1品種の交配に由来する組換え型自殖系統の構築及びそのQTLマッピングの概要を説明する図である。図1に示すように、「Geronimo」(P1;G1)及び「Momotaro8」(P2;G1)を、240株からなる四元F1群(G1F1)を生成するために交配した。ついで、各G1F1植物からの単粒系統法による自殖の繰り返しにより、四元組換え型自殖系統を育成した。G1F6世代の206の組換え型自殖系統を得、これらの農業形質を評価するために、自殖によってそれらを維持した。これら系統をGM系統と称した。
Materials and Methods
(Construction of recombinant inbred lines)
The high-yielding beefsteak-type Dutch F1 variety "Geronimo" and the high-sugar, large-fruited Japanese F1 variety "Momotaro8" were used as cross parents. All plants were grown in pots containing soil in a greenhouse at the Vegetable and Flower Research Division of the National Agriculture and Food Research Organization, Tsu City, Mie Prefecture. This cross corresponds to a four-way cross, with the four parent lines of two F1 varieties (G1 generation) as ancestors (G0 generation). Figure 1 is a diagram outlining the construction of recombinant inbred lines derived from the cross of two F1 varieties and their QTL mapping. As shown in Figure 1, "Geronimo"(P1; G1) and "Momotaro8"(P2; G1) were crossed to generate a four-way F1 group (G1F1) consisting of 240 plants. The four-way recombinant inbred lines were then developed by repeated selfing from each G1F1 plant using the single-grain line method. 206 recombinant inbred lines of the G1F6 generation were obtained and maintained by selfing to evaluate their agronomic traits. These lines were designated GM lines.

(GM系統の栽培と2つの場所における表現型の評価)
三重県において、2010年から2013年の7月30日から8月19日の間に、GM系統の種子を、土の入った育苗トレーに播種した(F7、F9、F10世代の秋作栽培、実験3~6)。また、2011年及び2012年の2月1日又は2月2日にGM系統の種子を播種し、F8及びF10世代の春作栽培を行った(実験1及び2)。育苗箱を3週間温室内に置いた後、全ての植物(1実験当たり1系統当たり1植物)をロックウールスラブに直接植え付けた(栽植密度2.303/m)。全ての植物を16度以上の温室内において、電気伝導度(EC)2.8mS/cmの培養液(大塚化学製)を施与し、栽培した。1果房当たりの最大の花の数を6に制限し、第3果房(実験3)又は第4果房(実験1、2及び4~6)の上で摘心した。
Cultivation of GM lines and phenotypic evaluation at two locations
Seeds of GM lines were sown in soil-filled nursery trays between July 30 and August 19 in 2010 and 2013 in Mie Prefecture (F7, F9, and F10 generations, autumn cropping, Experiments 3 to 6). Also, GM lines were sown on February 1 or 2 in 2011 and 2012, and F8 and F10 generations were grown in spring (Experiments 1 and 2). After placing the nursery boxes in a greenhouse for 3 weeks, all plants (one plant per line per experiment) were planted directly on rockwool slabs (planting density 2.303/ m2 ). All plants were grown in a greenhouse at 16°C or higher, with a nutrient solution (Otsuka Chemical) of electrical conductivity (EC) 2.8 mS/cm. The maximum number of flowers per truss was limited to 6, and the tops were pinched above the third truss (Experiment 3) or the fourth truss (Experiments 1, 2, and 4 to 6).

愛知県において、F10世代のGM系統の種子を2012年8月27日(実験7)及び2013年8月28日(実験8)に上記と同様に播種した。実生を、25℃(昼)/20℃(夜)、CO濃度900又は1000ppm、日長16時間の条件で、生育チャンバ内に置いて培養液(EC=1.8mS/cm、三菱ケミカルアグリドリーム社製)を施与し栽培した。3週間後、全ての植物(1実験当たり1系統当たり2植物)をロックウールスラブ中に直接植え付けた(栽植密度3.086/m)。全ての植物を13℃以上の温室内において、EC=0.8~1.8mS/cm(実験7)、又は、EC=1.5~2.0mS/cm(実験8)の培養液(大塚化学社製)を施与し、栽培した。植物は、第4果房上で摘心した。 In Aichi Prefecture, seeds of the F10 generation GM lines were sown as described above on August 27, 2012 (Experiment 7) and August 28, 2013 (Experiment 8). The seedlings were placed in a growth chamber and cultivated with a culture solution (EC = 1.8 mS/cm, Mitsubishi Chemical Agri Dream Co., Ltd.) at 25°C (day)/20°C (night), CO2 concentration of 900 or 1000 ppm, and day length of 16 hours. After 3 weeks, all plants (2 plants per line per experiment) were planted directly in rock wool slabs (planting density 3.086/ m2 ). All plants were cultivated in a greenhouse at 13°C or higher and cultivated with a culture solution (Otsuka Chemical Co., Ltd.) with EC = 0.8-1.8 mS/cm (Experiment 7) or EC = 1.5-2.0 mS/cm (Experiment 8). Plants were topped above the fourth fruit cluster.

2~10の形質の表現型を、三重県においては1系統当たり1植物、又は、愛知県においては1系統当たり2植物から収集した。生育特性、収量、及び果実の質に関連する形質の表現型を、各GM系統植物において測定した。赤く熟した市場価値のある果実における糖度を、糖度計(PAL-1)を用いて測定した。しり腐れ又はひび割れのようないずれの生理障害も生じていない果実を良果として定義した。一方で、少なくとも1つの生理障害が生じている果実を不良果として定義した。 Phenotypes of 2 to 10 traits were collected from one plant per line in Mie Prefecture or two plants per line in Aichi Prefecture. Phenotypes of traits related to growth characteristics, yield, and fruit quality were measured in each GM line. Sugar content in red ripe marketable fruits was measured using a saccharometer (PAL-1). Fruits without any physiological disorders such as bottom rot or cracks were defined as good fruits. Meanwhile, fruits with at least one physiological disorder were defined as bad fruits.

