JPWO2006109424A1 - DNA encoding a protein having a function of forming and controlling a tree fiber cell wall of a plant trunk and its promoter DNA - Google Patents

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Abstract

本発明者らは、作製したユーカリESTデータベースを用いて、マイクロアレイ解析によるユーカリ木繊維形成組織において細胞壁合成に関与する遺伝子群とそれらの発現を制御する転写因子群の抽出と、それらの地上高・種の違いによる発現解析を行った。その結果、ユーカリ木繊維形成組織で発現している細胞壁合成遺伝子群と転写因子群を特定し、それらが協調的に地上高・種の違いで優位に発現変動することを同定した。さらに、それら群のプロモーターDNAを取得した。上記遺伝子群と発現情報・プロモーターDNAは、木繊維形成組織の細胞壁合成および形態形成の制御に利用できると考えられる。The present inventors use the prepared eucalyptus EST database to extract genes involved in cell wall synthesis and transcription factors controlling their expression in eucalyptus tree fiber-forming tissues by microarray analysis, and Expression analysis by species difference was performed. As a result, we identified cell wall synthesis genes and transcription factors that are expressed in eucalyptus tree fiber-forming tissues, and identified that they expressed and fluctuated predominantly depending on the ground height and species. Furthermore, promoter DNA of those groups was obtained. It is considered that the above gene group and expression information / promoter DNA can be used to control cell wall synthesis and morphogenesis of wood fiber-forming tissues.

Description

本発明は、植物樹幹の木繊維細胞壁を形成する機能を有するタンパク質をコードするDNA、そのプロモーターDNA、並びにその利用に関する。
本発明はまた、植物の転写因子をコードするDNA、プロモーターDNA断片、並びにその利用に関する。
The present invention relates to a DNA encoding a protein having a function of forming a tree fiber cell wall of a plant trunk, a promoter DNA thereof, and use thereof.
The present invention also relates to DNA encoding plant transcription factors, promoter DNA fragments, and uses thereof.

人類は長い間、樹幹・根・葉・枝等の木質バイオマスを、製紙、建築、飼料、燃料等の多岐にわたる産業分野で利用してきた。世界の木質バイオマス消費量は毎年増加傾向にあり、用途別にみると、薪炭用材の消費が過半数を占め、開発途上地域では今でも増加傾向を示している。製材、製紙用の木材チップなどの産業用材も、先進地域の消費量は若干の減少に転じたものの、開発途上国地域における消費量は増加している。先進地域では文明の発達とともに、森林の農地への転用や資材としての利用等により森林を大きく減少させてきたが、最近植林活動によってわずかながら増加している。しかし、開発途上地域では、かつては先進国の商業伐採により、近年は人口増加にともなって、生活燃料や農地の需要が拡大し、世界全体における森林面積が急激に減少しつづけている。こうしたことから、二酸化炭素固定化能の低下による地球温暖化などの問題が挙げられるようにもなってきた。これらの問題を解決しつつ、近年、産業的に製材、製紙用木材チップの安定供給などを目指した植林事業が世界各地で盛んに行われている。   Mankind has long used woody biomass such as trunks, roots, leaves, and branches in a wide variety of industrial fields such as papermaking, construction, feed, and fuel. The world's woody biomass consumption is increasing every year, and by use, the consumption of wood-fired wood accounts for a majority, and it is still increasing in developing regions. Consumption of industrial materials such as lumber and wood chips for papermaking has also been increasing in the developing countries, although the consumption in developed regions has slightly decreased. In advanced areas, with the development of civilization, forests have been greatly reduced by diverting forests to farmland and using them as materials, but recently they have increased slightly due to tree planting activities. However, in the developing regions, once the population has grown due to commercial logging in developed countries, the demand for fuel and farmland has increased in recent years, and the forest area throughout the world has been rapidly decreasing. For these reasons, problems such as global warming due to a decrease in carbon dioxide fixation ability have been raised. In recent years, afforestation projects aiming at a stable supply of lumber and wood chips for papermaking have been actively conducted around the world while solving these problems.

木質バイオマスを利用した産業は、将来的にも、持続的利用可能な資源を活用できるとして地球環境問題改善の観点から再認識されており、現行の化石資源に替わるカーボンソースの利用による循環型産業として期待されている。具体的事例を示すと、我が国の製紙会社では、原料である木質バイオマスの持続的かつ安定的確保達成のため、ユーカリ属、アカシア属等の熱帯早生樹を中心とした植林事業を精力的に進めている。その植林事業規模の例として、王子製紙では2010年度までに30万haの植林面積を目指し、オセアニア、東南アジアなどの環太平洋を中心に広い地域で行っている。このことは、事業レベルでの大規模植林を行うことによるバイオマスの工業利用、再生という循環型の物質生産(バイオマスのリサイクル)を他の産業分野に先駆けて進めていることに他ならない。   Industries that use woody biomass are re-recognized from the perspective of improving global environmental issues as they can continue to use sustainable resources in the future, and recycling industries that use carbon sources to replace current fossil resources As expected. As a concrete example, Japanese paper companies are actively promoting tree planting projects centering on early tropical trees such as Eucalyptus and Acacia in order to achieve a sustainable and stable supply of woody biomass. ing. As an example of the scale of the afforestation project, Oji Paper is aiming for an afforestation area of 300,000 ha by fiscal 2010, and is conducted in a wide area centering on the Pacific Rim such as Oceania and Southeast Asia. This is none other than the advancement of other industrial fields in the recycling-type material production (biomass recycling) of industrial use and regeneration of biomass through large-scale plantation at the business level.

さらに、このような植林事業の進展にあわせ、主要な木質バイオマスである樹幹における木繊維形成を人為的に制御することで、その構成要素である細胞壁の成分量(セルロース・ヘミセルロース・リグニン)並びに質を可変すること、さらに繊維形態(木繊維細胞の伸長)を自由に可変することが可能となれば、木質バイオマスの量的な増大並びに質的な改良が見込まれ、これによって将来のエネルギー利用や工業原料としての用途拡張も見込まれる。   Furthermore, along with the progress of such afforestation projects, artificially controlling the formation of tree fibers in the trunk, which is the main woody biomass, the amount of cell wall components (cellulose, hemicellulose, lignin) as well as the quality Can be changed freely, and the fiber morphology (wood fiber cell elongation) can be freely changed. As a result, the quantity and quality of woody biomass can be increased, and future energy use and Application expansion as an industrial raw material is also expected.

樹幹における木質バイオマスの大部分は木繊維と呼ばれる組織細胞で構成されている。木繊維組織の比重・細胞壁構造や成分(セルロース・ヘミセルロース・リグニン)等は、木繊維の性質を決める主要要素であり、工業原材料として利用する場合、各製品仕様にあった多様な性質が求められる。例えば、高い比重の木繊維から製造した紙は、低い比重のそれと比較して、叩解に対する抵抗性、引裂き強さなどは高いが、反面、パルプシートの密度、引張り、破裂および耐折強度などは低い。   Most of the woody biomass in the trunk is composed of tissue cells called wood fibers. The specific gravity, cell wall structure and components (cellulose, hemicellulose, lignin), etc. of wood fiber tissue are the main factors that determine the properties of wood fibers. When used as industrial raw materials, various properties that meet the specifications of each product are required. . For example, paper made from wood fiber with high specific gravity has higher resistance to beating and tear strength compared to that with low specific gravity, but on the other hand, the density, tensile, rupture and folding strength of pulp sheet are not. Low.

この木繊維細胞の性質は、広葉樹・針葉樹を問わず、地上高・樹齢・種により変動することが知られている(非特許文献1、非特許文献2)。樹齢による木繊維性質の変動現象については古くから成熟材・未成熟材として、また地上高による変動現象については材質の樹幹内垂直変動として、そして種による変動現象については樹種間変動として知られる。例えば、成熟材と未成熟材を相互比較すると、成熟材では細胞壁成分については、セルロースが増大し、リグニン、ヘミセルロースが減少する。また、形態的観察では、導管分布密度が少なく、繊維長は増加が認められる。同様の違いが、地上高や種の違い(非特許文献1〜3)でも発生する。詳細は不明であるが、各木繊維形成組織での細胞壁合成が異なるため、形成される木繊維性質の差が発生しているものと考えられている。このような異なる性質の細胞壁合成を担う各遺伝子群の特定はなされていない。   It is known that the nature of this wood fiber cell varies depending on the height of the ground, age, and species regardless of whether it is a hardwood or a conifer (Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2). The variation of wood fiber properties due to age is known as mature and immature wood for a long time, the variation due to ground height is known as vertical variation in the trunk of the material, and the variation due to species is known as variation between species. For example, when a matured material and an immature material are compared with each other, in the matured material, cellulose increases in cell wall components, and lignin and hemicellulose decrease. In addition, morphological observation shows that the conduit distribution density is small and the fiber length is increased. The same difference also occurs in the ground height and species difference (Non-Patent Documents 1 to 3). Although details are unknown, it is considered that a difference in the properties of the formed wood fibers occurs because the cell wall synthesis in each wood fiber forming tissue is different. The gene group responsible for cell wall synthesis with such different properties has not been identified.

近年、草本を中心としたモデル植物等を用いたゲノムレベルでの遺伝子解析研究が盛んに行われている。草本では、特定時期に特定器官において、わずかな木繊維しか形成しない。例えば、主要なモデルであるシロイヌナズナの場合、栄養成長期には木繊維はほとんど形成されず、生殖成長期の花茎内のごく一部に形成される(非特許文献4)。樹木の繊維細胞は、形成層組織から分化し木繊維(wood fiber)と呼ばれるのに対し、草本の繊維細胞は主として維管束と維管束の間の柔細胞から分化し、束間繊維(interfascicular fiber)と呼ばれる。このように、草本の繊維細胞は、多年にわたって肥大成長する木本の木繊維細胞とは同一でない。したがって、真に木繊維形成に必要な遺伝子群を同定するためには、樹木を用いて解析しなければならない。   In recent years, gene analysis studies at the genome level using model plants such as herbs have been actively conducted. In herbs, only a few wood fibers are formed in specific organs at specific times. For example, in the case of Arabidopsis thaliana, which is the main model, almost no wood fibers are formed during the vegetative growth period, but are formed in a very small part within the flower stem of the reproductive growth stage (Non-patent Document 4). Tree fiber cells differentiate from the formation layer tissue and are called wood fibers, whereas herbaceous fiber cells differentiate mainly from parenchyma cells between vascular bundles, interfascicular fibers. be called. Thus, herb fiber cells are not the same as wood fiber cells that grow over many years. Therefore, in order to identify a gene group that is truly necessary for tree fiber formation, it must be analyzed using trees.

植物の木繊維形成関連遺伝子群やその制御因子は、単に既知の制御因子との相同性検索やモチーフ検索では区別・同定できない。例えば、木繊維細胞壁の主成分であるセルロースやリグニンの合成経路には多数の酵素が関わっており、それらの遺伝子は植物ゲノム中で大きなファミリーを形成している(非特許文献5)。さらにファミリー内では、一次細胞壁の合成に関わるものや二次細胞壁の合成に関わるものなどがあり、機能する場所や役割が様々に分担されている。配列モチーフや相同性検索からでは、単に高い相同性が示されるだけで、役割等を特定することはできない。例えば、セルロース合成に関わる酵素cellulose synthase (CesA) は、シロイヌナズナゲノム中に40個程度予想されている。その中で一次壁のセルロース合成に必須なCesAとしてRSW1(非特許文献6)が同定されており、二次壁セルロース合成に必須なCesAとしてIRX3(非特許文献7)が同定されている。両者のアミノ酸配列の相同性は、全体で65%であり部分的には90%を超え大変高い。このように、単純に配列の相同性スコアだけでは役割を同定できないため、木繊維細胞壁合成遺伝子群を特定するためには、詳細な発現解析等が必要である。   Plant tree fiber formation-related genes and their regulatory factors cannot be distinguished / identified simply by homology search or motif search with known regulatory factors. For example, many enzymes are involved in the synthesis pathway of cellulose and lignin, which are the main components of wood fiber cell walls, and these genes form a large family in the plant genome (Non-patent Document 5). Furthermore, in the family, there are those related to the synthesis of the primary cell wall and those related to the synthesis of the secondary cell wall, and the functioning place and role are divided in various ways. From sequence motifs and homology searches, only high homology is shown, and the role and the like cannot be specified. For example, about 40 cellulose synthases (CesA) involved in cellulose synthesis are expected in the Arabidopsis genome. Among them, RSW1 (Non-Patent Document 6) has been identified as CesA essential for cellulose synthesis of the primary wall, and IRX3 (Non-patent Document 7) has been identified as CesA essential for the synthesis of secondary wall cellulose. The homology between the two amino acid sequences is 65% as a whole, partially exceeding 90% and very high. Thus, since the role cannot be identified simply by the sequence homology score, in order to specify the wood fiber cell wall synthesis gene group, a detailed expression analysis or the like is required.

セルロース・リグニン合成系の遺伝子が、ゲノム中に多数のファミリーを形成し、多様なレベルの群に分かれて発現しているのと同様に、それらの制御因子もまた多数のファミリーを形成し多様なレベルの群に分かれて発現しており、配列上のモチーフや相同性検索だけでは役割を区別できない。例えば、シロイヌナズナゲノム中の制御因子は50以上のファミリー、1500以上の遺伝子が同定されている(非特許文献8)。その中でも、例えばMYBファミリーに属する制御因子は約190個にもおよび、詳細な発現解析等によりそれぞれが特有な生命現象に関与していることが少しずつ明らかにされつつある。また、例えば、木繊維に含まれるリグニンに代表されるフェニルプロパノイド生合成系の制御因子としてタバコで同定された制御因子NtLIM1(特許文献1)と相同なものを、公知の検索サイト(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast/)にて検索すると、多数のLIMタンパク質と高い相同性を示す。木繊維を形成しないラットのLIMタンパク質とさえ、高い相同性スコアでヒットする。シロイヌナズナでは、少なくとも10個以上のLIMタンパク質と高いスコア(56〜87%)でヒットするが、その中でどのLIMタンパク質がシロイヌナズナのリグニン合成系の制御に関わっているか不明である。このように、制御因子の役割は既知の制御因子との相同性だけでは同定できないため、詳細な発現解析等を行わなければならない。しかしながら、樹木における制御因子の網羅的な発現解析の知見はない。Just as the genes of the cellulose / lignin synthesis system form a large number of families in the genome and are expressed in groups of various levels, their regulators also form a large number of families and diverse The expression is divided into groups of levels, and roles cannot be distinguished only by sequence motifs or homology searches. For example, 50 or more families and 1500 or more genes have been identified as regulators in the Arabidopsis genome (Non-patent Document 8). Among them, for example, there are about 190 regulatory factors belonging to the MYB family, and it is gradually being clarified that each is involved in a specific life phenomenon by detailed expression analysis and the like. Moreover, for example, a homologous search factor NtLIM1 (Patent Document 1) identified in tobacco as a regulator of a phenylpropanoid biosynthesis system represented by lignin contained in wood fiber is known search site ( http: //www.ncbi.nlm.nih.gov/blast/ ) shows high homology with many LIM proteins. Even rat LIM proteins that do not form wood fibers are hit with a high homology score. In Arabidopsis thaliana, hit with a high score (56-87%) with at least 10 LIM proteins, but it is unclear which LIM protein is involved in the regulation of the lignin synthesis system in Arabidopsis. Thus, since the role of a regulatory factor cannot be identified only by homology with a known regulatory factor, detailed expression analysis or the like must be performed. However, there is no knowledge of comprehensive expression analysis of regulatory factors in trees.

前述のように、草本では木本と同一の木繊維は形成されない。また、単に既知の遺伝子との相同性だけで、木繊維細胞壁のセルロース・リグニン合成関連遺伝子群を特定することはできない。つまり、草本の繊維形成に関わる情報を、そのまま樹木の木繊維形成に利用することはできない。真に木繊維細胞壁合成に関わるセルロース・リグニン合成系の遺伝子を特定するのは、草本では困難である。樹木を用いて木繊維形成部位の発現解析を行うことで、木繊維細胞壁のセルロース・リグニン合成に必要な遺伝子群を同定できる。しかしながら、樹木を用いて木繊維細胞壁合成に関わるセルロース・リグニン合成系の遺伝子の特定を行った例は少ない(非特許文献9と10)。   As described above, the same wood fiber as the wood is not formed in the herb. In addition, a group of genes related to cellulose / lignin synthesis in the wood fiber cell wall cannot be identified merely by homology with known genes. That is, information relating to herbaceous fiber formation cannot be used as it is for tree fiber formation of trees. It is difficult for herbs to identify the genes of the cellulose and lignin synthesis systems that are truly involved in the synthesis of wood fiber cell walls. By analyzing the expression of wood fiber formation sites using trees, it is possible to identify genes required for cellulose / lignin synthesis in the wood fiber cell wall. However, there are few examples of using a tree to identify a cellulose / lignin synthesis system gene involved in wood fiber cell wall synthesis (Non-patent Documents 9 and 10).

草本と木本間における繊維形成時に働く遺伝子群の違いだけでなく、木本植物においても、多様な木繊維細胞壁合成遺伝子群の存在が予想されている。例えば、若年と壮年では葉や樹幹の形態等が違うことから、年齢によって異なる複数の木繊維細胞壁合成遺伝子群が機能していることが予想されている。また、前述のように樹高による垂直変動や、樹種による樹種間変動が生じることから、同一個体内や種間でも異なる複数の木繊維細胞壁合成遺伝子群が、各々で特有に機能していることが予想される。これらの各木繊維細胞壁合成遺伝子群は、配列上は互いに高い相同性を示すだけで、どれがどのレベルの木繊維細胞壁合成遺伝群に属するかは区別できない。この区別を行うためには、木繊維形成部位での詳細な発現解析が必要である。しかしながら、そのような知見はない。   In addition to the difference in the gene group that works during fiber formation between herbaceous and woody, the existence of various wood fiber cell wall synthetic genes is also expected in woody plants. For example, since the form of leaves and trunks are different between young and middle-aged, it is expected that a plurality of tree fiber cell wall synthetic genes that function according to age function. In addition, as mentioned above, vertical fluctuations due to tree height and fluctuations between tree species due to tree species occur, so that a plurality of tree fiber cell wall synthetic genes that are different within the same individual or between species may function uniquely. is expected. Each of these wood fiber cell wall synthetic genes only shows high homology with each other in sequence, and it cannot be distinguished which belongs to which level of wood fiber cell wall synthetic genes. In order to make this distinction, detailed expression analysis at the wood fiber formation site is necessary. However, there is no such knowledge.

木本植物においても、ポプラやマツを用いてゲノムレベルでの樹木解析研究がなされている(非特許文献7と9)。しかしながら、用いられている材料は、根や葉・形成層といった別々の器官や組織単位であり、それらにおける遺伝子発現情報を報告しているにすぎない。異なる地上高・種の木繊維形成組織での発現解析を行い、多様なレベルの木繊維細胞壁合成に関わる遺伝子群やそれらのプロモーター情報・発現情報に関するゲノムレベルでの網羅的な知見はない。   Also in woody plants, tree analysis studies at the genome level using poplar and pine have been conducted (Non-patent Documents 7 and 9). However, the materials used are separate organs and tissue units such as roots, leaves and formation layers, and only report gene expression information in them. There is no comprehensive knowledge at the genome level regarding gene groups involved in various levels of wood fiber cell wall synthesis and their promoter information and expression information by analyzing expression in different tree heights and species of wood fiber forming tissues.

ところで、植林事業の現場では、植林木の生長状態は外見で判断しており、またパルプ原料としての質を知るためには、伐採後に化学的な手法でパルプ原料である樹幹の木繊維の分析(材質分析)を行っている。生長状態については、経験と勘に頼っているため、外見では判別できない栄養分の不足等の問題点は把握できない。そして、伐採後にしかその材質が分からないため、生長中の植林木の木繊維形成(材質)がどのような状況であるのか、将来どのような木繊維が形成されるのか等はわからず、良い材質を作り出すための施業(施肥や間伐等)方針もたたない。また、優良な植林木を選抜する場合、生長中であれば外見上判断できる生長量(樹高・直径)を指標にするしかなく、材質を予測して選抜することができない。このように、樹幹の木繊維形成(材質)を生長中に予測することは、植林地での施業や選抜・育種、質の良い製紙原料の確保を考える上で大変重要である。   By the way, at the site of the afforestation project, the growth status of the afforestation trees is judged by appearance, and in order to know the quality of the pulp material, an analysis of the tree fiber, which is the pulp material, is carried out by a chemical method after logging. (Material analysis). As for the growth state, because it depends on experience and intuition, it is impossible to grasp problems such as lack of nutrients that cannot be distinguished by appearance. And since the material is only known after logging, we do not know what the state of the tree fiber formation (material) in the growing plantation tree is, what kind of tree fiber will be formed in the future, etc. There is no policy for the production of materials (fertilization, thinning, etc.). In addition, when selecting a good afforestation tree, it is only possible to use a growth amount (tree height / diameter) that can be judged on the appearance as long as it is growing. Thus, it is very important to predict tree fiber formation (materials) during growth in consideration of operations in plantations, selection / breeding, and securing high-quality papermaking raw materials.

前述のように、植物は同じ種・同じ個体内でも木繊維形成状態等の生長状態に関して違いがあり、それは外見上判別できない。そのため、生長中に木繊維形成(材質)を予測するための検査マーカーが必要とされてきた。しかしながら、これまでに生長状態や木繊維形成状態の検査マーカーは開発されていなかった。   As described above, even in the same species / individual plant, there is a difference in the growth state such as the state of wood fiber formation, which cannot be discriminated in appearance. Therefore, an inspection marker for predicting wood fiber formation (material) during growth has been required. However, until now, no test marker has been developed for growth or wood fiber formation.

なお、本出願の発明に関連する先行技術文献情報を以下に記す。
特許第3444191号 島地謙・須藤彰司・原田浩著「木材の組織」、森北出版、1976、111-215 古野毅・澤辺攻著「木材科学講座2・組織と材質」、海青社、1994、109-137 Wood Science and Technology. 2001;35:229-243. Plant Physiology, 2001, 126:477-479. Plant Physiology, 2000, 124: 495-498. Science 1998, 279:717-720. Plant Cell 1999, 11:769-780. 岩淵雅樹・篠崎一雄編「植物ゲノム機能のダイナミズム」シュープリンガー・フェアラーク東京、2001、1-34 GenomeBiol. 2002;3(12):REVIEWS1033. Proc Natl Acad Sci U S A 2001 Dec 4;98(25):14732-7.
Prior art document information related to the invention of the present application will be described below.
Japanese Patent No. 3444191 Shimaji Ken, Sudo Shoji and Harada Hiroshi "Organization of Wood", Morikita Publishing, 1976, 111-215 Satoshi Furuno and Osamu Sawabe, "Wood Science Course 2, Organization and Materials", Kaiseisha, 1994, 109-137 Wood Science and Technology. 2001; 35: 229-243. Plant Physiology, 2001, 126: 477-479. Plant Physiology, 2000, 124: 495-498. Science 1998, 279: 717-720. Plant Cell 1999, 11: 769-780. Edited by Masaki Iwabuchi and Kazuo Shinozaki “Dynamics of Plant Genomic Function” Schupinger Fairlark Tokyo, 2001, 1-34 GenomeBiol. 2002; 3 (12): REVIEWS1033. Proc Natl Acad Sci USA 2001 Dec 4; 98 (25): 14732-7.

木質バイオマスの性質は、木繊維の細胞壁及び形態等によって変動する。この木繊維の細胞壁及び形態等の形成を人為的に制御することで、効果的かつ効率的に工業原材料としての木質バイオマスの生産を行うことができる。また、世界はいまだ大量の石油、天然ガスなどの化石資源に依存している。今、新しい技術を持ってこの現状を変えていくためには、木質バイオマスとしての樹木の効率的な活用こそが、その切り札となる。海外諸国においては、樹木バイオマスの有効活用に関する技術確立は、今世紀初頭における重要課題と位置づけられている。実際、米国では針葉樹のマツ、広葉樹のポプラ、カナダでは同じくトウヒ、ポプラが、北欧ではポプラがその対象樹種として、国家プロジェクトとしてゲノム科学的な解析により研究を開始している。地球規模での木質バイオマスのより効果的かつ効率的生産を担うためにも、植物における木繊維細胞形成を制御する遺伝子を同定する必要性は非常に高い。The nature of woody biomass varies depending on the cell walls and morphology of wood fibers. By artificially controlling the formation of the cell walls and morphology of the wood fibers, woody biomass can be produced as an industrial raw material effectively and efficiently. The world is still dependent on large quantities of fossil resources such as oil and natural gas. In order to change this situation with new technology, efficient utilization of trees as woody biomass is the key to this. In overseas countries, the establishment of technology for effective utilization of tree biomass is positioned as an important issue at the beginning of this century. In fact, coniferous pine, broadleaf poplars in the US, spruce and poplar in Canada, and poplars in Scandinavia are the target species. In order to contribute to more effective and efficient production of woody biomass on a global scale, there is a great need to identify genes that control tree fiber cell formation in plants.

本発明の課題は、植物樹幹の木繊維細胞壁を形成する機能を有するタンパク質をコードするDNA、植物の転写因子をコードするDNA、そのプロモーターDNA、並びにこれらを含むプラスミド、ならびに、そのプラスミドにより形質転換されてなる植物細胞、微生物もしくは植物体を提供することにある。また、植物樹幹の木繊維細胞壁を形成する機能を有するタンパク質と植物の転写因子をコードするDNAに関し、植物の樹幹木部の検査用マーカーとしての用途を提供することも課題とする。   An object of the present invention is to provide a DNA encoding a protein having a function of forming a tree fiber cell wall of a plant tree trunk, a DNA encoding a plant transcription factor, a promoter DNA thereof, a plasmid containing them, and a transformation using the plasmid. The object is to provide a plant cell, microorganism or plant body. Another object of the present invention is to provide a use of a protein having a function of forming a tree fiber cell wall of a plant tree trunk and a DNA encoding a plant transcription factor as a test marker for a plant tree part.

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、本課題を解決するためには、ゲノム科学的なアプローチによる、ユーカリ木繊維細胞壁を形成する遺伝子群の取得と、発現・機能に関する包括的な解析を行うべきとの結論にいたった。すなわち、木繊維形成組織を含む発現遺伝子データベース(ESTデータベース)を作製し、異なる地上高・種の木繊維形成部位における発現解析を行うことで、配列の相同性検索では区別できない目的の遺伝子群を網羅的に同定・取得し、それら遺伝子のプロモーターDNA断片を取得、解析する方法を用いることが望ましいとの結論にいたった。さらに、遺伝子工学技術を使用した改良遺伝子の人為的発現制御によって、人類が利用する上で有用な特性を植物に与える為には、新しい特性が適当な植物組織で選択的に発現される様々な組織に特異的な遺伝子群の同定が必要であるとの結論にいたった。   As a result of extensive research, the present inventors have obtained a gene group that forms the eucalyptus tree fiber cell wall and comprehensive analysis of expression and function using a genomic science approach to solve this problem. I came to the conclusion that I should do. In other words, by creating an expression gene database (EST database) that includes wood fiber-forming tissues and analyzing the expression at different ground high and species tree fiber formation sites, the target gene group that cannot be distinguished by sequence homology search The authors concluded that it would be desirable to use a method that comprehensively identifies and obtains and obtains and analyzes promoter DNA fragments of these genes. Furthermore, in order to give plants useful characteristics for human use by controlling artificial expression of improved genes using genetic engineering techniques, various new characteristics can be selectively expressed in appropriate plant tissues. It was concluded that the identification of tissue specific genes was necessary.

本研究の遂行に当たり、ユーカリにおける解析リソースの整備を行い、具体的には各種遺伝子ライブラリー、樹幹部、葉部、根部の各組織毎にESTデータベースを作製した。これに加え、モデル植物として世界中で広く活用されているシロイヌナズナについても、遺伝子ライブラリーや細胞壁生合成に関わる突然変異体を保有すると共に、これらの原因遺伝子については既に解析済みである。   In carrying out this research, analysis resources in Eucalyptus were developed. Specifically, EST databases were created for various gene libraries, trunks, leaves, and roots. In addition, Arabidopsis, which is widely used as a model plant all over the world, possesses gene libraries and mutants involved in cell wall biosynthesis, and these causative genes have already been analyzed.

本発明者らは、作製したユーカリESTデータベースを用いて、マイクロアレイ解析によるユーカリ木繊維形成組織において細胞壁合成に関与する遺伝子群の抽出と、それらの地上高・種の違いによる発現変動を調べた。その結果、地上高・種の違いで優位に発現が変動するユーカリ木繊維形成組織の細胞壁合成遺伝子群を特定した。さらにそれらのプロモーターDNAを取得した。上記遺伝子群とプロモーターDNAは、木繊維形成組織の細胞壁合成および形態形成の制御や木繊維特異的な遺伝子発現制御に利用できると考えられる。   Using the eucalyptus EST database thus prepared, the present inventors examined extraction of genes involved in cell wall synthesis in eucalyptus tree fiber-forming tissues by microarray analysis, and expression variations due to differences in ground height and species. As a result, we identified a cell wall synthesis gene group of eucalyptus tree fiber forming tissue whose expression changes preferentially depending on the ground height and species. Furthermore, their promoter DNA was obtained. It is considered that the above gene group and promoter DNA can be used for control of cell wall synthesis and morphogenesis of wood fiber-forming tissue and wood fiber-specific gene expression.

本発明の遺伝子群は、詳細な発現様式から、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹基部および樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇している遺伝子群」、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹基部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが減少し、樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇している遺伝子群」、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、樹幹基部において、師部側と木部側で発現レベルが同等な遺伝子群」、「ユーカリ属カマルドレンシスおよびユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇している遺伝子群」、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、ユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが減少している遺伝子群」、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、ユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と木部側で発現レベルが同等な遺伝子群」の6グループに大別された。この遺伝子群の発現(レベル)情報は、植物体の生長状態や木繊維形成状態、材質の量的・質的な事前予測に利用できると考えられる。このことにより、植林事業において、生長状態をもとに適切な施業(除草・間伐等)を適切な時期に施すことができ、ひいてはパルプ製造の効率化、コストの削減、新規な特性を持った紙の製造が可能になる。   The gene group of the present invention, from a detailed expression pattern, "the gene group whose expression level is increased on the xylem side compared to the phloem side in the stem base and the center of the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis", “In the stem base of Eucalyptus genus Camaldrensis, the expression level decreased on the xylem side compared to the phloem side, and the expression level increased on the xylem side in the middle of the stem compared to the phloem side. In the central stem of Eucalyptus genus Camaldrensis, the expression level increases on the xylem side compared to the phloem side, and the expression level is the same on the phloem side and xylem side in the trunk base In the trunk of Eucalyptus genus Camaldrensis and Eucalyptus globules, the gene group whose expression level is increased on the xylem side compared to the phloem side, in the trunk of Eucalyptus genus Camaldrensis Gene groups with increased expression levels on the xylem side compared to the phloem side, and decreased expression levels on the xylem side compared to the phloem side in the Eucalyptus globulus trunk, "Eucalyptus camal In the trunk of Drensis, the expression level increased on the xylem side compared to the phloem side, and in the trunk of the Eucalyptus globulus, the gene group with the same expression level on the phloem side and the xylem side ” It was divided roughly. It is considered that the expression (level) information of this gene group can be used for the quantitative and qualitative advance prediction of the plant growth state, the wood fiber formation state, and the material. As a result, in the afforestation business, appropriate operations (weeding, thinning, etc.) can be performed at the appropriate time based on the growth state, and as a result, the efficiency of pulp production, cost reduction, and new characteristics have been achieved. Paper can be manufactured.

本発明によって得られたユーカリ樹幹の木繊維細胞壁を形成する機能を有するタンパク質をコードするDNA、並びにそれらを統括的に制御する技術と発現情報・プロモーターDNAについては、その1つの成果として、これらの遺伝子群を用いて得られた遺伝子組換えユーカリ新品種の特性による、高セルロース、低リグニン、細胞壁の厚いもの、薄いもの、繊維長の長いもの、短いもの等様々な量的かつ質的な変化が期待される。また、発現情報に基づき地上高、種などの材質や生長状態の判別に使用することが期待される。   As a result of the DNA encoding the protein having the function of forming the tree fiber cell wall of the eucalyptus tree trunk obtained by the present invention, as well as the technology for comprehensively controlling them and the expression information / promoter DNA, Various quantitative and qualitative changes, such as high cellulose, low lignin, thick cell walls, thin cells, long fiber lengths, short ones, etc., depending on the characteristics of the new transgenic eucalyptus varieties obtained using the gene group There is expected. In addition, it is expected to be used for distinguishing materials such as ground height, seeds, and growth state based on expression information.

即ち、本発明は、植物樹幹の木繊維細胞壁を形成する機能を有するタンパク質をコードするDNA、そのプロモーターDNA断片、並びにその利用に関し、以下の〔1〕〜〔18〕を提供するものである。
〔1〕以下の(a)〜(e)のいずれかに記載の植物樹幹の木繊維細胞壁を形成する機能を有するタンパク質をコードするDNA。
(a)配列番号:35〜68のいずれか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:1〜34のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:35〜68のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:1〜34のいずれか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
(e)配列番号:35〜68のいずれか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
〔2〕植物がユーカリである、〔1〕に記載のDNA。
〔3〕〔1〕または〔2〕に記載のDNAの部分DNA。
〔4〕〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載のDNAが固定化された基板。
〔5〕植物の樹幹の師部側および木部側において、以下の(a)〜(e)に記載の少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、師部側および木部側における該DNAの発現レベルを比較する工程を含む、植物の樹幹木部の生長状態を検査する方法。
(a)配列番号:35〜64または66〜68のいずれか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:1〜30または32〜34のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:35〜64または66〜68のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:1〜30または32〜34のいずれか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
(e)配列番号:35〜64または66〜68のいずれか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
〔6〕異なる2つの樹幹木部において、以下の(a)〜(e)に記載の少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、異なる2つの樹幹木部における該DNAの発現レベルを比較する工程を含む、異なる2つの樹幹木部の生長状態を検査する方法。
(a)配列番号:35〜40、42、48、50、51、53〜56、58、59、62、64、66、または67のいずれか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:1〜6、8、14、16、17、19〜22、24、25、28、30、32、または33のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:35〜40、42、48、50、51、53〜56、58、59、62、64、66、または67のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:1〜6、8、14、16、17、19〜22、24、25、28、30、32、または33のいずれか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
(e)配列番号:35〜40、42、48、50、51、53〜56、58、59、62、64、66、または67のいずれか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
〔7〕植物の樹幹の師部側および木部側において、以下の(a)〜(e)に記載の少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、師部側および木部側における該DNAの発現レベルを比較する工程を含む、植物の樹幹木部の生長状態を検査する方法。
(a)配列番号:35〜40、42、43、45〜48、50、51、53〜59、61、62、64、66、または67のいずれか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:1〜6、8、9、11〜14、16、17、19〜25、27、28、30、32、または33のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:35〜40、42、43、45〜48、50、51、53〜59、61、62、64、66、または67のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:1〜6、8、9、11〜14、16、17、19〜25、27、28、30、32、または33のいずれか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
(e)配列番号:35〜40、42、43、45〜48、50、51、53〜59、61、62、64、66、または67のいずれか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
〔8〕異なる2つの樹幹木部において、以下の(a)〜(c)に記載の少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、異なる2つの樹幹木部における該DNAの発現レベルを比較する工程を含む、異なる2つの樹幹木部の生長状態を検査する方法。
(a)配列番号:45、46、51、55、または56のいずれか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:11、12、17、21、または22のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:45、46、51、55、または56のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:11、12、17、21、または22のいずれか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
(e)配列番号:45、46、51、55、または56のいずれか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
〔9〕〔1〕または〔2〕に記載のDNAによりコードされるタンパク質。
〔10〕以下の(a)〜(c)のいずれかの塩基配列からなるプロモーターDNA。
(a)配列番号:93〜100のいずれかに記載の塩基配列
(b)(a)の塩基配列において、1又は数個の塩基が欠失、置換又は付加された塩基配列からなり、かつ、(a)のDNAからなるプロモーターと実質的に同一のプロモーターとしての機能を有する塩基配列
(c)(a)の塩基配列の一部を含み、かつ、(a)のDNAからなるプロモーターと実質的に同一のプロモーターとしての機能を有する塩基配列
〔11〕さらに、植物の木繊維形成組織に特異的発現に関与する転写因子を認識する塩基配列を機能的に結合させた、〔10〕に記載のプロモーターDNA。
〔12〕以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のDNA。
(a)〔1〕に記載の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
(b)〔1〕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
(c)RNAi効果により、〔1〕に記載のDNAの発現を抑制するRNAをコードするDNA
(d)共抑制効果により、〔1〕に記載のDNAの発現を抑制するRNAをコードするDNA
(e)〔1〕に記載のDNAの転写産物に対してドミナントネガティブな形質を有するタンパク質をコードするDNA
〔13〕〔1〕〜〔3〕または〔10〕〜〔12〕のいずれかに記載のDNAを有する組換えベクター。
〔14〕〔13〕に記載のベクターを含むプラスミドを保持する微生物。
〔15〕〔14〕に記載のベクターが導入された形質転換植物細胞。
〔16〕〔15〕に記載の形質転換植物細胞から再分化した形質転換植物体。
〔17〕〔16〕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。
〔18〕〔16〕または〔17〕に記載の形質転換植物体の繁殖材料。
That is, the present invention provides the following [1] to [18] regarding DNA encoding a protein having a function of forming a tree fiber cell wall of a plant tree trunk, a promoter DNA fragment thereof, and use thereof.
[1] DNA encoding a protein having a function of forming a tree fiber cell wall of a plant tree trunk according to any one of the following (a) to (e).
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 35 to 68
(B) DNA containing the base sequence described in any one of SEQ ID NOs: 1 to 34
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 35-68
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 1 to 34
(E) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 35-68
[2] The DNA according to [1], wherein the plant is eucalyptus.
[3] A partial DNA of the DNA according to [1] or [2].
[4] A substrate on which the DNA according to any one of [1] to [3] is immobilized.
[5] On the phloem side and xylem side of the trunk of the plant, the expression level of at least one DNA described in the following (a) to (e) is detected, and the DNA on the phloem side and xylem side is detected. A method for examining a growth state of a stem part of a plant, comprising a step of comparing expression levels.
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 35 to 64 or 66 to 68
(B) DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 1 to 30 or 32 to
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 35-64 or 66-68
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 1-30 or 32-34
(E) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 35-64 or 66-68
[6] A process of detecting the expression level of at least one DNA described in the following (a) to (e) in two different tree parts, and comparing the expression level of the DNA in two different tree parts A method for inspecting the growth state of two different stem parts including
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 35 to 40, 42, 48, 50, 51, 53 to 56, 58, 59, 62, 64, 66, or 67
(B) DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 1 to 6, 8, 14, 16, 17, 19 to 22, 24, 25, 28, 30, 32, or 33
(C) SEQ ID NO: 35 to 40, 42, 48, 50, 51, 53 to 56, 58, 59, 62, 64, 66, or 67% of the protein consisting of the amino acid sequence and 50% or more DNA encoding a protein with homology
(D) DNA having the nucleotide sequence set forth in any one of SEQ ID NOs: 1-6, 8, 14, 16, 17, 19-22, 24, 25, 28, 30, 32, or 33, and stringent conditions DNA that hybridizes under
(E) SEQ ID NOs: 35 to 40, 42, 48, 50, 51, 53 to 56, 58, 59, 62, 64, 66, or 67, one or more amino acids are substituted. DNA encoding proteins consisting of amino acid sequences deleted, added, and / or inserted
[7] The expression level of at least one DNA described in the following (a) to (e) is detected on the phloem side and the xylem side of the trunk of the plant, and the DNA on the phloem side and the xylem side is detected. A method for examining a growth state of a stem part of a plant, comprising a step of comparing expression levels.
(A) SEQ ID NO: 35 to 40, 42, 43, 45 to 48, 50, 51, 53 to 59, 61, 62, 64, 66, or 67. DNA
(B) DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 1 to 6, 8, 9, 11 to 14, 16, 17, 19 to 25, 27, 28, 30, 32, or 33
(C) SEQ ID NO: 35 to 40, 42, 43, 45 to 48, 50, 51, 53 to 59, 61, 62, 64, 66, or 67% of the protein consisting of the amino acid sequence described in 67 DNA encoding a protein having the above homology
(D) DNA consisting of the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 1 to 6, 8, 9, 11 to 14, 16, 17, 19 to 25, 27, 28, 30, 32, or 33 and stringent DNA that hybridizes under mild conditions
(E) SEQ ID NOs: 35-40, 42, 43, 45-48, 50, 51, 53-59, 61, 62, 64, 66, or one or more amino acids in the amino acid sequence according to 67 DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which is substituted, deleted, added, and / or inserted
[8] A step of detecting the expression level of at least one DNA described in the following (a) to (c) in two different tree parts, and comparing the expression level of the DNA in two different tree parts A method for inspecting the growth state of two different stem parts including
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 45, 46, 51, 55, or 56
(B) DNA comprising the base sequence set forth in any one of SEQ ID NOs: 11, 12, 17, 21, or 22
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 45, 46, 51, 55, or 56
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 11, 12, 17, 21, or 22
(E) a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added, and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 45, 46, 51, 55, or 56 DNA to encode
[9] A protein encoded by the DNA of [1] or [2].
[10] A promoter DNA comprising the nucleotide sequence of any of the following (a) to (c).
(A) the base sequence according to any of SEQ ID NOs: 93 to 100 (b) consisting of a base sequence in which one or several bases are deleted, substituted or added in the base sequence of (a), and (A) a base sequence having a function as a promoter substantially the same as the promoter comprising the DNA of (a) (c) comprising a part of the base sequence of (a), and substantially the same as the promoter comprising the DNA of (a) A base sequence having the same function as a promoter [11], further comprising a base sequence that recognizes a transcription factor involved in specific expression in a plant fiber-forming tissue; Promoter DNA.
[12] The DNA according to any one of the following (a) to (e).
(A) DNA encoding an antisense RNA complementary to the transcription product of the DNA according to [1]
(B) DNA encoding an RNA having ribozyme activity that specifically cleaves the transcript of the DNA of [1]
(C) DNA encoding an RNA that suppresses the expression of the DNA according to [1] by an RNAi effect
(D) DNA encoding an RNA that suppresses the expression of the DNA according to [1] due to a co-suppression effect
(E) DNA encoding a protein having a dominant negative trait for the transcription product of the DNA according to [1]
[13] A recombinant vector having the DNA according to any one of [1] to [3] or [10] to [12].
[14] A microorganism carrying a plasmid comprising the vector according to [13].
[15] A transformed plant cell into which the vector according to [14] has been introduced.
[16] A transformed plant regenerated from the transformed plant cell according to [15].
[17] A transformed plant which is a descendant or clone of the transformed plant according to [16].
[18] A propagation material for the transformed plant according to [16] or [17].

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、本課題を解決するためには、ゲノム科学的なアプローチによる、ユーカリ木繊維細胞壁を形成する遺伝子群の発現を制御する転写因子群の取得と、発現・機能に関する包括的な解析を行うべきとの結論にいたった。すなわち、木繊維形成組織を含む発現遺伝子データベース(ESTデータベース)を作製し、異なる地上高・種の木繊維形成部位における発現解析を行うことで、配列の相同性検索では区別できない目的の遺伝子群を網羅的に同定・取得し、それら遺伝子のプロモーターDNA断片を取得、解析する方法を用いることが望ましいとの結論にいたった。さらに、遺伝子工学技術を使用した改良遺伝子の人為的発現制御によって、人類が利用する上で有用な特性を植物に与える為には、新しい特性が適当な植物組織で選択的に発現される様々な組織に特異的な遺伝子群の同定が必要であるとの結論にいたった。   As a result of intensive studies, the present inventors have solved the problem by obtaining a transcription factor group that controls the expression of a gene group forming a eucalyptus tree fiber cell wall by a genomic scientific approach, It was concluded that a comprehensive analysis on expression and function should be performed. In other words, by creating an expression gene database (EST database) that includes wood fiber-forming tissues and analyzing the expression at different ground high and species tree fiber formation sites, the target gene group that cannot be distinguished by sequence homology search The authors concluded that it would be desirable to use a method that comprehensively identifies and obtains and obtains and analyzes promoter DNA fragments of these genes. Furthermore, in order to give plants useful characteristics for human use by controlling artificial expression of improved genes using genetic engineering techniques, various new characteristics can be selectively expressed in appropriate plant tissues. It was concluded that the identification of tissue specific genes was necessary.

本研究の遂行に当たり、ユーカリにおける解析リソースの整備を行い、具体的には各種遺伝子ライブラリー、樹幹部、葉部、根部の各組織毎にESTデータベースを作製した。これに加え、モデル植物として世界中で広く活用されているシロイヌナズナについても、遺伝子ライブラリーや細胞壁生合成に関わる突然変異体を保有すると共に、これらの原因遺伝子については既に解析済みである。   In carrying out this research, analysis resources in Eucalyptus were developed. Specifically, EST databases were created for various gene libraries, trunks, leaves, and roots. In addition, Arabidopsis, which is widely used as a model plant all over the world, possesses gene libraries and mutants involved in cell wall biosynthesis, and these causative genes have already been analyzed.

本発明者らは、作製したユーカリESTデータベースを用いて、マイクロアレイ解析によるユーカリ木繊維細胞壁形成に関与する転写因子群の抽出と、それらの地上高・種の違いによる発現変動を調べた。その結果、地上高・種の違いで優位に発現が変動する、ユーカリ木繊維細胞壁形成遺伝子群の発現を制御する転写因子群を特定した。さらにそれらのプロモーターDNAを取得した。   The present inventors examined the expression variation by the difference in the height of the ground and the kind using the produced eucalyptus EST database, extraction of transcription factor groups involved in eucalyptus tree fiber cell wall formation by microarray analysis. As a result, we identified a group of transcription factors that regulate the expression of Eucalyptus tree fiber cell wall-forming genes, whose expression varies predominantly depending on the ground height and species. Furthermore, their promoter DNA was obtained.

本発明の遺伝子群は、詳細な発現様式から、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹基部および樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇している遺伝子群」、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、樹幹基部において、師部側と木部側で発現レベルが同等な遺伝子群」、「ユーカリ属カマルドレンシスおよびユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇している遺伝子群」、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、ユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが減少している遺伝子群」、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、ユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と木部側で発現レベルが同等な遺伝子群」の5グループに大別された。この遺伝子群の発現(レベル)情報は、植物体の生長状態や木繊維形成状態、材質の量的・質的な事前予測に利用できると考えられる。このことにより、植林事業において、生長状態をもとに適切な施業(除草・間伐等)を適切な時期に施すことができ、ひいてはパルプ製造の効率化、コストの削減、新規な特性を持った紙の製造が可能になる。   The gene group of the present invention, from a detailed expression pattern, "the gene group whose expression level is increased on the xylem side compared to the phloem side in the stem base and the center of the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis", "In the central part of the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis, the expression level is increased on the xylem side compared to the phloem side, and in the trunk base, the gene group with the same expression level on the phloem side and the xylem side", "In the trunk of Eucalyptus genus Camaldrensis and Eucalyptus globules, the gene group whose expression level is increased on the xylem side compared to the phloem side", " Compared with the gene group whose expression level is increased on the xylem side and the expression level is decreased on the xylem side compared to the phloem side in the trunk of the Eucalyptus globules, "Eucalyptus genus Camaldrensis In the trunk, the expression level increases on the xylem side compared to the phloem side, and in the trunk of the Eucalyptus globules, the gene group is roughly divided into 5 groups of “expression groups with the same expression level on the phloem side and the xylem side” It was. It is considered that the expression (level) information of this gene group can be used for the quantitative and qualitative advance prediction of the plant growth state, the wood fiber formation state, and the material. As a result, in the afforestation business, appropriate operations (weeding, thinning, etc.) can be performed at the appropriate time based on the growth state, and as a result, the efficiency of pulp production, cost reduction, and new characteristics have been achieved. Paper can be manufactured.

本発明によって得られたユーカリの転写因子をコードするDNA、並びにそれらを統括的に制御する技術と発現情報・プロモーターDNAについては、その1つの成果として、これらの遺伝子群を用いて得られた遺伝子組換えユーカリ新品種の特性による、高セルロース、低リグニン、細胞壁の厚いもの、薄いもの、繊維長の長いもの、短いもの等様々な量的かつ質的な変化が期待される。また、発現情報に基づき地上高、種などの材質や生長状態の判別に使用することが期待される。   Regarding the DNA encoding the eucalyptus transcription factor obtained by the present invention, as well as the technology for comprehensively controlling them and the expression information / promoter DNA, as one result, the genes obtained using these gene groups Various quantitative and qualitative changes such as high cellulose, low lignin, thick cell walls, thin cells, long fiber lengths, short ones, etc. are expected due to the characteristics of new varieties of eucalyptus. In addition, it is expected to be used for distinguishing materials such as ground height, seeds, and growth state based on expression information.

