JPH06343473A - Production of plant resistant to bleaching herbicide - Google Patents

Production of plant resistant to bleaching herbicide

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JPH06343473A
JPH06343473A JP5163926A JP16392693A JPH06343473A JP H06343473 A JPH06343473 A JP H06343473A JP 5163926 A JP5163926 A JP 5163926A JP 16392693 A JP16392693 A JP 16392693A JP H06343473 A JPH06343473 A JP H06343473A
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plant
phytoene
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desaturase
carotene
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Norihiko Misawa
沢 典 彦 三
Shigeyuki Yamano
野 重 幸 山
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Abstract

PURPOSE:To impart a plant with resistance to a herbicide inhibiting zeta-carotene desaturase of a plant as well as to a herbicide inhibiting phytoene desaturase of a plant and to enable the use of these herbicides as a marker in transformation. CONSTITUTION:A plant resistant to a herbicide for inhibiting zeta-carotene desaturase is produced by preparing a DNA sequence coding a polypeptide (phytoene desaturase) having an enzymatic activity to convert phytoene through zeta-carotene to lycopene and introducing the DNA sequence into a plant in a state to enable the manifestation of the genetic information. A marker for the confirmation of the transformation to the herbicide inhibiting zeta-carotene desaturase is composed of a DNA sequence coding a polypeptide having an enzymatic activity to convert phytoene to lycopene.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】〔発明の背景〕BACKGROUND OF THE INVENTION

【産業上の利用分野】本発明は、非光合成細菌であるエ
ルウィニア(Erwinia)由来のフィトエンデサチ
ュラーゼ(crtI)遺伝子を利用したブリーチング除
草剤耐性植物の製造技術に関するものである。更に詳細
には、本発明は、ノルフルラゾンやフルリドンのような
植物のフィトエンデサチュラーゼを阻害する除草剤だけ
でなく、SAN380HやJ852等の植物のζ‐カロ
チンデサチュラーゼを阻害する除草剤に対して耐性を有
する植物の作出方法、ならびにErwinia由来のフ
ィトエンデサチュラーゼ(crtI)遺伝子の、植物の
形質転換におけるマーカー遺伝子としての使用に関する
ものである。
The present invention relates to relates to a non-photosynthetic bacteria and is Erwinia (Erwinia) manufacturing technology of bleaching herbicide-resistant plants using the phytoene desaturase (crtI) gene from. More specifically, the present invention provides not only herbicides that inhibit plant phytoene desaturases such as norflurazone and fluridone, but also resistance to herbicides that inhibit plant ζ-carotene desaturases such as SAN 380H and J852. The present invention relates to a method for producing a plant having the same, and use of a phytoene desaturase (crtI) gene derived from Erwinia as a marker gene in plant transformation.

【0002】[0002]

【従来の技術】カロチノイド(carotenoid)
は、黄〜橙〜赤色色素であり、自然界に最も広く存在す
る色素である。たとえば、魚類、鳥類、昆虫類およびそ
の他の水産動物の中には、美しい色彩を呈するものが多
いが、これらの多くはカロチノイド色素に起因している
(松野隆男,幹渉.動物におけるカロチノイドの生理機
能と生物活性、化学と生物,Vol.28,No. 4,
p.219−227(1990)参照)。カロチノイド
は、また、多くの生物で重要な生理的役割を果たしてい
る。植物や光合成微生物では、カロチノイドは光合成の
補助色素である他、光酸化的障害から組織や細胞を保護
する機能を担っている(Rau, W. "Functionof caroteno
oids other than in photosynthesis". Plant Pigment
s. London, Academic Press, 1988, p.231-255. (Goodw
in, T. W. ed. )参照)。動物では、ビタミンAの前駆
体である他、種々の癌に対する予防効果や増殖抑制作用
があることが知られてきており、健康食品としても注目
されつつある(末木一夫、β‐カロテン−解明すすむ生
理活性、食品と開発,Vol.24,No. 11,p.6
1−65(1990)参照)。光合成を行なわない微生
物においても、カロチノイド色素を持つものがあるが、
これは、光酸化反応から細胞を保護する役割を持つので
はないかと推定されている。カロチノイドは、メバロン
酸を出発物質として、ステロイドやテルペノイドと途中
まで共通なイソプレノイド生合成経路によって合成され
る。イソプレン基本生合成系によって生じたC15のファ
ルネシルピロリン酸(EPP)は、Cのイソペンテニ
ルピロリン酸(IPP)と縮合することにより、C20
ゲラニルゲラニルピロリン酸(GGPP)が作られる。
次に、2分子のGGPPが縮合して、最初のカロチノイ
ドである無色のフィトエン(phytoene)が合成される。
フィトエンは、一連の不飽和反応により、フィトフルエ
ン(phytofluene )、ζ‐カロチン(ζ‐carotene)、
ノイロスポレン(neurosporene)、リコピン(lycopen
e)に変換される。このリコピンは環化反応によりβ‐
カロチン(β‐carotene)に変換され、さらに、水酸基
やケト基などが導入され、種々のキサントフィルと総称
されるカロチノイドが合成されると考えられている(Br
itton, G. "Biosynthesis of carotenooids". Plant Pi
gments. London, Academic Press, 1988, p.133-182.
(Goodwin, T. W. ed.) 参照)。上記したように、カロ
チノイドは生物的に重要な働きをするにもかかわらず、
カロチノイドの生合成を担う遺伝子や酵素の知見は最近
までごく限られたものであった。これは、カロチノイド
の生合成に関与する酵素が精製するには不安定な膜酵素
であったため、酵素の機能や構造の解析が不可能であ
り、その結果として、これをコードする遺伝子のクロー
ニングができなかったためである。最近になって本発明
者らは、植物常在細菌Erwinia uredovo
raのカロチノイド生合成遺伝子群を、その色調を指標
に大腸菌にクローニングし、これらの遺伝子のいろいろ
な組み合わせを大腸菌で発現させ、大腸菌に蓄積したカ
ロチノイド色素を解析するという独自の手法により、
r. uredovoraのカロチノイドの生合成経路
を遺伝子および酵素のレベルで世界で始めて解明した。
その結果、Er. uredovoraのカロチノイド
生合成経路は、フィトエン、β‐カロチン、リコピン、
ゼアキサンチンなどの基本的カロチノイドの生合成経路
であることを明らかにした(Misawa, N.; Nakagawa,
M.; Kobayashi, K.;Yamano, S.;Izawa, Y.;Nakamura.
K.;Harashima k. Elucidation of the Erwiniauredovor
a carotenoid biosynthetic pathway by functional an
alysis of gene products expressed in Escherichia c
oli. Journal of Bacteriology, Vol.172, No.12, p.67
04-6712 (1992)、および、本発明者らによる特許出願特
願平3−58786号公報(特願平2−53255号明
細書):「カロチノイドの合成に有用なDNA鎖」)。
その後、Ausichらは、同じErwinia属の
rwinia herbicolaのカロチノイド生合
成経路がEr. uredovoraのものと同じであ
ることを明らかにした(WO91/13078号公報参
照)。本発明者らは、また、Er. uredovor
のカロチノイド生合成遺伝子群を利用することによ
り、大腸菌(Escherichia coli)、エ
タノール生産細菌Zymomonas mobili
、植物病原細菌Agrobacterium tum
efaciensなどの微生物に、フィトエン、β‐カ
ロチン、リコピン、ゼアキサンチンなどの基本カロチノ
イドを作らせることを可能にした(Misawa, N.; Yaman
o, S.; Ikenaga, H. Production of β‐carotene in Z
ymomonas mobilis and Agrobacterium tumefaciens by
introduction of the biosynthesis genes from Erwini
a uredovora. Applied andEnvironmental Microbiolog
y, Vol.57, No.6, p.1847-1849 (1991)、および上記のJ
ournal of Bacteriology 、および本発明者らによる前
記の特許出願明細書)。Er. uredovora
カロチノイド生合成遺伝子群を利用して、これらのカロ
チノイドを大腸菌に合成させ、解析するという上記の技
術は、また、最もよく進んだ大腸菌の遺伝子操作実験の
系を、カロチノイドの生合成研究に適用できることを意
味した。このことは、生合成酵素の不安定性のために、
植物などの生物において今まで遅々として進まなかった
遺伝子および酵素のレベルでのカロチノイドの生合成研
究を一気に進めることが可能なことを意味した。たとえ
ば、次に示すようなこともその例である。Er. ur
edovoraのcrtEとcrtB遺伝子を保持する
大腸菌は、フィトエンを合成することが知られており、
光合成細菌Rhodobacter capsulat
usおよびシアノバクテリアSynechococcu
PCC7942においては、突然変異株の利用によ
り、フィトエンデサチュラーゼ(phytoene d
esaturase)をコードすると考えられる遺伝子
が取得されていた。前者の微生物の遺伝子産物の基質は
フィトエンであるが、反応産物は明かにされていなかっ
た。後者の微生物においては、基質も反応産物も明らか
にされていなかった。Lindenらは、これらの遺伝
子をcrtEとcrtBを保持する大腸菌に導入し、合
成されたカロチノイドをHPLCで解析することによ
り、光合成細菌のフィトエンデサチュラーゼ(crtI
遺伝子産物、CrtI)がノイロスポレンを、またシア
ノバクテリアのフィトエンデサチュラーゼ(Pds)が
ζ‐カロチンを、共にフィトエンを基質として合成する
ことを見出した(Linden, H.; Misawa, N. ;Chamovitz,
D.; Pecker, I; Hirschberg, J.;Sandmann, G. Functi
onal complementation in Escherichia coli of differ
ent Phytoene desaturase genes andanalysis of accum
ulated carotenes. Z. Naturforsch., Vol. 46c, p.104
5-1051 (1991) 参照)。また、Synechococc
us PCC7942のフィトエンデサチュラーゼ遺伝
子を手掛りとして得られたトマト果実のフィトエンデサ
チュラーゼ遺伝子(pds)も、また、フィトエンを基
質としてζ‐カロチンを合成することが、上記の系を用
いて明かにされた(Pecker, I.; Chamovitz, D.; Linde
n, H.; Sandmann, G.; Hirschberg. J. A Single polyp
eptide catalyzing the conversion of phytoene to ζ
‐carotene is transcriptinally regulated during to
mato fruit ripning. Proc. Natl. Sci. USA, Vol.89,
p.4962-4966 (1992)参照)。植物のフィトエンデサチュ
ラーゼが、フィトエンを基質としてζ‐カロチンまでし
か合成できないので、植物内には、ζ‐カロチンからリ
コピンを合成する別の酵素(ζ‐カロチンデサチュラー
ゼ)が存在するはずである。Lindenらは、この酵
素をコードする遺伝子(zds)を、Er. ured
ovoraのカロチノイド生合成遺伝子等を利用してシ
アノバクテリア Anabaena PCC7120よ
りクローニングし、この遺伝子産物がζ‐カロチンから
リコピンを合成する反応を触媒することを明かにした
(Linden, H.;Vioque, A.; Sandmann, G. Isolation of
a carotenoid biosynthesis gene coding for ζ‐car
otene desaturase from Anabaena PCC7120 by heterolo
gous complementation. FEMS Microbiol. Lett., Vol.
106, p.99-103 (1993) 参照)。しかし、この遺伝子の
塩基配列は未報告である。
2. Description of the Related Art Carotenoid
Is a yellow to orange to red pigment, and is the pigment most widely present in nature. For example, many fish, birds, insects, and other aquatic animals have a beautiful color, but most of these are due to carotenoid pigments (Matsuno, M., Carotenoid physiology in animals). Function and Biological Activity, Chemistry and Biology, Vol.28, No.4
p. 219-227 (1990)). Carotenoids also play important physiological roles in many organisms. In plants and photosynthetic microorganisms, carotenoids are auxiliary pigments for photosynthesis and also have a function of protecting tissues and cells from photooxidative damage (Rau, W. "Functionof caroteno
oids other than in photosynthesis ". Plant Pigment
s. London, Academic Press, 1988, p.231-255. (Goodw
in, TW ed.))). In animals, it has been known that it is a precursor of vitamin A, as well as having a preventive effect and a growth inhibitory effect against various cancers, and is attracting attention as a health food (Kazuo Sueki, β-carotene-Understanding) Bioactivity, Food and Development, Vol.24, No.11, p.6
1-65 (1990)). Some microorganisms that do not perform photosynthesis have carotenoid pigments,
It is presumed that this may have a role of protecting cells from photooxidation reaction. Carotenoids are synthesized from mevalonic acid as a starting material by an isoprenoid biosynthetic pathway that is partially common with steroids and terpenoids. C 15 farnesyl pyrophosphate (EPP) generated by the isoprene-based biosynthesis system is condensed with C 5 isopentenyl pyrophosphate (IPP) to form C 20 geranylgeranyl pyrophosphate (GGPP).
Next, two molecules of GGPP are condensed to synthesize the first carotenoid, colorless phytoene.
Phytoene undergoes a series of unsaturated reactions to produce phytofluene, ζ-carotene,
Neurosporene, lycopene (lycopen)
e). This lycopene is β-
It is considered that carotenoids that are converted to carotene (β-carotene) and further introduced with hydroxyl groups and keto groups will synthesize various carotenoids called xanthophylls (Br
itton, G. "Biosynthesis of carotenooids". Plant Pi
gments. London, Academic Press, 1988, p.133-182.
(See Goodwin, TW ed.)). As mentioned above, although carotenoids have important biological functions,
Until recently, knowledge of genes and enzymes responsible for carotenoid biosynthesis was very limited. Since the enzyme involved in carotenoid biosynthesis was an unstable membrane enzyme for purification, it was impossible to analyze the function and structure of the enzyme, and as a result, cloning of the gene encoding it was impossible. Because I couldn't. Recently, we have found that the plant-resident bacterium Erwinia uredovo
carotenoid biosynthesis genes of ra, was cloned into E. coli The color tone index, the unique approach of various combinations of these genes were expressed in E. coli, analyzing the carotenoid pigments accumulated in E. coli, E
r. The biosynthetic pathway of uredovora carotenoids was elucidated for the first time in the world at the gene and enzyme level.
As a result, Er. The uredovora carotenoid biosynthetic pathway is phytoene, β-carotene, lycopene,
It was clarified that it is a biosynthetic pathway of basic carotenoids such as zeaxanthin (Misawa, N .; Nakagawa,
M .; Kobayashi, K .; Yamano, S .; Izawa, Y .; Nakamura.
K.; Harashima k. Elucidation of the Erwiniauredovor
a carotenoid biosynthetic pathway by functional an
alysis of gene products expressed in Escherichia c
oli. Journal of Bacteriology, Vol.172, No.12, p.67
04-6712 (1992) and Japanese Patent Application No. 3-58786 (Japanese Patent Application No. 2-53255) by the present inventors: "DNA chain useful for synthesis of carotenoid").
Then Ausch et al., E of the same Erwinia genus
The carotenoid biosynthetic pathway of rwinia herbicola is Er. It has been clarified that it is the same as that of uredovora (see WO91 / 13078). The present inventors have also reported that Er. uredover
By using carotenoid biosynthesis genes of a, E. (Escherichia coli), ethanol producing bacteria Zymomonas Mobili
s , phytopathogenic bacterium Agrobacterium tum
It has made it possible for microorganisms such as efaciens to produce basic carotenoids such as phytoene, β-carotene, lycopene and zeaxanthin (Misawa, N .; Yaman
o, S .; Ikenaga, H. Production of β‐carotene in Z
ymomonas mobilis and Agrobacterium tumefaciens by
introduction of the biosynthesis genes from Erwini
a uredovora. Applied and Environmental Microbiolog
y, Vol.57, No.6, p.1847-1849 (1991), and J above
ournal of Bacteriology, and the above-mentioned patent application by the present inventors). Er. The above-mentioned technique of synthesizing and analyzing these carotenoids in Escherichia coli by utilizing the carotenoid biosynthesis genes of uredovora is also used in the most advanced E. coli gene manipulation experiment system for carotenoid biosynthesis research. Meaning applicable. This is due to the instability of biosynthetic enzymes,
This means that it is possible to carry out a study of carotenoid biosynthesis at the level of genes and enzymes, which has not proceeded so slowly in organisms such as plants. For example, the following is also an example. Er. ur
E. coli carrying the edovora crtE and crtB genes are known to synthesize phytoene,
Photosynthetic bacterium Rhodobacter capsulat
us and cyanobacteria Synechococcu
In s PCC7942, the use of the mutant strain allows the phytoene desaturase (phytoene d)
The gene that is thought to code for the easeurase) has been obtained. The substrate of the gene product of the former microorganism is phytoene, but the reaction product has not been revealed. In the latter microorganism, neither the substrate nor the reaction product was revealed. Linden et al. Introduced these genes into Escherichia coli harboring crtE and crtB and analyzed the synthesized carotenoids by HPLC to analyze the phytoene desaturase (crtI) of photosynthetic bacteria.
It was found that the gene product CrtI) synthesizes neurosporene, and the cyanobacterial phytoene desaturase (Pds) synthesizes ζ-carotene using phytoene as a substrate (Linden, H .; Misawa, N.; Chamovitz,
D .; Pecker, I; Hirschberg, J .; Sandmann, G. Functi
onal complementation in Escherichia coli of differ
ent Phytoene desaturase genes and analysis of accum
ulated carotenes. Z. Naturforsch., Vol. 46c, p. 104
5-1051 (1991)). Also, Synechococc
Using the above system, it was revealed that the phytoene desaturase gene (pds) of tomato fruit obtained by using the phytoene desaturase gene of us PCC7942 as a clue also synthesizes ζ-carotene using phytoene as a substrate (Pecker , I .; Chamovitz, D .; Linde
n, H .; Sandmann, G .; Hirschberg. J. A Single polyp
eptide catalyzing the conversion of phytoene to ζ
‐Carotene is transcriptinally regulated during to
mato fruit ripning. Proc. Natl. Sci. USA, Vol.89,
p.4962-4966 (1992)). Since plant phytoene desaturase can synthesize only ζ-carotene using phytoene as a substrate, there should be another enzyme (ζ-carotene desaturase) that synthesizes lycopene from ζ-carotene in the plant. Linden et al . Have described the gene (zds) encoding this enzyme in Er. ured
The ovora carotenoid biosynthesis gene was used to clone from the cyanobacteria Anabaena PCC7120, and it was revealed that this gene product catalyzes the reaction of lycopene synthesis from ζ-carotene (Linden, H .; Vioque, A. Sandmann, G. Isolation of
a carotenoid biosynthesis gene coding for ζ‐car
otene desaturase from Anabaena PCC7120 by heterolo
gous complementation. FEMS Microbiol. Lett., Vol.
106, p.99-103 (1993)). However, the nucleotide sequence of this gene has not been reported.