(GM系統における表現型の相関分析)
形質間の相関係数を、Microsoft Excel 2016により提供される、p値を算出するための相関ツール及びTDIST機能を用いて算出した。
(Phenotypic correlation analysis in GM lines)
Correlation coefficients between traits were calculated using the correlation tool and TDIST functions provided by Microsoft Excel 2016 to calculate p-values.

(形質遺伝)
各実験におけるGM系統の表現型の線形モデルを用いて、遺伝率を算出した。
(Trait Inheritance)
Heritability was calculated using a linear model of the phenotype of the GM lines in each experiment.

(ゲノムDNAの単離)
DNeasy Plant Mini Kit(Qiagen)を用いて、P1及びP2の葉のゲノムDNAを単離した。G1F1及びF9世代のGM系統の植物の葉のゲノムDNAを、DNeasy 96 Plant Kit(Qiagen)を用いて単離した。Quant-iT PicoGreen dsDNA reagent(Thermo Fisher Scientific K.K)及びARVO MX(PerkinElmer Japan Co., Ltd.)を用いて、製造者による取扱説明書にしたがって、ゲノムDNAを定量した。
(Isolation of Genomic DNA)
Genomic DNA was isolated from leaves of P1 and P2 plants using DNeasy Plant Mini Kit (Qiagen). Genomic DNA was isolated from leaves of plants of GM lines of G1F1 and F9 generations using DNeasy 96 Plant Kit (Qiagen). Genomic DNA was quantified using Quant-iT PicoGreen dsDNA reagent (Thermo Fisher Scientific K.K.) and ARVO MX (PerkinElmer Japan Co., Ltd.) according to the manufacturer's instructions.

(トマトSSRマーカーのスクリーニング)
非冗長BAC端由来ゲノムSSRマーカー(“tma”、“tmb”、“tmc”、及び“TGS”と称する。総数4047)、EST由来SSRマーカー(“tme”及び“TES”と称する。総数2195)、ESTベースゲノムSSRマーカー(“tbm”と称する。総数2510)、及び、ウェブサイト(https://solgenomics.net)で公開されたcDNA由来SSRマーカー(本実験では“tms”と称する。総数135)を用いた。
(Tomato SSR marker screening)
We used non-redundant BAC end-derived genomic SSR markers (referred to as "tma", "tmb", "tmc", and "TGS"; a total of 4047), EST-derived SSR markers (referred to as "tme" and "TES"; a total of 2195), EST-based genomic SSR markers (referred to as "tbm"; a total of 2510), and cDNA-derived SSR markers (referred to as "tms" in this experiment; a total of 135) published on the website (https://solgenomics.net).

テンプレートとして親(G1世代)のゲノムDNAを用いて、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)後、蛍光標識を行い、PCR増幅産物の多型性に基づきマーカーをスクリーニングした。2つの群(G1F1及びF9世代のGM系統)の遺伝子型を用いて、両親(G1世代、P1及びP2)アレルの組み合わせパターン(8つのカテゴリー)に、SSRマーカーを分類した(表1)。 Using parental (G1 generation) genomic DNA as a template, polymerase chain reaction (PCR) was performed, followed by fluorescent labeling, and markers were screened based on the polymorphism of the PCR amplified products. Using the genotypes of the two groups (GM strains of G1F1 and F9 generations), SSR markers were classified into combination patterns (eight categories) of the alleles of both parents (G1 generation, P1, and P2) (Table 1).

これらのマーカー(プライマー対)の情報は、NIVTSウェブサイト(http://vegmarks.nivot.affrc.go.jp/)において入手可能である。 Information on these markers (primer pairs) is available on the NIVTS website (http://vegmarks.nivot.affrc.go.jp/).

(SSRアレルの遺伝子型解析)
SSRアレルのフォワードプライマーを、6-FAM、NED、PET、又はVIC(Applied Biosystems)を用いて5’端標識した。P1P2のゲノムDNA並びに(G1F1及びF9世代のGM系統の植物のゲノムDNAをテンプレートとして用いた。PCRを、Type-it Microsatellite PCR Kit(Qiagen)の反応液10μL中で行った。PCRは、95℃で5分からスタートし、95℃で30秒、60℃で90秒、及び72℃で30秒のサイクルを28サイクル行い、最後に60℃で30分とした。PCR増幅産物を、GeneScan-500LIZ Size Standard(Applied Biosystems)と共に自動シーケンサー(3730 x1 DNA Analyzer, Applied Biosystems)において分析した。断片長をGeneMapper v. 3.7 software(Applied Biosystems)において決定した。
(Genotype analysis of SSR alleles)
Forward primers for the SSR alleles were 5'-end labeled with 6-FAM, NED, PET, or VIC (Applied Biosystems). Genomic DNA of P1P2 and genomic DNA of plants of GM line of (G1F1 and F9 generations) were used as templates. PCR was performed in 10 μL reaction volume with Type-it Microsatellite PCR Kit (Qiagen). PCR was started at 95°C for 5 min, followed by 28 cycles of 95°C for 30 s, 60°C for 90 s, and 72°C for 30 s, and finally 60°C for 30 min. PCR amplified products were analyzed in an automatic sequencer (3730 x1 DNA Analyzer, Applied Biosystems) together with GeneScan-500LIZ Size Standard (Applied Biosystems). Fragment lengths were analyzed using GeneMapper v. 3.7. The results were determined using Applied Biosystems software.

(SNPアレルの遺伝子型解析)
全1536のSNPをP1P2及びGM系統の遺伝子型解析に用いた。遺伝子型解析は、GoldenGate assay system(Illumina Inc.)を用いて、製造者のプロトコルにしたがって行った。マーカーのカテゴリーは、表1のSSRマーカーと同様に分類した。
(SNP allele genotype analysis)
A total of 1536 SNPs were used for genotyping of the P1P2 and GM lines. Genotyping was performed using the GoldenGate assay system (Illumina Inc.) according to the manufacturer's protocol. The marker categories were classified in the same way as the SSR markers in Table 1.

