JPWO2004044200A1

JPWO2004044200A1 - 穀物の収量を増加させる遺伝子、並びにその利用

Info

Publication number: JPWO2004044200A1
Application number: JP2004551229A
Authority: JP
Inventors: 基行芦苅; 松岡　信; 信松岡; 少揚林; 敏央山本; 明日香西村; 知紀高師
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-11-13
Filing date: 2003-11-13
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2023-11-13
Also published as: EP1580270B1; EP1580270A1; US20060123507A1; JP4448031B2; EP1580270A4; WO2004044200A1; AU2003301997A1; JP2007049994A; CN1742085A; JP4462566B2; DE60327254D1; US7417180B2

Abstract

連鎖解析により、植物の着粒数（頴花・果実・種子を含む）の増減に関する遺伝子の単離・同定に成功した。該遺伝子は相同性検索の結果、ＣＫＸ（サイトカイニン酸化酵素）と高い相同性を有する遺伝子であることを見出した。また、該遺伝子を利用した植物の着粒数（花頴・果実・種子を含む）を増加させる育種手法も見出した。本発明は、植物の品種改良等の分野において有用である。

Description

本発明は、植物の着粒数（頴花・果実・種子を含む）の増減に関する遺伝子の単離・同定、並びに該遺伝子を利用した植物の着粒数（頴花・果実・種子を含む）を増加させる育種手法に関する。