【0003】〔発明の概要〕[Outline of Invention]

【発明が解決しようとする課題】図1は、植物およびシ
アノバクテリアとErwiniaにおけるβ‐カロチン
までの生合成経路を遺伝子および酵素(遺伝子産物)の
レベルで、以上述べてきたことを含めて、現在までに明
かにされた知見をまとめたものである。GGPPシンタ
ーゼとフィトエンシンターゼは、植物(あるいはシアノ
バクテリア)とErwinia間で、全く同じ機能を示
し(Sandmann, G.; Misawa, N. New functional assign
ment of the carotenogenic genes crtB and crtE with
constructs of these genes from Erwinia species. F
EMS Microbiology Letters, Vol.90, p.253-258 (1992)
参照)、アミノ酸配列レベルでも、30%前後のアイデ
ンティーという意義深いホモロジィーを示した。したが
って、GGPPシンターゼとフィトエンシンターゼは、
種を超えて良く保存されているようである。一方、フィ
トエンデサチュラーゼにおいては、植物(あるいはシア
ノバクテリア)とErwinia間で、その機能は異な
っている、すなわち、前者のフィトエンデサチュラーゼ
が、フィトエンを基質としてζ‐カロチンまでしか合成
できないのに対して、後者のフィトエンデサチュラーゼ
CrtIはフィトエンを基質としてリコピンまで合成す
ることができる。アミノ酸配列レベルでも、両者のフィ
トエンデサチュラーゼにホモロジーは一部のN‐末領域
を除いて見出されない。また、前述したように、両者の
フィトエンデサチュラーゼの機能は、光合成細菌のもの
とも異なっていることから、本酵素は多様性を獲得して
いると考えられる。植物(あるいはシアノバクテリア)
のフィトエンデサチュラーゼは、ノルフルラゾン(norf
lurazon )やフルリドン(fluridon)等のブリーチング
除草剤と呼ばれる除草剤の作用部位である(Sandmann,
G; Boger, P."Inhibition of carotenoid biosynthesis
by herbicides". Target Sites of Herbicide Action.
Boca Raton, FL: CRC Press, 1989, p.25-44. (Boger,
P.; Sandmann, G. eds )参照)。ノルフルラゾンやフ
ルリドンは酵素を直接に攻撃する非競合阻害剤(non-co
mpetitive inhibitor )であることが知られている。
rwiniaのフィトエンデサチュラーゼCrtIは、
植物(あるいはシアノバクテリア)のものと、前述した
ように、機能や構造において異なっているので、これら
のブリーチング除草剤に抵抗性であると予想することが
できる。事実、Ausichらは、Erwinia
erbicolaのフィトエンデサチュラーゼ遺伝子c
rtIを、葉緑体の移行に必要なトランジットペプチド
配列を付加してタバコに導入することにより、0.8μ
g/ml(2.6μM)のノルフルラゾンを含む培地で
正常に生育するタバコ形形質転換体を得たと記述してい
る(前記WO91/13078号公報参照)。ただ、こ
の公報では、ノルフルラゾンを含む培地で正常に生育す
るタバコ形質転換体において、Er. herbico
laのフィトエンデサチュラーゼ遺伝子crtIがタバ
コ染色体に組み込まれ、その転写、翻訳が行われている
ということや、合成されたcrtI遺伝子産物がタバコ
葉の葉緑体に輸送され、トランジットペプチドがプロセ
スされていることが実験的に確認されていないので、形
質転換体だと考えられたタバコが、実際は、順化または
順養によるノルフルラゾン自然抵抗性株であった可能性
がある。事実、本発明者らは、3μM濃度のノルフルラ
ゾンを含む培地では、タバコin vitro植物が正
常に生育できるようになる場合があることを実験的に確
認している。一方、SAN380HやJ852等のブリ
ーチング除草剤は、ζ‐カロチンからリコピンまでのデ
サチュレーション(脱水素)反応を阻害する除草剤であ
ることが知られている(Boger, P.; Sandmann, G. "Mod
ern herbicides affecting typical plant processes".
Chemistry of Plant Protection. Vol. 6. SpringerPu
bl., 1990, p.173-216. (Bowers, W.S.; Ebing, W., Ma
rtin, D., Wegler, R. eds )参照)。in viv
o、in vitro共に、SAN380HまたはJ8
52で処理した植物体はζ‐カロチンを蓄積するように
なるので、これらはζ‐カロチンデサチュラーゼ酵素を
直接に攻撃する除草剤であると考えられている。ζ‐カ
ロチンデサチュラーゼを阻害する除草剤に対するErw
iniaのフィトエンデサチュラーゼcrtIを導入し
た植物体の抵抗性に関しては、前述したように、最近、
ようやく、シアノバクテリアからζ‐カロチンデサチュ
ラーゼをコードする遺伝子がクローニングされたばかり
であり、そのアミノ酸配列がまだ明かにされていないこ
とや、この抵抗性に関する研究例が現在までに全く無い
ことから、ErwiniaのcrtI遺伝子を利用し
て、ζ‐カロチンデサチュラーゼ阻害剤に対する抵抗性
を植物に与えられるかどうかは全くわからないのが現状
であった。本発明は、上述のような点に鑑み、ブリーチ
ング除草剤に対して耐性を有する植物の製造に関する技
術を提供することを目的とするものである。
FIG. 1 shows the biosynthetic pathway to β-carotene in plants and cyanobacteria and Erwinia at the gene and enzyme (gene product) level, including the above description. It is a compilation of the findings revealed so far. GGPP synthase and phytoene synthase show exactly the same function between plants (or cyanobacteria) and Erwinia (Sandmann, G .; Misawa, N. New functional assign
ment of the carotenogenic genes crtB and crtE with
constructs of these genes from Erwinia species. F
EMS Microbiology Letters, Vol.90, p.253-258 (1992)
(See also), even at the amino acid sequence level, a significant homology of about 30% identity was shown. Therefore, GGPP synthase and phytoene synthase are
It seems to be well preserved across species. On the other hand, in phytoene desaturase, the functions are different between plants (or cyanobacteria) and Erwinia , that is, the former phytoene desaturase can synthesize only ζ-carotene using phytoene as a substrate, whereas the latter The phytoene desaturase CrtI of can also synthesize lycopene using phytoene as a substrate. Even at the amino acid sequence level, no homology is found in both phytoene desaturases except for some N-terminal regions. In addition, as described above, the functions of both phytoene desaturases are different from those of photosynthetic bacteria, and thus it is considered that the present enzyme has acquired diversity. Plant (or cyanobacteria)
The phytoene desaturase of norflurazone (norf
It is the site of action of herbicides called bleaching herbicides such as lurazon) and fluridon (Sandmann,
G; Boger, P. "Inhibition of carotenoid biosynthesis
by herbicides ". Target Sites of Herbicide Action.
Boca Raton, FL: CRC Press, 1989, p.25-44. (Boger,
P .; Sandmann, G. eds)). Norflurazone and fluridone are non-competitive inhibitors (non-co) that directly attack the enzyme.
It is known to be a mpetitive inhibitor). E
The rwinia phytoene desaturase CrtI is
As described above, it differs from that of plants (or cyanobacteria) in function and structure, and thus it can be expected to be resistant to these bleaching herbicides. In fact, Auschich et al., Erwinia h
erbicola phytoene desaturase gene c
0.8 μ of rtI was introduced into tobacco by adding a transit peptide sequence required for chloroplast translocation.
It is described that a tobacco transformant that grows normally in a medium containing g / ml (2.6 μM) of norflurazone was obtained (see WO 91/13078). However, in this publication, in a tobacco transformant that normally grows in a medium containing norflurazone, Er. herbico
The phytoene desaturase gene crtI of la is integrated into the tobacco chromosome and is transcribed and translated, and the synthesized crtI gene product is transported to the chloroplast of tobacco leaves, and the transit peptide is processed. Since it was not confirmed experimentally, it is possible that the tobacco considered to be a transformant was actually a norflurazone naturally resistant strain by acclimation or acclimation. In fact, the present inventors have experimentally confirmed that a medium containing norflurazone at a concentration of 3 μM may allow tobacco in vitro plants to grow normally. On the other hand, bleaching herbicides such as SAN 380H and J852 are known to be herbicides that inhibit the desaturation (dehydrogenation) reaction from ζ-carotene to lycopene (Boger, P .; Sandmann, G . "Mod
ern herbicides affecting typical plant processes ".
Chemistry of Plant Protection. Vol. 6. SpringerPu
bl., 1990, p.173-216. (Bowers, WS; Ebing, W., Ma
rtin, D., Wegler, R. eds)). in viv
SAN380H or J8 for both o and in vitro
Since plants treated with 52 become accumulating ζ-carotene, they are considered to be herbicides that directly attack the ζ-carotene desaturase enzyme. Erw against herbicides inhibiting ζ-carotene desaturase
Regarding the resistance of the plant into which the nia phytoene desaturase crtI has been introduced, as described above, recently,
Finally, it is a gene encoding ζ- carotene desaturase from the cyanobacterium just been cloned, and that the amino acid sequence has not yet been apparent to, since absolutely unprecedented research example of this resistance is currently the Erwinia It was the present situation that it was completely unknown whether or not a plant could be given resistance to a ζ-carotene desaturase inhibitor using the crtI gene. In view of the above points, it is an object of the present invention to provide a technique for producing a plant having resistance to a bleaching herbicide.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、非光合成
細菌エルウィニア(Erwinia)のフィトエンデサ
チュラーゼ(crtI)遺伝子を利用することにより、
ノルフルラゾンやフルリドンのような植物のフィトエン
デサチュラーゼを阻害する除草剤だけでなく、SAN
80HやJ852等の植物のζ‐カロチンデサチュラー
ゼを阻害する除草剤に対する耐性を植物に与えることが
できることを見出し、この知見をもとに本発明を完成さ
せるに至った。すなわち、本発明によるζ‐カロチンデ
サチュラーゼ阻害除草剤に対する耐性植物の作出法は、
フィトエンをリコピンに変換する酵素活性を有するポリ
ペプチドをコードするDNA配列を、その遺伝情報が発
現可能な状態で植物に導入すること、を特徴とするもの
である。上記作出法によって得られるζ‐カロチンデサ
チュラーゼ阻害除草剤に対する耐性植物は、フィトエン
をリコピンに変換する酵素活性を有するポリペプチドを
コードするDNA配列が導入され、上記酵素活性を有す
るポリペプチドを産生する能力を有すること、を特徴と
するものである。さらに、本発明は、上記DNA配列
の、植物の形質転換におけるマーカー遺伝子としての使
用、すなわち、フィトエンをリコピンに変換する酵素活
性を有するポリペプチドをコードするDNA配列からな
る、ζ−カロチンデサチュラーゼ阻害除草剤に対する形
質転換確認用マーカー、にも関する。
The present inventors Means for Solving the Problems], by utilizing the phytoene desaturase of non-photosynthetic bacterium Erwinia (Erwinia) (crtI) gene,
SAN 3 as well as herbicides that inhibit plant phytoene desaturases such as norflurazone and fluridone
It has been found that the plants can be made tolerant to herbicides which inhibit ζ-carotene desaturase in plants such as 80H and J852, and the present invention has been completed based on this finding. That is, the method for producing a resistant plant to a ζ-carotene desaturase-inhibiting herbicide according to the present invention is
It is characterized in that a DNA sequence encoding a polypeptide having an enzymatic activity for converting phytoene into lycopene is introduced into a plant in a state in which its genetic information can be expressed. A plant resistant to a ζ-carotene desaturase-inhibiting herbicide obtained by the above-mentioned production method is introduced with a DNA sequence encoding a polypeptide having an enzyme activity for converting phytoene into lycopene, and has the ability to produce a polypeptide having the enzyme activity. It is characterized by having. Furthermore, the present invention provides the use of the above DNA sequence as a marker gene in plant transformation, that is, a ζ-carotene desaturase-inhibiting herbicide consisting of a DNA sequence encoding a polypeptide having an enzymatic activity for converting phytoene into lycopene. It also relates to a marker for confirming transformation of the agent.

【0005】〔発明の具体的説明〕本発明は、フィトエ
ンをリコピンに変換する酵素活性を有するポリペプチ
ド、すなわちフィトエンデサチュラーゼ(以下、crt
Iともいう)をコードするDNA配列(以下、フィトエ
ンデサチュラーゼ遺伝子もしくはcrtI遺伝子ともい
う)を利用することにより、植物のフィトエンデサチュ
ラーゼを阻害する除草剤のみならず、植物のζ‐カロチ
ンデサチュラーゼを阻害する除草剤に対して耐性を有す
る植物の製造に関する技術を提供するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a polypeptide having an enzymatic activity for converting phytoene into lycopene, that is, phytoene desaturase (hereinafter, crt).
Not only a herbicide that inhibits a plant phytoene desaturase but also a herbicide that inhibits a plant ζ-carotene desaturase by utilizing a DNA sequence encoding the same (also referred to as I) (hereinafter, also referred to as a phytoene desaturase gene or a crtI gene) It is intended to provide a technique for producing a plant having resistance to an agent.