(連鎖地図の構築)
Carthagene software(de Givry et al. Bioinformatics 21: 1703-1704, 2005)を用いて、GM系統の連鎖地図を構築した。GM系統の連鎖地図は、各G1F1植物から各GM系統の子孫植物に至る世代の経過に伴って生じる各マーカー間での組換えの頻度(地図距離)を推定することによって、構築した。表1に記載したSSRマーカー及びSNPマーカーを用いた。P1P2(表1のカテゴリー1~7)におけるヘテロマーカーの遺伝子型は、G1F1世代において即座に分離し、それらのマーカー対間の組換え頻度が推定できた。組換え頻度の推定は、G1F1植物からそれらの後代のGM系統へのアレルの遺伝に着目して行い、G1F1における分離に関する情報は、組み換え頻度の推定を確認するためにのみ用いた。連鎖地図におけるマーカー遺伝子型の分離歪みをカイ2乗検定により同定した。連鎖地図はMapChart v. 2.1 softwareを用いて描いた。
(Construction of linkage map)
A linkage map of the GM lines was constructed using Carthagene software (de Givry et al. Bioinformatics 21: 1703-1704, 2005). The linkage map of the GM lines was constructed by estimating the frequency of recombination (map distance) between each marker that occurs with the passage of generations from each G1F1 plant to the progeny plants of each GM line. The SSR and SNP markers listed in Table 1 were used. The genotypes of heterozygous markers in P1P2 (categories 1 to 7 in Table 1) immediately segregated in the G1F1 generation, allowing the recombination frequency between these marker pairs to be estimated. The recombination frequency was estimated by focusing on the inheritance of alleles from the G1F1 plants to their progeny GM lines, and the information on segregation in G1F1 was used only to confirm the recombination frequency estimate. Segregation distortion of marker genotypes in the linkage map was identified by chi-square test. The linkage map was analyzed using MapChart v. Drawn using 2.1 software.

(MCMC法を用いたベイズQTLマッピング)
四元交雑群のベイズQTLマッピングを、GM系統の遺伝子型及びP1、P2、G1F1及びGM系統群のマーカー遺伝子型を用いて行った。このマッピング法では、各QTLにおいて4つの未知の祖先(P1の両親及びP2の両親)由来の4つのアレルを仮定した。G1F1植物のマーカー遺伝子型は、P1及びP2のハプロタイプを推定するために用いた。GM系統のハプロタイプは、G1F1親のハプロタイプから推測した。MCMC法に基づくベイズ法に加えて、四元交雑におけるQTLマッピングのための変分近似値を用いたベイズ解析(変分近似法)を行った。
(Bayesian QTL mapping using MCMC methods)
Bayesian QTL mapping of the four-way cross was performed using the genotypes of the GM line and the marker genotypes of the P1, P2, G1F1 and GM line groups. In this mapping method, four alleles from four unknown ancestors (parents of P1 and parents of P2) were assumed at each QTL. The marker genotypes of the G1F1 plants were used to estimate the haplotypes of P1 and P2. The haplotypes of the GM line were inferred from the haplotypes of the G1F1 parents. In addition to the Bayesian method based on the MCMC method, a Bayesian analysis using variational approximation for QTL mapping in a four-way cross (variational approximation method) was performed.

(tfw5.1分離系統の獲得と採種)
F9世代のGM系統のうち、系統229については、tfw5.1領域(ここでは、便宜的に2つのSSRマーカー、tbm1306とtma0146に挟まれた間と規定、図2を参照のこと)が、ヘテロの遺伝子型を示していた。この系統の自殖後代種子を、上記と同様、土の入った育苗トレーに2014年9月8日に採種後、実験7及び実験8と同様に栽培した。3週間後、植物はロックウールキューブに鉢上げし、茨城県つくば市の農研機構の温室(植物工場)内に仮定植した。EC=1.0mS/cmの培養液(大塚化学社製)を施与し、同年9月30日~11月4日まで栽培した。この間に、上記「ゲノムDNAの単離」に従ってゲノムDNAを単離し、このDNAをテンプレートにして、tfw5.1領域周辺に座乗するSSRマーカーセットを用い、蛍光色素を利用したBS-tag法(Shimizu and Yano, BMC Research Notes, 4:161, 2011;小西ら, 野菜茶業研究所研究報告, 14: 15-22, 2015)によるマルチプレックスPCRを実施した。使用したSSRマーカーセット(セット1:tbm1306、TGS0155、TGS0443、tbm1321;セット2:TGS0633、tma0146、TGS0280、tma0252)の情報は、公開データベース(VegMarks, https://vegmarks.nivot.affrc.go.jp/VegMarks/app/page/home)から入手可能である。蛍光色素は、6-FAM、NED、PET、又はVICのいずれかを用いた。上記「SSRアレルの遺伝子型解析」に基づき、多収のオランダ型トマトのアレルをホモ型で有する個体、日本トマト型のアリルをホモ型で持つ個体、ヘテロのアレルを持つ個体を選抜した。多収型アレルを持つ個体を229G、日本型アレルを持つ個体を229M、ヘテロのアレルを持つ個体を229Hと命名した。11月4日にこれら植物の入ったロックウールキューブをロックウールスラブ上に定植、さらに栽培し、229G、229M、229Hの自殖種子を採種した。
(Acquisition of tfw5.1 isolates and seed collection)
Among the GM lines of the F9 generation, line 229 showed a heterozygous genotype in the tfw5.1 region (defined here as being between two SSR markers, tbm1306 and tma0146 for convenience, see FIG. 2). Self-pollinated progeny seeds of this line were harvested in a soil-filled seedling tray on September 8, 2014, and then cultivated in the same manner as in Experiments 7 and 8. After 3 weeks, the plants were potted in rock wool cubes and provisionally planted in a greenhouse (plant factory) of the National Agriculture and Food Research Organization in Tsukuba, Ibaraki Prefecture. Culture solution (manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd.) with EC = 1.0 mS / cm was applied, and the plants were cultivated from September 30 to November 4 of the same year. During this time, genomic DNA was isolated according to the above "Isolation of Genomic DNA", and this DNA was used as a template to perform multiplex PCR using a fluorescent dye-based BS-tag method (Shimizu and Yano, BMC Research Notes, 4:161, 2011; Konishi et al., Vegetable and Tea Industry Research Institute Research Report, 14: 15-22, 2015) using an SSR marker set located around the tfw5.1 region. Information on the SSR marker sets used (set 1: tbm1306, TGS0155, TGS0443, tbm1321; set 2: TGS0633, tma0146, TGS0280, tma0252) is available from the public database (VegMarks, https://vegmarks.nivot.affrc.go.jp/VegMarks/app/page/home). The fluorescent dye used was either 6-FAM, NED, PET, or VIC. Based on the above "genotype analysis of SSR alleles," individuals with homozygous alleles of the high-yielding Dutch tomato, individuals with homozygous alleles of the Japanese tomato, and individuals with heterozygous alleles were selected. The individual with the high-yielding allele was named 229G, the individual with the Japanese allele was named 229M, and the individual with the heterozygous allele was named 229H. On November 4, the rockwool cubes containing these plants were planted on rockwool slabs and further cultivated, and self-fertilized seeds of 229G, 229M, and 229H were harvested.