世界人口が爆発的に増え続ける一方、環境汚染や地球温暖化・砂漠化による急激な耕地減少が起こっており、発展途上国を中心に慢性的な食糧不足が続いている。また現在、世界の年間人口増加率１．４％に対し、穀物生産増加率は１．０％と人口増加率に比べ低く、世界人口が８０億を突破する２０２５年には、穀物需要は５０％上昇すると予想され食糧不足は一層加速している。この深刻な状況を打破する為には、政治・経済的な政策はもちろん、穀物生産量を上昇させる科学的な穀物育種戦略が不可欠である。交配と選抜を主体とする従来育種ではもはやこの深刻な状況を回避する事はできず、収量増加を目指した穀物の草型研究と具体的かつ効率的な穀物育種が必須である。
１９６０年代世界の食糧危機が懸念された際、国際イネ研究所（フィリピン）においてミラクルライスと呼ばれる短桿多収イネが、国際ムギ・トウモロコシ研究所（メキシコ）において短桿多収コムギが育成され、これら両品種の速やかな普及により世界の食糧危機が回避された。いわゆる「緑の革命」である。両品種は従来品種の２倍の収量を示したが、この多収性は半矮性と呼ばれる短桿性の草型によってもたらされた。すなわち多収を目指す場合、窒素肥料の投与が不可欠であるが、これは同時に草丈の伸長も誘導し、伸長した穀物は風雨により倒伏し収量を激減させる。一方、短桿品種は、施肥した場合でも、草丈の徒長なしに収量を増加させる事が可能となる。つまり「緑の革命」に貢献した両短桿品種は耐倒伏性を獲得する事によって、劇的に収量の増加をもたらした。現在においても、穀物の半矮性化は増収に多大に貢献しているが、既に多くの穀物品種は半矮性遺伝子を利用しているため、この技術を用いたさらなる増収は期待できず、新たな技術を利用した穀物生産技術の開発が必須である。
コメは世界の人類の５０％の人々が食糧として利用し、特にアジアに住む人々にとって、コメの栽培特性がモンスーンという多湿の気候条件に合い、長いあいだ主食としてエネルギーの供給源になっていたばかりでなく、深く生活・文化に根付き、これまでに様々な地域で育種が進められ、人類が利用しやすい性質に改善されてきた。また最近イネのゲノム塩基配列が決定されるなど、分子遺伝学的ツールが整いつつあり、ゲノム遺伝学を用いた新たな育種技術が期待されるところである。
これまで、穀類（植物）の収量増加のため、様々な試みが行われたが、直接的に収量増加を担う、花・種子（頴花）数の増減に関与する遺伝子について単離・同定が行われたという報告はなされていない。従来の穀物の半矯性化に加えて、花・種子（頴花）数の増減を制御する技術が開発されれば、さらなる穀物の収量の増加が期待される。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、植物の着粒数（頴花・果実・種子を含む）の増減に関する遺伝子の単離・同定、並びに該遺伝子を利用した植物の着粒数（頴花・果実・種子を含む）を増加させる育種方法を提供することにある。
発明者らは、穀類（植物）の収量増加を試みるため、単子葉植物のモデルであるイネを用いて直接的に収量増加を担う遺伝子、すなわち花・種子（頴花）数の増減に関する遺伝子の探索を試みた。花・種子（穎花）数は複数の遺伝子の相互作用による量的形質（ＱＴＬ）として支配されている。そこでまず、ＱＴＬ解析を行う雑種集団の育成に先駆け、雑種集団の親となる品種の選定を試み、着粒数に明瞭な差が見られた日本型イネの「コシヒカリ」とインド型イネ「ハバタキ」２つの品種を選抜した（図１）。これら二つの品種を交雑したＦ１個体に、コシヒカリを反復親とした戻し交雑と自殖を行い、７４系統のＢＣ２Ｆ１，ＢＣ２Ｆ２およびＢＣ３Ｆ２の集団を育成後、名古屋大学付属農場に展開した。ＢＣ２Ｆ２７４個体を用いて、着粒数に関するＱＴＬ解析を行った結果、着粒数を増加させる複数のＱＴＬを検出した（図２）。特に第１染色体短腕約２８ｃＭ近傍にハバタキのｌｏｃｕｓがコシヒカリに対して着粒数を増加させる効果の大きいＱＴＬ（ＹＱ１；ＹｉｅｌｄｉｎｇＱＴＬ１）を見いだすことに成功した（図２）。ＹＱ１の存在を検証するために、返し戻し交雑とＭＡＳを用いて、ＹＱ１準同質遺伝子系統を作製し、Ｎｉｌ−ＹＱ１及びコシヒカリ（コントロール）の最大着粒数を調査した。その結果、ＱＴＬ（ＹＱ１）の存在を確認し、第１染色体短腕、約２８ｃＭ近傍がハバタキに置換した系統は平均で５０粒着粒数を増加させることがわかった。
次に７４個体のＢＣ２Ｆ１からそれぞれＣＴＡＢ法を用いてＤＮＡを抽出すると共全染色体を網羅的に包含する９３個の分子マーカーを用いて各個体の遺伝子型を決定した。その自殖後代ＢＣ２Ｆ２を１系統に各１０個体展開し、その中から、ランダムに１系統に１個体を選定し、選定した個体についてそれぞれ６穂をサンプリング後、各穂の着粒数を調査した。各系統６穂の内、最も着粒数の多かった穂を選出し、最大着粒数とした後、Ｑｇｅｎｅソフトを用いてＱＴＬ解析を行った。
次にＢＣ３Ｆ２集団を用いて、分子マーカーによる遺伝子型と表現型（Ｆ２及びＦ３）を調査し、再度連鎖解析を行った。その結果分子マーカー（６Ａと８Ａ）に挟まれる領域にＹＱ１が座乗することが明らかになった（図３）。ＹＱ１座乗領域と詳細に特定するために、ＹＱの分離集団（１２５００個体）を用いて高精度連鎖解析を行った結果、ＹＱ１は分子マーカー（４Ａ９と２０）に挟まれる約８Ｋｂを特定する事ができた（図４）。この領域において遺伝子予測を行ったところ、１個の遺伝子が予測され、相同性検索の結果、ＣＫＸ（サイトカイニン酸化酵素）と高い相同性を有する遺伝子を見いだした（図４）。このＣＫＸ遺伝子について、ハバタキとコシヒカリの塩基配列を決定したところ、塩基の違いがみいだされ、ハバタキのＣＫＸは機能を欠失していると思われた（図５）。
さらに、イネゲノム配列を検索し、イネにおけるＣＫＸ遺伝子を解析したところ、イネゲノム中に１１ヶのＣＫＸ遺伝子が存在する事が判明した。シロイヌナズナにおけるＣＫＸ遺伝子と共に、これらについて遺伝的系統樹を作成した結果、シロイヌナズナのＡｔＣＫＸ２，３及び４と５つのイネＣＫＸ遺伝子（Ｃｈｒ．１２５ｃＭＰ６９５Ａ４に座乗するＣＫＸ，Ｃｈｒ．１２７Ｐ４１９Ｂ０１に座乗するＣＫＸ（本遺伝子）、Ｃｈｒ．６７９ｃＭＯｓＪ０００６Ａ２２−ＧＳに座乗するＣＫＸ遺伝子、Ｃｈｒ．２３２ｃＭに座乗する２つのＣＫＸ遺伝子）が非常に近縁である事が判明した（図６）。これらの遺伝子の相同性を調べたところアミノ酸レベルで高い相同性を有する事が判明した（図７〜９）。また、イネにおけるすべてのＣＫＸ遺伝子について座乗位置を確認したところ、いくつかのＹＱ領域に座乗することが明らかになった（図１０）。
即ち、本発明者らは、植物の着粒数の増減に関与する新たな遺伝子を単離することに成功し、これにより本発明を完成するに至った。
本発明は、植物の着粒数（頴花・果実・種子を含む）の増減を調節する遺伝子の単離・同定、並びに該遺伝子を利用した植物の着粒数（頴花・果実・種子を含む）を増加させる育種方法に関し、以下の〔１〕〜〔１９〕を提供するものである。
〔１〕その機能の欠失により植物の着粒数を増加させる植物由来のタンパク質をコードする、下記（ａ）から（ｄ）のいずれかに記載のＤＮＡ。
（ａ）配列番号：３に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするＤＮＡ。
（ｂ）配列番号：１もしくは２に記載の塩基配列のコード領域を含むＤＮＡ。
（ｃ）配列番号：３に記載のアミノ酸配列において１または複数のアミノ酸が置換、欠失、付加、および／または挿入されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするＤＮＡ。
（ｄ）配列番号：１もしくは２に記載の塩基配列からなるＤＮＡとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするＤＮＡ。
〔２〕イネ由来である、〔１〕に記載のＤＮＡ。
〔３〕〔１〕または〔２〕に記載のＤＮＡの転写産物と相補的なＲＮＡをコードするＤＮＡ。
〔４〕〔１〕または〔２〕に記載のＤＮＡの転写産物を特異的に開裂するリボザイム活性を有するＲＮＡをコードするＤＮＡ。
〔５〕植物細胞における発現時に、共抑制効果により、〔１〕または〔２〕に記載のＤＮＡの発現を抑制させるＲＮＡをコードするＤＮＡ。
〔６〕〔１〕から〔５〕のいずれかに記載のＤＮＡを含むベクター。
〔７〕〔６〕に記載のベクターが導入された宿主細胞。
〔８〕〔６〕に記載のベクターが導入された植物細胞。
〔９〕〔８〕に記載の植物細胞を含む形質転換植物体。
〔１０〕〔９〕に記載の形質転換植物体の子孫またはクローンである、形質転換植物体。
〔１１〕〔９〕または〔１０〕に記載の形質転換植物体の繁殖材料。
〔１２〕〔１〕から〔５〕のいずれかに記載のＤＮＡを植物細胞に導入し、該植物細胞から植物体を再生させる工程を含む、形質転換植物体の製造方法。
〔１３〕〔１〕または〔２〕に記載のＤＮＡによりコードされるタンパク質。
〔１４〕〔７〕に記載の宿主細胞を培養し、該細胞またはその培養上清から組換えタンパク質を回収する工程を含む、〔１３〕に記載のタンパク質の製造方法。
〔１５〕〔１３〕に記載のタンパク質に結合する抗体。
〔１６〕配列番号：１もしくは２に記載の塩基配列またはその相補配列に相補的な少なくとも１５の連続する塩基を含むポリヌクレオチド。
〔１７〕〔３〕から〔５〕のいずれかに記載のＤＮＡを植物体の細胞内で発現させる工程を含む、植物の着粒数を増加させる方法。
〔１８〕〔１〕から〔５〕のいずれかに記載のＤＮＡ、もしくは〔６〕に記載のベクターを有効成分とする、植物の着粒数を改変する薬剤。
〔１９〕植物の着粒数を判定する検査方法であって、
（ａ）被検植物体またはその繁殖媒体からＤＮＡ試料を調製する工程、
（ｂ）該ＤＮＡ試料から〔１〕に記載のＤＮＡ領域を増幅する工程、
（ｃ）増幅されたＤＮＡ領域の塩基配列を決定する工程、
を含み、該塩基配列がその機能の欠失により植物の着粒数を増加させるタンパク質をコードしている場合に、着粒数が少ない品種であると判断し、該タンパク質をコードしていない場合に、着粒数が多い品種であると判断する方法。
本発明は、イネ由来のＣＫＸタンパク質をコードするＤＮＡを提供する。「コシヒカリ」のゲノムＤＮＡの塩基配列を配列番号：１に、「コシヒカリ」のｃＤＮＡの塩基配列を配列番号：２に、該ＤＮＡがコードするタンパク質のアミノ酸配列を配列番号：３に示す。また、「ハバタキ」のゲノムＤＮＡの塩基配列を配列番号：４に、「ハバタキ」のｃＤＮＡの塩基配列を配列番号：５に、該ＤＮＡがコードするタンパク質のアミノ酸配列を配列番号：６に示す。
本発明により単離されたＣＫＸ遺伝子は「ハバタキ」と「コシヒカリ」の交雑後代を利用して検出された量的形質遺伝子座（ＱＴＬ）の一つであり、第１染色体上に座乗することが明らかとなった。また、このＣＫＸ遺伝子について、ハバタキとコシヒカリの塩基配列を決定したところ、塩基の違いが見出され、コシヒカリ等の他の品種に比べ着粒数が多いハバタキのＣＫＸタンパク質は機能を欠失していることがわかった。