即ち、本発明は、植物の転写因子をコードするDNA、そのプロモーターDNA断片、並びにその利用に関し、以下の〔1〕〜〔17〕を提供するものである。
〔1〕以下の(a)〜(e)のいずれかに記載の植物の転写因子をコードするDNA。
(a)配列番号:112〜122のいずれか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:101〜111のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:112〜122のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:101〜111のいずれか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
(e)配列番号:112〜122のいずれか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
〔2〕植物がユーカリである、〔1〕に記載のDNA。
〔3〕〔1〕または〔2〕に記載のDNAの部分DNA。
〔4〕〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載のDNAが固定化された基板。
〔5〕植物の樹幹の師部側および木部側において、以下の(a)〜(e)に記載の少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、師部側および木部側における該DNAの発現レベルを比較する工程を含む、植物の樹幹木部の生長状態を検査する方法。
(a)配列番号:112〜118または120〜122のいずれか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:101〜107または109〜111のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:112〜118または120〜122のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:101〜107または109〜111のいずれか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
(e)配列番号:112〜118または120〜122のいずれか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
〔6〕異なる2つの樹幹木部において、以下の(a)〜(e)に記載の少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、異なる2つの樹幹木部における該DNAの発現レベルを比較する工程を含む、異なる2つの樹幹木部の生長状態を検査する方法。
(a)配列番号:113または114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:102または103に記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:113または114に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:102または103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
(e)配列番号:113または114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
〔7〕植物の樹幹の師部側および木部側において、以下の(a)〜(e)に記載の少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、師部側および木部側における該DNAの発現レベルを比較する工程を含む、植物の樹幹木部の生長状態を検査する方法。
(a)配列番号:113〜117のいずれか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:102〜106のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:113〜117のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:102〜106のいずれか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
(e)配列番号:113〜117のいずれか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
〔8〕異なる2つの樹幹木部において、以下の(a)〜(c)に記載の少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、異なる2つの樹幹木部における該DNAの発現レベルを比較する工程を含む、異なる2つの樹幹木部の生長状態を検査する方法。
(a)配列番号:116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:105に記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:116に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:105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
(e)配列番号:116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
〔9〕〔1〕または〔2〕に記載のDNAによりコードされるタンパク質。
〔10〕以下の(a)〜(c)のいずれかの塩基配列からなるプロモーターDNA。
(a)配列番号:156〜166のいずれかに記載の塩基配列
(b)(a)の塩基配列において、1又は数個の塩基が欠失、置換又は付加された塩基配列からなり、かつ、(a)のDNAからなるプロモーターと実質的に同一のプロモーターとしての機能を有する塩基配列
(c)(a)の塩基配列の一部を含み、かつ、(a)のDNAからなるプロモーターと実質的に同一のプロモーターとしての機能を有する塩基配列
〔11〕さらに、植物の木繊維形成組織に特異的発現に関与する転写因子を認識する塩基配列を機能的に結合させた、〔10〕に記載のプロモーターDNA。
〔12〕〔1〕〜〔3〕、〔10〕または〔11〕のいずれかに記載のDNAを有する組換えベクター。
〔13〕〔12〕に記載のベクターを含むプラスミドを保持する微生物。
〔14〕〔12〕に記載のベクターが導入された形質転換植物細胞。
〔15〕〔14〕に記載の形質転換植物細胞から再分化した形質転換植物体。
〔16〕〔15〕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。
〔17〕〔15〕または〔16〕に記載の形質転換植物体の繁殖材料。
That is, the present invention provides the following [1] to [17] with respect to a DNA encoding a plant transcription factor, a promoter DNA fragment thereof, and use thereof.
[1] DNA encoding a plant transcription factor according to any one of the following (a) to (e):
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 112 to 122
(B) DNA comprising the base sequence described in any one of SEQ ID NOs: 101 to 111
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 112-122
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 101 to 111
(E) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added, and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NOS: 112 to 122
[2] The DNA according to [1], wherein the plant is eucalyptus.
[3] A partial DNA of the DNA according to [1] or [2].
[4] A substrate on which the DNA according to any one of [1] to [3] is immobilized.
[5] On the phloem side and xylem side of the trunk of the plant, the expression level of at least one DNA described in the following (a) to (e) is detected, and the DNA on the phloem side and xylem side is detected. A method for examining a growth state of a stem part of a plant, comprising a step of comparing expression levels.
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 112 to 118 or 120 to 122
(B) DNA comprising the base sequence set forth in any of SEQ ID NOs: 101 to 107 or 109 to 111
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with the protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 112-118 or 120-122
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 101 to 107 or 109 to 111
(E) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 112-118 or 120-122
[6] A process of detecting the expression level of at least one DNA described in the following (a) to (e) in two different tree parts, and comparing the expression level of the DNA in two different tree parts A method for inspecting the growth state of two different stem parts including
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 113 or 114
(B) DNA comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 102 or 103
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with the protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 113 or 114
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 102 or 103
(E) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 113 or 114
[7] The expression level of at least one DNA described in the following (a) to (e) is detected on the phloem side and the xylem side of the trunk of the plant, and the DNA on the phloem side and the xylem side is detected. A method for examining a growth state of a stem part of a plant, comprising a step of comparing expression levels.
(A) DNA encoding a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 113 to 117
(B) DNA comprising the base sequence according to any of SEQ ID NOs: 102 to 106
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with the protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 113 to 117
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOS: 102 to 106
(E) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added, and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 113 to 117
[8] A step of detecting the expression level of at least one DNA described in the following (a) to (c) in two different tree parts, and comparing the expression level of the DNA in two different tree parts A method for inspecting the growth state of two different stem parts including
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 116
(B) DNA comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 105
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 116
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 105
(E) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 116
[9] A protein encoded by the DNA of [1] or [2].
[10] A promoter DNA comprising the nucleotide sequence of any of the following (a) to (c).
(A) the base sequence according to any one of SEQ ID NOs: 156 to 166 (b) consisting of a base sequence in which one or several bases are deleted, substituted or added in the base sequence of (a), and (A) a base sequence having a function as a promoter substantially the same as the promoter comprising the DNA of (a) (c) comprising a part of the base sequence of (a), and substantially the same as the promoter comprising the DNA of (a) A base sequence having the same function as a promoter [11], further comprising a base sequence that recognizes a transcription factor involved in specific expression in a plant fiber-forming tissue; Promoter DNA.
[12] A recombinant vector having the DNA of any one of [1] to [3], [10] or [11].
[13] A microorganism carrying a plasmid comprising the vector according to [12].
[14] A transformed plant cell into which the vector according to [12] has been introduced.
[15] A transformed plant regenerated from the transformed plant cell according to [14].
[16] A transformed plant that is a descendant or clone of the transformed plant according to [15].
[17] A propagation material for the transformed plant according to [15] or [16].

本発明のDNAを利用することにより、植物の木繊維形成を人為的に制御し、特にはその本質である細胞壁成分(セルロース・ヘミセルロース・リグニン)の量並びに質を可変すること、さらに繊維形態(木繊維細胞の伸長・細胞壁の厚さ)を自由に可変すること、さらに木繊維特異的な遺伝子発現制御が可能となった。即ち、木質バイオマスの量的な増大並びに質的な改良が見込まれ、これによってパルプ生産と製紙の効率化や新規な特性を持った紙の製造が期待できる。加えて、将来のエネルギー利用や工業原料としての活用における用途の拡張も期待できる。   By using the DNA of the present invention, artificially controlling plant fiber formation, in particular, changing the quantity and quality of cell wall components (cellulose, hemicellulose, lignin), which are the essence, and fiber morphology ( It has become possible to freely change the elongation of the wood fiber cells and the thickness of the cell wall, and to control the gene expression specific to the wood fiber. In other words, an increase in quantity and quality of woody biomass are expected, which can be expected to increase the efficiency of pulp production and papermaking and to produce paper with new characteristics. In addition, it can be expected to expand applications for future energy use and utilization as industrial raw materials.

また、本発明のDNAは、植物の樹幹木部の検査用マーカーとして利用することができる。本発明のDNAを用いることで、植物の樹幹木部の生長状態、木繊維の形成状態、パルプ品質の検査、および有用な形質を有する植物の選抜ができる。   Moreover, the DNA of the present invention can be used as a test marker for a trunk part of a plant. By using the DNA of the present invention, it is possible to examine the growth state of the trunk part of the plant, the formation state of the wood fiber, the pulp quality, and the selection of the plant having a useful character.

本発明は、植物樹幹の木繊維細胞壁を形成する機能を有するタンパク質(セルロース合成に関与するタンパク質、およびリグニン合成に関与するタンパク質)をコードするDNAとプロモーターDNAを提供する。   The present invention provides a DNA encoding a protein having a function of forming a tree fiber cell wall of a plant tree trunk (a protein involved in cellulose synthesis and a protein involved in lignin synthesis) and a promoter DNA.

本発明における植物樹幹の木繊維細胞壁を形成する機能を有するタンパク質をコードするDNAは、植物の木繊維細胞形成の制御に利用できると考えられる。一方、該DNAのプロモーターDNAは、木繊維組織あるいは木繊維形成時期特異的発現の制御に利用できると考えられる。また、植物樹幹の木繊維細胞壁を形成する機能を有するタンパク質をコードするDNAの発現(レベル)情報は、植物体の生長状態や木繊維形成状態、材質の量的・質的な事前予測に利用できると考えられる。従って、これらを用いることで、人為的な木繊維細胞形態形成の改変や任意の遺伝子・タンパク質の木繊維細胞特異的発現、植物体の生長状態や木繊維形成状態、材質の量的・質的な事前予測に利用することができると考えられる。その結果、パルプ製造の効率化、コストの削減、新規な特性を持った紙の製造が可能になる。   It is considered that DNA encoding a protein having a function of forming a tree fiber cell wall of a plant tree trunk in the present invention can be used for the control of plant tree fiber cell formation. On the other hand, it is considered that the promoter DNA of the DNA can be used to control the expression specific to the wood fiber tissue or the wood fiber formation time. In addition, the expression (level) information of DNA encoding a protein having a function of forming a tree fiber cell wall of a plant tree trunk is used for the quantitative and qualitative advance prediction of the plant growth state, tree fiber formation state, and material. It is considered possible. Therefore, by using these, artificial modification of tree fiber cell morphogenesis, tree fiber cell-specific expression of any gene / protein, plant growth state, tree fiber formation state, material quantitative / qualitative It is thought that it can be used for simple prior prediction. As a result, it is possible to increase the efficiency of pulp manufacture, reduce costs, and manufacture paper with new characteristics.

植物において木繊維形成を制御することは、工業や農業の分野において、様々な重要な意義を有する。例えば、ユーカリ属カマルドレンシス種の木繊維性質の改変は、繊維長を長くすることによりパルプ等繊維原材料の繊維特性の向上などの点で有意義である。またユーカリ属グロブルス種のセルロース・ヘミセルロース含量を高めることによるパルプ等の収量増大や、蒸解効率の向上などをもたらし、経済性や収益性の点で有意義である。   Controlling wood fiber formation in plants has various important implications in the fields of industry and agriculture. For example, the modification of the wood fiber properties of the Eucalyptus genus Camaldrensis species is significant in terms of improving the fiber properties of fiber raw materials such as pulp by increasing the fiber length. In addition, increasing the cellulose and hemicellulose content of Eucalyptus globulae species increases the yield of pulp and the like, and improves the cooking efficiency, which is significant in terms of economy and profitability.

本発明のDNAの由来する植物としては、特に制限はなく、例えば、穀類、野菜、果樹等の有用農作物(飼料作物を含む)、パルプ等の繊維原材料植物、観葉植物等の鑑賞用植物等が挙げられる。該植物としては特に制限はなく、ユーカリ、マツ、アカシア、ポプラ、スギ、ヒノキ、タケ、イチイ、イネ、トウモロコシ、コムギ、オオムギ、ライムギ、ジャガイモ、タバコ、サトウダイコン、サトウキビ、ナタネ、ダイズ、ヒマワリ、ワタ、オレンジ、ブドウ、モモ、ナシ、リンゴ、トマト、ハクサイ、キャベツ、ダイコン、ニンジン、カボチャ、キュウリ、メロン、パセリ、ラン、キク、ユリ、サフラン等を例示することができる。   The plant from which the DNA of the present invention is derived is not particularly limited, and examples thereof include useful agricultural crops (including forage crops) such as cereals, vegetables and fruit trees, fiber raw material plants such as pulp, and ornamental plants such as foliage plants. Can be mentioned. The plant is not particularly limited, eucalyptus, pine, acacia, poplar, cedar, cypress, bamboo, yew, rice, corn, wheat, barley, rye, potato, tobacco, sugar beet, sugarcane, rapeseed, soybean, sunflower, Examples include cotton, orange, grape, peach, pear, apple, tomato, cabbage, cabbage, radish, carrot, pumpkin, cucumber, melon, parsley, orchid, chrysanthemum, lily, saffron and the like.

本発明において、植物樹幹の木繊維細胞壁を形成する機能を有するタンパク質をコードするDNAとしては、以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のDNAが挙げられる。
(a)配列番号:35〜68のいずれか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:1〜34のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:35〜68のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:1〜34のいずれか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
(e)配列番号:35〜68のいずれか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
In the present invention, examples of the DNA encoding a protein having a function of forming a tree fiber cell wall of a plant tree include the DNAs described in any of (a) to (e) below.
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 35 to 68
(B) DNA containing the base sequence described in any one of SEQ ID NOs: 1 to 34
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 35-68
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 1 to 34
(E) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 35-68

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しては、0.1xSSC溶液中にて、60℃、一晩放置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が挙げられる。このような条件において、配列番号:1〜34のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAとハイブリダイズするDNAが単離できる。   In the present invention, stringent hybridization conditions include, for example, conditions of standing overnight at 60 ° C. in a 0.1 × SSC solution, or hybridization conditions of stringency equivalent thereto. Under such conditions, DNA that hybridizes with DNA consisting of the base sequence described in any one of SEQ ID NOs: 1 to 34 can be isolated.

具体的には、植物より、DNAを抽出し、遺伝子ライブラリーを構築し、同様の条件によりスクリーニングを行うか、もしくは、抽出したDNAに対して、配列番号:1〜34のいずれかに記載の塩基配列より、任意の20mer程度の配列をプライマーに用いて、劉らによって確立されたTAIL-PCR法により、連続する近傍配列を容易に取得できる。   Specifically, DNA is extracted from a plant, a gene library is constructed, and screening is performed under the same conditions, or the extracted DNA is described in any one of SEQ ID NOs: 1 to 34 From the base sequence, an arbitrary 20-mer sequence can be used as a primer, and a contiguous neighboring sequence can be easily obtained by the TAIL-PCR method established by Liu et al.

また、本発明は、配列番号:35〜68のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNAも提供する。このようなDNAは、当業者においては、一般的に公知の方法により単離することが可能である。例えば、ハイブリダイゼーション技術(Southern, EM., J Mol Biol, 1975, 98, 503.)やポリメラーゼ連鎖反応(PCR)技術(Saiki, RK. et al., Science, 1985, 230, 1350.、Saiki, RK. et al., Science 1988, 239, 487.)を利用する方法が挙げられる。すなわち、配列番号:1〜34のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAもしくはその一部をプローブとして、また、配列番号:1〜34のいずれかに記載の塩基配列からなるDNA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、植物から配列番号:1〜34のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAと高い相同性を有するDNAを単離することは、当業者にとって通常行い得ることである。   The present invention also provides a DNA encoding a protein having 50% or more homology with a protein comprising the amino acid sequence set forth in any of SEQ ID NOs: 35-68. Such DNA can be isolated by those skilled in the art by generally known methods. For example, hybridization techniques (Southern, EM., J Mol Biol, 1975, 98, 503.) and polymerase chain reaction (PCR) techniques (Saiki, RK. Et al., Science, 1985, 230, 1350., Saiki, RK. Et al., Science 1988, 239, 487.). That is, the DNA consisting of the base sequence described in any one of SEQ ID NOs: 1 to 34 or a part thereof as a probe, and specifically to the DNA consisting of the base sequence described in any one of SEQ ID NOs: 1 to 34 Isolation of a DNA having a high homology with a DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 1 to 34 from a plant using a hybridizing oligonucleotide as a primer is usually possible for those skilled in the art. is there.

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、0.5×SSC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、0.1×SSCの条件下では、より相同性の高いDNAを単離できると期待される。こうして単離されたDNAは、アミノ酸レベルにおいて配列番号:1〜34のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAからコードされるアミノ酸配列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、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、さらにより好ましくは95%以上、最も好ましくは98%以上の配列の同一性を指す。   In order to isolate such DNA, the hybridization reaction is preferably carried out under stringent conditions. In the present invention, stringent hybridization conditions refer to hybridization conditions of 6M urea, 0.4% SDS, 0.5 × SSC or equivalent stringency. It is expected that DNA with higher homology can be isolated under conditions of higher stringency, for example, 6M urea, 0.4% SDS, 0.1 × SSC. The DNA thus isolated is considered to have high homology with the amino acid sequence encoded by the DNA comprising the base sequence described in any one of SEQ ID NOs: 1 to 34 at the amino acid level. High homology means at least 50% or more of the entire amino acid sequence, preferably 70% or more, more preferably 80% or more, still more preferably 90% or more, even more preferably 95% or more, and most preferably 98% or more. Refers to sequence identity.

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. USA, 1990, 87, 2264-2268.、Karlin, S. & Altschul, SF., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1993, 90, 5873.)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(Altschul, SF. et al., J Mol Biol, 1990, 215, 403.)。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Gapped BLAST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(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)。   The identity of amino acid sequences and nucleotide sequences is determined by the algorithm BLAST (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1990, 87, 2264-2268., Karlin, S. & Altschul, SF., Proc. Natl by Carlin and Arthur. Acad. Sci. USA, 1993, 90, 5873.). Programs called BLASTN and BLASTX based on the BLAST algorithm have been developed (Altschul, SF. Et al., J Mol Biol, 1990, 215, 403.). When analyzing a base sequence using BLASTN, parameters are set to, for example, score = 100 and wordlength = 12. In addition, when an amino acid sequence is analyzed using BLASTX, the parameters are, for example, score = 50 and wordlength = 3. When using BLAST and Gapped BLAST programs, the default parameters of each program are used. Specific methods of these analysis methods are known (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/).

また、本発明のDNAには、配列番号:35〜68のいずれか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が含まれる。   In addition, the DNA of the present invention encodes a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added, and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 35-68. DNA to be included.

上記のDNAを調製するために、当業者によく知られた方法としては、例えば、DNAに対し、site-directed mutagenesis法(Kramer, W. & Fritz, HJ., Methods Enzymol, 1987, 154, 350.)により変異を導入する方法が挙げられる。   In order to prepare the above DNA, methods well known to those skilled in the art include, for example, site-directed mutagenesis method (Kramer, W. & Fritz, HJ., Methods Enzymol, 1987, 154, 350 .)) To introduce a mutation.

タンパク質におけるアミノ酸の改変は、通常、全アミノ酸の50アミノ酸以内であり、好ましくは30アミノ酸以内であり、さらに好ましくは10アミノ酸以内であり、さらに好ましくは3アミノ酸以内である。アミノ酸の改変は、例えば、変異や置換であれば「Transformer Site-directed Mutagenesis Kit」や「ExSite PCR-Based Site-directed Mutagenesis Kit」(Clontech社製)を用いて行うことが可能であり、また、欠失であれば「Quantum leap Nested Deletion Kit」(Clontech社製)などを用いて行うことが可能である。   The modification of amino acids in a protein is usually within 50 amino acids of all amino acids, preferably within 30 amino acids, more preferably within 10 amino acids, and even more preferably within 3 amino acids. The amino acid modification can be performed using, for example, "Transformer Site-directed Mutagenesis Kit" or "ExSite PCR-Based Site-directed Mutagenesis Kit" (manufactured by Clontech) for mutation or substitution, Deletion can be performed using “Quantum leap Nested Deletion Kit” (Clontech).

また、塩基配列が変異していても、その変異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)があり、このような縮重変異DNAも本発明に含まれる。   Further, even if the base sequence is mutated, there are cases where the mutation does not accompany amino acid mutation (degenerate mutation), and such degenerate mutated DNA is also included in the present invention.

本発明のDNAは、本発明のタンパク質をコードし得るものであれば特に制限はなく、ゲノムDNA、cDNA、化学合成DNAなどが含まれる。ゲノムDNAは、例えば、文献(Rogers and Bendich, Plant Mol. Biol., 1985, 5, 69.)記載の方法に従って調製したゲノムDNAを鋳型として、本発明のDNAの塩基配列(例えば、配列番号:1〜34のいずれかに記載の塩基配列)を基に作製したプライマーを用いてPCR(Saiki et al. Science, 1988, 239, 487.)を行うことにより調製することが可能である。また、cDNAであれば、常法(Maniatis et al. Molecular Cloning Cold Spring harbor Laboratry Press)により植物からmRNAを調製し、逆転写反応を行い、上記と同様のプライマーを用いてPCRを行うことにより調製することが可能である。また、ゲノムDNAやcDNAは、常法によりゲノムDNAライブラリーまたはcDNAライブラリーを作製し、このライブラリーに対し、例えば本発明のDNAの塩基配列(例えば、配列番号:1〜34のいずれかに記載の塩基配列)を基に合成したプローブを用いてスクリーニングすることによっても調製することが可能である。なお、得られたDNAの塩基配列は、例えば「シークエンサーModel373」(ABI社製)を利用することにより容易に決定することが可能である。   The DNA of the present invention is not particularly limited as long as it can encode the protein of the present invention, and includes genomic DNA, cDNA, chemically synthesized DNA, and the like. For example, the genomic DNA prepared according to the method described in the literature (Rogers and Bendich, Plant Mol. Biol., 1985, 5, 69.) is used as a template for the nucleotide sequence of the DNA of the present invention (for example, SEQ ID NO: It can be prepared by performing PCR (Saiki et al. Science, 1988, 239, 487.) using a primer prepared based on the base sequence described in any one of 1 to 34). In the case of cDNA, it is prepared by preparing mRNA from a plant by a conventional method (Maniatis et al. Molecular Cloning Cold Spring Harbor Labortry Press), performing a reverse transcription reaction, and performing PCR using the same primers as described above. Is possible. For genomic DNA and cDNA, a genomic DNA library or cDNA library is prepared by a conventional method. For example, the base sequence of the DNA of the present invention (for example, any one of SEQ ID NOs: 1 to 34) is prepared against this library. It can also be prepared by screening using a probe synthesized based on the described base sequence). The base sequence of the obtained DNA can be easily determined by using, for example, “Sequencer Model 373” (manufactured by ABI).

本発明において、植物樹幹の木繊維細胞壁を形成する機能を有するタンパク質をコードするDNAには、後述の「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹基部および樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇しているDNA」、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹基部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが減少し、樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇しているDNA」、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、樹幹基部において、師部側と木部側で発現レベルが同等なDNA」、「ユーカリ属カマルドレンシスおよびユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇しているDNA」、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、ユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが減少しているDNA」、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、ユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と木部側で発現レベルが同等なDNA」が含まれる。   In the present invention, DNA encoding a protein having a function of forming a tree fiber cell wall of a plant tree trunk includes a xylem compared to the phloem side in the stem base and the center of the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis described later. The expression level is lower on the xylem side compared to the phloem side and compared to the phloem side in the center of the trunk. In the central part of the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis, the expression level is increased on the xylem side compared to the phloem side, and the DNA whose expression level is equivalent on the xylem side and xylem side "," DNA whose expression level is increased on the xylem side compared to the phloem side in the trunk of Eucalyptus genus Camaldrensis and Eucalyptus globulus ", "eucalyptus In the stem of Camaldorensis, the expression level is increased on the xylem side compared to the phloem side, and in the stem of the Eucalyptus globules, the expression level is decreased on the xylem side compared to the phloem side ”,“ In the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis, the expression level is increased on the xylem side compared to the phloem side, and in the stem of Eucalyptus globules, the expression level is the same on the phloem side and xylem side. Is included.

樹幹において、師部と木部では、木部側でのみ木繊維形成が行われることが知られている。よって、「師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇または減少しているDNA」は、「木繊維形成部位で発現レベルが上昇または減少しているDNA」と表現することもできる。また、樹幹基部の木部と樹幹中央部の木部では、樹幹基部の木部と比較して樹幹中央部の木部の方が、木繊維形成(性質)のうち木繊維長は長く、直径は太く、細胞壁は厚く、フィブリル傾角は緩く、木繊維率と比重は高くなる(成熟材である)ことが知られている。また、樹幹中央部の木部と比較して樹幹基部の木部の方が、木繊維形成のうち木繊維長は短く、直径は細く、細胞壁は薄く、フィブリル傾角は急で、木繊維率と比重は低くなる(未熟材である)ことが知られている。よって、「ユーカリの樹幹基部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇または減少しているDNA」は、「未熟材形成部位で発現レベルが上昇または減少しているDNA」と表現することもできる。また、「ユーカリの樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇または減少しているDNA」は、「成熟材形成部位で発現レベルが上昇または減少しているDNA」と表現することもできる。   In the trunk, it is known that in the phloem and the xylem, wood fiber formation is performed only on the xylem side. Therefore, “DNA whose expression level is increased or decreased on the xylem side compared to the phloem side” can also be expressed as “DNA whose expression level is increased or decreased at the wood fiber formation site”. . In addition, in the xylem of the trunk base and the xylem in the middle of the trunk, the xylem in the middle of the trunk is longer than the xylem in the middle of the trunk. Is thick, cell wall is thick, fibril inclination is slow, wood fiber rate and specific gravity are high (mature material). Compared with the xylem of the center of the trunk, the xylem at the base of the trunk is shorter in the length of the fiber, the diameter is thinner, the cell wall is thinner, the fibril inclination is steep, It is known that the specific gravity is low (it is an immature material). Therefore, “DNA whose expression level is increased or decreased on the xylem side of the stem base of eucalyptus compared to the phloem side” is “DNA whose expression level is increased or decreased on the immature wood formation site” It can also be expressed as In addition, “DNA whose expression level is increased or decreased on the xylem side compared to the phloem side in the central part of the eucalyptus tree trunk” is “DNA whose expression level is increased or decreased on the matured material formation site” Can also be expressed.

さらに、カマルドレンシス樹幹の木部とグロブルス樹幹の木部では、カマルドレンシス樹幹の木部よりグロブルス樹幹の木部の方が、木繊維形成(パルプ品質)のうち木繊維長は長く、直径は太く、細胞壁は厚く、フィブリル傾角は緩く、木繊維率と比重は高くなることが知られている。また、グロブルス樹幹の木部よりカマルドレンシス樹幹の木部の方が、木繊維長は短く、直径は細く、細胞壁は薄く、フィブリル傾角は急で、木繊維率と比重は低くなることが知られている。よって、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇または減少しているDNA」は、「木繊維長は短く、直径は細く、細胞壁は薄く、フィブリル傾角は急で、木繊維率と比重は低い、という低品質なパルプ特性を有する木繊維形成部位で発現レベルが上昇または減少しているDNA」と表現することもできる。また、「ユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇または減少しているDNA」は、「木繊維長は長く、直径は太く、細胞壁は厚く、フィブリル傾角は緩く、木繊維率と比重は高い、という高品質なパルプ特性を有する木繊維を形成する部位で発現レベルが上昇または減少しているDNA」と表現することもできる。   Furthermore, in the xylem of the Camaldrensis trunk and the globules of the trunk, the globules trunk xylem is longer in the fiber length (pulp quality) than the chamaldrensis trunk xylem. Is thicker, the cell wall is thicker, the fibril tilt angle is lower, and the wood fiber rate and specific gravity are known to be higher. It is also known that the xylem of the Camaldrensis trunk is shorter, the diameter is thinner, the cell wall is thinner, the fibril inclination is steep, and the wood fiber ratio and specific gravity are lower than the globules trunk. It has been. Therefore, “DNA with increased or decreased expression level on the xylem side compared with the phloem side in the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis” is “wood fiber length is short, diameter is thin, cell wall is thin. It can also be expressed as “DNA whose expression level is increased or decreased at a wood fiber formation site having a low-quality pulp property that fibril inclination is steep and wood fiber ratio and specific gravity are low”. In addition, “in the stem of Eucalyptus globulus, the DNA whose expression level is increased or decreased on the xylem side compared to the phloem side” is “wood fiber length is long, diameter is thick, cell wall is thick, fibrils. It can also be expressed as “DNA whose expression level is increased or decreased at a site where a wood fiber having a high-quality pulp characteristic of a low inclination angle and a high wood fiber ratio and specific gravity” is formed.

本発明において、師部側とは分裂組織である維管束形成層より外側を意味し、好ましくは師部側の樹皮形成部位を意味する。ここで、樹皮形成部位とは師細胞、師管、柔細胞、じん皮細胞等へ分化中またはその分化能力を有する部位である。また、本発明において、木部側とは維管束形成層より内側を意味し、好ましくは木部側の木繊維形成部位を意味する。ここで、木繊維形成部位とは木繊維細胞、仮導管、導管、柔細胞等へ分化中またはその分化能力を有する部位である。   In the present invention, the phloem side means the outside of the vascularization layer, which is a meristem, and preferably the bark formation site on the phloem side. Here, the bark forming site is a site that is differentiating into or has the differentiation ability of a mentor cell, a phloem tube, parenchyma cell, a renal cell, or the like. Moreover, in this invention, a xylem side means an inner side from a vascular bundle formation layer, Preferably it means the wood fiber formation site | part of a xylem side. Here, the wood fiber forming site is a site during differentiation into a wood fiber cell, a temporary conduit, a conduit, a parenchymal cell or the like or having the differentiation ability.

本発明において、樹幹基部とは、一般的にいわれる胸高部未満を指し、例えば、ユーカリの5年生の植物体の場合、地上高約1m未満を指す。また、樹幹中央部とは、一般的に樹高の中間部付近を指し、例えば、樹高10m以上のユーカリの5年生の植物体の場合、地上高約5m付近を指す。   In the present invention, the trunk base refers to a generally lower breast height, for example, a eucalyptus fifth-year plant refers to a ground height of less than about 1 m. The central portion of the trunk generally refers to the vicinity of the middle portion of the tree height. For example, in the case of a eucalyptus plant of 5 years above a tree height of 10 m or more, it refers to a height of about 5 m above the ground.

本発明のDNAまたはその部分DNAは、植物の樹幹木部(好ましくは樹幹基部または樹幹中央部の木部)の生長状態の検査用マーカーとして利用できる。すなわち、上記DNAまたはその部分DNAを少なくとも1つ利用することで、植物の樹幹木部(好ましくは樹幹基部または樹幹中央部の木部)の生長状態を検査することができる。   The DNA of the present invention or a partial DNA thereof can be used as a marker for examining the growth state of a tree trunk part of a plant (preferably a tree base part or a tree part of a tree trunk central part). That is, by using at least one of the above DNAs or a partial DNA thereof, it is possible to examine the growth state of the trunk part of the plant (preferably the base part of the trunk or the central part of the trunk).

より具体的には、以下の(1)〜(4)の場合に、植物の樹幹木部が、木繊維形成が盛んな木部であると判定される。さらに、(2)の場合に、植物の樹幹木部が、未熟材が形成されている木部、または将来的に未熟材が形成される木部であると判定される。ここで、未熟材とは、未熟な形成層組織から分化・形成される木繊維を意味し、同様な条件で採取された樹幹中央部の木部と比較して、木繊維長は短く、直径は細く、細胞壁は薄く、フィブリル傾角は急で、木繊維率と比重は低いという特徴を有する。また、(3)または(4)の場合に、植物の樹幹木部が、成熟材が形成されている木部、または将来的に成熟材が形成される木部であると判定される。ここで、成熟材とは、成熟した形成層組織から分化して形成される木繊維を意味し、同様な条件で採取された樹幹基部の木部と比較して、木繊維長は長く、直径は太く、細胞壁は厚く、フィブリル傾角は緩く、木繊維率と比重は高いという特徴を有する。   More specifically, in the following cases (1) to (4), it is determined that the trunk portion of the plant is a xylem that is actively formed with fiber. Furthermore, in the case of (2), it is determined that the trunk portion of the plant is a xylem in which immature wood is formed or a xylem in which immature wood is formed in the future. Here, the immature wood means a wood fiber differentiated and formed from an immature formed layer structure, and has a short fiber length and a diameter compared with a xylem of the center of the trunk collected under the same conditions. Is thin, cell wall is thin, fibril inclination is steep, and wood fiber rate and specific gravity are low. In the case of (3) or (4), it is determined that the trunk portion of the plant is a xylem in which a mature material is formed or a xylem in which a mature material is formed in the future. Here, the matured wood means a wood fiber formed by differentiation from a mature formation layer structure, and the wood fiber length is longer and the diameter is larger than the xylem of the trunk base collected under the same conditions. Is thick, cell wall is thick, fibril inclination is gentle, and wood fiber rate and specific gravity are high.

本発明の検査に用いられる植物は、好ましくはユーカリ、より好ましくはユーカリ属カマルドレンシス種またはユーカリ属グロブルス種である。   The plant used in the test of the present invention is preferably Eucalyptus, more preferably Eucalyptus camaldrensis species or Eucalyptus Globulus species.

また、本発明の検査方法を利用することで材質の量的・質的な事前予測が可能となる。また、植林事業において、生長状態をもとに適切な施業(除草・間伐等)を適切な時期に施すことができる。例えば、本発明における樹幹基部の師部と木部での発現パターンと本発明の検査方法で得られた発現パターンに相関があれば(好ましくはピアソンの相関係数0.5以上、より好ましくは0.7以上、以下同じ)、被検樹幹木部に、質的には未熟な繊維(未熟材:短繊維、直径は細く、細胞壁は薄く、フィブリル傾角は急で、低木繊維率と低比重)が形成されている、もしくは将来的に形成される状態であり、木繊維量(容積重)も少ないもしくは将来的に少なくなる(平均的な容積重450〜500kg/m3以下)という予測ができる。一方、本発明における樹幹中央部の師部と木部での発現パターンと本発明の検査方法で得られた発現パターンに相関があれば、被検樹幹木部に、質的には成熟した繊維(成熟材:長繊維、直径は太く、細胞壁は厚く、フィブリル傾角は緩く、高木繊維率と高比重)が形成されている、もしくは将来的に形成される状態であり、木繊維量(容積重)も多いもしくは将来的に多くなる(平均的な容積重450〜500kg/m3以上)という予測ができる。さらに、上記のような材質予測により、植物の生長状態の善し悪しが明らかとなるため、悪いと判断されれば、貧栄養地では施肥を行ったり、雑草が茂っていれば除草作業を早期に行ったり、植裁密度が高ければ間伐を行ったり、といった施業を迅速かつ適切に行うことが可能になる。現在、前述のような材質予測や施業方針の決定は、多分に現場の経験や勘、もしくは事後の化学分析等に頼っており、本願で示すような事前に判別できる科学的指標は無い。In addition, by using the inspection method of the present invention, quantitative and qualitative advance prediction of materials can be performed. In afforestation projects, appropriate operations (weeding, thinning, etc.) can be carried out at appropriate times based on the growth state. For example, if there is a correlation between the expression pattern in the phloem and xylem of the trunk base in the present invention and the expression pattern obtained by the test method of the present invention (preferably Pearson's correlation coefficient is 0.5 or more, more preferably 0.7 or more Qualitatively immature fibers (unripe wood: short fibers, thin diameter, thin cell walls, steep fibril inclination, shrub fiber ratio and low specific gravity) are formed in the trunk portion of the test tree. It can be predicted that the amount of wood fibers (volume weight) will be small or will be small in the future (average volume weight 450 to 500 kg / m 3 or less). On the other hand, if there is a correlation between the expression pattern in the phloem and xylem of the central part of the trunk in the present invention and the expression pattern obtained by the test method of the present invention, the qualitatively mature fiber (Mature material: long fiber, thick diameter, thick cell wall, loose fibril inclination, high wood fiber rate and high specific gravity) are formed or are in the future formed state, the amount of wood fiber (volume weight ) Or in the future (average bulk weight of 450 to 500 kg / m 3 or more). Furthermore, the material prediction as described above reveals whether the plant growth state is good or bad. If it is judged to be bad, fertilization is performed in an oligotrophic area, or if weeds are overgrown, weeding work is performed early. Or, if the planting density is high, thinning can be performed quickly and appropriately. At present, the material prediction and the determination of the operation policy as described above depend largely on the experience and intuition of the field or the subsequent chemical analysis, and there is no scientific index that can be discriminated in advance as shown in the present application.

(1)植物の樹幹(好ましくは樹幹基部または樹幹中央部)の師部側および木部側において、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹基部および樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇しているDNA」のうち少なくとも1つ(好ましくは複数、より好ましくは全て。以下同じ)のDNAの発現レベルを検出し、師部側および木部側における該DNAの発現レベルを比較した結果、植物の樹幹における該DNAの発現レベルが、師部側と比較して木部側で上昇している場合
本発明において、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹基部および樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇しているDNA」としては、以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のDNAが挙げられる。
(a)配列番号:35〜40、42、43、45〜48、50、51、53〜59、61、62、64、66または67のいずれか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:1〜6、8、9、11〜14、16、17、19〜25、27、28、30、32または33のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:35〜40、42、43、45〜48、50、51、53〜59、61、62、64、66または67のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:1〜6、8、9、11〜14、16、17、19〜25、27、28、30、32または33のいずれか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
(e)配列番号:35〜40、42、43、45〜48、50、51、53〜59、61、62、64、66または67のいずれか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
「配列番号:1〜6、8、9、11〜14、16、17、19〜25、27、28、30、32または33のいずれかに記載の塩基配列からなるDNA」としては、配列番号:1〜6、9、11〜14、16、17、19、20、22、25、27または30のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAが好ましく、配列番号:1、3〜6、9、11〜14、16、17、19、22、25または30のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAがより好ましいが、これらに限定されるものではない。
(1) At the phloem side and the xylem side of the trunk of the plant (preferably the trunk base or the center of the trunk) The expression level of at least one DNA (preferably a plurality, more preferably all, the same applies hereinafter) is detected, and expression of the DNA on the phloem side and xylem side is detected. As a result of comparing the levels, the expression level of the DNA in the trunk of the plant is increased on the xylem side compared with the phloem side. The DNA described in any of the following (a) to (e) is mentioned as “DNA whose expression level is increased on the xylem side compared with the phloem side”.
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 35 to 40, 42, 43, 45 to 48, 50, 51, 53 to 59, 61, 62, 64, 66 or 67
(B) DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 1 to 6, 8, 9, 11 to 14, 16, 17, 19 to 25, 27, 28, 30, 32, or 33
(C) SEQ ID NOs: 35 to 40, 42, 43, 45 to 48, 50, 51, 53 to 59, 61, 62, 64, 66 or 67 and a protein comprising 50% or more of the amino acid sequence DNA encoding a protein with homology of
(D) SEQ ID NOs: 1 to 6, 8, 9, 11, 14, 16, 17, 19 to 25, 27, 28, 30, 32, or 33. DNA that hybridizes under conditions
(E) SEQ ID NO: 35 to 40, 42, 43, 45 to 48, 50, 51, 53 to 59, 61, 62, 64, 66 or 67, wherein one or more amino acids are DNA encoding a protein consisting of a substituted, deleted, added, and / or inserted amino acid sequence
“SEQ ID NO: 1-6, 8, 9, 11-14, 16, 17, 19, 25-25, 27, 28, 30, 32, or 33” as the DNA : DNA consisting of the base sequence described in any one of 1 to 6, 9, 11 to 14, 16, 17, 19, 20, 22, 25, 27 or 30 is preferable. SEQ ID NOs: 1, 3 to 6, 9 Although DNA which consists of a base sequence in any one of 11-14, 16, 17, 19, 22, 25 or 30 is more preferable, it is not limited to these.

(2)植物の樹幹(好ましくは樹幹基部)の師部側および木部側において、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹基部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが減少し、樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇しているDNA」のうち少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、師部側および木部側における該DNAの発現レベルを比較した結果、植物の樹幹における該DNAの発現レベルが、師部側と比較して木部側で減少している場合
本発明において、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹基部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが減少し、樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇しているDNA」としては、以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のDNAが挙げられる。
(a)配列番号:49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:15に記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:49に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:15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
(e)配列番号:49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
(2) At the phloem side and the xylem side of the plant trunk (preferably the trunk base), the expression level on the xylem side of the stem base of Eucalyptus genus Camaldrensis is reduced compared to the phloem side, At the center of the trunk, the expression level of at least one of the DNAs whose expression level is increased on the xylem side compared to the phloem side is detected, and the expression of the DNA on the phloem side and the xylem side is detected. As a result of comparing the levels, when the expression level of the DNA in the trunk of the plant is reduced on the xylem side compared to the phloem side, in the present invention, "in the stem base of Eucalyptus genus Camaldrensis, The expression level is decreased on the xylem side compared to the side, and the expression level is increased on the xylem side compared to the phloem side in the center of the trunk ”as the following (a) to ( e) DNAs described in any of the above.
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 49
(B) DNA comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 15
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with the protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 49
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 15
(E) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added, and / or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 49

(3)植物の樹幹(好ましくは樹幹中部)の師部側および木部側において、上記「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹基部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが減少し、樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇しているDNA」のうち少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、師部側および木部側における該DNAの発現レベルを比較した結果、植物の樹幹における該DNAの発現レベルが、師部側と比較して木部側で上昇している場合 (3) In the phloem side and the xylem side of the trunk of the plant (preferably the middle part of the trunk), the expression level is decreased on the xylem side compared to the phloem side in the above-mentioned “base of Eucalyptus camaldrensis” In the central part of the trunk, the expression level of at least one of the DNAs whose expression level is increased on the xylem side compared to the phloem side is detected, and the DNA on the phloem side and the xylem side is detected. As a result of comparing the expression level, the expression level of the DNA in the trunk of the plant is increased on the xylem side compared to the phloem side

(4)植物の樹幹(好ましくは樹幹中央部)の師部側および木部側において、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、樹幹基部において、師部側と木部側で発現レベルが同等なDNA」のうち少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、師部側および木部側における該DNAの発現レベルを比較した結果、植物の樹幹における該DNAの発現レベルが、師部側と比較して木部側で上昇している場合
本発明において、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、樹幹基部において、師部側と木部側で発現レベルが同等なDNA」としては、以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のDNAが挙げられる。
(a)配列番号:41、44、52、60、63または68のいずれか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:7、10、18、26、29または34のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:41、44、52、60、63または68のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:7、10、18、26、29または34のいずれか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
(e)配列番号:41、44、52、60、63または68のいずれか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
「配列番号:7、10、18、26、29または34のいずれかに記載の塩基配列からなるDNA」としては、配列番号:7、10、18、26または29のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAが好ましく、配列番号:18、26または29のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAがより好ましいが、これらに限定されるものではない。
さらに、本発明においては、異なる2つの樹幹木部の生長状態(成熟度)を検査する方法を提供する。すなわち、異なる2つの樹幹木部うち、どちらが成熟しているのか、または未熟であるのかを検査する方法を提供する。本発明において、「異なる2つの樹幹木部」には、異なる2つの植物における樹幹木部、および、1つの植物における異なる2つの樹幹木部が含まれる。上記方法は、複数の樹幹木部から、成熟した、または未熟な樹幹木部を選別することにも使用できる。
より具体的には、以下の(5)または(6)の場合に、異なる2つの樹幹木部のうち、片方の樹幹木部(以下、樹幹木部Aと称す)と比較して他方の樹幹木部(以下、樹幹木部Bと称す)は、成熟している木部であり、樹幹木部Bと比較して樹幹木部Aは、未熟な木部であると判定される。従って、以下の(5)または(6)は、例えば育種現場において、エリート木やプラスツリーと呼ばれる優良系統を選抜するときの指標になる。現在、エリート木等の選抜は、樹高や直径などの外見上の数値や伐採後の材質分析値を指標に行われており、上記指標で選抜する技術(概念)は無い。
(4) At the phloem side and the xylem side of the trunk of the plant (preferably the central part of the trunk), the expression level is increased on the xylem side compared to the phloem side in the central part of the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis In the trunk base, the expression level of at least one of the DNAs having the same expression level on the phloem side and the xylem side was detected, and the expression levels of the DNA on the phloem side and the xylem side were compared. As a result, in the case where the expression level of the DNA in the trunk of the plant is increased on the xylem side compared to the phloem side, in the present invention, "in the central part of the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis, compared with the phloem side Then, the expression level is increased on the xylem side, and in the trunk base, the DNA having the same expression level on the phloem side and the xylem side ”is the DNA according to any of the following (a) to (e): Is mentioned.
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 41, 44, 52, 60, 63 or 68
(B) DNA comprising the nucleotide sequence set forth in any of SEQ ID NOs: 7, 10, 18, 26, 29 or 34
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with a protein comprising the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 41, 44, 52, 60, 63 or 68
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 7, 10, 18, 26, 29, or 34
(E) a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 41, 44, 52, 60, 63 or 68 DNA encoding
"DNA consisting of the base sequence described in any of SEQ ID NO: 7, 10, 18, 26, 29 or 34" is the base sequence described in any of SEQ ID NO: 7, 10, 18, 26 or 29 DNA comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 18, 26 or 29 is more preferred, but not limited thereto.
Furthermore, the present invention provides a method for examining the growth state (maturity) of two different trunk parts. That is, the present invention provides a method for inspecting which of two different trunk parts is mature or immature. In the present invention, “different two tree parts” includes a tree part in two different plants and two different tree parts in one plant. The above method can also be used to select a mature or immature tree part from a plurality of tree parts.
More specifically, in the case of (5) or (6) below, of the two different trunk parts, the other trunk part is compared with one of the trunk parts (hereinafter referred to as trunk part A). The xylem (hereinafter referred to as the trunk tree part B) is a mature xylem, and the trunk tree part A is determined to be an immature xylem compared to the trunk tree part B. Therefore, the following (5) or (6) is an index for selecting an excellent line called an elite tree or a plus tree at a breeding site, for example. At present, selection of elite trees and the like is performed by using numerical values of appearance such as tree height and diameter and material analysis values after felling as an index, and there is no technique (concept) for selecting with the above index.

(5)異なる2つの樹幹木部において、「ユーカリの樹幹中央部の木部側と比較して樹幹基部の木部側で発現レベルが上昇しているDNA」のうち少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、異なる2つの樹幹木部における該DNAの発現レベルを比較した結果、該DNAの発現レベルが、樹幹木部Bと比較して樹幹木部Aで上昇している場合
本発明において、「ユーカリの樹幹中央部の木部側と比較して樹幹基部の木部側で発現レベルが上昇しているDNA」としては、以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のDNAが挙げられる。
(a)配列番号:67または68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:33または34に記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:67または68に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:33または34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
(e)配列番号:67または68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
「配列番号:33または34に記載の塩基配列からなるDNA」としては、配列番号:33に記載の塩基配列からなるDNAが好ましいが、これらに限定されるものではない。
(5) The expression level of at least one of “different DNAs whose expression level is increased on the xylem side of the trunk base as compared with the xylem side of the central part of the eucalyptus tree trunk” in two different stem parts. In the present invention, as a result of comparing the expression level of the DNA in two different stem parts, the expression level of the DNA is increased in the stem part A compared to the stem part B. As the “DNA whose expression level is increased on the xylem side of the trunk base compared to the xylem side of the central part of the eucalyptus tree”, the DNA described in any of the following (a) to (e) is Can be mentioned.
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 67 or 68
(B) DNA comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 33 or 34
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 67 or 68
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 33 or 34
(E) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 67 or 68
The “DNA consisting of the base sequence described in SEQ ID NO: 33 or 34” is preferably DNA consisting of the base sequence described in SEQ ID NO: 33, but is not limited thereto.

(6)異なる2つの樹幹木部において、「ユーカリの樹幹中央部の木部側と比較して樹幹基部の木部側で発現レベルが減少しているDNA」のうち少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、異なる2つの樹幹木部における該DNAの発現レベルを比較した結果、該DNAの発現レベルが、樹幹木部Bと比較して樹幹木部Aで減少している場合
本発明において、「ユーカリの樹幹中央部の木部側と比較して樹幹基部の木部側で発現レベルが減少しているDNA」としては、以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のDNAが挙げられる。
(a)配列番号:35〜40、42、48、50、51、53〜56、58、59、62または64のいずれか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:1〜6、8、14、16、17、19〜22、24、25、28または30のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:35〜40、42、48、50、51、53〜56、58、59、62または64のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:1〜6、8、14、16、17、19〜22、24、25、28または30のいずれか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
(e)配列番号:35〜40、42、48、50、51、53〜56、58、59、62または64のいずれか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
「配列番号:1〜6、8、14、16、17、19〜22、24、25、28または30のいずれかに記載の塩基配列からなるDNA」としては、配列番号:1〜6、14、16、17、19、20、22、25または30のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAが好ましく、配列番号:1、3〜6、14、16、17、22または25のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAがより好ましいが、これらに限定されるものではない。
また本発明においては、以下の(7)〜(10)の場合に、植物の樹幹木部が、木繊維形成が盛んな木部であると判定される。さらに、(8)または(9)の場合に、植物の樹幹木部が、同様な条件で採取されたグロブルスの樹幹の木部と比較して、木繊維長は短く、直径は細く、細胞壁は薄く、フィブリル傾角は急で、木繊維率と比重は低い、というパルプ特性を有する木繊維が形成されている木部、または将来的に該パルプ特性を有する木繊維が形成される木部であると判定される。また、(10)の場合に、植物の樹幹木部が、同様な条件で採取されたカマルドレンシス樹幹の木部と比較して、木繊維長は長く、直径は太く、細胞壁は厚く、フィブリル傾角は緩く、木繊維率と比重は高い、という優れたパルプ特性を有する木繊維が形成されている木部、または将来的に該パルプ特性を有する木繊維が形成される木部であると判定される。
また、本発明の検査方法を利用することで材質の量的・質的な事前予測が可能となる。また、植林事業において、生長状態をもとに適切な施業(除草・間伐等)を適切な時期に施すことができる。例えば、本発明におけるユーカリ属カマルドレンシス樹幹の師部と木部での発現パターンと本発明の検査方法で得られた発現パターンに相関があれば(好ましくはピアソンの相関係数0.5以上、より好ましくは0.7以上、以下同じ)、被検樹幹木部に、質的には低レベルな木繊維(低品質パルプ:短繊維、直径は細く、細胞壁は薄く、フィブリル傾角は急で、低木繊維率と低比重)が形成されている、もしくは将来的に形成される状態であり、木繊維量(容積重)も少ないもしくは将来的に少なくなる(平均的な容積重450〜500kg/m3以下)という予測ができる。一方、本発明におけるユーカリ属グロブルス樹幹の師部と木部での発現パターンと本発明の検査方法で得られた発現パターンに相関があれば、被検樹幹木部に、質的には優れた繊維(高品質パルプ:長繊維、直径は太く、細胞壁は厚く、フィブリル傾角は緩く、高木繊維率と高比重)が形成されている、もしくは将来的に形成される状態であり、木繊維量(容積重)も多いもしくは将来的に多くなる(平均的な容積重450〜500kg/m3以上)という予測ができる。さらに、上記のような材質予測により、植物の生長状態の善し悪しが明らかとなるため、悪いと判断されれば、貧栄養地では施肥を行ったり、雑草が茂っていれば除草作業を早期に行ったり、植裁密度が高ければ間伐を行ったり、といった施業を迅速かつ適切に行うことが可能になる。現在、前述のような材質予測や施業方針の決定は、多分に現場の経験や勘、もしくは事後の化学分析等に頼っており、本願で示すような事前に判別できる科学的指標は無い。
(6) The expression level of at least one of “different DNAs whose expression level is reduced on the xylem side of the trunk base compared to the xylem side of the central part of the eucalyptus tree trunk” in two different stem parts. In the present invention, as a result of comparing the expression level of the DNA in two different stem parts, the expression level of the DNA is reduced in the stem part A compared to the stem part B. As the “DNA whose expression level is reduced on the xylem side of the trunk base compared to the xylem side of the central part of the eucalyptus trunk”, the DNA described in any of the following (a) to (e) is Can be mentioned.
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 35 to 40, 42, 48, 50, 51, 53 to 56, 58, 59, 62 or 64
(B) DNA comprising the base sequence described in any one of SEQ ID NOs: 1-6, 8, 14, 16, 17, 19-22, 24, 25, 28, or 30
(C) SEQ ID NO: 35 to 40, 42, 48, 50, 51, 53 to 56, 58, 59, 62 or a protein having 50% or more homology with the protein comprising the amino acid sequence of any one of DNA encoding
(D) It hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of the base sequence described in any one of SEQ ID NOs: 1 to 6, 8, 14, 16, 17, 19 to 22, 24, 25, 28, or 30. DNA
(E) SEQ ID NO: 35 to 40, 42, 48, 50, 51, 53 to 56, 58, 59, 62 or 64, one or more amino acids are substituted, deleted or added And / or DNA encoding a protein consisting of an inserted amino acid sequence
“SEQ ID NOS: 1-6, 8, 14, 16, 17, 19-22, 24, 25, 28 or 30” includes DNAs comprising the nucleotide sequences described in SEQ ID NOs: 1-6, 14 , 16, 17, 19, 20, 22, 25, or 30 is preferable, and any one of SEQ ID NOs: 1, 3 to 6, 14, 16, 17, 22, or 25 is preferable. Although DNA consisting of the described base sequences is more preferred, it is not limited thereto.
Further, in the present invention, in the following cases (7) to (10), it is determined that the trunk part of the plant is a xylem with vigorous tree fiber formation. Further, in the case of (8) or (9), the length of the tree fiber is shorter, the diameter is thinner, and the cell wall of the stem part of the plant is shorter than that of the globulus trunk collected under the same conditions. It is a xylem in which wood fibers having a pulp characteristic of being thin and having a steep fibril inclination and a low wood fiber ratio and specific gravity are formed, or a xylem in which wood fibers having the pulp characteristics are formed in the future. It is determined. Further, in the case of (10), the length of the tree fiber is longer, the diameter is thicker, the cell wall is thicker, and the fibril is larger than the xylem of the Camaldrensis trunk collected under the same conditions. Decided to be a xylem in which wood fibers having excellent pulp characteristics such as a gentle inclination and a high wood fiber ratio and specific gravity are formed, or a xylem in which wood fibers having the pulp characteristics will be formed in the future Is done.
In addition, by using the inspection method of the present invention, quantitative and qualitative advance prediction of materials can be performed. In afforestation projects, appropriate operations (weeding, thinning, etc.) can be carried out at appropriate times based on the growth state. For example, if there is a correlation between the expression pattern in the phloem and xylem of the Eucalyptus genus Camaldorensis trunk in the present invention and the expression pattern obtained by the test method of the present invention (preferably Pearson's correlation coefficient of 0.5 or more, more Preferably 0.7 or higher, the same applies below), and the quality of the wood fiber (low quality pulp: short fiber, thin diameter, thin cell wall, steep fibril inclination, shrub fiber rate and low specific gravity) is formed, or a future state formed, the amount of wood fiber (volume weight) becomes small or in the future less (average volume weight 450~500kg / m 3 or less) Can be predicted. On the other hand, if there is a correlation between the expression pattern in the phloem and xylem of the Eucalyptus globulus trunk in the present invention and the expression pattern obtained by the test method of the present invention, the test tree trunk is qualitatively superior. Fiber (high quality pulp: long fiber, thick diameter, thick cell wall, loose fibril inclination, high wood fiber rate and high specific gravity), or in the state of being formed in the future, the amount of wood fiber ( It can be predicted that there will be a lot of (bulk weight) or increase in the future (average bulk weight of 450 to 500 kg / m 3 or more). Furthermore, the material prediction as described above reveals whether the plant growth state is good or bad. If it is judged to be bad, fertilization is performed in an oligotrophic area, or if weeds are overgrown, weeding work is performed early. Or, if the planting density is high, thinning can be performed quickly and appropriately. At present, the material prediction and the determination of the operation policy as described above depend largely on the experience and intuition of the field or the subsequent chemical analysis, and there is no scientific index that can be discriminated in advance as shown in the present application.

