JPWO2006132270A1 - Herbicide resistance gene - Google Patents

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JPWO2006132270A1
JPWO2006132270A1 JP2007520138A JP2007520138A JPWO2006132270A1 JP WO2006132270 A1 JPWO2006132270 A1 JP WO2006132270A1 JP 2007520138 A JP2007520138 A JP 2007520138A JP 2007520138 A JP2007520138 A JP 2007520138A JP WO2006132270 A1 JPWO2006132270 A1 JP WO2006132270A1
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文彦 佐藤
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博道 南
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    • C12N15/8274Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance for herbicide resistance

Abstract

本発明は、除草剤に対して高い抵抗性を有するp−ヒドロキシフェニルピルビン酸ジオキシゲナーゼを提供することを目的とする。本発明は、以下の(a)または(b)の遺伝子を提供する:(a)配列番号1で表される塩基配列の第1〜1293塩基からなるポリヌクレオチドを含む、除草剤抵抗性p−ヒドロキシフェニルピルビン酸ジオキシゲナーゼ酵素をコードする遺伝子、(b)配列番号1で表される塩基配列の第1〜1293塩基からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、除草剤抵抗性p−ヒドロキシフェニルピルビン酸ジオキシゲナーゼ酵素をコードするポリヌクレオチドを含む遺伝子。An object of the present invention is to provide p-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase having high resistance to herbicides. The present invention provides the following gene (a) or (b): (a) a herbicide-resistant p-, comprising a polynucleotide comprising the first to first 1293 bases of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1. A gene encoding a hydroxyphenylpyruvate dioxygenase enzyme; (b) hybridizing under stringent conditions with a polynucleotide comprising the 1st to 1293th bases of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 and herbicide resistance A gene comprising a polynucleotide encoding a natural p-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase enzyme.

Description

本発明は、除草剤抵抗性酵素、特に、p−ヒドロキシピルビン酸ジオキシゲナーゼを標的とする除草剤に抵抗性の酵素に関する。   The present invention relates to an herbicide resistant enzyme, in particular an enzyme resistant to a herbicide targeting p-hydroxypyruvate dioxygenase.

p−ヒドロキシピルビン酸ジオキシゲナーゼ(以下、HPPDと称する)は、p−ヒドロキシフェニルピルビン酸(以下、HPPと称する)と分子酸素とからのホモゲンチジン酸(2,5-ジヒドロキシフェニル酢酸)の形成を触媒する。植物においては、この酵素は、プラストキノン、α−トコフェロール(ビタミンE)等の生合成に関与している(図1)。さらに、この酵素は最近、いくつかの除草剤の分子標的であることが判明した。   p-Hydroxypyruvate dioxygenase (hereinafter referred to as HPPD) catalyzes the formation of homogentisic acid (2,5-dihydroxyphenylacetic acid) from p-hydroxyphenylpyruvate (hereinafter referred to as HPP) and molecular oxygen To do. In plants, this enzyme is involved in biosynthesis of plastoquinone, α-tocopherol (vitamin E) and the like (FIG. 1). Furthermore, this enzyme has recently been found to be a molecular target for several herbicides.

植物のHPPDをコードする遺伝子(以下、HPPD遺伝子と称することもある)の全長あるいは部分配列は、ニンジン、シロイヌナズナ、オオムギ、トウモロコシ、イネ、ニシキジソ、アベナ、コムギ、ビロードキビ類、シンクリノイガ、ライグラス、オニウシノケグサ、アキノエノコログサ、オヒシバ、ソルガムにおいて明らかになっている(非特許文献1)。   The full-length or partial sequence of a gene encoding plant HPPD (hereinafter also referred to as HPPD gene) is carrot, Arabidopsis thaliana, barley, maize, rice, pheasant, avena, wheat, velvet millet, shin-no-iga, ryegrass, red-necked rush, It has been clarified in Akino nookorogusa, ohoshiba and sorghum (Non-patent Document 1).

HPPDを阻害する除草剤は、植物におけるプラストキノンの生合成を阻害し、その結果カロチノイドの減少、葉緑体の発達停止および白化が起こる。また、植物におけるプラストキノン含量の低下は、光合成電子伝達系にも影響を及ぼし、植物の生育抑制症状を引き起こすと考えられている。   Herbicides that inhibit HPPD inhibit plastoquinone biosynthesis in plants, resulting in carotenoid loss, chloroplast development arrest and whitening. Moreover, it is thought that the fall of the plastoquinone content in a plant also affects a photosynthetic electron transport system and causes the plant growth suppression symptom.

プラストキノン生合成系のもう一つの産物であるトコフェロールは、フリーラジカルの消去剤として作用する。したがって、植物におけるトコフェロール含量の低下は、脂質過酸化を引き起こし、これはネクロシス症状を導く。また、トコフェロール含量の低下は植物の光合成能力の低下を引き起こすと考えられている。   Tocopherol, another product of the plastoquinone biosynthetic system, acts as a free radical scavenger. Thus, a decrease in tocopherol content in plants causes lipid peroxidation, which leads to necrotic symptoms. Moreover, it is thought that the fall of a tocopherol content causes the fall of the photosynthetic capability of a plant.

HPPD阻害剤はこのような様々な作用により、雑草を枯死させると考えられる。したがって、HPPDは、強力な除草剤の分子標的としてきわめて有効である。   HPPD inhibitors are thought to kill weeds by such various actions. HPPD is therefore very effective as a molecular target for potent herbicides.

HPPDを阻害する除草剤は、化学構造にしたがって、トリケトン(シクロヘキサンジオン)系、イソキサゾール系、ピラゾール系およびビシクロオクタンジオン(BOD)系の4系統に分類される。この中でも、ピラゾール系のピラゾレートは高い除草活性を有することが知られている。ピラゾレートは、加水分解されて、その除草剤としての活性本体のデトシルピラゾレート(以下、DTPと称する)となる(図2)。また、ビシクロオクタンジオン(BOD)系のベンゾビシクロンも、その加水分解物が活性本体である。   Herbicides that inhibit HPPD are classified according to chemical structure into four systems: triketone (cyclohexanedione), isoxazole, pyrazole, and bicyclooctanedione (BOD). Among these, pyrazole pyrazoles are known to have high herbicidal activity. Pyrazolate is hydrolyzed to form detosylpyrazolate (hereinafter referred to as DTP) which is an active body as its herbicide (FIG. 2). Bicyclooctanedione (BOD) -based benzobicyclones are hydrolysates as active bodies.

HPPDを標的とする除草剤に対して抵抗性の酵素が報告されている(特許文献1および2)。特許文献1に開示のHPPDは除草剤抵抗性の度合いは従来公知のHPPDと比較して2−4.5倍ときわめて低い。特許文献2に開示のHPPDも従来公知のHPPDと比較して数倍の抵抗性に過ぎないと考えられ、また、該HPPDは野生型HPPDに突然変異を導入した変異型酵素である。突然変異を導入しなくても高い除草剤抵抗性を有する植物由来のHPPDは知られていない。   Enzymes resistant to herbicides targeting HPPD have been reported (Patent Documents 1 and 2). The degree of herbicide resistance of the HPPD disclosed in Patent Document 1 is 2-4.5 times as low as that of conventionally known HPPD. The HPPD disclosed in Patent Document 2 is also considered to be only several times more resistant than the conventionally known HPPD, and the HPPD is a mutant enzyme in which a mutation is introduced into wild-type HPPD. There is no known plant-derived HPPD that has high herbicide resistance without introducing mutations.