植物ホルモンの１つサイトカイニン（カイネチンと同様な生理活性を有する化合物群で、アデニンの６位に置換基を持つものの総称）は、細胞分裂促進、花芽形成、側芽形成、老化抑制、気孔の開閉、根の伸長促進等に関与している。特に花芽形成、側芽形成の促進は本形質（頴花数の増加）と密接に連鎖していると言える。サイトカイニンはメバロン酸を基質として４つの触媒反応を通して合成されるが、サイトカイニン酸化酵素によってアデニンの６位が切断され不活性化される（ゼアチンの場合はアデニンとメチルブテナルに分解）。つまり、ＣＫＸ（サイトカイニン酸化酵素）遺伝子の機能欠損は、サイトカイニンを分解する事ができず、結果的にサイトカイニンを蓄積することになる。サイトカイニンの蓄積は花芽形成誘導を行うので、着粒数（頴花数）の増加につながると考えられＣＫＸ遺伝子はその機能と表現型に非常に合致する。以上の結果から、ＣＫＸ遺伝子の機能欠失は、イネの着粒数（頴花数）を上昇させ、結果収量を増加させることがわかる。これまで、着粒数（頴花数）の増加につながると考えられる遺伝子については、同定および単離には至っていなかった。本発明者らは、複雑なステップを経て遂にその存在領域を解明し、単一の遺伝子として該遺伝子を単離することに初めて成功した。
現在、日本のイネの品種改良においては、着粒数の増加は重要な育種目標である。着粒数の増加は、そのまま穀類の収量を増加させる形質に繋がり、それらの形質は農業的に極めて重要な形質であるため、ＣＫＸ遺伝子を用いた育種への応用が期待されている。
ＣＫＸ遺伝子の機能欠失は、植物の着粒数を上昇させることから、アンチセンス法、リボザイム法等を利用して該ＤＮＡの発現制御を行うことにより、結果的に穀物の収量を増加させることが可能である。例えば、ＣＫＸ遺伝子が機能している品種、例えば「コシヒカリ」に、アンチセンス方向にＣＫＸ遺伝子を導入することにより、着粒数を増加させることができる。また、分子マーカーを用いて不活性型ＣＫＸ遺伝子を導入し、着粒数を増加させることができる。導入方法は形質転換であっても、交配であってもよい。形質転換に要する期間は交配による遺伝子移入に比較して極めて短期間であり、他の形質の変化を伴わないで着粒数を増加が可能となる。本発明において単離した、着粒数の増減に関るＣＫＸ遺伝子を利用することにより、イネの着粒数を容易に変化させることができ、着粒数が増加したイネ品種育成に貢献できると考えられる。また、穀類には、ゲノムシンテニー（遺伝子の相同性）が極めてよく保存されているため、イネＣＫＸ遺伝子のコムギ、オオムギ、トウモロコシなどの穀物育種への応用が期待できる。さらに、穀類のみならず、ＣＫＸ遺伝子は植物に広く分布することから、ＣＫＸ遺伝子の機能欠失は全ての植物で花・種子（頴花）数を増加させ、収量の増加を導くと考えられる。
本発明のＣＫＸタンパク質をコードするＤＮＡには、ゲノムＤＮＡ、ｃＤＮＡ、および化学合成ＤＮＡが含まれる。ゲノムＤＮＡおよびｃＤＮＡの調製は、当業者にとって常套手段を利用して行うことが可能である。ゲノムＤＮＡは、例えば、該ＣＫＸ遺伝子を有するイネ品種（例えば、「コシヒカリ」）からゲノムＤＮＡを抽出し、ゲノミックライブラリー（ベクターとしては、プラスミド、ファージ、コスミド、ＢＡＣ、ＰＡＣなどが利用できる）を作成し、これを展開して、本発明タンパク質をコードするＤＮＡ（例えば、配列番号：１もしくは２）を基に調製したプローブを用いてコロニーハイブリダイゼーションあるいはプラークハイブリダイゼーションを行うことにより調製することが可能である。また、本発明タンパク質をコードするＤＮＡ（例えば、配列番号：１もしくは２）に特異的なプライマーを作成し、これを利用したＰＣＲをおこなうことによって調製することも可能である。また、ｃＤＮＡは、例えば、ＣＫＸ遺伝子を有するイネ品種（例えば、「コシヒカリ」）から抽出したｍＲＮＡを基にｃＤＮＡを合成し、これをλＺＡＰ等のベクターに挿入してｃＤＮＡライブラリーを作成し、これを展開して、上記と同様にコロニーハイブリダイゼーションあるいはプラークハイブリダイゼーションを行うことにより、また、ＰＣＲを行うことにより調製することが可能である。
本発明は、配列番号：３に記載のＣＫＸタンパク質（「コシヒカリ」）と機能的に同等なタンパク質をコードするＤＮＡを包含する。ここで「ＣＫＸタンパク質と同等の機能を有する」とは、対象となるタンパク質の機能を欠失させることにより、着粒数を増加させる機能を有することを指す。このようなＤＮＡは、好ましくは単子葉植物由来であり、より好ましくはイネ科植物由来であり、最も好ましくはイネ由来である。
このようなＤＮＡには、例えば、配列番号：３に記載のアミノ酸配列において１若しくは複数のアミノ酸が置換、欠失、付加および／または挿入されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする変異体、誘導体、アレル、バリアントおよびホモログが含まれる。
アミノ酸配列が改変されたタンパク質をコードするＤＮＡを調製するための当業者によく知られた方法としては、例えば、ｓｉｔｅ−ｄｉｒｅｃｔｅｄｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ法（Ｋｒａｍｅｒ，Ｗ．＆Ｆｒｉｔｚ，Ｈ．−Ｊ．（１９８７）Ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ−ｄｉｒｅｃｔｅｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓｖｉａｇａｐｐｅｄｄｕｐｌｅｘＤＮＡ．ＭｅｔｈｏｄｓｉｎＥｎｚｙｍｏｌｏｇｙ，１５４：３５０−３６７）が挙げられる。また、塩基配列の変異によりコードするタンパク質のアミノ酸配列が変異することは、自然界においても生じ得る。このように天然型のＣＫＸタンパク質をコードするアミノ酸配列において１もしくは複数のアミノ酸が置換、欠失もしくは付加したアミノ酸配列を有するタンパク質をコードするＤＮＡであっても、天然型のＣＫＸタンパク質（配列番号：３）と同等の機能を有するタンパク質をコードする限り、本発明のＤＮＡに含まれる。また、たとえ、塩基配列が変異した場合でも、それがタンパク質中のアミノ酸の変異を伴わない場合（縮重変異）もあり、このような縮重変異体も本発明のＤＮＡに含まれる。
配列番号：３に記載のＣＫＸタンパク質と機能的に同等なタンパク質をコードするＤＮＡを調製するために、当業者によく知られた他の方法としては、ハイブリダイゼーション技術（Ｓｏｕｔｈｅｒｎ，Ｅ．Ｍ．（１９７５）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｏｌｅｃｕｌａｒＢｉｏｌｏｇｙ，９８，５０３）やポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）技術（Ｓａｉｋｉ，Ｒ．Ｋ．ｅｔａｌ．（１９８５）Ｓｃｉｅｎｃｅ，２３０，１３５０−１３５４、Ｓａｉｋｉ，Ｒ．Ｋ．ｅｔａｌ．（１９８８）Ｓｃｉｅｎｃｅ，２３９，４８７−４９１）を利用する方法が挙げられる。即ち、当業者にとっては、ＣＫＸ遺伝子の塩基配列（配列番号：２）もしくはその一部をプローブとして、またＣＫＸ遺伝子（配列番号：２）に特異的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドをプライマーとして、イネや他の植物からＣＫＸ遺伝子と高い相同性を有するＤＮＡを単離することは通常行いうることである。このようにハイブリダイズ技術やＰＣＲ技術により単離しうるＣＫＸタンパク質と同等の機能を有するタンパク質をコードするＤＮＡもまた本発明のＤＮＡに含まれる。
このようなＤＮＡを単離するためには、好ましくはストリンジェントな条件下でハイブリダイゼーション反応を行う。本発明においてストリンジェントなハイブリダイゼーション条件とは、６Ｍ尿素、０．４％ＳＤＳ、０．５ｘＳＳＣの条件またはこれと同等のストリンジェンシーのハイブリダイゼーション条件を指す。よりストリンジェンシーの高い条件、例えば、６Ｍ尿素、０．４％ＳＤＳ、０．１ｘＳＳＣの条件を用いることにより、より相同性の高いＤＮＡの単離を期待することができる。これにより単離されたＤＮＡは、アミノ酸レベルにおいて、ＣＫＸタンパク質のアミノ酸配列（配列番号：３または６）と高い相同性を有すると考えられる。高い相同性とは、アミノ酸配列全体で、少なくとも５０％以上、さらに好ましくは７０％以上、さらに好ましくは９０％以上（例えば、９５％，９６％，９７％，９８％，９９％以上）の配列の同一性を指す。アミノ酸配列や塩基配列の同一性は、カーリンおよびアルチュールによるアルゴリズムＢＬＡＳＴ（Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ８７：２２６４−２２６８，１９９０、ＰｒｏｃＮａｔｌＡｃａｄＳｃｉＵＳＡ９０：５８７３，１９９３）を用いて決定できる。ＢＬＡＳＴのアルゴリズムに基づいたＢＬＡＳＴＮやＢＬＡＳＴＸと呼ばれるプログラムが開発されている（ＡｌｔｓｃｈｕｌＳＦ，ｅｔａｌ：ＪＭｏｌＢｉｏｌ２１５：４０３，１９９０）。ＢＬＡＳＴＮを用いて塩基配列を解析する場合は、パラメーターは、例えばｓｃｏｒｅ＝１００、ｗｏｒｄｌｅｎｇｔｈ＝１２とする。また、ＢＬＡＳＴＸを用いてアミノ酸配列を解析する場合は、パラメーターは、例えばｓｃｏｒｅ＝５０、ｗｏｒｄｌｅｎｇｔｈ＝３とする。ＢＬＡＳＴとＧａｐｐｅｄＢＬＡＳＴプログラムを用いる場合は、各プログラムのデフォルトパラメーターを用いる。これらの解析方法の具体的な手法は公知である。
あるＤＮＡが植物の着粒数の増減に関るタンパク質をコードするか否かは以下のようにして評価することができる。最も一般的な方法としては、該ＤＮＡの機能を欠失させた上で栽培を行い、着粒数を調べる手法である。すなわち該ＤＮＡの機能を保った条件と該ＤＮＡの機能を欠失させた条件で栽培し、着粒数を比較する方法である。着粒数が変わらないかほとんど同じ場合は、該ＤＮＡは着粒数の増減に関与しないと判断する。該ＤＮＡが着粒数の増減に関る場合は、着粒数はより増加し、その差を着粒数の増減の程度とみなすことができる。