(7)植物の樹幹(好ましくは樹幹基部または樹幹中央部)の師部側および木部側において、「ユーカリ属カマルドレンシスおよびユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇しているDNA」のうち少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、師部側および木部側における該DNAの発現レベルを比較した結果、植物の樹幹における該DNAの発現レベルが、師部側と比較して木部側で上昇している場合
本発明において、「ユーカリ属カマルドレンシスおよびユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇しているDNA」としては、以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のDNAが挙げられる。
(a)配列番号:45、46、51、55、56または64のいずれか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:11、12、17、21、22または30のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:45、46、51、55、56または64のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:11、12、17、21、22または30のいずれか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
(e)配列番号:45、46、51、55、56または64のいずれか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
「配列番号:11、12、17、21、22または30のいずれかに記載の塩基配列からなるDNA」としては、配列番号:11、12、17、22または30のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAが好ましく、配列番号:11、12、17または22のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAがより好ましいが、これらに限定されるものではない。
(7) At the phloem side and the xylem side of the trunk of the plant (preferably the trunk base or the middle part of the trunk) As a result of detecting the expression level of at least one DNA among the “DNA whose expression level is increased” and comparing the expression level of the DNA on the phloem side and the xylem side, the expression level of the DNA on the trunk of the plant However, in the present invention, in the trunk of Eucalyptus genus Camaldrensis and Eucalyptus globules, the expression level on the xylem side compared to the phloem side Examples of “rising DNA” include DNAs described in any of the following (a) to (e).
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence set forth in any of SEQ ID NOs: 45, 46, 51, 55, 56 or 64
(B) DNA comprising the base sequence set forth in any of SEQ ID NOs: 11, 12, 17, 21, 22, or 30
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with the protein comprising the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 45, 46, 51, 55, 56 or 64
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with a DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 11, 12, 17, 21, 22, or 30
(E) a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 45, 46, 51, 55, 56 or 64 DNA encoding
"DNA consisting of the base sequence described in any of SEQ ID NO: 11, 12, 17, 21, 22 or 30" refers to the base sequence described in any of SEQ ID NO: 11, 12, 17, 22 or 30 A DNA consisting of the nucleotide sequence described in any one of SEQ ID NOS: 11, 12, 17 or 22 is more preferable, but it is not limited thereto.

(8)植物の樹幹(好ましくは樹幹基部または樹幹中央部)の師部側および木部側において、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、ユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが減少しているDNA」のうち少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、師部側および木部側における該DNAの発現レベルを比較した結果、植物の樹幹における該DNAの発現レベルが、師部側と比較して木部側で上昇している場合
本発明において、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、ユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが減少しているDNA」としては、以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のDNAが挙げられる。
(a)配列番号:42、47、53、57〜59または67のいずれか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:8、13、19、23〜25または33のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:42、47、53、57〜59または67のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:8、13、19、23〜25または33のいずれか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
(e)配列番号:42、47、53、57〜59または67のいずれか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
「配列番号:8、13、19、23〜25または33のいずれかに記載の塩基配列からなるDNA」としては、配列番号:8、13、19、24、25または33のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAが好ましく、配列番号:13、19または25のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAがより好ましいが、これらに限定されるものではない。
(8) In the phloem side and the xylem side of the trunk of the plant (preferably the trunk base or the middle of the trunk), in the trunk of the Eucalyptus genus Camaldrensis, the expression level on the xylem side compared to the phloem side In the stem of Eucalyptus globules, the expression level of at least one of the DNAs whose expression level is decreased on the xylem side compared to the phloem side is detected, and the phloem side and the xylem side are detected. As a result of comparison of the expression level of the DNA in the plant, the expression level of the DNA in the trunk of the plant is increased on the xylem side compared to the phloem side. In the present invention, “the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis” In the DNA, the expression level is increased on the xylem side compared to the phloem side, and the expression level is reduced on the xylem side compared to the phloem side in the trunk of the Eucalyptus globules `` (A) to (e) Any of the DNAs described above can be mentioned.
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 42, 47, 53, 57-59 or 67
(B) DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 8, 13, 19, 23-25 or 33
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 42, 47, 53, 57 to 59 or 67
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 8, 13, 19, 23-25 or 33
(E) a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added, and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 42, 47, 53, 57-59 or 67 DNA encoding
“DNA consisting of the base sequence described in any of SEQ ID NO: 8, 13, 19, 23-25 or 33” is described in any of SEQ ID NO: 8, 13, 19, 24, 25 or 33. DNA consisting of the base sequence is preferable, and DNA consisting of the base sequence described in any of SEQ ID NOs: 13, 19, or 25 is more preferable, but is not limited thereto.

(9)植物の樹幹(好ましくは樹幹基部または樹幹中央部)の師部側および木部側において、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、ユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と木部側で発現レベルが同等なDNA」のうち少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、師部側および木部側における該DNAの発現レベルを比較した結果、植物の樹幹における該DNAの発現レベルが、師部側と比較して木部側で上昇している場合
本発明において、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、ユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と木部側で発現レベルが同等なDNA」としては、以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のDNAが挙げられる。
(a)配列番号:35〜40、43、48、50、54、61、62または66のいずれか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:1〜6、9、14、16、20、27、28または32のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:35〜40、43、48、50、54、61、62または66のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:1〜6、9、14、16、20、27、28または32のいずれか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
(e)配列番号:35〜40、43、48、50、54、61、62または66のいずれか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
「配列番号:1〜6、9、14、16、20、27、28または32のいずれかに記載の塩基配列からなるDNA」としては、配列番号:1〜6、9、14、16、20または27のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAが好ましく、配列番号:1、3〜6、14または16のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAがより好ましいが、これらに限定されるものではない。
(9) On the phloem side and xylem side of the trunk of the plant (preferably the trunk base or the middle of the trunk), the expression level is higher on the xylem side than on the phloem side in the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis. In the trunk of Eucalyptus globules, the expression level of at least one of the DNAs having the same expression level on the phloem side and the xylem side is detected, and the expression of the DNA on the phloem side and the xylem side is detected. As a result of comparing the levels, when the expression level of the DNA in the trunk of the plant is increased on the xylem side compared to the phloem side, in the present invention, in the eucalyptus genus Camaldrensis trunk, The expression level is increased on the xylem side compared to the DNA of the Eucalyptus globules, and the expression level is the same on the phloem side and the xylem side ”as any of the following (a) to (e) The DNA of crab The
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 35 to 40, 43, 48, 50, 54, 61, 62 or 66
(B) DNA containing the base sequence described in any one of SEQ ID NOs: 1 to 6, 9, 14, 16, 20, 27, 28, or 32
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with a protein comprising the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 35 to 40, 43, 48, 50, 54, 61, 62 or 66
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 1-6, 9, 14, 16, 20, 27, 28, or 32
(E) SEQ ID NO: 35 to 40, 43, 48, 50, 54, 61, 62 or 66, wherein one or more amino acids are substituted, deleted, added, and / or inserted. DNA encoding a protein consisting of a specific amino acid sequence
Examples of the “DNA comprising the base sequence described in any one of SEQ ID NOs: 1-6, 9, 14, 16, 20, 27, 28 or 32” include SEQ ID NOs: 1-6, 9, 14, 16, 20 Or a DNA consisting of the base sequence described in any one of 27 is preferable, and a DNA consisting of the base sequence described in any one of SEQ ID NOs: 1, 3-6, 14 or 16 is more preferable, but is not limited thereto. is not.

(10)植物の樹幹(好ましくは樹幹基部)の師部側および木部側において、上記「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、ユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが減少しているDNA」のうち少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、師部側および木部側における該DNAの発現レベルを比較した結果、植物の樹幹における該DNAの発現レベルが、師部側と比較して木部側で減少している場合
さらに、本発明においては、異なる2つの植物(好ましくはユーカリ)の樹幹木部の生長状態(パルプ品質)を検査する方法を提供する。すなわち、異なる2つの植物の樹幹木部うち、どちらが優れたパルプ品質なのか、または劣るのかを検査する方法を提供する。この方法は、複数の植物の樹幹木部から、優れた、または劣った樹幹木部を選別することにも使用できる。
より具体的には、以下の(11)または(12)の場合に、異なる2つの植物の樹幹木部のうち、片方の植物(以下、植物Aと称す)の樹幹木部と比較して他方の植物(以下、植物Bと称す)の樹幹木部は、優れたパルプ品質を有する木部であり、樹幹木部Bと比較して樹幹木部Aは、劣ったパルプ品質を有する木部であると判定される。従って、以下の(11)または(12)は、例えば育種現場において、エリート木やプラスツリーと呼ばれる優良系統を選抜するときの指標になる。現在、エリート木等の選抜は、樹高や直径などの外見上の数値や伐採後の材質分析値を指標に行われており、上記指標で選抜する技術(概念)は無い。
(10) In the phloem side and the xylem side of the trunk of the plant (preferably the trunk base), the expression level is increased on the xylem side compared with the phloem side in the above-mentioned "eucalyptus genus camaldrensis trunk, In the trunk of the Eucalyptus globules, the expression level of at least one of the DNAs whose expression level is reduced on the xylem side compared to the phloem side is detected, and the DNA on the phloem side and the xylem side is detected. As a result of the comparison of the expression level of the plant, the expression level of the DNA in the trunk of the plant is decreased on the xylem side compared with the phloem side. The method of inspecting the growth state (pulp quality) of the trunk part of). That is, the present invention provides a method for inspecting which of the different trunk parts of two plants is superior in pulp quality or inferior. This method can also be used to select excellent or inferior trunk parts from a plurality of tree parts.
More specifically, in the case of the following (11) or (12), among the different tree trunk parts of two plants, the other is compared with the tree part of one plant (hereinafter referred to as plant A). The stem part of the plant (hereinafter referred to as plant B) is a xylem having an excellent pulp quality. Compared with the stem xylem B, the stem xylem A is a xylem having an inferior pulp quality. It is determined that there is. Therefore, the following (11) or (12) is an index for selecting an excellent line called an elite tree or a plus tree at a breeding site, for example. At present, selection of elite trees and the like is performed by using numerical values of appearance such as tree height and diameter and material analysis values after felling as an index, and there is no technique (concept) for selecting with the above index.

(11)異なる2つの植物の樹幹木部(好ましくは樹幹基部または樹幹中央部の木部)において、「ユーカリ属グロブルスの樹幹の木部側と比較してユーカリ属カマルドレンシスの樹幹の木部側で発現レベルが上昇しているDNA」のうち少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、異なる2つの植物の樹幹木部における該DNAの発現レベルを比較した結果、該DNAの発現レベルが、植物Bと比較して植物Aで上昇している場合
本発明において、「ユーカリ属グロブルスの樹幹の木部側と比較してユーカリ属カマルドレンシスの樹幹の木部側で発現レベルが上昇しているDNA」としては、以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のDNAが挙げられる。
(a)配列番号:45、46、51または56のいずれか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:11、12、17または22のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:45、46、51または56のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:11、12、17または22のいずれか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
(e)配列番号:45、46、51または56のいずれか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
「配列番号:11、12、17または22のいずれかに記載の塩基配列からなるDNA」としては、配列番号:12または17に記載の塩基配列からなるDNAが好ましく、配列番号:12のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAがより好ましいが、これらに限定されるものではない。
(11) In the trunk part of two different plants (preferably, the root part of the trunk or the central part of the trunk part), "the xylem part of the Eucalyptus genus Camaldrensis compared to the xylem side of the Eucalyptus globules" As a result of detecting the expression level of at least one of the DNAs whose expression level is increased on the side and comparing the expression level of the DNA in the trunk part of two different plants, the expression level of the DNA is In the present invention, the expression level is increased on the xylem side of the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis as compared to the xylem side of the stem of Eucalyptus globulis. Examples of the “DNA” include DNAs described in any of the following (a) to (e).
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 45, 46, 51 or 56
(B) DNA comprising the nucleotide sequence set forth in any of SEQ ID NOs: 11, 12, 17 or 22
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 45, 46, 51 or 56
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 11, 12, 17 or 22
(E) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 45, 46, 51 or 56
The “DNA consisting of the base sequence described in any of SEQ ID NO: 11, 12, 17 or 22” is preferably a DNA consisting of the base sequence described in SEQ ID NO: 12 or 17, and any one of SEQ ID NO: 12 Although DNA which consists of a base sequence as described in is more preferable, it is not limited to these.

(12)異なる2つの植物の樹幹木部(好ましくは樹幹基部または樹幹中央部の木部)において、「ユーカリ属グロブルスの樹幹の木部側と比較してユーカリ属カマルドレンシスの樹幹の木部側で発現レベルが減少しているDNA」のうち少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、異なる2つの植物の樹幹木部における該DNAの発現レベルを比較した結果、該DNAの発現レベルが、植物Bと比較して植物Aで減少している場合
本発明において、「ユーカリ属グロブルスの樹幹の木部側と比較してユーカリ属カマルドレンシスの樹幹の木部側で発現レベルが減少しているDNA」としては、以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のDNAが挙げられる。
(a)配列番号:55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:21に記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:55に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:21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
(e)配列番号:55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
(12) In the trunk part of the two different plants (preferably, the root part of the trunk or the central part of the trunk part), “the xylem part of the Eucalyptus genus Camaldrensis as compared to the xylem part of the Eucalyptus globulus trunk” As a result of detecting the expression level of at least one of the DNAs whose expression level is reduced on the side and comparing the expression levels of the DNA in the trunk parts of two different plants, the expression level of the DNA is When decreased in plant A compared to plant B In the present invention, the expression level is decreased on the xylem side of the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis as compared to the xylem side of the stem of Eucalyptus globulus. Examples of the “DNA” include DNAs described in any of the following (a) to (e).
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 55
(B) DNA comprising the base sequence set forth in SEQ ID NO: 21
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 55
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 21
(E) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 55

本発明の検査方法を利用することで、上記(1)〜(12)のいずれかに該当する木部または該木部を有する植物を選択し、選択された木部または該木部を有する植物から均一なパルプを作製することが可能であり、パルプ製造の効率化、コストの削減、新規な特性を持った紙の製造が可能となる。なお、以下の(1)〜(12)のいずれかに該当する木部または該木部を有する植物を選択後、当業者に周知の方法に従って、選択された木部間または該木部を有する植物間で木繊維状態が均一であるかを確認した後に、パルプを作製することもできる。また、以下の(1)〜(12)のいずれかに該当しない木部または該木部を有する植物を集めて、任意の配合のパルプを作製することもできる。   By using the inspection method of the present invention, a xylem corresponding to any of the above (1) to (12) or a plant having the xylem is selected, and the selected xylem or a plant having the xylem is selected. It is possible to produce uniform pulp from the above, and it is possible to increase the efficiency of pulp production, reduce costs, and produce paper with new characteristics. In addition, after selecting a xylem corresponding to any of the following (1) to (12) or a plant having the xylem, it has a selected xylem or the xylem according to a method well known to those skilled in the art. Pulp can also be produced after confirming whether the wood fiber state is uniform among plants. Moreover, the xylem which does not correspond to either of the following (1)-(12) or the plant which has this xylem can be collected, and the pulp of arbitrary mixing | blendings can also be produced.

本発明はまた、植物の転写因子をコードするDNAとプロモーターDNAを提供する。
本発明における植物の転写因子をコードするDNAは、植物の木繊維細胞形成の制御に利用できると考えられる。一方、該DNAのプロモーターDNAは、木繊維組織あるいは木繊維形成時期特異的発現の制御に利用できると考えられる。また、植物樹幹の木繊維細胞形成を制御する機能を有するタンパク質をコードするDNAの発現(レベル)情報は、植物体の生長状態や木繊維形成状態、材質の量的・質的な事前予測に利用できると考えられる。従って、これらを用いることで、人為的な木繊維細胞形態形成の改変や任意の遺伝子・タンパク質の木繊維細胞特異的発現、植物体の生長状態や木繊維形成状態、材質の量的・質的な事前予測に利用することができると考えられる。その結果、パルプ製造の効率化、コストの削減、新規な特性を持った紙の製造が可能になる。
The present invention also provides a DNA encoding a plant transcription factor and a promoter DNA.
It is considered that the DNA encoding a plant transcription factor in the present invention can be used to control plant fiber formation. On the other hand, it is considered that the promoter DNA of the DNA can be used to control the expression specific to the wood fiber tissue or the wood fiber formation time. In addition, the expression (level) information of DNA encoding a protein that has a function to control the formation of tree fiber cells in plant trunks can be used for quantitative and qualitative prediction of plant growth state, tree fiber formation state, and material quality. It is considered that it can be used. Therefore, by using these, artificial modification of tree fiber cell morphogenesis, tree fiber cell-specific expression of any gene / protein, plant growth state, tree fiber formation state, material quantitative / qualitative It is thought that it can be used for simple prior prediction. As a result, it is possible to increase the efficiency of pulp manufacture, reduce costs, and manufacture paper with new characteristics.

植物において木繊維形成を制御することは、工業や農業の分野において、様々な重要な意義を有する。例えば、ユーカリ属カマルドレンシス種の木繊維性質の改変は、繊維長を長くすることによりパルプ等繊維原材料の繊維特性の向上などの点で有意義である。またユーカリ属グロブルス種のセルロース・ヘミセルロース含量を高めることによるパルプ等の収量増大や、蒸解効率の向上などをもたらし、経済性や収益性の点で有意義である。   Controlling wood fiber formation in plants has various important implications in the fields of industry and agriculture. For example, the modification of the wood fiber properties of the Eucalyptus genus Camaldrensis species is significant in terms of improving the fiber properties of fiber raw materials such as pulp by increasing the fiber length. In addition, increasing the cellulose and hemicellulose content of Eucalyptus globulae species increases the yield of pulp and the like, and improves the cooking efficiency, which is significant in terms of economy and profitability.

本発明のDNAの由来する植物としては、特に制限はなく、例えば、穀類、野菜、果樹等の有用農作物(飼料作物を含む)、パルプ等の繊維原材料植物、観葉植物等の鑑賞用植物等が挙げられる。該植物としては特に制限はなく、ユーカリ、マツ、アカシア、ポプラ、スギ、ヒノキ、タケ、イチイ、イネ、トウモロコシ、コムギ、オオムギ、ライムギ、ジャガイモ、タバコ、サトウダイコン、サトウキビ、ナタネ、ダイズ、ヒマワリ、ワタ、オレンジ、ブドウ、モモ、ナシ、リンゴ、トマト、ハクサイ、キャベツ、ダイコン、ニンジン、カボチャ、キュウリ、メロン、パセリ、ラン、キク、ユリ、サフラン等を例示することができる。   The plant from which the DNA of the present invention is derived is not particularly limited, and examples thereof include useful agricultural crops (including forage crops) such as cereals, vegetables and fruit trees, fiber raw material plants such as pulp, and ornamental plants such as foliage plants. Can be mentioned. The plant is not particularly limited, eucalyptus, pine, acacia, poplar, cedar, cypress, bamboo, yew, rice, corn, wheat, barley, rye, potato, tobacco, sugar beet, sugarcane, rapeseed, soybean, sunflower, Examples include cotton, orange, grape, peach, pear, apple, tomato, cabbage, cabbage, radish, carrot, pumpkin, cucumber, melon, parsley, orchid, chrysanthemum, lily, saffron and the like.

本発明において、植物の転写因子をコードするDNAとしては、以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のDNAが挙げられる。
(a)配列番号:112〜122のいずれか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:101〜111のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:112〜122のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:101〜111のいずれか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
(e)配列番号:112〜122のいずれか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
In the present invention, the DNA encoding a plant transcription factor includes the DNA described in any of (a) to (e) below.
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 112 to 122
(B) DNA comprising the base sequence according to any one of SEQ ID NOs: 101 to 111
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 112-122
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 101 to 111
(E) DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added, and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 112 to 122

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しては、0.1xSSC溶液中にて、60℃、一晩放置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が挙げられる。このような条件において、配列番号:101〜111のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAとハイブリダイズするDNAが単離できる。   In the present invention, stringent hybridization conditions include, for example, conditions of standing overnight at 60 ° C. in a 0.1 × SSC solution, or hybridization conditions of stringency equivalent thereto. Under such conditions, DNA that hybridizes with DNA consisting of the base sequence set forth in any of SEQ ID NOs: 101 to 111 can be isolated.

具体的には、植物より、DNAを抽出し、遺伝子ライブラリーを構築し、同様の条件によりスクリーニングを行うか、もしくは、抽出したDNAに対して、配列番号:101〜111のいずれかに記載の塩基配列より、任意の20mer程度の配列をプライマーに用いて、劉らによって確立されたTAIL-PCR法により、連続する近傍配列を容易に取得できる。   Specifically, DNA is extracted from a plant, a gene library is constructed, and screening is performed under the same conditions, or the extracted DNA is described in any one of SEQ ID NOs: 101 to 111 From the base sequence, an arbitrary 20-mer sequence can be used as a primer, and a contiguous neighboring sequence can be easily obtained by the TAIL-PCR method established by Liu et al.

また、本発明は、配列番号:112〜122のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNAも提供する。このようなDNAは、実施例に記載の構造的特徴を有するタンパク質をコードするDNAであることが好ましい。   The present invention also provides a DNA encoding a protein having 50% or more homology with a protein comprising the amino acid sequence set forth in any of SEQ ID NOs: 112 to 122. Such DNA is preferably DNA encoding a protein having the structural characteristics described in the Examples.

配列番号:112〜122のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNAは、当業者においては、一般的に公知の方法により単離することが可能である。例えば、ハイブリダイゼーション技術(Southern, EM., J Mol Biol, 1975, 98, 503.)やポリメラーゼ連鎖反応(PCR)技術(Saiki, RK. et al., Science, 1985, 230, 1350.、Saiki, RK. et al., Science 1988, 239, 487.)を利用する方法が挙げられる。すなわち、配列番号:101〜111のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAもしくはその一部をプローブとして、また、配列番号:101〜111のいずれかに記載の塩基配列からなるDNA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、植物から配列番号:101〜111のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAと高い相同性を有するDNAを単離することは、当業者にとって通常行い得ることである。   A DNA encoding a protein having 50% or more homology with a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 112 to 122 can be generally isolated by a known method by those skilled in the art. Is possible. For example, hybridization techniques (Southern, EM., J Mol Biol, 1975, 98, 503.) and polymerase chain reaction (PCR) techniques (Saiki, RK. Et al., Science, 1985, 230, 1350., Saiki, RK. Et al., Science 1988, 239, 487.). That is, the DNA comprising the base sequence described in any one of SEQ ID NOs: 101 to 111 or a part thereof as a probe, and specifically to the DNA comprising the base sequence described in any of SEQ ID NOs: 101 to 111 Isolation of a DNA having a high homology with a DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 101 to 111 from a plant using a hybridizing oligonucleotide as a primer is usually possible for those skilled in the art. is there.

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、0.5×SSC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、0.1×SSCの条件下では、より相同性の高いDNAを単離できると期待される。こうして単離されたDNAは、アミノ酸レベルにおいて配列番号:101〜111のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAからコードされるアミノ酸配列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、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、さらにより好ましくは95%以上、最も好ましくは98%以上の配列の同一性を指す。   In order to isolate such DNA, the hybridization reaction is preferably carried out under stringent conditions. In the present invention, stringent hybridization conditions refer to hybridization conditions of 6M urea, 0.4% SDS, 0.5 × SSC or equivalent stringency. It is expected that DNA with higher homology can be isolated under conditions of higher stringency, for example, 6M urea, 0.4% SDS, 0.1 × SSC. The DNA thus isolated is considered to have high homology with the amino acid sequence encoded by the DNA comprising the base sequence described in any of SEQ ID NOs: 101 to 111 at the amino acid level. High homology means at least 50% or more of the entire amino acid sequence, preferably 70% or more, more preferably 80% or more, still more preferably 90% or more, even more preferably 95% or more, and most preferably 98% or more. Refers to sequence identity.

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. Sei. USA, 1990, 87, 2264-2268.、Karlin, S. & Altschul, SF., Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 1993, 90, 5873.)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(Altschul, SF. et al., J Mol Biol, 1990, 215, 403.)。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Gapped BLAST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(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)。   The identity of the amino acid sequence and nucleotide sequence is determined by the algorithm BLAST (Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 1990, 87, 2264-2268., Karlin, S. & Altschul, SF., Proc. Natl by Carlin and Arthur. Acad. Sei. USA, 1993, 90, 5873.). Programs called BLASTN and BLASTX based on the BLAST algorithm have been developed (Altschul, SF. Et al., J Mol Biol, 1990, 215, 403.). When analyzing a base sequence using BLASTN, parameters are set to, for example, score = 100 and wordlength = 12. In addition, when an amino acid sequence is analyzed using BLASTX, the parameters are, for example, score = 50 and wordlength = 3. When using BLAST and Gapped BLAST programs, the default parameters of each program are used. Specific methods of these analysis methods are known (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/).

また、本発明のDNAには、配列番号:112〜122のいずれか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が含まれる。   Further, the DNA of the present invention encodes a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added, and / or inserted in the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 112 to 122 DNA to be included.

上記のDNAを調製するために、当業者によく知られた方法としては、例えば、DNAに対し、site-directed mutagenesis法(Kramer, W. & Fritz, HJ., Methods Enzymol, 1987, 154, 350.)により変異を導入する方法が挙げられる。   In order to prepare the above DNA, methods well known to those skilled in the art include, for example, site-directed mutagenesis method (Kramer, W. & Fritz, HJ., Methods Enzymol, 1987, 154, 350 .)) To introduce a mutation.

タンパク質におけるアミノ酸の改変は、通常、全アミノ酸の50アミノ酸以内であり、好ましくは30アミノ酸以内であり、さらに好ましくは10アミノ酸以内であり、さらに好ましくは3アミノ酸以内である。アミノ酸の改変は、例えば、変異や置換であれば「Transformer Site-directed Mutagenesis Kit」や「ExSite PCR-Based Site-directed Mutagenesis Kit」(Clontech社製)を用いて行うことが可能であり、また、欠失であれば「Quantum leap Nested Deletion Kit」(Clontech社製)などを用いて行うことが可能である。   The modification of amino acids in a protein is usually within 50 amino acids of all amino acids, preferably within 30 amino acids, more preferably within 10 amino acids, and even more preferably within 3 amino acids. The amino acid modification can be performed using, for example, "Transformer Site-directed Mutagenesis Kit" or "ExSite PCR-Based Site-directed Mutagenesis Kit" (manufactured by Clontech) for mutation or substitution, Deletion can be performed using “Quantum leap Nested Deletion Kit” (Clontech).

また、塩基配列が変異していても、その変異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)があり、このような縮重変異DNAも本発明に含まれる。   Further, even if the base sequence is mutated, there are cases where the mutation does not accompany amino acid mutation (degenerate mutation), and such degenerate mutated DNA is also included in the present invention.

本発明のDNAは、本発明のタンパク質をコードし得るものであれば特に制限はなく、ゲノムDNA、cDNA、化学合成DNAなどが含まれる。ゲノムDNAは、例えば、文献(Rogers and Bendich, Plant Mol. Biol., 1985, 5, 69.)記載の方法に従って調製したゲノムDNAを鋳型として、本発明のDNAの塩基配列(例えば、配列番号:101〜111のいずれかに記載の塩基配列)を基に作製したプライマーを用いてPCR(Saiki et al. Science, 1988, 239, 487.)を行うことにより調製することが可能である。また、cDNAであれば、常法(Maniatis et al. Molecular Cloning Cold Spring harbor Laboratry Press)により植物からmRNAを調製し、逆転写反応を行い、上記と同様のプライマーを用いてPCRを行うことにより調製することが可能である。また、ゲノムDNAやcDNAは、常法によりゲノムDNAライブラリーまたはcDNAライブラリーを作製し、このライブラリーに対し、例えば本発明のDNAの塩基配列(例えば、配列番号:101〜111のいずれかに記載の塩基配列)を基に合成したプローブを用いてスクリーニングすることによっても調製することが可能である。なお、得られたDNAの塩基配列は、例えば「シークエンサーModel373」(ABI社製)を利用することにより容易に決定することが可能である。   The DNA of the present invention is not particularly limited as long as it can encode the protein of the present invention, and includes genomic DNA, cDNA, chemically synthesized DNA, and the like. For example, the genomic DNA prepared according to the method described in the literature (Rogers and Bendich, Plant Mol. Biol., 1985, 5, 69.) is used as a template for the nucleotide sequence of the DNA of the present invention (for example, SEQ ID NO: It can be prepared by performing PCR (Saiki et al. Science, 1988, 239, 487.) using a primer prepared based on the base sequence described in any of 101 to 111). In the case of cDNA, it is prepared by preparing mRNA from a plant by a conventional method (Maniatis et al. Molecular Cloning Cold Spring Harbor Labortry Press), performing a reverse transcription reaction, and performing PCR using the same primers as described above. Is possible. For genomic DNA and cDNA, a genomic DNA library or cDNA library is prepared by a conventional method. For example, the base sequence of the DNA of the present invention (for example, any one of SEQ ID NOs: 101 to 111) is prepared against this library. It can also be prepared by screening using a probe synthesized based on the described base sequence). The base sequence of the obtained DNA can be easily determined by using, for example, “Sequencer Model 373” (manufactured by ABI).

本発明において、植物の転写因子をコードするDNAには、後述の「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹基部および樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇しているDNA」、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、樹幹基部において、師部側と木部側で発現レベルが同等なDNA」、「ユーカリ属カマルドレンシスおよびユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇しているDNA」、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、ユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが減少しているDNA」、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、ユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と木部側で発現レベルが同等なDNA」が含まれる。   In the present invention, the DNA encoding a plant transcription factor has an increased expression level on the xylem side compared to the phloem side in the stem base and the center of the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis described later. DNA ”,“ DNA in Eucalyptus chamaldrensis that has an increased expression level on the xylem side compared to the phloem side, and an equivalent expression level on the phloem side and xylem side in the trunk base ”,“ DNA whose expression level is increased on the xylem side compared to the phloem side in the stems of Eucalyptus genus Camaldrensis and Eucalyptus globules ”,“ The phloem side in the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis ” The expression level increased on the xylem side compared to the eucalyptus globulus, and the expression level decreased on the xylem side compared to the phloem side. " In Te, as compared with the phloem side elevated expression level in the xylem side, in trunks of Eucalyptus globulus, expression levels include equivalent DNA "in phloem side and xylem side.

樹幹において、師部と木部では、木部側でのみ木繊維形成が行われることが知られている。よって、「師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇または減少しているDNA」は、「木繊維形成部位で発現レベルが上昇または減少しているDNA」と表現することもできる。また、樹幹基部の木部と樹幹中央部の木部では、樹幹基部の木部と比較して樹幹中央部の木部の方が、木繊維形成(性質)のうち木繊維長は長く、直径は太く、細胞壁は厚く、フィブリル傾角は緩く、木繊維率と比重は高くなる(成熟材である)ことが知られている。また、樹幹中央部の木部と比較して樹幹基部の木部の方が、木繊維形成のうち木繊維長は短く、直径は細く、細胞壁は薄く、フィブリル傾角は急で、木繊維率と比重は低くなる(未熟材である)ことが知られている。よって、「ユーカリの樹幹基部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇または減少しているDNA」は、「未熟材形成部位で発現レベルが上昇または減少しているDNA」と表現することもできる。また、「ユーカリの樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇または減少しているDNA」は、「成熟材形成部位で発現レベルが上昇または減少しているDNA」と表現することもできる。   In the trunk, it is known that in the phloem and the xylem, wood fiber formation is performed only on the xylem side. Therefore, “DNA whose expression level is increased or decreased on the xylem side compared to the phloem side” can also be expressed as “DNA whose expression level is increased or decreased at the wood fiber formation site”. . In addition, in the xylem of the trunk base and the xylem in the middle of the trunk, the xylem in the middle of the trunk is longer than the xylem in the middle of the trunk. Is thick, cell wall is thick, fibril inclination is slow, wood fiber rate and specific gravity are high (mature material). Compared with the xylem of the center of the trunk, the xylem at the base of the trunk is shorter in the length of the fiber, the diameter is thinner, the cell wall is thinner, the fibril inclination is steep, It is known that the specific gravity is low (it is an immature material). Therefore, “DNA whose expression level is increased or decreased on the xylem side of the stem base of eucalyptus compared to the phloem side” is “DNA whose expression level is increased or decreased on the immature wood formation site” It can also be expressed as In addition, “DNA whose expression level is increased or decreased on the xylem side compared to the phloem side in the central part of the eucalyptus tree trunk” is “DNA whose expression level is increased or decreased on the matured material formation site” Can also be expressed.

さらに、カマルドレンシス樹幹の木部とグロブルス樹幹の木部では、カマルドレンシス樹幹の木部よりグロブルス樹幹の木部の方が、木繊維形成(パルプ品質)のうち木繊維長は長く、直径は太く、細胞壁は厚く、フィブリル傾角は緩く、木繊維率と比重は高くなることが知られている。また、グロブルス樹幹の木部よりカマルドレンシス樹幹の木部の方が、木繊維長は短く、直径は細く、細胞壁は薄く、フィブリル傾角は急で、木繊維率と比重は低くなることが知られている。よって、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇または減少しているDNA」は、「木繊維長は短く、直径は細く、細胞壁は薄く、フィブリル傾角は急で、木繊維率と比重は低い、という低品質なパルプ特性を有する木繊維形成部位で発現レベルが上昇または減少しているDNA」と表現することもできる。また、「ユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇または減少しているDNA」は、「木繊維長は長く、直径は太く、細胞壁は厚く、フィブリル傾角は緩く、木繊維率と比重は高い、という高品質なパルプ特性を有する木繊維を形成する部位で発現レベルが上昇または減少しているDNA」と表現することもできる。   Furthermore, in the xylem of the Camaldrensis trunk and the globules of the trunk, the globules trunk xylem is longer in the fiber length (pulp quality) than the chamaldrensis trunk xylem. Is thicker, the cell wall is thicker, the fibril tilt angle is lower, and the wood fiber rate and specific gravity are known to be higher. It is also known that the xylem of the Camaldrensis trunk is shorter, the diameter is thinner, the cell wall is thinner, the fibril inclination is steep, and the wood fiber ratio and specific gravity are lower than the globules trunk. It has been. Therefore, “DNA with increased or decreased expression level on the xylem side compared with the phloem side in the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis” is “wood fiber length is short, diameter is thin, cell wall is thin. It can also be expressed as “DNA whose expression level is increased or decreased at a wood fiber formation site having a low-quality pulp property that fibril inclination is steep and wood fiber ratio and specific gravity are low”. In addition, “in the stem of Eucalyptus globulus, the DNA whose expression level is increased or decreased on the xylem side compared to the phloem side” is “wood fiber length is long, diameter is thick, cell wall is thick, fibrils. It can also be expressed as “DNA whose expression level is increased or decreased at a site where a wood fiber having a high-quality pulp characteristic of a low inclination angle and a high wood fiber ratio and specific gravity” is formed.

本発明において、師部側とは分裂組織である維管束形成層より外側を意味し、好ましくは師部側の樹皮形成部位を意味する。ここで、樹皮形成部位とは師細胞、師管、柔細胞、じん皮細胞等へ分化中またはその分化能力を有する部位である。また、本発明において、木部側とは維管束形成層より内側を意味し、好ましくは木部側の木繊維形成部位を意味する。ここで、木繊維形成部位とは木繊維細胞、仮導管、導管、柔細胞等へ分化中またはその分化能力を有する部位である。   In the present invention, the phloem side means the outside of the vascularization layer, which is a meristem, and preferably the bark formation site on the phloem side. Here, the bark forming site is a site that is differentiating into or has the differentiation ability of a mentor cell, a phloem tube, parenchyma cell, a renal cell, or the like. Moreover, in this invention, a xylem side means an inner side from a vascular bundle formation layer, Preferably it means the wood fiber formation site | part of a xylem side. Here, the wood fiber forming site is a site during differentiation into a wood fiber cell, a temporary conduit, a conduit, a parenchymal cell or the like or having the differentiation ability.

本発明において、樹幹基部とは、一般的にいわれる胸高部未満を指し、例えば、ユーカリの5年生の植物体の場合、地上高約1m未満を指す。また、樹幹中央部とは、一般的に樹高の中間部付近を指し、例えば、樹高10m以上のユーカリの5年生の植物体の場合、地上高約5m付近を指す。   In the present invention, the trunk base refers to a generally lower breast height, for example, a eucalyptus fifth-year plant refers to a ground height of less than about 1 m. The central portion of the trunk generally refers to the vicinity of the middle portion of the tree height. For example, in the case of a eucalyptus plant of 5 years above a tree height of 10 m or more, it refers to a height of about 5 m above the ground.

本発明のDNAまたはその部分DNAは、植物の樹幹木部(好ましくは樹幹基部または樹幹中央部の木部)の生長状態の検査用マーカーとして利用できる。すなわち、上記DNAまたはその部分DNAを少なくとも1つ利用することで、植物の樹幹木部(好ましくは樹幹基部または樹幹中央部の木部)の生長状態を検査することができる。   The DNA of the present invention or a partial DNA thereof can be used as a marker for examining the growth state of a tree trunk part of a plant (preferably a tree base part or a tree part of a tree trunk central part). That is, by using at least one of the above DNAs or a partial DNA thereof, it is possible to examine the growth state of the trunk part of the plant (preferably the base part of the trunk or the central part of the trunk).

より具体的には、以下の(1)または(2)の場合に、植物の樹幹木部が、木繊維形成が盛んな木部であると判定される。さらに、(2)の場合に、植物の樹幹木部が、成熟材が形成されている木部、または将来的に成熟材が形成される木部であると判定される。ここで、成熟材とは、成熟した形成層組織から分化して形成される木繊維を意味し、同様な条件で採取された樹幹基部の木部と比較して、木繊維長は長く、直径は太く、細胞壁は厚く、フィブリル傾角は緩く、木繊維率と比重は高いという特徴を有する。また、未熟材とは、未熟な形成層組織から分化・形成される木繊維を意味し、同様な条件で採取された樹幹中央部の木部と比較して、木繊維長は短く、直径は細く、細胞壁は薄く、フィブリル傾角は急で、木繊維率と比重は低いという特徴を有する。   More specifically, in the case of the following (1) or (2), it is determined that the trunk portion of the plant is a xylem that is actively forming the fiber. Furthermore, in the case of (2), it is determined that the trunk portion of the plant is a xylem in which a mature material is formed or a xylem in which a mature material is formed in the future. Here, the matured wood means a wood fiber formed by differentiation from a mature formation layer structure, and the wood fiber length is longer and the diameter is larger than the xylem of the trunk base collected under the same conditions. Is thick, cell wall is thick, fibril inclination is gentle, and wood fiber rate and specific gravity are high. In addition, immature wood means tree fibers that are differentiated and formed from immature formation layer structure, and the tree fiber length is shorter and the diameter is smaller than the xylem of the center of the trunk collected under the same conditions. It is thin, has a thin cell wall, has a steep fibril inclination, and has a low wood fiber rate and specific gravity.

本発明の検査に用いられる植物は、好ましくはユーカリ、より好ましくはユーカリ属カマルドレンシス種またはユーカリ属グロブルス種である。   The plant used in the test of the present invention is preferably Eucalyptus, more preferably Eucalyptus camaldrensis species or Eucalyptus Globulus species.

また、本発明の検査方法を利用することで材質の量的・質的な事前予測が可能となる。また、植林事業において、生長状態をもとに適切な施業(除草・間伐等)を適切な時期に施すことができる。例えば、本発明における樹幹基部の師部と木部での発現パターンと本発明の検査方法で得られた発現パターンに相関があれば(好ましくはピアソンの相関係数0.5以上、より好ましくは0.7以上、以下同じ)、被検樹幹木部に、質的には未熟な繊維(未熟材:短繊維、直径は細く、細胞壁は薄く、フィブリル傾角は急で、低木繊維率と低比重)が形成されている、もしくは将来的に形成される状態であり、木繊維量(容積重)も少ないもしくは将来的に少なくなる(平均的な容積重450〜500kg/m3以下)という予測ができる。一方、本発明における樹幹中央部の師部と木部での発現パターンと本発明の検査方法で得られた発現パターンに相関があれば、被検樹幹木部に、質的には成熟した繊維(成熟材:長繊維、直径は太く、細胞壁は厚く、フィブリル傾角は緩く、高木繊維率と高比重)が形成されている、もしくは将来的に形成される状態であり、木繊維量(容積重)も多いもしくは将来的に多くなる(平均的な容積重450〜500kg/m3以上)という予測ができる。さらに、上記のような材質予測により、植物の生長状態の善し悪しが明らかとなるため、悪いと判断されれば、貧栄養地では施肥を行ったり、雑草が茂っていれば除草作業を早期に行ったり、植裁密度が高ければ間伐を行ったり、といった施業を迅速かつ適切に行うことが可能になる。現在、前述のような材質予測や施業方針の決定は、多分に現場の経験や勘、もしくは事後の化学分析等に頼っており、本願で示すような事前に判別できる科学的指標は無い。In addition, by using the inspection method of the present invention, quantitative and qualitative advance prediction of materials can be performed. In afforestation projects, appropriate operations (weeding, thinning, etc.) can be carried out at appropriate times based on the growth state. For example, if there is a correlation between the expression pattern in the phloem and xylem of the trunk base in the present invention and the expression pattern obtained by the test method of the present invention (preferably Pearson's correlation coefficient is 0.5 or more, more preferably 0.7 or more Qualitatively immature fibers (unripe wood: short fibers, thin diameter, thin cell walls, steep fibril inclination, shrub fiber ratio and low specific gravity) are formed in the trunk portion of the test tree. It can be predicted that the amount of wood fibers (volume weight) will be small or will be small in the future (average volume weight 450 to 500 kg / m 3 or less). On the other hand, if there is a correlation between the expression pattern in the phloem and xylem of the central part of the trunk in the present invention and the expression pattern obtained by the test method of the present invention, the qualitatively mature fiber (Mature material: long fiber, thick diameter, thick cell wall, loose fibril inclination, high wood fiber rate and high specific gravity) are formed or are in the future formed state, the amount of wood fiber (volume weight ) Or in the future (average bulk weight of 450 to 500 kg / m 3 or more). Furthermore, the material prediction as described above reveals whether the plant growth state is good or bad. If it is judged to be bad, fertilization is performed in an oligotrophic area, or if weeds are overgrown, weeding work is performed early. Or, if the planting density is high, thinning can be performed quickly and appropriately. At present, the material prediction and the determination of the operation policy as described above depend largely on the experience and intuition of the field or the subsequent chemical analysis, and there is no scientific index that can be discriminated in advance as shown in the present application.

(1)植物の樹幹(好ましくは樹幹基部または樹幹中央部)の師部側および木部側において、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹基部および樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇しているDNA」のうち少なくとも1つ(好ましくは複数、より好ましくは全て。以下同じ)のDNAの発現レベルを検出し、師部側および木部側における該DNAの発現レベルを比較した結果、植物の樹幹における該DNAの発現レベルが、師部側と比較して木部側で上昇している場合
本発明において、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹基部および樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇しているDNA」としては、以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のDNAが挙げられる。
(a)配列番号:113〜117のいずれか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:102〜106のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:113〜117のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:102〜106のいずれか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
(e)配列番号:113〜117のいずれか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
「配列番号:102〜106のいずれかに記載の塩基配列からなるDNA」としては、配列番号:102、105または106のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAが好ましく、配列番号:105または106に記載の塩基配列からなるDNAがより好ましいが、これらに限定されるものではない。
(1) At the phloem side and the xylem side of the trunk of the plant (preferably the trunk base or the center of the trunk) The expression level of at least one DNA (preferably a plurality, more preferably all, the same applies hereinafter) is detected, and expression of the DNA on the phloem side and xylem side is detected. As a result of comparing the levels, the expression level of the DNA in the trunk of the plant is increased on the xylem side compared with the phloem side. The DNA described in any of the following (a) to (e) is mentioned as “DNA whose expression level is increased on the xylem side compared with the phloem side”.
(A) DNA encoding a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 113 to 117
(B) DNA comprising the base sequence according to any of SEQ ID NOs: 102 to 106
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with the protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 113 to 117
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOS: 102 to 106
(E) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added, and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 113 to 117
The “DNA consisting of the base sequence described in any one of SEQ ID NOs: 102 to 106” is preferably DNA consisting of the base sequence described in any one of SEQ ID NOs: 102, 105 or 106, and SEQ ID NO: 105 or 106 Although DNA which consists of a base sequence as described in is more preferable, it is not limited to these.

(2)植物の樹幹(好ましくは樹幹中央部)の師部側および木部側において、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、樹幹基部において、師部側と木部側で発現レベルが同等なDNA」のうち少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、師部側および木部側における該DNAの発現レベルを比較した結果、植物の樹幹における該DNAの発現レベルが、師部側と比較して木部側で上昇している場合
本発明において、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、樹幹基部において、師部側と木部側で発現レベルが同等なDNA」としては、以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のDNAが挙げられる。
(a)配列番号:112、118または120〜122のいずれか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:101、107または109〜111のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:112、118または120〜122のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:101、107または109〜111のいずれか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
(e)配列番号:112、118または120〜122のいずれか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
「配列番号:101、107または109〜111のいずれかに記載の塩基配列からなるDNA」としては、配列番号:107または109〜111のいずれかに記載の塩基配列からなるDNAが好ましく、配列番号:107または109に記載の塩基配列からなるDNAがより好ましいが、これらに限定されるものではない。
さらに、本発明においては、異なる2つの樹幹木部の生長状態(成熟度)を検査する方法を提供する。すなわち、異なる2つの樹幹木部うち、どちらが成熟しているのか、または未熟であるのかを検査する方法を提供する。本発明において、「異なる2つの樹幹木部」には、異なる2つの植物における樹幹木部、および、1つの植物における異なる2つの樹幹木部が含まれる。上記方法は、複数の樹幹木部から、成熟した、または未熟な樹幹木部を選別することにも使用できる。
より具体的には、以下の(3)の場合に、異なる2つの樹幹木部のうち、片方の樹幹木部(以下、樹幹木部Aと称す)と比較して他方の樹幹木部(以下、樹幹木部Bと称す)は、成熟している木部であり、樹幹木部Bと比較して樹幹木部Aは、未熟な木部であると判定される。従って、以下の(3)は、例えば育種現場において、エリート木やプラスツリーと呼ばれる優良系統を選抜するときの指標になる。現在、エリート木等の選抜は、樹高や直径などの外見上の数値や伐採後の材質分析値を指標に行われており、上記指標で選抜する技術(概念)は無い。
(2) At the phloem side and the xylem side of the trunk of the plant (preferably at the center of the trunk), the expression level is increased on the xylem side compared to the phloem side in the center of the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis In the trunk base, the expression level of at least one of the DNAs having the same expression level on the phloem side and the xylem side was detected, and the expression levels of the DNA on the phloem side and the xylem side were compared. As a result, when the expression level of the DNA in the trunk of the plant is increased on the xylem side compared to the phloem side Then, the expression level is increased on the xylem side, and in the trunk base, the DNA having the same expression level on the phloem side and the xylem side ”is the DNA according to any of the following (a) to (e): Is mentioned.
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence set forth in any of SEQ ID NOs: 112, 118 or 120-122
(B) DNA comprising the nucleotide sequence set forth in any one of SEQ ID NOs: 101, 107 or 109 to 111
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with the protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 112, 118 or 120 to 122
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 101, 107 or 109 to 111
(E) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 112, 118 or 120 to 122
The “DNA consisting of the base sequence described in any of SEQ ID NO: 101, 107 or 109 to 111” is preferably DNA consisting of the base sequence described in SEQ ID NO: 107 or 109 to 111. : DNA having the nucleotide sequence described in 107 or 109 is more preferred, but not limited thereto.
Furthermore, the present invention provides a method for examining the growth state (maturity) of two different trunk parts. That is, the present invention provides a method for inspecting which of two different trunk parts is mature or immature. In the present invention, “different two tree parts” includes a tree part in two different plants and two different tree parts in one plant. The above method can also be used to select a mature or immature trunk part from a plurality of trunk parts.
More specifically, in the case of the following (3), among the two different trunk parts, the other trunk part (hereinafter referred to as the trunk part A) is compared with the other trunk part (hereinafter referred to as the trunk part A). The tree part A) is a mature xylem, and the tree part A is determined to be an immature xylem compared to the tree part B. Therefore, the following (3) is an index for selecting an excellent line called an elite tree or a plus tree, for example, at a breeding site. At present, selection of elite trees and the like is performed by using numerical values of appearance such as tree height and diameter and material analysis values after felling as an index, and there is no technique (concept) for selecting by the above index.