また、従来知られているHPPD抵抗性植物を作成する方法は、いずれもHPPDを植物体内で過剰発現させることにより、酵素量を増加させて抵抗性を付与するというものであった。酵素自体が高い除草剤抵抗性を有する植物由来の野生型の酵素を用いることによる、除草剤抵抗性植物の作成方法は今まで成功していない。   In addition, conventionally known methods for producing HPPD-resistant plants are to increase the amount of enzyme and impart resistance by overexpressing HPPD in the plant body. A method for producing a herbicide-resistant plant by using a wild-type enzyme derived from a plant whose enzyme itself has high herbicide resistance has not been successful.

さらに、HPPD遺伝子は、トコフェロールおよびプラストキノン生合成系の遺伝子としても有用であるため、除草剤抵抗性植物の作成に有用であるだけでなく、トコフェロールやプラストキノンのような有用化合物生産のための遺伝子としても有用である。
特表2004−528821号公報 特表2001−522608号公報 植物の生長調節、vol.27、No.2、p146-155、2002
Furthermore, since the HPPD gene is useful as a gene for biosynthesis of tocopherol and plastoquinone, it is useful not only for the production of herbicide-resistant plants but also for the production of useful compounds such as tocopherol and plastoquinone. It is also useful as a gene.
Special table 2004-528821 gazette JP 2001-522608 A Plant growth regulation, vol.27, No.2, p146-155, 2002

本発明は、きわめて高い除草剤抵抗性を有するHPPDを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide HPPD having extremely high herbicide resistance.

本発明者らはオウレン培養細胞がピラゾレートの活性本体であるDTP(デトシルピラゾレート)に対して抵抗性を有することを見いだし、オウレンからHPPD遺伝子を単離した。本発明者らはさらに、該HPPD遺伝子を大腸菌で発現させ、その活性を測定した結果、DTPに対して、従来知られているHPPDの約500倍高い抵抗性を示すことを明らかにした。該HPPDは、ベンゾビシクロンの加水分解物に対しても高い抵抗性を示した。   The inventors of the present invention have found that cultured cells of urene have resistance to DTP (detosylpyrazolate), which is an active body of pyrazolate, and have isolated the HPPD gene from urene. The present inventors further expressed the HPPD gene in Escherichia coli and measured the activity thereof, and as a result, it was revealed that the resistance to DTP is about 500 times higher than that of conventionally known HPPD. The HPPD also showed high resistance to the hydrolyzate of benzobicyclone.

すなわち本発明は、
以下の(a)または(b)の遺伝子を提供する:
(a)配列番号1で表される塩基配列の第1〜1293塩基からなるポリヌクレオチドを含む、除草剤抵抗性p−ヒドロキシフェニルピルビン酸ジオキシゲナーゼ酵素をコードする遺伝子、
(b)配列番号1で表される塩基配列の第1〜1293塩基からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、除草剤抵抗性p−ヒドロキシフェニルピルビン酸ジオキシゲナーゼ酵素をコードするポリヌクレオチドを含む遺伝子。
That is, the present invention
The following genes (a) or (b) are provided:
(A) a gene encoding a herbicide-resistant p-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase enzyme, comprising a polynucleotide comprising the first to 1293 bases of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1;
(B) hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide comprising the first to 1293 bases of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1, and encodes a herbicide-resistant p-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase enzyme A gene comprising a polynucleotide to be

本発明による除草剤抵抗性HPPDのオープンリーディングフレーム(ORF)は塩基番号1〜1290からなる。したがって、本発明は、配列番号1のヌクレオチド1〜1290からなる遺伝子を提供する。なお、該ORFと終止コドンの3塩基を含むコード領域は、ヌクレオチド1〜1293からなる。本発明は、配列番号1の塩基番号1〜1290に相当する領域を含む限り、いずれの遺伝子もその範囲に含む。   The open reading frame (ORF) of the herbicide-resistant HPPD according to the present invention consists of base numbers 1-1290. Accordingly, the present invention provides a gene consisting of nucleotides 1 to 1290 of SEQ ID NO: 1. The coding region containing 3 bases of the ORF and stop codon consists of nucleotides 1 to 1293. As long as the present invention includes a region corresponding to nucleotide numbers 1 to 1290 of SEQ ID NO: 1, any gene is included in the range.

本発明は、配列番号1で表される塩基配列の第1〜1293塩基からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、除草剤抵抗性HPPDをコードするポリヌクレオチドを含む遺伝子も提供する。なお、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、0.5x 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。   The present invention also relates to a gene comprising a polynucleotide that hybridizes with a polynucleotide comprising the first to 1293 bases of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 under stringent conditions and encodes a herbicide-resistant HPPD. provide. In the present invention, stringent hybridization conditions refer to hybridization conditions of 6M urea, 0.4% SDS, 0.5x SSC or equivalent stringency.

また、本発明は、配列番号1で表される塩基配列の第1〜1293塩基からなるポリヌクレオチドにおいて1もしくは数個の塩基または塩基対が欠失、置換もしくは付加された塩基配列からなり、かつ除草剤抵抗性HPPDをコードするポリヌクレオチドを含む遺伝子も提供する。ここで、「1もしくは数個の塩基または塩基対」とは、部位特異的突然変異誘発法等の公知の変異導入法により置換、欠失、挿入、及び/または付加できる程度の数の塩基または塩基対を意味する。   The present invention also comprises a nucleotide sequence in which one or several bases or base pairs are deleted, substituted or added in the polynucleotide comprising the first to 1293 bases of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1, Also provided is a gene comprising a polynucleotide encoding a herbicide resistant HPPD. Here, “one or several bases or base pairs” refers to a number of bases that can be substituted, deleted, inserted, and / or added by a known mutagenesis method such as site-directed mutagenesis. It means base pair.

本発明はまた、配列番号1で表される塩基配列の第1〜1293塩基からなるポリヌクレオチドとヌクレオチドレベルで70%以上の相同性を示し、かつ、除草剤抵抗性HPPDをコードするポリヌクレオチドを含む遺伝子も提供する。ヌクレオチド配列の相同性は好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上、85%以上、90%以上、さらに好ましくは、92%以上、95%以上、98%以上である。配列の同一性は、FASTA検索 (Pearson W.R. and D.J. Lipman (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 85:2444-2448)やBLASTN検索により決定することができる。   The present invention also provides a polynucleotide having a homology of 70% or more at the nucleotide level with a polynucleotide comprising the first to 1293 bases of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1, and encoding a herbicide-resistant HPPD. Genes containing are also provided. The nucleotide sequence homology is preferably 75% or more, more preferably 80% or more, 85% or more, 90% or more, and still more preferably 92% or more, 95% or more, 98% or more. Sequence identity can be determined by FASTA search (Pearson W.R. and D.J. Lipman (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 85: 2444-2448) or BLASTN search.