本発明のＤＮＡは、例えば、組み換えタンパク質の調製や着粒数が改変された形質転換植物体の作出などに利用することが可能である。組み換えタンパク質を調製する場合には、通常、本発明のタンパク質をコードするＤＮＡを適当な発現ベクターに挿入し、該ベクターを適当な細胞に導入し、形質転換細胞を培養して発現させたタンパク質を精製する。組み換えタンパク質は、精製を容易にするなどの目的で、他のタンパク質との融合タンパク質として発現させることも可能である。例えば、大腸菌を宿主としてマルトース結合タンパク質との融合タンパク質として調製する方法（米国ＮｅｗＥｎｇｌａｎｄＢｉｏＬａｂｓ社発売のベクターｐＭＡＬシリーズ）、グルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼ（ＧＳＴ）との融合タンパク質として調製する方法（ＡｍｅｒｓｈａｍＰｈａｒｍａｃｉａＢｉｏｔｅｃｈ社発売のベクターｐＧＥＸシリーズ）、ヒスチジンタグを付加して調製する方法（Ｎｏｖａｇｅｎ社のｐＥＴシリーズ）などを利用することが可能である。宿主細胞としては、組み換えタンパク質の発現に適した細胞であれば特に制限はなく、上記の大腸菌の他、例えば、酵母、種々の動植物細胞、昆虫細胞などを用いることが可能である。宿主細胞へのベクターの導入には、当業者に公知の種々の方法を用いることが可能である。例えば、大腸菌への導入には、カルシウムイオンを利用した導入方法（Ｍａｎｄｅｌ，Ｍ．＆Ｈｉｇａ，Ａ．（１９７０）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｏｌｅｃｕｌａｒＢｉｏｌｏｇｙ，５３，１５８−１６２、Ｈａｎａｈａｎ，Ｄ．（１９８３）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｏｌｅｃｕｌａｒＢｉｏｌｏｇｙ，１６６，５５７−５８０）を用いることができる。宿主細胞内で発現させた組み換えタンパク質は、該宿主細胞またはその培養上清から、当業者に公知の方法により精製し、回収することが可能である。組み換えタンパク質を上記のマルトース結合タンパク質などとの融合タンパク質として発現させた場合には、容易にアフィニティー精製を行うことが可能である。また、後述する手法で、本発明のＤＮＡが導入された形質転換植物体を作成し、該植物体から本発明のタンパク質を調製することも可能である。従って、本発明の形質転換植物体には、後述する、着粒数を改変するために本発明のＤＮＡが導入された植物体のみならず、本発明のタンパク質の調製のために本発明のＤＮＡが導入された植物体も含まれる。
得られた組換えタンパク質を用いれば、これに結合する抗体を調製することができる。例えば、ポリクローナル抗体は、精製した本発明のタンパク質若しくはその一部のペプチドをウサギなどの免疫動物に免疫し、一定期間の後に血液を採取し、血ぺいを除去することにより調製することが可能である。また、モノクローナル抗体は、上記タンパク質若しくはペプチドで免疫した動物の抗体産生細胞と骨腫瘍細胞とを融合させ、目的とする抗体を産生する単一クローンの細胞（ハイブリドーマ）を単離し、該細胞から抗体を得ることにより調製することができる。これにより得られた抗体は、本発明のタンパク質の精製や検出などに利用することが可能である。本発明には、本発明のタンパク質に結合する抗体が含まれる。これらの抗体を用いることにより、植物体における着粒数の増減に関与するタンパク質の発現部位の判別、もしくは植物種が着粒数の増減に関与するタンパク質を発現するか否かの判別を行うことが出来る。
例えば、着粒数が少ない「コシヒカリ」のカルボキシル末端側のアミノ酸配列を特異的に認識する抗体は、着粒数が多い「ハバタキ」等の品種において発現するタンパク質には結合しないため、植物種内において着粒数の増減に関与するタンパク質が発現するかいなかを判別する際に用いることができる。
本発明のＤＮＡを利用して着粒数が増加した形質転換植物体を作製する場合には、本発明のタンパク質をコードするＤＮＡの発現を抑制するためのＤＮＡを適当なベクターに挿入して、これを植物細胞に導入し、これにより得られた形質転換植物細胞を再生させる。ベクターを導入する植物細胞としては、本発明のＤＮＡが正常に発現している植物細胞であることが好ましい。「本発明のタンパク質をコードするＤＮＡの発現を抑制」には、遺伝子の転写の抑制およびタンパク質への翻訳の抑制が含まれる。また、ＤＮＡの発現の完全な停止のみならず発現の減少も含まれる。
植物における特定の内在性遺伝子の発現の抑制は、例えば、本発明のタンパク質をコードするＤＮＡの転写産物と相補的なＲＮＡをコードするＤＮＡを利用して行なうことができる。
「本発明のタンパク質をコードするＤＮＡの転写産物と相補的なＲＮＡをコードするＤＮＡ」の一つの態様は、本発明のタンパク質をコードするＤＮＡの転写産物と相補的なアンチセンスＲＮＡをコードするＤＮＡである。植物細胞におけるアンチセンス効果は、エッカーらが一時的遺伝子発現法を用いて、電気穿孔法で導入したアンチセンスＲＮＡが植物においてアンチセンス効果を発揮することで初めて実証した（Ｊ．Ｒ．ＥｃｋｅｒａｎｄＲ．Ｗ．Ｄａｖｉｓ，（１９８６）Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．ＵＳＡ．８３：５３７２）。その後、タバコやペチュニアにおいても、アンチセンスＲＮＡの発現によって標的遺伝子の発現を低下させる例が報告されており（Ａ．Ｒ．ｖａｎｄｅｒＫｒｏｌｅｔａｌ．（１９８８）Ｎａｔｕｒｅ３３３：８６６）、現在では植物における遺伝子発現を抑制させる手段として確立している。
アンチセンス核酸が標的遺伝子の発現を抑制する作用としては、以下のような複数の要因が存在する。すなわち、三重鎖形成による転写開始阻害、ＲＮＡポリメラーゼによって局部的に開状ループ構造がつくられた部位とのハイブリッド形成による転写抑制、合成の進みつつあるＲＮＡとのハイブリッド形成による転写阻害、イントロンとエキソンとの接合点でのハイブリッド形成によるスプライシング抑制、スプライソソーム形成部位とのハイブリッド形成によるスプライシング抑制、ｍＲＮＡとのハイブリッド形成による核から細胞質への移行抑制、キャッピング部位やポリ（Ａ）付加部位とのハイブリッド形成によるスプライシング抑制、翻訳開始因子結合部位とのハイブリッド形成による翻訳開始抑制、開始コドン近傍のリボソーム結合部位とのハイブリッド形成による翻訳抑制、ｍＲＮＡの翻訳領域やポリソーム結合部位とのハイブリッド形成によるペプチド鎖の伸長阻止、および核酸とタンパク質との相互作用部位とのハイブリッド形成による遺伝子発現抑制などである。これらは、転写、スプライシング、または翻訳の過程を阻害して、標的遺伝子の発現を抑制する（平島および井上「新生化学実験講座２核酸ＩＶ遺伝子の複製と発現」，日本生化学会編，東京化学同人，ｐｐ．３１９−３４７，１９９３）。
本発明で用いられるアンチセンス配列は、上記のいずれの作用で標的遺伝子の発現を抑制してもよい。一つの態様としては、遺伝子のｍＲＮＡの５’端近傍の非翻訳領域に相補的なアンチセンス配列を設計すれば、遺伝子の翻訳阻害に効果的であろう。しかし、コード領域もしくは３’側の非翻訳領域に相補的な配列も使用し得る。このように、遺伝子の翻訳領域だけでなく非翻訳領域の配列のアンチセンス配列を含むＤＮＡも、本発明で利用されるアンチセンスＤＮＡに含まれる。使用されるアンチセンスＤＮＡは、適当なプロモーターの下流に連結され、好ましくは３’側に転写終結シグナルを含む配列が連結される。このようにして調製されたＤＮＡは、公知の方法で、所望の植物へ形質転換できる。アンチセンスＤＮＡの配列は、形質転換する植物が持つ内在性遺伝子またはその一部と相補的な配列であることが好ましいが、遺伝子の発現を有効に阻害できる限り、完全に相補的でなくてもよい。転写されたＲＮＡは、標的とする遺伝子の転写産物に対して好ましくは９０％以上、最も好ましくは９５％以上の相補性を有する。アンチセンス配列を用いて、効果的に標的遺伝子の発現を阻害するには、アンチセンスＤＮＡの長さは、少なくとも１５塩基以上であり、好ましくは１００塩基以上であり、さらに好ましくは５００塩基以上である。通常、用いられるアンチセンスＤＮＡの長さは５ｋｂよりも短く、好ましくは２．５ｋｂよりも短い。
内在性遺伝子の発現の抑制は、また、リボザイムをコードするＤＮＡを利用して行うことも可能である。リボザイムとは触媒活性を有するＲＮＡ分子のことをいう。リボザイムには種々の活性を有するものがあるが、中でもＲＮＡを切断する酵素としてのリボザイムの研究により、ＲＮＡの部位特異的な切断を目的とするリボザイムの設計が可能となった。リボザイムには、グループＩイントロン型や、ＲＮａｓｅＰに含まれるＭ１ＲＮＡのように４００ヌクレオチド以上の大きさのものもあるが、ハンマーヘッド型やヘアピン型と呼ばれる４０ヌクレオチド程度の活性ドメインを有するものもある（小泉誠および大塚栄子，（１９９０）蛋白質核酸酵素，３５：２１９１）。
例えば、ハンマーヘッド型リボザイムの自己切断ドメインは、Ｇ１３Ｕ１４Ｃ１５のＣ１５の３’側を切断するが、活性にはＵ１４が９位のＡと塩基対を形成することが重要とされ、１５位の塩基はＣの他にＡまたはＵでも切断されることが示されている（Ｍ．Ｋｏｉｚｕｍｉｅｔａｌ．（１９８８）ＦＥＢＳＬｅｔｔ．２２８：２２５）。リボザイムの基質結合部を標的部位近傍のＲＮＡ配列と相補的になるように設計すれば、標的ＲＮＡ中のＵＣ、ＵＵまたはＵＡという配列を認識する制限酵素的なＲＮＡ切断リボザイムを作出することが可能である（Ｍ．Ｋｏｉｚｕｍｉｅｔａｌ．（１９８８）ＦＥＢＳＬｅｔｔ．２３９：２８５、小泉誠および大塚栄子，（１９９０）蛋白質核酸酵素，３５：２１９１、Ｍ．Ｋｏｉｚｕｍｉｅｔａｌ．（１９８９）ＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄｓＲｅｓ．１７：７０５９）。例えば、ＣＫＸ遺伝子のコード領域（配列番号：２）中には標的となりうる部位が複数存在する。
また、ヘアピン型リボザイムも、本発明の目的のために有用である。ヘアピン型リボザイムは、例えばタバコリングスポットウイルスのサテライトＲＮＡのマイナス鎖に見出される（Ｊ．Ｍ．ＢｕｚａｙａｎＮａｔｕｒｅ３２３：３４９，１９８６）。このリボザイムも、標的特異的なＲＮＡ切断を起こすように設計できることが示されている（Ｙ．ＫｉｋｕｃｈｉａｎｄＮ．Ｓａｓａｋｉ（１９９２）ＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄｓＲｅｓ．１９：６７５１、菊池洋，（１９９２）化学と生物３０：１１２）。