(3)異なる2つの樹幹木部において、「ユーカリの樹幹中央部の木部側と比較して樹幹基部の木部側で発現レベルが減少しているDNA」のうち少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、異なる2つの樹幹木部における該DNAの発現レベルを比較した結果、該DNAの発現レベルが、樹幹木部Bと比較して樹幹木部Aで減少している場合
本発明において、「ユーカリの樹幹中央部の木部側と比較して樹幹基部の木部側で発現レベルが減少しているDNA」としては、以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のDNAが挙げられる。
(a)配列番号:113または114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:102または103に記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:113または114のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:102または103のいずれか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
(e)配列番号:113または114のいずれか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
「配列番号:102または103に記載の塩基配列からなるDNA」としては、配列番号:102に記載の塩基配列からなるDNAが好ましいが、これらに限定されるものではない。
また本発明においては、以下の(4)〜(7)の場合に、植物の樹幹木部が、木繊維形成が盛んな木部であると判定される。さらに、(5)または(6)の場合に、植物の樹幹木部が、同様な条件で採取されたグロブルスの樹幹の木部と比較して、木繊維長は短く、直径は細く、細胞壁は薄く、フィブリル傾角は急で、木繊維率と比重は低い、というパルプ特性を有する木繊維が形成されている木部、または将来的に該パルプ特性を有する木繊維が形成される木部であると判定される。また、(7)の場合に、植物の樹幹木部が、同様な条件で採取されたカマルドレンシス樹幹の木部と比較して、木繊維長は長く、直径は太く、細胞壁は厚く、フィブリル傾角は緩く、木繊維率と比重は高い、という優れたパルプ特性を有する木繊維が形成されている木部、または将来的に該パルプ特性を有する木繊維が形成される木部であると判定される。
また、本発明の検査方法を利用することで材質の量的・質的な事前予測が可能となる。また、植林事業において、生長状態をもとに適切な施業(除草・間伐等)を適切な時期に施すことができる。例えば、本発明におけるユーカリ属カマルドレンシス樹幹の師部と木部での発現パターンと本発明の検査方法で得られた発現パターンに相関があれば(好ましくはピアソンの相関係数0.5以上、より好ましくは0.7以上、以下同じ)、被検樹幹木部に、質的には低レベルな木繊維(低品質パルプ:短繊維、直径は細く、細胞壁は薄く、フィブリル傾角は急で、低木繊維率と低比重)が形成されている、もしくは将来的に形成される状態であり、木繊維量(容積重)も少ないもしくは将来的に少なくなる(平均的な容積重450〜500kg/m3以下)という予測ができる。一方、本発明におけるユーカリ属グロブルス樹幹の師部と木部での発現パターンと本発明の検査方法で得られた発現パターンに相関があれば、被検樹幹木部に、質的には優れた繊維(高品質パルプ:長繊維、直径は太く、細胞壁は厚く、フィブリル傾角は緩く、高木繊維率と高比重)が形成されている、もしくは将来的に形成される状態であり、木繊維量(容積重)も多いもしくは将来的に多くなる(平均的な容積重450〜500kg/m3以上)という予測ができる。さらに、上記のような材質予測により、植物の生長状態の善し悪しが明らかとなるため、悪いと判断されれば、貧栄養地では施肥を行ったり、雑草が茂っていれば除草作業を早期に行ったり、植裁密度が高ければ間伐を行ったり、といった施業を迅速かつ適切に行うことが可能になる。現在、前述のような材質予測や施業方針の決定は、多分に現場の経験や勘、もしくは事後の化学分析等に頼っており、本願で示すような事前に判別できる科学的指標は無い。
(3) The expression level of at least one of “different DNAs whose expression level is reduced on the xylem side of the trunk base compared to the xylem side of the central part of the eucalyptus tree trunk” in two different stem parts. In the present invention, as a result of comparing the expression level of the DNA in two different stem parts, the expression level of the DNA is reduced in the stem part A compared to the stem part B. As the “DNA whose expression level is reduced on the xylem side of the trunk base compared to the xylem side of the central part of the eucalyptus trunk”, the DNA described in any of the following (a) to (e) is Can be mentioned.
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 113 or 114
(B) DNA comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 102 or 103
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with the protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 113 or 114
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 102 or 103
(E) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 113 or 114
The “DNA consisting of the base sequence described in SEQ ID NO: 102 or 103” is preferably a DNA consisting of the base sequence described in SEQ ID NO: 102, but is not limited thereto.
Further, in the present invention, in the following cases (4) to (7), it is determined that the trunk part of the plant is a xylem with a large amount of wood fiber formation. Further, in the case of (5) or (6), the length of the tree fiber of the plant is shorter, the diameter of the tree is smaller, and the cell wall is smaller than that of the globulus trunk collected under the same conditions. It is a xylem in which wood fibers having a pulp characteristic of being thin and having a steep fibril inclination and a low wood fiber ratio and specific gravity are formed, or a xylem in which wood fibers having the pulp characteristics are formed in the future. It is determined. In the case of (7), the length of the tree fiber is longer, the diameter is thicker, the cell wall is thicker, and the fibril of the stem part of the plant is longer than the xylem part of the camaldrensis trunk collected under the same conditions. Decided to be a xylem in which wood fibers having excellent pulp characteristics such as a gentle inclination and a high wood fiber ratio and specific gravity are formed, or a xylem in which wood fibers having the pulp characteristics will be formed in the future Is done.
In addition, by using the inspection method of the present invention, quantitative and qualitative advance prediction of materials can be performed. In afforestation projects, appropriate operations (weeding, thinning, etc.) can be carried out at appropriate times based on the growth state. For example, if there is a correlation between the expression pattern in the phloem and xylem of the Eucalyptus genus Camaldorensis trunk in the present invention and the expression pattern obtained by the test method of the present invention (preferably Pearson's correlation coefficient of 0.5 or more, more Preferably 0.7 or higher, the same applies below), and the quality of the wood fiber (low quality pulp: short fiber, thin diameter, thin cell wall, steep fibril inclination, shrub fiber rate and low specific gravity) is formed, or a future state formed, the amount of wood fiber (volume weight) becomes small or in the future less (average volume weight 450~500kg / m 3 or less) Can be predicted. On the other hand, if there is a correlation between the expression pattern in the phloem and xylem of the Eucalyptus globulus trunk in the present invention and the expression pattern obtained by the test method of the present invention, the test tree trunk is qualitatively superior. Fiber (high quality pulp: long fiber, thick diameter, thick cell wall, loose fibril inclination, high wood fiber rate and high specific gravity), or in the state of being formed in the future, the amount of wood fiber ( It can be predicted that there will be a lot of (bulk weight) or increase in the future (average bulk weight of 450 to 500 kg / m 3 or more). Furthermore, the material prediction as described above reveals whether the plant growth state is good or bad. If it is judged to be bad, fertilization is performed in an oligotrophic area, or if weeds are overgrown, weeding work is performed early. Or, if the planting density is high, thinning can be performed quickly and appropriately. At present, the material prediction and the determination of the operation policy as described above depend largely on the experience and intuition of the field or the subsequent chemical analysis, and there is no scientific index that can be discriminated in advance as shown in the present application.

(4)植物の樹幹(好ましくは樹幹基部または樹幹中央部)の師部側および木部側において、「ユーカリ属カマルドレンシスおよびユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇しているDNA」のうち少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、師部側および木部側における該DNAの発現レベルを比較した結果、植物の樹幹における該DNAの発現レベルが、師部側と比較して木部側で上昇している場合
本発明において、「ユーカリ属カマルドレンシスおよびユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇しているDNA」としては、以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のDNAが挙げられる。
(a)配列番号:114または116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:103または105に記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:114または116に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:103または105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
(e)配列番号:114または116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
「配列番号:103または105に記載の塩基配列からなるDNA」としては、配列番号:105に記載の塩基配列からなるDNAが好ましいが、これらに限定されるものではない。
(4) At the phloem side and the xylem side of the trunk of the plant (preferably the trunk base or the middle of the trunk), in the eucalyptus camaldrensis and eucalyptus globulus trunk, the xylem side compared to the phloem side As a result of detecting the expression level of at least one DNA among the “DNA whose expression level is increased” and comparing the expression level of the DNA on the phloem side and the xylem side, the expression level of the DNA on the trunk of the plant However, in the present invention, in the trunk of Eucalyptus genus Camaldrensis and Eucalyptus globules, the expression level on the xylem side compared to the phloem side Examples of “rising DNA” include DNAs described in any of the following (a) to (e).
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 114 or 116
(B) DNA comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 103 or 105
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 114 or 116
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 103 or 105
(E) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 114 or 116
The “DNA consisting of the base sequence described in SEQ ID NO: 103 or 105” is preferably a DNA consisting of the base sequence described in SEQ ID NO: 105, but is not limited thereto.

(5)植物の樹幹(好ましくは樹幹基部または樹幹中央部)の師部側および木部側において、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、ユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが減少しているDNA」のうち少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、師部側および木部側における該DNAの発現レベルを比較した結果、植物の樹幹における該DNAの発現レベルが、師部側と比較して木部側で上昇している場合
本発明において、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、ユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが減少しているDNA」としては、以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のDNAが挙げられる。
(a)配列番号:115または117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:104または106に記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:115または117に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:104または106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
(e)配列番号:115または117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
(5) In the phloem side and the xylem side of the trunk of the plant (preferably the trunk base or the middle of the trunk), the expression level is higher on the xylem side than the phloem side in the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis. In the trunk of Eucalyptus globules, the expression level of at least one of the DNAs whose expression level is reduced on the xylem side compared to the phloem side is detected, and the phloem side and the xylem side As a result of comparing the expression level of the DNA in the plant, when the expression level of the DNA in the trunk of the plant is increased on the xylem side compared with the phloem side, in the present invention, "the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis" In the DNA, the expression level is increased on the xylem side compared to the phloem side, and the expression level is decreased on the xylem side compared to the phloem side in the trunk of the Eucalyptus globules `` (A) to (e) DNA described in any one of them can be mentioned.
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 115 or 117
(B) DNA comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 104 or 106
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 115 or 117
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 104 or 106
(E) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 115 or 117

「配列番号:104または106に記載の塩基配列からなるDNA」としては、配列番号:106に記載の塩基配列からなるDNAが好ましいが、これらに限定されるものではない。   The “DNA consisting of the base sequence described in SEQ ID NO: 104 or 106” is preferably DNA consisting of the base sequence described in SEQ ID NO: 106, but is not limited thereto.

(6)植物の樹幹(好ましくは樹幹基部または樹幹中央部)の師部側および木部側において、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、ユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と木部側で発現レベルが同等なDNA」のうち少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、師部側および木部側における該DNAの発現レベルを比較した結果、植物の樹幹における該DNAの発現レベルが、師部側と比較して木部側で上昇している場合
本発明において、「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、ユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と木部側で発現レベルが同等なDNA」としては、以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のDNAが挙げられる。
(a)配列番号:113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:102に記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:113に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:102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
(e)配列番号:113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
(6) In the phloem side and the xylem side of the trunk of the plant (preferably the trunk base or the middle of the trunk), the expression level is higher on the xylem side than in the phloem side in the trunk of the Eucalyptus genus Camaldrensis. In the trunk of Eucalyptus globules, the expression level of at least one of the DNAs having the same expression level on the phloem side and the xylem side is detected, and the expression of the DNA on the phloem side and the xylem side is detected. As a result of comparing the levels, when the expression level of the DNA in the trunk of the plant is increased on the xylem side compared to the phloem side, in the present invention, in the eucalyptus genus Camaldrensis trunk, The expression level is increased on the xylem side compared to the DNA of the Eucalyptus globules, and the expression level is the same on the phloem side and the xylem side ”as any of the following (a) to (e) The DNA of crab The
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 113
(B) DNA comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 102
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with the protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 113
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 102
(E) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 113

(7)植物の樹幹(好ましくは樹幹中央部)の師部側および木部側において、上記「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、ユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが減少しているDNA」のうち少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、師部側および木部側における該DNAの発現レベルを比較した結果、植物の樹幹における該DNAの発現レベルが、師部側と比較して木部側で減少している場合
さらに、本発明においては、異なる2つの植物(好ましくはユーカリ)の樹幹木部の生長状態(パルプ品質)を検査する方法を提供する。すなわち、異なる2つの植物の樹幹木部うち、どちらが優れたパルプ品質なのか、または劣るのかを検査する方法を提供する。この方法は、複数の植物の樹幹木部から、優れた、または劣った樹幹木部を選別することにも使用できる。
(7) In the phloem side and xylem side of the trunk of the plant (preferably the central part of the trunk), the expression level is increased on the xylem side compared to the phloem side in the above-mentioned "eucalyptus chamaldrensis trunk". , In the trunk of Eucalyptus globulus, the expression level of at least one of the DNAs whose expression level is decreased on the xylem side compared to the phloem side is detected, and the expression level on the phloem side and the xylem side is detected. As a result of comparing the expression level of DNA, the expression level of the DNA in the trunk of the plant is decreased on the xylem side compared to the phloem side. Furthermore, in the present invention, two different plants (preferably A method for inspecting the growth state (pulp quality) of a stem part of Eucalyptus is provided. That is, the present invention provides a method for inspecting which of the two different plant trunk parts is superior in pulp quality or inferior. This method can also be used to select excellent or inferior trunk parts from a plurality of tree parts.

より具体的には、以下の(11)の場合に、異なる2つの植物の樹幹木部のうち、片方の植物(以下、植物Aと称す)の樹幹木部と比較して他方の植物(以下、植物Bと称す)の樹幹木部は、優れたパルプ品質を有する木部であり、樹幹木部Bと比較して樹幹木部Aは、劣ったパルプ品質を有する木部であると判定される。従って、以下の(11)は、例えば育種現場において、エリート木やプラスツリーと呼ばれる優良系統を選抜するときの指標になる。現在、エリート木等の選抜は、樹高や直径などの外見上の数値や伐採後の材質分析値を指標に行われており、上記指標で選抜する技術(概念)は無い。   More specifically, in the case of the following (11), the other plant (hereinafter referred to as the stem tree portion of one plant (hereinafter referred to as plant A)) among the different tree trunk portions of the two plants (hereinafter referred to as plant A). The stem part of the plant B) is a xylem having an excellent pulp quality, and the stem part A is determined to be a xylem having an inferior pulp quality compared to the stem part B. The Therefore, the following (11) is an index for selecting excellent lines called elite trees and plus trees, for example, in breeding sites. At present, selection of elite trees and the like is performed by using numerical values of appearance such as tree height and diameter and material analysis values after felling as an index, and there is no technique (concept) for selecting by the above index.

(8)異なる2つの植物の樹幹木部(好ましくは樹幹基部または樹幹中央部の木部)において、「ユーカリ属グロブルスの樹幹の木部側と比較してユーカリ属カマルドレンシスの樹幹の木部側で発現レベルが減少しているDNA」のうち少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、異なる2つの植物の樹幹木部における該DNAの発現レベルを比較した結果、該DNAの発現レベルが、植物Bと比較して植物Aで減少している場合
本発明において、「ユーカリ属グロブルスの樹幹の木部側と比較してユーカリ属カマルドレンシスの樹幹の木部側で発現レベルが減少しているDNA」としては、以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のDNAが挙げられる。
(a)配列番号:116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:105に記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:116に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:105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
(e)配列番号:116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
(8) In the trunk part of two different plants (preferably the root part of the trunk or the central part of the trunk part), “the xylem part of the Eucalyptus genus Camaldrensis as compared to the xylem side of the Eucalyptus globulus trunk” As a result of detecting the expression level of at least one of the DNAs whose expression level is reduced on the side and comparing the expression levels of the DNA in the trunk parts of two different plants, the expression level of the DNA is When decreased in plant A compared to plant B In the present invention, the expression level is decreased on the xylem side of the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis as compared to the xylem side of the stem of Eucalyptus globulus. Examples of the “DNA” include DNAs described in any of the following (a) to (e).
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 116
(B) DNA comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 105
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 116
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 105
(E) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 116

本発明の検査方法を利用することで、上記(1)〜(8)のいずれかに該当する木部または該木部を有する植物を選択し、選択された木部または該木部を有する植物から均一なパルプを作製することが可能であり、パルプ製造の効率化、コストの削減、新規な特性を持った紙の製造が可能となる。なお、以下の(1)〜(8)のいずれかに該当する木部または該木部を有する植物を選択後、当業者に周知の方法に従って、選択された木部間または該木部を有する植物間で木繊維状態が均一であるかを確認した後に、パルプを作製することもできる。また、以下の(1)〜(8)のいずれかに該当しない木部または該木部を有する植物を集めて、任意の配合のパルプを作製することもできる。   By using the inspection method of the present invention, a xylem corresponding to any of the above (1) to (8) or a plant having the xylem is selected, and the selected xylem or a plant having the xylem is selected. It is possible to produce uniform pulp from the above, and it is possible to increase the efficiency of pulp production, reduce costs, and produce paper with new characteristics. In addition, after selecting a xylem corresponding to any of the following (1) to (8) or a plant having the xylem, according to a method well known to those skilled in the art, the selected xylem or the xylem Pulp can also be produced after confirming whether the wood fiber state is uniform among plants. Moreover, the xylem which does not correspond to either of the following (1)-(8) or the plant which has this xylem can be collected, and the pulp of arbitrary mixing | blending can also be produced.

本発明の検査は、公知の種々の方法で実施することができる。例えば、まず、被検植物の所望の組織からRNA試料を調製する。次いで、該RNA試料に含まれるターゲットRNAの量を測定する。次いで、測定されたRNAの量を対照と比較する。このような方法としては、ノーザンブロッティング法、または、RT-PCR法等を例示することができる。   The inspection of the present invention can be carried out by various known methods. For example, first, an RNA sample is prepared from a desired tissue of a test plant. Next, the amount of target RNA contained in the RNA sample is measured. The amount of RNA measured is then compared to a control. Examples of such a method include Northern blotting or RT-PCR.

本発明の検査は、DNAアレイ法によっても実施することができる。本発明において、ヌクレオチドの固定(アレイ)方法として、Affymetrix社開発によるオリゴヌクレオチドを基本としたアレイが例示できる。オリゴヌクレオチドのアレイにおいて、オリゴヌクレオチドは通常in situで合成される。例えば、photolithographicの技術(Affymetrix社)、および化学物質を固定させるためのインクジェット(Rosetta Inpharmatics社)技術等によるオリゴヌクレオチドのインサイチュ合成法が既に知られており、いずれの技術も本発明の基板の作製に利用することができる。   The test of the present invention can also be performed by a DNA array method. In the present invention, an oligonucleotide-based array developed by Affymetrix can be exemplified as a nucleotide immobilization (array) method. In an oligonucleotide array, oligonucleotides are usually synthesized in situ. For example, in-situ synthesis methods for oligonucleotides using photolithographic technology (Affymetrix) and inkjet (Rosetta Inpharmatics) technology for immobilizing chemical substances are already known. Can be used.

本発明において「基板」とは、ヌクレオチドプローブを固定することが可能な板状の材料を意味する。本発明の基板は、ヌクレオチドプローブを固定することができれば特に制限はないが、一般にDNAアレイ技術で使用される基板を好適に用いることができる。一般にDNAアレイは、高密度に基板にプリントされた何千ものヌクレオチドで構成されている。通常これらのDNAは非透過性(non- porous)の基板の表層にプリントされる。基板の表層は、一般的にはガラスであるが、透過性(porous)の膜、例えばニトロセルロースメンブレムを使用することができる。   In the present invention, the “substrate” means a plate-like material on which a nucleotide probe can be fixed. The substrate of the present invention is not particularly limited as long as the nucleotide probe can be immobilized, but a substrate generally used in DNA array technology can be preferably used. In general, a DNA array is composed of thousands of nucleotides printed on a substrate at high density. Usually, these DNAs are printed on the surface of a non-porous substrate. The surface layer of the substrate is generally glass, but a porous membrane such as a nitrocellulose membrane can be used.

基板に固定するヌクレオチドプローブは、本発明のDNAの発現を検出することができるものであれば、特に制限されない。即ち該プローブは、本発明のDNAにハイブリダイズするようなプローブである。特異的なハイブリダイズが可能であれば、ヌクレオチドプローブは、本発明のDNAに対し、完全に相補的である必要はない。本発明において基板に結合させるヌクレオチドプローブの長さは、特に制限されないが、通常10〜100bpであり、好ましくは10〜50bpであり、さらに好ましくは15〜25bpである。   The nucleotide probe immobilized on the substrate is not particularly limited as long as it can detect the expression of the DNA of the present invention. That is, the probe is a probe that hybridizes to the DNA of the present invention. The nucleotide probe need not be completely complementary to the DNA of the present invention if specific hybridization is possible. In the present invention, the length of the nucleotide probe to be bound to the substrate is not particularly limited, but is usually 10 to 100 bp, preferably 10 to 50 bp, and more preferably 15 to 25 bp.

本方法においては、本発明のDNAと該基板を接触させる。この過程により、上記ヌクレオチドプローブに対し、本発明のDNAをハイブリダイズさせる。ハイブリダイゼーションの反応液および反応条件は、基板に固定するヌクレオチドプローブの長さ等の諸要因により変動しうるが、一般的に当業者に周知の方法により行うことができる。   In this method, the DNA of the present invention is brought into contact with the substrate. Through this process, the DNA of the present invention is hybridized to the nucleotide probe. The hybridization reaction solution and reaction conditions may vary depending on various factors such as the length of the nucleotide probe immobilized on the substrate, but can generally be performed by methods well known to those skilled in the art.

本方法においては、次いで、本発明のDNAと該基板に固定されたヌクレオチドプローブとのハイブリダイズの強度を検出する。この検出は、例えば、本発明のDNAに標識した蛍光色素の蛍光シグナルをスキャナー等によって読み取ることによって行うことができる。   In this method, the intensity of hybridization between the DNA of the present invention and the nucleotide probe immobilized on the substrate is then detected. This detection can be performed, for example, by reading the fluorescence signal of the fluorescent dye labeled on the DNA of the present invention with a scanner or the like.

また、本発明は、本発明のDNAのプロモーターDNAを提供する。本発明のプロモーターDNAとしては、本発明によって得られた植物、特に樹木の空間的位置において発現差のある遺伝子に連なるプロモーターDNAが挙げられる。ここで、「プロモーターDNA」とは、DNAを鋳型としたmRNAの合成(転写)の開始に必要な特定塩基配列を含むDNAを意味し、これには自然界に存在するDNAの他、組換えなどの人工的な改変操作により作成されたDNAが含まれる。   The present invention also provides a promoter DNA of the DNA of the present invention. Examples of the promoter DNA of the present invention include promoter DNA linked to genes obtained by the present invention, particularly genes having a differential expression in the spatial position of trees. Here, “promoter DNA” means DNA containing a specific base sequence necessary for initiation of mRNA synthesis (transcription) using DNA as a template. DNA prepared by the artificial modification operation is included.

本発明のプロモータDNAとしては、より具体的には、植物樹幹の木繊維細胞壁を形成する機能を有するタンパク質(セルロース合成に関与するタンパク質、およびリグニン合成に関与するタンパク質)をコードするDNAのプロモーターDNA、及び植物の転写因子をコードするDNAのプロモーターDNAが挙げられる。植物樹幹の木繊維細胞壁を形成する機能を有するタンパク質(セルロース合成に関与するタンパク質、およびリグニン合成に関与するタンパク質)をコードするDNAのプロモーターDNAを配列番号:93〜100に示す。植物樹幹の木繊維細胞壁を形成する機能を有するタンパク質(セルロース合成に関与するタンパク質、およびリグニン合成に関与するタンパク質)をコードするDNAと、そのプロモーターDNAとの関係は、実施例に記載の通りである。また、植物の転写因子をコードするDNAのプロモーターDNAを、配列番号:156〜166に示す。植物の転写因子をコードするDNAとそのプロモータDNAの関係もまた、実施例に記載の通りである。   More specifically, the promoter DNA of the present invention is a promoter DNA of a DNA encoding a protein having a function of forming a tree fiber cell wall of a plant trunk (a protein involved in cellulose synthesis and a protein involved in lignin synthesis). And a promoter DNA of a DNA encoding a plant transcription factor. SEQ ID NOs: 93 to 100 show promoter DNAs of DNAs encoding proteins having a function of forming a tree fiber cell wall of a plant tree trunk (proteins involved in cellulose synthesis and proteins involved in lignin synthesis). The relationship between a DNA encoding a protein having a function of forming a tree fiber cell wall of a plant tree (a protein involved in cellulose synthesis and a protein involved in lignin synthesis) and its promoter DNA is as described in the Examples. is there. Moreover, the promoter DNA of DNA which codes a plant transcription factor is shown to sequence number: 156-166. The relationship between DNA encoding a plant transcription factor and its promoter DNA is also as described in the Examples.

本発明のプロモーターは、例えば、以下のようにして製造し、利用することができる。目的とするユーカリ植物の組織よりDNAを抽出し精製する。DNAの調製に際しては、各種の方法を用いることができ、市販のキット、例えば、ISOPLANTキット(ニッポンジーン社製)などを用いることが可能である。   The promoter of the present invention can be produced and used as follows, for example. Extract and purify DNA from the tissues of the desired eucalyptus plant. In preparing DNA, various methods can be used, and commercially available kits such as ISOPLANT kit (manufactured by Nippon Gene Co., Ltd.) can be used.

得られたDNAを材料として、本発明者らが既に単離に成功しているユーカリcDNAの塩基配列を基に、任意の2箇所よりオリゴヌクレオチドを作製し、これをプライマーに用いたPCR法により、選んだユーカリcDNAに対応するゲノムDNAを簡単に製造することが可能である。該遺伝子の上流域DNAは、該遺伝子の塩基配列を基に作成したオリゴヌクレオチドプライマーを利用するPCR法(Inverse-PCR法やアンカーPCR法・TAIL-PCR法(島本功ら監修、「新版植物のPCR実験プロトコール」(植物細胞工学別冊、植物細胞工学シリーズ7)秀潤社1997年7月発行)、あるいは該遺伝子のDNA配列をプローブに用いるハイブリダイゼ−ション法により、単離することが可能である。   Using the obtained DNA as a material, based on the base sequence of the eucalyptus cDNA that has been already isolated by the present inventors, oligonucleotides were prepared from any two locations, and PCR was performed using this as a primer. It is possible to easily produce genomic DNA corresponding to the selected eucalyptus cDNA. The upstream DNA of the gene is a PCR method (inverse-PCR method or anchor PCR method / TAIL-PCR method (supervised by Isao Shimamoto et al. It can be isolated by "PCR experiment protocol" (plant cell engineering separate volume, plant cell engineering series 7) published by Shujunsha in July 1997) or by a hybridization method using the DNA sequence of the gene as a probe. .

ユーカリのDNAには、ゲノムDNAライブラリーを利用することも可能である。ゲノムDNAライブラリーは、ユーカリから抽出したDNAをλDNA由来の各種ベクターの他、コスミドベクター、TACベクター(Liuら(1999)、Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol96 :p6535)などのクローニングベクターに挿入し、大腸菌を形質転換して得られる。   It is also possible to use a genomic DNA library for eucalyptus DNA. The genomic DNA library is a cloning vector such as cosmid vector, TAC vector (Liu et al. (1999), Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol96: p6535) as well as various vectors derived from λDNA from DNA extracted from Eucalyptus. And transformed into E. coli.

ゲノムDNAライブラリーのスクリーニングには、ハイブリダイゼーション技術を用いることができる。プローブには、本発明者らが既に単離に成功しているユーカリcDNAの配列を用いることができる。このプローブを用いて上記のゲノムDNAライブラリーをスクリーニングして、該遺伝子と相同なDNA配列が含まれるクローンを単離する。制限酵素切断地図の作成や、塩基配列の決定などを行い、クローン化されたDNAの構造を明らかにし、該遺伝子の上流に存在する配列を特定する。この上流配列はTATAボックス配列を含み、少なくとも数百bpから数kbpの大きさのものであることが望ましい。この配列を適当な制限酵素によって切り出し、必要に応じて他のプラスミドベクター等にサブクローニングする。   Hybridization techniques can be used for screening genomic DNA libraries. As the probe, a eucalyptus cDNA sequence that has been successfully isolated by the present inventors can be used. The above genomic DNA library is screened using this probe, and a clone containing a DNA sequence homologous to the gene is isolated. The restriction enzyme cleavage map is prepared, the base sequence is determined, etc., the structure of the cloned DNA is clarified, and the sequence existing upstream of the gene is specified. The upstream sequence preferably contains a TATA box sequence and has a size of at least several hundred bp to several kbp. This sequence is excised with an appropriate restriction enzyme and subcloned into another plasmid vector or the like as necessary.

上記の配列のプロモーター活性については、以下のようにして解析することが可能である。例えば、pBI101などレポーター遺伝子を含むベクターを用い、そのレポーター遺伝子の上流に上記の配列を連結するようにサブクローニングする。pBI101ベクターにはレポーター遺伝子として、大腸菌のβグルクロニダーゼ(GUS)が使用されている。この遺伝子産物は基質として5-bromo-4-chloro-3-β-D-glucronic acid(X-gluc)を用いると、これを分解して青色の沈澱物であるindigotinを生ずるため、遺伝子発現を組織レベルでモニターすることが可能である。また、基質として4-methyl-umbelliferyl-β-D-glucronide(4MUG)を用いると、遺伝子産物の働きによって生じる蛍光によって遺伝子発現を定量することが可能である。なお、レポーター遺伝子としては、GUS遺伝子の他にクロラムフェニコール アセチルトランスフェラーゼ遺伝子や、ルシフェラーゼ遺伝子、グリーンフルオロセインプロテイン遺伝子なども利用が可能である。   The promoter activity of the above sequence can be analyzed as follows. For example, using a vector containing a reporter gene such as pBI101, subcloning is performed so that the above sequence is linked upstream of the reporter gene. The pBI101 vector uses E. coli β-glucuronidase (GUS) as a reporter gene. When this gene product uses 5-bromo-4-chloro-3-β-D-glucronic acid (X-gluc) as a substrate, it breaks down to produce indigotin, a blue precipitate. It can be monitored at the organizational level. In addition, when 4-methyl-umbelliferyl-β-D-glucronide (4MUG) is used as a substrate, gene expression can be quantified by fluorescence generated by the action of the gene product. In addition to the GUS gene, a chloramphenicol acetyltransferase gene, a luciferase gene, a green fluorescein protein gene, and the like can be used as the reporter gene.

上記のようにして作成されたキメラ遺伝子構築物は、例えば、アグロバクテリウムを介してシロイヌナズナなどの植物に導入してその機能を解析することが可能である。pBI101をベクターとして用いた場合は、キメラ遺伝子を含む組換えプラスミドを、例えば、アグロバクテリウム・ツメファシエンスのMP90株にエレクトロポレーション法を用いて導入し、得られた形質転換菌を、例えば、フローラルディップ法(島本功ら監修、「モデル植物の実験プロトコール」(植物細胞工学別冊、植物細胞工学シリーズ4)秀潤社1996年4月発行)によりシロイヌナズナ植物体に感染させる。感染処理した植物より得られた種子を、用いたベクターに基づいてカナマイシンなどの薬剤を含む培地に播種し、遺伝子導入により薬剤耐性となった形質転換植物体を得る。この形質転換植物体を用いてレポーターGUS遺伝子の発現について解析する。本発明のプロモーターまたはそれを含む発現ベクターは、以下のようにして利用することが可能である。本発明のプロモーターの下流に目的の遺伝子、例えば、ある種の二次代謝産物生合成に関わる遺伝子を連結したキメラ遺伝子を、例えば、pBI101ベクターに挿入し発現ベクターを構築する。このベクターをアグロバクテリウムを介して、例えば、タバコ植物体に導入する。得られた形質転換植物においては、本発明のプロモーターの働きにより、該遺伝子が木繊維形成部位に発現し、任意の二次代謝物生産が可能となるものと期待される。この場合、35Sプロモーターのように不要な組織においても発現する現象がないため、他の好ましくない形質が現れないことが期待される。   The chimeric gene construct prepared as described above can be introduced into plants such as Arabidopsis thaliana via Agrobacterium and the function thereof can be analyzed. When pBI101 is used as a vector, a recombinant plasmid containing a chimeric gene is introduced into, for example, the Agrobacterium tumefaciens MP90 strain using electroporation, and the resulting transformant is treated with, for example, a floral. Infect Arabidopsis thaliana plants by the dip method (supervised by Isao Shimamoto et al. "Experimental protocol for model plants" (plant cell engineering separate volume, plant cell engineering series 4) published by Shujunsha in April 1996). Seeds obtained from the infected plant are sown in a medium containing a drug such as kanamycin based on the vector used to obtain a transformed plant that has become drug-resistant by gene transfer. Using this transformed plant body, the expression of the reporter GUS gene is analyzed. The promoter of the present invention or an expression vector containing the promoter can be used as follows. An expression vector is constructed by inserting, for example, a pBI101 vector into a chimeric gene in which a target gene, for example, a gene involved in biosynthesis of certain secondary metabolites is linked downstream of the promoter of the present invention. This vector is introduced into, for example, a tobacco plant body via Agrobacterium. In the resulting transformed plant, it is expected that the gene of the present invention is expressed at the site of wood fiber formation, and any secondary metabolite can be produced by the action of the promoter of the present invention. In this case, since there is no phenomenon that is expressed even in an unnecessary tissue like the 35S promoter, it is expected that other undesirable traits will not appear.

本発明のプロモーターで制御可能な遺伝子としては、上述した特定の遺伝子に限定されない。また、本発明のプロモーターに他の発現制御配列を連結して本発明のプロモーターの機能を改変することも可能である。このような発現制御配列としては、エンハンサー配列やレプレッサー配列、インスレーター配列などが挙げられる。本発明のプロモーターには、機能特性として、樹幹の地上高位置特異的ならびに細胞壁生合成にかかる遺伝子の発現を制御する幾つかのシスエレメント配列が含まれる。本発明のプロモーターに含まれるシスエレメント配列の利用を目的として、他のプロモーターに本発明のプロモーターの一部を挿入連結し、そのプロモーターの機能を改変することも可能である。   The gene that can be controlled by the promoter of the present invention is not limited to the specific gene described above. It is also possible to modify the function of the promoter of the present invention by linking other expression control sequences to the promoter of the present invention. Examples of such expression control sequences include enhancer sequences, repressor sequences, insulator sequences, and the like. The promoter of the present invention includes several cis-element sequences that control the expression of genes related to the above-ground specific position of the trunk as well as cell wall biosynthesis as functional characteristics. For the purpose of using the cis element sequence contained in the promoter of the present invention, it is also possible to insert a part of the promoter of the present invention into another promoter and modify the function of the promoter.

また、本発明は、植物の木繊維細胞壁形成に関わるタンパク質をコードするDNAの発現を抑制するためのDNAを提供する。内在性遺伝子の発現を抑制するためのDNAの好ましい態様としては、本発明の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、本発明の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、RNAi効果または共抑制効果により、本発明のDNAの発現を抑制するRNAをコードするDNA、本発明のDNAの転写産物に対してドミナントネガティブな形質を有するタンパク質をコードするDNA等を例示することができる。上記「内在性遺伝子の発現抑制」には、遺伝子の転写の抑制、および/または該遺伝子からコードされるタンパク質への翻訳の抑制が含まれる。また、該遺伝子の発現の完全な停止のみならず発現の減少も含まれる。   The present invention also provides a DNA for suppressing the expression of a DNA encoding a protein involved in plant fiber fiber cell wall formation. Preferred embodiments of the DNA for suppressing the expression of the endogenous gene include a DNA encoding an antisense RNA complementary to the transcription product of the DNA of the present invention, and a ribozyme that specifically cleaves the transcription product of the DNA of the present invention. DNA encoding RNA having activity, DNA encoding RNA that suppresses expression of the DNA of the present invention due to RNAi effect or co-suppression effect, and protein having a dominant negative trait for the transcription product of DNA of the present invention Examples include DNA to be encoded. The above “suppression of endogenous gene expression” includes suppression of gene transcription and / or suppression of translation from the gene into a protein encoded by the gene. Also included is a decrease in expression as well as complete cessation of expression of the gene.

植物における特定の内在性遺伝子の発現を抑制する方法としては、アンチセンス技術を利用する方法が当業者に最もよく利用されている。植物細胞におけるアンチセンス効果は、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をエッカーらが示したことで初めて実証された(Ecker, JR. & Davis, RW., Proc Natl Acad Sci USA, 1986, 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の発現により標的遺伝子の発現が低下した例が報告されており(van der Krol AR. et al., Nature, 1988, 333, 866.)、現在では、アンチセンス技術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。   As a method for suppressing the expression of a specific endogenous gene in a plant, a method using an antisense technique is most often used by those skilled in the art. The antisense effect in plant cells was demonstrated for the first time by Ecker et al. Showing that antisense RNA introduced by electroporation exhibits an antisense effect in plants (Ecker, JR. & Davis, RW., Proc Natl Acad Sci USA, 1986, 83, 5372.). Since then, tobacco and petunia have been reported to have decreased target gene expression due to antisense RNA expression (van der Krol AR. Et al., Nature, 1988, 333, 866.). Sense technology has been established as a means to suppress gene expression in plants.

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作られた部位とのハイブリッド形成による転写阻害、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におけるハイブリッド形成によるスプライシング阻害、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阻害、mRNAとのハイブリッド形成による核から細胞質への移行阻害、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阻害、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阻害、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阻害、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害、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阻害などである。このようにアンチセンス核酸は、転写、スプライシングまたは翻訳など様々な過程を阻害することで、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, 1993, 319-347.)。   There are several factors as described below for the action of an antisense nucleic acid to suppress the expression of a target gene. Inhibition of transcription initiation by triplex formation, inhibition of transcription by hybridization with a site where an open loop structure was locally created by RNA polymerase, inhibition of transcription by hybridization with RNA undergoing synthesis, intron and exon Splicing inhibition by hybridization at splice point, splicing inhibition by hybridization with spliceosome formation site, inhibition of translocation from nucleus to cytoplasm by hybridization with mRNA, hybridization with capping site and poly (A) addition site Inhibition of splicing, translation initiation inhibition by hybridization with the translation initiation factor binding site, translation inhibition by hybridization with the ribosome binding site in the vicinity of the initiation codon, peptation by hybridization with the mRNA translation region and polysome binding site Elongation inhibition of de chain, and gene expression inhibition by hybrid formation at sites of interaction between nucleic acids and proteins, and the like. In this way, antisense nucleic acids suppress the expression of target genes by inhibiting various processes such as transcription, splicing, and translation (Hirashima and Inoue, Shinsei Kagaku Kogaku 2 Nucleic acid IV gene replication and expression, Japan biochemicalization) (Academic Society, Tokyo Chemical Doujin, 1993, 319-347).

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により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と考えられる。また、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することができる。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、公知の方法を用いることで、所望の植物へ形質転換できる。アンチセンスDNAの配列は、形質転換され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抑制できる限りにおいて、完全に相補的でなくてもよい。転写されたRNAは、標的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標的遺伝子の発現を効果的に抑制するには、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。   The antisense sequence used in the present invention may suppress the expression of the target gene by any of the actions described above. As one embodiment, if an antisense sequence complementary to the untranslated region near the 5 ′ end of the mRNA of the gene is designed, it is considered effective for inhibiting the translation of the gene. In addition, a sequence complementary to the coding region or the 3 ′ untranslated region can also be used. As described above, a DNA containing an antisense sequence of a non-translated region as well as a translated region of a gene is also included in the antisense DNA used in the present invention. The antisense DNA to be used is linked downstream of a suitable promoter, and preferably a sequence containing a transcription termination signal is linked on the 3 ′ side. The DNA thus prepared can be transformed into a desired plant by using a known method. The sequence of the antisense DNA is preferably a sequence complementary to the endogenous gene or a part thereof possessed by the plant to be transformed, but is not completely complementary as long as the gene expression can be effectively suppressed. May be. The transcribed RNA preferably has a complementarity of 90% or more, most preferably 95% or more, to the transcript of the target gene. In order to effectively suppress the expression of the target gene using the antisense sequence, the length of the antisense DNA is at least 15 bases, preferably 100 bases or more, more preferably 500 bases or more. The length of the antisense DNA usually used is shorter than 5 kb, preferably shorter than 2.5 kb.

また、内在性遺伝子の発現の抑制は、リボザイム、または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分子のことを指す。リボザイムには種々の活性を有するものが存在するが、中でもRNAを切断する酵素としてのリボザイムに焦点を当てた研究により、RNAを部位特異的に切断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RNase Pに含まれるM1 RNA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, 蛋白質核酸酵素, 1990, 35, 2191.)。   In addition, suppression of endogenous gene expression can be performed using ribozymes or DNA encoding ribozymes. A ribozyme refers to an RNA molecule having catalytic activity. Some ribozymes have a variety of activities, but research focusing on ribozymes as enzymes that cleave RNA has made it possible to design ribozymes that cleave RNA in a site-specific manner. Some ribozymes have a size of 400 nucleotides or more, such as group I intron type and M1 RNA contained in RNase P, but some have an active domain of about 40 nucleotides called hammerhead type or hairpin type. (Makoto Koizumi and Eiko Otsuka, Protein Nucleic Acid Enzymes, 1990, 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という配列のC15の3'側を切断するが、その活性にはU14とA9との塩基対形成が重要とされ、C15の代わりにA15またはU15でも切断され得ることが示されている(Koizumi, M. et al., FEBS Lett, 1988, 228, 228.)。基質結合部位が標的部位近傍のRNA配列と相補的なリボザイムを設計すれば、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できる(Koizumi, M. et al., FEBS Lett, 1988, 239, 285.、小泉誠および大塚栄子, 蛋白質核酸酵素, 1990, 35, 2191.、Koizumi, M. et al., Nucl Acids Res, 1989, 17, 7059.)。例えば、植物体の木繊維細胞壁形成に関わるタンパク質をコードするDNAのコード領域中には、標的となり得る部位が複数存在する。   For example, the self-cleaving domain of the hammerhead ribozyme cleaves 3 ′ of C15 in the sequence G13U14C15, but base pairing between U14 and A9 is important for its activity, and instead of C15, A15 or U15 However, it has been shown that it can be cleaved (Koizumi, M. et al., FEBS Lett, 1988, 228, 228.). By designing a ribozyme whose substrate binding site is complementary to the RNA sequence in the vicinity of the target site, it is possible to create a restriction enzyme-like RNA-cleaving ribozyme that recognizes the sequence UC, UU or UA in the target RNA (Koizumi, M. et al., FEBS Lett, 1988, 239, 285., Makoto Koizumi and Eiko Otsuka, Protein Nucleic Acid Enzymes, 1990, 35, 2191., Koizumi, M. et al., Nucl Acids Res, 1989, 17, 7059 .). For example, there are a plurality of sites that can be targets in the coding region of DNA that encodes a protein involved in the formation of plant fiber fiber walls.

また、ヘアピン型リボザイムも本発明の目的に有用である。このリボザイムは、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(Buzayan, JM., Nature, 1986, 323, 349.)。ヘアピン型リボザイムからも、標的特異的なRNA切断リボザイムを作出できることが示されている(Kikuchi, Y. & Sasaki, N., Nucl Acids Res, 1991, 19, 6751.、菊池洋, 化学と生物, 1992, 30, 112.)。   Hairpin ribozymes are also useful for the purposes of the present invention. This ribozyme is found, for example, in the minus strand of satellite RNA of tobacco ring spot virus (Buzayan, JM., Nature, 1986, 323, 349.). It has been shown that hairpin ribozymes can also produce target-specific RNA-cleaving ribozymes (Kikuchi, Y. & Sasaki, N., Nucl Acids Res, 1991, 19, 6751., Hiroshi Kikuchi, Chemistry and Biology, 1992, 30, 112.).

標的を切断できるように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。このとき、転写されたRNAの5'端や3'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ることがあるが、こういった場合は、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(Taira, K. et al., Protein Eng, 1990, 3, 733.、Dzianott, AM. & Bujarski, JJ., Proc Natl Acad Sci USA, 1989, 86, 4823.、Grosshans, CA. & Cech, TR., Nucl Acids Res, 1991, 19, 3875.、Taira, K. et al., Nucl Acids Res, 1991, 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することで、より効果を高めることもできる(Yuyama, N. et al., Biochem Biophys Res Commun, 1992, 186, 1271.)。このように、リボザイムを用いて本発明における標的遺伝子の転写産物を特異的に切断することで、該遺伝子の発現を抑制することができる。   A ribozyme designed to cleave the target is linked to a promoter such as the cauliflower mosaic virus 35S promoter and a transcription termination sequence so that it is transcribed in plant cells. At this time, if an extra sequence is added to the 5 'or 3' end of the transcribed RNA, ribozyme activity may be lost. In such cases, RNA containing the transcribed ribozyme may be lost. It is also possible to place another trimming ribozyme that acts in cis on the 5 ′ side or 3 ′ side of the ribozyme portion to accurately excise only the ribozyme portion from the protein (Taira, K. et al., Protein Eng, 1990). , 3, 733., Dzianott, AM. & Bujarski, JJ., Proc Natl Acad Sci USA, 1989, 86, 4823., Grosshans, CA. & Cech, TR., Nucl Acids Res, 1991, 19, 3875. Taira, K. et al., Nucl Acids Res, 1991, 19, 5125.). It is also possible to increase the effect by arranging such structural units in tandem so that multiple sites in the target gene can be cleaved (Yuyama, N. et al., Biochem Biophys Res Commun, 1992 , 186, 1271.). Thus, the expression of the gene can be suppressed by specifically cleaving the transcript of the target gene in the present invention using a ribozyme.

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二本鎖RNAを用いたRNA干渉(RNA interferance;RNAi)によっても行うことができる。RNAiとは、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のことを指す。RNAiの機構の詳細は明らかではないが、最初に導入した二本鎖RNAが小片に分解され、何らかの形で標的遺伝子の指標となることにより、標的遺伝子が分解されると考えられている。RNAiは植物においても効果を奏することが知られている(Chuang, CF. & Meyerowitz, EM., Proc Natl Acad Sci USA, 2000, 97, 4985.)。例えば、ユーカリ種間の木繊維性質の違いを制御するタンパク質をコードするDNAの発現をRNAiにより抑制するためには、配列番号:1〜34のいずれかに記載の塩基配列、または、これらと類似した配列を有する二本鎖RNAを目的の植物へ導入すればよい。RNAi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、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。   Inhibition of endogenous gene expression can also be carried out by RNA interference (RNAi) using double-stranded RNA having the same or similar sequence as the target gene sequence. RNAi refers to a phenomenon in which, when a double-stranded RNA having the same or similar sequence as a target gene sequence is introduced into a cell, the expression of the introduced foreign gene and target endogenous gene are both suppressed. Although the details of the RNAi mechanism are not clear, it is thought that the first introduced double-stranded RNA is decomposed into small pieces, and becomes an indicator of the target gene in some form, so that the target gene is decomposed. RNAi is known to have an effect in plants (Chuang, CF. & Meyerowitz, EM., Proc Natl Acad Sci USA, 2000, 97, 4985.). For example, in order to suppress the expression of DNA encoding a protein that controls the difference in wood fiber properties between Eucalyptus species by RNAi, the base sequence described in any one of SEQ ID NOs: 1-34 or similar thereto What is necessary is just to introduce | transduce into a target plant double stranded RNA which has the sequence | arrangement. The gene used for RNAi need not be completely identical to the target gene, but has at least 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more sequence identity. . The sequence identity can be determined by the method described above.

内在性遺伝子の発現の抑制は、標的遺伝子配列と同一もしくは類似した配列を有するDNAの形質転換によって起こる共抑制によっても達成できる。「共抑制」とは、植物に標的内在性遺伝子と同一も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のことを指す。共抑制の機構の詳細は明らかではないが、少なくともその機構の一部はRNAiの機構と重複していると考えられている。共抑制も植物において観察される(Smyth, DR., Curr Biol, 1997, 7, R793.、Martienssen, R., Curr Biol, 1996, 6, 810.)。例えば、植物体における木繊維形成を制御するタンパク質をコードするDNAが共抑制された植物体を得るためには、該DNA、または、これら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、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。   Suppression of endogenous gene expression can also be achieved by co-suppression caused by transformation of DNA having the same or similar sequence as the target gene sequence. “Co-suppression” is a phenomenon in which the expression of the introduced foreign gene and target endogenous gene is both suppressed when a gene having the same or similar sequence as the target endogenous gene is introduced into a plant by transformation. Point to. The details of the mechanism of co-suppression are not clear, but at least part of the mechanism is thought to overlap with that of RNAi. Co-suppression is also observed in plants (Smyth, DR., Curr Biol, 1997, 7, R793., Martienssen, R., Curr Biol, 1996, 6, 810.). For example, in order to obtain a plant body in which a DNA encoding a protein that controls the formation of wood fibers in the plant body is co-suppressed, a vector prepared so that the DNA or a DNA having a similar sequence can be expressed. What is necessary is just to transform DNA into the target plant. The gene used for co-suppression does not have to be completely identical to the target gene, but at least 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, most preferably 95% or more. Have. The sequence identity can be determined by the method described above.

さらに、本発明における内在性遺伝子の発現の抑制は、標的遺伝子がコードするタンパク質に対してドミナントネガティブの形質を有するタンパク質をコードする遺伝子を、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タンパク質をコードする遺伝子」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タンパク質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指す。   Furthermore, the suppression of the expression of the endogenous gene in the present invention can also be achieved by transforming a gene encoding a protein having a dominant negative character with respect to the protein encoded by the target gene into a plant. “A gene encoding a protein having a dominant negative character” refers to a gene having a function of eliminating or reducing the activity of an endogenous wild-type protein inherent in a plant by expressing the gene. .