さらに本発明は、以下の(c)または(d)のp−ヒドロキシフェニルピルビン酸ジオキシゲナーゼ酵素を提供する:
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなる除草剤抵抗性p−ヒドロキシフェニルピルビン酸ジオキシゲナーゼ酵素、
(d)配列番号2で表されるアミノ酸配列において1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつ除草剤抵抗性であるp−ヒドロキシフェニルピルビン酸ジオキシゲナーゼ酵素。
The present invention further provides the following (c) or (d) p-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase enzyme:
(C) a herbicide-resistant p-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase enzyme consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2,
(D) A p-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase enzyme consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 and having herbicide resistance.

上記の「1もしくは数個のアミノ酸」とは、部位特異的突然変異誘発法等の公知の変異タンパク質作製法により置換、欠失、挿入、及び/または付加できる程度の数のアミノ酸を意味する。また、変異タンパク質は、公知の変異タンパク質作製法等により人為的に導入された変異を有するタンパク質、および、天然に存在する同様の単離された配列番号2と比較して変異を有するタンパク質を含む。   The above “one or several amino acids” means a number of amino acids that can be substituted, deleted, inserted, and / or added by a known mutant protein production method such as site-directed mutagenesis. The mutant protein includes a protein having a mutation artificially introduced by a known mutant protein production method and the like, and a protein having a mutation in comparison with a naturally-occurring isolated sequence number 2 .

本発明は、配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質、配列番号2で表されるアミノ酸配列において1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつ除草剤抵抗性HPPDとして作用するタンパク質、ならびに、配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質とアミノ酸レベルで72%以上の相同性を示し、かつ、除草剤抵抗性HPPDとして作用するタンパク質を提供する。さらに本発明は、本発明のHPPD遺伝子によってコードされるタンパク質を提供する。ここで、「1もしくは数個のアミノ酸」なる語は上記の通りの意味である。アミノ酸配列の相同性は好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上、85%以上、90%以上、さらに好ましくは、95%以上、98%以上である。配列の同一性は、FASTA検索 (Pearson W.R. and D.J. Lipman (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 85:2444-2448)やBLASTP検索により決定することができる。   The present invention relates to a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, an amino acid sequence obtained by deleting, substituting or adding one or several amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, and a herbicide Provided are a protein that acts as a resistant HPPD and a protein that exhibits 72% or more homology at the amino acid level with a protein consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 and acts as a herbicide-resistant HPPD. The present invention further provides a protein encoded by the HPPD gene of the present invention. Here, the term “one or several amino acids” has the same meaning as described above. The homology of amino acid sequences is preferably 75% or more, more preferably 80% or more, 85% or more, 90% or more, and still more preferably 95% or more, 98% or more. Sequence identity can be determined by FASTA search (Pearson W.R. and D.J. Lipman (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 85: 2444-2448) or BLASTP search.

本発明の除草剤抵抗性HPPDは、HPPDを標的とする除草剤、例えば、ピラゾール系のピラゾレート(その活性本体であるDTP)、およびビシクロオクタンジオン系のベンゾビシクロン、に対する除草剤抵抗性を植物に付与するのに有用である。   The herbicide-resistant HPPD of the present invention exhibits herbicide resistance against herbicides targeting HPPD, for example, pyrazole pyrazolate (its active body, DTP) and bicyclooctanedione benzobicyclone. It is useful to give to.

好ましくは本発明によって提供される除草剤抵抗性HPPDは、デトシルピラゾレート(DTP)の、該HPPDに対するIC50が4.05μM以上のもの、例えば4.05〜10.03μMのものである。
好ましくは本発明によって提供される除草剤抵抗性HPPDはオウレン由来である。
Preferably, the herbicide-resistant HPPD provided by the present invention is detosylpyrazolate (DTP) with an IC 50 for the HPPD of 4.05 μM or more, such as 4.05 to 10.03 μM.
Preferably, the herbicide resistant HPPD provided by the present invention is derived from auren.

本発明はまた、本発明のHPPD遺伝子を含む組換えベクター、該組換えベクターを含む形質転換植物細胞、および、該形質転換植物細胞を含む形質転換植物を提供する。   The present invention also provides a recombinant vector containing the HPPD gene of the present invention, a transformed plant cell containing the recombinant vector, and a transformed plant containing the transformed plant cell.

形質転換される植物の具体例としては、ダイズ、イネ、ナタネ、ワタ、ジャガイモ、トマト、タバコ、オオムギ、コムギ、トウモロコシなどが挙げられ、好ましくはダイズ、イネである。   Specific examples of the plant to be transformed include soybean, rice, rapeseed, cotton, potato, tomato, tobacco, barley, wheat, corn and the like, preferably soybean and rice.

さらに本発明は、HPPD遺伝子で植物細胞を形質転換する工程、および、該形質転換した植物細胞を再分化させて植物体を得る工程を含むHPPD阻害除草剤抵抗性植物の製造方法を提供する。
ここで、「形質転換植物」なる語は、形質転換された植物体、植物器官、植物組織および植物培養細胞のすべてを含む。
Furthermore, the present invention provides a method for producing an HPPD-inhibiting herbicide-resistant plant, comprising a step of transforming a plant cell with an HPPD gene, and a step of redifferentiating the transformed plant cell to obtain a plant body.
Here, the term “transformed plant” includes all transformed plants, plant organs, plant tissues, and plant cultured cells.

本発明はまた、形質転換植物を栽培する圃場における雑草の駆除方法であって、該形質転換植物を実質的に変化させることなく、かつ、標的とする雑草を駆除するのに有効量のHPPD阻害除草剤を圃場に施用することを含む方法を提供する。好ましくは該HPPD阻害除草剤はピラゾレートおよびベンゾビシクロンである。   The present invention also relates to a method for controlling weeds in a field where a transformed plant is cultivated, and an HPPD inhibitor effective in controlling the target weed without substantially changing the transformed plant. A method is provided that includes applying a herbicide to a field. Preferably, the HPPD-inhibiting herbicide is pyrazolate and benzobicyclone.

本発明のHPPD遺伝子を用いて、HPPDを阻害する除草剤に対して植物に抵抗性を付与することが可能である。HPPDを阻害する除草剤は非選択的阻害剤として知られていることから、本発明のHPPD遺伝子は広範囲の作物に除草剤抵抗性を与え得る。また、HPPDはプラストキノンやトコフェロール生合成系の重要な酵素であるため、本発明のHPPD遺伝子はこれら有用化合物生合成系の代謝工学にも有用でありうる。   Using the HPPD gene of the present invention, it is possible to impart resistance to plants against herbicides that inhibit HPPD. Since herbicides that inhibit HPPD are known as non-selective inhibitors, the HPPD gene of the present invention can confer herbicide resistance to a wide range of crops. In addition, since HPPD is an important enzyme in plastoquinone and tocopherol biosynthesis systems, the HPPD gene of the present invention may be useful for metabolic engineering of these useful compound biosynthesis systems.

また、本発明により、除草作業の軽減が期待される。さらに、本発明のHPPD遺伝子を含む組み換え微生物あるいは、組み換え植物は、トコフェロール/プラストキノン等の有用ビタミン類の生産において有用であり得る。   Further, the present invention is expected to reduce the weeding work. Furthermore, the recombinant microorganism or recombinant plant containing the HPPD gene of the present invention may be useful in the production of useful vitamins such as tocopherol / plastoquinone.