【0006】ζ‐カロチンデサチュラーゼ阻害除草剤に
対する耐性植物の製造 本発明におけるζ‐カロチンデサチュラーゼ阻害除草剤
に対する耐性植物は、フィトエンをリコピンに変換する
酵素活性を有するポリペプチドをコードするDNA配列
(フィトエンデサチュラーゼ遺伝子)が導入され、上記
酵素活性を有するポリペプチド(フィトエンデサチュラ
ーゼ)を産生する能力を有することを特徴とするもので
あり、このような植物は、本発明作出法により、すなわ
ち、フィトエンをリコピンに変換する酵素活性を有する
ポリペプチドをコードするDNA配列(フィトエンデサ
チュラーゼ遺伝子)を、その遺伝情報が発現可能な状態
で植物に導入することを特徴とする方法により作出する
ことができる。フィトエンデサチュラーゼ遺伝子導入の
対象となる植物としては、光合成を行なう任意の高等植
物が使用可能であり、特に限定されないが、具体的には
穀類あるいはタバコ、ペチュニア、ジャガイモなど、好
ましくはイネ、トウモロコシ、コムギ、オオムギなどが
あげられる。上記DNA配列(フィトエンデサチュラー
ゼ遺伝子)は、コードするポリペプチドが、フィトエン
をリコピンに変換する酵素活性を有するものであれば任
意のアミノ酸配列に対応するものでありうるが、その代
表例としては非光合成細菌であるエルウィニア(Erw
inia)属由来のフィトエンデサチュラーゼ遺伝子
(crtI遺伝子)のDNA配列をあげることができ
る。このエルウィニア属由来のcrtI遺伝子は、フィ
トエンをζ‐カロチンを経てリコピンに変換するフィト
エンデサチュラーゼのアミノ酸配列をコードするもので
ある。エルウィニア属細菌由来の遺伝子としては、具体
的にはたとえば、Er. uredovaraのcrt
I遺伝子を使用することができる。このcrtI遺伝子
の塩基配列の詳細については、前記の論文Journal of B
acteriology, vol.172, p.6704-6712 (1992)に、コード
されるポリペプチド(フィトエンデサチュラーゼ(Cr
tI))のアミノ酸配列と共に示されている。使用する
DNA配列は、この論文に示されたものの他に、同一の
ポリペプチドをコードし縮重コドンにおいてのみ塩基配
列が異なる縮重異性体でもよいことはいうまでもなく、
さらには、アミノ酸配列中の一部のアミノ酸の置換、欠
失、挿入あるいは付加などのアミノ酸変異もしくは変更
があっても、フィトエンデサチュラーゼ活性を維持して
いるポリペプチドに対応する塩基配列を有するものであ
れば使用可能である。また、エルウィニア属細菌由来の
遺伝子としては、Er.herbicolaのcrtI
遺伝子(前記WO 91/13078号公開公報参照)
も例示され、この塩基配列に関しても、上記Er.
redovoraの場合と同様に、縮重異性体あるいは
アミノ酸変異に対応する塩基配列のものが使用できる。
これらのDNA配列は、一部または全部を化学合成する
ことができるが、好ましくは細菌等の取得源から常法に
よりフィトエンデサチュラーゼをコードするゲノム遺伝
子あるいはcDNAを単離して得ることができる(上記
公開公報等参照)。上記のようなDNA配列(フィトエ
ンデサチュラーゼ遺伝子)は、プラスミド等のベクター
に含有された形で、その遺伝情報が発現可能な状態で植
物に導入して形質転換することにより、ブリーチング除
草剤に対する耐性植物を作出することができる。上記ベ
クターとしては、たとえばバイナリーベクターであれば
任意のものが使用可能であるが、好ましくはpBI 1
21などをあげることができる。DNA配列を発現させ
てそれがコードするポリペプチド(フィトエンデサチュ
ラーゼ)を産生させるためには、そのコーディング領域
の他に、発現調節配列が必要であり、そのような発現調
節配列としてはたとえばカリフラワーモザイクウィルス
由来の35Sプロモーターなどを用いることができる。
さらに、産生されたポリペプチド(フィトエンデサチュ
ラーゼ)を細胞の特定の場所(たとえば葉緑体)に輸送
したい場合には、コーディング領域の上流に輸送に必要
なトランジットペプチドをコードする塩基配列をさらに
付加することによりその輸送が可能となる。トランジッ
トペプチドをコードする配列としては、たとえば、図2
に示されるように、エンドウのRubisco小サブユ
ニットのトランジットペプチドをコードするDNA配列
を利用することができる。したがって、本発明における
「ポリペプチドをコードするDNA配列」は、このポリ
ペプチドのコーディング領域のみを限定して指すのでは
なく、コーディング領域と共に発現調節配列やトランジ
ットペプチドをコードする配列などを含むようなDNA
配列をも包含するものとする。発現調節配列やトランジ
ットペプチドをコードする配列などの連結あるいはこれ
らを含む発現ベクター等の作製に関する基本的な事項に
ついては、一般的な公知の方法(たとえば長田敏行著:
「植物細胞の遺伝子操作」、蛋白質・核酸・酵素(臨時
増刊)1983:12,Vol.28,No.14, 共立出版株式会社、p155
1-1568の記載による方法など)を用いることができる。
また、このDNA配列(フィトエンデサチュラーゼ遺伝
子)による植物の形質転換、すなわち植物に外来遺伝子
を導入する方法としては、すでに報告され確立されてい
る種々の方法、たとえばアグロバクラリウムのTiプラ
スミドをベクターとして用いる方法や、植物プロトプラ
ストにエレクトロポレーションで遺伝子を導入する方法
などを、遺伝子を導入しようとする植物の種類等に応じ
て適宜用いることができる(たとえば岡田吉美,飯田
滋:「遺伝子工学的分子育種技術の現状と将来」植物バ
イオテクノロジーII,山田康之・岡田吉美編、現代化学
・増刊20,東京化学同人,p233-264参照)。外来遺伝
子、すなわちフィトエンデサチュラーゼ遺伝子を導入す
る対象となる植物は前記した通りであるが、遺伝子導入
のための植物材料としては、導入法等に応じて、葉、
茎、根など任意の材料の中から適宜選択して用いること
ができる。DNA配列(フィトエンデサチュラーゼ遺伝
子)が導入された形質転換体は、通常の方法(たとえば
本吉総男,宇垣正志:「コートタンパク質遺伝子による
ウィルス抵抗性のトマト」植物バイオテクノロジーII,
山田康之・岡田吉美編、現代化学・増刊20,東京化学
同人,p153-161参照)により再生させ、幼植物体から馴
化植物体にまで生育した形質転換植物を得ることができ
る。この形質転換植物は、フィトエンをζ‐カロチンを
経てリコピンに変換するフィトエンデサチュラーゼを産
生する能力を有し、ノルフルラゾンやフルリドンのよう
な植物のフィトエンデサチュラーゼを阻害する除草剤だ
けでなく、SAN380HやJ852等の植物のζ‐カ
ロチンデサチュラーゼを阻害する除草剤に対して耐性を
獲得したものである。なお、上記した種々の薬剤に対す
る耐性試験は、一般的な公知の方法(たとえば、「微生
物学実験法」:微生物研究法懇談会編,1975,講談社,I
V.生理的性状観察法,p199-254に記載の方法)により実
施することができる。
For ζ-carotene desaturase inhibitor herbicide
Tolerant plants for the production of resistant plants against ζ-carotene desaturase-inhibiting herbicide in the present invention, a DNA sequence encoding a polypeptide having an enzymatic activity for converting phytoene into lycopene (phytoene desaturase gene) is introduced, The present invention is characterized by having the ability to produce a polypeptide (phytoene desaturase) having such a plant, and such a plant encodes a polypeptide having an enzymatic activity of converting phytoene into lycopene by the production method of the present invention. A DNA sequence (phytoene desaturase gene) which is introduced into the plant in a state in which its genetic information can be expressed can be produced by a method. The plant to which the phytoene desaturase gene is introduced may be any higher plant that performs photosynthesis and is not particularly limited, but specifically, cereals or tobacco, petunia, potato, etc., preferably rice, corn, wheat. , Such as barley. The above-mentioned DNA sequence (phytoene desaturase gene) may correspond to any amino acid sequence as long as the encoded polypeptide has an enzymatic activity for converting phytoene into lycopene, but a typical example thereof is non-photosynthesis. Bacteria Erwinia ( Erw
The DNA sequence of the phytoene desaturase gene (crtI gene) derived from the genus inia ) can be mentioned. The crtI gene derived from Erwinia encodes the amino acid sequence of phytoene desaturase that converts phytoene to lycopene via ζ-carotene. Specific examples of genes derived from Erwinia bacteria include, for example, Er. uredovara crt
The I gene can be used. For details of the nucleotide sequence of this crtI gene, see the above-mentioned Journal of B.
Acteriology, vol.172, p.6704-6712 (1992), the encoded polypeptide (phytoene desaturase (Cr
tI)) amino acid sequence. It goes without saying that the DNA sequence to be used may be degenerate isomers other than those shown in this paper, which encode the same polypeptide and differ in nucleotide sequence only at the degenerate codon.
Furthermore, it has a nucleotide sequence corresponding to a polypeptide maintaining phytoene desaturase activity even if there are amino acid mutations or changes such as substitution, deletion, insertion or addition of some amino acids in the amino acid sequence. If available, it can be used. Further, as a gene derived from a bacterium of the genus Erwinia, Er. herbicola crtI
Gene (see WO 91/13078 publication)
Is also exemplified, and regarding this nucleotide sequence, the above-mentioned Er. u
As in the case of redovora , degenerate isomers or nucleotide sequences corresponding to amino acid mutations can be used.
These DNA sequences can be partially or wholly chemically synthesized, but preferably, they can be obtained by isolating a genomic gene or cDNA encoding phytoene desaturase from a source such as bacteria by a conventional method (above-mentioned publication). (See gazette etc.). The DNA sequence (phytoene desaturase gene) as described above is contained in a vector such as a plasmid, and is introduced into a plant in a state in which its genetic information can be expressed to transform it, thereby tolerating bleaching herbicides. Can produce plants. As the above vector, any binary vector can be used, but preferably pBI 1
21 can be given. In order to express a DNA sequence and produce a polypeptide (phytoene desaturase) encoded by the DNA sequence, an expression control sequence is necessary in addition to the coding region, and such an expression control sequence includes, for example, cauliflower mosaic virus. A derived 35S promoter or the like can be used.
Furthermore, when the produced polypeptide (phytoene desaturase) is desired to be transported to a specific location in the cell (for example, chloroplast), a nucleotide sequence encoding a transit peptide required for transport is further added upstream of the coding region. This enables the transportation. As the sequence encoding the transit peptide, for example, a sequence shown in
As shown in, a DNA sequence encoding the transit peptide of the pea Rubisco small subunit can be utilized. Therefore, the “DNA sequence encoding a polypeptide” in the present invention does not refer to only the coding region of this polypeptide in a limited manner, but also includes an expression control sequence and a sequence encoding a transit peptide together with the coding region. DNA
It also includes sequences. Regarding the basic matters relating to the ligation of an expression regulatory sequence or a sequence encoding a transit peptide, or the production of an expression vector containing these, a generally known method (for example, Toshiyuki Nagata:
"Genetic manipulation of plant cells", proteins / nucleic acids / enzymes (temporary special edition) 1983: 12, Vol.28, No.14, Kyoritsu Shuppan Co., Ltd., p155
1-1568, etc.) can be used.
In addition, as a method for transforming a plant with this DNA sequence (phytoene desaturase gene), that is, a method for introducing a foreign gene into a plant, various methods that have been reported and established, for example, Ti plasmid of agrobaclarium is used as a vector. A method or a method of introducing a gene into a plant protoplast by electroporation can be appropriately used depending on the type of a plant into which the gene is to be introduced (eg, Yoshimi Okada, Shigeru Iida: “Genetic Engineering Molecular Breeding”). Present state and future of technology ”, Plant Biotechnology II, Yasuyuki Yamada / Yoshimi Okada, Modern Chemistry / Supplement 20, Tokyo Kagaku Dojin, p233-264). The foreign gene, that is, the plant into which the phytoene desaturase gene is to be introduced is as described above, but as a plant material for gene introduction, leaves, depending on the introduction method,
It can be appropriately selected and used from arbitrary materials such as stems and roots. The transformant into which the DNA sequence (phytoene desaturase gene) has been introduced can be obtained by a conventional method (for example, Somoto Motoyoshi, Masashi Ugaki: “virus-resistant tomatoes by coat protein gene” plant biotechnology II,
Yasuyuki Yamada / Yoshimi Okada, edited by Hyundai Kagaku / Supplement 20, Tokyo Kagaku Dojin, p153-161) can be used to obtain transformed plants that have grown from young plants to acclimatized plants. This transformed plant has the ability to produce phytoene desaturase that converts phytoene to lycopene via ζ-carotene, and not only herbicides that inhibit plant phytoene desaturase such as norflurazone and fluridone, but also SAN380H, J852, etc. It has acquired resistance to herbicides that inhibit ζ-carotene desaturase of the plant. The resistance test for the above-mentioned various drugs can be carried out by a commonly known method (for example, “Microbiology Experimental Method”: Microbial Research Method Round Table, 1975, Kodansha, I.
V. Physiological property observation method, p199-254)).

【0007】ζ‐カロチンデサチュラーゼ遺伝子および
コードされるポリペプチド 上記SAN380HあるいはJ852等のブリーチング
除草剤の作用部位となるζ‐カロチンデサチュラーゼを
コードする遺伝子に関しては、最近シアノバクテリア
nabaena(PCC7120)からこの遺伝子がク
ローニングされたばかりであり(前記FEMS Microbiol.
Lett., Vol.106, p.99-103 (1993) 参照)、そのアミノ
酸配列がまだ明かにされていないことや、この抵抗性に
関する研究例が現在までに全く無いことから、Erwi
niaのフィトエンデサチュラーゼ遺伝子を利用して、
ζ‐カロチンデサチュラーゼ阻害剤に対する抵抗性を植
物に与えられるかどうかは全くわからない現状であっ
た。さらに、本発明者らは後記の実験例9に示されてい
るように、最近シアノバクテリアからクローニングされ
たこのζ‐カロチンデサチュラーゼ遺伝子zdsの塩基
配列をダイデオキシ法により決定し、そこから推定した
アミノ酸配列をすでに報告されているいろいろな生物種
のフィトエンデサチュラーゼと比較した。その結果、驚
くべきことに、このζ‐カロチンデサチュラーゼzds
遺伝子産物は、シアノバクテリアや植物のフィトエンデ
サチュラーゼと、一部のN‐末領域を除いてホモロジー
はほとんど見出されず、むしろ、ErwiniaRh
odobacter capsulatusのフィトエ
ンデサチュラーゼCrtIと約35%という意義深いホ
モロジーを示した。このことから、Erwiniaのフ
ィトエンデサチュラーゼと植物のζ‐カロチンデサチュ
ラーゼとは構造がよく似ていると考えられるので、当業
者であれば、Erwiniaのフィトエンデサチュラー
ゼ遺伝子は、植物のζ‐カロチンデサチュラーゼを阻害
する除草剤に対する抵抗性を与えることはできないと予
測するであろう。図3〜5に、シアノバクテリア(Anab
aena)由来のζ‐カロチンデサチュラーゼ遺伝子の塩基
配列およびそこから推定したアミノ酸配列を示してある
が(後記配列表参照)、このζ‐カロチンデサチュラー
ゼ遺伝子の塩基配列およびコードされるポリペプチドの
アミノ酸配列は、これまで知られていなかったものであ
り、本発明において初めて明らかにされたものである。
The ζ-carotene desaturase gene and
Encoded Polypeptide The gene encoding ζ-carotene desaturase, which is the site of action of bleaching herbicides such as SAN380H or J852 described above, was recently described in cyanobacteria A.
This gene has just been cloned from nabaena (PCC7120) (see FEMS Microbiol.
Lett., Vol.106, p.99-103 (1993)), its amino acid sequence has not been clarified yet, and there are no studies on this resistance to date, Erwi
Utilizing the nia phytoene desaturase gene,
Whether or not plants can be conferred resistance to ζ-carotene desaturase inhibitors has not been known at all. Furthermore, the present inventors determined the nucleotide sequence of this ζ-carotene desaturase gene zds recently cloned from cyanobacteria by the dideoxy method, as shown in Experimental Example 9 described later, and deduced the amino acid deduced therefrom. The sequences were compared to phytoene desaturases from various species previously reported. As a result, surprisingly, this ζ-carotene desaturase zds
The gene product has almost no homology with cyanobacterial or plant phytoene desaturases except for a part of the N-terminal region, and rather, Erwinia or Rh
It showed a significant homology of about 35% with the phytoene desaturase CrtI of Odobacter capsulatus . From this, it is considered that the structure of Erwinia phytoene desaturase is similar to that of plant ζ-carotene desaturase. Therefore, a person skilled in the art would appreciate that Erwinia phytoene desaturase gene inhibits plant ζ-carotene desaturase. One would expect to be unable to confer resistance to herbicides. Figures 3-5 show cyanobacteria ( Anab
The nucleotide sequence of the ζ-carotene desaturase gene derived from aena ) and the amino acid sequence deduced therefrom are shown (see the sequence listing below). The nucleotide sequence of this ζ-carotene desaturase gene and the amino acid sequence of the encoded polypeptide are However, it has not been known so far and is the first disclosed in the present invention.