(試験1:固定した分離系統における収量構成要素の解析)
229G及び229Mは、tfw5.1アレルが多収型又は日本型に固定したと考えられる。これらの系統の種子は、2015年2月23日に上記同様播種、生育チャンバ内で栽培し、3月19日にロックウールキューブに鉢上げ後、栽植密度2.7(株/m)でロックウールスラブ上に定植し、温室内で春作栽培した。定植時の培養液はEC=1.1mS/cmとし、4月30日にEC=1.9mS/cmに上げ、以後栽培終了時までこの濃度で施与した。栽培は、摘心せず定植後125日目まで行った。成熟果実は、栽培期間中定期的に収穫し、良果と不良果とに分け、個数及び新鮮重を求めた。栽培終了後、植物は、株元から切り取り、未熟果、良果、葉、茎、に切り分けた。果実については、果数、新鮮重、及び乾燥重を求め、葉及び茎については、新鮮重及び乾燥重を求めた。ここでいう乾燥重は、乾物重と換言できる。収穫期間中に収穫した果実の乾燥重は、栽培終了後に求めた乾物率(乾燥重/新鮮重)により新鮮重から換算して求めた。
(Test 1: Analysis of yield components in fixed segregating lines)
In 229G and 229M, the tfw5.1 allele is considered to have been fixed to a high-yielding or Japanese type. The seeds of these lines were sown on February 23, 2015, and cultivated in a growth chamber in the same manner as above. On March 19, they were potted in rock wool cubes, planted on rock wool slabs at a planting density of 2.7 (plants/ m2 ), and cultivated in a greenhouse for spring cropping. The culture solution at the time of planting was EC = 1.1 mS/cm, and was increased to EC = 1.9 mS/cm on April 30, and was applied at this concentration until the end of cultivation. Cultivation was carried out until the 125th day after planting without pinching. Mature fruits were harvested periodically during the cultivation period, divided into good fruits and bad fruits, and the number and fresh weight were obtained. After the end of cultivation, the plants were cut from the base of the plant and divided into immature fruits, good fruits, leaves, and stems. The number of fruits, fresh weight, and dry weight were measured for the fruits, and the fresh weight and dry weight were measured for the leaves and stems. Dry weight here can be said as dry matter weight. The dry weight of the fruits harvested during the harvest period was calculated from the fresh weight using the dry matter ratio (dry weight/fresh weight) measured after the end of cultivation.

(試験2:固定した分離系統における収量構成要素の解析)
固定系統229G及び229Mの種子を2017年9月4日に試験1と同様播種し、生育チャンバ内で栽培、9月28日にロックウールキューブに鉢上げ後、栽植密度3.3(株/m)でロックウールスラブ上に定植し、温室内で秋作栽培した。定植時の培養液はEC=2.6mS/cmとし、栽培終了時までこの濃度で施与した。すべての株は第4果房で摘心し、定植後124日目まで栽培した。成熟果実は、栽培期間中定期的に収穫し、良果と不良果とに分け、個数及び新鮮重を求めた。栽培終了後のデータ収集は、試験1と同様に行った。
(Test 2: Analysis of yield components in fixed segregating lines)
Seeds of the fixed lines 229G and 229M were sown on September 4, 2017, as in Test 1, and cultivated in a growth chamber. On September 28, the plants were potted in rock wool cubes, planted on rock wool slabs at a planting density of 3.3 (plants/ m2 ), and cultivated in a greenhouse for autumn cropping. The culture solution at the time of planting was EC = 2.6 mS/cm, and was applied at this concentration until the end of cultivation. All plants were pinched at the fourth fruit cluster and cultivated until 124 days after planting. Mature fruits were harvested periodically during the cultivation period, divided into good and bad fruits, and the number and fresh weight were obtained. Data collection after the end of cultivation was performed in the same manner as in Test 1.