図1は、HPPDに触媒される反応およびプラストキノン生合成の阻害を示す図である。FIG. 1 shows HPPD-catalyzed reaction and inhibition of plastoquinone biosynthesis. 図2は、HPPD阻害剤の構造を示す図である。a:ピラゾレートは加水分解され、活性型のデトシルピラゾレート(DTP)となる。b:トリケトン型のHPPD阻害剤。FIG. 2 is a diagram showing the structure of an HPPD inhibitor. a: Pyrazolate is hydrolyzed to form active detosyl pyrazolate (DTP). b: Triketone type HPPD inhibitor. 図3は、タバコ培養細胞の生長に対するDTPの効果を示す図である。タバコにおいてDTPは顕著な生育阻害を示した。FIG. 3 is a diagram showing the effect of DTP on the growth of cultured tobacco cells. In tobacco, DTP showed significant growth inhibition. 図4は、オウレン培養細胞の生長に対するDTPの効果を示す図である。オウレンにはDTPは阻害作用を示さなかった。FIG. 4 is a graph showing the effect of DTP on the growth of cultured auren cells. DTP had no inhibitory effect on the aurene. 図5は、オウレンから単離されたHPPDと他生物種から単離されたHPPD配列の部分比較を示す図である。図中、三角は、鉄結合残基を示す。また、活性部位を枠で示す。FIG. 5 is a diagram showing a partial comparison between HPPD isolated from Ouren and HPPD sequences isolated from other species. In the figure, triangles indicate iron binding residues. The active site is indicated by a frame. 図6は、HPPDの系統樹を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a phylogenetic tree of HPPD. 図7は、大腸菌で発現させたオウレンHPPDのSDS−PAGEを示す図である。レーン1:分子量マーカー、レーン2:コントロールベクター(pET-21d)、レーン3:HPPD。矢印は予測された組換えHPPDの産生を示す。FIG. 7 is a diagram showing SDS-PAGE of Ouren HPPD expressed in E. coli. Lane 1: molecular weight marker, lane 2: control vector (pET-21d), lane 3: HPPD. Arrow indicates predicted production of recombinant HPPD. 図8は、組換えHPPDによる反応産物のLC−MS解析を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing LC-MS analysis of a reaction product by recombinant HPPD. 図9は、ニンジン培養細胞由来のHPPDに対するピラゾレートならびにDTPの阻害効果を示す図である。阻害剤のないときの活性は4.9nmolホモゲンチジン酸/分/mgタンパク質である。○はピラゾレート、●はDTPを示す。この図からニンジンのHPPDに対するDTPのIC50は13nMであることがわかる(Hiroshi Matsumoto et al., 2002)。FIG. 9 is a diagram showing the inhibitory effect of pyrazolate and DTP on HPPD derived from carrot cultured cells. The activity in the absence of inhibitor is 4.9 nmol homogentisic acid / min / mg protein. ○ indicates pyrazolate, and ● indicates DTP. From this figure, it can be seen that the IC 50 of DTP against HPPD of carrot is 13 nM (Hiroshi Matsumoto et al., 2002). 図10は、オウレンHPPDに対するDTPの効果を示す図である。阻害剤を含まない場合の酵素活性は3.8nmol/分/mgタンパク質であった。阻害曲線から、オウレンHPPDのIC50は6.75μM(ニンジンの場合の約500倍)であることがわかる。FIG. 10 is a diagram showing the effect of DTP on our HPHP. The enzyme activity without an inhibitor was 3.8 nmol / min / mg protein. From the inhibition curve, it can be seen that the IC 50 of Ouren HPPD is 6.75 μM (about 500 times that of carrot). 図11は、オウレンHPPDに対するベンゾビシクロン加水分解物の効果を示す図である。阻害曲線から、オウレンHPPDのIC50は1.2μMであることがわかる。FIG. 11 is a diagram showing the effect of a benzobicyclone hydrolyzate on Ouren HPPD. From the inhibition curves, IC 50 of Coptis HPPD is found to be 1.2 .mu.M.

本発明において、除草剤抵抗性HPPDとは、HPPDを標的とする除草剤、例えばDTPの、HPPDに対するIC50が、従来知られているニンジン由来のHPPD(Garcia, I et al., Biochemical Journal (1997) vol.325, 761-769)に対するIC50の10倍以上、好ましくは50倍以上、より好ましくは100倍以上、さらに好ましくは500倍以上であるHPPDを意味する。ここで、IC50とは、HPPD酵素活性を50%阻害する除草剤、例えばDTPの濃度である。したがって、本発明のHPPDを含まない雑草等の植物を枯死させるのに実質的に十分な濃度の除草剤を施用した場合であっても、本発明のHPPDを有する植物、好ましくは農業用有用な作物は、枯死しない。したがって本発明の除草剤抵抗性HPPDは、有用な作物を枯死させることなく、雑草のみを除草することを可能とするものである。In the present invention, the herbicide resistance HPPD, herbicide the HPPD as target, such as the DTP, IC 50 against HPPD is conventionally known from carrots are HPPD (Garcia, I et al. , Biochemical Journal ( 1997) vol. 325, 761-769) means an HPPD that is 10 times or more, preferably 50 times or more, more preferably 100 times or more, and even more preferably 500 times or more the IC 50 . Here, IC 50 is the concentration of a herbicide that inhibits HPPD enzyme activity by 50%, such as DTP. Therefore, even when a herbicide at a concentration substantially sufficient to kill plants such as weeds not containing HPPD of the present invention is applied, the plant having HPPD of the present invention, preferably useful for agriculture. The crop does not die. Therefore, the herbicide resistant HPPD of the present invention makes it possible to weed only weeds without killing useful crops.

以下本発明をさらに詳細に説明する。
本発明のHPPD遺伝子
本発明は、除草剤抵抗性HPPD遺伝子を提供する。
本発明者らは、キンポウゲ科のセリバオウレン(Coptis japonica)の培養細胞からHPPD遺伝子を単離し、その配列決定を行った(配列番号1)。
The present invention is described in further detail below.
HPPD gene of the present invention The present invention provides a herbicide-resistant HPPD gene.
The present inventors isolated the HPPD gene from cultured cells of Coptis japonica belonging to the family Ranunculaceae and sequenced it (SEQ ID NO: 1).

本発明のHPPD遺伝子は好ましくは、配列番号1に示す塩基配列の塩基第1〜第1293からなるポリヌクレオチドであるが、この部分に相当する部分が含まれる限り、いずれの遺伝子であってもよい。配列番号1に示す塩基配列からなるポリヌクレオチドは、オウレン培養細胞から従来公知の方法によって調製したcDNAライブラリーから得ることが出来る。   The HPPD gene of the present invention is preferably a polynucleotide consisting of bases 1 to 1293 of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1, but may be any gene as long as a part corresponding to this part is included. . A polynucleotide having the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 can be obtained from a cDNA library prepared by a conventionally known method from cultured aurene cells.