標的を切断できるよう設計されたリボザイムは、植物細胞中で転写されるようにカリフラワーモザイクウイルスの３５Ｓプロモーターなどのプロモーターおよび転写終結配列に連結される。しかし、その際、転写されたＲＮＡの５’末端や３’末端に余分な配列が付加されていると、リボザイムの活性が失われてしまうことがある。このようなとき、転写されたリボザイムを含むＲＮＡからリボザイム部分だけを正確に切り出すために、リボザイム部分の５’側や３’側に、トリミングを行うためのシスに働く別のトリミングリボザイムを配置させることも可能である（Ｋ．Ｔａｉｒａｅｔａｌ．（１９９０）ＰｒｏｔｅｉｎＥｎｇ．３：７３３、Ａ．Ｍ．ＤｚｉａｎｏｔｔａｎｄＪ．Ｊ．Ｂｕｊａｒｓｋｉ（１９８９）Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ．８６：４８２３、Ｃ．Ａ．ＧｒｏｓｓｈａｎｓａｎｄＲ．Ｔ．Ｃｅｃｈ（１９９１）ＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄｓＲｅｓ．１９：３８７５、Ｋ．Ｔａｉｒａｅｔａｌ．（１９９１）ＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄｓＲｅｓ．１９：５１２５）。また、このような構成単位をタンデムに並べ、標的遺伝子内の複数の部位を切断できるようにして、より効果を高めることもできる（Ｎ．Ｙｕｙａｍａｅｔａｌ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ｒｅｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．１８６：１２７１，１９９２）。このようなリボザイムを用いて本発明で標的となる遺伝子の転写産物を特異的に切断し、該遺伝子の発現を抑制することができる。
「本発明のタンパク質をコードするＤＮＡの転写産物と相補的なＲＮＡをコードするＤＮＡ」の他の一つの態様は、本発明のタンパク質をコードするＤＮＡの転写産物と相補的なｄｓＲＮＡをコードするＤＮＡである。ＲＮＡｉは、標的遺伝子配列と同一もしくは類似した配列を有する二重鎖ＲＮＡ（以下ｄｓＲＮＡ）を細胞内に導入すると、導入した外来遺伝子および標的内在性遺伝子の発現がいずれも抑制される現象である。細胞に約４０〜数百塩基対のｄｓＲＮＡが導入されると、ヘリカーゼドメインを持つダイサー（Ｄｉｃｅｒ）と呼ばれるＲＮａｓｅＩＩＩ様のヌクレアーゼがＡＴＰ存在下で、ｄｓＲＮＡを３’末端から約２１〜２３塩基対ずつ切り出し、ｓｉＲＮＡ（ｓｈｏｒｔｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＲＮＡ）を生じる。このｓｉＲＮＡに特異的なタンパク質が結合して、ヌクレアーゼ複合体（ＲＩＳＣ：ＲＮＡ−ｉｎｄｕｃｅｄｓｉｌｅｎｃｉｎｇｃｏｍｐｌｅｘ）が形成される。この複合体はｓｉＲＮＡと同じ配列を認識して結合し、ＲＮａｓｅＩＩＩ様の酵素活性によってｓｉＲＮＡの中央部で標的遺伝子のｍＲＮＡを切断する。また、この経路とは別にｓｉＲＮＡのアンチセンス鎖がｍＲＮＡに結合してＲＮＡ依存性ＲＮＡポリメラーゼ（ＲｓＲＰ）のプライマーとして作用し、ｄｓＲＮＡが合成される。このｄｓＲＮＡが再びダイサーの基質となって、新たなｓｉＲＮＡを生じて作用を増幅する経路も考えられている。
上記ＲＮＡｉは、当初、線虫において発見されたが（Ｆｉｒｅ，Ａ．ｅｔａｌ．Ｐｏｔｅｎｔａｎｄｓｐｅｃｉｆｉｃｇｅｎｅｔｉｃｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｂｙｄｏｕｂｌｅ−ｓｔｒａｎｄｅｄＲＮＡｉｎＣａｅｎｏｒｈａｂｄｉｔｉｓｅｌｅｇａｎｓ．Ｎａｔｕｒｅ３９１，８０６−８１１，（１９９８））、現在では、線虫のみならず、植物、線形動物、ショウジョウバエ、原生動物などの種々の生物において観察されている（Ｆｉｒｅ，Ａ．ＲＮＡ−ｔｒｉｇｇｅｒｅｄｇｅｎｅｓｉｌｅｎｃｉｎｇ．ＴｒｅｎｄｓＧｅｎｅｔ．１５，３５８−３６３（１９９９）、Ｓｈａｒｐ，Ｐ．Ａ．ＲＮＡｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ２００１．ＧｅｎｅｓＤｅｖ．１５，４８５−４９０（２００１）、Ｈａｍｍｏｎｄ，Ｓ．Ｍ．，Ｃａｕｄｙ，Ａ．Ａ．＆Ｈａｎｎｏｎ，Ｇ．Ｊ．Ｐｏｓｔ−ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌｇｅｎｅｓｉｌｅｎｃｉｎｇｂｙｄｏｕｂｌｅ−ｓｔｒａｎｄｅｄＲＮＡ．ＮａｔｕｒｅＲｅｖ．Ｇｅｎｅｔ．２，１１０−１１１９（２００１）、Ｚａｍｏｒｅ，Ｐ．Ｄ．ＲＮＡｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ：ｌｉｓｔｅｎｉｎｇｔｏｔｈｅｓｏｕｎｄｏｆｓｉｌｅｎｃｅ．ＮａｔＳｔｒｕｃｔＢｉｏｌ．８，７４６−７５０（２００１））。これら生物では、実際に外来よりｄｓＲＮＡを導入することにより標的遺伝子の発現が抑制されることが確認され、さらにはノックアウト個体を創生する方法としも利用されつつある。
ＲＮＡｉの登場当初はｄｓＲＮＡはある程度の長さ（４０塩基）以上でなければ効果がないと考えられていたが、米ロックフェラー大のＴｕｓｃｈｌらは２１塩基対前後の単鎖ｄｓＲＮＡ（ｓｉＲＮＡ）を細胞に導入すれば、哺乳動物細胞においてもＰＫＲによる抗ウイルス反応を起こさず、ＲＮＡｉの効果があることを報告し（Ｔｕｓｃｈｌ，Ｎａｔｕｒｅ，４１１，４９４−４９８（２００１））、ＲＮＡｉは分化したヒトなどの哺乳動物細胞に応用可能な技術として俄然注目を集めることになった。
本発明のＤＮＡは、標的遺伝子ｍＲＮＡのいずれかの領域に対するアンチセンスＲＮＡをコードしたアンチセンスコードＤＮＡと、前記標的遺伝子ｍＲＮＡのいずれかの領域のセンスＲＮＡをコードしたセンスコードＤＮＡを含み、前記アンチセンスコードＤＮＡおよび前記センスコードＤＮＡより前記アンチセンスＲＮＡおよび前記センスＲＮＡを発現させることができる。また、これらのアンチセンスＲＮＡおよびセンスＲＮＡよりｄｓＲＮＡを作成することもできる。
本発明のｄｓＲＮＡの発現システムを、ベクター等に保持させる場合の構成としては、同一のベクターからアンチセンスＲＮＡ、センスＲＮＡを発現させる場合と、異なるベクターからそれぞれアンチセンスＲＮＡ、センスＲＮＡを発現させる場合がある。例えば、同一のベクターからアンチセンスＲＮＡ、センスＲＮＡを発現させる構成としては、アンチセンスコードＤＮＡおよびセンスコードＤＮＡの上流にそれぞれｐｏｌＩＩＩ系のような短いＲＮＡを発現し得るプロモーターを連結させたアンチセンスＲＮＡ発現カセット、センスＲＮＡ発現カセットをそれぞれ構築し、これらカセットを同方向にあるいは逆方向にベクターに挿入することにより構成することができる。また、異なる鎖上に対向するようにアンチセンスコードＤＮＡとセンスコードＤＮＡと逆向きに配置した発現システムを構成することもできる。この構成では、アンチセンスＲＮＡコード鎖とセンスＲＮＡコード鎖とが対となった一つの二本鎖ＤＮＡ（ｓｉＲＮＡコードＤＮＡ）が備えられ、その両側にそれぞれの鎖からアンチセンスＲＮＡ、センスＲＮＡとを発現し得るようにプロモータを対向して備えられる。この場合には、センスＲＮＡ、アンチセンスＲＮＡの下流に余分な配列が付加されることを避けるために、それぞれの鎖（アンチセンスＲＮＡコード鎖、センスＲＮＡコード鎖）の３’末端にターミネーターをそれぞれ備えることが好ましい。このターミネーターは、Ａ（アデニン）塩基を４つ以上連続させた配列などを用いることができる。また、このパリンドロームスタイルの発現システムでは、二つのプロモーターの種類を異ならせることが好ましい。
また、異なるベクターからアンチセンスＲＮＡ、センスＲＮＡを発現させる構成としては、例えば、アンチセンスコードＤＮＡおよびセンスコードＤＮＡの上流にそれぞれｐｏｌＩＩＩ系のような短いＲＮＡを発現し得るプロモータを連結させたアンチセンスＲＮＡ発現カセット、センスＲＮＡ発現カセットをそれぞれ構築し、これらカセットを異なるベクターに保持させることにより構成することができる。
本発明のＲＮＡｉにおいては、ｄｓＲＮＡとしてｓｉＲＮＡが使用されたものであってもよい。「ｓｉＲＮＡ」は、細胞内で毒性を示さない範囲の短鎖からなる二重鎖ＲＮＡを意味し、Ｔｕｓｃｈｌら（前掲）により報告された全長２１〜２３塩基対に限定されるものではなく、毒性を示さない範囲の長さであれば特に限定はなく、例えば、１５〜４９塩基対と、好適には１５〜３５塩基対と、さらに好適には２１〜３０塩基対とすることができる。あるいは、発現されるｓｉＲＮＡが転写され最終的な二重鎖ＲＮＡ部分の長さが、例えば、１５〜４９塩基対、好適には１５〜３５塩基対、さらに好適には２１〜３０塩基対とすることができる。
本発明のＤＮＡとしては、標的配列のインバーテッドリピートの間に適当な配列（イントロン配列が望ましい）を挿入し、ヘアピン構造を持つダブルストランドＲＮＡ（ｓｅｌｆ−ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ‘ｈａｉｒｐｉｎ’ＲＮＡ（ｈｐＲＮＡ））を作るようなコンストラクト（Ｓｍｉｔｈ，Ｎ．Ａ．ｅｔａｌ．Ｎａｔｕｒｅ，４０７：３１９，２０００、Ｗｅｓｌｅｙ，Ｓ．Ｖ．ｅｔａｌ．ＰｌａｎｔＪ．２７：５８１，２００１、Ｐｉｃｃｉｎ，Ａ．ｅｔａｌ．ＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄｓＲｅｓ．２９：Ｅ５５，２００１）を用いることもできる。
ＲＮＡｉに用いるＤＮＡは、標的遺伝子と完全に同一である必要はないが、少なくとも７０％以上、好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上、最も好ましくは９５％以上の配列の同一性を有する。また、配列の同一性は上述した手法により決定できる。
ｄｓＲＮＡにおけるＲＮＡ同士が対合した二重鎖ＲＮＡの部分は、完全に対合しているものに限らず、ミスマッチ（対応する塩基が相補的でない）、バルジ（一方の鎖に対応する塩基がない）などにより不対合部分が含まれていてもよい。本発明においては、ｄｓＲＮＡにおけるＲＮＡ同士が対合する二重鎖ＲＮＡ領域中に、バルジおよびミスマッチの両方が含まれていてもよい。
内在性遺伝子の発現の抑制は、さらに、標的遺伝子配列と同一もしくは類似した配列を有するＤＮＡの形質転換によってもたらされる共抑制によっても達成されうる。「共抑制」とは、植物に標的内在性遺伝子と同一若しくは類似した配列を有する遺伝子を形質転換により導入すると、導入する外来遺伝子および標的内在性遺伝子の両方の発現が抑制される現象のことをいう。共抑制の機構の詳細は明らかではないが、植物においてはしばしば観察される（Ｃｕｒｒ．Ｂｉｏｌ．７：Ｒ７９３，１９９７，Ｃｕｒｒ．Ｂｉｏｌ．６：８１０，１９９６）。例えば、ＣＫＸ遺伝子が共抑制された植物体を得るためには、ＣＫＸ遺伝子若しくはこれと類似した配列を有するＤＮＡを発現できるように作製したベクターＤＮＡを目的の植物へ形質転換し、得られた植物体からＣＫＸ変異体の形質を有する植物、即ち感光性が低下した植物を選択すればよい。共抑制に用いる遺伝子は、標的遺伝子と完全に同一である必要はないが、少なくとも７０％以上、好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上（例えば、９５％，９６％，９７％，９８％，９９％以上）の配列の同一性を有する。