(分離系統のtfw5.1領域が短縮化した系統の育成)
tfw5.1分離系統のうち、229Hの自殖種子を、2016年8月9日に、試験1と同様に播種後、生育チャンバ内で栽培した。播種後2週間目に、幼苗の葉からDNAを抽出した(DNAすいすい-P、株式会社リーゾ)。このDNAをテンプレートにして、上記「tfw5.1分離系統の獲得と採種」と同様にマルチプレックスPCRを実施後、「SSRアレルの遺伝子型解析」に従って遺伝子型解析を行い、tfw5.1領域が組換えにより短くなった系統を選抜した。9月8日に、試験2と同様の栽植密度、養液濃度により秋作栽培を実施し、自殖種子を採種した。
(Development of a line in which the tfw5.1 region of the segregating line has been shortened)
Among the tfw5.1 segregation lines, the self-fertilized seeds of 229H were sown on August 9, 2016, in the same manner as in Test 1, and then cultivated in a growth chamber. Two weeks after sowing, DNA was extracted from the leaves of the seedlings (DNA Suisui-P, Rezo Co., Ltd.). Using this DNA as a template, multiplex PCR was performed in the same manner as in the above "Acquisition and seed collection of tfw5.1 segregation lines", and then genotype analysis was performed according to "SSR allele genotype analysis", and lines in which the tfw5.1 region had been shortened by recombination were selected. On September 8, autumn cultivation was performed with the same planting density and nutrient solution concentration as in Test 2, and self-fertilized seeds were collected.

(試験3:tfw5.1領域が短縮化した系統の固定化と収量構成要素の解析による領域の限定)
上記で選抜された短縮化された系統のtfw5.1領域のマーカー遺伝子型は部分的にヘテロのアリルとなる。したがって、これらが多収型か日本型に固定した系統を選抜するため、短縮化した8系統の自殖種子を2017年9月4日に播種し、再度遺伝子型解析を行った。生育チャンバ及び温室内の栽培に関しては、全て試験2と同様に行なった。生育途中でSSRマーカーセットを用いた遺伝子型解析を行い、固定系統を判別後、これら系統の収量構成要素解析を試験2と同様に行った。なお、収量比較は、多収型と日本型との間で実施したが、いずれかの型が今回の選抜で十分に得られなかった系統が2つ存在した。これら系統については、ここで得られた固定種子を用いて2019年春作で再度収量構成要素解析を実施した(播種2019年2月4日、定植日2月28日、定植後栽培期間109日)。栽培管理は、培養液濃度をEC=2.6mS/cmとした以外は、試験1に準じて行った。
(Test 3: Fixation of lines with truncated tfw5.1 region and restriction of the region by analysis of yield components)
The marker genotype of the tfw5.1 region of the shortened line selected above is a partially hetero allele. Therefore, in order to select lines that are fixed to high-yield or Japanese type, the self-fertilized seeds of the eight shortened lines were sown on September 4, 2017, and genotype analysis was performed again. All cultivation in the growth chamber and greenhouse was performed in the same manner as in Test 2. Genotype analysis was performed using the SSR marker set during growth, and after identifying the fixed line, yield component analysis of these lines was performed in the same manner as in Test 2. In addition, yield comparison was performed between the high-yield type and the Japanese type, but there were two lines in which either type was not sufficiently obtained in this selection. For these lines, yield component analysis was performed again in the spring of 2019 using the fixed seeds obtained here (sown on February 4, 2019, planted on February 28, and cultivated for 109 days after planting). Cultivation management was performed in accordance with Test 1, except that the culture solution concentration was set to EC = 2.6 mS / cm.

〔結果〕
(GM系統における表現型の相関分析)
〔result〕
(Phenotypic correlation analysis in GM lines)

表現型の相関分析において、総果実新鮮重は果実糖度に対し、負の相関を示した。これらの形質がトレードオフの関係にあることは、他の報告(Bernacchi et al. 1998; Fulton et al. 1997; Gur et al. 2011)においても示されている。 In phenotypic correlation analysis, total fruit fresh weight was negatively correlated with fruit sugar content. Other reports (Bernacchi et al. 1998; Fulton et al. 1997; Gur et al. 2011) have also shown that these traits have a trade-off relationship.

三重県で栽培した系統においては、総果実新鮮重と良果新鮮重、総果実新鮮重と良果の数、良果新鮮重と良果の数、及び、平均総果実新鮮重と平均良果新鮮重のそれぞれの間で、有意に高い相関がみられた。作型は表現型に顕著に影響していることが示唆された。 In the lines cultivated in Mie Prefecture, significantly high correlations were observed between total fruit fresh weight and good fruit fresh weight, total fruit fresh weight and number of good fruits, good fruit fresh weight and number of good fruits, and average total fruit fresh weight and average good fruit fresh weight. This suggests that the cropping type has a significant influence on the phenotype.

(G1F1系統及び組換え型自殖系統において有効なSSRマーカー及びSNPマーカーのスクリーニング及び分類)
有効なSSRマーカーを、それぞれの系統のアレル型の組み合わせパターンにより8つのカテゴリーに分類した(表1)。カテゴリー7のマーカーは、4つの異なるアレルを検出可能であり、当該マーカーが有用であることが示された。しかしながら、トマトゲノムにおけるマーカー頻度は非常に低かった。したがって、QTL解析においては、異なるカテゴリーのマーカーを組み合わせ、それらを、染色体の各領域における遺伝情報の不足を補うために用いた。一例として、カテゴリー0のマーカーA(aa-bb)、カテゴリー2のマーカーB(ab-aa)、及びカテゴリー3のマーカーC(aa-ab)により、カテゴリー7のマーカー(ab-cd)により得られる情報と同様の情報を得ることができる。合計197のSSRマーカーを選択した。
(Screening and typing of effective SSR and SNP markers in G1F1 lines and recombinant inbred lines)
Effective SSR markers were classified into eight categories according to the combination pattern of allele types in each line (Table 1). The marker in category 7 was capable of detecting four different alleles, indicating that the marker was useful. However, the marker frequency in the tomato genome was very low. Therefore, in the QTL analysis, markers in different categories were combined and used to compensate for the lack of genetic information in each region of the chromosome. As an example, marker A (aa-bb) in category 0, marker B (ab-aa) in category 2, and marker C (aa-ab) in category 3 can provide information similar to that obtained by marker (ab-cd) in category 7. A total of 197 SSR markers were selected.