本発明はまた、配列番号2の除草剤抵抗性HPPDとして作用するタンパク質と機能的に同等なタンパク質をコードする遺伝子を包含する。ここで「除草剤抵抗性HPPDとして作用するタンパク質と機能的に同等タンパク質」とは、配列番号2のタンパク質と同等の生物学的機能を有する、即ち、HPPD酵素活性を有し、かつ、先に定義した除草剤抵抗性を示すタンパク質であることをいう。   The present invention also encompasses a gene that encodes a protein that is functionally equivalent to the protein that acts as the herbicide-resistant HPPD of SEQ ID NO: 2. As used herein, “a protein functionally equivalent to a protein acting as a herbicide-resistant HPPD” has a biological function equivalent to that of the protein of SEQ ID NO: 2, that is, has an HPPD enzyme activity, and It means a protein exhibiting defined herbicide resistance.

本発明の遺伝子には、例えば、配列番号2のアミノ酸配列において1若しくは数個のアミノ酸が置換、欠失、付加および/または挿入されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする突然変異体、誘導体、バリアントおよびホモログが含まれる。   The gene of the present invention includes, for example, a mutant, derivative or variant encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. And homologs.

アミノ酸配列が改変されたタンパク質をコードする遺伝子を調製するための方法は当業者によく知られており、例えば、部位特異的突然変異誘発(site-directed mutagenesis)法(Kramer, W.& Fritz,H.-J. Methods in Enzymology, 154: 350-367(1987))が挙げられる。また、塩基配列の変異によりコードするタンパク質のアミノ酸配列が変異することは、自然界においても生じ得る。このように本発明のHPPD(配列番号2)をコードするアミノ酸配列において1もしくは数個のアミノ酸が置換、欠失もしくは付加したアミノ酸配列を有するタンパク質をコードする遺伝子は、天然のものであっても、配列番号2の除草剤抵抗性HPPDと同等の機能を有するタンパク質をコードする限り、本発明の遺伝子に含まれる。また、塩基配列の変異によって、タンパク質中のアミノ酸が変化しない場合(縮重変異)もある。このような縮重変異体も本発明の遺伝子に含まれる。本発明のHPPD遺伝子を構成するDNAの、配列番号1の配列と比較して変異した塩基の数は、アミノ酸レベルにおいて、30アミノ酸以内、好ましくは20アミノ酸以内、さらに好ましくは10アミノ酸以内、さらに好ましくは5アミノ酸以内(例えば、3アミノ酸以内、2アミノ酸以内)の変異をもたらすものである。   Methods for preparing genes encoding proteins with altered amino acid sequences are well known to those skilled in the art, for example, site-directed mutagenesis (Kramer, W. & Fritz, H.-J. Methods in Enzymology, 154: 350-367 (1987)). In addition, the amino acid sequence of the encoded protein may be mutated in nature due to the mutation of the base sequence. Thus, a gene encoding a protein having an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted or added in the amino acid sequence encoding HPPD (SEQ ID NO: 2) of the present invention may be a natural one. As long as it encodes a protein having the same function as the herbicide-resistant HPPD of SEQ ID NO: 2, it is included in the gene of the present invention. In addition, there are cases where amino acid in a protein does not change due to a mutation in the base sequence (degenerate mutation). Such degenerate mutants are also included in the gene of the present invention. The number of bases mutated in comparison with the sequence of SEQ ID NO: 1 in the DNA constituting the HPPD gene of the present invention is within 30 amino acids, preferably within 20 amino acids, more preferably within 10 amino acids, more preferably at the amino acid level. Causes mutations within 5 amino acids (eg, within 3 amino acids, within 2 amino acids).

本発明のHPPD遺伝子を獲得する方法は特に限定されるものではなく、従来公知の方法が採用される。例えば、該遺伝子は、ゲノムDNA、cDNAライブラリーなどから適切な制限酵素で切り出し、精製すればよい。即ち、本発明の除草剤抵抗性HPPD遺伝子には、ゲノムDNA、cDNA、および化学合成DNAが含まれる。ゲノムDNAおよびcDNAの調製方法は、当業者に周知である。本発明のHPPDをコードするゲノムDNAは、例えば、植物細胞または組織からゲノムDNAを抽出し、ゲノミックライブラリー(ベクターとしては、プラスミド、ファージ、コスミド、BAC、PACなどが利用できる)を作成し、本発明のタンパク質をコードするDNA(配列番号1)を基に調製したプローブを用いて、該ライブラリーのスクリーニング(例えば、コロニーハイブリダイゼーションあるいはプラークハイブリダイゼーション)を行う方法により調製することが可能である。   The method for obtaining the HPPD gene of the present invention is not particularly limited, and conventionally known methods are employed. For example, the gene may be excised from a genomic DNA, cDNA library or the like with an appropriate restriction enzyme and purified. That is, the herbicide-resistant HPPD gene of the present invention includes genomic DNA, cDNA, and chemically synthesized DNA. Methods for preparing genomic DNA and cDNA are well known to those skilled in the art. The genomic DNA encoding the HPPD of the present invention is obtained by, for example, extracting genomic DNA from a plant cell or tissue, creating a genomic library (as a vector, plasmid, phage, cosmid, BAC, PAC, etc. can be used) It can be prepared by a method of screening the library (for example, colony hybridization or plaque hybridization) using a probe prepared based on the DNA encoding the protein of the present invention (SEQ ID NO: 1). .

また、本発明のHPPD遺伝子は、配列番号1の配列に特異的なプライマーを作成し、これを利用したPCRを行う方法によって調製することも可能である。また、本発明のHPPDをコードするcDNAは、例えば、植物細胞または組織から抽出したmRNAを基にcDNAを合成し、これをλZAP等のベクターに挿入してcDNAライブラリーを作成し、該ライブラリーのスクリーニング(例えば、コロニーハイブリダイゼーションあるいはプラークハイブリダイゼーション)を行う方法により、また、PCR法により調製することが可能である。   In addition, the HPPD gene of the present invention can be prepared by a method in which a primer specific to the sequence of SEQ ID NO: 1 is prepared and PCR is performed using this primer. The cDNA encoding the HPPD of the present invention is synthesized, for example, based on mRNA extracted from plant cells or tissues, and inserted into a vector such as λZAP to prepare a cDNA library. Can be prepared by the method of screening (for example, colony hybridization or plaque hybridization) or by the PCR method.

本発明の除草剤抵抗性HPPD遺伝子は、例えば、トコフェロール/プラストキノン生合成経路を増強することにより、トコフェロール/プラストキノン等の有用ビタミン類の大量生産に利用することが可能である。   The herbicide-resistant HPPD gene of the present invention can be used for mass production of useful vitamins such as tocopherol / plastoquinone by, for example, enhancing the tocopherol / plastoquinone biosynthesis pathway.