【0008】フィトエンデサチュラーゼ遺伝子の用途 本発明において、上記の、フィトエンをリコピンに変換
する酵素活性を有するポリペプチドをコードするDNA
配列、すなわちフィトエンデサチュラーゼ(crtI)
遺伝子(代表的には、エルウィニア属由来のもの)は、
種々の外来遺伝子(たとえば薬剤耐性遺伝子など)によ
る植物の形質転換実験等において、SAN380Hある
いはJ852等の植物ζ‐カロチンデサチュラーゼを阻
害するブリーチング除草剤に対する形質転換確認用の遺
伝子マーカーとして使用することができる。これまでの
ところ、植物の形質転換実験は、植物病原菌Agrob
acterium tumefaciensのTiプラ
スミド系を用いて行なわれるのが一般的であるが、外来
遺伝子が植物に導入されたことを示すマーカー遺伝子
は、抗生物質耐性遺伝子であるカナマイシンやハイグロ
マイシン耐性遺伝子ぐらいしか実際に使用できるものは
なく、従ってこれらの薬剤に抵抗性を示す種々の植物種
の形質転換あるいは一つの植物体への複数の遺伝子の導
入実験等が、形質転換有無の確認の点から困難なものと
なっていた。後述の実験例8において、フィトエンデサ
チュラーゼ(crtI)遺伝子およびカナマイシン耐性
遺伝子を含むプラスミドを有するアクロバクテリウム
A.tumefacience)の感染によって葉片
(タバコ植物)を形質転換し、これをζ‐カロチンデサ
チュラーゼ阻害剤(SAN380H)およびカナマイシ
ンの有無の培地上で培養したところ、SAN380Hを
含む培地上で、異常な生育、すなわち両薬剤を含まない
コントロール培地上の場合と比べて生育の悪い多数の白
色の不定芽形成、の中に一部正常に生育しカナマイシン
を含む培地の場合より生育のよい緑色の不定芽形成が観
察され、緑色の不定芽は、カナマイシンを含む培地上で
も正常に生育した。この緑色の不定芽の部分を再生培地
上で培養して幼植物体を形成させ、葉の染色体DNAを
分析したところ、フィトエンデサチュラーゼ遺伝子とカ
ナマイシン耐性遺伝子との両方が組み込まれていること
が確認され、このことから、選択マーカーとしてのSA
N380Hにより、外来遺伝子としてのカナマイシン耐
性遺伝子が導入された植物体、すなわち形質転換体を選
抜できたということがわかった。したがって、Erwi
niaのフィトエンデサチュラーゼ遺伝子は、種々の外
来遺伝子(たとえば薬剤耐性遺伝子など)による植物の
形質転換実験等において、SAN380H等のζ‐カロ
チンデサチュラーゼ阻害剤に対するマーカー遺伝子とし
て使用できることが確認できた。
Use of phytoene desaturase gene In the present invention, a DNA encoding the above-mentioned polypeptide having an enzymatic activity for converting phytoene into lycopene.
Sequence, ie phytoene desaturase (crtI)
Genes (typically from Erwinia)
It can be used as a genetic marker for the transformation confirmation of a bleaching herbicide which inhibits plant ζ-carotene desaturase such as SAN380H or J852 in a plant transformation experiment with various foreign genes (eg drug resistance gene). it can. So far, plant transformation experiments have been carried out using the plant pathogen Agrob.
It is generally carried out using the Ti plasmid system of A. tumefaciens , but the only marker genes that show that a foreign gene has been introduced into plants are kanamycin and hygromycin resistance genes, which are antibiotic resistance genes. There is nothing that can be used, and therefore it is difficult to transform various plant species showing resistance to these agents or to introduce multiple genes into one plant in terms of confirmation of the presence or absence of transformation. Was becoming. In Experimental Example 8 described below, leaf pieces (tobacco plants) were transformed by infection with Acrobacterium ( A. tumefacience ) having a plasmid containing a phytoene desaturase (crtI) gene and a kanamycin resistance gene, and this was transformed with ζ-carotene desaturase inhibition. When cultured on a medium with or without the agent (SAN380H) and kanamycin, it showed abnormal growth on the medium containing SAN380H, that is, a large number of white adventitious shoots with poorer growth than on the control medium containing neither drug. The formation of green adventitious shoots was observed in some of the formations, which were normally grown and were better than those in the medium containing kanamycin, and the green adventitious shoots were normally grown on the medium containing kanamycin. The green adventitious buds were cultured on a regeneration medium to form seedlings, and the chromosomal DNA of the leaves was analyzed. It was confirmed that both the phytoene desaturase gene and the kanamycin resistance gene were incorporated. From this, SA as a selection marker
It was found that N380H enabled the selection of plants into which a kanamycin resistance gene as a foreign gene had been introduced, that is, transformants. Therefore, Erwi
It has been confirmed that the nia phytoene desaturase gene can be used as a marker gene for a ζ-carotene desaturase inhibitor such as SAN380H in a plant transformation experiment with various foreign genes (eg drug resistance gene).

【0009】[0009]

【実施例】以下の実施例は、本発明をさらに具体的に説
明するためのものであり、本発明を限定するものではな
い。 実験例1:プラスミドpYPIET4の作製 ここで用いられた通常の遺伝子組換え実験は、特に言及
されていない場合は、標準的な方法(Sambrook, J.; Fr
itsch, E.F.; Maniatis, T. Molecular Clonig: A Labo
ratory Manual. Cold Spring Harbor Laboratory Pres
s, 1989)に基づいている。エンドウのリブロース‐
1,5‐2リン酸(Rubisco)前駆体のトランジ
ットペプチドをコードする配列(tp)は、プラスミド
pSNIF83(Schreier, P.H.; Seftor, E.A.; Sche
ll, J.; Bohnet, H.J. The use of nuclear-encoded se
quences to direct the light-regulated synthesis an
d transport ofa foreign protein into plant chlorop
lasts. The EMBO Journal, Vol. 4, p.25-32 (1985)参
照)から204bpのHindIII −SphI断片とし
て単離した。次に、Er. uredovoraのフィ
トエンデサチュラーゼ遺伝子crtIを有するプラスミ
ドであるpCRT−I(Fraser, P.D.; Misawa, N.; Li
nden, H.; Yamano, S.; Kobayashi, k.; Sandmann, G.
Expression in E. coli, purification and reactivati
on of the recombinant Erwinia uredovora phytoen
e desturase. J. Biol. Chem., Vol. 267, p.19819-198
95 (1992) 参照)をBamHIとHindIII で二重消
化した後、N末の一部を欠失したcrtIを含む1.5
7kbのBamHI−HindIII 断片を単離した。次
に、crtIの開始コドンからBamHI部位までの7
6bpの配列を合成した。このcrtIの開始コドンに
は、SphIの粘着末端を生じるようにデザインした。
そして、上記で得た3種類の断片を、tpを含む204
bp HindIII −SphI断片、合成した76bp
SphI−BamHI断片、N末の一部を欠失したc
rtIを含む1.57kb BamHI−HindIII
断片の順で結合した。こうして得た1.84kbのHi
ndIII 断片を、Klenow酵素で処理した後、東洋
紡(株)から購入したバイナリーベクターpBI 121
からSmaIとSacIによる二重消化によりβ‐グル
クロニダーゼ遺伝子を除いたものに、カリフラワーモザ
イクウィルス(CaMV)の35Sプロモーターの転写
のリードスルーを受けるように挿入した。こうして得た
プラスミドをpYPIET4と名づけた。pYPIET
4における、tp−crtI遺伝子を含む1.84kb
のHindIII 断片部分を図2に示した。
The following examples are intended to explain the present invention more specifically, but are not intended to limit the present invention. Experimental Example 1: Construction of plasmid pYPIET4 The conventional gene recombination experiments used here were standard methods (Sambrook, J .; Fr.
itsch, EF; Maniatis, T. Molecular Clonig: A Labo
ratory Manual. Cold Spring Harbor Laboratory Pres
s, 1989). Pea ribulose
The sequence (tp) encoding the transit peptide of the 1,5-2 diphosphate (Rubisco) precursor was obtained from plasmid pSNIF83 (Schreier, PH; Seftor, EA; Sche
ll, J .; Bohnet, HJ The use of nuclear-encoded se
quences to direct the light-regulated synthesis an
d transport ofa foreign protein into plant chlorop
lasts. The EMBO Journal, Vol. 4, p.25-32 (1985)), and isolated as a 204 bp HindIII-SphI fragment. Next, Er. pCRT-I (Fraser, PD; Misawa, N .; Li, which is a plasmid having the uredovora phytoene desaturase gene crtI.
nden, H .; Yamano, S .; Kobayashi, k .; Sandmann, G.
Expression in E. coli, purification and reactivati
on of the recombinant Erwinia uredovora phytoen
e desturase. J. Biol. Chem., Vol. 267, p.19819-198
95 (see 1992)) was double-digested with BamHI and HindIII, and then contained crtI with a partial N-terminal deletion.
A 7 kb BamHI-HindIII fragment was isolated. Next, 7 from the start codon of crtI to the BamHI site
A 6 bp sequence was synthesized. The start codon of crtI was designed to generate a sticky end of SphI.
Then, the three types of fragments obtained above were converted to 204 containing tp
bp HindIII-SphI fragment, synthetic 76 bp
SphI-BamHI fragment, a part of N-terminal c deleted
1.57 kb BamHI-HindIII containing rtI
The fragments were combined in order. Thus obtained 1.84 kb Hi
The ndIII fragment was treated with Klenow enzyme and then the binary vector pBI 121 purchased from Toyobo Co., Ltd.
From which the β-glucuronidase gene had been removed by double digestion with SmaI and SacI, and insertion was performed so as to receive the transcription readthrough of the 35S promoter of cauliflower mosaic virus (CaMV). The plasmid thus obtained was named pYPIET4. pYPIET
1.84 kb containing the tp-crtI gene in 4.
The HindIII fragment portion of E. coli is shown in FIG.

【0010】実験例2:アグロバクテリウムを介した植
物体の形質転換 プラスミドpYPIET4は、ヘルパープラスミドpR
K2013を用いた接合伝達法(Stuy, J.H. Plasmid t
ransfer in Haemophilus influenzae. Journal of B
acteriology, Vol. 139, p.520-529 (1979) 参照)によ
り、Agrobacterium tumefacie
ns LBA 4404に導入された。プラスミドpY
PIET4を有するA. tumefaciens接合
体は、リーフディスク法(Horsch, R.B.; Fry, J.E.; H
offmann, N.L.; Eichholtz, D.;Rogers, S.G.; Fraley,
R.T. A simple and general method for transferring
genes into plants. Science, Vol. 227, p.1229-1231
(1985)参照)によりタバコ植物(Nicotiana
tabacum varieties Samsun)
を形質転換するのに用いられた。タバコ形質転換体の選
択は、100μg/mlのカナマイシン、500μg/
mlのカルベニシリン、1mg/lのベンジルアデニ
ン、0.1mg/lのNAAを含むMS培地上で、26
℃、16時間光照射下、8時間暗黒下の条件で行われ
た。ここで得られた不定芽を、植物ホルモンを含まない
MS培地上に移し培養することにより根を形成させた。
根を形成した幼植物は、土壌に移し、温室で栽培した。
また、増殖、維持を行う場合は、根を形成した幼植物の
頂芽または葉柄付きの茎を切り取り、植物ホルモンを含
まない別のMS培地に置床し、培養を行った。
Experimental Example 2: Transformation of plant body via Agrobacterium The plasmid pYPIET4 is a helper plasmid pR.
Junction transfer method using K2013 (Stuy, JH Plasmid t
ransfer in Haemophilus influenzae . Journal of B
Acteriology, Vol. 139, p. 520-529 (1979)), Agrobacterium tumefacie
ns LBA 4404. Plasmid pY
A. with PIET4 The tumefaciens conjugate was prepared by the leaf disk method (Horsch, RB; Fry, JE; H
offmann, NL; Eichholtz, D .; Rogers, SG; Fraley,
RT A simple and general method for transferring
genes into plants. Science, Vol. 227, p.1229-1231
(1985)) and tobacco plants ( Nicotiana
tabacum varieties Samsun)
Was used to transform. Tobacco transformants were selected with 100 μg / ml kanamycin, 500 μg / ml
26 on MS medium containing ml carbenicillin, 1 mg / l benzyladenine, 0.1 mg / l NAA
It was performed under the conditions of light irradiation at 16 ° C. for 16 hours and under darkness for 8 hours. The adventitious buds obtained here were transferred to an MS medium containing no plant hormones and cultured to form roots.
Rooted seedlings were transferred to soil and cultivated in a greenhouse.
Further, when growing and maintaining, root apical seedlings or shoots with petioles were cut off, placed in another MS medium containing no plant hormone, and cultured.

【0011】実験例3:フィトエンデサチュラーゼ遺伝
子crtIの植物体での発現 上記の方法により、計28株のカナマイシン耐性形質転
換タバコを単離した。crtI遺伝子産物(CrtI)
に対する抗体を用いたウエスタンブロット法により、こ
れらの形質転換体の葉中でのcrtI遺伝子の発現を調
べたところ、形質転換植物の半数においてcrtI遺伝
子の発現が認められ、トランジットペプチドが切断され
たCrtI蛋白質自身の大きさのバンドを現した。した
がって、これら半数の形質転換植物において、葉中で合
成されたtp−crtI遺伝子産物は、トランジットペ
プチドの情報に基づいて葉緑体に移行後、トランジット
ペプチドが切断されたと考えられた。このことは、ま
た、CrtIに対する抗体を用いた免疫金粒子検出実験
により確かめられた。すなわち、発現が確認されたタバ
コ形質転換体の1つ(ET4−1)からの葉を用いて、
CrtIの抗体に吸着する金粒子で反応を行った後、そ
の葉の超薄切片を電子顕微鏡で観察した。この実験方法
は、Vivo, A; Andreu, J.M.; Vina, S.de.la.; Felipe,
M.R.de. Leghemoglobin in lupin plants (Lupinus al
bus cv Multolupa). Plant Physiol., Vol. 90, p.452-
457 (1989)に基づいて行った。その結果、ET4−1に
おいて、crtIの大部分が葉緑体内に取り込まれ、そ
の内の89%がチラコイド膜に移行していることがわか
った。なお、コントロールとして行った非形質転換タバ
コにおける免疫金粒子の反応は、ET4−1の10%以
下であった。
Experimental Example 3 Expression of Phytoene Desaturase Gene crtI in Plants A total of 28 strains of kanamycin-resistant transformed tobacco were isolated by the method described above. crtI gene product (CrtI)
The expression of the crtI gene in the leaves of these transformants was examined by Western blotting using an antibody against Escherichia coli. The expression of the crtI gene was observed in half of the transformed plants, and the transit peptide was cleaved CrtI. The band showed the size of the protein itself. Therefore, it was considered that, in these half of the transformed plants, the tp-crtI gene product synthesized in the leaves was transferred to the chloroplast based on the information of the transit peptide, and then the transit peptide was cleaved. This was also confirmed by immunogold particle detection experiments using antibodies against CrtI. That is, using leaves from one of the tobacco transformants (ET4-1) whose expression was confirmed,
After reaction with gold particles adsorbed to CrtI antibody, ultrathin sections of the leaves were observed with an electron microscope. This experimental method is based on Vivo, A; Andreu, JM; Vina, S.de.la .; Felipe,
MRde. Leghemoglobin in lupin plants (Lupinus al
bus cv Multolupa). Plant Physiol., Vol. 90, p.452-
457 (1989). As a result, it was found that in ET4-1, most of crtI was taken up in the chloroplast and 89% of it was transferred to the thylakoid membrane. The reaction of immunogold particles in the non-transformed tobacco used as a control was 10% or less of that of ET4-1.