また、本発明は、上記DNAを含む組換えベクターを提供する。本発明のベクターとしては、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、pUC誘導体などの大腸菌で増幅可能なベクター、pBI101(クロンテック社)などのように大腸菌とアグロバクテリウムの双方で増幅可能なシャトルベクターなどが挙げられる。また、植物ウイルス、例えば、カリフラワーモザイクウイルスをベクターとして利用することもできる。   The present invention also provides a recombinant vector containing the above DNA. The vector of the present invention is not particularly limited as long as it contains a promoter sequence that can be transcribed in plant cells and a terminator sequence that includes a polyadenylation site necessary for stabilization of the transcription product. Examples of amplifiable vectors include shuttle vectors that can be amplified by both E. coli and Agrobacterium, such as pBI101 (Clontech). Plant viruses such as cauliflower mosaic virus can also be used as vectors.

本発明のベクターは、例えば、ベクターの所定の部分に本発明のプロモーターDNAや所望の遺伝子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DNAを結合あるいは挿入して得ることができる。なお、プロモーターをベクターに挿入する方法は、通常の遺伝子をベクターに挿入する方法に従う。この組換えベクターのプロモーターに所望の遺伝子を機能的に接続することで遺伝子発現用の発現ベクターを得ることができる。   The vector of the present invention can be obtained, for example, by binding or inserting a promoter DNA of the present invention or a promoter DNA for constitutively or inductively expressing a desired gene into a predetermined part of the vector. In addition, the method of inserting a promoter into a vector follows the method of inserting a normal gene into a vector. An expression vector for gene expression can be obtained by functionally connecting a desired gene to the promoter of this recombinant vector.

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(Odell et al., Nature, 1985, 313, 810.)、イネのアクチンプロモーター(Zhang et al., Plant Cell, 1991, 3, 1155.)、トウモロコシのユビキチンプロモーター(Cornejo et al., Plant Mol. Biol., 1993, 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(Xu et al., Plant Mol.Biol., 1996, 30, 387.)やタバコのPRタンパク質遺伝子のプロモーター(Ohshima et al., Plant Cell, 1990, 2, 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(Aguan et al., Mol. Gen Genet., 1993, 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(Van Breusegem et al., Planta, 1994, 193, 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(Nundy et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1990, 87, 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-Lefert et al., EMBO J., 1989, 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(Walker et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1987, 84, 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。   Examples of promoters for constitutive expression include cauliflower mosaic virus 35S promoter (Odell et al., Nature, 1985, 313, 810.), rice actin promoter (Zhang et al., Plant Cell, 1991, 3, 1155.), corn ubiquitin promoter (Cornejo et al., Plant Mol. Biol., 1993, 23, 567.). In addition, promoters for inducible expression are known to be expressed by external factors such as infection and invasion of filamentous fungi, bacteria, and viruses, low temperature, high temperature, drying, ultraviolet irradiation, and spraying of specific compounds. Promoters and the like. Examples of such promoters include the rice chitinase gene promoter (Xu et al., Plant Mol. Biol., 1996, 30, 387.) expressed by infection and invasion of filamentous fungi, bacteria, and viruses, and tobacco PR. Promoter of protein gene (Ohshima et al., Plant Cell, 1990, 2, 95.), promoter of rice “lip19” gene induced by low temperature (Aguan et al., Mol. Gen Genet., 1993, 240, 1.) The rice hsp80 and hsp72 gene promoters induced by high temperature (Van Breusegem et al., Planta, 1994, 193, 57.) and the Arabidopsis rab16 gene induced by drought Promoter (Nundy et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1990, 87, 1406.), the promoter of parsley chalcone synthase gene induced by ultraviolet irradiation (Schulze-Lefert et al., EMBO) J., 1989, 8, 651.), induced under anaerobic conditions Alcohol dehydrogenase gene promoter of corn that (Walker et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1987, 84, 6624.), and the like. The rice chitinase gene promoter and tobacco PR protein gene promoter are also induced by specific compounds such as salicylic acid, and “rab16” is also induced by spraying the plant hormone abscisic acid.

また、本発明のDNAの導入により形質転換した細胞を効率的に選択するために、上記組み換えベクターは、適当な選抜マーカー遺伝子を含む、もしくは選抜マーカー遺伝子を含むプラスミドベクターと共に細胞へ導入するのが好ましい。この目的に使用する選抜マーカー遺伝子は、例えば抗生物質ハイグロマイシンに耐性であるハイグロマイシンホスホトランスフェラーゼ遺伝子、カナマイシンまたはゲンタマイシンに耐性であるネオマイシンホスホトランスフェラーゼ、および除草剤ホスフィノスリシンに耐性であるアセチルトランスフェラーゼ遺伝子等が挙げられる。   Further, in order to efficiently select cells transformed by introduction of the DNA of the present invention, the above recombinant vector may be introduced into cells together with a suitable selection marker gene or a plasmid vector containing a selection marker gene. preferable. Selectable marker genes used for this purpose include, for example, the hygromycin phosphotransferase gene resistant to the antibiotic hygromycin, the neomycin phosphotransferase resistant to kanamycin or gentamicin, and the acetyltransferase gene resistant to the herbicide phosphinothricin. Etc.

また、本発明は、本発明のベクターが導入された形質転換植物細胞を提供する。本発明のベクターが導入される細胞としては特に制限はなく、例えば、イネ、トウモロコシ、コムギ、オオムギ、ライムギ、ジャガイモ、タバコ、サトウダイコン、サトウキビ、ナタネ、ダイズ、ヒマワリ、ワタ、オレンジ、ブドウ、モモ、ナシ、リンゴ、トマト、ハクサイ、キャベツ、ダイコン、ニンジン、カボチャ、キュウリ、メロン、パセリ、ラン、キク、ユリ、サフラン、などの植物の細胞が挙げられるが、ユーカリ、マツ、アカシヤ、ポプラ、スギ、ヒノキ、タケ、イチイなどの樹木が望ましい。また、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。   The present invention also provides a transformed plant cell into which the vector of the present invention has been introduced. The cell into which the vector of the present invention is introduced is not particularly limited, and examples thereof include rice, corn, wheat, barley, rye, potato, tobacco, sugar beet, sugar cane, rapeseed, soybean, sunflower, cotton, orange, grape, peach , Pear, apple, tomato, cabbage, cabbage, radish, carrot, pumpkin, cucumber, melon, parsley, orchid, chrysanthemum, lily, saffron, etc., but eucalyptus, pine, red pepper, poplar, cedar Trees such as cypress, bamboo, and yew are desirable. In addition to cultured cells, the plant cells of the present invention include cells in the plant body. Also included are protoplasts, shoot primordia, multi-buds, and hairy roots.

上記発現ベクターを宿主植物細胞中に導入するために、さまざまな手法を用いることができる。これらの手法には、形質転換因子としてアグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)または、アグロバクテリウム・リゾゲネス(Agrobacterium rhizogenes)を用いたT-DNAによる植物細胞の形質転換方法のほかに、プロトプラストへの直接導入(プロトプラストに電気パルス処理してDNAを植物細胞へ導入するエレクトロポレーション法や、リポソームなどとプロトプラストとの融合法、マイクロインジェクション法、ポリエチレングリコール法など)、パーティクルガン法などが挙げられる。   Various techniques can be used to introduce the expression vector into a host plant cell. These methods include transformation of plant cells with T-DNA using Agrobacterium tumefaciens or Agrobacterium rhizogenes as a transforming factor, as well as protoplast transformation. Examples include direct introduction (electroporation method in which DNA is introduced into plant cells by electric pulse treatment of protoplasts, fusion method of liposomes and protoplasts, microinjection method, polyethylene glycol method, etc.), particle gun method, and the like.

また、植物ウイルスをベクターとして利用することによって、目的遺伝子を植物体に導入することができる。利用可能な植物ウイルスとしては、例えば、カリフラワーモザイクウイルスが挙げられる。すなわち、まず、ウイルスゲノムを大腸菌由来のベクターなどに挿入して組換え体を調製した後、ウイルスのゲノム中に、これらの目的遺伝子を挿入する。このようにして修飾されたウイルスゲノムを制限酵素によって該組換え体から切り出し、植物体に接種することによって、これらの目的遺伝子を植物体に導入することができる(Hohnら(1982)、Molecular Biology of Plant Tumors(Academic Press、New York)pp549、米国特許第4,407,956号明細書)。植物細胞や植物体へのベクター導入の手法は、これらのみに限定されず、その他の可能性も含まれる。   In addition, a target gene can be introduced into a plant by using a plant virus as a vector. Examples of plant viruses that can be used include cauliflower mosaic virus. That is, first, a viral genome is inserted into a vector derived from E. coli to prepare a recombinant, and then these target genes are inserted into the viral genome. These target genes can be introduced into a plant by excising the viral genome thus modified from the recombinant with a restriction enzyme and inoculating the plant (Hohn et al. (1982) Molecular Biology). of Plant Tumors (Academic Press, New York) pp549, US Pat. No. 4,407,956). The method of introducing a vector into a plant cell or plant body is not limited to these, but includes other possibilities.

プロトプラストへの直接導入では、必要とされるベクターに制限はない。例えば、pUC誘導体のような単純なプラスミドを用いることができる。目的の遺伝子を植物細胞に導入する方法によっては、他のDNA配列が必要になることもある。例えば、TiまたはRiプラスミドを植物細胞の形質転換に用いる場合には、TiおよびRiプラスミドのT-DNA領域の少なくとも右の端の配列、大抵は両側の端の配列を、導入されるべき遺伝子の隣接領域となるように接続しなければならない。   For direct introduction into protoplasts, there is no restriction on the required vector. For example, a simple plasmid such as a pUC derivative can be used. Depending on the method of introducing the gene of interest into the plant cell, other DNA sequences may be required. For example, when a Ti or Ri plasmid is used for transformation of a plant cell, the sequence of at least the right end of the T-DNA region of the Ti and Ri plasmid, most often the sequence of both ends, is inserted into the gene to be introduced. It must be connected so that it is adjacent.

アグロバクテリウム属菌を形質転換に用いる場合には、導入すべき遺伝子を、特別のプラスミド、すなわち中間ベクターまたはバイナリーベクターの中にクローニングする必要がある。中間ベクターはアグロバクテリウム属菌の中では複製されない。中間ベクターは、ヘルパープラスミドあるいはエレクトロポレーションによってアグロバクテリウム属菌の中に移行される。中間ベクターは、T-DNAの配列と相同な領域をもつため、相同的組換えによって、アグロバクテリウム属菌のTiまたはRiプラスミド中に取り込まれる。宿主として使われるアグロバクテリウム属菌には、vir領域が含まれている必要がある。通常TiまたはRiプラスミドにvir領域が含まれており、その働きにより、T-DNAを植物細胞に移行させることができる。   When Agrobacterium is used for transformation, it is necessary to clone the gene to be introduced into a special plasmid, that is, an intermediate vector or a binary vector. Intermediate vectors are not replicated in Agrobacterium. The intermediate vector is transferred into Agrobacterium by helper plasmid or electroporation. Since the intermediate vector has a region homologous to the sequence of T-DNA, it is incorporated into an Agrobacterium Ti or Ri plasmid by homologous recombination. Agrobacterium used as a host must contain a vir region. The Ti or Ri plasmid usually contains the vir region, and T-DNA can be transferred to plant cells by its function.

一方、バイナリーベクターはアグロバクテリウム属菌の中で複製、維持され得るので、ヘルパープラスミドあるいはエレクトロポレーション法によってアグロバクテリウム属菌中に取り込まれると、宿主のvir領域の働きによって、バイナリーベクター上のT-DNAを植物細胞に移行させることができる。   On the other hand, binary vectors can be replicated and maintained in Agrobacterium, so when incorporated into Agrobacterium by a helper plasmid or electroporation, the host vir region causes Of T-DNA can be transferred to plant cells.

なお、このようにして得られた中間ベクターまたはバイナリーベクター、及びこれを含む大腸菌やアグロバクテリウム属菌等の微生物も本発明の対象である。   The intermediate vector or binary vector thus obtained and microorganisms such as Escherichia coli and Agrobacterium are also objects of the present invention.

また、本発明は、上記の形質転換植物細胞から再分化した形質転換植物体、該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、および該形質転換植物体の繁殖材料を提供する。このような形質転換植物体は、植物種によって細胞壁成分や細胞形態形成が改変された有用な形質転換植物体である。本発明における細胞壁成分の改変としては、特に制限されるものではなく、例えば、高セルロース、低リグニン、細胞壁の厚いもの、薄いもの、繊維長の長いもの、短いもの等様々な量的かつ質的な変化が挙げられる。また、細胞形態の改変としては、細胞伸長の変化、細胞の大きさの変化(体積の量的変化)などが例示できるが、これらに限定されるものではない。   The present invention also provides a transformed plant regenerated from the transformed plant cell, a transformed plant that is a descendant or clone of the transformed plant, and a propagation material for the transformed plant. Such a transformed plant is a useful transformed plant in which cell wall components and cell morphogenesis are modified depending on the plant species. The modification of the cell wall component in the present invention is not particularly limited, and various quantitative and qualitative properties such as high cellulose, low lignin, a thick cell wall, a thin cell, a long fiber, a short one, etc. Changes. Examples of the modification of the cell morphology include, but are not limited to, changes in cell elongation and changes in cell size (quantitative change in volume).

本発明における形質転換植物体は、例えば、植物種によって細胞壁合成量増大による植物の成長量の増加、繊維細胞形態の変化、農作物の有用成分の増加などの新たな価値を有する植物として有用である。また、細胞壁合成制御による新素材の開発、飼料作物の消化吸収効率の増加、繊維細胞形態の変化などの新たな価値を有する植物として有用である。   The transformed plant in the present invention is useful as a plant having new value such as an increase in plant growth due to an increase in the amount of cell wall synthesis, a change in fiber cell morphology, an increase in useful components of crops, etc., depending on the plant species. . Moreover, it is useful as a plant having new value such as development of a new material by controlling cell wall synthesis, increase of digestion and absorption efficiency of forage crops, and change of fiber cell morphology.

本発明において「形質転換植物体」とは、上述した形質転換植物細胞を有する植物体であり、例えば、上記形質転換細胞から再生された形質転換植物体がこれに含まれる。形質転換された植物細胞から個体を再生する方法は植物細胞の種類により異なるが、例えばイネではFujimuraら(Fujimura et al., Plant Tissue Culture Lett., 2,74,1995)の方法、トウモロコシでは、Shillitoら(Shillito et al., Bio/Technology, 7, 581,1989)の方法、ジャガイモでは、Visserら(Visser et al., Theor. Appl. Genet., 78, 589, 1989)の方法、シロイヌナズナではAkamaらの方法(Akama et al., Plant Cell Rep., 12, 7, 1992)ユーカリでは土肥らの方法(特願平11-127025)が挙げられる。これらの方法により作出された形質転換植物体またはその繁殖媒体(例えば種子、塊茎、切穂など)から得た形質転換植物体は本発明の対象である。   In the present invention, the “transformed plant” is a plant having the above-described transformed plant cell, and includes, for example, a transformed plant regenerated from the transformed cell. The method of regenerating an individual from transformed plant cells varies depending on the type of plant cell. For example, in rice, the method of Fujimura et al. (Fujimura et al., Plant Tissue Culture Lett., 2,74,1995), in maize, Shillito et al. (Shillito et al., Bio / Technology, 7, 581,1989), in potato, Visser et al., Theor. Appl. Genet., 78, 589, 1989, in Arabidopsis Akama et al. (Akama et al., Plant Cell Rep., 12, 7, 1992) Eucalyptus includes a method of Toi et al. (Japanese Patent Application No. 11-127025). A transformed plant produced by these methods or a transformed plant obtained from its propagation medium (for example, seeds, tubers, cut ears, etc.) is the subject of the present invention.

本発明は、植物、特に樹木の木繊維細胞壁形成に関わる遺伝子群と、或いはこれらの相同体、或いはこれらの遺伝子に連なるプロモーター領域を有する発現ベクターを宿主細胞に導入して形質転換細胞を得て、該形質転換細胞から形質転換植物体を再生し、得られた形質転換植物体から植物種子を得て、該植物種子から植物体を生産する工程を含む。   The present invention provides a transformed cell by introducing into a host cell an expression vector having a gene group involved in plant fiber cell wall formation, particularly a tree, homologues thereof, or a promoter region linked to these genes. And a step of regenerating a transformed plant from the transformed cell, obtaining a plant seed from the resulting transformed plant, and producing the plant from the plant seed.

形質転換植物体から植物種子を得る工程とは、例えば、形質転換植物体を発根培地から採取し、水を含んだ土を入れたポットに移植し、一定温度下で生育させて、花を形成させ、最終的に種子を形成させる工程を指す。また、種子から植物体を生産する工程とは、例えば、形質転換植物体上で形成された種子が成熟したところで、単離して、水を含んだ土に播種し、一定温度、照度下で生育させることにより、植物体を生産する工程をいう。   The step of obtaining plant seeds from a transformed plant is, for example, collecting the transformed plant from a rooting medium, transplanting it into a pot containing water-containing soil, growing it at a constant temperature, and It refers to the process of forming and finally forming seeds. The process of producing a plant from seeds is, for example, when the seed formed on the transformed plant is matured, isolated, sown in soil containing water, and grown under constant temperature and illuminance. This is a process for producing a plant body.

なお、形質転換植物体中の導入された外来DNAまたは核酸の存在は、公知のPCR法やサザンハイブリダイゼーション法によって、または植物体中の核酸の塩基配列を解析することによって確認することができる。この場合、形質転換植物体からのDNAまたは核酸の抽出は、公知のJ.Sambrookらの方法(Molecular Cloning, 第2版, Cold SpringHarbor laboratory Press, 1989)に準じて実施することができる。   The presence of the introduced foreign DNA or nucleic acid in the transformed plant body can be confirmed by a known PCR method or Southern hybridization method, or by analyzing the base sequence of the nucleic acid in the plant body. In this case, DNA or nucleic acid can be extracted from the transformed plant according to a known method by J. Sambrook et al. (Molecular Cloning, 2nd edition, Cold Spring Harbor laboratory Press, 1989).

植物体中に存在する本発明のDNAを、PCR法を用いて解析する場合には、上記のように再生植物体から抽出した核酸を鋳型として増幅反応を行う。また、本発明のDNAの塩基配列に従って適当に選択された塩基配列をもつ合成したオリゴヌクレオチドをプライマーとして用い、これらを混合させた反応液中おいて増幅反応を行うこともできる。増幅反応においては、DNAの変性、アニーリング、伸張反応を数十回繰り返すと、本発明のDNA配列を含むDNA断片の増幅生成物を得ることができる。増幅生成物を含む反応液を、例えばアガロース電気泳動にかけると、増幅された各種のDNA断片が分画されて、そのDNA断片が本発明のDNAに対応することを確認することが可能である。   When the DNA of the present invention present in the plant body is analyzed using the PCR method, the amplification reaction is performed using the nucleic acid extracted from the regenerated plant body as a template as described above. Alternatively, an amplification reaction can be carried out in a reaction solution in which these are mixed using a synthesized oligonucleotide having a base sequence appropriately selected according to the base sequence of the DNA of the present invention as a primer. In the amplification reaction, when the DNA denaturation, annealing, and extension reactions are repeated several tens of times, an amplification product of a DNA fragment containing the DNA sequence of the present invention can be obtained. When the reaction solution containing the amplification product is subjected to, for example, agarose electrophoresis, it is possible to confirm that the amplified DNA fragments are fractionated and the DNA fragments correspond to the DNA of the present invention. .

一旦、染色体内に本発明の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。   Once a transformed plant into which the DNA of the present invention has been introduced into the chromosome is obtained, offspring can be obtained from the plant by sexual reproduction or asexual reproduction. It is also possible to obtain propagation materials (for example, seeds, fruits, cuttings, tubers, tuberous roots, strains, callus, protoplasts, etc.) from the plant and its descendants or clones, and mass-produce the plant based on them. It is.

また本発明は、配列番号:1〜34、101〜111に記載の塩基配列の全部又は一部を増幅するプライマーを提供する。本発明のプライマーは、本発明の検査方法に使用することが可能である。本発明のプライマーは、本発明のDNAまたはその相補鎖の少なくとも一部を増幅しうるものであれば、特に制限されるものではないが、その長さは通常15bp〜100bpであり、好ましくは16bp〜31bpであり、さらに好ましくは、例えば、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、31ヌクレオチドである。本発明のプライマーは、3'側の領域は相補的とし、5'側には制限酵素認識配列やタグなどを付加してもよい。   The present invention also provides a primer for amplifying all or part of the base sequence described in SEQ ID NOs: 1-34, 101-111. The primer of the present invention can be used in the inspection method of the present invention. The primer of the present invention is not particularly limited as long as it can amplify at least a part of the DNA of the present invention or its complementary strand, but its length is usually 15 bp to 100 bp, preferably 16 bp. It is ˜31 bp, and more preferably, for example, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 31 nucleotides. In the primer of the present invention, the 3 ′ region may be complementary, and a restriction enzyme recognition sequence or a tag may be added to the 5 ′ side.

さらに本発明は、配列番号:1〜34、101〜111に記載の塩基配列の全部又は一部を増幅するプライマーセットを提供する。具体的には、本発明のプライマーセットとしては、
(a)配列番号:69に記載の塩基配列からなるDNAおよび配列番号:70に記載の塩基配列からなるDNA(配列番号:3に記載の塩基配列の全部または一部を検出するプライマーセット)、
(b)配列番号:71に記載の塩基配列からなるDNAおよび配列番号:72に記載の塩基配列からなるDNA(配列番号:6に記載の塩基配列の全部または一部を検出するプライマーセット)、
(c)配列番号:73に記載の塩基配列からなるDNAおよび配列番号:74に記載の塩基配列からなるDNA(配列番号:11に記載の塩基配列の全部または一部を検出するプライマーセット)、
(d)配列番号:75に記載の塩基配列からなるDNAおよび配列番号:76に記載の塩基配列からなるDNA(配列番号:14に記載の塩基配列の全部または一部を検出するプライマーセット)、
(e)配列番号:77に記載の塩基配列からなるDNAおよび配列番号:78に記載の塩基配列からなるDNA(配列番号:19に記載の塩基配列の全部または一部を検出するプライマーセット)、
(f)配列番号:79に記載の塩基配列からなるDNAおよび配列番号:80に記載の塩基配列からなるDNA(配列番号:23に記載の塩基配列の全部または一部を検出するプライマーセット)、
(g)配列番号:81に記載の塩基配列からなるDNAおよび配列番号:82に記載の塩基配列からなるDNA(配列番号:24に記載の塩基配列の全部または一部を検出するプライマーセット)、
(h)配列番号:83に記載の塩基配列からなるDNAおよび配列番号:84に記載の塩基配列からなるDNA(配列番号:25に記載の塩基配列の全部または一部を検出するプライマーセット)、
(i)配列番号:123に記載の塩基配列からなるDNAおよび配列番号:124に記載の塩基配列からなるDNA(配列番号:101に記載の塩基配列の全部または一部を検出するプライマーセット)、
(j)配列番号:125に記載の塩基配列からなるDNAおよび配列番号:126に記載の塩基配列からなるDNA(配列番号:102に記載の塩基配列の全部または一部を検出するプライマーセット)、
(k)配列番号:127に記載の塩基配列からなるDNAおよび配列番号:128に記載の塩基配列からなるDNA(配列番号:103に記載の塩基配列の全部または一部を検出するプライマーセット)、
(l)配列番号:129に記載の塩基配列からなるDNAおよび配列番号:130に記載の塩基配列からなるDNA(配列番号:104に記載の塩基配列の全部または一部を検出するプライマーセット)、
(m)配列番号:131に記載の塩基配列からなるDNAおよび配列番号:132に記載の塩基配列からなるDNA(配列番号:105に記載の塩基配列の全部または一部を検出するプライマーセット)、
(n)配列番号:133に記載の塩基配列からなるDNAおよび配列番号:134に記載の塩基配列からなるDNA(配列番号:106に記載の塩基配列の全部または一部を検出するプライマーセット)、
(o)配列番号:135に記載の塩基配列からなるDNAおよび配列番号:136に記載の塩基配列からなるDNA(配列番号:107に記載の塩基配列の全部または一部を検出するプライマーセット)、
(p)配列番号:137に記載の塩基配列からなるDNAおよび配列番号:138に記載の塩基配列からなるDNA(配列番号:108に記載の塩基配列の全部または一部を検出するプライマーセット)、
(q)配列番号:139に記載の塩基配列からなるDNAおよび配列番号:140に記載の塩基配列からなるDNA(配列番号:109に記載の塩基配列の全部または一部を検出するプライマーセット)、
(r)配列番号:141に記載の塩基配列からなるDNAおよび配列番号:142に記載の塩基配列からなるDNA(配列番号:110に記載の塩基配列の全部または一部を検出するプライマーセット)、
(s)配列番号:143に記載の塩基配列からなるDNAおよび配列番号:144に記載の塩基配列からなるDNA(配列番号:111に記載の塩基配列の全部または一部を検出するプライマーセット)、
を例示することが出来る。
Furthermore, this invention provides the primer set which amplifies all or one part of the base sequence of sequence number: 1-34, 101-111. Specifically, as the primer set of the present invention,
(A) DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 69 and DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 70 (primer set for detecting all or part of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 3),
(B) DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 71 and DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 72 (primer set for detecting all or part of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 6),
(C) DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 73 and DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 74 (primer set for detecting all or part of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 11),
(D) DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 75 and DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 76 (primer set for detecting all or part of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 14),
(E) DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 77 and DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 78 (primer set for detecting all or part of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 19),
(F) DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 79 and DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 80 (primer set for detecting all or part of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 23),
(G) DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 81 and DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 82 (primer set for detecting all or part of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 24),
(H) DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 83 and DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 84 (primer set for detecting all or part of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 25),
(I) DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 123 and DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 124 (primer set for detecting all or part of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 101),
(J) DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 125 and DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 126 (a primer set for detecting all or part of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 102),
(K) DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 127 and DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 128 (primer set for detecting all or part of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 103),
(L) DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 129 and DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 130 (primer set for detecting all or part of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 104),
(M) DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 131 and DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 132 (primer set for detecting all or part of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 105),
(N) DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 133 and DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 134 (primer set for detecting all or part of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 106),
(O) DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 135 and DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 136 (primer set for detecting all or part of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 107),
(P) DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 137 and DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 138 (primer set for detecting all or part of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 108),
(Q) DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 139 and DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 140 (primer set for detecting all or part of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 109),
(R) DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 141 and DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 142 (primer set for detecting all or part of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 110),
(S) DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 143 and DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 144 (primer set for detecting all or part of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 111),
Can be illustrated.

また上記のプライマー以外にも、当業者であれば、配列番号:1〜34、101〜111に記載の塩基配列を利用して、同様の機能を有するプライマーセットを作成することが可能である。本発明のプライマーには、このようなプライマーもまた含まれる。本発明のPCRプライマーは、当業者においては、例えば、自動オリゴヌクレオチド合成機等を利用して作製することができる。   In addition to the above primers, those skilled in the art can create a primer set having the same function by using the base sequences described in SEQ ID NOs: 1-34, 101-111. Such primers are also included in the primer of the present invention. The PCR primer of the present invention can be prepared by those skilled in the art using, for example, an automatic oligonucleotide synthesizer.

本発明はまた、上記プライマーセットを含む試薬を提供する。本発明の試薬は、本発明の検査方法に使用することが可能である。このような試薬には、上記に記載の検査方法に使用されるものを含みうる。例えば、本発明の遺伝子、プライマー、染色液等を挙げることができる。その他、蒸留水、塩、緩衝液、タンパク質安定剤、保存剤等が含まれていてもよい。   The present invention also provides a reagent comprising the above primer set. The reagent of the present invention can be used in the inspection method of the present invention. Such reagents may include those used in the above-described inspection methods. For example, the gene, primer, staining solution and the like of the present invention can be mentioned. In addition, distilled water, salt, buffer solution, protein stabilizer, preservative and the like may be contained.

本発明における形質転換植物体をクローン植林により大規模に育成することによって、セルロースを核にしたバイオマスの安定的供給が可能となる。現在、化石資源は工業生産において、原材料や燃料(エネルギー)として大量に使われている。特にエネルギー代替については、木質バイオマスを直接燃焼する(薪利用)ことが発展途上国で日常的に行われているが、これをさらに利用しやすい形態(アルコール:エチルアルコール)に変換することにより有効な対応が可能であると考えられる。実際、エタノールはブラジルなどでサトウキビの絞り汁等に由来する廃糖蜜からアルコール発酵により生産され、自動車燃料として用いられており、アメリカ、EUにおいてもサツマイモやトウモロコシのデンプンをいったん加水分解させブドウ糖にしてからアルコール発酵を行っている事例が増えている。アメリカでは1999年8月、「2010年までにバイオマスのエネルギー活用を一次エネルギー全体の10%に高める」と発表し、その目的のひとつが、バイオマスから精製したエタノールをガソリンに混ぜて使う方法である。具体的事例としては、トウモロコシを原料とするgasohol(ガソリンへのエタノールのブレンド割合が10%)というエタノール燃料であり、コーンベルト地帯を中心とする20州で使用され、米国の自動車燃料全体の約1%を占めており、砂糖キビの採れる特定の州ではガソリンの40%のシェアを占めており、アメリカ国内自動車全メーカーがgasoholを燃料として保証し、具体的にはゼネラルモーター社やクライスラー社はこの利用を推奨している。EUでは2010年に1990年レベルの8%の温室効果ガス削減をめざし、再生可能エネルギーのシェアを全エネルギーの12%にする計画が進行しており、自動車代替燃料については、2005年までに化石燃料の5%をバイオ燃料(生物資源由来の燃料)で代替するという目標を設定している。EUのエネルギー利用計画をみると、太陽電池(貢献度1%)、風力発電(同19%)、バイオマス・コージェネ(同80%)となっており、バイオマスに大きな期待が寄せられている。また、2015年にはエネルギー用のバイオ作物の栽培が、土地の最大利用面積を占める見込みとなっている。しかしながら、一方では食料増産の観点から、今後穀類やイモ類を大量に工業原料向けに消費することには限界がある。従って、本発明により例えば、セルロース含量が高いユーカリを大量に育成できれば、これから得られるリグノセルロースを原料に、酸加水分解あるいは酵素分解(セルラーゼ)工程によりグルコースを得、次いでアルコール発酵によりエタノールを大量に生産することが可能であり、このような工程の基礎技術は既に確立されている。さらに、グルコースを原料に生分解性プラスチック(ポリ乳酸)を生産する技術は既に確立されており、イモ類のデンプンを用いて工業生産規模での実用化が進展している。しかしながら、将来的には食糧である穀類に替わり、樹木由来のバイオマスが主流になることが予想される。尚、リグニンについても、実用化に関しては今後技術的な課題を克服する必要があるものの、プラスチックや接着剤などの用途が見込まれている。また、エネルギーの観点から述べると、リグニンは製紙産業のパルプ製造工程で化学的に分解され廃液(黒液と呼ばれる)中に含まれるが、廃液中より必要な薬品を抽出した後に、工場内の燃料として活用しており、別の言い方をすると既に燃料の一部を木質バイオマスに依存していることに他ならない。   By growing the transformed plant body in the present invention on a large scale by clone plantation, it is possible to stably supply biomass with cellulose as a core. At present, fossil resources are used in large quantities as raw materials and fuel (energy) in industrial production. In particular, for energy alternatives, wood biomass is directly combusted (using soot) on a daily basis in developing countries, but it is effective by converting it into a form (alcohol: ethyl alcohol) that is easier to use. It is considered that this is possible. In fact, ethanol is produced by alcoholic fermentation from waste molasses derived from sugarcane juice in Brazil, etc., and is used as an automobile fuel. In the United States and the EU, sweet potato and corn starch are once hydrolyzed into glucose. Examples of alcohol fermentation are increasing. In the United States in August 1999, the company announced that it will increase the energy use of biomass to 10% of the total primary energy by 2010, and one of its purposes is to use ethanol refined from biomass mixed with gasoline. . A specific example is an ethanol fuel called corn-based gasohol (the proportion of ethanol blended with gasoline is 10%), which is used in 20 states, mainly in the corn belt, It accounts for 1%, and in certain states where sugar millet can be used, it has a 40% share of gasoline. All US car manufacturers guarantee gasohol as fuel. Specifically, General Motors and Chrysler This use is recommended. In the EU, a plan to reduce the share of renewable energy to 12% of total energy with the aim of reducing greenhouse gas emissions by 10% in 1990 level in 2010 is in progress. The goal is to replace 5% of the fuel with biofuel (fuel derived from biological resources). Looking at the EU energy use plan, solar cells (contribution 1%), wind power generation (19%), and biomass cogeneration (80%) have shown great expectations for biomass. In 2015, the cultivation of energy bio-crop is expected to occupy the largest land use area. However, on the other hand, from the viewpoint of increasing food production, there is a limit to consuming large quantities of cereals and potatoes for industrial raw materials in the future. Therefore, for example, if eucalyptus having a high cellulose content can be grown in large quantities according to the present invention, lignocellulose obtained therefrom is used as a raw material, glucose is obtained by an acid hydrolysis or enzymatic decomposition (cellulase) process, and then ethanol is produced in large quantities by alcohol fermentation. It is possible to produce, and the basic technology of such a process has already been established. Furthermore, a technology for producing a biodegradable plastic (polylactic acid) using glucose as a raw material has already been established, and its practical application on an industrial production scale is being developed using starch of potatoes. However, in the future, biomass derived from trees is expected to become the mainstream instead of cereals as food. In addition, lignin is expected to be used for plastics and adhesives, although it is necessary to overcome technical problems in the future. In terms of energy, lignin is chemically decomposed in the pulp manufacturing process of the paper industry and is contained in the waste liquid (called black liquor). After extracting the necessary chemicals from the waste liquid, In other words, it depends on woody biomass for a part of the fuel.

本発明において木質バイオマスを安定的にかつ大規模に育成し、植林による循環を行うことによって、従来の原料としての活用に加え、バイオマス変換による石油代替エネルギー、さらにはセルロースあるいはヘミセルロースから新規なプラスチックを創出する(こちらも技術的には可能)ことも充分考えられる。さらに、木質バイオマスの普及は、エネルギーセキュリティや環境問題の解決策になると同時に、農林業を始め新たな産業の開発や就労機会の創出にもつながる。
なお本明細書において引用された全ての先行技術文献は、参照として本明細書に組み入れられる。
In the present invention, woody biomass is cultivated stably and on a large scale and circulated through afforestation, so that it can be used as a conventional raw material, as well as petroleum alternative energy by biomass conversion, and also new plastic from cellulose or hemicellulose. It is also possible to create (this is also technically possible). In addition, the spread of woody biomass is a solution to energy security and environmental problems, and at the same time leads to the development of new industries such as agriculture and forestry and the creation of employment opportunities.
It should be noted that all prior art documents cited in the present specification are incorporated herein by reference.

以下実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、実験手法に関しては、特に記載のない限り、「クローニングとシークエンス」(渡辺格監修、杉浦昌弘編集、農村文化社(1989年))や、「Molecular Cloning(Sambrookら(1989), Cold Spring Harbor Laboratory Press)」などの実験書に従った。   The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to the following examples. Regarding experimental methods, unless otherwise stated, “Cloning and Sequence” (supervised by Watanabe, edited by Masahiro Sugiura, Rural Bunkasha (1989)) and “Molecular Cloning (Sambrook et al. (1989), Cold Spring Harbor” Laboratory press).

(実施例1)ユーカリESTデータベースの作製
(1)ユーカリからのRNA抽出
抽出の対象となるユーカリ組織については、幹の肥大成長部(2次壁肥厚帯;形成層に富む組織)、葉、根とし、傾斜刺激、塩溶液暴露によるストレス付与等様々な状況からの遺伝子発現を想定している。抽出の基本的な方法は、日尾野らの方法(特願平6−219187)に記載の方法である。下記にはその実施例として、水耕栽培によるユーカリの根を材料に用いたRNAの抽出方法を詳細に説明する。
(Example 1) Preparation of eucalyptus EST database (1) RNA extraction from eucalyptus As for the eucalyptus tissue to be extracted, the hypertrophic growth part of the stem (secondary wall thickening zone; tissue rich in formation layer), leaf, root It assumes gene expression from various situations such as slant stimulation and stress application by salt solution exposure. The basic method of extraction is the method described in the method of Hino et al. (Japanese Patent Application No. 6-219187). Hereinafter, as an example, an RNA extraction method using eucalyptus roots by hydroponics as a material will be described in detail.

2ヶ月間生育したユーカリ(Eucalyptus camaldulensis)幼植物体を水耕培養槽に移植した。水耕栽培はHoagland-Arnonらの培養液を用いて行った。水耕培養液の組成は、5.0mM KNO3、3.0mM Ca(NO3)2、2.0 mM NH4H2PO4、2.0 mM MgSO4、47μM H3BO3、9.0μM MnCl2、36μM FeSO4、3.1μM ZnSO4、0.16μM CuSO4、75nM (NH4)6Mo7O24であり、脱塩水を用いて調製し、pHは毎日0.1MのNaOHあるいはKOHで6.0に調整した。更に、1週間毎に培養液すべてを交換した。ストレス処理を行う場合は、この培養液に栽培1日目以降4日目まで最終濃度が順次50,100,200,300mMになるようにNaClを添加した培養液をストレス処理区、NaCl無添加培養液をコントロールとした。4日目に根10gを小片にし、液体窒素中で磨砕した。これを50ml遠心チューブ(NUNC社製)に移し、ガラスビーズを10g加えた後、ホモジナイザーで5分間摩砕した。これにジチオスレイトール(1mg/ml)を含むメタノール溶液を用いて上清に着色が認められなくなるまで(3回程度)摩砕試料の溶媒抽出を繰り返した。抽出終了後、試料を凍結乾燥させた。この凍結乾燥試料を25mlのpH 9 100mM CHES 緩衝液(使用直前に20ミリグラムのジチオスレイトール、10mMバナジルリボヌクレオシド化合物溶液を添加)と混合し65℃で30分間保温した。保温終了後の試料溶液中に、5M塩化ナトリウム溶液及び10%CTAB溶液を添加した。この際、添加後の試料溶液中における塩化ナトリウム濃度は1.4M、CTAB濃度は1%(w/v)となるようにした。試料溶液をよく混合した後65℃で10分間保温した後、等量のクロロホルム:イソアミルアルコール(=24:1)溶液を添加し、緩やかに、かつ充分に混合した。混合後、遠心操作により上清を回収した。上清に対し、55%容のイソプロパノールを添加し、1時間氷冷した。遠心操作により沈殿を得、これを水に溶解させた後、フェノール抽出を行った。フェノール抽出後の上清に10%容の3M酢酸ナトリウム溶液および60%容のイソプロパノールを添加し、よく混合した後、遠心操作により沈殿を回収した。沈殿を滅菌水にて溶解した後、終濃度3Mとなるように12M 塩化リチウム溶液を添加し、よく混合した後、1時間氷冷した。遠心操作によりRNA沈殿を回収し、洗浄、乾燥を経て、最終的に水100μLに溶解させ、totalRNA画分を得た。この結果、ストレス処理区の根、コントロールの根から、それぞれ610μgの全RNAを得ることが出来た。全RNA画分からのmRNAの精製はPolyATtract mRNA Isolation SystemIII &IVキット(Cat.# Z5300& Z5310 プロメガ社製 USA)を用いた。この結果、610μgのtotalRNAからストレス処理区サンプルからは1.3μg、コントロールサンプルからは1.8μgのmRNAを得た。Eucalyptus (Eucalyptus camaldulensis) seedlings grown for 2 months were transplanted to a hydroponic culture tank. Hydroponics was performed using the culture solution of Hoagland-Arnon et al. The composition of the hydroponic culture solution is 5.0 mM KNO 3 , 3.0 mM Ca (NO 3 ) 2 , 2.0 mM NH 4 H 2 PO 4 , 2.0 mM MgSO 4 , 47 μM H 3 BO 3 , 9.0 μM MnCl 2 , 36 μM FeSO 4 3.1 μM ZnSO 4 , 0.16 μM CuSO 4 , 75 nM (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 , prepared using demineralized water, and the pH was adjusted to 6.0 daily with 0.1 M NaOH or KOH. Furthermore, all the culture solutions were changed every week. When performing stress treatment, the culture solution added with NaCl so that the final concentration would be 50,100,200,300 mM in order from the first day to the fourth day of cultivation was used as the stress treatment group, and the NaCl-free culture solution was used as the control. . On the fourth day, 10 g of the roots were cut into small pieces and ground in liquid nitrogen. This was transferred to a 50 ml centrifuge tube (manufactured by NUNC), 10 g of glass beads were added, and then ground for 5 minutes with a homogenizer. To this, a methanol solution containing dithiothreitol (1 mg / ml) was used, and solvent extraction of the ground sample was repeated until no coloration was observed in the supernatant (about 3 times). After extraction, the sample was lyophilized. This lyophilized sample was mixed with 25 ml of pH 9 100 mM CHES buffer (20 milligrams dithiothreitol and 10 mM vanadyl ribonucleoside compound solution added immediately before use) and incubated at 65 ° C. for 30 minutes. A 5M sodium chloride solution and a 10% CTAB solution were added to the sample solution after completion of the incubation. At this time, the sodium chloride concentration in the sample solution after addition was 1.4 M, and the CTAB concentration was 1% (w / v). The sample solution was mixed well and kept at 65 ° C. for 10 minutes, and then an equal volume of chloroform: isoamyl alcohol (= 24: 1) solution was added and gently and thoroughly mixed. After mixing, the supernatant was collected by centrifugation. To the supernatant, 55% volume of isopropanol was added and cooled on ice for 1 hour. A precipitate was obtained by centrifugation, dissolved in water, and extracted with phenol. A 10% volume of 3M sodium acetate solution and 60% volume of isopropanol were added to the supernatant after phenol extraction, and after mixing well, the precipitate was recovered by centrifugation. After the precipitate was dissolved in sterilized water, a 12M lithium chloride solution was added to a final concentration of 3M, mixed well, and then ice-cooled for 1 hour. The RNA precipitate was collected by centrifugation, washed and dried, and finally dissolved in 100 μL of water to obtain a total RNA fraction. As a result, 610 μg of total RNA could be obtained from each of the roots of the stress treatment group and the control roots. For purification of mRNA from the total RNA fraction, PolyATtract mRNA Isolation System III & IV kit (Cat. # Z5300 & Z5310 Promega Corp. USA) was used. As a result, 1.3 μg mRNA was obtained from 610 μg total RNA from the stress-treated sample, and 1.8 μg mRNA from the control sample.

(2)cDNAライブラリーの構築
(1)で示した方法により得られた各種組織、状況由来のユーカリmRNAを、クロンテック社のSmart cDNA library construction kitを用いてcDNAを合成し、最終的にファージミドライブラリーとした。こうして作成されたcDNAライブラリーは、各々が1×106pfu以上の独立のクローンからなるものであった。尚、ライブラリーの増幅は作製した一部に対して行い、クローンの解析には増幅をかけずに供した。
(2) Construction of cDNA library The eucalyptus mRNA derived from various tissues and situations obtained by the method described in (1) was synthesized using the Clontech Smart cDNA library construction kit, and finally phage midri It was rally. The cDNA library thus prepared consisted of independent clones each of 1 × 10 6 pfu or more. Library amplification was performed on a part of the library prepared, and clone analysis was performed without amplification.

(3)cDNAクローンの解読とデータベース構築
各組織由来のユーカリファージミドcDNAライブラリーより、クローンをランダムに選抜し、プラスミドを精製後、アマシャム社のダイターミネーターシークエンスキットによる酵素反応を経て、同社の大規模高速シーケンサーを用いて、塩基配列データの取得を行った。
データ解析は、プラスミド由来の既知配列を削除した後、解析ソフトウェアにより、クラスタリング操作により相同配列の抽出を行った。その後、遺伝子情報データベースの1つである米国・GenBankの全データベースとの比較検索により、おおよその機能予測(アノテーション)をおこなった。
(3) Decoding cDNA clones and constructing a database Randomly selecting clones from each tissue-derived eucalyptus phagemid cDNA library, purifying the plasmid, and then conducting an enzyme reaction with Amersham's dye terminator sequence kit Base sequence data was obtained using a high-speed sequencer.
In data analysis, after deleting a known sequence derived from a plasmid, a homologous sequence was extracted by a clustering operation using analysis software. After that, an approximate function prediction (annotation) was performed by comparison search with all databases of GenBank, one of the gene information databases in the United States.

(実施例2)細胞壁形成への関与が推定される遺伝子群の選抜
得られたアノテーション情報を用いて、セルロースやリグニン合成に関わる遺伝子(Proc Natl Acad Sci U S A 2001 Dec 4;98(25):14732-7.、特開2000-41685、特開2002-95482、特開2003-180372)と高い相同性を持つクローンの検索を行った。その結果、59クローンを特定した。しかしながら、これらのクローンの中には木繊維形成だけでなく、樹皮組織等の形成に関わるものや細胞壁合成とは関係ないものも含まれている。
(Example 2) Selection of a gene group presumed to be involved in cell wall formation Using the obtained annotation information, a gene involved in cellulose and lignin synthesis (Proc Natl Acad Sci USA 2001 Dec 4; 98 (25): 14732 -7., JP-A 2000-41685, JP-A 2002-95482, JP-A 2003-180372), and clones having high homology were searched. As a result, 59 clones were identified. However, these clones include not only the formation of wood fibers but also those involved in the formation of bark tissue and the like and those not related to cell wall synthesis.

(実施例3)木繊維細胞壁形成に関わる遺伝子群の抽出
(1)ユーカリ樹幹特異的オリゴマイクロアレイの作製
上述のユーカリESTデータベースより、ユーカリオリゴマイクロアレイの作製を行った。なお、実際の作製は、アジレントテクノロジー社(日本国内代理店は、横河アナリティカルシステムズ)に委託した。詳細については下記ホームページに記述されている。http://www.chem.agilent.com/cag/country/JP/products/PCol494.htm
このようにして作製したユーカリオリゴマイクロアレイは、8400個のオリゴDNAを収録しており、ユーカリ樹幹部で発現を認める遺伝子の大部分を網羅可能である。
(Example 3) Extraction of gene group involved in tree fiber cell wall formation (1) Preparation of Eucalyptus trunk specific oligo microarray Eucalyptus oligo microarray was prepared from the above-mentioned Eucalyptus EST database. The actual production was commissioned to Agilent Technologies (Yokogawa Analytical Systems in Japan). Details are described on the following website. http://www.chem.agilent.com/cag/country/JP/products/PCol494.htm
The eucalyptus oligo microarray produced in this way contains 8400 oligo DNAs and can cover most of the genes that are recognized in the eucalyptus trunk.

(2)マイクロアレイ解析によるユーカリ樹幹の木繊維細胞壁形成に関わる遺伝子群の抽出
樹幹における木質バイオマスの大部分は木繊維と呼ばれる組織細胞で構成されている。この木繊維の性質を決める主要要素として、木繊維組織の比重・細胞壁構造や成分(セルロース・ヘミセルロース・リグニン)等がある。これらは、単一の遺伝子やタンパク質で規定されるものではなく、多数の遺伝子が群となり協調して働くことで形成される。一方、木繊維の性質は、広葉樹・針葉樹を問わず、地上高・種により変動することが知られている。このような材料に対し、ESTデータ解析とマイクロアレイによる遺伝子発現解析を行うことで、木繊維形成時において協調して働く一連の遺伝子を総括的に捉えることが可能となり、各構成遺伝子の発現状態を捉えることも可能である。
(2) Extraction of genes related to formation of tree fiber cell wall of Eucalyptus tree trunk by microarray analysis Most of the woody biomass in the tree trunk is composed of tissue cells called tree fibers. The main factors that determine the properties of the wood fiber include the specific gravity, cell wall structure and components (cellulose, hemicellulose, lignin) of the wood fiber structure. These are not defined by a single gene or protein, but formed by a large number of genes working together. On the other hand, it is known that the nature of wood fibers varies depending on the ground height and species regardless of whether they are broad-leaved trees or conifers. By performing EST data analysis and microarray gene expression analysis on such materials, it becomes possible to comprehensively capture a series of genes that work in concert during wood fiber formation, and the expression state of each constituent gene can be determined. It is also possible to capture.

アノテーション情報をもとに選抜された59クローンの中には、木繊維形成だけでなく、樹皮組織等の形成に関わるものや細胞壁合成とは関係ないものも含まれている。そこで、異なる地上高や種のユーカリ樹幹を用いて、マイクロアレイによる発現解析により、これらの中から木繊維細胞壁形成に関わる遺伝子群を抽出した。   The 59 clones selected based on the annotation information include not only tree fiber formation but also those involved in the formation of bark tissue and the like and those not related to cell wall synthesis. Therefore, genes related to the formation of wood fiber cell walls were extracted from these by eucalyptus trunks of different ground heights and species, by microarray expression analysis.

本発明者らは、実施例1に示したRNA抽出方法に従って、5年生のカマルドレンシス種の樹幹基部と中央部、グロブルス種を材料に全RNAを抽出した。この際、各植物体の樹皮側(師部)と木繊維形成組織側(木部)を用いた。各個体から得られた全RNAから、プロメガ社製のPolyATract mRNA Isolation Systemにより、mRNAを精製した。このようにして得られた合計4種のmRNAを鋳型に合成した各cRNAを、各々2種の蛍光色素(cy3.cy5)により標識し、オリゴマイクロアレイ解析におけるプローブとして用い、ハイブリダイゼーションを行った(図1〜3)。標識を含むハイブリダイゼーションの方法はアジレントテクノロジーより提示の解析プロトコルに従った。スキャンして得られた画像から蛍光強度を算出し、ロゼッタ社製の解析ソフトウェア(Luminator Ver. 1.0)にて解析し、反復実験全てを統計的信頼度99.999%にて統合し、5年生のカマルドレンシス種の樹幹基部と樹幹中央部、グロブルス種の樹幹基部における選抜した59クローンの発現情報を得た。   In accordance with the RNA extraction method described in Example 1, the present inventors extracted total RNA from the trunk base and middle part of a 5-year-old Camaldrensis species, and Globulus species as materials. At this time, the bark side (phloem) and the wood fiber forming tissue side (xylem) of each plant body were used. From the total RNA obtained from each individual, mRNA was purified by PolyATract mRNA Isolation System manufactured by Promega. Each cRNA synthesized using a total of 4 types of mRNAs obtained as described above as a template was labeled with 2 types of fluorescent dyes (cy3.cy5), and used as a probe in oligo microarray analysis for hybridization ( 1-3). The hybridization method including the label followed the analysis protocol presented by Agilent Technologies. Fluorescence intensity is calculated from the scanned image, analyzed with Rosetta analysis software (Luminator Ver. 1.0), and all repeated experiments are integrated with a statistical reliability of 99.999%. Expression information of 59 clones selected from the trunk base of the Drensis species and the central portion of the trunk and the trunk base of the Globus species was obtained.