除草剤抵抗性HPPDをコードする遺伝子の全長cDNAの単離方法
本発明のHPPD遺伝子は、オウレン培養細胞由来である。したがってオウレン由来の該HPPD遺伝子を用いて、オウレン以外の植物から除草剤抵抗性HPPD遺伝子の全長cDNAをクローニングすることが可能である。この場合のクローニング方法としても、従来公知の方法を利用することが可能であり、特に限定されるものではない。ここで、得られた遺伝子が除草剤抵抗性HPPDとしての機能を有するタンパク質をコードするか否かは、当業者により一般的に行われているようにして判定できる。まず、得られた遺伝子にコードされるタンパク質が、HPPと酸素からホモゲンチジン酸の生成を触媒するHPPD酵素活性を有するか否かは、当業者に周知の酵素活性測定方法により確認することができる。次いで、種々の濃度の除草剤、例えばDTPの存在下にHPPD酵素活性を測定し、その酵素活性を50%阻害する除草剤の濃度(IC50)を決定することにより判定できる。HPPD酵素活性の測定、および、DTPに対するIC50の評価は実施例に記載のように行うことが出来る。
Method for Isolating Full-Length cDNA of Gene Encoding Herbicide-Resistant HPPD The HPPD gene of the present invention is derived from cultured aurene cells. Therefore, it is possible to clone the full-length cDNA of the herbicide-resistant HPPD gene from plants other than the auren using the HPPD gene derived from the auren. As a cloning method in this case, a conventionally known method can be used and is not particularly limited. Here, whether or not the obtained gene encodes a protein having a function as a herbicide-resistant HPPD can be determined as generally performed by those skilled in the art. First, whether or not the protein encoded by the obtained gene has an HPPD enzyme activity that catalyzes the production of homogentisic acid from HPP and oxygen can be confirmed by an enzyme activity measurement method well known to those skilled in the art. It can then be determined by measuring HPPD enzyme activity in the presence of various concentrations of herbicide, eg, DTP, and determining the concentration of herbicide that inhibits the enzyme activity by 50% (IC 50 ). Measurement of HPPD enzyme activity and evaluation of IC 50 against DTP can be performed as described in the Examples.

本発明の遺伝子は定法に従い、多くの植物から単離することができる。また、本発明の遺伝子は、ホスファイトトリエステル法(H.Hunkapiller et al.,Nature、vol.310、p.105-111、1984)等の一般的な方法により、化学合成して得ることもできる。   The gene of the present invention can be isolated from many plants according to a conventional method. The gene of the present invention can also be obtained by chemical synthesis by a general method such as the phosphite triester method (H. Hunkapiller et al., Nature, vol. 310, p. 105-111, 1984). it can.

具体的には、ゲノムの少なくとも一部がデータベース化されている植物からHPPD遺伝子を取得する場合、本発明のポリヌクレオチドの塩基配列に対して相同性のある塩基配列をデータベース中から検索すればよい。例えば、BLASTN等のアルゴリズムによる塩基配列の相同性検索を好適に用いることができる。   Specifically, when an HPPD gene is obtained from a plant in which at least a part of the genome is stored in a database, a base sequence homologous to the base sequence of the polynucleotide of the present invention may be searched from the database. . For example, a base sequence homology search using an algorithm such as BLASTN can be preferably used.

また、ゲノムがデータベース化されていない植物からHPPD遺伝子を取得する場合、例えば、従来公知のDNAライブラリーを用いたハイブリダイゼーション法を用いることもできる。具体的には、適切なクローニングベクターを使用してゲノムライブラリー又はcDNAライブラリーを調製する工程と、配列番号1のポリヌクレオチドの少なくとも一部をプローブとして用いてハイブリダイゼーションを行い、該プローブにハイブリダイズする断片を検出する工程とを含む方法を用いることができる。このように、本発明のHPPD遺伝子はプローブとしても有用である。プローブに用いる領域には、HPPD遺伝子に特異的な配列が含まれることが好ましい。また、プローブとして使用されるポリヌクレオチドの長さは、100bp以上が好ましい。   In addition, when an HPPD gene is obtained from a plant whose genome is not stored in a database, for example, a hybridization method using a conventionally known DNA library can be used. Specifically, a step of preparing a genomic library or cDNA library using an appropriate cloning vector, and hybridization using at least a part of the polynucleotide of SEQ ID NO: 1 as a probe, And a method of detecting a fragment to soy. Thus, the HPPD gene of the present invention is also useful as a probe. The region used for the probe preferably contains a sequence specific to the HPPD gene. The length of the polynucleotide used as the probe is preferably 100 bp or more.

より具体的には、本発明の除草剤抵抗性HPPD遺伝子を調製するために、当業者によく知られた方法としては、ハイブリダイゼーション技術(Southern, E.M. Journal of Molecular Biology, 98, 503(1975))やポリメラーゼ連鎖反応(PCR)技術(Saiki, R. K. et al. Science, 230, 1350-1354(1985)、Saiki, R. K. et al. Science, 239,487-491(1988))が挙げられる。即ち、本発明のHPPD遺伝子(配列番号1)もしくはその一部をプローブとして、また該遺伝子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、植物細胞から該遺伝子と高い相同性を有する遺伝子を単離することが可能である。このようにハイブリダイゼーション技術やPCR技術により単離しうる、本発明の除草剤抵抗性HPPDと同等の機能を有するタンパク質をコードする遺伝子もまた本発明に含まれる。   More specifically, in order to prepare the herbicide resistant HPPD gene of the present invention, methods well known to those skilled in the art include hybridization techniques (Southern, EM Journal of Molecular Biology, 98, 503 (1975)). ) And polymerase chain reaction (PCR) technology (Saiki, RK et al. Science, 230, 1350-1354 (1985), Saiki, RK et al. Science, 239, 487-491 (1988)). That is, using the HPPD gene of the present invention (SEQ ID NO: 1) or a part thereof as a probe, and using an oligonucleotide that specifically hybridizes to the gene as a primer, a gene having high homology with the gene is isolated from a plant cell. Can be separated. A gene encoding a protein having a function equivalent to that of the herbicide-resistant HPPD of the present invention that can be isolated by a hybridization technique or a PCR technique is also included in the present invention.

このような遺伝子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、上記のように、6M尿素、 0.4% SDS、0.5x 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、0.1x SSCの条件を用いれば、より相同性の高い遺伝子を効率的に単離することができる。こうして単離された遺伝子は、アミノ酸レベルにおいて、本発明のタンパク質のアミノ酸配列(配列番号2)と高い相同性を有すると考えられる。ここで、高い相同性とは、アミノ酸レベルで、少なくとも72%以上、さらに好ましくは75%以上、さらに好ましくは80%以上(例えば、85%以上)の配列の同一性を指す。配列の同一性は、FASTA検索 (Pearson W.R. and D.J. Lipman (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 85:2444-2448)やBLASTP検索により決定することができる。   In order to isolate such a gene, the hybridization reaction is preferably carried out under stringent conditions. In the present invention, stringent hybridization conditions refer to conditions of 6M urea, 0.4% SDS, 0.5x SSC, or equivalent stringency hybridization conditions as described above. By using conditions with higher stringency, such as 6M urea, 0.4% SDS, and 0.1x SSC, genes with higher homology can be efficiently isolated. The isolated gene is considered to have high homology with the amino acid sequence of the protein of the present invention (SEQ ID NO: 2) at the amino acid level. Here, high homology refers to sequence identity of at least 72% or more, more preferably 75% or more, more preferably 80% or more (for example, 85% or more) at the amino acid level. Sequence identity can be determined by FASTA search (Pearson W.R. and D.J. Lipman (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 85: 2444-2448) or BLASTP search.