【0012】実験例4:フィトエンデサチュラーゼ遺伝
子crtI発現植物体のノルフルラゾン耐性 植物ホルモンを含まないMS培地で維持中のトランスジ
ェニックタバコ(ウエスタンブロット実験によりcrt
I遺伝子の発現が確認されたもの)14株から、葉柄付
きの茎(脇芽増殖可能なもの)を切り取り、3μMのノ
ルフルラゾン(SAN9789、4‐chloro‐5
‐metylamino‐2‐(3‐trifluor
omethylphenyl)‐pyridazin‐
3(2H)one)を含み植物ホルモンを含まないMS
培地に置床し、26℃、16時間光照射下、8時間暗黒
下の条件で培養を行った。コントロールとして、形質転
換しないタバコも同様に行った。その結果、ET4−1
を含む11株には、部分的なブリーチング(葉が白くな
ること)が見られたが、コントロールと比べて、ブリー
チングの程度は小さかった。残りの3株には、全くブリ
ーチングは見られなかった。したがって、前者を中耐性
株、後者を強耐性株とした。なお、コントロールとし
て、同一のin vitroタバコ植物体(形質転換し
ないもの)から取得した複数の葉柄付きの茎を3μMの
ノルフルラゾンを含み植物ホルモンを含まないMS培地
に置床し上記と同様の条件で培養を行うと、コントロー
ルの中には、外見上、中耐性株とほぼ同等の耐性を有す
るものも現われた。したがって、中耐性株の場合、この
データだけでは、トランスジェニックタバコの除草剤耐
性の証明としては弱いので、さらに、次に示すように、
種々の実験を行った。
Experimental Example 4: Norflurazone resistance of plants expressing the phytoene desaturase gene crtI Transgenic tobacco maintained in MS medium containing no plant hormone (crt by Western blot experiment)
Strains (capable of growing side buds) with petioles were cut out from 14 strains of which I gene expression was confirmed) and 3 μM norflurazone (SAN9789, 4-chloro-5)
-Metylamino-2- (3-trifluor
omethyphenyl) -pyridazin-
3 (2H) one) and no plant hormones
The plate was placed on a medium and cultured at 26 ° C. for 16 hours under irradiation with light and in the dark for 8 hours. As a control, non-transformed tobacco was also treated in the same manner. As a result, ET4-1
Although the partial bleaching (whitening of the leaves) was observed in the 11 strains containing P., the degree of bleaching was smaller than that of the control. No bleaching was observed in the remaining three strains. Therefore, the former was designated as a medium resistant strain and the latter as a strongly resistant strain. As a control, a plurality of petiole-bearing stems obtained from the same in vitro tobacco plant (not transformed) were placed on MS medium containing 3 μM norflurazone and containing no plant hormone, and cultured under the same conditions as above. As a result, some of the controls appeared to have a resistance that was virtually the same as that of the medium-resistant strain. Therefore, in the case of moderately resistant strains, this data alone is weak as evidence of herbicide resistance in transgenic tobacco.
Various experiments were conducted.

【0013】実験例5:ブリーチング除草剤中耐性トラ
ンスジェニック植物の分析 免疫金粒子検出実験によりcrtI遺伝子産物の葉緑体
への取り込みが確かめられたトランスジェニックタバコ
ET4−1を用いて、種々のブリーチング除草剤抵抗性
試験を行った。in vitroで培養されているET
4−1と非形質転換タバコから、それぞれ、葉柄付きの
茎(脇芽増殖可能なもの)を切り取り、3μMのノルフ
ルラゾンを含み植物ホルモンを含まないMS培地に置床
し、26℃、16時間光照射下、8時間暗黒下の条件
で、17日間、培養を行った。両者にブリーチングが認
められたが、ブリーチングの程度は、ET4−1よりコ
ントロールの非形質転換タバコの方が強かった。これら
の葉を用いてカロチノイド含有量とクロロフィル含量の
定量を行った結果を表1に示す。 表1 タバコ葉のカロチノイド色素、フィトエン、クロロフィル含量 色 素 コントロール植物 コントロール植物 ET4−1形質転換体 3μMノルフルラゾン存在下 カロチノイド色素 1.3 0.2 0.9 フィトエン <0.1 0.6 0.1 クロロフィル 8.9 1.5 6.1 3μMノルフルラゾン存在下、ET4−1では、カロチ
ノイド色素とクロロフィル含量は、ノルフルラゾンを加
えないコントロールと比べて、30%程の減少に過ぎな
いが、非形質転換体では、カロチノイド色素、クロロフ
ィル含量ともに80%以上の減少を示し、フィトエンデ
サチュラーゼの基質であるフィトエンの蓄積が認められ
た。次に、ET4−1と非形質転換タバコを土壌に移植
し、1週間、通常の水で栽培した後、3μMノルフルラ
ゾンを含む水を与え続けた。非形質転換タバコでは、ノ
ルフルラゾン添加後、6日目にブリーチングが認められ
始めたのに対し、ET4−1では、ノルフルラゾン添加
後、11日目にブリーチングが認められ始めた。以上の
結果より、ET4−1は、ノルフルラゾンに対して、あ
る程度の抵抗性を獲得していると結論した。同様にし
て、ノルフルラゾンだけでなく、他のフィトエンデサチ
ュラーゼ阻害剤であるフルリドン(EL171、1‐m
ethyl‐3‐phenyl‐5‐(3‐trifl
uoromethylphenyl)‐4(1H)‐p
yridone)、ζ‐カロチンデサチュラーゼ阻害剤
であるSAN380H(下記構造式参照)およびJ85
2(下記構造式参照)に対しても、抵抗性が上昇してい
ることがわかった。さらに、これらの植物体から種子を
取り、種子から発芽した幼植物を用いて、このブリーチ
ング除草剤抵抗性が次世代に受け継がれることを確認し
た。
Experimental Example 5: Analysis of transgenic plants resistant to bleaching herbicides. Using transgenic tobacco ET4-1, the incorporation of crtI gene product into chloroplasts was confirmed by immunogold particle detection experiments. A bleaching herbicide resistance test was conducted. ET cultured in vitro
The stems with petioles (those capable of growing side buds) were cut from 4-1 and non-transformed tobacco, respectively, and placed on MS medium containing 3 μM norflurazone and containing no plant hormone, and irradiated with light at 26 ° C. for 16 hours. Under the conditions of darkness for 8 hours, the culture was performed for 17 days. Although bleaching was observed in both, the degree of bleaching was stronger in the control non-transformed tobacco than in ET4-1. Table 1 shows the results of quantification of carotenoid content and chlorophyll content using these leaves. Table 1 Content of carotenoid pigment, phytoene, and chlorophyll in tobacco leaves Chromium control plant Control plant ET4-1 transformant In the presence of 3 μM norflurazone Carotenoid pigment 1.3 0.2 0.9 Phytoene <0.1 0.6 0.1 Chlorophyll 8.9 1.5 6.1 In the presence of 3 μM norflurazone, the carotenoid pigment and chlorophyll content in ET4-1 was reduced by only about 30% as compared with the control without norflurazone, but in the non-transformant, both carotenoid pigment and chlorophyll content were 80%. The above decrease was shown, and accumulation of phytoene, a substrate of phytoene desaturase, was observed. Next, ET4-1 and non-transformed tobacco were transplanted to soil, cultivated in normal water for 1 week, and then water containing 3 μM norflurazone was continuously supplied. In the non-transformed tobacco, bleaching began to be observed on the 6th day after the addition of norflurazone, whereas in ET4-1, bleaching began to be observed on the 11th day after the addition of norflurazone. From the above results, it was concluded that ET4-1 acquired some resistance to norflurazone. Similarly, fluridone (EL171, 1-m), which is another phytoene desaturase inhibitor, is used in addition to norflurazone.
Ethyl-3-phenyl-5- (3-trifl
uoromethylphenyl) -4 (1H) -p
γ-done), a ζ-carotene desaturase inhibitor SAN380H (see structural formula below) and J85
It was found that the resistance also increased with respect to 2 (see the following structural formula). Furthermore, it was confirmed that seeds were taken from these plants and seedlings germinated from the seeds were used to pass on the bleaching herbicide resistance to the next generation.

【化1】 [Chemical 1]

【化2】 [Chemical 2]

【0014】実験例6:ブリーチング除草剤強耐性トラ
ンスジェニック植物の分析 3μMのノルフルラゾンを含むMS培地で全くブリーチ
ングを生じなかった3株のトランスジェニックタバコの
うち1株ET4−208を用いて、さらなるブリーチン
グ除草剤抵抗性試験を行った。in vitroで培養
されているET4−208と非形質転換タバコから、そ
れぞれ葉柄付きの茎(脇芽増殖可能なもの)を切り取
り、10μMのノルフルラゾンを含み植物ホルモンを含
まないMS培地、および、3μMのフルリドンを含み植
物ホルモンを含まないMS培地に置床し、26℃、16
時間光照射下、8時間暗黒下の条件で、28日間、培養
を行った。その結果、10μMのノルフルラゾン、3μ
Mのフルリドンともに、非形質転換タバコにおいては、
強いブリーチングが生じ、茎葉は白色を呈した。一方、
ET4−208には、10μMのノルフルラゾン、3μ
Mのフルリドンともに全くブリーチングは認められな
く、このin vitro植物体は、除草剤を含まない
培地でのコントロールタバコと同程度に正常に生育し
た。さらに、10μMのノルフルラゾン存在下のET4
−208の茎葉を用いて、カロチノイド含量とクロロフ
ィル含量の定量を行い、クロロフィル、カロチノイド含
量ともに、ノルフルラゾンを加えないコントロールと同
じであることを確認した。次に、植物ホルモンを含まな
いMS培地で発根しているET4−208と非形質転換
タバコを土壌に移植し、1週間、通常の水で栽培した
後、3μMノルフルラゾンを含む水を与え続けた。非形
質転換タバコでは、ノルフルラゾン添加後、6日目にブ
リーチングが認められ始め、25日以内に枯死したが、
ET4−208は、全くブリーチングを呈すること無く
正常に生育し、ノルフルラゾン添加後2ケ月以内に種子
を形成した。以上の結果より、ET4−208は、ノル
フルラゾンやフルリドン等の植物型のフィトエンデサチ
ュラーゼを阻害するブリーチング除草剤に対して強力な
耐性能を獲得していることがわかった。
Experimental Example 6: Analysis of bleaching herbicide highly resistant transgenic plants One of the three transgenic tobacco plants, ET4-208, which did not bleach at all in MS medium containing 3 μM norflurazone, was used. Further bleaching herbicide resistance tests were conducted. From ET4-208 and non-transformed tobacco which have been cultured in vitro, stems with petioles (those capable of growing side buds) were cut off, MS medium containing 10 μM norflurazone and containing no plant hormone, and 3 μM Placed in MS medium containing fluridone and not containing plant hormones, at 26 ° C, 16
Culturing was carried out for 28 days under irradiation with light for 8 hours in the dark. As a result, 10 μM norflurazone, 3 μ
With M fluridone, in non-transformed tobacco,
Strong bleaching occurred and the leaves were white. on the other hand,
For ET4-208, 10 μM norflurazone, 3 μ
No bleaching was observed with either M fluridone, and this in vitro plant grew normally to the same extent as the control tobacco in the medium containing no herbicide. Furthermore, ET4 in the presence of 10 μM norflurazone
The carotenoid content and chlorophyll content were quantified using the stem and leaves of -208, and both the chlorophyll and carotenoid content were confirmed to be the same as the control without norflurazone. Next, ET4-208 rooted in MS medium containing no plant hormones and non-transformed tobacco were transplanted to soil, cultivated in normal water for 1 week, and then water containing 3 μM norflurazone was continuously supplied. . In the non-transformed tobacco, bleaching began to be observed on the 6th day after the addition of norflurazone and died within 25 days.
ET4-208 grew normally without any bleaching and formed seeds within 2 months after the addition of norflurazone. From the above results, it was found that ET4-208 acquired strong resistance to bleaching herbicides that inhibit plant-type phytoene desaturases such as norflurazone and fluridone.

【0015】実験例7:トランスジェニック植物のζ‐
カロチンデサチュラーゼ阻害剤に対する耐性試験 植物型のフィトエンデサチュラーゼを阻害するブリーチ
ング除草剤に対して耐性であることがわかったトランス
ジェニックタバコET4−208を用いて、ζ‐カロチ
ンデサチュラーゼを阻害するブリーチング除草剤に対す
る抵抗性試験を行った。in vitroで培養されて
いるET4−208と非形質転換タバコから、それぞ
れ、葉柄付きの茎(脇芽増殖可能なもの)を切り取り、
10μMのSAN380Hを含み植物ホルモンを含まな
いMS培地、および、20μMのJ852を含み植物ホ
ルモンを含まないMS培地に置床し、26℃、16時間
光照射下、8時間暗黒下の条件で、14日間、培養を行
った。その結果、10μMのSAN380H、20μM
のJ852ともに、非形質転換タバコにおいては、強い
ブリーチングが生じ、茎葉は白色を呈した。一方、ET
4−208には、10μMのSAN380H、20μM
のJ852ともに全くブリーチングは認められなく、こ
のin vitro植物体は、除草剤を含まない培地で
のコントロールタバコと同程度に正常に生育した。さら
に、10μM SAN380H存在下のET4−208
の茎葉を用いて、カロチノイド含量とクロロフィル含量
の定量を行い、クロロフィル、カロチノイド含量とも
に、SAN380Hを加えないコントロールと同じであ
ることを確認した。次に、植物ホルモンを含まないMS
培地で発根しているET4−208と非形質転換タバコ
を土壌に移植し、5日間、通常の水で栽培した後、10
μMのJ852を含む水を与え続けた。非形質転換タバ
コでは、J852添加後、10日目にブリーチングが認
められ始め、40日以内に枯死したが、ET4−208
は、全くブリーチングを呈すること無く正常に生育し、
J852添加後2ケ月以内に種子を形成した。以上の結
果より、ET4−208は、ノルフルラゾンやフルリド
ン等の植物型のフィトエンデサチュラーゼを阻害するブ
リーチング除草剤に対してだけでなく、SAN380H
やJ852等のζ‐カロチンデサチュラーゼを阻害する
ブリーチング除草剤に対しても強力な耐性能を獲得して
いることがわかった。
Experimental Example 7: ζ-of transgenic plants
Resistance test to carotene desaturase inhibitor Bleaching herbicide that inhibits ζ-carotene desaturase using transgenic tobacco ET4-208 which was found to be resistant to bleaching herbicide that inhibits plant-type phytoene desaturase Resistance test was performed. From ET4-208 and non-transformed tobacco that have been cultivated in vitro, cut stems with petioles (those capable of growing side buds),
Planted on MS medium containing 10 μM SAN380H and no plant hormones and MS medium containing 20 μM J852 and no plant hormones, and exposed to light at 26 ° C. for 16 hours under dark conditions for 8 hours for 14 days. , Culture was performed. As a result, 10 μM SAN380H, 20 μM
No. J852, strong bleaching occurred in the non-transformed tobacco, and the foliage was white. On the other hand, ET
4-208 contains 10 μM SAN380H, 20 μM
No bleaching was observed in any of J. 952 of J. No. J85, and this in vitro plant grew normally to the same extent as the control tobacco in the medium containing no herbicide. Furthermore, ET4-208 in the presence of 10 μM SAN380H
Carotenoid content and chlorophyll content were quantified using the foliage of No. 1, and both chlorophyll and carotenoid content were confirmed to be the same as the control without SAN380H. Next, MS that does not contain plant hormones
ET4-208 rooted in a medium and non-transformed tobacco were transplanted to soil and cultivated in normal water for 5 days, then 10
Water containing μM J852 was kept on. In the non-transformed tobacco, bleaching began to be observed on the 10th day after the addition of J852 and died within 40 days.
Grows normally without any bleaching,
Seeds were formed within 2 months after the addition of J852. From the above results, ET4-208 is not only against bleaching herbicides that inhibit plant-type phytoene desaturases such as norflurazone and fluridone, but also SAN380H.
It was found that it also has a strong resistance to bleaching herbicides that inhibit ζ-carotene desaturase, such as J852 and J852.