さらに、本発明における内在性遺伝子の発現の抑制は、標的遺伝子のドミナントネガティブの形質を有する遺伝子を植物へ形質転換することによっても達成することができる。ドミナントネガティブの形質を有する遺伝子とは、該遺伝子を発現させることによって、植物体が本来持つ内在性の野生型遺伝子の活性を消失もしくは低下させる機能を有する遺伝子のことをいう。
また、本発明は、上記本発明のＤＮＡや本発明のＤＮＡの発現を抑制するＤＮＡが挿入されたベクターを提供する。本発明のベクターとしては、組み換えタンパク質の生産に用いる上記したベクターの他、形質転換植物体作製のために植物細胞内で本発明のＤＮＡあるいは本発明のＤＮＡの発現を抑制するＤＮＡを発現させるためのベクターも含まれる。このようなベクターとしては、植物細胞で転写可能なプロモーター配列と転写産物の安定化に必要なポリアデニレーション部位を含むターミネーター配列を含んでいれば特に制限されず、例えば、プラスミド「ｐＢＩ１２１」、「ｐＢＩ２２１」、「ｐＢＩ１０１」（いずれもＣｌｏｎｔｅｃｈ社製）などが挙げられる。植物細胞の形質転換に用いられるベクターとしては、該細胞内で挿入遺伝子を発現させることが可能なものであれば特に制限はない。例えば、植物細胞内での恒常的な遺伝子発現を行うためのプロモーター（例えば、カリフラワーモザイクウイルスの３５Ｓプロモーター）を有するベクターや外的な刺激により誘導的に活性化されるプロモーターを有するベクターを用いることも可能である。ここでいう「植物細胞」には、種々の形態の植物細胞、例えば、懸濁培養細胞、プロトプラスト、葉の切片、カルスなどが含まれる。
本発明のベクターは、本発明のタンパク質を恒常的または誘導的に発現させるためのプロモーターを含有しうる。恒常的に発現させるためのプロモーターとしては、例えば、カリフラワーモザイクウイルスの３５Ｓプロモーター（Ｏｄｅｌｌｅｔａｌ．１９８５Ｎａｔｕｒｅ３１３：８１０）、イネのアクチンプロモーター（Ｚｈａｎｇｅｔａｌ．１９９１ＰｌａｎｔＣｅｌｌ３：１１５５）、トウモロコシのユビキチンプロモーター（Ｃｏｒｎｅｊｏｅｔａｌ．１９９３ＰｌａｎｔＭｏｌ．Ｂｉｏｌ．２３：５６７）などが挙げられる。
また、誘導的に発現させるためのプロモーターとしては、例えば糸状菌・細菌・ウイルスの感染や侵入、低温、高温、乾燥、紫外線の照射、特定の化合物の散布などの外因によって発現することが知られているプロモーターなどが挙げられる。このようなプロモーターとしては、例えば、糸状菌・細菌・ウイルスの感染や侵入によって発現するイネキチナーゼ遺伝子のプロモーター（Ｘｕｅｔａｌ．１９９６ＰｌａｎｔＭｏｌ．Ｂｉｏｌ，３０：３８７）やタバコのＰＲタンパク質遺伝子のプロモーター（Ｏｈｓｈｉｍａｅｔａｌ１９９０ＰｌａｎｔＣｅｌｌ２：９５）、低温によって誘導されるイネの「ｌｉｐ１９」遺伝子のプロモーター（Ａｇｕａｎｅｔａｌ．１９９３Ｍｏｌ．ＧｅｎＧｅｎｅｔ．２４０：１）、高温によって誘導されるイネの「ｈｓｐ８０」遺伝子と「ｈｓｐ７２」遺伝子のプロモーター（ＶａｎＢｒｅｕｓｅｇｅｍｅｔａｌ．１９９４Ｐｌａｎｔａ１９３：５７）、乾燥によって誘導されるシロイヌナズナの「ｒａｂ１６」遺伝子のプロモーター（Ｎｕｎｄｙｅｔａｌ．１９９０Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ８７：１４０６）、紫外線の照射によって誘導されるパセリのカルコン合成酵素遺伝子のプロモーター（Ｓｃｈｕｌｚｅ−Ｌｅｆｅｒｔｅｔａｌ．１９８９ＥＭＢＯＪ．８：６５１）、嫌気的条件で誘導されるトウモロコシのアルコールデヒドロゲナーゼ遺伝子のプロモーター（Ｗａｌｋｅｒｅｔａｌ．１９８７Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ８４：６６２４）などが挙げられる。また、イネキチナーゼ遺伝子のプロモーターとタバコのＰＲタンパク質遺伝子のプロモーターはサリチル酸などの特定の化合物によって、「ｒａｂ１６」は植物ホルモンのアブシジン酸の散布によっても誘導される。
また、本発明は、本発明のベクターが導入された形質転換細胞を提供する。本発明のベクターが導入される細胞には、組み換えタンパク質の生産に用いる上記した細胞の他に、形質転換植物体作製のための植物細胞が含まれる。植物細胞としては特に制限はなく、例えば、シロイヌナズナ、イネ、トウモロコシ、ジャガイモ、タバコなどの細胞が挙げられる。本発明の植物細胞には、培養細胞の他、植物体中の細胞も含まれる。また、プロトプラスト、苗条原基、多芽体、毛状根も含まれる。植物細胞へのベクターの導入は、ポリエチレングリコール法、電気穿孔法（エレクトロポーレーション）、アグロバクテリウムを介する方法、パーティクルガン法など当業者に公知の種々の方法を用いることができる。形質転換植物細胞からの植物体の再生は、植物細胞の種類に応じて当業者に公知の方法で行うことが可能である（Ｔｏｋｉｅｔａｌ．（１９９５）ＰｌａｎｔＰｈｙｓｉｏｌ．１００：１５０３−１５０７参照）。例えば、イネにおいては、形質転換植物体を作出する手法については、ポリエチレングリコールによりプロトプラストへ遺伝子導入し、植物体（インド型イネ品種が適している）を再生させる方法（Ｄａｔｔａ，Ｓ．Ｋ．（１９９５）ＩｎＧｅｎｅＴｒａｎｓｆｅｒＴｏＰｌａｎｔｓ（ＰｏｔｒｙｋｕｓＩａｎｄＳｐａｎｇｅｎｂｅｒｇＥｄｓ．）ｐｐ６６−７４）、電気パルスによりプロトプラストへ遺伝子導入し、植物体（日本型イネ品種が適している）を再生させる方法（Ｔｏｋｉｅｔａｌ．（１９９２）ＰｌａｎｔＰｈｙｓｉｏｌ．１００，１５０３−１５０７）、パーティクルガン法により細胞へ遺伝子を直接導入し、植物体を再生させる方法（Ｃｈｒｉｓｔｏｕｅｔａｌ．（１９９１）Ｂｉｏ／ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，９：９５７−９６２．）およびアグロバクテリウムを介して遺伝子を導入し、植物体を再生させる方法（Ｈｉｅｉｅｔａｌ．（１９９４）ＰｌａｎｔＪ．６：２７１−２８２．）など、いくつかの技術が既に確立し、本願発明の技術分野において広く用いられている。本発明においては、これらの方法を好適に用いることができる。
形質転換された植物細胞は、再分化させることにより植物体を再生させることが可能である。再分化の方法は植物細胞の種類により異なるが、例えば、イネであればＦｕｊｉｍｕｒａら（ＰｌａｎｔＴｉｓｓｕｅＣｕｌｔｕｒｅＬｅｔｔ．２：７４（１９９５））の方法が挙げられ、トウモロコシであればＳｈｉｌｌｉｔｏら（Ｂｉｏ／Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ７：５８１（１９８９））の方法やＧｏｒｄｅｎ−Ｋａｍｍら（ＰｌａｎｔＣｅｌｌ２：６０３（１９９０））が挙げられ、ジャガイモであればＶｉｓｓｅｒら（Ｔｈｅｏｒ．Ａｐｐｌ．Ｇｅｎｅｔ７８：５９４（１９８９））の方法が挙げられ、タバコであればＮａｇａｔａとＴａｋｅｂｅ（Ｐｌａｎｔａ９９：１２（１９７１））の方法が挙げられ、シロイヌナズナであればＡｋａｍａら（ＰｌａｎｔＣｅｌｌＲｅｐｏｒｔｓ１２：７−１１（１９９２））の方法が挙げられ、ユーカリであれば土肥ら（特開平８−８９１１３号公報）の方法が挙げられる。
一旦、ゲノム内に本発明のＤＮＡあるいは本発明のＤＮＡの発現を抑制するＤＮＡが導入された形質転換植物体が得られれば、該植物体から有性生殖または無性生殖により子孫を得ることが可能である。また、該植物体やその子孫あるいはクローンから繁殖材料（例えば、種子、果実、切穂、塊茎、塊根、株、カルス、プロトプラスト等）を得て、それらを基に該植物体を量産することも可能である。本発明には、本発明のＤＮＡが導入された植物細胞、該細胞を含む植物体、該植物体の子孫およびクローン、並びに該植物体、その子孫、およびクローンの繁殖材料が含まれる。
このようにして作出された着粒数が改変された植物体は、野生型植物体と比較して、その着粒数および収量が変化している。例えば、アンチセンスＤＮＡなどの導入によりＣＫＸタンパク質をコードするＤＮＡの発現が抑制された植物体は、その着粒数の増加により、収量の増加が期待される。本発明の手法を用いれば、有用農作物であるイネにおいては、その着粒数を増加することができ、収量が増加したイネ品種の育成の上で非常に有益である。
また、本発明は、配列番号：１もしくは２に記載の塩基配列またはその相補配列に相補的な少なくとも１５の連続する塩基を含むポリヌクレオチドを提供する。ここで「相補配列」とは、Ａ：Ｔ、Ｇ：Ｃの塩基対からなる２本鎖ＤＮＡの一方の鎖の配列に対する他方の鎖の配列を指す。また、「相補的」とは、少なくとも１５個の連続したヌクレオチド領域で完全に相補配列である場合に限られず、少なくとも７０％、好ましくは少なくとも８０％、より好ましくは９０％、さらに好ましくは９５％以上の塩基配列の同一性を有すればよい。このようなＤＮＡは、本発明のＤＮＡの検出や単離を行なうためのプローブとして、また、増幅を行なうためのプライマーとして有用である。
さらに、本発明は、植物の着粒数の増減を判定する遺伝子診断方法を提供する。植物の着粒数は植物の収穫量に密接に係わり、植物の着粒数を判定することは収穫量の増大を目的としたイネ品種育成において非常に重要なことである。
本発明において「植物の着粒数の増減を判定」とは、これまでに栽培されていた品種における着粒数の増減の判定のみならず、交配や遺伝子組換え技術による新しい品種における着粒数の増減の判定も含まれる。
本発明の植物の着粒数の増減を評価する方法は、植物がＣＫＸタンパク質をコードするＤＮＡの機能を欠失しているか否かを検出することを特徴とする。植物がＣＫＸタンパク質をコードするＤＮＡの機能を欠失しているか否かは、ゲノムＤＮＡのＣＫＸ遺伝子に相当する塩基配列の違いを検出することにより評価することが可能である。
本発明のＤＮＡに相当する被検植物体のＤＮＡ領域の塩基配列を直接決定し、該塩基配列がその機能の欠失により植物の着粒数を増加させるタンパク質をコードしている場合には、着粒数が少ない品種であると判定し、該タンパク質をコードしていない場合には、着粒数が多い品種であると判定する。
例えば、イネのＣＫＸタンパク質の機能を欠失させる変異が被検植物のＤＮＡの塩基配列に見出されれば、この被検植物は着粒数が多い品種であると診断される。
本発明の方法による植物の着粒数の増減の評価は、例えば、植物の交配による品種改良を行なう場合において利点を有する。例えば、着粒数を増加させる形質の導入を望まない場合に、着粒数を増加させる性質を有する品種との交配を避けることができ、逆に、着粒数を増加させる形質の導入を望む場合に、着粒数を増加させる性質を有する品種との交配を行うことができる。また交雑後代個体から望ましい個体を選抜する際にも有効である。植物の着粒数の増減を、その表現型により判断することに比して、遺伝子レベルで判断することは簡便で確実であるため、本発明の着粒数の増減の評価方法は、植物の品種改良において大きく貢献し得る。