形質転換細胞の作製方法
本発明の遺伝子を発現する形質転換植物を作製する方法は、本発明のHPPD遺伝子を適当なベクターに挿入して、これを植物細胞に導入し、これにより得られた形質転換植物細胞を再生させることを含む。
Method for producing transformed cell A method for producing a transformed plant that expresses the gene of the present invention comprises inserting the HPPD gene of the present invention into an appropriate vector and introducing it into a plant cell. Regenerating transformed plant cells.

また、本発明の形質転換細胞は、本発明のHPPD遺伝子または組換えベクターが導入された細胞である。ここで、「遺伝子または組換えベクターが導入された」とは、公知の遺伝子操作技術により、遺伝子または組換えベクターが、例えばプロモーターの作用により、発現可能に宿主内に導入されることを意味する。   The transformed cell of the present invention is a cell into which the HPPD gene or recombinant vector of the present invention has been introduced. Here, “the gene or the recombinant vector is introduced” means that the gene or the recombinant vector is introduced into the host so that it can be expressed by the action of a promoter, for example, by a known genetic manipulation technique. .

本発明の形質転換細胞は、本発明のHPPD遺伝子を直接宿主に導入すること、あるいは該遺伝子が組み込まれたベクターを宿主に導入することによって得られる。上記宿主は、特に限定されず、例えば、除草剤抵抗性植物の作成のためには植物、有用ビタミン類生合成のためには酵母、大腸菌などの微生物などが挙げられる。なお、形質転換は一過性でもよいが、好ましくは安定にHPPD遺伝子が組み込まれるものである。   The transformed cell of the present invention can be obtained by directly introducing the HPPD gene of the present invention into a host or by introducing a vector incorporating the gene into the host. The host is not particularly limited, and examples include plants for preparing herbicide-resistant plants, and microorganisms such as yeast and Escherichia coli for biosynthesis of useful vitamins. The transformation may be transient, but preferably the HPPD gene is stably integrated.

得られた遺伝子は、植物に導入する場合は、植物にて発現を引き起こすことができるプロモーターに連結して使用する。かかるプロモーターとしては、例えば、カリフラワーモザイクウィルスの35Sプロモーター(CaMV35Sプロモーター)、ノパリンシンセターゼのプロモーター、リブロース2リン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼの小サブユニットのプロモーター等が挙げられる。   When the obtained gene is introduced into a plant, it is used by linking to a promoter capable of causing expression in the plant. Examples of such a promoter include cauliflower mosaic virus 35S promoter (CaMV35S promoter), nopaline synthetase promoter, ribulose diphosphate carboxylase / oxygenase small subunit promoter, and the like.

本発明の形質転換細胞を作製するには当業者に公知の種々の方法を用いればよい。かかる方法としては、例えば、ポリエチレングリコール法、エレクトロポーレーション法、アグロバクテリウムを介する方法、パーティクルガン法などが挙げられる。形質転換植物細胞からの植物体の再生は、植物細胞の種類に応じて当業者に公知の方法で行うことが可能である(Toki et al., Plant Physiol. 100:1503-1507(1995)参照)。例えば、形質転換植物体を作出する方法としては、ポリエチレングリコールによりプロトプラストへ遺伝子導入し、植物体を再生させる方法(Datta,S.K. (1995) In Gene Transfer To Plants(Potrykus I and Spangenberg Eds.) pp66-74)、電気パルスによりプロトプラストへ遺伝子導入し、植物体を再生させる方法(Toki et al (1992) Plant Physiol. 100, 1503-1507)、パーティクルガン法により細胞へ遺伝子を直接導入し、植物体を再生させる方法(Christou et al. (1991) Bio/technology, 9: 957-962.)およびアグロバクテリウムを介して植物材料に遺伝子を導入し、植物体を再生させる方法(Hiei et al. (1994) Plant J. 6: 271-282.)などを挙げることができる。   Various methods known to those skilled in the art may be used to produce the transformed cells of the present invention. Examples of such methods include polyethylene glycol method, electroporation method, Agrobacterium-mediated method, particle gun method and the like. Plant regeneration from transformed plant cells can be performed by methods known to those skilled in the art depending on the type of plant cell (see Toki et al., Plant Physiol. 100: 1503-1507 (1995)). ). For example, as a method for producing a transformed plant body, a gene is introduced into a protoplast by polyethylene glycol and the plant body is regenerated (Datta, SK (1995) In Gene Transfer To Plants (Potrykus I and Spangenberg Eds.) Pp66- 74), gene transfer to protoplasts by electric pulses to regenerate plants (Toki et al (1992) Plant Physiol. 100, 1503-1507), gene transfer directly to cells by particle gun method, A method for regenerating plants (Christou et al. (1991) Bio / technology, 9: 957-962.) And a method for regenerating plants by introducing genes into plant material via Agrobacterium (Hiei et al. (1994 ) Plant J. 6: 271-282.).

一旦、ゲノム内に本発明の遺伝子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得た繁殖材料(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)を用いて該植物体を量産することも可能である。本発明には、本発明の遺伝子が導入された植物細胞、該細胞を含む植物体、該植物体の子孫およびクローン、並びにそれら由来の繁殖材料も含まれる。   Once a transformed plant into which the gene of the present invention has been introduced into the genome is obtained, offspring can be obtained from the plant by sexual reproduction or asexual reproduction. It is also possible to mass-produce the plant body using propagation material (eg, seeds, fruits, cuttings, tubers, tuberous roots, strains, callus, protoplasts, etc.) obtained from the plant body, its descendants or clones. . The present invention also includes plant cells into which the gene of the present invention has been introduced, plants containing the cells, progeny and clones of the plants, and propagation materials derived therefrom.

本発明において使用することができるベクターとしては、従来から微生物や植物などの形質転換に使用されているベクターを挙げることができる。かかるベクターは、本発明の遺伝子またはその断片の他に、遺伝子の発現を可能とする構成的または誘導性プロモーター、形質転換体の選抜を容易にする薬剤抵抗性遺伝子、アグロバクテリウムのバイナリ−ベクター系に使用される複製開始点などを含んでいてもよい。   Examples of vectors that can be used in the present invention include vectors conventionally used for transformation of microorganisms and plants. Such vectors include, in addition to the gene of the present invention or a fragment thereof, a constitutive or inducible promoter that enables gene expression, a drug resistance gene that facilitates selection of transformants, and an Agrobacterium binary vector. A replication start point used in the system may be included.

より具体的には、大腸菌などの微生物へ導入される場合には、pBluescript系のベクターや、pETベクターなどを使用することができる。植物細胞の形質転換に用いられるベクターとしては、該細胞内で導入遺伝子を発現させることが可能なものであれば特に制限はない。例えば、植物細胞内での構成的遺伝子発現を導くプロモーター(例えば、カリフラワーモザイクウイルスの35Sプロモーター)を有するベクターや誘導性プロモーター(例えば、エチレン応答性PR5dプロモーター、水分ストレス誘導性rd29Aプロモーター等)を有するベクターを用いることも可能である。また、薬剤抵抗性遺伝子としてはアンピシリン抵抗性遺伝子、カナマイシン抵抗性遺伝子、ハイグロマイシン抵抗性遺伝子などを挙げることができる。   More specifically, when introduced into microorganisms such as E. coli, pBluescript vectors, pET vectors, and the like can be used. The vector used for the transformation of plant cells is not particularly limited as long as the transgene can be expressed in the cells. For example, a vector having a promoter (for example, 35S promoter of cauliflower mosaic virus) that induces constitutive gene expression in plant cells or an inducible promoter (eg, ethylene-responsive PR5d promoter, water stress-inducible rd29A promoter, etc.) It is also possible to use a vector. Examples of the drug resistance gene include ampicillin resistance gene, kanamycin resistance gene, hygromycin resistance gene and the like.