【0016】実験例8:ζ‐カロチンデサチュラーゼ阻
害剤に対するマーカー遺伝子Erwinia のフィトエンデサチュラーゼ遺伝子cr
tIがζ‐カロチンデサチュラーゼ阻害剤に対するマー
カー遺伝子として使えることを示すため、以下の実験を
行った。プラスミドpYPIET4を有するA. tu
mefaciens接合体を用いて、リーフディスク法
(Horsch, R.B.; Fry, J.E.; Hoffmann, N.L.; Eichhol
tz, D.; Rogers, S.G.; Fraley, R.T. A simple and ge
neral method for transferring genes into plants. S
cience, Vol. 227, p.1229-1231 (1985)参照)により、
タバコ植物(Nicotiana tabacum
arietiesSamsun)への感染処理を行っ
た。2日間、フィーダープレート上で培養した後、感染
処理したタバコの葉を、カナマイシンの変わりに20μ
MのSAN380Hを含み、300μg/mlのクラフ
ォラン、1mg/lのベンジルアデニン、0.1mg/
lのNAAを含むMSプレート上に移し、26℃、16
時間光照射下、8時間暗黒下の条件で培養を行った。コ
ントロールとして、300μg/mlのクラフォラン、
1mg/lのベンジルアデニン、0.1mg/lのNA
Aのみを含むMSプレート、および、100μg/ml
のカナマイシンを含み、300μg/mlのクラフォラ
ン、1mg/lのベンジルアデニン、0.1mg/lの
NAAを含むMSプレート上にも置床し、同様にして培
養を行った。そして、これら各々のタバコ葉のディスク
を、2週間おきに、同じプレート上に置床した。SAN
380Hもカナマイシンも含まないコントロールのプレ
ート上では、培養2週間目から多くの不定芽が形成され
始め、培養4週間目には、葉ディスク一面にカルスと不
定芽が形成された。培養4週間目では、1プレートあた
り(6個のディスクを置床したプレート1つあたり)、
緑色カルスから30個程度の緑色の不定芽が形成されて
いた。一方、カナマイシンを含む通常の形質転換選抜用
のプレート上では、培養4週間目には、1プレートあた
り、1−2個の不定芽しか形成されていなかったので、
カナマイシンを含まないプレート上で形成された不定芽
の大部分は形質転換体ではないと考えられた。一方、カ
ナマシインの変わりにSAN380Hを含むプレート上
では、培養4週間目には、1プレートあたり、20個程
度の白い不定芽が観察されたが、SAN380Hもカナ
マイシンも含まないコントロールのものと比べて、不定
芽の生育は悪かった。そして、この多くの白い不定芽に
混って、1プレートあたり、3個の正常に生育する緑色
の不定芽が形成されていた。この緑色の不定芽の生育
は、100μg/mlのカナマシインを含むプレートで
生えてきたものより優れていた。また、この緑色の不定
芽を単離し、カナマイシンを含むMSプレート上に置床
しても正常に生育することができた。次に、SAN38
0Hを含むプレート上で形成した緑色の不定芽を単離
し、植物ホルモンを含まないMS培地上に移し培養する
ことにより幼植物体を形成させた。これらの幼植物体の
葉から染色体DNAを取得し、サザン分析を行うことに
より、crtI遺伝子とカナマイシン耐性遺伝子NPT
IIとの両方が組み込まれていることを確認した。このこ
とは、選択マーカーとしてのSAN380Hにより、外
来遺伝子としてのカナマイシン耐性遺伝子が導入された
植物体を選抜できたということを意味している。したが
って、Erwiniaのフィトエンデサチュラーゼ遺伝
子crtIはSAN380H等のζ‐カロチンデサチュ
ラーゼ阻害剤に対するマーカー遺伝子として使えること
が明かとなった。
Experimental Example 8: Phytoene desaturase gene cr of Erwinia marker gene for ζ-carotene desaturase inhibitor
The following experiment was performed to show that tI can be used as a marker gene for a ζ-carotene desaturase inhibitor. A. containing the plasmid pYPIET4 . tu
The leaf disk method (Horsch, RB; Fry, JE; Hoffmann, NL; Eichhol) using the mefaciens conjugate.
tz, D .; Rogers, SG; Fraley, RT A simple and ge
neral method for transferring genes into plants. S
cience, Vol. 227, p. 1229-1231 (1985)),
Tobacco plant ( Nicotiana tabacum v
arietiesSamsun). After culturing on a feeder plate for 2 days, the infected tobacco leaves were replaced with 20 μm instead of kanamycin.
M SAN380H, 300 μg / ml Claforan, 1 mg / l benzyladenine, 0.1 mg / ml
Transfer to MS plate containing 1 NAA, 26 ° C., 16
Culturing was carried out under conditions of darkness for 8 hours under irradiation with light. As a control, 300 μg / ml Claforan,
1 mg / l benzyladenine, 0.1 mg / l NA
MS plate containing only A and 100 μg / ml
Was also placed on an MS plate containing 300 μg / ml of claforane, 1 mg / l of benzyladenine, and 0.1 mg / l of NAA, and culturing was carried out in the same manner. Then, each of these tobacco leaf discs was placed on the same plate every two weeks. SAN
On the control plate containing neither 380H nor kanamycin, many adventitious buds started to form from the second week of culture, and callus and adventitious buds formed on the entire surface of the leaf disc at the fourth week of culture. In the 4th week of culture, per plate (per plate on which 6 discs were placed),
About 30 green adventitious shoots were formed from the green callus. On the other hand, on the plate for ordinary transformation selection containing kanamycin, only 1-2 adventitious buds were formed per plate at 4 weeks of culture,
The majority of adventitious buds formed on plates without kanamycin were considered non-transformants. On the other hand, on the plate containing SAN380H instead of kanamachiin, about 20 white adventitious buds per plate were observed at 4 weeks of culture, but compared to the control containing neither SAN380H nor kanamycin, The growth of adventitious shoots was poor. Then, mixed with this many white adventitious buds, three normally growing green adventitious buds were formed per plate. The growth of this green adventitious bud was superior to that grown on plates containing 100 μg / ml kanamasin. Further, even when this green adventitious bud was isolated and placed on an MS plate containing kanamycin, it was able to grow normally. Next, SAN38
Green adventitious buds formed on the plate containing OH were isolated, transferred to an MS medium containing no plant hormone and cultured to form a seedling. Chromosomal DNA was obtained from the leaves of these seedlings and subjected to Southern analysis to obtain the crtI gene and the kanamycin resistance gene NPT.
It was confirmed that both II and II were installed. This means that SAN380H as a selection marker was able to select a plant into which a kanamycin resistance gene as a foreign gene was introduced. Therefore, it was revealed that the Erwinia phytoene desaturase gene crtI can be used as a marker gene for a ζ-carotene desaturase inhibitor such as SAN380H.

【0017】実験例9:シアノバクテリアのζ‐カロチ
ンデサチュラーゼ遺伝子zdsの塩基配列の決定 Lindenらによってクローニングされたシアノバク
テリアAnabaena PCC7120のζ‐カロチ
ンデサチュラーゼ遺伝子zds(Linden, H.;Vioque,
A.; Sandmann, G. Isolation of a carotenoid biosynt
hesis gene coding for ζ-carotene desaturase from
Anabaena PCC7120 by heterologous complementation.
FEMS Microbiol. Lett., Vol. 106, p.99-103 (1993)参
照)の塩基配列の決定を、エキソヌクレアーゼIII とマ
ングビーンヌクレアーゼを組み合わせたデレーション反
応の後、ダイデオキシ法により行った。499アミノ酸
からなるペプチドをコード可能な1497bpのオープ
ンリーディングフレームが観察された。図3〜5(配列
表:配列番号1)にその塩基配列とそこから推定したア
ミノ酸配列を示した。ζ‐カロチンデサチュラーゼ遺伝
子の塩基配列やアミノ酸配列はこの報告が最初である。
さらに、Genbank、EMBLのデーターベースを
用いて、zds遺伝子産物(Zds)のホモロジー検索
を行ったところ、ホモロジーが認められたものは、すべ
て、カロチノドデサチュラーゼであった。このカロチノ
イドデサチュラーゼは、Rhodobacter ca
psulatusのcrtD以外は、すべて、フィトエ
ンデサチュラーゼであった。その中で特に高いホモロジ
ーが認められたのは、ErwiniaR. caps
ulatusのCrtIであった。図6〜7に、Zds
Er. uredovoraのCrtI、および、
R.capsulatusのCrtIのアミノ酸配列の
比較を行った結果を示した。ギャップを考慮したホモロ
ジー分析の結果、Zdsは、Er. uredov or
のCrtI、および、R. capsulatus
CrtIと、それぞれ、36%、34%のアイデンティ
ティーを示した。一方、植物やシアノバクテリアのフィ
トエンデサチュラーゼとは、一部のN‐末領域を除い
て、ほとんどホモロジーは認められなかった。この領域
は、NADやFAD等の補酵素の結合領域であると推定
されている。この領域のみ、シアノバクテリアSyne
chococcus PCC7942のフィトエンデサ
チュラーゼ遺伝子pds(Chamovitz, D; Pecker, I.;
Hirschberg, J. The molecular basis of resistance t
othe herbicide norflurazon. J. Plant Mol. Biol., V
ol. 16, p.967-974 (1991) 参照)、および、ダイズの
フィトエンデサチュラーゼpds1(Bartley, G.E.; V
itanen, P.V.; Pecker, I.; Chamovitz, D.; Hirschber
g. J.; Scolnik, P.A. Molecular cloning and express
ion in photosynthetic bacteria of a soybean cDNA c
oding for phytoene desaturase, an enzyme of the ca
rotenoid biosynthesis pathway. Proc. Natl. Acad. S
ci.USA, Vol. 88, p.6532-6536 (1991) 参照)を合わせ
て図6〜7に示した。
Experimental Example 9: Determination of the nucleotide sequence of the cyanobacterial ζ-carotene desaturase gene zds The ζ-carotene desaturase gene zds (Linden, H .; Vioque, of the cyanobacteria Anabaena PCC7120 cloned by Linden et al.
A .; Sandmann, G. Isolation of a carotenoid biosynt
hesis gene coding for ζ-carotene desaturase from
Anabaena PCC7120 by heterologous complementation.
The nucleotide sequence of FEMS Microbiol. Lett., Vol. 106, p.99-103 (1993)) was determined by the dideoxy method after a delation reaction combining exonuclease III and mung bean nuclease. An open reading frame of 1497 bp capable of encoding a peptide consisting of 499 amino acids was observed. 3 to 5 (Sequence Listing: SEQ ID NO: 1) show the nucleotide sequence and the amino acid sequence deduced therefrom. This is the first report of the nucleotide sequence and amino acid sequence of the ζ-carotene desaturase gene.
Furthermore, a homology search of the zds gene product (Zds) was carried out using the Genbank and EMBL databases, and all the homologues were found to be carotinodesaturase. This carotenoid desaturase is used in Rhodobacter ca
All were phytoene desaturases, except psulatus crtD. Among them, particularly high homology was recognized by Erwinia and R.M. caps
It was Ultus CrtI. 6-7, Zds
And Er. Uredovora 's CrtI, and
R. The result of having compared the amino acid sequence of CrtI of capsulatus was shown. As a result of the homology analysis considering the gap, Zds was calculated as Er. uredov or
a of CrtI, and, R. It showed capsulatus CrtI and identities of 36% and 34%, respectively. On the other hand, almost no homology was observed with phytoene desaturases of plants and cyanobacteria except some N-terminal regions. This region is presumed to be a binding region for coenzymes such as NAD and FAD. Only in this area, cyanobacterial Syne
Phyto of chococcus PCC7942 Endesa desaturase gene pds (Chamovitz, D; Pecker, I .;
Hirschberg, J. The molecular basis of resistance t
othe herbicide norflurazon. J. Plant Mol. Biol., V
ol. 16, p.967-974 (1991)), and soybean phytoene desaturase pds1 (Bartley, GE; V).
itanen, PV; Pecker, I .; Chamovitz, D .; Hirschber
g. J .; Scolnik, PA Molecular cloning and express
ion in photosynthetic bacteria of a soybean cDNA c
oding for phytoene desaturase, an enzyme of the ca
rotenoid biosynthesis pathway. Proc. Natl. Acad. S
ci.USA, Vol. 88, p.6532-6536 (1991)) are also shown in FIGS.

【0018】[0018]