SSRマーカーの低密度領域をカバーするSNPマーカーのスクリーニング及び遺伝子型の特定を行った。全部で338のSSRマーカー及びSNPマーカー(表1)を、連鎖地図構築及びQTL解析に用いた。

Figure 0007493802000001
(連鎖地図の評価)
GM系統の連鎖地図は、12の連鎖群からなり、総遺伝距離1221.8cMをカバーした。マーカー間の平均距離は3.7cMであり、最大28.5cMのギャップがあった。ゲノムカバー率は、トマトゲノムSL3.00(http://solgenomics.net/)の98.2%であった。連鎖地図の分離歪み率は4%未満(13/338マーカー=0.0385)であった。大きなギャップが存在していたが(20cM以上)、ゲノムカバー率及びマーカー間の平均距離(10cM未満、Lander and Botstein 1989)は、連鎖地図が、組換え型自殖系統の全ゲノムの探索に十分であることを示唆していた。 SNP markers covering the low density region of SSR markers were screened and genotyped. A total of 338 SSR and SNP markers (Table 1) were used for linkage map construction and QTL analysis.
Figure 0007493802000001
(Evaluation of linkage maps)
The linkage map of the GM lines consisted of 12 linkage groups and covered a total genetic distance of 1221.8 cM. The average distance between markers was 3.7 cM with a maximum gap of 28.5 cM. The genome coverage was 98.2% of the tomato genome SL3.00 (http://solgenomics.net/). The segregation distortion rate of the linkage map was less than 4% (13/338 markers = 0.0385). Although large gaps were present (more than 20 cM), the genome coverage and the average distance between markers (less than 10 cM, Lander and Botstein 1989) suggested that the linkage map was sufficient for exploring the entire genome of the recombinant inbred lines.

(MCMC法と変分近似法とのマッピング精度の比較)
全ての形質データを用いてQTLマッピングをする前に、QTLを検出するための2つのベイズマッピング法であるMCMC法と変分近似法とを、総果実新鮮重のデータを用いて比較した。QTLの検出は、各QTL位置がモデルに含まれる事後確率に基づいて行った。各QTL位置の事後確率は、MCMC法においては総MCMCサンプルに対する当該QTLを含むモデルが採択されたMCMCサンプルの比率として算出し、また、変分近似法においてはゲノム中に等間隔で配置された仮想的なQTLのモデルへの包含に関する指示変数γの近似事後期待値として得た。2つのベイズ法から得られた結果は概ね等値であったことから、計算時間の短縮のために、変分近似法のみを残りの形質の解析に適用した。
(Comparison of mapping accuracy between MCMC method and variational approximation method)
Before performing QTL mapping using all trait data, two Bayesian mapping methods for detecting QTLs, the MCMC method and the variational approximation method, were compared using the data of total fruit fresh weight. QTL detection was based on the posterior probability of each QTL location being included in the model. The posterior probability of each QTL location was calculated as the ratio of MCMC samples in which the model including the QTL was adopted to the total MCMC samples in the MCMC method, and was obtained as the approximate posterior expectation value of the indicator variable γ 1 for the inclusion in the model of hypothetical QTLs equally spaced in the genome in the variational approximation method. Since the results obtained from the two Bayesian methods were roughly equivalent, only the variational approximation method was applied to the analysis of the remaining traits in order to reduce the calculation time.

近似法により検出した総果実新鮮重に関与するQTLの解析結果を表2に示す。表2において、Rは、QTLによって明らかにされた表現型分散の推定比率である。図2は、連鎖群5の連鎖地図及びQTL tfw5.1の位置を説明する図である。

Figure 0007493802000002
The analysis results of the QTLs involved in total fruit fresh weight detected by the approximation method are shown in Table 2. In Table 2, R2 is the estimated proportion of phenotypic variance explained by the QTL. Figure 2 illustrates the linkage map of linkage group 5 and the location of QTL tfw5.1.
Figure 0007493802000002

(試験1の結果)
試験1の構成要素解析の結果を表3に示す。多収オランダ型トマトに由来するtfw5.1アレルを持つ固定系統229Gは、日本型トマト由来のアレルを持つ固定系統229Mに比べ、株あたりの総果重(未熟果、不良果、良果の合計新鮮重)、平均果重(総果重/総果数)、果実乾物重(総果重を乾燥重量に換算したもの)、果実分配率(果実乾物重/総乾物重)のいずれも、有意に増大していた。ここで、総乾物重は、葉、茎、全ての果実の乾燥重量の合計を指す。なお、総乾物重(地上部バイオマスと同義)や果実数は2系統間で差が無かった。これらの結果は、地上部バイオマスは不変のまま、果実への乾物分配が増大したことを示している。そして、その分茎や葉への同化産物(乾物)分配が減少し、果実一個当たりの重量(新鮮重及び乾燥重)が増え、収量(個体あたりの果実新鮮重)が増大したことを示している。
(Results of Test 1)
The results of the component analysis of Test 1 are shown in Table 3. The fixed line 229G with the tfw5.1 allele derived from the high-yielding Dutch tomato had significantly increased total fruit weight (total fresh weight of immature fruit, poor fruit, and good fruit) per plant compared to the fixed line 229M with the allele derived from the Japanese tomato. The average fruit weight (total fruit weight/total fruit number), fruit dry weight (total fruit weight converted to dry weight), and fruit distribution rate (fruit dry weight/total dry weight) were all significantly increased. Here, the total dry weight refers to the total dry weight of the leaves, stems, and all fruits. There was no difference in total dry weight (synonymous with aboveground biomass) or number of fruits between the two lines. These results indicate that the aboveground biomass remained unchanged, while the dry matter distribution to the fruit increased. The distribution of assimilated products (dry matter) to the stems and leaves decreased, the weight per fruit (fresh weight and dry weight) increased, and the yield (fresh fruit weight per individual) increased.