図１は、コシヒカリおよびハバタキの表現型を示す写真である。左側がコシヒカリ、右側がハバタキを示す。
図２は、ＹｉｅｌｄｉｎｇＱＴＬ（ＹＱ）の染色体における位置を示す図である。
図３は、ＹｉｅｌｄｉｎｇＱＴＬ（ＹＱ）の小規模連鎖ＭＡＰを示す図である。
図４は、ＹｉｅｌｄｉｎｇＱＴＬ（ＹＱ）の高精度連鎖ＭＡＰを示す図である。
図５は、コシヒカリとハバタキのＹｉｅｌｄｉｎｇＱＴＬ（ＹＱ）の高精度連鎖ＭＡＰの比較を示す図である。
図６は、シロイヌナズナとイネのＣＫＸ遺伝子の系統樹を示す図である。
図７は、各ＣＫＸ遺伝子の配列を比較した図である。
図８は、図７の続きを示す図である。
図９は、図８の続きを示す図である。
図１０は、イネにおけるすべてのＣＫＸ遺伝子の座乗位置を示す図である。

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが本発明はこれら実施例に制限されるものではない。
〔実施例１〕試験材料の選定および準同質遺伝子系統の作製
ＱＴＬ解析を行う雑種集団の育成に先駆け、雑種集団の親となる品種の選定を試みた。まず、日本型イネ−数品種、インド型イネ−数品種の平均着粒数を調査し、両品種間で着粒数に明瞭な差が見られた日本型イネの「コシヒカリ」とインド型イネ「ハバタキ」２つの品種を選抜した（図１）。日本型品種「コシヒカリ」にインド型品種「ハバタキ」を交雑したＦ１個体に、コシヒカリを反復親とした戻し交雑と自殖を行い、７４系統のＢＣ２Ｆ１，ＢＣ２Ｆ２およびＢＣ３Ｆ２の集団を育成後、名古屋大学付属農場に展開した。
ＢＣ２Ｆ２７４個体を用いて、着粒数に関するＱＴＬ解析を行った結果、着粒数を増加させる複数のＱＴＬを検出した（図２）。特に第１染色体短腕約２８ｃＭ近傍にハバタキのｌｏｃｕｓがコシヒカリに対して着粒数を増加させる効果の大きいＱＴＬ（ＹＱ１；ＹｉｅｌｄｉｎｇＱＴＬ１）を見いだすことに成功した（図２）。ＹＱ１の存在を検証するために、返し戻し交雑とＭＡＳを用いて、ＹＱ１準同質遺伝子系統（Ｎｉｌ−ＹＱ１：コシヒカリの染色体にハバタキの第１染色体約２８ｃＭ近傍が置換した系統）を作製した。Ｎｉｌ−ＹＱ１及びコシヒカリ（コントロール）の最大着粒数を調査し、ＱＴＬ（ＹＱ１）の存在を確認した。第１染色体短腕、約２８ｃＭ近傍がハバタキに置換した系統は平均で５０粒着粒数を増加させた。
〔実施例２〕ＱＴＬ解析
７４個体のＢＣ２Ｆ１からそれぞれＣＴＡＢ法を用いてＤＮＡを抽出すると共全染色体を網羅的に包含する９３個の分子マーカーを用いて各個体の遺伝子型を決定した。その自殖後代ＢＣ２Ｆ２を１系統に各１０個体展開し、その中から、ランダムに１系統に１個体を選定し、選定した個体についてそれぞれ６穂をサンプリング後、各穂の着粒数を調査した。各系統６穂の内、最も着粒数の多かった穂を選出し、最大着粒数とした。Ｑｇｅｎｅソフトを用いてＱＴＬ解析を行った。
〔実施例３〕ＹＱの分離集団を用いた高精度連鎖解析
ＢＣ３Ｆ２集団を用いて、分子マーカーによる遺伝子型と表現型（Ｆ２及びＦ３）を調査し、再度連鎖解析を行った。その結果分子マーカー（６Ａと８Ａ）に挟まれる領域にＹＱ１が座乗することが明らかになった（図３）。ＹＱ１座乗領域を詳細に特定するために、ＹＱの分離集団（１２５００個体）を用いて高精度連鎖解析を行った結果、ＹＱ１は分子マーカー（４Ａ９と２０）に挟まれる約８Ｋｂを特定する事ができた（図４）。この領域において遺伝子予測を行ったところ、１個の遺伝子が予測され、相同性検索の結果、ＣＫＸ（サイトカイニン酸化酵素）と高い相同性を有する遺伝子を見いだした（図４）。このＣＫＫ遺伝子について、ハバタキとコシヒカリの塩基配列を決定したところ、塩基の違いがみいだされ、ハバタキのＣＫＸは機能を欠失していると思われた（図５）。
〔実施例４〕イネゲノムにおけるＣＫＸ遺伝子の解析
またイネゲノム配列を検索し、イネにおけるＣＫＸ遺伝子を解析したところ、イネゲノム中に１１ヶのＣＫＸ遺伝子が存在する事が判明した。シロイヌナズナにおけるＣＫＸ遺伝子と共に、これらについて遺伝的系統樹を作成した結果、シロイヌナズナのＡｔＣＫＸ２，３及び４と５つのイネＣＫＸ遺伝子（Ｃｈｒ．１２５ｃＭＰ６９５Ａ４に座乗するＣＫＸ，Ｃｈｒ．１２７Ｐ４１９Ｂ０１に座乗するＣＫＸ（本遺伝子）、Ｃｈｒ．６７９ｃＭＯｓＪ０００６Ａ２２−ＧＳに座乗するＣＫＸ遺伝子、Ｃｈｒ．２３２ｃＭに座乗する２つのＣＫＸ遺伝子）が非常に近縁である事が判明した（図６）。これらの遺伝子の相同性を調べたところアミノ酸レベルで高い相同性を有する事が判明した（図７〜９）。また、イネにおけるすべてのＣＫＸ遺伝子について座乗位置を確認したところ、いくつかのＹＱ領域に座乗することが明らかになった（図１０）。