【発明の効果】背 景 前述したように、フィトエンデサチュラーゼは、遺伝子
レベルで今までに明かにされたカロチノイド合成酵素の
中で、唯一、生物間で多様性を有している酵素である。
また、前述したように、植物において、フェトエンから
ζ‐カロチンを経てリコピンに至るデサチュレーション
反応は、ブリーチング除草剤と呼ばれる多くの除草剤の
作用部位である。Erwiniaのフィトエンデサチュ
ラーゼは、フィトエンからζ‐カロチンを経てリコピン
に至るデサチュレーション反応を一つの酵素で触媒でき
る酵素であり(前記Journal of Bacteriology, Vol. 17
2,No.12, p.6704-6712 (1992)、および本発明者らによ
る前記特許出願明細書)、Erwiniaのフィトエン
デサチュラーゼのような強力な脱水素機能を示す酵素
は、現在までにその機能が明かにされているいくつかの
生物のフィトエンデサチュラーゼの中では唯一のもので
ある。また、前述したように、Erwiniaのフィト
エンデサチュラーゼと植物のフィトエンデサチュラーゼ
は、アミノ酸配列レベルで、ホモロジーは一部のN‐末
領域を除いて見出されないことから、Erwinia
フィトエンデサチュラーゼ遺伝子を、葉緑体への移行に
必要なトランジットペプチド配列を付加して植物に導入
することにより、植物のフィトエンデサチュラーゼを阻
害する除草剤に抵抗性を与えることが可能であることが
予想される。一方、植物のζ‐カロチンデサチュラーゼ
を阻害する除草剤に対する抵抗性に関しては、最近、よ
うやく、シアノバクテリアAnabaena PCC7
120からこの酵素をコードする遺伝子がクローニング
されたばかりであり(前記FEMS Microbiol. Lett., Vo
l. 106, p.99-103 (1993)参照)、そのアミノ酸配列が
まだ明かにされていないことや、この抵抗性に関する研
究例が現在までに全く無いことから、Erwinia
フィトエンデサチュラーゼ遺伝子を利用して、ζ‐カロ
チンデサチュラーゼ阻害剤に対する抵抗性を植物に与え
られるかどうかは全くわからないのが現状であった。さ
らに、本発明者らは、最近シアノバクテリアからクロー
ニングされたこのζ‐カロチンデサチュラーゼ遺伝子の
塩基配列を決定し、そこから推定したアミノ酸配列をす
でに報告されているいろいろな生物種のフィトエンデサ
チュラーゼと比較をした。その結果、驚くべきことに、
このζ‐カロチンデサチュラーゼ遺伝子産物は、シアノ
バクテリアや植物のフィトエンデサチュラーゼと、一部
のN‐末領域を除いてホモロジーはほとんど見出され
ず、むしろ、ErwiniaRhodobacter
capsulatusのフィトエンデサチュラーゼと
約35%という意義深いホモロジーを示した。このこと
から、Erwiniaのフィトエンデサチュラーゼと植
物のζ‐カロチンデサチュラーゼとは構造がよく似てい
ると考えられるので、当業者であれば、Erwinia
のフィトエンデサチュラーゼ遺伝子は、植物のζ‐カロ
チンデサチュラーゼを阻害する除草剤に対する抵抗性を
与えることはできないと予測するであろう。一方、植物
の形質転換実験は、植物病原菌Agrobacteri
um tumefaciensのTiプラスミドの系を
用いて、現在では普通に行われているが、外来遺伝子が
植物に導入されたことを示すマーカー遺伝子は、抗生物
質耐性遺伝子であるカナマイシンやハイグロマイシン耐
性遺伝子位しか実際に使えるものは無く、このことが、
これらの薬剤に抵抗性を示す種々の植物種の形質転換
や、一つの植物体への複数の遺伝子の導入実験等を困難
なものにしていた。本発明の効果 本発明により、フィトエンをリコピンに変換する酵素活
性を有するフィトエンデサチュラーゼ遺伝子を利用し
て、ノルフルラゾンやフルリドンのような植物のフィト
エンデサチュラーゼを阻害する除草剤だけでなく、SA
N380HやJ852等の植物のζ‐カロチンデサチュ
ラーゼを阻害する除草剤に対する耐性を植物に与えるこ
とが可能になったとともに、これらの除草剤を形質転換
時のマーカーとして使用することが可能になった。
As background above, according to the present invention, phytoene desaturase, within the been carotenoid synthase apparent ever at the genetic level, only an enzyme having diversity between organisms.
Further, as described above, in plants, the desaturation reaction from fetoene through ζ-carotene to lycopene is the site of action of many herbicides called bleaching herbicides. Erwinia phytoene desaturase is an enzyme capable of catalyzing a desaturation reaction from phytoene to lycopene via ζ-carotene (see Journal of Bacteriology, Vol. 17 above).
2, No. 12, p. 6704-6712 (1992), and the above-mentioned patent application filed by the present inventors), an enzyme having a strong dehydrogenation function such as phytoene desaturase of Erwinia has been known so far. Is the only phytoene desaturase of some organisms that has been revealed. Further, as described above, phytoene desaturase of phytoene desaturase and plants Erwinia is the amino acid sequence level, since homology is not found except for a part of N- end region, the phytoene desaturase gene Erwinia, chloroplast It is expected that it is possible to impart resistance to a herbicide that inhibits phytoene desaturase in plants by adding a transit peptide sequence required for transfer to the body and introducing it into plants. On the other hand, regarding the resistance of plants to ζ-carotene desaturase-inhibiting herbicides, recently, the cyanobacteria Anabaena PCC7 has finally been confirmed.
The gene encoding this enzyme has just been cloned from 120 (see above FEMS Microbiol. Lett., Vo.
l. 106, p.99-103 (1993)), the phytoene desaturase gene of Erwinia was used because its amino acid sequence has not yet been clarified and there are no studies on this resistance to date. Thus, it is the present situation that it is not known whether plants can be given resistance to ζ-carotene desaturase inhibitors. Furthermore, the present inventors determined the nucleotide sequence of this ζ-carotene desaturase gene recently cloned from cyanobacteria and compared the deduced amino acid sequence with phytoene desaturases of various species already reported. did. As a result, surprisingly,
This ζ-carotene desaturase gene product shows almost no homology with cyanobacterial or plant phytoene desaturases except for a part of the N-terminal region, and rather, Erwinia or Rhodobacter
It showed a significant homology of about 35% with the phytoene desaturase of capsulatus . From this, it is considered that the structure of Erwinia phytoene desaturase is similar to that of plant ζ-carotene desaturase. Therefore, a person skilled in the art would appreciate that Erwinia
The phytoene desaturase gene of E. coli would not be able to confer plant resistance to herbicides that inhibit ζ-carotene desaturase. On the other hand, the plant transformation experiment was carried out using the plant pathogen Agrobacterium
Currently, the um tumefaciens Ti plasmid system is commonly used, but the only marker gene that indicates that a foreign gene has been introduced into plants is the kanamycin or hygromycin resistance gene positions, which are antibiotic resistance genes. There is nothing actually usable, this is
It has been difficult to transform various plant species that are resistant to these agents and to carry out experiments for introducing a plurality of genes into one plant. Effects of the present invention According to the present invention, utilizing a phytoene desaturase gene having an enzymatic activity to convert phytoene to lycopene, not only herbicides that inhibit plant phytoene desaturases such as norflurazone and fluridone, but also SA
It has become possible to confer on plants resistance to herbicides that inhibit ζ-carotene desaturase in plants such as N380H and J852, and it has become possible to use these herbicides as markers during transformation.

【0019】[0019]

【配列表】[Sequence list]

配列番号:1 配列の長さ:2076 配列の型:核酸 鎖の数:二本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:Genomic DNA 起源 生物名:シアノバクテリア Anabaena 株名:PCC7120 配列 GATCGCTCTA CAATTTAGTC TTTTGCGAAT TAAAAGAGCA AAATTTTTCT TGGTGAAAAT 60 CAACCGAAAA ATGAAAAGAT GAGAATTTAT GACGCAAATT TATCACCCAA ACTAAACAAA 120 TTTCCTTGAT TGTCTTCAGC AAGTGTTTAA AAAATATAGG CTGCCTAAGT AAACGAGGAG 180 TTCATCT ATG TCT AAA AAA GTT GCG ATT GTC GGC GCA GGC CCT GGA GGT 229 Met Ser Lys Lys Val Ala Ile Val Gly Ala Gly Pro Gly Gly 1 5 10 TTA GCT ACA GCT ATC CGT CTT GCT GGA CTT GGG TAT CAA GTA GAA ATC 277 Leu Ala Thr Ala Ile Arg Leu Ala Gly Leu Gly Tyr Gln Val Glu Ile 15 20 25 30 TTT GAG GCG GCT GAA CGT GTT GGT GGA AGA ATG CGC GGT TTT GAA GTT 325 Phe Glu Ala Ala Glu Arg Val Gly Gly Arg Met Arg Gly Phe Glu Val 35 40 45 GAT TCC TAC GCC TTT GAT ACT GGC CCC ACT ATT CTC CAA CTA CCA CAC 373 Asp Ser Tyr Ala Phe Asp Thr Gly Pro Thr Ile Leu Gln Leu Pro His 50 55 60 TTA TAT AAA GAG CTT TTT GAG GAG GCT GGT TTA AAT TTT GCC GAC TAT 421 Leu Tyr Lys Glu Leu Phe Glu Glu Ala Gly Leu Asn Phe Ala Asp Tyr 65 70 75 GTT CAA CTC AAA CGT TTA GAA CCA TAT ACA CGT TTG AAA TTT TGG GAT 469 Val Gln Leu Lys Arg Leu Glu Pro Tyr Thr Arg Leu Lys Phe Trp Asp 80 85 90 GGT ACT CAA CTG GAT ATC ACT TCG GAT CTA CAG TCA TTT AAA ACC CAA 517 Gly Thr Gln Leu Asp Ile Thr Ser Asp Leu Gln Ser Phe Lys Thr Gln 95 100 105 110 CTG GCA ACC TTA CGC TCC GAT TTA CCA TTA GCA TTT GAT CGC TGG TAT 565 Leu Ala Thr Leu Arg Ser Asp Leu Pro Leu Ala Phe Asp Arg Trp Tyr 115 120 125 AGT GAG CAT ATC CGT AAA TAT GAG TTA GGT TAC AAA CCC TAT TTA GCC 613 Ser Glu His Ile Arg Lys Tyr Glu Leu Gly Tyr Lys Pro Tyr Leu Ala 130 135 140 GGC CCT GCA CGC TCT ATT TTT GGT TAC TTG CGC CCA GAT GAC CTG ATG 661 Gly Pro Ala Arg Ser Ile Phe Gly Tyr Leu Arg Pro Asp Asp Leu Met 145 150 155 AAG TTT TTG TCT TTT CGT CCT TGG GAA AAT TTA TAT CAA CAC TTT TGG 709 Lys Phe Leu Ser Phe Arg Pro Trp Glu Asn Leu Tyr Gln His Phe Trp 160 165 170 CGA TTT TTT CAA GAT GAG CGT TTA GTC TAT GAT CTG AGA TAT CCG TCA 757 Arg Phe Phe Gln Asp Glu Arg Leu Val Tyr Asp Leu Arg Tyr Pro Ser 175 180 185 190 AAA TAT TTG GGA ATG CAC CCA ACT GTG GCA TCA AGT GTC TTT AGC CTG 805 Lys Tyr Leu Gly Met His Pro Thr Val Ala Ser Ser Val Phe Ser Leu 195 200 205 ATT CCA TTC TTA GAA TTT TCC CAA GGA GTA TGG CAT CCA GTC GGT GGA 853 Ile Pro Phe Leu Glu Phe Ser Gln Gly Val Trp His Pro Val Gly Gly 210 215 220 TTT CGT GCA TTA GCT CAG GGC TTG GCT AAT GCC GCT CAA GAC TTA GGA 901 Phe Arg Ala Leu Ala Gln Gly Leu Ala Asn Ala Ala Gln Asp Leu Gly 225 230 235 GTG AAA ATT CAT CTG CAT TCG CCT GTT CAC CAA ATC TGG ATT GAC CAA 949 Val Lys Ile His Leu His Ser Pro Val His Gln Ile Trp Ile Asp Gln 240 245 250 GGG CAA GTT CGT GGT TTG GAA CTG GCT GAT GCT TCT CGC CAT CAG TTT 997 Gly Gln Val Arg Gly Leu Glu Leu Ala Asp Ala Ser Arg His Gln Phe 255 260 265 270 GAT ACA GTA GTG ATT AAT GCT GAC TTT GCC TAT GCT GTT CGT CAT CTG 1045 Asp Thr Val Val Ile Asn Ala Asp Phe Ala Tyr Ala Val Arg His Leu 275 280 285 TTA CCA ACT TCA GCA CGC GGT CGT TAC ACT GAT AAC AAG CTT GGG CAA 1093 Leu Pro Thr Ser Ala Arg Gly Arg Tyr Thr Asp Asn Lys Leu Gly Gln 290 295 300 ATG CAA TTC TCA TGC TCT ACC TTC ATG ATC TAT TTA TCA GAC AAT CTT 1141 Met Gln Phe Ser Cys Ser Thr Phe Met Leu Tyr Leu Gly Ile Asn Arg 305 310 315 TAT TTG GGT ATC AAT CGC CGC TAC GAA GAT TTA CCT CAT CAT CAA ATT 1189 Arg Tyr Glu Asp Leu Pro His His Gln Ile Tyr Leu Ser Asp Asn Ile 320 325 330 CGC CGA CTT GAA CGT CCT TGG GTT GAT GAT TCA GCA CTA GAT GAA ACT 1237 Arg Arg Leu Glu Arg Pro Trp Val Asp Asp Ser Ala Leu Asp Glu Thr 335 340 345 350 GAT CCA CCA TTT TAT GTC TGT AAT CCT ACA ATT ATC GAC CCC AGT AAT 1285 Asp Pro Pro Phe Tyr Val Cys Asn Pro Thr Ile Ile Asp Pro Ser Asn 355 360 365 GCA CCT GCC GGC CAC AGC ACT TTA TTT GTT TTA GTA CCA ATT CCC AAC 1333 Ala Pro Ala Gly His Ser Thr Leu Phe Val Leu Val Pro Ile Pro Asn 370 375 380 ACT TCT TAT GCT GTT GAC TGG GAT ATT AAA CAA AAA AGC TAT ACA GAT 1381 Thr Ser Tyr Ala Val Asp Trp Asp Ile Lys Gln Lys Ser Tyr Thr Asp 385 390 395 TTT ATT CTT AAA CGT TTA CAT TTG CTG GGA TAT CAC AAT ATT GAA CAG 1429 Phe Ile Leu Lys Arg Leu His Leu Leu Gly Tyr His Asn Ile Glu Gln 400 405 410 CAC ATT GTT ACC CAA AGT TGT TAC ACA GCA CAA TCT TGG CTT GAT GAT 1477 His Ile Val Thr Gln Ser Cys Tyr Thr Ala Gln Ser Trp Leu Asp Asp 415 420 425 430 TAT CGC GTT CAT TTG GGT GCT GTG TTT AAT CTC AGC CAC AAT TTG ACT 1525 Tyr Arg Val His Leu Gly Ala Val Phe Asn Leu Ser His Asn Leu Thr 335 340 445 CAG CTT GGG CCC TTT CGT CCA CCC ATC CGT TCG GAA AAT ATT GCC GGA 1573 Gln Leu Gly Pro Phe Arg Pro Pro Ile Arg Ser Glu Asn Ile Ala Gly 450 455 460 CTG TAC TGG ATT GGT GGC GCT GTT CAT CCC GGC AGT GGT TTA CTC ACT 1621 Leu Tyr Trp Ile Gly Gly Ala Val His Pro Gly Ser Gly Leu Leu Thr 465 470 475 ATT TTG GAA GCA TCT CGT AGT GCT GCT GGA TTT ATT CAT CAA GAT TTT 1669 Ile Leu Glu Ala Ser Arg Ser Ala Ala Gly Phe Ile His Gln Asp Phe 480 485 490 GCT TCA ACT GGG TCT TAGCAATCCT GTTCTTTACC TAGCTATTTT TTTTACCCAG 1724 Ala Ser Thr Gly Ser*** 495 AGTCATGTTT AGCTGTCGCA TTCGGATTTT TTAAAATTAA AAATACGAGC TAGTTTAGCA 1784 TTAACAATCA AAAGCTGTTC TGGATTTTTA CTAGGGCAGC TTTGCTCCTG TGGAATTAAG 1844 ATAAACCAGA AACCAATCAC ATACACCCGC TCTGGACACT TGCCACATAT TCAAACAATG 1904 GCAATTGAAT CACTTGACCT TGTTTTCGGT AACGTCAAGA TATGCCTCAT CCAAGGCTAC 1964 CCCTTCTACT ACGTCAGTGT AGCGTTTGAA TATTTCGTGG ATTTGGGCAG ACACTTCTCG 2024 GTAGACATCA AATCTCGGTC TGACAAATAT TAATCGGGGG CAAAGAGCGA TC 2076SEQ ID NO: 1 Sequence length: 2076 Sequence type: Nucleic acid Number of strands: Double strand Topology: Linear Sequence type: Genomic DNA Origin organism name: Cyanobacteria Anabaena Strain name: PCC7120 Sequence GATCGCTCTA CAATTTAGTC TTTTGCGAAT TAAAAGAGCA AAATTTTTCT TGGTGAAAAT 60 CAACCGAAAA ATGAAAAGAT GAGAATTTAT GACGCAAATT TATCACCCAA ACTAAACAAA 120 TTTCCTTGAT TGTCTTCAGC AAGTGTTTAA AAAATATAGG CTGCCTAAGT AAACGAGGAG 180 TTCATCT ATG Tla AAA GLA GLA GLA GLA GLA GLA GLA GLA GTC GCT ACA GCT ATC CGT CTT GCT GGA CTT GGG TAT CAA GTA GAA ATC 277 Leu Ala Thr Ala Ile Arg Leu Ala Gly Leu Gly Tyr Gln Val Glu Ile 15 20 25 30 TTT GAG GCG GCT GAA CGT GTT GGT GGA AGA ATG CGC GGT TTT GAA GTT 325 Phe Glu Ala Ala Glu Arg Val Gly Gly Arg Met Arg Gly Phe Glu Val 35 40 45 GAT TCC TAC GCC TTT GAT ACT GGC CCC ACT ATT CTC CAA CTA CCA CAC 373 Asp Ser Tyr Ala Phe Asp Thr Gly Pro Thr Ile Leu Gln Leu Pro His 50 55 60 TTA TAT AAA GAG CTT TTT GAG GAG GCT GGT TTA AAT TTT GCC GAC TAT 421 Leu Tyr Lys Glu Leu Phe Glu Glu Ala Gly Leu Asn Phe Ala Asp Tyr 65 70 75 GTT CAA CTC AAA CGT TTA GAA CCA TAT ACA CGT TTG AAA TTT TGG GAT 469 Val Gln Leu Lys Arg Leu Glu Pro Tyr Thr Arg Leu Lys Phe Trp Asp 80 85 90 GGT ACT CAA CTG GAT ATC ACT TCG GAT CTA CAG TCA TTT AAA ACC CAA 517 Gly Thr Gln Leu Asp Ile Thr Ser Asp Leu Gln Ser Phe Lys Thr Gln 95 100 105 110 CTG GCA ACC TTA CGC TCC GAT TTA CCA TTA GCA TTT GAT CGC TGG TAT 565 Leu Ala Thr Leu Arg Ser Asp Leu Pro Leu Ala Phe Asp Arg Trp Tyr 115 120 125 AGT GAG CAT ATC CGT AAA TAT GAG TTA GGT TAC AAA CCC TAT TTA GCC 613 Ser Glu His Ile Arg Lys Tyr Glu Leu Gly Tyr Lys Pro Tyr Leu Ala 130 135 140 GGC CCT GCA CGC TCT ATT TTT GGT TAC TTG CGC CCA GAT GAC CTG ATG 661 Gly Pro Ala Arg Ser Ile Phe Gly Tyr Leu Arg Pro Asp Asp Leu Met 145 150 155 AAG TTT TTG TCT TTT CGT CCT TGG GAA AAT TTA TAT CAA CAC TTT TGG 709 Lys Phe Leu Ser Phe Arg Pro Trp Glu Asn Leu Tyr Gln His Phe Trp 160 165 170 CG A TTT TTT CAA GAT GAG CGT TTA GTC TAT GAT CTG AGA TAT CCG TCA 757 Arg Phe Phe Gln Asp Glu Arg Leu Val Tyr Asp Leu Arg Tyr Pro Ser 175 180 185 190 AAA TAT TTG GGA ATG CAC CCA ACT GTG GCA TCA AGT GTC TTT AGC CTG 805 Lys Tyr Leu Gly Met His Pro Thr Val Ala Ser Ser Val Phe Ser Leu 195 200 205 ATT CCA TTC TTA GAA TTT TCC CAA GGA GTA TGG CAT CCA GTC GGT GGA 853 Ile Pro Phe Leu Glu Phe Ser Gln Gly Val Trp His Pro Val Gly Gly 210 215 220 TTT CGT GCA TTA GCT CAG GGC TTG GCT AAT GCC GCT CAA GAC TTA GGA 901 Phe Arg Ala Leu Ala Gln Gly Leu Ala Asn Ala Ala Gln Asp Leu Gly 225 230 235 GTG AAA ATT CAT CAT CTG CAT TCG CCT GTT CAC CAA ATC TGG ATT GAC CAA 949 Val Lys Ile His Leu His Ser Pro Val His Gln Ile Trp Ile Asp Gln 240 245 250 GGG CAA GTT CGT GGT TTG GAA CTG GCT GAT GCT TCT CGC CAT CAG TTT 997 Gly Gln Val Arg Gly Leu Glu Leu Ala Asp Ala Ser Arg His Gln Phe 255 260 265 270 GAT ACA GTA GTG ATT AAT GCT GAC TTT GCC TAT GCT GTT CGT CAT CTG 1045 Asp Thr Val Val Ile Asn Ala Asp Phe Ala Tyr Ala Val Arg His L eu 275 280 285 TTA CCA ACT TCA GCA CGC GGT CGT TAC ACT GAT AAC AAG CTT GGG CAA 1093 Leu Pro Thr Ser Ala Arg Gly Arg Tyr Thr Asp Asn Lys Leu Gly Gln 290 295 300 ATG CAA TTC TCA TGC TCT ACC TTC ATG ATC TAT TTA TCA GAC AAT CTT 1141 Met Gln Phe Ser Cys Ser Thr Phe Met Leu Tyr Leu Gly Ile Asn Arg 305 310 315 TAT TTG GGT ATC AAT CGC CGC TAC GAA GAT TTA CCT CAT CAT CAA ATT 1189 Arg Tyr Glu Asp Leu Pro His His Gln Ile Tyr Leu Ser Asp Asn Ile 320 325 330 CGC CGA CTT GAA CGT CCT TGG GTT GAT GAT TCA GCA CTA GAT GAA ACT 1237 Arg Arg Leu Glu Arg Pro Trp Val Asp Asp Ser Ala Leu Asp Glu Thr 335 340 345 350 GAT CCA CCA TTT TAT GTC TGT AAT CCT ACA ATT ATC GAC CCC AGT AAT 1285 Asp Pro Pro Phe Tyr Val Cys Asn Pro Thr Ile Ile Asp Pro Ser Asn 355 360 365 GCA CCT GCC GGC CAC AGC ACT TTA TTT GTT TTA GTA CCA ATT CCC AAC 1333 Ala Pro Ala Gly His Ser Thr Leu Phe Val Leu Val Pro Ile Pro Asn 370 375 380 ACT TCT TAT GCT GTT GAC TGG GAT ATT AAA CAA AAA AGC TAT ACA GAT 1381 Thr Ser Tyr Ala Val Asp Trp Asp Ile Lys Gl n Lys Ser Tyr Thr Asp 385 390 395 TTT ATT CTT AAA CGT TTA CAT TTG CTG GGA TAT CAC AAT ATT GAA CAG 1429 Phe Ile Leu Lys Arg Leu His Leu Leu Gly Tyr His Asn Ile Glu Gln 400 405 410 CAC ATT GTT ACC CAA AGT TGT TAC ACA GCA CAA TCT TGG CTT GAT GAT 1477 His Ile Val Thr Gln Ser Cys Tyr Thr Ala Gln Ser Trp Leu Asp Asp 415 420 425 430 TAT CGC GTT CAT TTG GGT GCT GTG TTT AAT CTC AGC CAC AAT TTG ACT 1525 Tyr Arg Val His Leu Gly Ala Val Phe Asn Leu Ser His Asn Leu Thr 335 340 445 CAG CTT GGG CCC TTT CGT CCA CCC ATC CGT TCG GAA AAT ATT GCC GGA 1573 Gln Leu Gly Pro Phe Arg Pro Pro Ile Arg Ser Glu Asn Ile Ala Gly 450 455 460 CTG TAC TGG ATT GGT GGC GCT GTT CAT CCC GGC AGT GGT TTA CTC ACT 1621 Leu Tyr Trp Ile Gly Gly Ala Val His Pro Gly Ser Gly Leu Leu Thr 465 470 475 ATT TTG GAA GCA TCT CGT AGT GCT GCT GGA TTT ATT CAT CAA GAT TTT 1669 Ile Leu Glu Ala Ser Arg Ser Ala Ala Gly Phe Ile His Gln Asp Phe 480 485 490 GCT TCA ACT GGG TCT TAGCAATCCT GTTCTTTACC TAGCTATTTT TTTTACCCAG 1724 Ala Ser Thr Gly Ser *** 495 AGTCATGTTT AGCTGTCGCA TTCGGATTTT TTAAAATTAA AAATACGAGC TAGTTTAGCA 1784 TTAACAATCA AAAGCTGTTC TGGATTTTTA CTAGGGCAGC TTTGCTCCTG TGGAATTAAG 1844 ATAAACCAGA AACCAATCAC ATACACCCGC TCTGGACACT TGCCACATAT TCAAACAATG 1904 GCAATTGAAT CACTTGACCT TGTTTTCGGT AACGTCAAGA TATGCCTCAT CCAAGGCTAC 1964 CCCTTCTACT ACGTCAGTGT AGCGTTTGAA TATTTCGTGG ATTTGGGCAG ACACTTCTCG 2024 GTAGACATCA AATCTCGGTC TGACAAATAT TAATCGGGGG CAAAGAGCGA TC 2076