ユーカリの木繊維細胞壁の形成に関わる遺伝子の発現は、樹皮側(師部)と比較して木繊維形成組織側(木部)で有意に発現が強くなると予想される。選抜した59クローンの中で、有意に木繊維形成組織側で強い発現を示すクローンを選抜した結果、34クローンをユーカリの木繊維細胞壁形成に関与している遺伝子群として同定した(表1〜4)。   The expression of genes involved in the formation of eucalyptus tree fiber cell walls is expected to be significantly stronger on the wood fiber-forming tissue side (xylem) than on the bark side (phloem). Among the 59 selected clones, clones showing significantly strong expression on the wood fiber-forming tissue side were selected. As a result, 34 clones were identified as genes involved in eucalyptus tree fiber cell wall formation (Tables 1 to 4). ).

上記Sequence IDは上から順に、配列番号:1〜34に対応する。
CesA:Cellulose synthase, SuSy:Sucrose Synthase, EGase: endo-1,4-beta-glucanase, DL:Dynamin-like protein, CAD: cinnamyl alcohol dehydrogenase, OMT: O-methyltransferase, 4CL: 4-coumarate CoA ligase, CCR: Cinnamoyl CoA reductase, C4H: cinnamate 4-hydroxylase
The Sequence ID corresponds to SEQ ID NOs: 1 to 34 in order from the top.
CesA: Cellulose synthase, SuSy: Sucrose Synthase, EGase: endo-1,4-beta-glucanase, DL: Dynamin-like protein, CAD: cinnamyl alcohol dehydrogenase, OMT: O-methyltransferase, 4CL: 4-coumarate CoA ligase, CCR : Cinnamoyl CoA reductase, C4H: cinnamate 4-hydroxylase

マイクロアレイ実験5y-cam5 X vs Pは、5年生ユーカリ・カマルドレンシス樹幹中央部の木部と師部を比較した実験を、5y-cam1 X vs Pは5年生ユーカリ・カマルドレンシス基部の木部と師部を比較した実験を、5y-glo X vs Pは、5年生ユーカリ・グロブルス基部の木部と師部を比較した実験を表す。実験結果は、木繊維形成組織側と樹皮側を比較して、前者で強い場合は正の倍数で、樹皮側で強い場合は負の倍数で表している。   The microarray experiment 5y-cam5 X vs P is an experiment comparing the xylem and phloem of the middle part of the fifth-year eucalyptus chamaldrensis trunk, and 5y-cam1 X vs P is the xylem part of the fifth-year eucalyptus chamaldrensis base 5y-glo X vs P represents an experiment comparing the xylem and phloem of the 5th grade Eucalyptus globulus base. The experimental results are expressed as a positive multiple when the former is strong and a negative multiple when it is strong on the bark side.

34個の遺伝子群は、5年生のカマルドレンシス種の樹幹基部と中央部における詳細な発現様式から、以下の(1)〜(3)に大別された(表2、4)。   The 34 gene groups were broadly classified into the following (1) to (3) based on the detailed expression patterns in the trunk base and central part of the fifth-grade Camaldorensis species (Tables 2 and 4).

(1)26個の「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹基部および樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇している遺伝子群」(配列番号:1〜6、8、9、11〜14、16、17、19〜25、27、28、30、32、33)
26個の遺伝子群には、樹幹基部または樹幹中央部のいずれかにおいて、師部側と比べ木部側での発現差が3倍以上である遺伝子群(配列番号:1〜6、9、11〜14、16、17、19、20、22、25、27、30)、樹幹基部または樹幹中央部のいずれかにおいて、師部側と比べ木部側での発現差が4倍以上である遺伝子群(配列番号:1、3〜6、9、11〜14、16、17、19、22、25、30)、樹幹基部または樹幹中央部のいずれかにおいて、師部側と比べ木部側での発現差が5倍以上である遺伝子群(配列番号:1、3〜6、11、12、14、16、17、22、25)、樹幹基部または樹幹中央部のいずれかにおいて、師部側と比べ木部側での発現差が10倍以上である遺伝子群(配列番号:1、3、5、12、25)が含まれる。
(1) 26 “groups of genes whose expression level is increased on the xylem side compared to the phloem side in the stem base and the center of the Eucalyptus genus Camaldrensis” (SEQ ID NOs: 1 to 6, 8, 9, 11-11, 16, 17, 17, 19-25, 27, 28, 30, 32, 33)
The 26 gene groups include gene groups (SEQ ID NOs: 1 to 6, 9, 11) in which the difference in expression on the xylem side is 3 times or more compared to the phloem side at either the trunk base or the middle of the trunk. -14, 16, 17, 19, 20, 22, 25, 27, 30), a gene whose expression difference on the xylem side is 4 times or more compared to the phloem side in either the trunk base or the middle trunk In the group (SEQ ID NO: 1, 3-6, 9, 11-14, 16, 17, 19, 22, 25, 30), the trunk base or the trunk center, on the xylem side compared to the phloem side In the gene group (SEQ ID NOs: 1, 3-6, 11, 12, 14, 16, 17, 22, 25), the stem base or the center of the trunk, the phloem side Gene group whose expression difference on the xylem side is 10 times or more (SEQ ID NO: 1, 3, 5, 12, 25) Is included.

26個の遺伝子について、樹幹基部と樹幹中央部の木部側での遺伝子発現を直接比較した結果、2個(表4の垂直変動分類グループA-1)の「樹幹中央部の木部側と比較して樹幹基部の木部側で発現が上昇している遺伝子群」(配列番号:33、34)、6個(表4の垂直変動分類グループA-2)の「樹幹基部の木部側と樹幹中央部の木部側での発現が同等な遺伝子群」(配列番号:9、11〜13、23、27)、18個(表4の垂直変動分類グループA-3)の「樹幹基部の木部側と比較して樹幹中央部の木部側で発現が上昇している遺伝子群」(配列番号:1〜6、8、14、16、17、19〜22、24、25、28、30)に大別された。より具体的には、実験によって得られた平均蛍光強度の数値を、樹幹基部/中央部または中央部/樹幹基部の式により計算した。有意である各遺伝子の発現情報から、樹幹基部/中央部の式によって得られる数値が1.1以上かつP<=0.001であるものを「樹幹中央部の木部側と比較して樹幹基部の木部側で発現が上昇している遺伝子群」と、中央部/樹幹基部の式によって得られる数値が1.1以上かつP<=0.001であるものを「樹幹基部の木部側と比較して樹幹中央部の木部側で発現が上昇している遺伝子群」と、有意でないもしくは平均強度がほぼ同じもの(中央部の木部と基部の木部の蛍光強度比が1.0〜1.1倍未満またはP>0.001)を「樹幹基部の木部側と樹幹中央部の木部側での発現が同等な遺伝子群」と判断し、分類した。   As a result of direct comparison of the gene expression at the xylem side of the trunk base and the central trunk of the 26 genes, two (vertical fluctuation classification group A-1 in Table 4) “Group of genes whose expression is increased on the xylem side of the trunk base” (SEQ ID NOs: 33 and 34), 6 (vertical variation classification group A-2 in Table 4), “xylem side of the trunk base” And “groups of genes with equivalent expression on the xylem side of the center of the trunk” (SEQ ID NOs: 9, 11, 13, 23, 27), 18 (vertical variation classification group A-3 in Table 4) Gene group whose expression is increased on the xylem side of the central part of the trunk ”(SEQ ID NOs: 1-6, 8, 14, 16, 17, 19-22, 24, 25, 28 30). More specifically, the numerical value of the average fluorescence intensity obtained by the experiment was calculated by the formula of the trunk base / central part or the central part / trunk base. Based on the expression information of each gene that is significant, the numerical value obtained by the formula of the stem base / central part is 1.1 or more and P <= 0.001, compared with the xylem side of the central part of the trunk. "A group of genes whose expression is increased on the side" and those with a numerical value of 1.1 or more and P <= 0.001 obtained by the formula of the center / tree trunk base as compared to the tree side of the trunk base Gene group whose expression is increased on the xylem side of the tree "is not significant or has almost the same average intensity (the fluorescence intensity ratio of the xylem in the center and the xylem in the base is 1.0 to less than 1.1 times or P> 0.001 ) Were classified as “gene groups with the same expression on the xylem side of the trunk base and the xylem side of the center of the trunk”.

2個の遺伝子群には、樹幹基部の木部と樹幹中央部の木部での発現差が1.5倍以上である遺伝子群(配列番号:33)が含まれる。
18個の遺伝子群には、樹幹基部の木部と樹幹中央部の木部での発現差が1.5倍以上である遺伝子群(配列番号:1〜6、14、16、17、19〜22、25、28、30)、樹幹基部の木部と樹幹中央部の木部での発現差が2倍以上である遺伝子群(配列番号:1〜6、14、16、17、22、25、30)、樹幹基部の木部と樹幹中央部の木部での発現差が3倍以上である遺伝子群(配列番号:3、5、25、30)が含まれる。
The two gene groups include a gene group (SEQ ID NO: 33) in which the difference in expression between the xylem at the base of the trunk and the xylem at the center of the trunk is 1.5 times or more.
The 18 gene groups include gene groups (SEQ ID NOs: 1 to 6, 14, 16, 17, 19 to 22, wherein the expression difference between the xylem of the trunk base and the xylem of the middle of the trunk is 1.5 times or more. 25, 28, 30), a gene group (SEQ ID NOs: 1 to 6, 14, 16, 17, 22, 25, 30) in which the difference in expression between the xylem at the base of the trunk and the xylem at the center of the trunk is twice or more ), A gene group (SEQ ID NOs: 3, 5, 25, 30) in which the difference in expression between the xylem of the trunk base and the xylem of the center of the trunk is 3 times or more is included.

(2)1個(表4の垂直変動分類グループD)の「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹基部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが減少し、樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇している遺伝子群」(配列番号:15) (2) One (vertical variation classification group D in Table 4) “Eucalium genus Camaldrensis stem base has a decreased expression level on the xylem side compared to the phloem side, Gene group whose expression level is increased on the xylem side compared to the xylem side ”(SEQ ID NO: 15)

(3)6個(表4の垂直変動分類グループG)の「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、樹幹基部において、師部側と木部側で発現レベルが同等な遺伝子群」(配列番号:7、10、18、26、29、34)
6個の遺伝子群には、樹幹中央部において、師部側と比べて木部側での発現差が2倍以上である遺伝子群(配列番号:7、10、18、26、29)、樹幹中央部において、師部側と比べて木部側での発現差が2.5倍以上である遺伝子群(配列番号:18、26、29)が含まれる。
34個の遺伝子群は、5年生のカマルドレンシス種の樹幹基部または樹幹中央部と5年生のグロブルス種の樹幹基部における詳細な発現様式から、以下の(1)〜(3)に大別された(表3、4)。
(3) 6 (vertical variation classification group G in Table 4) “Eucalium genus Camaldrensis, in the middle of the trunk, the expression level increased on the xylem side compared to the phloem side, and in the trunk base, Gene groups with equivalent expression levels on the part side and xylem side "(SEQ ID NOs: 7, 10, 18, 26, 29, 34)
The six gene groups include a gene group (SEQ ID NO: 7, 10, 18, 26, 29) in which the expression difference on the xylem side is twice or more in the central part of the trunk compared to the phloem side, the trunk In the central part, a gene group (SEQ ID NO: 18, 26, 29) in which the expression difference on the xylem side is 2.5 times or more compared to the phloem side is included.
The 34 gene groups are roughly classified into the following (1) to (3) based on the detailed expression pattern in the trunk base of the fifth-year Camaldrensis species or the middle of the trunk and the fifth-year Globulus species. (Tables 3 and 4).

(1)6個の「ユーカリ属カマルドレンシスおよびユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇している遺伝子群」(配列番号:11、12、17、21、22、30)
6個の遺伝子群には、ユーカリ属カマルドレンシスおよびユーカリ属グロブルスの樹幹のいずれかにおいて、師部側と比べ木部側での発現差が4倍以上である遺伝子群(配列番号:11、12、17、22、30)、ユーカリ属カマルドレンシスおよびユーカリ属グロブルスの樹幹のいずれかにおいて、発現差が6倍以上である遺伝子群(配列番号:11、12、17、22)、ユーカリ属カマルドレンシスおよびユーカリ属グロブルスの樹幹のいずれかにおいて、発現差が8倍以上である遺伝子群(配列番号:11、12、17)、ユーカリ属カマルドレンシスおよびユーカリ属グロブルスの樹幹のいずれかにおいて、発現差が10倍以上である遺伝子群(配列番号:12)が含まれる。
(1) Six “groups of genes whose expression levels are increased on the xylem side compared to the phloem side in the stems of Eucalyptus genus Camaldrensis and Eucalyptus globules” (SEQ ID NOs: 11, 12, 17 , 21, 22, 30)
The six gene groups include a gene group (SEQ ID NO: 11, wherein the expression difference on the xylem side is 4 times or more compared to the phloem side in any of Eucalyptus camaldrensis and Eucalyptus globulus trunks. 12, 17, 22, 30), a gene group (SEQ ID NO: 11, 12, 17, 22) whose expression difference is 6 times or more in any of the stems of Eucalyptus genus Camaldrensis and Eucalyptus globules, Eucalyptus In any of the trunks of Camaldrensis and Eucalyptus globules, the gene group (SEQ ID NOs: 11, 12, 17) whose expression difference is 8 times or more, in any of the stems of eucalyptus Camaldrensis and Eucalyptus globules And a gene group (SEQ ID NO: 12) having an expression difference of 10 times or more.

6個の遺伝子について、ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹基部または樹幹中央部の木部側とユーカリ属グロブルスの樹幹基部の木部側での遺伝子発現を直接比較した結果、4個(表4の樹種間変動分類グループA-1)の「ユーカリ属グロブルスの樹幹の木部側と比較してユーカリ属カマルドレンシスの樹幹の木部側で発現が上昇している遺伝子群」(配列番号:11、12、17、22)、1個(表4の樹種間変動分類グループA-3)の「ユーカリ属グロブルスの樹幹の木部側と比較してユーカリ属カマルドレンシスの樹幹の木部側で発現が減少している遺伝子群」(配列番号:21)に大別された。より具体的には、実験によって得られた平均蛍光強度の数値を、ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹(基部または中央部)の木部/ユーカリ属グロブルスの樹幹(基部)の木部の式またはユーカリ属グロブルスの樹幹(基部)の木部/ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹(基部または中央部)の木部の式により計算した。各遺伝子の発現情報から、ユーカリ属カマルドレンシス/ユーカリ属グロブルスの樹幹の木部の式によって得られる数値が1.1以上かつP<=0.001であるものを「ユーカリ属グロブルスの樹幹の木部側と比較してユーカリ属カマルドレンシスの樹幹の木部側で発現が上昇している遺伝子群」と、ユーカリ属グロブルスの樹幹/ユーカリ属カマルドレンシスの木部の式によって得られる数値が1.1以上かつP<=0.001であるものを「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹の木部側と比較してユーカリ属グロブルスの樹幹の木部側で発現が上昇している遺伝子群」と、有意でないもしくは平均強度がほぼ同じもの(ユーカリ属グロブルスの樹幹の木部に比べてユーカリ属カマルドレンシスの樹幹の木部の蛍光強度比が1.0〜1.1倍未満またはP>0.001)を「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹の木部側とユーカリ属グロブルスの樹幹の木部側での発現が同等な遺伝子群」と判断し、分類した。   As a result of direct comparison of the gene expression on the xylem side of the stem base of the Eucalyptus genus Camaldrensis or the central part of the stem and the xylem side of the Eucalyptus globulus, the six genes were found to be four (see Table 4). Inter-variation classification group A-1) “a group of genes whose expression is increased on the xylem side of Eucalyptus genus Camaldrensis compared to the xylem side of Eucalyptus globulus” (SEQ ID NO: 11, 12, 17, 22), 1 (expressed on the xylem side of Eucalyptus genus Camaldrensis, compared to the xylem side of Eucalyptus globulus trunk, group A-3) Are roughly classified into “gene group with decreased” (SEQ ID NO: 21). More specifically, the numerical value of the average fluorescence intensity obtained by the experiment is calculated based on the xylem formula of the stem (base or central part) of the Eucalyptus genus Camaldrensis / the xylem of the stem (base) of the Eucalyptus globules or the eucalyptus. The calculation was performed according to the formula of the xylem of the genus Globulus trunk (base) / the xylem of the eucalyptus chamaldrensis trunk (base or center). From the expression information of each gene, the value obtained from the tree part formula of Eucalyptus genus Camaldrensis / Eucalyptus globules is 1.1 or more and P <= 0.001. Compared to the gene group whose expression is increased on the xylem side of the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis ”, the numerical value obtained by the formula of the stem of Eucalyptus globules / xylem genus Camaldrensis is 1.1 or more and Those with P <= 0.001 are not significant or mean intensity, as `` gene groups whose expression is increased on the xylem side of the Eucalyptus globulis tree compared to the xylem side of the Eucalyptus genus Camaldrensis '' Is approximately the same (the fluorescence intensity ratio of the tree part of Eucalyptus genus Camaldrensis is less than 1.0 to 1.1 times or P> 0.001 compared to the tree part of Eucalyptus globulus tree). Expression in xylem side and xylem side trunk Eucalyptus globulus of trunks Rudorenshisu is determined that equivalent genes "were classified.

4個の遺伝子群には、ユーカリ属カマルドレンシスの木部とユーカリ属グロブルスの木部での発現差が5倍以上である遺伝子群(配列番号:12、17)、ユーカリ属カマルドレンシスの木部とユーカリ属グロブルスの木部での発現差が9倍以上である遺伝子群(配列番号:12)が含まれる。   The four gene groups include a gene group (SEQ ID NOs: 12 and 17) in which the difference in expression between the xylem part of Eucalyptus genus Camaldrensis and the xylem part of Eucalyptus globules is 5 times or more. A gene group (SEQ ID NO: 12) in which the difference in expression between xylem and Eucalyptus globulus is 9 times or more is included.

(2)7個(表4の樹種間変動分類グループC)の「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、ユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが減少している遺伝子群」(配列番号:8、13、19、23〜25、33)
7個の遺伝子群には、ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比べ木部側での発現差が2.5倍以上、またはユーカリ属グロブルスの樹幹において、木部側と比べ師部側での発現差が2.5倍以上である遺伝子群(配列番号:8、13、19、24、25、33)、ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比べ木部側での発現差が4倍以上、またはユーカリ属グロブルスの樹幹において、木部側と比べ師部側での発現差が4倍以上である遺伝子群(配列番号:13、19、25)ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比べ木部側での発現差が10倍以上、またはユーカリ属グロブルスの樹幹において、木部側と比べ師部側での発現差が10倍以上である遺伝子群(配列番号:25)が含まれる。
(2) The expression level increased on the xylem side compared to the phloem side in the trunk of Eucalyptus genus Camaldrensis in 7 (variable classification group C between tree species in Table 4). , Genes whose expression level is reduced on the xylem side compared to the phloem side ”(SEQ ID NOs: 8, 13, 19, 23-25, 33)
The seven gene groups show that the difference in expression on the xylem side is more than 2.5 times in the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis, or the phloem side in the stem of Eucalyptus globulus compared to the xylem side In the gene group (SEQ ID NO: 8, 13, 19, 24, 25, 33), Eucalyptus genus Camaldrensis stem difference in xylem side compared to phloem side Is a gene group (SEQ ID NOs: 13, 19, 25) Eucalyptus camaldrensis stem that has an expression difference of 4 times or more in the stem of Eucalyptus globulus compared to the xylem side In the gene group (SEQ ID NO: SEQ ID NO: 10 or more times the expression difference on the xylem side compared to the phloem side, or on the eucalyptus globulus trunk, the expression difference on the phloem side compared to the xylem side : 25) is included.

(3)13個(表4の樹種間変動分類グループE)の「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、ユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と木部側で発現レベルが同等な遺伝子群」(配列番号:1〜6、9、14、16、20、27、28、32)
13個の遺伝子群には、ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比べて木部側での発現差が3倍以上である遺伝子群(配列番号:1〜6、9、14、16、20、27)、ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比べて木部側での発現差が2倍以上である遺伝子群(配列番号:1、3〜6、14、16)、ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比べて木部側での発現差が10倍以上である遺伝子群(配列番号:1、3、5)が含まれる。
(3) In the trunk of Eucalyptus genus Camaldrensis, the expression level increased on the xylem side compared to the phloem side, and in the trunk of Eucalyptus globulus , Gene groups with the same expression level on the phloem side and the xylem side ”(SEQ ID NOs: 1 to 6, 9, 14, 16, 20, 27, 28, 32)
The 13 gene groups include gene groups (SEQ ID NOs: 1 to 6, 9, 14, and 3) that have a three-fold or more difference in expression on the xylem side compared to the phloem side in the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis. 16, 20, 27), a gene group (SEQ ID NO: 1, 3-6, 14, 16) in which the difference in expression on the xylem side is twice or more in the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis ), The stem of Eucalyptus genus Camaldrensis includes a gene group (SEQ ID NO: 1, 3, 5) in which the expression difference on the xylem side is 10 times or more compared to the phloem side.

(実施例4)木繊維細胞壁形成に関わる遺伝子群のゲノムクローンとプロモーターDNAの取得
(1) ユーカリBACゲノムライブラリーのスクリーニング
ユーカリBACゲノムライブラリー作製は、D. PetersonらのJ. Agricultural Genomics 5 (http://www.ncgr.orc/research/jag)の方法に従った。作製したライブラリーは、個別クローン毎に384ウェルプレート120枚に分別した。これらのプレートから、プレート毎、全プレートの各列、各行のDNAを調製し、PCRによる3Dスクリーニング用のDNAプールとした。cDNA配列情報を基に合成した配列番号:69〜84のオリゴヌクレオチドプライマー(配列番号:69〜84の奇数番号はフォワードプライマー、偶数番号はリバースプライマー)を用い、DNAプールを鋳型にPCR法により各遺伝子のゲノムクローンのスクリーニングを行った。
(Example 4) Obtaining genomic clones and promoter DNA of genes involved in the formation of wood fiber cell walls (1) Screening of Eucalyptus BAC genomic library The method of http: //www.ncgr.orc/research/jag) was followed. The prepared library was sorted into 120 384-well plates for each individual clone. From these plates, DNA was prepared for each plate, each column and each row of all plates, and used as a DNA pool for 3D screening by PCR. Using oligonucleotide primers of SEQ ID NOs: 69 to 84 synthesized based on cDNA sequence information (odd numbers of SEQ ID NOs: 69 to 84 are forward primers, and even numbers are reverse primers), and each of the DNA pools as templates by PCR. Screening of genomic clones of genes was performed.

(2)ゲノム配列の決定
BACクローンのインサート配列は、実施例1に示す方法で決定した。得られた塩基配列を用い、cDNA配列をもとに各遺伝子のゲノム領域を決定した(配列番号:3、6、11、14、19、23、24、25に記載のcDNA配列をもとに決定されたゲノム配列を、それぞれ、配列番号:85〜92に示す)。また、翻訳開始コドンATG(アミノ酸ではメチオニンをコード)を含む全長のcDNA配列であったクローンに関しては、その配列をもとにプロモーター領域を決定した。決定されたプロモーター配列を配列番号:93〜100に示した。具体的には、全長cDNAの5‘末端塩基から上流の配列を、遺伝情報処理ソフトウェア「GENETYX」(ソフトウェア開発株式会社)により解析し、TATA-box配列を決定した。高等真核生物のプロモーター領域には、転写開始点より通常約10〜25塩基上流側にTATA-box配列があることがよく知られている。決定されたTATA-boxの位置から全長cDNA5‘末端塩基までが近接している(約100bp程度)場合、cDNAはほぼ完全長であり、その末端塩基上流側がプロモーター領域であると判断した。プロモーターの長さは、モデル植物で知られている最大の長さ(約3kb)を参考に、cDNA5‘末端塩基から上流側最大3kbまでとした。
(2) Determination of genome sequence The insert sequence of the BAC clone was determined by the method shown in Example 1. Using the obtained base sequence, the genomic region of each gene was determined based on the cDNA sequence (based on the cDNA sequence described in SEQ ID NOs: 3, 6, 11, 14, 19, 23, 24, 25). The determined genomic sequences are shown in SEQ ID NOs: 85-92, respectively). For clones that were full-length cDNA sequences including the translation initiation codon ATG (amino acid encoded methionine), the promoter region was determined based on that sequence. The determined promoter sequences are shown in SEQ ID NOs: 93-100. Specifically, the sequence upstream from the 5 ′ terminal base of the full-length cDNA was analyzed by genetic information processing software “GENETYX” (Software Development Co., Ltd.), and the TATA-box sequence was determined. It is well known that the promoter region of higher eukaryotes has a TATA-box sequence usually about 10 to 25 bases upstream from the transcription start site. When the position of the determined TATA-box was close to the full-length cDNA 5 ′ terminal base (about 100 bp), it was judged that the cDNA was almost full length, and the upstream side of the terminal base was the promoter region. The length of the promoter was set to a maximum of 3 kb upstream from the cDNA 5 ′ terminal base with reference to the maximum length (about 3 kb) known in the model plant.

配列番号:1によって示される塩基配列では、第1位〜第660位がアミノ酸コード領域(配列番号:35)である。
配列番号:2によって示される塩基配列では、第1位〜第602位がアミノ酸コード領域(配列番号:36)である。
配列番号:3によって示される塩基配列では、第337位〜第3273位がアミノ酸コード領域(配列番号:37)である。
配列番号:4によって示される塩基配列では、第1位〜第1407位がアミノ酸コード領域(配列番号:38)である。
配列番号:5によって示される塩基配列では、第1位〜第465位がアミノ酸コード領域(配列番号:39)である。
配列番号:6によって示される塩基配列では、第87位〜第3221位がアミノ酸コード領域(配列番号:40)である。
配列番号:7によって示される塩基配列では、第1位〜第699位がアミノ酸コード領域(配列番号:41)である。
配列番号:8によって示される塩基配列では、第1位〜第1407位がアミノ酸コード領域(配列番号:42)である。
配列番号:9によって示される塩基配列では、第1位〜第1122位がアミノ酸コード領域(配列番号:43)である。
配列番号10によって示される塩基配列では、第1位〜第1005位がアミノ酸コード領(配列番号:44)域である。
配列番号:11によって示される塩基配列では、第313位〜第1305位がアミノ酸コード領域(配列番号:45)である。
配列番号:12によって示される塩基配列では、第1位〜第465位がアミノ酸コード領域(配列番号:46)である。
配列番号:13によって示される塩基配列では、第1位〜第762位がアミノ酸コード領域(配列番号:47)である。
配列番号:14によって示される塩基配列では、第375位〜第1442位がアミノ酸コード領域(配列番号:48)である。
配列番号:15によって示される塩基配列では、第1位〜第774位がアミノ酸コード領域(配列番号:49)である。
配列番号:16によって示される塩基配列では、第1位〜第498位がアミノ酸コード領域(配列番号:50)である。
配列番号:17によって示される塩基配列では、第68位〜第1165位がアミノ酸コード領域(配列番号:51)である。
配列番号:18によって示される塩基配列では、第117位〜第857位がアミノ酸コード領域(配列番号:52)である。
配列番号:19によって示される塩基配列では、第84位〜第968位がアミノ酸コード領域(配列番号:53)である。
配列番号:20によって示される塩基配列では、第1位〜第207位がアミノ酸コード領域(配列番号:54)である。
配列番号:21によって示される塩基配列では、第56位〜第223位がアミノ酸コード領域(配列番号:55)である。
配列番号:22によって示される塩基配列では、第1位〜第621位がアミノ酸コード領域(配列番号:56)である。
配列番号:23によって示される塩基配列では、第323位〜第1330位がアミノ酸コード領域(配列番号:57)である。
配列番号:24によって示される塩基配列では、第240位〜第1847位がアミノ酸コード領域(配列番号:58)である。
配列番号:25によって示される塩基配列では、第273位〜第1928位がアミノ酸コード領域(配列番号:59)である。
配列番号:26によって示される塩基配列では、第1位〜第1134位がアミノ酸コード領域(配列番号:60)である。
配列番号:27によって示される塩基配列では、第1位〜第525位がアミノ酸コード領域(配列番号:61)である。
配列番号:28によって示される塩基配列では、第1位〜第1116位がアミノ酸コード領域(配列番号:62)である。
配列番号:29によって示される塩基配列では、第1位〜第195位がアミノ酸コード領域(配列番号:63)である。
配列番号:30によって示される塩基配列では、第1位〜第138位がアミノ酸コード領域(配列番号:64)である。
配列番号:31によって示される塩基配列では、第1位〜第564位がアミノ酸コード領域(配列番号:65)である。
配列番号:32によって示される塩基配列では、第1位〜第711位がアミノ酸コード領域(配列番号:66)である。
配列番号:33によって示される塩基配列では、第84位〜第569位がアミノ酸コード領域(配列番号:67)である。
配列番号:34によって示される塩基配列では、第1位〜第249位がアミノ酸コード領域(配列番号:68)である。
配列番号:85によって示される塩基配列の第1位〜第2013位がプロモーター領域(配列番号:93)であり、第2350位〜第2527位、第3105位〜第3181位、第3371位〜第3422位、第3539位〜第3680位、第4295位〜第4561位、第4924位〜第5269位、第5412位〜第5549位、第5793位〜第5918位、第6001位〜第6213位、第6649位〜第6907位、第6993位〜第7192位、第7431位〜第7784位、第8069位〜第8650位がコード領域内のエクソンであり、第2528位〜第3104位、第3182位〜第3370位、第3423位〜第3538位、第3681位〜第4294位、第4562位〜第4923位、第5270位〜第5411位、第5550位〜第5792位、第5919位〜第6000位、第6214位〜第6648位、第6908位〜第6992位、第7193位〜第7430位、第7785位〜第8068位、がイントロン領域である。
配列番号:86によって示される塩基配列の第1位〜第2920位がプロモーター領域(配列番号:94)であり、第3068位〜第3139位、第3941位〜第4141位、第4275位〜第4396位、第4488位〜第4554位、第4670位〜第4808位、第5291位〜第5903位、第6000位〜第6137位、第6426位〜第6551位、第6792位〜第7004位、第7091位〜第7606位、第7998位〜第8348位、第8695位〜第9276位がコード領域内のエクソンであり、第3140位〜第3940位、第4142位〜第4274位、第4397位〜第4487位、第4555位〜第4669位、第4809位〜第5290位、第5904位〜第5999位、第6138位〜第6425位、第6552位〜第6791位、第7005位〜第7090位、第7607位〜第7997位、第8349位〜第8694位がイントロン領域である。
配列番号:87によって示される塩基配列の第1位〜第2700位がプロモーター領域(配列番号:95)であり、第3013位〜第3415位、第3508位〜第3667位、第4610位〜第5039位がコード領域内のエクソンであり、第3416位〜第3507位、第3668位〜第4609位がイントロン領域である。
配列番号:88によって示される塩基配列の第1位〜第2707位がプロモーター領域(配列番号:96)であり、第3082位〜第3170位、第3365位〜第3478位、第3565位〜第3792位、第4389位〜第4828位、第5124位〜第5320位がコード領域内のエクソンであり、第3171位〜第3364位、第3479位〜第3564位、第3793位〜第4388位、第4829位〜第5123位がイントロン領域である。
配列番号:89によって示される塩基配列の第1位〜第2835位がプロモーター領域(配列番号:97)であり、第2920位〜第3011位、第3142位〜第3221位、第3345位〜第3489位、第3643位〜第3774位、第4333位〜第4623位がコード領域内のエクソンであり、第3012位〜第3141位、第3222位〜第3344位、第3490位〜第3642位、第3775位〜第4332位がイントロン領域である。
配列番号:90によって示される塩基配列の第1位〜第2469位がプロモーター領域(配列番号:98)であり、第2792位〜第2924位、第3027位〜第3181位、3850第位〜第4035位、第4202位〜第4554位、第5504位〜第5684位がコード領域内のエクソンであり、第2925位〜第3026位、第3182位〜第3849位、第4036位〜第4201位、第4555位〜第5503位がイントロン領域である。
配列番号:91によって示される塩基配列の第1位〜第1242位がプロモーター領域(配列番号:99)であり、第1482位〜第2347位、第2452位〜第3193位がコード領域内のエクソンであり、第2348位〜第2451位がイントロン領域である。
配列番号:92によって示される塩基配列の第1位〜第2997位がプロモーター領域(配列番号:100)であり、第3270位〜第3335位、第3606位〜第3757位、第4034位〜第4278位、第4562位〜第4690位、第4797位〜第5732位、第5844位〜第5971位がコード領域内のエクソンであり、第3336位〜第3605位、第3758位〜第4033位、第4279位〜第4561位、第4691位〜第4796位、第5733位〜第5843位がイントロン領域である。
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 1, the first to 660th positions are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 35).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 2, the 1st to 602nd positions are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 36).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 3, positions 337 to 3273 are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 37).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 4, the 1st to 1407th positions are amino acid coding regions (SEQ ID NO: 38).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 5, the 1st to 465th positions are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 39).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 6, positions 87 to 3221 are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 40).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 7, positions 1 to 699 are amino acid coding regions (SEQ ID NO: 41).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 8, the 1st to 1407th positions are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 42).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 9, the 1st to 1122nd positions are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 43).
In the base sequence shown by SEQ ID NO: 10, the 1st to 1005th positions are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 44).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 11, the 313th to 1305th positions are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 45).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 12, the 1st to 465th positions are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 46).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 13, positions 1 to 762 are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 47).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 14, positions 375 to 1442 are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 48).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 15, positions 1 to 774 are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 49).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 16, positions 1 to 498 are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 50).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 17, positions 68 to 1165 are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 51).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 18, positions 117 to 857 are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 52).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 19, positions 84 to 968 are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 53).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 20, positions 1 to 207 are amino acid coding regions (SEQ ID NO: 54).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 21, positions 56 to 223 are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 55).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 22, positions 1 to 621 are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 56).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 23, the 323rd to 1330th positions are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 57).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 24, positions 240 to 1847 are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 58).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 25, the 273rd to 1928th positions are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 59).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 26, the 1st to 1134th positions are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 60).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 27, the 1st to 525th positions are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 61).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 28, the 1st to 1116th positions are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 62).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 29, the 1st to 195th positions are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 63).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 30, the first to 138th positions are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 64).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 31, positions 1 to 564 are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 65).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 32, the first to 711th positions are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 66).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 33, the 84th to 569th positions are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 67).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 34, the 1st to 249th positions are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 68).
The 1st to 2013th positions of the base sequence represented by SEQ ID NO: 85 are promoter regions (SEQ ID NO: 93), 2350th to 2527th, 3105th to 3181st, 3371th to 3rd 3422, 3539 to 3680, 4295 to 4561, 4924 to 5269, 5412 to 5549, 5793 to 5918, 6001 to 6213 6649th to 6907th, 6993th to 7192th, 7431th to 7784th, 8069th to 8650th are exons in the coding region, 2528th to 3104th, 3182-3370, 3423-3538, 3681-4294, 4562-4923, 5270-5411, 5550th to 5792th, 5919th to 6000th, 6214th to 6648th, 6908th to 6992th, 7193th to 7430th, 7785th to 8068th are intron regions It is.
The 1st to 2920th positions of the base sequence represented by SEQ ID NO: 86 are promoter regions (SEQ ID NO: 94), 3068th to 3139th positions, 394th to 4141th positions, 4275th to 4275th positions. 4396, 4488-4554, 4670-4808, 5291-5903, 6000-6137, 6426-6551, 6792-7004 Nos. 7091 to 7606, 7998 to 8348, 8695 to 9276 are exons in the coding region, 3140 to 3940, 4142 to 4274, 4397th to 4487th, 4555th to 4669th, 4809th to 5290th, 5904th to 5999th, 6138th to 6425th, 6552 positions, second 6791 position, the 7005 position, second 7090 position, the 7607 position, second 7997 of, the 8349 positions - positions the 8694 is intron region.
The 1st to 2700th positions of the base sequence represented by SEQ ID NO: 87 are promoter regions (SEQ ID NO: 95), positions 3013 to 3415, positions 3508 to 3667, positions 4610 to 4610 The 5039th is an exon in the coding region, and the 3416th to 3507th positions and the 3668th to 4609th positions are intron regions.
The 1st to 2707th positions of the base sequence represented by SEQ ID NO: 88 are promoter regions (SEQ ID NO: 96), 3082th to 3170th positions, 3365th to 3478th positions, 3565th to 3565th positions. Exons in the coding region are 3792, 4389 to 4828, 5124 to 5320, 3171 to 3364, 3479 to 3564, 3793 to 4388 , Positions 4829 to 5123 are intron regions.
The 1st to 2835th positions of the base sequence represented by SEQ ID NO: 89 are promoter regions (SEQ ID NO: 97), 2920th to 3011th positions, 3142th to 3221st positions, 3345th to 3345th positions. Nos. 3489, 3463-377, 4333-4623 are exons in the coding region, 3012-3164, 3222-3344, 3490-3642 , Positions 3775 to 4332 are intron regions.
The 1st to 2469th positions of the base sequence represented by SEQ ID NO: 90 are promoter regions (SEQ ID NO: 98), 2792th to 2924th positions, 3027th to 3181st positions, 3850th position to 3850th positions. 4035, 4202 to 4554, 5504 to 5684 are exons in the coding region, 2925 to 3026, 3182 to 3849, 4036 to 4201 , Positions 4555 to 5503 are intron regions.
In the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 91, positions 1 to 1242 are the promoter region (SEQ ID NO: 99), positions 1482 to 2347 and positions 2452 to 3193 are exons in the coding region. And positions 2348 to 2451 are intron regions.
The 1st to 2997th positions of the base sequence represented by SEQ ID NO: 92 are promoter regions (SEQ ID NO: 100), the 3270th to 3335th positions, the 3606th to 3757th positions, and the 4034th to 4th positions. Nos. 4278, 4562 to 4690, 4797 to 5732, 5844 to 5971 are exons in the coding region, 3336 to 3605, 3758 to 4033 , Positions 4279 to 4561, positions 4691 to 4796, positions 5733 to 5843 are intron regions.

(実施例5)転写因子群の選抜
実施例1に示すデータベースから得られたアノテーション情報を用いて、遺伝子発現制御に関わる転写因子遺伝子(J. L. RiechmannらSCIENCE VOL 290 15 DECEMBER 2000、岩淵雅樹・篠崎一雄編、植物ゲノム機能のダイナミズム)と高い相同性を持つクローンの検索を行った。その結果、71クローンを特定した。しかしながら、これらのクローンの中には木繊維形成だけでなく、樹皮組織等の形成に関わる転写因子も含まれている。
(Example 5) Selection of transcription factor group Using annotation information obtained from the database shown in Example 1, transcription factor genes involved in gene expression control (JL Riechmann et al. SCIENCE VOL 290 15 DECEMBER 2000, Masaki Iwabuchi, Kazuo Shinozaki And clones with high homology with plant genome function). As a result, 71 clones were identified. However, these clones include not only wood fiber formation but also transcription factors involved in the formation of bark tissue and the like.

(実施例6)木繊維形成に関わる転写因子群の抽出
アノテーション情報をもとに選抜された71クローンの中には、木繊維形成だけでなく、樹皮組織等の形成に関わるものも含まれている。そこで、異なる地上高・種のユーカリ樹幹を用いて、マイクロアレイによる発現解析により、これらの中から木繊維形成に関わる転写因子群を抽出した。
(Example 6) Extraction of transcription factor group involved in tree fiber formation Among 71 clones selected based on annotation information, not only tree fiber formation but also those involved in the formation of bark tissue etc. are included. Yes. Therefore, transcription factors related to tree fiber formation were extracted from these by eucalyptus trunks of different ground heights and species, by microarray expression analysis.

本発明者らは、実施例1に示したRNA抽出方法に従って、5年生のカマルドレンシス種の樹幹基部と樹幹中央部、グロブルス種の樹幹基部を材料に全RNAを抽出した。この際、各植物体の樹皮側(師部)と木繊維形成組織側(木部)を用いた。各個体から得られた全RNAから、プロメガ社製のPolyATract mRNA Isolation Systemにより、mRNAを精製した。このようにして得られた合計4種のmRNAを各々2種の蛍光色素(cy3.cy5)により標識し、実施例1に示すオリゴマイクロアレイ解析におけるプローブとして用い、ハイブリダイゼーションを行った(図1〜3)。標識を含むハイブリダイゼーションの方法はアジレントテクノロジーより提示の解析プロトコルに従った。スキャンして得られた画像から蛍光強度を算出し、ロゼッタ社製の解析ソフトウェア(Luminator Ver. 1.0)にて解析し、反復実験全てを統計的信頼度99.999%にて統合し、5年生のカマルドレンシス種の樹幹基部と樹幹中央部、グロブルス種の樹幹基部における選抜した71クローンの発現情報を得た。   In accordance with the RNA extraction method shown in Example 1, the present inventors extracted total RNA using the trunk base and the center of the trunk of the 5-year-old Camaldorensis species and the stem base of the Globulus species as materials. At this time, the bark side (phloem) and the wood fiber forming tissue side (xylem) of each plant body were used. From the total RNA obtained from each individual, mRNA was purified by PolyATract mRNA Isolation System manufactured by Promega. A total of four kinds of mRNA thus obtained were labeled with two kinds of fluorescent dyes (cy3.cy5), respectively, and used as probes in the oligo microarray analysis shown in Example 1 for hybridization (FIGS. 1 to 1). 3). The hybridization method including the label followed the analysis protocol presented by Agilent Technologies. Fluorescence intensity is calculated from the scanned image, analyzed with Rosetta's analysis software (Luminator Ver. 1.0), and all repeated experiments are integrated with a statistical reliability of 99.999%. Expression information of 71 clones selected at the trunk base of the drenches species and the center of the trunk, and at the trunk base of the globulus species was obtained.

ユーカリの木繊維形成に関わる転写因子群は、樹皮側(師部)と比較して木繊維形成組織側(木部)で有意に発現が強くなると予想される。選抜した71クローンの中で、有意に木繊維形成組織側で強い発現を示すクローンを選抜した結果、11クローンをユーカリの木繊維細胞壁形成に関与している遺伝子群を同定した(表5〜8)。   The transcription factor group involved in eucalyptus tree fiber formation is expected to be significantly more strongly expressed on the wood fiber-forming tissue side (xylem) than on the bark side (phloem). Among the selected 71 clones, clones showing significantly strong expression on the side of the wood fiber forming tissue were selected. As a result, 11 clones were identified as a group of genes involved in eucalyptus tree fiber cell wall formation (Tables 5 to 8). ).

本明細書では、同定されたcDNA配列を配列番号:101〜111に示し、それぞれのcDNAからコードされるアミノ酸配列を配列番号:112〜122に示す。なお、配列番号:112〜122のいずれか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は、以下に示す構造的特徴(ドメイン)を有する。
配列番号:112に記載のアミノ酸配列はCBFドメイン、HAP2ドメイン、
配列番号:113に記載のアミノ酸配列はホメオドメイン、
配列番号:114に記載のアミノ酸配列はCoprinus_matingドメイン、
配列番号:115に記載のアミノ酸配列はLIM ドメイン、
配列番号:116に記載のアミノ酸配列はbZIPドメイン、
配列番号:117に記載のアミノ酸配列はSANTドメイン、Myb DNA bindingドメイン、REB1ドメイン、
配列番号:118に記載のアミノ酸配列はWRKYドメイン、
配列番号:119に記載のアミノ酸配列はホメオドメイン、leucine zipperドメイン、
配列番号:120に記載のアミノ酸配列はUPF0023ドメイン、leucine zipperドメイン、
配列番号:121に記載のアミノ酸配列はSANTドメイン、Myb DNA bindingドメイン、REB1ドメイン
配列番号:122に記載のアミノ酸配列はSinaドメイン。
In the present specification, the identified cDNA sequences are shown in SEQ ID NOs: 101 to 111, and the amino acid sequences encoded from the respective cDNAs are shown in SEQ ID NOs: 112 to 122. In addition, DNA which codes the protein which consists of an amino acid sequence in any one of sequence number: 112-122 has the structural characteristics (domain) shown below.
The amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 112 is a CBF domain, a HAP2 domain,
The amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 113 is a homeodomain,
The amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 114 is the Coprinus_mating domain,
The amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 115 is a LIM domain,
The amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 116 is a bZIP domain,
The amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 117 is a SANT domain, Myb DNA binding domain, REB1 domain,
The amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 118 is the WRKY domain,
The amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 119 is homeodomain, leucine zipper domain,
The amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 120 is a UPF0023 domain, a leucine zipper domain,
The amino acid sequence described in SEQ ID NO: 121 is a SANT domain, Myb DNA binding domain, and REB1 domain. The amino acid sequence described in SEQ ID NO: 122 is a Sina domain.


上記Sequence IDは上から順に、配列番号101〜111に対応する。

The Sequence ID corresponds to SEQ ID NOs: 101 to 111 in order from the top.

マイクロアレイ実験5y-cam5 X vs Pは、5年生ユーカリ・カマルドレンシス樹幹中央部の木部と師部を比較した実験を、5y-cam1 X vs Pは5年生ユーカリ・カマルドレンシス基部の木部と師部を比較した実験を、5y-glo X vs Pは、5年生ユーカリ・グロブルス基部の木部と師部を比較した実験を表す。実験結果は、木繊維形成組織側と樹皮側を比較して、前者で強い場合は正の倍数で、樹皮側で強い場合は負の倍数で表している。   The microarray experiment 5y-cam5 X vs P is an experiment comparing the xylem and phloem of the middle part of the fifth-year eucalyptus chamaldrensis trunk, and 5y-cam1 X vs P is the xylem part of the fifth-year eucalyptus chamaldrensis base 5y-glo X vs P represents an experiment comparing the xylem and phloem of the 5th grade Eucalyptus globulus base. The experimental results are expressed as a positive multiple when the former is strong and a negative multiple when it is strong on the bark side.

11個の遺伝子群は、5年生のカマルドレンシス種の樹幹基部と中央部における詳細な発現様式から、以下の(1)と(2)に大別された(表6、8)。   The 11 gene groups were broadly classified into the following (1) and (2) based on the detailed expression patterns in the trunk base and central part of the fifth-grade Camaldrensis species (Tables 6 and 8).

(1)5個の「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹基部および樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇している遺伝子群」(配列番号:102〜106)   (1) Five “gene groups in which the expression level is increased on the xylem side compared to the phloem side in the stem base and the middle of the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis” (SEQ ID NOs: 102 to 106)

5個の遺伝子群には、樹幹基部または樹幹中央部のいずれかにおいて、師部側と比べ木部側での発現差が2倍以上である遺伝子群(配列番号:102、105、106)、樹幹基部または樹幹中央部のいずれかにおいて、師部側と比べ木部側での発現差が4倍以上である遺伝子群(配列番号:105、106)が含まれる。   The five gene groups include a gene group (SEQ ID NO: 102, 105, 106) in which the difference in expression on the xylem side is twice or more compared to the phloem side at either the trunk base or the middle of the trunk, A gene group (SEQ ID NO: 105, 106) having an expression difference of 4 times or more on the xylem side compared to the phloem side is included in either the trunk base or the trunk trunk center.

5個の遺伝子群について、樹幹基部と樹幹中央部の木部側での遺伝子発現を直接比較した結果、3個(表8の垂直変動分類グループA-2)の「樹幹基部の木部側と樹幹中央部の木部側での発現が同等な遺伝子群」(配列番号:104〜106)、2個(表8の垂直変動分類グループA-3)の「樹幹基部の木部側と比較して樹幹中央部の木部側で発現が上昇している遺伝子群」(配列番号:102、103)に大別された。より具体的には、実験によって得られた平均蛍光強度の数値を、樹幹基部/中央部または中央部/樹幹基部の式により計算した。有意である各遺伝子の発現情報から、樹幹基部/中央部の式によって得られる数値が1.1以上かつP<=0.001であるものを「樹幹中央部の木部側と比較して樹幹基部の木部側で発現が上昇している遺伝子群」と、中央部/樹幹基部の式によって得られる数値が1.1以上かつP<=0.001であるものを「樹幹基部の木部側と比較して樹幹中央部の木部側で発現が上昇している遺伝子群」と、有意でないもしくは平均強度がほぼ同じもの(中央部の木部と基部の木部の蛍光強度比が1.0〜1.1倍未満またはP>0.001)を「樹幹基部の木部側と樹幹中央部の木部側での発現が同等な遺伝子群」と判断し、分類した。   As a result of direct comparison of the gene expression of the 5 gene groups on the xylem side of the trunk base and the central part of the tree trunk, 3 (vertical fluctuation classification group A-2 in Table 8) Compared with the xylem side of the stem base of two genes (vertical variation classification group A-3 in Table 8), “gene groups with equivalent expression on the xylem side of the center of the trunk” (SEQ ID NOs: 104 to 106) Thus, it was roughly classified into “gene groups whose expression is increased on the xylem side of the center of the trunk” (SEQ ID NOs: 102 and 103). More specifically, the numerical value of the average fluorescence intensity obtained by the experiment was calculated by the formula of the trunk base / central part or the central part / trunk base. Based on the expression information of each gene that is significant, the numerical value obtained by the formula of the stem base / central part is 1.1 or more and P <= 0.001, compared with the xylem side of the central part of the trunk. "A group of genes whose expression is increased on the side" and those with a numerical value of 1.1 or more and P <= 0.001 obtained by the formula of the center / tree trunk base as compared to the tree side of the trunk base Gene group whose expression is increased on the xylem side of the tree "is not significant or has almost the same average intensity (the fluorescence intensity ratio of the xylem in the center and the xylem in the base is 1.0 to less than 1.1 times or P> 0.001 ) Were classified as “gene groups with the same expression on the xylem side of the trunk base and the xylem side of the center of the trunk”.

2個の遺伝子群には、樹幹基部の木部と樹幹中央部の木部での発現差が2倍以上である遺伝子群(配列番号:102、103)が含まれる。   The two gene groups include gene groups (SEQ ID NOs: 102 and 103) in which the difference in expression between the xylem at the base of the trunk and the xylem at the center of the trunk is twice or more.

(2)5個(表8の垂直変動分類グループG)の「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹中央部において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、樹幹基部において、師部側と木部側で発現レベルが同等な遺伝子群」(配列番号:101、107、109〜111)   (2) The expression level increased in the xylem side compared to the phloem side in the middle part of the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis in 5 (vertical variation classification group G in Table 8). Gene group with the same expression level on the part side and xylem side "(SEQ ID NOs: 101, 107, 109 to 111)

5個の遺伝子群には、樹幹中央部において、師部側と比べて木部側での発現差が1.5倍以上である遺伝子群(配列番号:107、109〜111)、樹幹中央部において、師部側と比べて木部側での発現差が2倍以上である遺伝子群(配列番号:107、109)が含まれる。   In the gene group of 5 genes, the gene group (SEQ ID NO: 107, 109-111) in which the expression difference on the xylem side is 1.5 times or more compared to the phloem side in the center of the trunk, A gene group (SEQ ID NOs: 107 and 109) in which the expression difference on the xylem side is twice or more compared to the phloem side is included.