Higashide and Heuvelink (J.Amer.Soc.Hort.Sci. 134: 460-465, 2009)による構成要素解析によれば、上記の収量増効果は果実シンク能増大による果実への乾物分配率向上によるものと考えられる(同論文の図2を参照のこと)。 According to a component analysis by Higashide and Heuvelink (J.Amer.Soc.Hort.Sci. 134: 460-465, 2009), the above yield increase effect is thought to be due to an improvement in the dry matter distribution rate to the fruit due to an increase in the fruit sink capacity (see Figure 2 in the same paper).

(試験2の結果)
試験2の構成要素解析の結果を表3に示す。秋作の摘心栽培においても、試験1と同様の結果が得られた。

Figure 0007493802000003
(Results of Test 2)
The results of the component analysis of Test 2 are shown in Table 3. The results were similar to those of Test 1 in the autumn crop with top pinching.
Figure 0007493802000003

(試験3の結果)
果実への乾物分配率について、tfw5.1領域が短縮化された系統の、多収型マーカーアレルの領域と、日本型マーカーアレル領域との比較により、tfw5.1領域がさらに限定された(表4)。マーカーtma0252とマーカーtbm1306に挟まれた領域に多収型に由来するマーカーアリルが存在する系統1Gにおいて分配率が向上している。この領域内で非同義置換が生じている予測遺伝子は、マーカーtbm1307とマーカーtbm1306との間、及び、マーカーtma0146とマーカーTGS0155との間の2個のみであった。なお、表4において、Aは多収型のトマトの遺伝子型、Bは日本型トマトの遺伝子型を示す。

Figure 0007493802000004
(Results of Test 3)
The tfw5.1 region was further restricted by comparing the high-yield marker allele region of the line in which the tfw5.1 region was shortened with the Japanese marker allele region for the dry matter partitioning rate to the fruit (Table 4). The partitioning rate is improved in line 1G, in which a marker allele derived from the high-yield type exists in the region between markers tma0252 and tbm1306. There were only two predicted genes with nonsynonymous substitutions in this region: between markers tbm1307 and tbm1306, and between markers tma0146 and TGS0155. In Table 4, A indicates the genotype of the high-yield tomato, and B indicates the genotype of the Japanese tomato.
Figure 0007493802000004

(RNA―SEQ変異解析)
tfw5.1分離系統229G(多収型)と229M(日本型)について、次世代型シーケンサーを用いたmRNAの変異解析を行った。それぞれの系統の未熟果実から、トライゾール法(https://ipmb.sinica.edu.tw/microarray/protocol.htm)により総RNAを抽出し、これらを用いて断片化cDNAライブラリを作成した(TruSeq RNA Sample Prep Kit v2、イルミナ社)。ライブラリを次世代シーケンサー(HiSeq 4000、イルミナ社)解析に供し、ペアエンドシーケンスによるリード配列を取得した(約4Gb/サンプル)。得られたリード配列をCLC Genomics Workbenchソフトウェアを用い、参照トマトゲノム(バージョンSL4.0、ftp://ftp.solgenomics.net/genomes/Solanum_lycopersicum/assembly/build_4.00/)へマッピングし、変異検出プログラム(Basic Variant Detection等)により非同義置換の検出を行った。その結果、限定されたtfw5.1領域内の2つの予測遺伝子にコードされる配列番号1又は2に示すアミノ酸配列において、多収型と日本型の間で差異(非同義置換)が見出された(表4)。
(RNA-SEQ Mutation Analysis)
Mutation analysis of mRNA was performed using a next-generation sequencer for the tfw5.1 segregation lines 229G (high-yielding type) and 229M (Japanese type). Total RNA was extracted from the unripe fruit of each line by the Trizol method (https://ipmb.sinica.edu.tw/microarray/protocol.htm), and a fragmented cDNA library was created using these (TruSeq RNA Sample Prep Kit v2, Illumina). The library was subjected to next-generation sequencer (HiSeq 4000, Illumina) analysis, and the read sequence was obtained by paired-end sequencing (approximately 4 Gb/sample). The obtained read sequences were mapped to the reference tomato genome (version SL4.0, ftp://ftp.solgenomics.net/genomes/Solanum_lycopersicum/assembly/build_4.00/) using CLC Genomics Workbench software, and nonsynonymous substitutions were detected using a mutation detection program (Basic Variant Detection, etc.). As a result, differences (nonsynonymous substitutions) were found between the high-yielding type and the Japonica type in the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 1 or 2 encoded by two predicted genes in the limited tfw5.1 region (Table 4).

本発明は、農業分野、植物育種分野等に利用することができる。 The present invention can be used in the fields of agriculture, plant breeding, etc.

Claims (7)