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】Erwiniaと植物およびシアノバクテリア
における、ファルネシルピロリン酸からβ‐カロチンま
での生合成経路を示す説明図。
FIG. 1 is an explanatory view showing the biosynthetic pathway from farnesyl pyrophosphate to β-carotene in Erwinia and plants and cyanobacteria.

【図2】作製した、Erwinia uredovor
のフィトエンデサチュラーゼ遺伝子crtIの植物へ
の導入用プラスミドのcrtI部分を示す説明図。この
crtIには、葉緑体へのターゲティングに必要なエン
ドウのRubisco小サブユニットのトランジットペ
プチド配列が付加されている。
[Fig. 2] The produced Erwinia uredovor
explanatory view showing a crtI portion for introducing the plasmid of a to the phytoene desaturase gene crtI plant. To this crtI, a transit peptide sequence of Rubisco small subunit of pea, which is necessary for chloroplast targeting, is added.

【図3】シアノバクテリアAnabaena PCC7
120のζ‐カロチンデサチュラーゼ遺伝子zdsの塩
基配列およびそこから推定したアミノ酸配列を示す説明
図。下線は、リボソーム結合部位と推定される配列であ
る。
Figure 3: Cyanobacteria Anabaena PCC7
Explanatory drawing which shows the base sequence of 120 zeta-carotene desaturase gene zds, and the amino acid sequence estimated from it. The underlined sequence is a putative ribosomal binding site.

【図4】図3に続く塩基配列およびアミノ酸配列を示す
説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the base sequence and amino acid sequence following FIG.

【図5】図4に続く塩基配列およびアミノ酸配列を示す
説明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the base sequence and amino acid sequence following FIG. 4.

【図6】Anabaena PCC7120のζ‐カロ
チンデサチュラーゼ遺伝子産物Zdsと種々の生物から
取得されたフィトエンデサチュラーゼのアミノ酸配列の
比較を示す説明図。Eu−CrtI、Rc−CrtI、
Pds、Pds1は、それぞれ、Erwinia ur
edovoraのCrtI、Rhodobacter
capsulatusのCrtI、Synechoco
ccus PCC7942のPds、ダイズのPds1
を示している。下線は、このすべてに共通なアミノ酸を
示し、*はEruredovoraのCrtIおよ
びR. capsulatusのCrtIと共通なアミ
ノ酸を示している。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a comparison of the amino acid sequences of ζ-carotene desaturase gene product Zds of Anabaena PCC7120 and phytoene desaturases obtained from various organisms. Eu-CrtI, Rc-CrtI,
Pds and Pds1 are Erwinia ur , respectively.
Edovora 's CrtI, Rhodobacter
Captulatus CrtI, Synechoco
ccus PCC7942 Pds, soybean Pds1
Is shown. Underlines indicate amino acids common to all of these, * indicates Er . uredovora CrtI and R. Amino acids common to CrtI of capsulatus are shown.

【図7】図6に続くアミノ酸配列の比較を示す説明図。FIG. 7 is an explanatory view showing comparison of amino acid sequences following FIG.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12R 1:18) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location C12R 1:18)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】フィトエンをリコピンに変換する酵素活性
を有するポリペプチドをコードするDNA配列を、その
遺伝情報が発現可能な状態で植物に導入することを特徴
とする、ζ‐カロチンデサチュラーゼ阻害除草剤に対す
る耐性植物の作出法。
1. A ζ-carotene desaturase-inhibiting herbicide, which comprises introducing into a plant a DNA sequence encoding a polypeptide having an enzyme activity for converting phytoene into lycopene in a state in which its genetic information can be expressed. To produce plants resistant to.
【請求項2】ポリペプチドが、エルウィニア属由来のフ
ィトエンデサチュラーゼまたはその変異体である、請求
項1記載の作出法。
2. The method according to claim 1, wherein the polypeptide is phytoene desaturase derived from Erwinia or a mutant thereof.
【請求項3】DNA配列が、トランジットペプチドをコ
ードする塩基配列を有する、請求項1または2記載の作
出法。
3. The method according to claim 1, wherein the DNA sequence has a base sequence encoding a transit peptide.
【請求項4】フィトエンをリコピンに変換する酵素活性
を有するポリペプチドをコードするDNA配列からな
る、ζ−カロチンデサチュラーゼ阻害除草剤に対する形
質転換確認用マーカー。
4. A marker for confirming transformation of a ζ-carotene desaturase-inhibiting herbicide, which comprises a DNA sequence encoding a polypeptide having an enzymatic activity of converting phytoene into lycopene.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7083967B1 (en) 2000-06-27 2006-08-01 Basf Corporation Cyanobacterial nucleic acid fragments encoding proteins useful for controlling plant traits via nuclear or plastome transformation
WO2007030432A2 (en) 2005-09-06 2007-03-15 Monsanto Technology Llc Vectors and methods for improved plant transformation efficiency
EP2108694A1 (en) 2000-06-27 2009-10-14 Basf Se Cyanobacterial nucleic acid fragments encoding proteins useful for controlling plant traits via nuclear or plastome transformation
WO2011112570A1 (en) 2010-03-08 2011-09-15 Monsanto Technology Llc Polynucleotide molecules for gene regulation in plants
EP2425709A1 (en) 2007-03-09 2012-03-07 Monsanto Technology, LLC Preparation and use of plant embryo explants for transformation
EP2454940A2 (en) 2006-10-25 2012-05-23 Monsanto Technology LLC Cropping systems for managing weeds
WO2015200223A1 (en) 2014-06-23 2015-12-30 Monsanto Technology Llc Compositions and methods for regulating gene expression via rna interference
EP3339441A1 (en) 2005-10-13 2018-06-27 Monsanto Technology LLC Methods for producing hybrid seed
EP3748003A1 (en) 2016-01-26 2020-12-09 Monsanto Technology LLC Compositions and methods for controlling insect pests

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2108694A1 (en) 2000-06-27 2009-10-14 Basf Se Cyanobacterial nucleic acid fragments encoding proteins useful for controlling plant traits via nuclear or plastome transformation
US7083967B1 (en) 2000-06-27 2006-08-01 Basf Corporation Cyanobacterial nucleic acid fragments encoding proteins useful for controlling plant traits via nuclear or plastome transformation
WO2007030432A2 (en) 2005-09-06 2007-03-15 Monsanto Technology Llc Vectors and methods for improved plant transformation efficiency
EP3536793A1 (en) 2005-09-06 2019-09-11 Monsanto Technology LLC Vectors and methods for improved plant transformation efficiency
EP3339441A1 (en) 2005-10-13 2018-06-27 Monsanto Technology LLC Methods for producing hybrid seed
EP2454940A2 (en) 2006-10-25 2012-05-23 Monsanto Technology LLC Cropping systems for managing weeds
EP3290520A1 (en) 2007-03-09 2018-03-07 Monsanto Technology LLC Preparation and use of plant embryo explants for transformation
EP2425709A1 (en) 2007-03-09 2012-03-07 Monsanto Technology, LLC Preparation and use of plant embryo explants for transformation
EP3916097A1 (en) 2007-03-09 2021-12-01 Monsanto Technology LLC Preparation and use of plant embryo explants for transformation
WO2011112570A1 (en) 2010-03-08 2011-09-15 Monsanto Technology Llc Polynucleotide molecules for gene regulation in plants
EP3231872A1 (en) 2010-03-08 2017-10-18 Monsanto Technology LLC Polynucleotide molecules for gene regulation in plants
US9121022B2 (en) 2010-03-08 2015-09-01 Monsanto Technology Llc Method for controlling herbicide-resistant plants
WO2015200223A1 (en) 2014-06-23 2015-12-30 Monsanto Technology Llc Compositions and methods for regulating gene expression via rna interference
EP3748003A1 (en) 2016-01-26 2020-12-09 Monsanto Technology LLC Compositions and methods for controlling insect pests

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