11個の遺伝子群は、5年生のカマルドレンシス種の樹幹基部と樹幹中央部、5年生のグロブルス種の樹幹基部における詳細な発現様式から、以下の(1)〜(3)に大別された(表7、8)。   The 11 gene groups are broadly divided into the following (1) to (3), based on the detailed expression patterns in the trunk base and middle part of the fifth-year Camaldorensis species, and the fifth-year Globulus species. (Tables 7 and 8).

(1)2個の「ユーカリ属カマルドレンシスおよびユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇している遺伝子群」(配列番号:103、105)   (1) Two “groups of genes whose expression levels are increased on the xylem side compared to the phloem side in the stems of Eucalyptus camaldrensis and Eucalyptus globulus” (SEQ ID NOs: 103 and 105)

2個の遺伝子群には、ユーカリ属カマルドレンシスおよびユーカリ属グロブルスの樹幹のいずれかにおいて、師部側と比べ木部側での発現差が10倍以上である遺伝子群(配列番号:105)が含まれる。   The two gene groups include a gene group (SEQ ID NO: 105) having an expression difference of 10 times or more on the xylem side compared to the phloem side in any of Eucalyptus camaldrensis and Eucalyptus globulus trunks. Is included.

2個の遺伝子について、ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹基部または中央部の木部側とユーカリ属グロブルスの樹幹基部の木部側での遺伝子発現を直接比較した結果、1個(表8の樹種間変動分類グループA-2)の「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹の木部側とユーカリ属グロブルスの樹幹の木部側での発現が同等な遺伝子」(配列番号:103)、1個(表8の樹種間変動分類グループA-3)の「ユーカリ属グロブルスの樹幹の木部側と比較してユーカリ属カマルドレンシスの樹幹の木部側で発現レベルが減少している遺伝子」(配列番号:105)に大別された。より具体的には、実験によって得られた平均蛍光強度の数値を、ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹(基部または中央部)の木部/ユーカリ属グロブルスの樹幹(基部)の木部の式またはユーカリ属グロブルスの樹幹(基部)の木部/ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹(基部または中央部)の木部の式により計算した。各遺伝子の発現情報から、ユーカリ属カマルドレンシス/ユーカリ属グロブルスの樹幹の木部の式によって得られる数値が1.1以上かつP<=0.001であるものを「ユーカリ属グロブルスの樹幹の木部側と比較してユーカリ属カマルドレンシスの樹幹の木部側で発現が上昇している遺伝子群」と、ユーカリ属グロブルスの樹幹/ユーカリ属カマルドレンシスの木部の式によって得られる数値が1.1以上かつP<=0.001であるものを「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹の木部側と比較してユーカリ属グロブルスの樹幹の木部側で発現が上昇している遺伝子群」と、有意でないもしくは平均強度がほぼ同じもの(ユーカリ属グロブルスの樹幹の木部に比べてユーカリ属カマルドレンシスの樹幹の木部の蛍光強度比が1.0〜1.1倍未満またはP>0.001)を「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹の木部側とユーカリ属グロブルスの樹幹の木部側での発現が同等な遺伝子群」と判断し、分類した。   As a result of a direct comparison of the gene expression between the eucalyptus chamaldrensis tree base or central xylem side and the Eucalyptus globulus tree base side of two genes, one gene (between the tree species in Table 8) Variant classification group A-2) “genes whose expression on the xylem side of Eucalyptus genus Camaldrensis is equivalent to that on the xylem side of Eucalyptus globulus” (SEQ ID NO: 103), 1 (Table 8) "A gene whose expression level is reduced on the xylem side of the Eucalyptus genus Camaldrensis" compared to the xylem side of the Eucalyptus globulus tree (SEQ ID NO: 105). More specifically, the numerical value of the average fluorescence intensity obtained by the experiment is calculated based on the xylem formula of the stem (base or central part) of the Eucalyptus genus Camaldrensis / the xylem of the stem (base) of the Eucalyptus globules or the eucalyptus. The calculation was performed according to the formula of the xylem of the genus Globulus trunk (base) / the xylem of the eucalyptus chamaldrensis trunk (base or center). From the expression information of each gene, the value obtained from the tree part formula of Eucalyptus genus Camaldrensis / Eucalyptus globules is 1.1 or more and P <= 0.001. Compared to the gene group whose expression is increased on the xylem side of the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis ”, the numerical value obtained by the formula of the stem of Eucalyptus globules / xylem genus Camaldrensis is 1.1 or more and Those with P <= 0.001 are not significant or mean intensity, as `` gene groups whose expression is increased on the xylem side of the Eucalyptus globulis tree compared to the xylem side of the Eucalyptus genus Camaldrensis '' Is approximately the same (the fluorescence intensity ratio of the tree part of Eucalyptus genus Camaldrensis is less than 1.0 to 1.1 times or P> 0.001 compared to the tree part of Eucalyptus globulus tree). Expression in xylem side and xylem side trunk Eucalyptus globulus of trunks Rudorenshisu is determined that equivalent genes "were classified.

(2)2個(表8の樹種間変動分類グループC)の「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、ユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが減少している遺伝子群」(配列番号:104、106)   (2) In the trunk of Eucalyptus genus Camaldrensis, the expression level increased on the xylem side compared to the phloem side, and in the trunk of the Eucalyptus globulus , Genes whose expression level is reduced on the xylem side compared to the phloem side ”(SEQ ID NOs: 104, 106)

2個の遺伝子群には、ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比べ木部側での発現差が4倍以上、またはユーカリ属グロブルスの樹幹において、木部側と比べ師部側での発現差が4倍以上である遺伝子(配列番号:106)が含まれる。   There are two gene groups, the difference in expression on the xylem side of the eucalyptus genus Camaldrensis is more than 4 times, or on the eucalyptus globulus tree, the phloem side compared to the xylem side. A gene (SEQ ID NO: 106) having an expression difference of 4 times or more in is included.

(3)1個(表8の樹種間変動分類グループE)の「ユーカリ属カマルドレンシスの樹幹において、師部側と比較して木部側で発現レベルが上昇し、ユーカリ属グロブルスの樹幹において、師部側と木部側で発現レベルが同等な遺伝子群」(配列番号:102)   (3) One (in the tree species variation classification group E in Table 8), the expression level increased on the xylem side compared to the phloem side in the stem of Eucalyptus genus Camaldrensis, , Gene groups with the same expression level on the phloem side and the xylem side ”(SEQ ID NO: 102)

(実施例7)木繊維形成に関わる転写因子群のゲノムクローンとプロモーターDNAの取得
(1) ユーカリBACゲノムライブラリーのスクリーニング
ユーカリBACゲノムライブラリーのスクリーニングは、実施例4に示す方法で行った。PCRによる3Dスクリーニング用のDNAプールを鋳型に、cDNA配列情報を基に合成した配列番号:123〜144のオリゴヌクレオチドプライマー(配列番号:123〜144の奇数番号はフォワードプライマー、偶数番号はリバースプライマー)を用い、PCR法により各遺伝子のゲノムクローンのスクリーニングを行った。
(Example 7) Acquisition of genome clone and promoter DNA of transcription factor group involved in wood fiber formation (1) Screening of eucalyptus BAC genomic library Screening of the eucalyptus BAC genomic library was carried out by the method shown in Example 4. Oligonucleotide primer of SEQ ID NO: 123-144 synthesized based on cDNA sequence information using DNA pool for 3D screening by PCR as template (odd number of SEQ ID NO: 123-144 is forward primer, even number is reverse primer) The genomic clones of each gene were screened by the PCR method.

BACクローンのインサート配列は、実施例1に示す方法で決定した。得られた塩基配列を用い、cDNA配列をもとに各遺伝子のゲノム領域とプロモーター領域を決定した(配列番号:101〜111に記載のcDNA配列をもとに決定されたゲノム配列を、それぞれ、配列番号:145〜155に示す)。また、翻訳開始コドンATG(アミノ酸ではメチオニンをコード)を含む全長のcDNA配列をもとにプロモーター領域を決定した。決定されたプロモーター配列を配列番号:156〜166に示した。具体的には、全長cDNAの5‘末端塩基から上流の配列を、遺伝情報処理ソフトウェア「GENETYX」(ソフトウェア開発株式会社)により解析し、TATA-box配列を決定した。高等真核生物のプロモーター領域には、転写開始点より通常約10〜25塩基上流側にTATA-box配列があることがよく知られている。決定されたTATA-boxの位置から全長cDNA5‘末端塩基までが近接している(約100bp程度)場合、cDNAはほぼ完全長であり、その末端塩基上流側がプロモーター領域であると判断した。プロモーターの長さは、モデル植物で知られている最大の長さ(約3kb)を参考に、cDNA5’末端塩基から上流側最大3kbまでとした。   The insert sequence of the BAC clone was determined by the method shown in Example 1. Using the obtained base sequence, the genomic region and the promoter region of each gene were determined based on the cDNA sequence (the genomic sequence determined based on the cDNA sequence described in SEQ ID NO: 101 to 111, SEQ ID NOs: 145 to 155). In addition, the promoter region was determined based on the full-length cDNA sequence including the translation initiation codon ATG (amino acid encoded methionine). The determined promoter sequences are shown in SEQ ID NOs: 156 to 166. Specifically, the sequence upstream from the 5 'terminal base of the full-length cDNA was analyzed by genetic information processing software "GENETYX" (Software Development Co., Ltd.), and the TATA-box sequence was determined. It is well known that the promoter region of higher eukaryotes has a TATA-box sequence usually about 10 to 25 bases upstream from the transcription start site. When the position of the determined TATA-box is close to the full-length cDNA 5 ′ terminal base (about 100 bp), it was judged that the cDNA was almost full length and that the upstream side of the terminal base was the promoter region. The length of the promoter was determined from the 5 ′ terminal base of the cDNA to the maximum of 3 kb upstream from the maximum length (about 3 kb) known in the model plant.

配列番号:101によって示される塩基配列では、第87位〜第662位がアミノ酸コード領域(配列番号:112)である。
配列番号:102によって示される塩基配列では、第262位〜第1188位がアミノ酸コード領域(配列番号:113)である。
配列番号:103によって示される塩基配列では、第257位〜第1549位がアミノ酸コード領域(配列番号:114)である。
配列番号:104によって示される塩基配列では、第159位〜第722位がアミノ酸コード領域(配列番号:115)である。
配列番号:105によって示される塩基配列では、第101位〜第1444位がアミノ酸コード領域(配列番号:116)である。
配列番号:106によって示される塩基配列では、第163位〜第927位がアミノ酸コード領域(配列番号:117)である。
配列番号:107によって示される塩基配列では、第48位〜第2300位がアミノ酸コード領域(配列番号:118)である。
配列番号:108によって示される塩基配列では、第23位〜第778位がアミノ酸コード領域(配列番号:119)である。
配列番号:109によって示される塩基配列では、第40位〜第1101位がアミノ酸コード領域(配列番号:120)である。
配列番号:110によって示される塩基配列では、第128位〜第790位がアミノ酸コード領域(配列番号:121)である。
配列番号:111によって示される塩基配列では、第269位〜第1234位がアミノ酸コード領域(配列番号:122)である。
配列番号:145によって示される塩基配列の第1位〜第2680位がプロモーター領域(配列番号:156)であり、第2767位〜第2796位、第2884位〜第2949位、第2984位〜第3142位、第3265位〜第3585位がコード領域内のエクソンであり、第2797位〜第2883位、第2950位〜第2983位、第3143位〜第3264位、がイントロン領域である。
配列番号:146によって示される塩基配列の第1位〜第3000位がプロモーター領域(配列番号:157)であり、第3262位〜第3606位、第3920位〜第4040位、第5436位〜第5626位、第5829位〜第5960位、第6246位〜第6383位、がコード領域内のエクソンであり、第3607位〜第3919位、第4041位〜第5435位、第5627位〜第5828位、第5961位〜第6245位がイントロン領域である。
配列番号:147によって示される塩基配列の第1位〜第1569位がプロモーター領域(配列番号:158)であり、第1826位〜第2533位、第4847位〜第4967位、第5439位〜第5632位、第5709位〜第5840位、第5936位〜第6072位、第6158位がコード領域内のエクソンであり、第2534位〜第4846位、第4968位〜第5438位、第5633位〜第5708位、第5841位〜第5935位、第6073位〜第6157位がイントロン領域である。
配列番号:148によって示される塩基配列の第1位〜第2979位がプロモーター領域(配列番号:159)であり、第3241位〜第3375位、第3967位〜第4063位、、第4159位〜第4202位、第4293位〜第4282位、第4539位〜第4736位がコード領域内のエクソンであり、第3376位〜第3966位、第4064位〜第4158位、第4203位〜第4292位、第4283位〜第4538位がイントロン領域である。
配列番号:149によって示される塩基配列の第1位〜第1288位がプロモーター領域(配列番号:160)であり、第1409位〜第1964位、第3755位〜第3959位、第4510位〜第4585位、第4564位〜第4809位、第5066位〜第5446位がコード領域内のエクソンであり、第1965位〜第3754位、第3960位〜第4509位、第4586位〜第4563位、第4810位〜第5065位がイントロン領域である。
配列番号:150によって示される塩基配列の第1位〜第1536位がプロモーター領域(配列番号:161)であり、第1723位〜第1985位、第2217位〜第2718位がコード領域内のエクソンであり、第1986位〜第2216位がイントロン領域である。
配列番号:151によって示される塩基配列の第1位〜第1658位がプロモーター領域(配列番号:162)であり、第1706位〜第2167位、第2407位〜第2589位、第2767位〜第3647位、第3747位〜第3905位、第4108位〜第4675位がコード領域内のエクソンであり、第2168位〜第2406位、第2590位〜第2766位、第3648位〜第3746位、第3906位〜第4107位がイントロン領域である。
配列番号:152によって示される塩基配列の第1位〜第1979位がプロモーター領域(配列番号:163)であり、第2002位〜第2427位、第2714位〜第2793位、第2984位〜第3233位がコード領域内のエクソンであり、第2428位〜第2713位、第2794位〜第2983位がイントロン領域である。
配列番号:153によって示される塩基配列の第1位〜第596位がプロモーター領域(配列番号:164)であり、第637位〜第770位、第1143位〜第1272位、第1393位〜第1593位、第2042位〜第2209位、第2939位〜第3367位がコード領域内のエクソンであり、第771位〜第1142位、第1273位〜第1392位、第1594位〜第2041位、第2210位〜第2938位がイントロン領域である。
配列番号:154によって示される塩基配列の第1位〜第2973位がプロモーター領域(配列番号:165)であり、第3101位〜第3221位、第3339位〜第3468位、第4324位〜第4735位がコード領域内のエクソンであり、第3222位〜第3338位、第3469位〜第4323位がイントロン領域である。
配列番号:155によって示される塩基配列の第1位〜第1783位がプロモーター領域(配列番号:166)であり、第2052位〜第2270位、第3339位〜第3725位、第4266位〜第4625位がコード領域内のエクソンであり、第2271位〜第3338位、第3726位〜第4265位がイントロン領域である。
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 101, positions 87 to 662 are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 112).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 102, positions 262 to 1188 are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 113).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 103, positions 257 to 1549 are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 114).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 104, positions 159 to 722 are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 115).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 105, positions 101 to 1444 are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 116).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 106, the 163rd to 927th positions are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 117).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 107, positions 48 to 2300 are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 118).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 108, the 23rd to 778th positions are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 119).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 109, positions 40 to 1101 are amino acid coding regions (SEQ ID NO: 120).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 110, positions 128 to 790 are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 121).
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 111, positions 269 to 1234 are the amino acid coding region (SEQ ID NO: 122).
The 1st to 2680th positions of the base sequence represented by SEQ ID NO: 145 are promoter regions (SEQ ID NO: 156), 2767th to 2796th positions, 2884th to 2949th positions, 2984th to 2894th positions. Positions 3142 and 3265 to 3585 are exons in the coding region, and positions 2797 to 2883, positions 2950 to 2983, and positions 3143 to 3264 are intron regions.
The 1st to 3000th positions of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 146 are promoter regions (SEQ ID NO: 157), the 3262th position to the 3606th position, the 3920th position to the 4040th position, the 5436th position to the 5th position. 5626, 5829 to 5960, 6246 to 6383 are exons in the coding region, 3607 to 3919, 4041 to 5435, 5627 to 5828. , Positions 5961 to 6245 are intron regions.
The 1st to 1569th positions of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 147 are the promoter regions (SEQ ID NO: 158), the 1826th position to the 2533th position, the 4847th position to the 4967th position, the 5439th position to the 5th position. 5632, 5709-5840, 5936-6072, 6158 are exons in the coding region, 2534-4846, 4968-5438, 5633 ~ 5708, 5841 ~ 5935, 6073 ~ 6157 are intron regions.
The 1st to 2979th positions of the base sequence represented by SEQ ID NO: 148 are promoter regions (SEQ ID NO: 159), the 3241th position to the 3375th position, the 3967th position to the 4063th position, the 4159th position to the 4159th position. Nos. 4202, 4293 to 4282, 4539 to 4736 are exons in the coding region, 3376 to 3966, 4064 to 4158, 4203 to 4292. , Positions 4283 to 4538 are intron regions.
The 1st to 1288th positions of the base sequence represented by SEQ ID NO: 149 are promoter regions (SEQ ID NO: 160), the 1409th to 1964th positions, the 3755th to 3959th positions, the 4510th to 45th positions. Nos. 4585, 4564 to 4809, 5066 to 5446 are exons in the coding region, 1965 to 3754, 3960 to 4509, 4586 to 4563 , Positions 4810 to 5065 are intron regions.
In the base sequence represented by SEQ ID NO: 150, positions 1 to 1536 are the promoter region (SEQ ID NO: 161), positions 1723 to 1985, and positions 2217 to 2718 are exons in the coding region. 1986 to 2216 are intron regions.
The 1st to 1658th positions of the base sequence represented by SEQ ID NO: 151 are promoter regions (SEQ ID NO: 162), the 1706th to 2167th positions, the 2407th position to the 2589th position, the 2767th position to the 2nd position. Expositions in the coding region are positions 3647, 3747-3905, 4108-4675, 2168-2406, 2590-2766, 3648-3746 , Positions 3906 to 4107 are intron regions.
The 1st to 1979th positions of the base sequence represented by SEQ ID NO: 152 are promoter regions (SEQ ID NO: 163), positions 2002 to 2427, positions 2714 to 2793, positions 2984 to 2984. Position 3233 is an exon in the coding region, and positions 2428 to 2713 and positions 2794 to 2983 are intron regions.
The 1st to 596th positions of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 153 are promoter regions (SEQ ID NO: 164), the 637th position to the 770th position, the 1143th position to the 1272nd position, the 1393th position to the 1st position. 1593, 2042 to 2209, 2939 to 3367 are exons in the coding region, 771 to 1142, 1273 to 1392, 1594 to 2041 , Positions 2210 to 2938 are intron regions.
The 1st to 2937th positions of the base sequence represented by SEQ ID NO: 154 are the promoter region (SEQ ID NO: 165), the 3101st position to the 3221st position, the 3339th position to the 3468th position, the 4324th position to the 4th position. Position 4735 is an exon in the coding region, and positions 3222 to 3338 and positions 3469 to 4323 are intron regions.
In the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 155, positions 1 to 1783 are promoter regions (SEQ ID NO: 166), positions 2052 to 2270, positions 3339 to 3725, positions 4266 to 4266. Position 4625 is an exon in the coding region, and positions 2271 to 3338 and positions 3726 to 4265 are intron regions.

(実施例8)木部特異的プロモーター活性の解析
(1) 活性解析用コンストラクトの構築
実施例3と6に示した木部形成組織で発現している遺伝子(配列番号:1〜34、101〜111)は、それらの各々のプロモーターによって木部での発現が制御されている。従って、各プロモーター領域は、任意の遺伝子の木部での発現制御に当然用いることができる。そこで、それらのプロモーター下流にレポーター遺伝子をつなぎ、植物に導入し木部での発現活性を確認した。本実施例では、セルロース合成酵素遺伝子(配列番号:3)のプロモーター領域(配列番号:93)の活性を、パーティクルガン法により解析した例を示す。
木部特異的プロモーターとしての活性を確認するため、セルロース合成酵素遺伝子(配列番号:3)のプロモーター領域下流にレポーターとしてGUS遺伝子をつなげユーカリへ導入した。具体的には、配列番号:85に記載のゲノム配列情報を基に合成した配列番号:167、168のオリゴヌクレオチドプライマーを用い、BACクローンDNAを鋳型にPCR法により5’非翻訳領域を含むプロモーター領域を増幅し、平滑末端化後35Sプロモーターを除いたバイナリーベクターpBI121ベクター (Bevan, M., Nucleic Acids Res. 12, 8711-8721, 1984)のGUS遺伝子上流へサブクローニングした。
(Example 8) Analysis of xylem specific promoter activity (1) Construction of construct for activity analysis Genes expressed in xylem forming tissues shown in Examples 3 and 6 (SEQ ID NOs: 1-34, 101- 111), the expression in the xylem is controlled by their respective promoters. Therefore, each promoter region can naturally be used for expression control in the xylem of an arbitrary gene. Therefore, reporter genes were connected downstream of these promoters and introduced into plants to confirm expression activity in xylem. This example shows an example in which the activity of the promoter region (SEQ ID NO: 93) of the cellulose synthase gene (SEQ ID NO: 3) is analyzed by the particle gun method.
In order to confirm the activity as a xylem specific promoter, the GUS gene was connected as a reporter downstream of the promoter region of the cellulose synthase gene (SEQ ID NO: 3) and introduced into Eucalyptus. Specifically, a promoter containing a 5 ′ untranslated region by PCR using the oligonucleotide primer of SEQ ID NO: 167, 168 synthesized based on the genome sequence information set forth in SEQ ID NO: 85, using BAC clone DNA as a template The region was amplified, blunt-ended, and then subcloned upstream of the GUS gene of a binary vector pBI121 vector (Bevan, M., Nucleic Acids Res. 12, 8711-8721, 1984) excluding the 35S promoter.

(2)木部特異的プロモーター活性の解析
プロモーター活性の解析として、前述の導入用プラスミドを木部形成組織にパーティクルガンで導入し、GUS遺伝子の活性を解析した。旺盛に生育中の5年生ユーカリ樹幹の樹皮を剥いだ面に露出している木部形成組織(図4A)から木部ブロック(図4B)を切除し、パーティクルガン導入用ターゲットとした。導入用プラスミドの金粒子へのコーティングは、後述のように行った。金粒子50μlにプラスミドDNAを5μl(0.5μg/μl)と2.5M CaCa2を50μl加えすぐに混合し、次に0.1Mスペルミジンを20μl加えさらに混合後、遠心機で金粒子を沈殿させた。100%エタノールで洗浄した後、100%エタノール60μlに懸濁し、1回分(5-10μl)ずつマクロキャリアーに分注し乾燥させて用いた。導入条件は、真空度:27-28 inches Hg、ラプチャーディスク:1800psi、金粒子径:1.6μm、試料距離:4-8cmで行った。木部形成組織ブロックに導入処理(ボンバードメント)後、25℃暗所にて一晩培養し、組織化学的方法(X-glu溶液にて37℃24時間インキュベート、Kosugi et al., 1990, Plant Sci., 70:133-140)にてGUS活性(青い発色)の検出を行った。その結果、図4B〜Dに示すように、セルロース合成酵素遺伝子プロモーターによるGUS遺伝子の発現を示す青いスポットが観察された。従って、本プロモーターは、マイクロアレイ実験の結果の通り、木部形成部位で発現する活性を持つことが示された。
この例からも示されるように、マイクロアレイ実験により木部に発現が認められた配列番号:1〜34、101〜111に記載の遺伝子のプロモーター配列は、任意の遺伝子の木部での発現制御に用いることができる。
(2) Analysis of xylem specific promoter activity As an analysis of promoter activity, the aforementioned plasmid for introduction was introduced into a xylem-forming tissue by a particle gun, and the activity of the GUS gene was analyzed. A xylem block (FIG. 4B) was excised from the xylem forming tissue (FIG. 4A) exposed on the surface where the bark of a vigorously growing 5-year-old eucalyptus tree was peeled, and used as a target for particle gun introduction. The introduction plasmid was coated on the gold particles as described below. To 50 μl of gold particles, 5 μl (0.5 μg / μl) of plasmid DNA and 50 μl of 2.5M CaCa2 were added and mixed immediately. Next, 20 μl of 0.1M spermidine was added and further mixed, and then gold particles were precipitated with a centrifuge. After washing with 100% ethanol, it was suspended in 60 μl of 100% ethanol, dispensed once (5-10 μl) onto a macrocarrier and dried. The introduction conditions were as follows: degree of vacuum: 27-28 inches Hg, rupture disk: 1800 psi, gold particle size: 1.6 μm, sample distance: 4-8 cm. After introduction treatment (bombardment) into the xylem-forming tissue block, the cells were cultured overnight in the dark at 25 ° C, and then the histochemical method (incubated with X-glu solution at 37 ° C for 24 hours, Kosugi et al., 1990, Plant Sci., 70: 133-140), GUS activity (blue color development) was detected. As a result, as shown in FIGS. 4B to 4D, blue spots indicating the expression of the GUS gene by the cellulose synthase gene promoter were observed. Therefore, this promoter was shown to have an activity expressed at the xylem formation site as a result of the microarray experiment.
As shown in this example, the promoter sequence of the genes described in SEQ ID NOs: 1-34, 101-111, whose expression was recognized in the xylem by the microarray experiment, is used for the expression control in the xylem of an arbitrary gene. Can be used.

(実施例9)木繊維形成遺伝子プロモーターと転写因子との相互作用解析
転写因子は、その制御下にある遺伝子のプロモーター領域に結合することで、発現のon/offを制御している(J. L. RiechmannらSCIENCE VOL 290 15 DECEMBER 2000、岩淵雅樹・篠崎一雄編、植物ゲノム機能のダイナミズム)。したがって、遺伝子のプロモーター領域との相互作用(結合)の有無を解析することで、制御・被制御の関係が分かる。
(Example 9) Analysis of interaction between wood fiber-forming gene promoter and transcription factor Transcription factor regulates on / off of expression by binding to the promoter region of the gene under its control (JL Riechmann SCIENCE VOL 290 15 DECEMBER 2000, Masaki Iwabuchi, Kazuo Shinozaki, plant genome function dynamism). Therefore, by analyzing the presence or absence of interaction (binding) with the promoter region of the gene, the relationship between control and control can be understood.

そこで、木細胞壁形成を制御する配列番号:101〜111(配列番号:112〜122)に記載の転写因子と、配列番号1〜34(配列番号35〜68)に記載の木部細胞壁形成に関わる遺伝子のプロモーターとの相互作用を解析した。本実施例では、例として配列番号:117のMYB転写因子タンパク質と配列番号:119のホメオドメイン(HD-ZIP)転写因子タンパク質について、セルロース合成に関わる遺伝子(CesA)のプロモーター領域(配列番号:93)とリグニン合成に関わる遺伝子(CAD、OMT、C4H)のプロモーター(それぞれ配列番号:96、97、99)との相互作用の結果を示す。   Therefore, transcription factors described in SEQ ID NOs: 101 to 111 (SEQ ID NOs: 112 to 122) that control the formation of tree cell walls and xylem cell wall formation described in SEQ ID NOs: 1 to 34 (SEQ ID NOs: 35 to 68) are involved. The interaction of the gene with the promoter was analyzed. In this example, as an example, for the MYB transcription factor protein of SEQ ID NO: 117 and the homeodomain (HD-ZIP) transcription factor protein of SEQ ID NO: 119, the promoter region of the gene (CesA) involved in cellulose synthesis (SEQ ID NO: 93) ) And the promoters (SEQ ID NOs: 96, 97, 99, respectively) of genes (CAD, OMT, C4H) involved in lignin synthesis are shown.

(1)無細胞翻訳系によるタンパク質発現と精製
無細胞翻訳系によりMYB転写因子タンパクを発現させるため、配列番号:169、170に記載のプライマーを用いて、MYBのcDNA(配列番号:106)を鋳型にPCRした。増幅した断片を制限酵素NdeIとsmaIで処理し、pIVEX1.3ベクター(Roche)に挿入し、無細胞翻訳系(小麦胚芽タンパク質合成系キットRTS100;Roche)を用いて、24℃、24時間反応させた。この反応液1ulをSDS-PAGEで泳動し、anti-His抗体を用いたウェスタンブロッティングにより、目的タンパク質の発現を確認した。
(1) Protein expression and purification by cell-free translation system In order to express MYB transcription factor protein by a cell-free translation system, using the primers described in SEQ ID NOs: 169 and 170, MYB cDNA (SEQ ID NO: 106) was obtained. PCR was performed on the template. The amplified fragment is treated with restriction enzymes NdeI and smaI, inserted into the pIVEX1.3 vector (Roche), and reacted at 24 ° C for 24 hours using a cell-free translation system (wheat germ protein synthesis kit RTS100; Roche). It was. 1 ul of this reaction solution was electrophoresed on SDS-PAGE, and expression of the target protein was confirmed by Western blotting using an anti-His antibody.

(2)大腸菌によるタンパク質発現と精製
大腸菌によりHD-ZIP転写因子タンパクを発現させるため、配列番号:171、172に記載のプライマーを用いて、HD-ZIPのcDNA(配列番号:108)を鋳型にPCRした。増幅されたDNA断片を制限酵素EcoRVとSalIで処理後、pET32aベクター(Novagen)に挿入し、大腸菌BL21系統にトランスフォーメーションした。タンパク質を発現させる場合は、LB培地に植菌しOD600=0.8になるまで37℃で培養し、1mM IPTGを加え25℃、4時間で培養した。集菌後、HisTrap HP (GE Healthcare)を用いて精製を行い、50mM イミダゾールで洗浄し、400mM イミダゾールで溶出した。この精製タンパク質をHiTrap Desalting (GE Healthcare)を用いて脱塩した。
(2) Protein expression and purification by E. coli In order to express HD-ZIP transcription factor protein by E. coli, using primers of SEQ ID NOs: 171 and 172, and using HD-ZIP cDNA (SEQ ID NO: 108) as a template PCR was performed. The amplified DNA fragment was treated with restriction enzymes EcoRV and SalI, inserted into a pET32a vector (Novagen), and transformed into E. coli BL21 strain. When protein was expressed, it was inoculated into LB medium and cultured at 37 ° C. until OD 600 = 0.8, and 1 mM IPTG was added and cultured at 25 ° C. for 4 hours. After collection, purification was performed using HisTrap HP (GE Healthcare), washed with 50 mM imidazole, and eluted with 400 mM imidazole. This purified protein was desalted using HiTrap Desalting (GE Healthcare).

(3)プローブ作製
各プロモーターの転写開始点に近い側から900bpの領域を30bpづつ区切って、オリゴDNAプローブの配列とした。その際、各プローブとも両隣のプローブ配列と5bpのオーバーラップを持たせて設計したので、1つのプロモーターあたり合計40種(組)のプローブペア(センス・アンチセンス)を人工合成した。この際、センス側のDNAをTAMRA(蛍光色素)標識した。相互作用の解析には、センス・アンチセンス鎖をアニーリングさせた2本鎖DNAを用いた。アニーリングは、TAMRA標識センスオリゴDNA(配列番号:173〜332)と未標識アンチセンスオリゴDNA(配列番号:333〜492)を、0.1M NaCl/TE(pH8.0)で1uMになるように調整し、95℃で5分変性処理後、1時間かけて徐々に室温に戻しながら行った。次に、未反応の1本鎖オリゴDNAを除くため、10mM MgCl2とExonuclease Iを加え37℃、1時間反応させMERmaid SPIN Kit (Qbiogene)を用いてプローブを精製した。センス・アンチセンス鎖の対応は、配列番号:173の相補鎖が配列番号:333であり(Probe No.1)、以降配列番号:174と334(Probe No.2)〜配列番号:332と492(Probe No.160)のように順番に対応する。
(3) Probe preparation The 900 bp region from the side close to the transcription start point of each promoter was divided into 30 bp each to obtain an oligo DNA probe sequence. At that time, since each probe was designed to have a 5 bp overlap with the adjacent probe sequences, a total of 40 probe pairs (sense / antisense) were artificially synthesized per promoter. At this time, the DNA on the sense side was labeled with TAMRA (fluorescent dye). For the analysis of the interaction, double-stranded DNA in which the sense and antisense strands were annealed was used. For annealing, TAMRA-labeled sense oligo DNA (SEQ ID NO: 173-332) and unlabeled antisense oligo DNA (SEQ ID NO: 333-492) were adjusted to 1 uM with 0.1 M NaCl / TE (pH 8.0). Then, after denaturing treatment at 95 ° C. for 5 minutes, it was performed while gradually returning to room temperature over 1 hour. Next, in order to remove unreacted single-stranded oligo DNA, 10 mM MgCl 2 and Exonuclease I were added and reacted at 37 ° C. for 1 hour, and the probe was purified using MERmaid SPIN Kit (Qbiogene). The correspondence between the sense and antisense strands is that the complementary strand of SEQ ID NO: 173 is SEQ ID NO: 333 (Probe No. 1), and thereafter SEQ ID NO: 174 and 334 (Probe No. 2) to SEQ ID NO: 332 and 492 Correspond in order as in (Probe No. 160).

(4)DNA-タンパク質結合反応の測定
DNA-タンパク質の結合反応は、30ulの反応液中(25mM Hepes/KOH (pH7.9)、50mM KCl、0.5mM DTT、5% glycerol、2mg/ml BSA、0.05mg/ml poly(dI-dC)・(dI-dC)、タンパク質 1ul、3nM プローブ)で室温20分間行った。分子間相互作用解析機器「一分子蛍光分析システムMF20(オリンパス)」を用いたFCS (Fluorescence Correlation Spectroscopy)計測により、標準Dyeを10秒×5回、反応液を15秒×5回計測した。この測定値から並進時間を算出し、結合の有無を検証した。結合が認められる場合は、標識プローブの分子量が大きくなるため、並進時間がコントロールより長くなる。コントロールとなる並進時間は、空ベクターを発現させ反応液にそれぞれのプローブを加えたものの測定値を用いた。
(4) Measurement of DNA-protein binding reaction
DNA-protein binding reaction was carried out in 30 ul of reaction solution (25 mM Hepes / KOH (pH 7.9), 50 mM KCl, 0.5 mM DTT, 5% glycerol, 2 mg / ml BSA, 0.05 mg / ml poly (dI-dC) -(DI-dC), protein 1ul, 3nM probe) for 20 minutes at room temperature. The standard dye was measured for 10 seconds × 5 times and the reaction solution was measured for 15 seconds × 5 times by FCS (Fluorescence Correlation Spectroscopy) measurement using an intermolecular interaction analyzer “single molecule fluorescence analysis system MF20 (Olympus)”. The translation time was calculated from this measured value, and the presence or absence of binding was verified. When binding is observed, the molecular weight of the labeled probe is increased, resulting in a longer translation time than the control. For the translation time as a control, the measured value of the empty vector expressed and each probe added to the reaction solution was used.

(5)木繊維形成遺伝子プロモーターと転写因子との相互作用(結合)
2種の転写因子と4種のプロモーターの相互作用解析結果を図5に示す。コントロール実験の結果から、少なくとも20%以上の並進時間の延長がある場合に、相互作用(結合)があると結論できる。解析結果より、MYBではCesAプロモーターの2ヶ所(配列番号:181と341の2本鎖DNA、199と359の2本鎖DNA)、CADプロモーターの1ヶ所(配列番号:246と406)、OMTプロモーターの1ヶ所(配列番号:274と434)、C4Hプロモーターの2ヶ所(配列番号:296と456、326と486)に結合することが示された。HD-ZIPでは、CesAプロモーターの8ヶ所(配列番号:176と336、184と344、187と347、189と349、191と351、193と353、194と354、196と356)、CADプロモーターの4ヶ所(配列番号:216と376、217と377、220と380、223と383)、OMTプロモーターの5ヶ所(配列番号:258と418、264と424、275と435、276と436、281と441)、C4Hプロモーターの7ヶ所(配列番号:301と461、307と467、313と473、315と475、318と478、319と479、329と489)に結合することが示された。
以上の結果から、本発明の木繊維形成に関わる転写因子群は、木繊維細胞壁形成に関わる遺伝子群の発現を制御していることが示された。
(5) Interaction (binding) between wood fiber-forming gene promoter and transcription factor
FIG. 5 shows the result of interaction analysis between the two transcription factors and the four promoters. From the results of the control experiment, it can be concluded that there is an interaction (binding) when there is a translation time extension of at least 20% or more. From the analysis results, two sites of CesA promoter (double-stranded DNA of SEQ ID NO: 181 and 341, double-stranded DNA of 199 and 359), one site of CAD promoter (SEQ ID NO: 246 and 406), and OMT promoter in MYB 1 (SEQ ID NOs: 274 and 434) and 2 sites of the C4H promoter (SEQ ID NOs: 296 and 456, 326 and 486). In HD-ZIP, there are 8 CesA promoters (SEQ ID NOs: 176 and 336, 184 and 344, 187 and 347, 189 and 349, 191 and 351, 193 and 353, 194 and 354, 196 and 356), 4 locations (SEQ ID NOs: 216 and 376, 217 and 377, 220 and 380, 223 and 383), 5 locations of OMT promoters (SEQ ID NOs: 258 and 418, 264 and 424, 275 and 435, 276 and 436, 281 441) and 7 sites of the C4H promoter (SEQ ID NOs: 301 and 461, 307 and 467, 313 and 473, 315 and 475, 318 and 478, 319 and 479, 329 and 489).
From the above results, it was shown that the transcription factor group involved in the formation of the wood fiber of the present invention controls the expression of the gene group involved in the formation of the wood fiber cell wall.

(実施例10)転写因子を用いた材質の改変
木繊維細胞壁形成遺伝子群の発現を制御する配列番号:101〜111(配列番号:112〜122)に記載の転写因子による材質改変効果を確認するため、形質転換タバコの作出を行った。タバコは草本に分類されるが、基本的な組織構造は樹木と非常に似ており、樹木の遺伝子解析や導入効果の検証などに一般的に用いられている(Gray-Mitsumune et al., Plant Mol. Biol. 1999, 39:657-669、Patzlaff et al., 2003, Plant Journal 36: 743-754)。本実施例では、例として配列番号:106のMYB転写因子遺伝子と配列番号:108のホメオドメイン(HD-ZIP)転写因子遺伝子について、形質転換体の材質改変結果を示す。
(Example 10) Material modification using transcription factor The material modification effect by the transcription factor described in SEQ ID NOs: 101 to 111 (SEQ ID NOs: 112 to 122) that control the expression of wood fiber cell wall-forming genes is confirmed. Therefore, we created transformed tobacco. Tobacco is classified as a herb, but the basic tissue structure is very similar to that of trees, and is commonly used for genetic analysis of trees and verification of introduction effects (Gray-Mitsumune et al., Plant Mol. Biol. 1999, 39: 657-669, Patzlaff et al., 2003, Plant Journal 36: 743-754). In this example, the results of material modification of transformants are shown for the MYB transcription factor gene of SEQ ID NO: 106 and the homeodomain (HD-ZIP) transcription factor gene of SEQ ID NO: 108 as examples.

(1)材質改変形質転換タバコの作出
導入用コンストラクト構築のため、配列番号:169〜172に記載のプライマーにて、それぞれのcDNA(配列番号:106、108)を鋳型にPCRした。増幅された断片の末端をリン酸化・平滑末端化し、予め制限酵素にてGUS遺伝子部分を除き平滑末端化したpBI121ベクター (Bevan, M., Nucleic Acids Res. 12, 8711-8721, 1984)の、35Sプロモーター下流にライゲーションし、導入用コンストラクトとした。これらのコンストラクトを、アグロバクテリウム(LBA4404株)へエレクトロポレーションにより導入し、LB寒天培地(カナマイシン、ハイグロマイシン 各25μg/ml、1.0%Agar)で形質転換体を選抜した。形質転換したアグロバクテリウムのプレートからシングルコロニーを取り、それぞれ抗生物質(カナマイシン、ハイグロマイシン 各25μg/m)を含むLB液体培地中で一晩培養した(28.5℃, 240rpm)。培養後、アグロバクテリウム培養液を遠心(5℃ 8000rpm 5min)して集菌し、上清を除きMS液体培地を加え、穏やかに沈殿を懸濁した。懸濁液を50mlチューブに集め、懸濁液のOD550が0.5となるようにMS液体培地で希釈した。この懸濁液を感染操作に用いた。
(1) Production of Material-modified Transformed Tobacco In order to construct an introduction construct, PCR was performed using the primers described in SEQ ID NOs: 169 to 172, using the cDNAs (SEQ ID NOs: 106 and 108) as templates. PBI121 vector (Bevan, M., Nucleic Acids Res. 12, 8711-8721, 1984) in which the end of the amplified fragment was phosphorylated and blunt-ended, and previously blunt-ended by removing the GUS gene part with a restriction enzyme, Ligation was performed downstream of the 35S promoter to obtain an introduction construct. These constructs were introduced into Agrobacterium (LBA4404 strain) by electroporation, and transformants were selected on LB agar medium (kanamycin and hygromycin 25 μg / ml, 1.0% Agar). Single colonies were taken from the transformed Agrobacterium plates and cultured overnight (28.5 ° C., 240 rpm) in LB liquid medium containing antibiotics (kanamycin and hygromycin 25 μg / m each). After culturing, the Agrobacterium broth was collected by centrifugation (5 ° C., 8000 rpm, 5 min), the supernatant was removed, MS liquid medium was added, and the precipitate was gently suspended. The suspension was collected in a 50 ml tube and diluted with MS liquid medium so that the OD550 of the suspension was 0.5. This suspension was used for the infection procedure.

感染用の試料としては、生育用培地(MS 3%Sucrose N7B5* 1%Agar pH5.6)にて無菌で育てたタバコの若い葉を用いた。滅菌水を入れたシャーレ内に葉を置き、メスで葉の周囲と主葉脈を除き、残りの部分を約7mm角に切った。それらの切片を滅菌キムタオルにはさんで軽く脱水し、葉の裏面を上にして前培養培地(MS, 3%Sucrose, NAA 10-7mM, BA = 10-5mM, 1%Agar, pH5.6 )に並べ、25℃にて一晩前培養した。As a sample for infection, young leaves of tobacco grown aseptically in a growth medium (MS 3% Sucrose N7B5 * 1% Agar pH 5.6) were used. Leaves were placed in a petri dish containing sterilized water, the periphery of the leaves and the main vein were removed with a scalpel, and the remaining part was cut into approximately 7 mm squares. Lightly dehydrate the slices between sterile Kimtowels, pre-culture medium (MS, 3% Sucrose, NAA 10-7 mM, BA = 10-5 mM, 1% Agar, pH 5. 6) and pre-cultured overnight at 25 ° C.

前培養した葉の切片をアグロの懸濁液に浸し、20分間軽く振とう培養した後、切片を滅菌キムタオルではさんで軽く水分を除き、葉の裏面を上にして共存培地に並べ、暗黒下25℃で2〜3日共存培養した。共存培養した切片をピンセットで選択培地に移し、明所25℃で培養した。培養開始以降、2週間ごとに新しい選択培地に移植し、シュートが再分化してきたらホルモンフリーの発根培地(1/2MS 1.5%Sucrose 1%Agar pH5.6 Clf200μg/ml Hyg30μg/ml)に移植し、形質転換体の選抜を行った。   After immersing the pre-cultured leaf section in an agro-suspension suspension and gently shaking for 20 minutes, remove the moisture lightly with a sterile Kim towel and place the leaf back on the co-culture medium. Co-cultured at 25 ° C. for 2-3 days. The co-cultured sections were transferred to a selective medium with tweezers and cultured at 25 ° C. in the light. After the start of culture, transplant to a new selective medium every two weeks, and transplant to hormone free rooting medium (1 / 2MS 1.5% Sucrose 1% Agar pH5.6 Clf 200μg / ml Hyg30μg / ml) once the shoots have redifferentiated. The transformant was selected.

(2)材質改変形質転換タバコの解析
配列番号:106のMYB転写因子遺伝子と配列番号:108のホメオドメイン(HD-ZIP)転写因子遺伝子を過剰発現した形質転換タバコ植物体を図6に示す。形質転換体の材質分析として、リグニン含量と繊維長の測定を行った。リグニンの定量(酸可溶性・不溶性リグニンの総量)はKlason法(木材化学実験書II.化学編 P150-155、Patzlaff et al., 2003, Plant Journal)で、繊維長の測定はJefrey法(Han et al., 1999, Kenaf Properties, Processing and Products. P149-167)で行った。その結果、MYB転写因子導入個体では、リグニンの絶乾重量あたりの割合が平均14.7±1.8%(5個体平均)でコントロール(野生株)の19.3±1.1%と比べ減少していた。また、繊維長はコントロールの560.6±50.9umであるのに対し、MYB導入個体では620.3±42.1umと長くなっていた。絶乾重量に対するリグニン割合の低下は、相対的にセルロース割合の増加を示す。従って、MYB転写因子を過剰発現することにより、セルロースが多く長い繊維長の材質に改変することができた。このことは、RNAi等の技術を用いて、本転写因子の発現を抑制すれば、逆の材質(セルロースが少なく短い繊維長)に改変できることも示された。
(2) Analysis of Material-modified Transformed Tobacco FIG. 6 shows a transformed tobacco plant overexpressing the MYB transcription factor gene of SEQ ID NO: 106 and the homeodomain (HD-ZIP) transcription factor gene of SEQ ID NO: 108. As a material analysis of the transformant, lignin content and fiber length were measured. The amount of lignin (total amount of acid-soluble and insoluble lignin) was determined by the Klason method (Wood Chemistry Experiment II. Chemistry P150-155, Patzlaff et al., 2003, Plant Journal), and the fiber length was measured by the Jefrey method (Han et al. al., 1999, Kenaf Properties, Processing and Products. P149-167). As a result, in the MYB transcription factor-introduced individuals, the ratio of lignin per dry weight was 14.7 ± 1.8% (average of 5 individuals), which was lower than that of the control (wild strain) 19.3 ± 1.1%. In addition, the fiber length was 560.6 ± 50.9 um for the control, whereas it was as long as 620.3 ± 42.1 um for the MYB-introduced individuals. A decrease in the lignin ratio relative to the absolute dry weight indicates a relative increase in the cellulose ratio. Therefore, by overexpressing the MYB transcription factor, it was possible to modify the material with a long fiber length with a large amount of cellulose. This also indicates that if the expression of this transcription factor is suppressed using a technique such as RNAi, the material can be modified to the opposite material (short fiber length with less cellulose).

一方、HD-ZIP転写因子導入個体では、リグニンの割合が平均23.1±2.5%(5個体平均)で増加していたが、繊維長は534.6±34.3umで短くなっていた。このように、HD-ZIP転写因子を過剰発現することにより、セルロースが少なく短い繊維長の材質に改変できた。同時に、本転写因子の発現を抑制すれば、逆の材質(セルロースが多く長い繊維長)に改変できることも示された。
以上の結果から、本願で示された転写因子による植物の材質改変効果が示された。
On the other hand, in the HD-ZIP transcription factor-introduced individuals, the ratio of lignin increased at an average of 23.1 ± 2.5% (average of 5 individuals), but the fiber length was shortened at 534.6 ± 34.3um. Thus, by overexpressing the HD-ZIP transcription factor, it was possible to modify the material with a short fiber length with less cellulose. At the same time, it was also shown that if the expression of this transcription factor is suppressed, it can be modified to the opposite material (long fiber length with much cellulose).
From the above results, the plant material alteration effect of the transcription factor shown in the present application was shown.

(実施例11)木繊維細胞壁形成遺伝子群を用いた植物樹幹木部の生長状態と種の検査
(1)ユーカリ樹幹の地上高による材質の変動(垂直変動)
木繊維性質の主要要素である細胞壁成分・導管分布密度・繊維長等については、広葉樹・針葉樹を問わず、地上高により変動する組織形成を行うことが知られている。この地上高による木繊維性質の変動現象については、古くから樹幹内の材質の垂直変動として知られる。各地上高(基部・中央部・樹冠部)を相互比較すると、中央部(胸高部以上〜樹冠部未満)では細胞壁成分については、セルロースが増大し、リグニン、ヘミセルロースが減少する。また、形態的観察では、導管分布密度が少なく、繊維長は約20%の増加が認められる。さらに、細胞壁の厚さは、樹冠部から基部に向かって増加していく。詳細は不明であるが、各地上高の木繊維形成組織の成熟度合いにより、形成される木繊維性質の差が発生しているものと考えられている(島地謙・須藤彰司・原田浩著「木材の組織」、古野毅・澤辺攻著「木材科学講座2・組織と材質」)。
(Example 11) Growth and species inspection of plant trunks using tree fiber cell wall forming genes (1) Variation in material due to ground height of eucalyptus trunk (vertical variation)
Regarding cell wall components, conduit distribution density, fiber length, etc., which are the main elements of wood fiber properties, it is known to form tissues that vary depending on the ground height regardless of whether they are hardwoods or conifers. This fluctuation phenomenon of wood fiber properties due to the ground clearance has long been known as vertical fluctuation of the material in the trunk. Comparing each ground height (base, center, and crown), cellulose increases in cell wall components and lignin and hemicellulose decrease in the center (above the chest height and less than the crown). In addition, in the morphological observation, the conduit distribution density is low and the fiber length is increased by about 20%. Furthermore, the thickness of the cell wall increases from the crown to the base. Although the details are unknown, it is thought that the difference in the properties of the wood fiber formed depends on the maturity of the wood fiber forming organization of each ground (Ken Shimaji, Shoji Sudo, Hiroshi Harada) “Wood Organization”, Satoshi Furuno and Satoshi Sawabe “Wood Science Course 2, Organization and Materials”).

本発明者らは、一般的に言われている材質の垂直変動を確認するため、ユーカリ属カマルドレンシス種の5年生クローン系統(CPT1)を材料に、以下に示す実施例のように材質分析を行った。一般的に、5年生のカマルドレンシスは、樹幹基部では低生長で未熟な木繊維(未熟材:短繊維、直径は細く、細胞壁は薄く、フィブリル傾角は急で、低木繊維率と低比重)を形成すること、中央部では高生長で成熟した木繊維(成熟材:長繊維、直径は太く、細胞壁は厚く、フィブリル傾角は緩く、高木繊維率と高比重)を形成することが知られている。この特徴は、伐採される5〜10年生のカマルドレンシスに共通している。   In order to confirm the vertical fluctuation of the material generally referred to, the present inventors used a 5-year clone line (CPT1) of the Eucalyptus genus Camaldrensis as a material, and analyzed the material as in the following examples. Went. Generally, 5-year-old chamaldrensis is low-growth and immature wood fiber at the trunk base (immature wood: short fiber, thin diameter, thin cell wall, steep fibril inclination, shrub fiber rate and low specific gravity) It is known that in the central part, high growth and mature wood fibers (mature wood: long fibers, thick diameter, thick cell walls, loose fibril inclination, high wood fiber ratio and high specific gravity) are known to form Yes. This feature is common to 5-10 grade camaldrensis that is cut down.