トマトである植物における果実への同化産物分配量の調節の程度を判別する方法であって、
前記植物において、下記(a)又は(b)のアミノ酸に置換又は欠失を引き起こす変異の有無を検査する工程を含み、
前記検査する工程において、
(a)配列番号1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質の870番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がE(グルタミン酸)である;又は
(b)配列番号2に示すアミノ酸配列からなるタンパク質の402番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がS(セリン)である;
とき、当該植物は果実への同化産物分配量が増加した植物であると判定し、
前記(a)又は(b)のアミノ酸に相当するアミノ酸は、ホモロジー解析の方法に基づき、配列番号1又は2に示されるアミノ酸配列を基準配列として用いて、前記(a)又は(b)のアミノ酸に相当すると特定されたアミノ酸である、方法。
1. A method for determining the degree of regulation of assimilate partitioning to fruit in a tomato plant, comprising:
The method includes a step of testing the plant for the presence or absence of a mutation that causes a substitution or deletion in the following amino acid (a) or (b):
In the inspecting step,
(a) the amino acid corresponding to the 870th amino acid of the protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:1 is E (glutamic acid); or (b) the amino acid corresponding to the 402nd amino acid of the protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:2 is S (serine);
the plant is determined to be a plant in which the amount of assimilates distributed to the fruit is increased,
The amino acid corresponding to the amino acid (a) or (b) is an amino acid identified as corresponding to the amino acid (a) or (b) based on a homology analysis method using the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2 as a reference sequence.
前記検査する工程において、
前記植物において、下記(a’’)又は(b’’)であるとき:
(a’’)配列番号3の塩基配列における2609番目の塩基に相当する塩基がA;
(b’’)配列番号4の塩基配列における1204番目の塩基に相当する塩基がT;
当該植物は果実への同化産物分配量が増加した植物であると判定し、
前記(a’’)又は(b’’)の塩基に相当する塩基は、ホモロジー解析の方法に基づき、配列番号3又は配列番号4の塩基配列を基準配列として用いて、前記(a’’)又は(b’’)の塩基に相当すると特定された塩基である、
請求項1に記載の方法。
In the inspecting step,
In the above-mentioned plant, when the following (a″) or (b″) is satisfied:
(a″) the base corresponding to the 2609th base in the base sequence of SEQ ID NO: 3 is A;
(b'') the base corresponding to the 1204th base in the base sequence of SEQ ID NO: 4 is T;
The plant is determined to have an increased amount of assimilate partitioned to the fruit;
The base corresponding to the base (a'') or (b'') is a base identified as corresponding to the base (a'') or (b'') based on a homology analysis method using the base sequence of SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 4 as a reference sequence.
The method of claim 1.
前記植物は、以下の(1)~(3)の何れかに記載のポリヌクレオチド:
(1)配列番号1又は2に示すアミノ酸配列からなるタンパク質をコードしているポリヌクレオチド;
(2)配列番号1又は2に示すアミノ酸配列に対して、90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、前記植物の果実への同化産物分配量を調節する機能を有するタンパク質をコードしているポリヌクレオチド;
(3)配列番号1に示すアミノ酸配列に対して、100個以下のアミノ酸が置換、欠失、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなるか、又は、配列番号2に示すアミノ酸配列に対して、46個以下のアミノ酸が置換、欠失、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなり、前記植物の果実への同化産物分配量を調節する機能を有するタンパク質をコードしているポリヌクレオチド;
からなる同化産物分配量調節遺伝子を有する、請求項1又は2に記載の方法。
The plant contains a polynucleotide according to any one of (1) to (3) below:
(1) a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2;
(2) a polynucleotide encoding a protein having an amino acid sequence having 90% or more sequence identity to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2 and having the function of regulating the amount of assimilate distributed to the fruit of the plant;
(3) A polynucleotide encoding a protein having a function of regulating the amount of assimilate distributed to the fruit of the plant, comprising an amino acid sequence in which 100 or less amino acids have been substituted, deleted, added, or inserted relative to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:1, or an amino acid sequence in which 46 or less amino acids have been substituted, deleted, added, or inserted relative to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:2;
The method according to claim 1 or 2, comprising an assimilate distribution control gene comprising:
前記植物は、育種素材の候補植物であるか、育種のプロセスで得られた植物である、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the plant is a candidate plant for breeding material or a plant obtained by a breeding process. 果実への同化産物分配量が増加したトマトである植物を製造する方法であって、
果実への同化産物分配量が増加した前記植物と、他の前記植物とを種内交雑する交雑工程と、
前記交雑工程により得られた前記植物又はその後代系統の前記植物から、請求項1から4のいずれか1項に記載された方法によって、果実への同化産物分配量が増加した前記植物を識別する識別工程とを含む、製造方法。
1. A method for producing a plant that is a tomato with increased assimilate partitioning to the fruit, comprising:
A hybridization step of intraspecifically hybridizing the plant having an increased amount of assimilate distribution to fruits with another plant;
and an identification step of identifying a plant having an increased amount of assimilate distribution to fruit from the plant obtained by the crossbreeding step or a plant of a progeny thereof, by the method described in any one of claims 1 to 4.
前記交雑工程の前に、請求項1から4のいずれか1項に記載の方法により、被験植物から果実への同化産物分配量が増加した前記植物を識別する識別工程をさらに含む、請求項5に記載の製造方法。 The method according to claim 5, further comprising, prior to the hybridization step, an identification step of identifying the plant in which the amount of assimilate partitioning from the test plant to the fruit has been increased by the method according to any one of claims 1 to 4. トマトである植物における、果実への同化産物分配量の調節に関する分子マーカーの使用であって、
前記分子マーカーが、
下記(a’)又は(b’)の塩基に相当する塩基自体(SNP)か、当該塩基を含む連続したポリヌクレオチド:
(a’)配列番号3の塩基配列における2609番目の塩基に相当する塩基;
(b’)配列番号4の塩基配列における1204番目の塩基に相当する塩基;からなり、
前記(a’)又は(b’)の塩基に相当する塩基は、ホモロジー解析の方法に基づき、配列番号3又は配列番号4の塩基配列を基準配列として用いて、前記(a’)又は(b’)の塩基に相当すると特定された塩基である、使用
1. Use of molecular markers for the regulation of assimilate partitioning to fruit in a tomato plant, comprising:
The molecular marker is
A base itself (SNP) corresponding to the following base (a') or (b'), or a consecutive polynucleotide containing the base:
(a') a base corresponding to the 2609th base in the base sequence of SEQ ID NO: 3 ;
(b') a base corresponding to the 1204th base in the base sequence of SEQ ID NO: 4 ;
The base corresponding to the base (a') or (b') is a base that has been identified as corresponding to the base (a') or (b') based on a homology analysis method using the base sequence of SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 4 as a reference sequence.
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Database UniProtKB/TrEMBL, [online], Accession No. M1BAW7,2021年02月10日,[2023年11月24日検索], インターネット<https://www.uniprot.org/uniprot/M1BAW7.txt?version=32>, 10-Feb-2021 uploaded
Euphytica,2018年,Vol. 214: 210,p. 1-12
Theor. Appl. Genet.,2017年,Vol. 130,p. 1601-1616
育種学研究,2020年10月10日,Vol. 22,pp. 187
農業および園芸,2018年,Vol. 93(7),pp. 626-631

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