産業上の利用の可能性

本発明により提供されたＣＫＸ遺伝子の機能欠失は、植物の着粒数を上昇させることから、アンチセンス法、リボザイム法等を利用して該ＤＮＡの発現制御を行うことにより、結果的に穀物の収量を増加させることが可能である。穀類には、ゲノムシンテニー（遺伝子の相同性）が極めてよく保存されているため、イネＣＫＸ遺伝子のコムギ、オオムギ、トウモロコシなどの穀物育種への応用が期待できる。さらに、穀類のみならず、ＣＫＸ遺伝子は植物に広く分布することから、ＣＫＸ遺伝子の機能欠失は全ての植物で花・種子（頴花）数を増加させ、収量の増加を導くと考えられる。
さらに、本発明は、植物の着粒数の増減を判定する遺伝子診断方法を提供する。植物の着粒数の増減を、その表現型により判断することに比して、遺伝子レベルで判断することは簡便で確実であるため、本発明の着粒数の増減の評価方法は、植物の品種改良において大きく貢献し得る。

【配列表】

【特許請求の範囲】
【請求項１】その機能の欠失によりイネの着粒数を増加させるタンパク質をコードする、下記（ａ）から（ｄ）のいずれかに記載のDNA。
（ａ）配列番号：３に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA。
（ｂ）配列番号：１もしくは２に記載の塩基配列のコード領域を含むＤＮＡ。
（ｃ）配列番号：３に記載のアミノ酸配列において１または数個のアミノ酸が置換、欠失、付加、および／または挿入されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA。
（ｄ）配列番号：３に記載のアミノ酸配列と少なくとも90％の配列同一性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA。
【請求項２】イネ由来である、請求項１に記載のDNA。
【請求項３】請求項１または２に記載のDNAの転写産物と相補的なRNAをコードするDNA。
【請求項４】請求項１または２に記載のDNAの転写産物を特異的に開裂するリボザイム活性を有するRNAをコードするDNA。
【請求項５】植物細胞における発現時に、共抑制効果により、請求項１または２に記載のDNAの発現を抑制させるRNAをコードするDNA。
【請求項６】請求項１から５のいずれかに記載のDNAを含むベクター。
【請求項７】請求項６に記載のベクターが導入された宿主細胞。
【請求項８】請求項６に記載のベクターが導入された植物細胞。
【請求項９】請求項８に記載の植物細胞を含む形質転換植物体。
【請求項１０】請求項９に記載の形質転換植物体の子孫またはクローンである、形質転換植物体。
【請求項１１】請求項９または１０に記載の形質転換植物体の繁殖材料。
【請求項１２】請求項１から５のいずれかに記載のDNAを植物細胞に導入し、該植物細胞から植物体を再生させる工程を含む、形質転換植物体の製造方法。
【請求項１３】請求項１または２に記載のDNAによりコードされるタンパク質。
【請求項１４】請求項７に記載の宿主細胞を培養し、該細胞またはその培養上清から組換えタンパク質を回収する工程を含む、請求項１３に記載のタンパク質の製造方法。
【請求項１５】請求項１３に記載のタンパク質に結合する抗体。
【請求項１６】配列番号：１もしくは２に記載の塩基配列またはその相補配列に相補的な少なくとも15の連続する塩基を含むポリヌクレオチド。
【請求項１７】請求項３から５のいずれかに記載のDNAをイネの細胞内で発現させる工程を含む、イネの着粒数を増加させる方法。
【請求項１８】請求項１から５のいずれかに記載のDNA、もしくは請求項６に記載のベクターを有効成分とする、イネの着粒数を改変する薬剤。
【請求項１９】イネの着粒数を判定する検査方法であって、
（ａ）被検植物体またはその繁殖媒体からDNA試料を調製する工程、
（ｂ）該DNA試料から請求項１に記載のDNA領域を増幅する工程、
（ｃ）増幅されたDNA領域の塩基配列を決定する工程、
を含み、該塩基配列が請求項１３に記載のタンパク質をコードしている場合に、着粒数が少ない品種であると判断し、該タンパク質をコードしていない場合に、着粒数が多い品種であると判断する方法。

Claims

その機能の欠失により植物の着粒数を増加させる植物由来のタンパク質をコードする、下記（ａ）から（ｄ）のいずれかに記載のＤＮＡ。
（ａ）配列番号：３に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするＤＮＡ。
（ｂ）配列番号：１もしくは２に記載の塩基配列のコード領域を含むＤＮＡ。
（ｃ）配列番号：３に記載のアミノ酸配列において１または複数のアミノ酸が置換、欠失、付加、および／または挿入されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするＤＮＡ。
（ｄ）配列番号：１もしくは２に記載の塩基配列からなるＤＮＡとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするＤＮＡ。
イネ由来である、請求項１に記載のＤＮＡ。
請求項１または２に記載のＤＮＡの転写産物と相補的なＲＮＡをコードするＤＮＡ。
請求項１または２に記載のＤＮＡの転写産物を特異的に開裂するリボザイム活性を有するＲＮＡをコードするＤＮＡ。
植物細胞における発現時に、共抑制効果により、請求項１または２に記載のＤＮＡの発現を抑制させるＲＮＡをコードするＤＮＡ。
請求項１から５のいずれかに記載のＤＮＡを含むベクター。
請求項６に記載のベクターが導入された宿主細胞。
請求項６に記載のベクターが導入された植物細胞。
請求項８に記載の植物細胞を含む形質転換植物体。
請求項９に記載の形質転換植物体の子孫またはクローンである、形質転換植物体。
請求項９または１０に記載の形質転換植物体の繁殖材料。
請求項１から５のいずれかに記載のＤＮＡを植物細胞に導入し、該植物細胞から植物体を再生させる工程を含む、形質転換植物体の製造方法。
請求項１または２に記載のＤＮＡによりコードされるタンパク質。
請求項７に記載の宿主細胞を培養し、該細胞またはその培養上清から組換えタンパク質を回収する工程を含む、請求項１３に記載のタンパク質の製造方法。
請求項１３に記載のタンパク質に結合する抗体。
配列番号：１もしくは２に記載の塩基配列またはその相補配列に相補的な少なくとも１５の連続する塩基を含むポリヌクレオチド。
請求項３から５のいずれかに記載のＤＮＡを植物体の細胞内で発現させる工程を含む、植物の着粒数を増加させる方法。
請求項１から５のいずれかに記載のＤＮＡ、もしくは請求項６に記載のベクターを有効成分とする、植物の着粒数を改変する薬剤。
植物の着粒数を判定する検査方法であって、
（ａ）被検植物体またはその繁殖媒体からＤＮＡ試料を調製する工程、
（ｂ）該ＤＮＡ試料から請求項１に記載のＤＮＡ領域を増幅する工程、
（ｃ）増幅されたＤＮＡ領域の塩基配列を決定する工程、
を含み、該塩基配列がその機能の欠失により植物の着粒数を増加させるタンパク質をコードしている場合に、着粒数が少ない品種であると判断し、該タンパク質をコードしていない場合に、着粒数が多い品種であると判断する方法。