5年生の植物体の基部(地上高1m未満)と中央部(地上高約5m)の樹幹を用いた。それぞれの樹幹から樹皮を除き、厚さ25mmのディスクに切り分け十分に乾燥させた後、粉砕してチップにしチップミキサーで3分間よく混合し分析に用いた。パルプ精製と材質分析の方法は、基本的に紙パルプ技術協会発行[紙パルプ製造技術シリーズ]第1巻「クラフトパルプ」、第3巻「パルプの洗浄・精選・漂白」、第9巻「紙パルプの試験法」に記載されている常法に従った。蒸解は、13.2%のNa2Sにて170℃で90分間行い、カッパー価18を基準としてパルプデータを補正した。The trunks of the base (less than 1 m above the ground) and the central part (about 5 m above the ground) of the fifth grade plant were used. The bark was removed from each tree trunk, cut into 25 mm-thick discs, dried thoroughly, crushed into chips, and mixed well with a chip mixer for 3 minutes for analysis. The pulp refining and material analysis methods are basically published by the Paper Pulp Technology Association [Paper Pulp Manufacturing Technology Series] Volume 1 "Craft Pulp", Volume 3 "Pulp Cleaning, Selection and Bleaching", Volume 9 "Paper The conventional method described in "Testing methods for pulp" was followed. The cooking was performed with 13.2% Na 2 S at 170 ° C. for 90 minutes, and the pulp data was corrected based on the kappa number of 18.

前述の方法によって得られた材質分析の結果、5年生ユーカリ植物体の基部では、容積重が432kg/m2、パルプ収率が43.8%、繊維長が0.66mmであった。一方、中央部では容積重が525kg/m2、パルプ収率が53.4%、繊維長が0.86mmであった。これらの結果から、一般的に言われている垂直変動が、本実施例のサンプルでも確認された。また、材質としては高容積重・高パルプ収率で長い繊維を持つ中央部の方が優れていることも確認された。As a result of the material analysis obtained by the above-described method, the bulk weight of the 5th-year eucalyptus plant was 432 kg / m 2 , the pulp yield was 43.8%, and the fiber length was 0.66 mm. On the other hand, in the central part, the bulk weight was 525 kg / m 2 , the pulp yield was 53.4%, and the fiber length was 0.86 mm. From these results, the generally-known vertical fluctuation was confirmed in the sample of this example. In addition, it was confirmed that the center part having a long fiber with a high bulk weight and a high pulp yield was superior as the material.

(2)地上高による発現プロファイル差に基づいた材質の検査(発現プロファイルの比較)
実施例3によって示された34遺伝子と実施例6によって示された11遺伝子の、地上高の違いによる発現プロフィール分類表に従い、被検サンプルの材質検査を行った。被検サンプルとしては、2個体(S1、2)の7年生ユーカリカマルドレンシスの樹幹中央部を用いた。RNAの抽出、マイクロアレイ実験は実施例1〜3に、材質分析は前述の方法に従った。得られた各サンプルの発現プロフィールを表2の分類群と比較し、基部側のプロフィールに似ているのか中央部側のに似ているのかを調べることで、被検サンプルの材質が未熟材に近い(質が劣る)のか、成熟材に近い(質が優れている)のかが判別できる。被検サンプル部位は、樹幹基部でも中央部でもそれ以外のどこでも良い。樹幹中央部を使った場合、その部分が個体内で最も優れた材質を持っていると一般的に予想されるので、判別された材質はその個体内の最良の材質であると言える。樹幹基部の場合は、その逆である。
(2) Inspection of materials based on difference in expression profile due to ground clearance (comparison of expression profiles)
According to the expression profile classification table according to the difference in ground height between the 34 genes shown in Example 3 and the 11 genes shown in Example 6, the materials of the test samples were examined. As a test sample, the center part of the trunk of 2 individuals (S1, 2) of 7th grade Eucalyptus maldorensis was used. RNA extraction and microarray experiments were performed in Examples 1 to 3, and material analysis was performed according to the method described above. By comparing the expression profile of each sample obtained with the taxon of Table 2 and examining whether it is similar to the profile on the base side or the center side, the material of the sample to be tested is immature. It can be determined whether it is close (poor quality) or close to matured wood (excellent quality). The sample site to be examined may be at the trunk base, at the center, or anywhere else. When using the central part of the trunk, it is generally expected that the part will have the best material in the individual, so the identified material can be said to be the best material in the individual. The opposite is true for the trunk base.

(3)サンプル1(S1)の検査(木部 vs 師部のプロフィール)
表2と6で逆相関、cam5特異的に分類された12遺伝子の、S1での発現プロフィールは以下のようであった。
逆相関を示す1遺伝子のプロフィール:基部的なプロフィール(X>P)を示した。
cam5(中央部)特異的にX>Pを示す11遺伝子:基部的なプロフィール(X=P)の遺伝子9個、中央部的なプロフィール(X>P)の遺伝子は2個であった。
(3) Examination of sample 1 (S1) (Kibu vs. phloem profile)
The expression profiles in S1 of 12 genes that were inversely correlated in Tables 2 and 6 and classified specifically for cam5 were as follows.
Profile of one gene showing inverse correlation: basic profile (X> P).
Eleven genes showing X> P specifically in cam5 (middle part): 9 genes with a basic profile (X = P) and 2 genes with a central profile (X> P).

総合すると、基部的なプロフィールの遺伝子の総数は全体の83.3%にあたる11個で、中央部的なプロフィールの遺伝子の総数は、16.7%にあたる2個であった。以上の結果から、S1のプロフィールは基部に非常に近いがやや中央部的であることがわかった。したがって、S1の材質はcam1(基部)よりも少し優れていると判別される。   Overall, the total number of genes in the basic profile was 11 or 83.3%, and the total number of genes in the central profile was 2 or 16.7%. From the above results, it was found that the profile of S1 is very close to the base but somewhat central. Therefore, it is determined that the material of S1 is slightly better than cam1 (base).

(4)サンプル2(S2)の検査(木部 vs 師部のプロフィール)
表2と6で逆相関、cam5特異的に分類された12遺伝子の、S2での発現プロフィールは以下のようであった。
逆相関を示す1遺伝子のプロフィール:基部的なプロフィール(X>P)を示した。
cam5(中央部)特異的にX>Pを示す11遺伝子:基部的なプロフィール(X=P)の遺伝子6個、中央部的なプロフィール(X>P)の遺伝子は5個であった。
(4) Examination of sample 2 (S2) (Kibu vs. phloem profile)
The expression profiles in S2 of 12 genes that were inversely correlated in Tables 2 and 6 and classified cam5 specific were as follows.
Profile of one gene showing inverse correlation: basic profile (X> P).
Eleven genes showing X> P specifically in cam5 (middle part): 6 genes with a basic profile (X = P) and 5 genes with a central profile (X> P).

総合すると、基部的なプロフィールの遺伝子の総数は、全体の58.3%にあたる7個で、中央部的なプロフィールの遺伝子の総数は、41.7%のあたる5個であった。この結果から、S2のプロフィールは基部的ではあるがかなり中央部的な要素が含まれていることがわかった。したがって、S2の材質はcam1(基部)とcam5(中央部)のほぼ中間程度と判別される。   Taken together, the total number of genes in the basic profile was 7 or 58.3% of the total, and the total number of genes in the central profile was 5 or 41.7%. From this result, it was found that the profile of S2 includes a basic but fairly central element. Therefore, the material of S2 is determined to be approximately halfway between cam1 (base portion) and cam5 (center portion).

(5)サンプル1と2の相対比較(木部 vs 木部のプロフィール)
S1とS2の材質を相対比較するため、S1とS2の木部間でマイクロアレイ実験を行った。その結果、表2と6で木部間で差があった22遺伝子(2+18+2)の発現プロフィールは、以下のようであった。
X>P でかつ1>5である2遺伝子のプロフィール:cam1(材質が悪い方)で発現が強い本グループの遺伝子は、2遺伝子ともS1>S2でS1の方が強発現であった。
X>P でかつ1<5である20遺伝子:cam5(材質が良い方)で発現が強い本グループでは、S1>S2の遺伝子が1個、S1=S2の遺伝子は5個、S1<S2の遺伝子は14個で、S2で多く発現していた。
(5) Relative comparison of samples 1 and 2 (Kibu vs. Kibe profile)
In order to make a relative comparison between the materials of S1 and S2, a microarray experiment was performed between the xylem parts of S1 and S2. As a result, the expression profiles of 22 genes (2 + 18 + 2) that differed between xylem in Tables 2 and 6 were as follows.
Profiles of 2 genes with X> P and 1> 5: The genes of this group with strong expression in cam1 (the one with the poorer material) were S1> S2 and the expression of S1 was stronger in both genes.
20 genes with X> P and 1 <5: In this group with strong expression in cam5 (the material is better), there are 1 gene with S1> S2, 5 genes with S1 = S2, and S1 <S2. There were 14 genes, and many genes were expressed in S2.

全体としてcam1(材質が悪い方)で発現が強い遺伝子群はS1で、cam5(材質が良い方)で発現が強い遺伝子群はS2で多く発現していたことから、S2の方がS1よりも優れた材質を持っていると判別される。(3)(4)の検査では、S1に比べより中央部に近いと判断されたS2が材質的に優れているという結果であった。木部同士の直接比較の結果も、それを支持する結果であった。   As a whole, the gene group with strong expression in cam1 (the one with poor material) was S1, and the gene group with strong expression in cam5 (the one with good material) was expressed more in S2. Therefore, S2 is better than S1. It is determined that it has an excellent material. (3) In the inspection of (4), it was a result that S2 judged to be closer to the central part than S1 was superior in material. The result of direct comparison between the xylem was also the result that supported it.

(6)被検サンプルの材質分析
S1とS2の材質を、実施例11(1)に記載の方法で分析した。その結果、容積重がS1で449kg/m2、S2で488kg/m2、パルプ収率がS1で45.7%、S2で50.1%、繊維長がS1で0.69mm、S2で0.75mmであった。したがって、材質は前述の検査結果に基づく予想通り、S1は基部に近い材質であり、S2は基部的ではあるがやや中央部的な材質であった。また、両方を比較すると、予想通りS2の方が相対的に優れていた。このように、本願で示された発現プロフィールに基づく比較により、生きたまま被検サンプルの材質を判別することができる。
(6) Material analysis of test sample The materials of S1 and S2 were analyzed by the method described in Example 11 (1). As a result, 488kg / m 2 at 449kg / m 2, S2 in test weight is S1, 45.7% pulp yield S1, 50.1% in S2, 0.69 mm fiber length by S1, was 0.75mm in S2. Therefore, as expected based on the above-described inspection results, S1 is a material close to the base, and S2 is a material that is basic but somewhat central. Further, when both were compared, S2 was relatively superior as expected. In this way, the material based on the test sample can be discriminated alive by comparison based on the expression profile shown in the present application.

(7)ユーカリ樹幹の種による材質の変動(樹種間変動)
木繊維性質の主要要素である細胞壁成分・導管分布密度・繊維長等については、広葉樹・針葉樹を問わず、種により変動する組織形成を行うことが知られている(島地謙・須藤彰司・原田浩著「木材の組織」、古野毅・澤辺攻著「木材科学講座2・組織と材質」)。この種による木繊維性質の変動現象については、古くから材質の樹種間変動として知られる。
(7) Variation in material due to species of eucalyptus trunk (variation between tree species)
Cell wall components, conduit distribution density, fiber length, etc., which are the main elements of wood fiber properties, are known to form tissues that vary depending on the species, regardless of whether they are hardwoods or conifers (Ken Shimaji, Shoji Sudo, Hiroshi Harada “Wood Organization”, Satoshi Furuno and Osamu Sawabe “Wood Science Course 2, Organization and Materials”). This phenomenon of variation in wood fiber properties due to this species has long been known as variation in the material species.

例えば、ユーカリ属・カマルドレンシス種とグロブルス種を比較すると、一般的に、グロブルス種の方が、セルロースが増大し、リグニン、ヘミセルロースが減少する。また、形態的観察では、導管分布密度が少なく、繊維長は増加が認められる。さらに、細胞壁は厚い。詳細は不明であるが、種によって木繊維形成組織の性質が異なり、形成される木繊維性質の差が発生しているものと考えられている。   For example, comparing Eucalyptus / Camardolensis species and Globulus species, the Globulus species generally increase cellulose and decrease lignin and hemicellulose. In addition, morphological observation shows that the conduit distribution density is small and the fiber length is increased. Furthermore, the cell wall is thick. Although details are unknown, it is considered that the nature of the wood fiber-forming tissue differs depending on the species, and that the difference in the nature of the wood fiber formed is generated.

本発明者らは、一般的に言われている材質の樹種間変動を確認するため、5年生のユーカリ属カマルドレンシス種クローン系統(CPT1)とグロブルス種クローン系統(GAL1)を材料に、実施例2に示す方法で材質分析を行った。一般的に、5年生のカマルドレンシスの樹幹では、グロブルスに比べ劣った木繊維(低品質パルプ:短繊維、直径は細く、細胞壁は薄く、フィブリル傾角は急で、低木繊維率と低比重)を形成すること、5年生のグロブルスの樹幹では、優れたパルプ(長繊維、直径は太く、細胞壁は厚く、フィブリル傾角は緩く、高木繊維率と高比重)を形成することが知られている。この特徴は、伐採される5〜10年生のカマルドレンシスおよびグロブルスも同じである。   In order to confirm the tree species variation of the generally-known material, the present inventors conducted a 5-year-old Eucalyptus genus Camaldrensis clone line (CPT1) and a Globus clone line (GAL1) as materials. Material analysis was performed by the method shown in Example 2. In general, in the trunk of 5th grade Camaldorensis, wood fiber is inferior to Globulus (low quality pulp: short fiber, thin diameter, thin cell wall, steep fibril inclination, shrub fiber rate and low specific gravity) It is known that the 5th grade Globulus trunk forms excellent pulp (long fibers, thick diameter, thick cell walls, loose fibril inclination, high wood fiber rate and high specific gravity). This feature is the same for 5-10 year-old camaldrensis and globules.

本発明においては、前述の5年生のユーカリ属カマルドレンシスの樹幹基部とユーカリ属グロブルスの樹幹基部(共に地上高1m未満)を用い、前述に記載のクラフトパルプ精製の定法に従った。材質分析の結果、5年生カマルドレンシス植物体の基部では、容積重が432kg/m2、パルプ収率が43.8%、繊維長が0.66mmであった。一方、グロブルスの樹幹基部では容積重が574kg/m2、パルプ収率が57.1%、繊維長が0.95mmであった。これらの結果から、一般的に言われている樹種間変動が、本実施例のサンプルでも確認された。また、材質としては高容積重で長い繊維を持つグロブルス樹幹基部の方が優れていることも確認された。In the present invention, the above-mentioned standard method for kraft pulp refining was used, using the above-mentioned five-year-old Eucalyptus camaldrensis stem base and Eucalyptus globulus stem base (both below 1 m above ground). As a result of material analysis, at the base of the 5-year-old camaldrensis plant, the bulk weight was 432 kg / m 2 , the pulp yield was 43.8%, and the fiber length was 0.66 mm. On the other hand, at the trunk of Globulus, the bulk weight was 574 kg / m 2 , the pulp yield was 57.1%, and the fiber length was 0.95 mm. From these results, the generally-variable inter-species variation was also confirmed in the sample of this example. In addition, it was also confirmed that the Globulus trunk base with high bulk weight and long fibers was superior as the material.

(8)種間での発現プロファイル差に基づいた材質の検査(発現プロファイルの比較)
実施例3によって示された34遺伝子と実施例6によって示された11遺伝子の、種の違いによる発現プロフィール分類表に従い、被検サンプルの材質検査を行った。被検サンプルとしては、7年生ユーカリカマルドレンシス(C1:実施例11(3)のS1と同じ)と7年生ユーカリグロブルス(G1)を各1個体用いた。RNAの抽出、マイクロアレイ実験は実施例1〜3に、材質分析は実施例11(1)の方法に従った。得られた各サンプルの発現プロフィールを表3と7の分類群と比較し、カマルドレンシスのプロフィールに似ているのか、グロブルスのそれに似ているのかを調べることで、被検サンプルの種と材質(カマルドレンシス的かグロブルス的か)が判別できる。被検サンプル部位は、樹幹基部でも中央部でもそれ以外のどこでも良い。
(8) Inspection of materials based on expression profile differences between species (expression profile comparison)
According to the expression profile classification table according to the difference in species between the 34 genes shown in Example 3 and 11 genes shown in Example 6, the materials of the test samples were examined. As test samples, 7 individual eucalyptus maldolensis (C1: same as S1 in Example 11 (3)) and 7 individual eucalyptus globulus (G1) were used. RNA extraction and microarray experiments were carried out in accordance with the methods of Examples 1 to 3, and material analysis was carried out in accordance with the method of Example 11 (1). By comparing the expression profile of each sample obtained with the taxonomic groups in Tables 3 and 7 and examining whether it is similar to that of Camaldrensis or that of Globulus, the species and material of the test sample Can be discriminated. The sample site to be examined may be at the trunk base, at the center, or anywhere else.

(9)カマルドレンシスサンプル(C1)の検査(木部 vs 師部のプロフィール)
表3と7で逆相関、cam特異的に分類された23遺伝子のC1での発現プロフィールは以下のようであった。
逆相関を示す9遺伝子のプロフィール:カマルドレンシス的なプロフィール(X>P)を示す遺伝子は8個、グロブルス的なプロフィール(X<P)を示す遺伝子は1個であった。
カマルドレンシス特異的にX>Pを示す14遺伝子:カマルドレンシス的(X>P)な遺伝子は12個、グロブルス的(X=P)な遺伝子は2個であった。
(9) Examination of the Camaldrensis sample (C1) (Kibu vs. phloem profile)
The expression profiles in C1 of the 23 genes classified in the inverse correlation and cam-specific manner in Tables 3 and 7 were as follows.
Profiles of 9 genes showing inverse correlation: Eight genes showed a camaldrenetic profile (X> P) and 1 gene showed a Globulous profile (X <P).
14 genes showing X> P specifically for camaldrensis: 12 genes of camaldrensis (X> P) and 2 genes of Globulus (X = P).

総合すると、カマルドレンシス的なプロフィールの遺伝子の総数は、全体の約87.0%にあたる20個で、グロブルス的なプロフィールの遺伝子の総数は、13.0%のあたる3個であった。この結果から、C1のプロフィールはカマルドレンシス的ではあるが、若干グロブルス的な要素も多く含むことがわかった。したがって、C1の種は確かにカマルドレンシスであるが、材質は一般的なカマルドレンシスよりもややグロブルス的(良質)であると判別される。   Taken together, the total number of genes with a camaldrenetic profile was 20 which was about 87.0% of the total, and the total number of genes with a Globulous profile was 3 which was 13.0%. From this result, it was found that the C1 profile is camaldrensis-like but contains a lot of globulish elements. Therefore, although the seed of C1 is certainly chamaldrensis, it is discriminated that the material is slightly more globules (good quality) than general chamaldrensis.

(10)グロブルスサンプル(G1)の検査(木部 vs 師部のプロフィール)
表3と7で逆相関、cam特異的に分類された23遺伝子のG1での発現プロフィールは以下のようであった。
逆相関を示す9遺伝子のプロフィール:カマルドレンシス的なプロフィール(X>P)を示す遺伝子は1個、グロブルス的なプロフィール(X<P)を示す遺伝子は8個であった。
カマルドレンシス特異的にX>Pを示す14遺伝子:カマルドレンシス的(X>P)な遺伝子は4個、グロブルス的(X=P)な遺伝子は10個であった。
(10) Inspection of Globulus sample (G1) (Kibu vs. phloem profile)
The expression profiles in G1 of 23 genes that were inversely correlated in Tables 3 and 7 and were cam-specifically classified were as follows.
Profiles of 9 genes showing inverse correlation: 1 gene showed a camaldrenetic profile (X> P) and 8 genes showed a Globulous profile (X <P).
14 genes showing X> P specifically for camaldrensis: 4 genes were camaldrensis (X> P) and 10 genes were Globulous (X = P).

総合すると、カマルドレンシス的なプロフィールの遺伝子の総数は、全体の21.7%にあたる5個で、グロブルス的なプロフィールの遺伝子の総数は、78.3%のあたる18個であった。この結果から、G1のプロフィールはグロブルス的であることがわかった。したがって、G1の種は確かにグロブルスであるが、材質は一般的なグロブルスよりもカマルドレンシス的(低質)であると判別される。   Taken together, the total number of genes with the Camaldrensis profile was 5 (21.7%), and the total number of genes with the Globulus profile was 18 (78.3%). From this result, it was found that the profile of G1 is Globulous. Therefore, although the seed of G1 is certainly globules, it is determined that the material is camaldrenotic (lower quality) than general globules.

(11)C1とG1の相対比較(木部 vs 木部のプロフィール)
C1とG1の木部のプロフィールを直接比較するため、C1とG1の木部間でマイクロアレイ実験を行った。その結果、表3と7で木部間で差があった6遺伝子(4+1+1)の発現プロフィールは、以下のようであった。
X>P でかつcam>gloである4遺伝子:C1>G1の遺伝子は5個、C1=G1の遺伝子は1個、C1<G1の遺伝子は2個で、カマルドレンシスで発現が強い本グループの遺伝子は、C1で多く発現していた。
X>P でかつcam<gloである2遺伝子:グロブルスで発現が強い本グループの遺伝子は、2遺伝子ともC1<G1の遺伝子で、G1で多く発現していた。
(11) Relative comparison between C1 and G1 (profile of xylem vs. xylem)
To directly compare the xylem profiles of C1 and G1, a microarray experiment was performed between the xylem of C1 and G1. As a result, the expression profiles of 6 genes (4 + 1 + 1) that differed between xylem in Tables 3 and 7 were as follows.
4 genes with X> P and cam> glo: 5 C1> G1 genes, 1 C1 = G1 gene, 2 C1 <G1 genes, and this group is highly expressed by camaldrensis This gene was highly expressed in C1.
Two genes with X> P and cam <glo: The genes of this group that are strongly expressed in Globulus are both C1 <G1 genes, and many genes were expressed in G1.

全体としてカマルドレンシスで発現が強い遺伝子群はC1で、グロブルスで発現が強い遺伝子群はG1で多く発現していたことから、木部同士の直接比較の結果も、(9)(10)の検査と同様に、C1はカマルドレンシスで、G1がグロブルスであると判別された。したがって、材質もグロブルスであるG1が優れていると推定できる。   As a whole, the gene group that is strongly expressed in camaldrensis was expressed in C1, and the gene group that was strongly expressed in Globulus was highly expressed in G1, so the results of direct comparison between the xylems were also shown in (9) and (10). Similar to the test, C1 was determined to be camaldrensis and G1 to be globules. Therefore, it can be estimated that G1 which is also a globulus material is excellent.

(12)材質の分析
C1とG1の材質を、実施例11(1)に記載の方法で分析した。その結果、容積重がC1で449kg/m2、G1で534kg/m2、パルプ収率がC1で45.7%、G1で53.6%、繊維長がC1で0.69mm、G1で0.86mmであった。したがって、材質は前述の検査結果に基づく予想通り、C1がカマルドレンシス的な材質であり、G1はグロブルス的な材質であった。また、両方を比較すると、予想通りG1の方が相対的に優れていた。このように、本願で示された発現プロフィールに基づく比較により、生きたまま被検サンプルの種と材質を判別することができる。
(12) Analysis of material The material of C1 and G1 was analyzed by the method as described in Example 11 (1). As a result, 534kg / m 2 at 449kg / m 2, G1 in test weight is C1, 45.7% for C1 pulp yield 53.6% for G1, fiber length was 0.86mm in C1 0.69 mm, in G1. Therefore, as expected based on the above-described inspection results, C1 is a camaldrensis-like material and G1 is a Globulous-like material as expected. Moreover, when both were compared, G1 was relatively superior as expected. In this manner, the species and material of the test sample can be discriminated alive by comparison based on the expression profile shown in the present application.

本発明者らは、作製したユーカリESTデータベースを用いて、マイクロアレイ解析によるユーカリ木繊維形成組織において細胞壁合成に関与する遺伝子群の抽出と、それらの地上高・種の違いによる発現変動を調べた。その結果、ユーカリ木繊維形成組織で発現している細胞壁合成遺伝子群を特定し、地上高・種の違いで優位に発現が変動する遺伝子群を同定した。さらに、それらのプロモーターDNAを取得し、木部発現用プロモーターとして機能することを確認した。上記遺伝子群と発現情報・プロモーターDNAは、木繊維形成組織の細胞壁合成および形態形成の制御に利用できる。   Using the eucalyptus EST database thus prepared, the present inventors examined extraction of genes involved in cell wall synthesis in eucalyptus tree fiber-forming tissues by microarray analysis, and expression variations due to differences in ground height and species. As a result, we identified a cell wall synthetic gene group expressed in eucalyptus tree fiber-forming tissues, and identified a gene group whose expression fluctuates predominantly depending on the ground height and species. Furthermore, those promoter DNAs were obtained and confirmed to function as xylem expression promoters. The above gene group and expression information / promoter DNA can be used to control cell wall synthesis and morphogenesis of wood fiber-forming tissues.

また、本発明者らは、作製したユーカリESTデータベースを用いて、マイクロアレイ解析による木繊維形成に関わる転写因子群の抽出と、それらの地上高・種の違いによる発現変動を調べた。その結果、ユーカリ木繊維形成に関わる転写因子群を特定し、地上高・種の違いで優位に発現が変動する遺伝子群を同定しそれらのプロモーターDNAを取得した。さらに、それらの転写因子を導入することで、植物の材質の改変できることを示した。上記遺伝子セットと発現情報・プロモーターDNAは、木繊維形成(材質)の制御に利用できる。   In addition, the present inventors examined the expression fluctuations due to the difference in the height of the ground and the species using the prepared eucalyptus EST database to extract transcription factor groups related to the formation of wood fibers by microarray analysis. As a result, we identified a group of transcription factors involved in eucalyptus tree fiber formation, identified a group of genes whose expression varies predominantly depending on the height of the ground and species, and obtained their promoter DNA. Furthermore, we showed that plant materials can be modified by introducing these transcription factors. The gene set and expression information / promoter DNA can be used to control wood fiber formation (material).

ユーカリ属カマルドレンシス種の5年生樹幹基部の遺伝子発現強度を示す図である。樹幹基部の師部側、および木部側より抽出した2種のmRNAを鋳型に合成した各cRNAを、各々2種の蛍光色素(cy3.cy5)により標識し、オリゴマイクロアレイ解析におけるプローブとして用い、ハイブリダイゼーションを行った。スキャンして得られた画像から蛍光強度を算出し、ロゼッタ社製の解析ソフトウェア(Luminator Ver. 1.0)にて解析し、反復実験全てを統計的信頼度99.999%にて統合し、ユーカリ樹幹基部における主要遺伝子群の発現相対強度を表した。図中2本の検量線のうち上の線付近またはその上の領域にある+(黒)は木繊維形成部位で発現上昇が有意に認められるもの、2本の検量線のほぼ中間にある+(薄いグレー)は発現減少が有意に認められるもの、2本の検量線のうち下の線付近またはその下の領域にある+(濃いグレー)は発現に変化が認められないものを示す。It is a figure which shows the gene expression intensity | strength of a 5-year-old tree trunk base of Eucalyptus genus Camaldrensis. Each cRNA synthesized using two kinds of mRNA extracted from the phloem side of the trunk base and the xylem side as a template is labeled with two fluorescent dyes (cy3.cy5), and used as a probe in oligo microarray analysis. Hybridization was performed. Fluorescence intensity is calculated from images obtained by scanning, analyzed with Rosetta's analysis software (Luminator Ver. 1.0), and all repeated experiments are integrated with a statistical reliability of 99.999%. The relative expression intensity of the major gene group was expressed. Among the two calibration curves in the figure, + (black) in the vicinity of the upper line or in the region above it is a significant increase in expression at the wood fiber formation site, which is almost in the middle of the two calibration curves + (Light gray) indicates that expression decrease is significantly observed, and + (dark gray) in the vicinity of the lower line or in the area below the two calibration curves indicates that expression is not changed. ユーカリ属カマルドレンシス種の5年生樹幹中央部の遺伝子発現強度を示す図である。樹幹中央部の師部側、および木部側より抽出した2種のmRNAを鋳型に合成した各cRNAを、各々2種の蛍光色素(cy3.cy5)により標識し、オリゴマイクロアレイ解析におけるプローブとして用い、ハイブリダイゼーションを行った。スキャンして得られた画像から蛍光強度を算出し、ロゼッタ社製の解析ソフトウェア(Luminator Ver. 1.0)にて解析し、反復実験全てを統計的信頼度99.999%にて統合し、ユーカリ樹幹中央部における主要遺伝子群の発現相対強度を表した。図中2本の検量線のうち上の線付近またはその上の領域にある+(黒)は木繊維形成部位で発現上昇が有意に認められるもの、2本の検量線のほぼ中間にある+(薄いグレー)は発現減少が有意に認められるもの、2本の検量線のうち下の線付近またはその下の領域にある+(濃いグレー)は発現に変化が認められないものを示す。It is a figure which shows the gene expression intensity | strength of the 5-year-old tree trunk center part of Eucalyptus genus Camaldrensis. Each cRNA synthesized using two types of mRNA extracted from the phloem side and the xylem side of the center of the trunk as a template is labeled with two fluorescent dyes (cy3.cy5), and used as a probe in oligo microarray analysis. Hybridization was performed. Fluorescence intensity is calculated from the scanned image, analyzed with Rosetta analysis software (Luminator Ver. 1.0), and all repeated experiments are integrated with a statistical reliability of 99.999%. The relative intensity of expression of major gene groups was expressed. Among the two calibration curves in the figure, + (black) in the vicinity of the upper line or in the region above it is a significant increase in expression at the wood fiber formation site, which is almost in the middle of the two calibration curves + (Light gray) indicates that expression decrease is significantly observed, and + (dark gray) in the vicinity of the lower line or in the area below the two calibration curves indicates that expression is not changed. ユーカリ属グロブルス種樹幹の遺伝子発現強度を示す図である。樹幹の師部側、および木部側より抽出した2種のmRNAを鋳型に合成した各cRNAを、各々2種の蛍光色素(cy3.cy5)により標識し、オリゴマイクロアレイ解析におけるプローブとして用い、ハイブリダイゼーションを行った。スキャンして得られた画像から蛍光強度を算出し、ロゼッタ社製の解析ソフトウェア(Luminator Ver. 1.0)にて解析し、反復実験全てを統計的信頼度99.999%にて統合し、グロブルス種樹幹における主要遺伝子群の発現相対強度を表した。図中2本の検量線のうち上の線付近またはその上の領域にある+(黒)は木繊維形成部位で発現上昇が有意に認められるもの、2本の検量線のほぼ中間にある+(薄いグレー)は発現減少が有意に認められるもの、2本の検量線のうち下の線付近またはその下の領域にある+(濃いグレー)は発現に変化が認められないものを示す。It is a figure which shows the gene expression intensity | strength of a Eucalyptus globulus species tree trunk. Each cRNA synthesized using two kinds of mRNA extracted from the phloem side and xylem side of the trunk as a template is labeled with two fluorescent dyes (cy3.cy5), and used as a probe in oligo microarray analysis. Hybridization was performed. Fluorescence intensity is calculated from images obtained by scanning, analyzed with Rosetta's analysis software (Luminator Ver. 1.0), and all repeated experiments are integrated with a statistical reliability of 99.999%. The relative expression intensity of the major gene group was expressed. Among the two calibration curves in the figure, + (black) in the vicinity of the upper line or in the region above it is a significant increase in expression at the wood fiber formation site, which is almost in the middle of the two calibration curves + (Light gray) indicates that expression decrease is significantly observed, and + (dark gray) in the vicinity of the lower line or in the area below the two calibration curves indicates that expression is not changed. 木繊維形成に関わる遺伝子群のプロモーター活性を示す図である。Aは、パーティクルガン導入用ターゲットとなる木部形成組織ブロックを切除した樹幹を示す。Bは、パーティクルガンによる遺伝子導入後に、組織化学的GUSアッセイした木部形成組織ブロックを示す。CとDは、GUS遺伝子が発現した青いスポット部分(○で囲った中心部分)の拡大写真である。It is a figure which shows the promoter activity of the gene group involved in wood fiber formation. A shows a trunk obtained by excising a xylem-forming tissue block as a target for introducing a particle gun. B shows a xylem-forming tissue block subjected to a histochemical GUS assay after gene transfer using a particle gun. C and D are enlarged photographs of the blue spot where the GUS gene was expressed (center part circled). 木繊維形成に関わる細胞壁形成遺伝子群のプロモーターと転写因子群の相互作用(結合)を示す図である。各グラフは、MYB転写因子と4種のプロモーターとの解析結果を示す。各グラフの横軸は2本鎖DNAプローブの番号を、縦軸はコントロール(プローブと空ベクター反応液)に対する並進時間の伸び率を%で表している。各グラフ横軸のプローブ No.の小さい方がプロモーター5’側上流域であり、大きい方が転写開始点に近いプロモーター3’側下流域である。※印は相互作用が認められたプローブを表している。It is a figure which shows the interaction (binding | combination) of the promoter of a cell wall formation gene group involved in wood fiber formation, and a transcription factor group. Each graph shows the analysis results of the MYB transcription factor and the four promoters. In each graph, the horizontal axis represents the number of the double-stranded DNA probe, and the vertical axis represents the percent increase in translation time relative to the control (probe and empty vector reaction solution). The smaller probe number on the horizontal axis of each graph is the upstream region on the promoter 5 'side, and the larger probe number is the downstream region on the promoter 3' side close to the transcription start point. * Indicates a probe that has been confirmed to interact. 木繊維形成に関わる細胞壁形成遺伝子群のプロモーターと転写因子群の相互作用(結合)を示す図である。各グラフは、HD-ZIP転写因子と4種のプロモーターとの解析結果を示す。各グラフの横軸は2本鎖DNAプローブの番号を、縦軸はコントロール(プローブと空ベクター反応液)に対する並進時間の伸び率を%で表している。各グラフ横軸のプローブ No.の小さい方がプロモーター5’側上流域であり、大きい方が転写開始点に近いプロモーター3’側下流域である。※印は相互作用が認められたプローブを表している。It is a figure which shows the interaction (binding | combination) of the promoter of a cell wall formation gene group involved in wood fiber formation, and a transcription factor group. Each graph shows the analysis results of the HD-ZIP transcription factor and four types of promoters. In each graph, the horizontal axis represents the number of the double-stranded DNA probe, and the vertical axis represents the percent increase in translation time relative to the control (probe and empty vector reaction solution). The smaller probe number on the horizontal axis of each graph is the upstream region on the promoter 5 'side, and the larger probe number is the downstream region on the promoter 3' side close to the transcription start point. * Indicates a probe that has been confirmed to interact. 転写因子を導入した形質転換タバコ植物体を示す図である。AはMYB転写因子を導入した形質転換体で、Bはホメオドメイン転写因子を導入した形質転換体である。It is a figure which shows the transformed tobacco plant body which introduce | transduced the transcription factor. A is a transformant introduced with a MYB transcription factor, and B is a transformant introduced with a homeodomain transcription factor.

Claims (29)

以下の(a)〜(e)のいずれかに記載の植物樹幹の木繊維細胞壁を形成する機能を有するタンパク質をコードするDNA。
(a)配列番号:35〜68のいずれか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:1〜34のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:35〜68のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:1〜34のいずれか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
(e)配列番号:35〜68のいずれか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
A DNA encoding a protein having a function of forming a tree fiber cell wall of a plant tree trunk according to any one of the following (a) to (e).
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 35 to 68
(B) DNA containing the base sequence described in any one of SEQ ID NOs: 1 to 34
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 35-68
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 1 to 34
(E) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 35-68
植物がユーカリである、請求項1に記載のDNA。 The DNA according to claim 1, wherein the plant is eucalyptus. 請求項1または2に記載のDNAの部分DNA。 A partial DNA of the DNA according to claim 1 or 2. 請求項1〜3のいずれかに記載のDNAが固定化された基板。 A substrate on which the DNA according to claim 1 is immobilized. 植物の樹幹の師部側および木部側において、以下の(a)〜(e)に記載の少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、師部側および木部側における該DNAの発現レベルを比較する工程を含む、植物の樹幹木部の生長状態を検査する方法。
(a)配列番号:35〜64または66〜68のいずれか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:1〜30または32〜34のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:35〜64または66〜68のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:1〜30または32〜34のいずれか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
(e)配列番号:35〜64または66〜68のいずれか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
On the phloem side and xylem side of the trunk of the plant, the expression level of at least one DNA described in the following (a) to (e) is detected, and the expression level of the DNA on the phloem side and the xylem side is determined. A method for inspecting the growth state of a tree trunk part of a plant, comprising a step of comparing.
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 35 to 64 or 66 to 68
(B) DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 1 to 30 or 32 to
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 35-64 or 66-68
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 1-30 or 32-34
(E) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 35-64 or 66-68
異なる2つの樹幹木部において、以下の(a)〜(e)に記載の少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、異なる2つの樹幹木部における該DNAの発現レベルを比較する工程を含む、異なる2つの樹幹木部の生長状態を検査する方法。
(a)配列番号:35〜40、42、48、50、51、53〜56、58、59、62、64、66、または67のいずれか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:1〜6、8、14、16、17、19〜22、24、25、28、30、32、または33のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:35〜40、42、48、50、51、53〜56、58、59、62、64、66、または67のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:1〜6、8、14、16、17、19〜22、24、25、28、30、32、または33のいずれか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
(e)配列番号:35〜40、42、48、50、51、53〜56、58、59、62、64、66、または67のいずれか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
Detecting the expression level of at least one DNA described in the following (a) to (e) in two different tree parts, and comparing the expression level of the DNA in two different tree parts: A method for examining the growth status of two different stem parts.
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 35 to 40, 42, 48, 50, 51, 53 to 56, 58, 59, 62, 64, 66, or 67
(B) DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 1 to 6, 8, 14, 16, 17, 19 to 22, 24, 25, 28, 30, 32, or 33
(C) SEQ ID NO: 35 to 40, 42, 48, 50, 51, 53 to 56, 58, 59, 62, 64, 66, or 67% of the protein consisting of the amino acid sequence and 50% or more DNA encoding a protein with homology
(D) DNA having the nucleotide sequence set forth in any one of SEQ ID NOs: 1-6, 8, 14, 16, 17, 19-22, 24, 25, 28, 30, 32, or 33, and stringent conditions DNA that hybridizes under
(E) SEQ ID NOs: 35 to 40, 42, 48, 50, 51, 53 to 56, 58, 59, 62, 64, 66, or 67, one or more amino acids are substituted. DNA encoding proteins consisting of amino acid sequences deleted, added, and / or inserted
植物の樹幹の師部側および木部側において、以下の(a)〜(e)に記載の少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、師部側および木部側における該DNAの発現レベルを比較する工程を含む、植物の樹幹木部の生長状態を検査する方法。
(a)配列番号:35〜40、42、43、45〜48、50、51、53〜59、61、62、64、66、または67のいずれか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:1〜6、8、9、11〜14、16、17、19〜25、27、28、30、32、または33のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:35〜40、42、43、45〜48、50、51、53〜59、61、62、64、66、または67のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:1〜6、8、9、11〜14、16、17、19〜25、27、28、30、32、または33のいずれか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
(e)配列番号:35〜40、42、43、45〜48、50、51、53〜59、61、62、64、66、または67のいずれか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
On the phloem side and xylem side of the trunk of the plant, the expression level of at least one DNA described in the following (a) to (e) is detected, and the expression level of the DNA on the phloem side and the xylem side is determined. A method for inspecting the growth state of a tree trunk part of a plant, comprising a step of comparing.
(A) SEQ ID NO: 35 to 40, 42, 43, 45 to 48, 50, 51, 53 to 59, 61, 62, 64, 66, or 67. DNA
(B) DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 1 to 6, 8, 9, 11 to 14, 16, 17, 19 to 25, 27, 28, 30, 32, or 33
(C) SEQ ID NO: 35 to 40, 42, 43, 45 to 48, 50, 51, 53 to 59, 61, 62, 64, 66, or 67% of the protein consisting of the amino acid sequence described in 67 DNA encoding a protein having the above homology
(D) DNA consisting of the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 1 to 6, 8, 9, 11 to 14, 16, 17, 19 to 25, 27, 28, 30, 32, or 33 and stringent DNA that hybridizes under mild conditions
(E) SEQ ID NOs: 35-40, 42, 43, 45-48, 50, 51, 53-59, 61, 62, 64, 66, or one or more amino acids in the amino acid sequence according to 67 DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which is substituted, deleted, added, and / or inserted
異なる2つの樹幹木部において、以下の(a)〜(c)に記載の少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、異なる2つの樹幹木部における該DNAの発現レベルを比較する工程を含む、異なる2つの樹幹木部の生長状態を検査する方法。
(a)配列番号:45、46、51、55、または56のいずれか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:11、12、17、21、または22のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:45、46、51、55、または56のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:11、12、17、21、または22のいずれか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
(e)配列番号:45、46、51、55、または56のいずれか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
Detecting the expression level of at least one DNA described in the following (a) to (c) in two different tree parts, and comparing the expression level of the DNA in two different tree parts: A method for examining the growth status of two different stem parts.
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 45, 46, 51, 55, or 56
(B) DNA comprising the base sequence set forth in any one of SEQ ID NOs: 11, 12, 17, 21, or 22
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 45, 46, 51, 55, or 56
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 11, 12, 17, 21, or 22
(E) a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added, and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 45, 46, 51, 55, or 56 DNA to encode
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。 A protein encoded by the DNA according to claim 1 or 2. 以下の(a)〜(c)のいずれかの塩基配列からなるプロモーターDNA。
(a)配列番号:93〜100のいずれかに記載の塩基配列
(b)(a)の塩基配列において、1又は数個の塩基が欠失、置換又は付加された塩基配列からなり、かつ、(a)のDNAからなるプロモーターと実質的に同一のプロモーターとしての機能を有する塩基配列
(c)(a)の塩基配列の一部を含み、かつ、(a)のDNAからなるプロモーターと実質的に同一のプロモーターとしての機能を有する塩基配列
Promoter DNA comprising any of the following base sequences (a) to (c):
(A) the base sequence according to any of SEQ ID NOS: 93 to 100 (b) consisting of a base sequence in which one or several bases are deleted, substituted or added in the base sequence of (a), and (A) a base sequence having a function as a promoter substantially the same as the promoter comprising the DNA of (a) (c) comprising a part of the base sequence of (a), and substantially the same as the promoter comprising the DNA of (a) Nucleotide sequence having the same promoter function as
さらに、植物の木繊維形成組織に特異的発現に関与する転写因子を認識する塩基配列を機能的に結合させた、請求項10に記載のプロモーターDNA。 The promoter DNA according to claim 10, further comprising a base sequence that recognizes a transcription factor involved in specific expression in a plant fiber-forming tissue. 以下の(a)〜(e)のいずれかに記載のDNA。
(a)請求項1に記載の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
(b)請求項1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
(c)RNAi効果により、請求項1に記載のDNAの発現を抑制するRNAをコードするDNA
(d)共抑制効果により、請求項1に記載のDNAの発現を抑制するRNAをコードするDNA
(e)請求項1に記載のDNAの転写産物に対してドミナントネガティブな形質を有するタンパク質をコードするDNA
The DNA according to any one of the following (a) to (e).
(A) DNA encoding an antisense RNA complementary to the transcription product of the DNA of claim 1
(B) DNA encoding an RNA having a ribozyme activity that specifically cleaves the transcript of the DNA of claim 1
(C) DNA encoding an RNA that suppresses the expression of the DNA according to claim 1 by an RNAi effect
(D) a DNA encoding an RNA that suppresses the expression of the DNA according to claim 1 due to a co-suppression effect;
(E) a DNA encoding a protein having a dominant negative trait for the transcription product of the DNA of claim 1
以下の(a)〜(e)のいずれかに記載の植物の転写因子をコードするDNA。
(a)配列番号:112〜122のいずれか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:101〜111のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:112〜122のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:101〜111のいずれか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
(e)配列番号:112〜122のいずれか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
A DNA encoding a plant transcription factor according to any one of the following (a) to (e):
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 112 to 122
(B) DNA comprising the base sequence described in any one of SEQ ID NOs: 101 to 111
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with a protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 112-122
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 101 to 111
(E) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added, and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NOS: 112 to 122
植物がユーカリである、請求項13に記載のDNA。 The DNA according to claim 13, wherein the plant is eucalyptus. 請求項13または14に記載のDNAの部分DNA。 A partial DNA of the DNA according to claim 13 or 14. 請求項13〜15のいずれかに記載のDNAが固定化された基板。 A substrate on which the DNA according to any one of claims 13 to 15 is immobilized. 植物の樹幹の師部側および木部側において、以下の(a)〜(e)に記載の少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、師部側および木部側における該DNAの発現レベルを比較する工程を含む、植物の樹幹木部の生長状態を検査する方法。
(a)配列番号:112〜118または120〜122のいずれか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:101〜107または109〜111のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:112〜118または120〜122のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:101〜107または109〜111のいずれか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
(e)配列番号:112〜118または120〜122のいずれか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
On the phloem side and xylem side of the trunk of the plant, the expression level of at least one DNA described in the following (a) to (e) is detected, and the expression level of the DNA on the phloem side and the xylem side is determined. A method for inspecting the growth state of a tree trunk part of a plant, comprising a step of comparing.
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 112 to 118 or 120 to 122
(B) DNA comprising the base sequence set forth in any of SEQ ID NOs: 101 to 107 or 109 to 111
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with the protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 112-118 or 120-122
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 101 to 107 or 109 to 111
(E) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 112-118 or 120-122
異なる2つの樹幹木部において、以下の(a)〜(e)に記載の少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、異なる2つの樹幹木部における該DNAの発現レベルを比較する工程を含む、異なる2つの樹幹木部の生長状態を検査する方法。
(a)配列番号:113または114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:102または103に記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:113または114に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:102または103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
(e)配列番号:113または114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
Detecting the expression level of at least one DNA described in the following (a) to (e) in two different tree parts, and comparing the expression level of the DNA in two different tree parts: A method for examining the growth status of two different stem parts.
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 113 or 114
(B) DNA comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 102 or 103
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with the protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 113 or 114
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 102 or 103
(E) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 113 or 114
植物の樹幹の師部側および木部側において、以下の(a)〜(e)に記載の少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、師部側および木部側における該DNAの発現レベルを比較する工程を含む、植物の樹幹木部の生長状態を検査する方法。
(a)配列番号:113〜117のいずれか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:102〜106のいずれかに記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:113〜117のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:102〜106のいずれか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
(e)配列番号:113〜117のいずれか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
On the phloem side and xylem side of the trunk of the plant, the expression level of at least one DNA described in the following (a) to (e) is detected, and the expression level of the DNA on the phloem side and the xylem side is determined. A method for inspecting the growth state of a tree trunk part of a plant, comprising a step of comparing.
(A) DNA encoding a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 113 to 117
(B) DNA comprising the base sequence according to any of SEQ ID NOs: 102 to 106
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with the protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 113 to 117
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOS: 102 to 106
(E) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added, and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 113 to 117
異なる2つの樹幹木部において、以下の(a)〜(c)に記載の少なくとも1つのDNAの発現レベルを検出し、異なる2つの樹幹木部における該DNAの発現レベルを比較する工程を含む、異なる2つの樹幹木部の生長状態を検査する方法。
(a)配列番号:116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:105に記載の塩基配列を含むDNA
(c)配列番号:116に記載のアミノ酸配列からなるタンパク質と50%以上の相同性を有するタンパク質をコードするDNA
(d)配列番号:105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
(e)配列番号:116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
Detecting the expression level of at least one DNA described in the following (a) to (c) in two different tree parts, and comparing the expression level of the DNA in two different tree parts: A method for examining the growth status of two different stem parts.
(A) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 116
(B) DNA comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 105
(C) DNA encoding a protein having 50% or more homology with the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 116
(D) DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 105
(E) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 116
請求項13または14に記載のDNAによりコードされるタンパク質。 A protein encoded by the DNA of claim 13 or 14. 以下の(a)〜(c)のいずれかの塩基配列からなるプロモーターDNA。
(a)配列番号:156〜166のいずれかに記載の塩基配列
(b)(a)の塩基配列において、1又は数個の塩基が欠失、置換又は付加された塩基配列からなり、かつ、(a)のDNAからなるプロモーターと実質的に同一のプロモーターとしての機能を有する塩基配列
(c)(a)の塩基配列の一部を含み、かつ、(a)のDNAからなるプロモーターと実質的に同一のプロモーターとしての機能を有する塩基配列
Promoter DNA comprising any of the following base sequences (a) to (c):
(A) the base sequence according to any one of SEQ ID NOS: 156 to 166 (b) consisting of a base sequence in which one or several bases are deleted, substituted or added in the base sequence of (a), and (A) a base sequence having a function as a promoter substantially identical to the promoter comprising the DNA of (a) (c) comprising a part of the base sequence of (a) and substantially comprising the promoter of the DNA of (a) Nucleotide sequence having the same promoter function as
さらに、植物の木繊維形成組織に特異的発現に関与する転写因子を認識する塩基配列を機能的に結合させた、請求項22に記載のプロモーターDNA。 Furthermore, the promoter DNA according to claim 22, wherein a base sequence that recognizes a transcription factor involved in specific expression is functionally linked to a plant fiber-forming tissue. 請求項1〜3、10〜15、22または23のいずれかに記載のDNAを有する組換えベクター。 A recombinant vector having the DNA according to any one of claims 1 to 3, 10 to 15, 22 or 23. 請求項24に記載のベクターを含むプラスミドを保持する微生物。 A microorganism carrying a plasmid comprising the vector according to claim 24. 請求項24に記載のベクターが導入された形質転換植物細胞。 A transformed plant cell into which the vector according to claim 24 has been introduced. 請求項26に記載の形質転換植物細胞から再分化した形質転換植物体。 A transformed plant regenerated from the transformed plant cell according to claim 26. 請求項27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。 A transformed plant which is a descendant or clone of the transformed plant according to claim 27. 請求項27または28に記載の形質転換植物体の繁殖材料。 The propagation material of the transformed plant body of Claim 27 or 28.
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