複製開始点としては、Ti又はRiプラスミド由来の複製開始点などを挙げることができる。プロモーターに連結されたDNAは、マイクロインジェクション法、エレクトロポレーション法、ポリエチレングリコール法、融合法等を用いて、植物細胞に直接導入することが可能である。また、該DNAを、植物への遺伝子導入用プラスミドベクターに組込み、植物感染能のあるウィルスや細菌を介して間接的に植物細胞に導入することもできる。かかるウィルスとしては、例えば、カリフラワーモザイクウィルス、ジェミニウィルス、タバコモザイクウィルス、ブロムモザイクウィルス等が使用でき、また、細菌としては、アグロバクテリウム・ツメファシエンス(以下、A.ツメファシエンスと略す)、アグロバクテリウム・リゾジェネス等を使用することができる。A.ツメファシエンスを用いるアグロバクテリウム法により、植物への遺伝子導入を行う場合のプラスミドとして、例えばpBI101、pBI121(いずれもClontech社)等が挙げられる。   Examples of the replication origin include replication origins derived from Ti or Ri plasmids. DNA linked to a promoter can be directly introduced into plant cells using a microinjection method, electroporation method, polyethylene glycol method, fusion method or the like. In addition, the DNA can be incorporated into a plasmid vector for gene introduction into a plant and indirectly introduced into a plant cell via a virus or bacterium capable of infecting the plant. As such viruses, for example, cauliflower mosaic virus, gemini virus, tobacco mosaic virus, brom mosaic virus and the like can be used. As bacteria, Agrobacterium tumefaciens (hereinafter referred to as A. tumefaciens), Agrobacterium -Rhizogenes etc. can be used. Examples of plasmids used for gene introduction into plants by the Agrobacterium method using A. tumefaciens include pBI101 and pBI121 (both from Clontech).

本発明においてベクターが導入される植物細胞には、種々の形態の植物細胞、例えば、懸濁培養細胞、プロトプラスト、葉の切片、カルスなどが含まれる。   Plant cells into which a vector is introduced in the present invention include various forms of plant cells, such as suspension culture cells, protoplasts, leaf sections, and callus.

本発明の、HPPD遺伝子で植物細胞を形質転換する工程、および、該形質転換した植物を再分化させて植物体を得る工程を含むHPPD阻害除草剤抵抗性植物の製造方法によれば、高い除草剤抵抗性を有する植物を得ることが出来る。   According to the method for producing an HPPD-inhibiting herbicide-resistant plant comprising the steps of transforming a plant cell with an HPPD gene of the present invention, and regenerating the transformed plant to obtain a plant body, Plants having drug resistance can be obtained.

さらに、本発明により、オウレンおよびその他種々の植物(例えば、ケシ科植物(ハナビシソウ、ケシ)、イネ科植物(イネ、トウモロコシ)、ナス科植物(トマト、ジャガイモ)、マメ科植物(ダイズ)など)から、トコフェロール/プラストキノンを大量産生させることも可能である。   Further, according to the present invention, auren and other various plants (for example, poppy family (Hanabiso peri, poppy), grass family (rice, corn), solanaceous plant (tomato, potato), legume (soybean), etc.) Therefore, it is also possible to mass-produce tocopherol / plastoquinone.

本発明のタンパク質、それをコードする遺伝子およびその利用法
本発明のタンパク質には、配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質、配列番号2で表されるアミノ酸配列において1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつ除草剤抵抗性HPPD酵素として作用するタンパク質、または、配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質とアミノ酸レベルで72%以上の相同性を示し、かつ、除草剤抵抗性HPPD酵素として作用するタンパク質が含まれる。
Protein of the present invention, gene encoding the same and method of use thereof The protein of the present invention includes a protein consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, one or several amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 72% or more homology at the amino acid level with a protein consisting of an amino acid sequence deleted, substituted or added and acting as a herbicide-resistant HPPD enzyme, or a protein consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 And a protein that acts as a herbicide-resistant HPPD enzyme.

また、本発明のタンパク質に、タンパク質の精製や検出等を容易にするための公知のHAやFlag等のタグを末端に融合させてもよいし、異種タンパク質と融合させてもよい。また、本発明のタンパク質はN-グリコシル化などの各種修飾を受けていてもよい。   In addition, the protein of the present invention may be fused with a known tag such as HA or Flag for facilitating protein purification or detection at the terminal or with a heterologous protein. The protein of the present invention may be subjected to various modifications such as N-glycosylation.

本発明によるタンパク質は下記のように組換え産生により得られたものでもよいし、植物細胞を含む様々な起源から単離、精製したものでもよい。   The protein according to the present invention may be obtained by recombinant production as described below, or may be isolated and purified from various sources including plant cells.

組み換えHPPDを調製する一般的方法は、本発明のHPPD遺伝子を適当な発現ベクターに挿入し、該ベクターを適当な細胞に導入し、形質転換細胞を培養して発現させたタンパク質を精製することを含む。組み換えタンパク質は、精製を容易にするなどの目的で、他のタンパク質との融合タンパク質として発現させてもよい。融合タンパク質としては、例えば、マルトース結合タンパク質との融合タンパク質(米国New England BioLabs社発売のベクターpMALシリーズ)、グルタチオン-S-トランスフェラーゼ(GST)との融合タンパク質(Amersham Pharmacia Biotech社発売のベクターpGEXシリーズ)、ヒスチジンタグとの融合タンパク質(Novagen社のpETシリーズ)などが挙げられる。宿主細胞としては、組み換えタンパク質の発現に適した細胞であれば特に制限はなく、大腸菌、酵母、動物細胞、植物細胞、昆虫細胞などが挙げられる。宿主細胞へのベクターの導入には、当業者に公知の種々の方法を用いることができる。例えば、大腸菌への導入には、カルシウムイオンを利用した導入方法(Mandel, M.& Higa, A. Journal of Molecular Biology, 53, 158-162(1970)、Hanahan, D. Journal of Molecular Biology, 166, 557-580(1983))を用いることができる。宿主細胞内で発現させた組み換えタンパク質は、該宿主細胞またはその培養上清から、当業者に公知の方法により精製し、回収することが可能である。組み換えタンパク質を、マルトース結合タンパク質などとの融合タンパク質として発現させた場合には、アフィニティー精製により容易に回収することが出来る。   A general method for preparing recombinant HPPD is to purify the expressed protein by inserting the HPPD gene of the present invention into an appropriate expression vector, introducing the vector into an appropriate cell, and culturing transformed cells. Including. The recombinant protein may be expressed as a fusion protein with another protein for the purpose of facilitating purification or the like. Examples of fusion proteins include fusion proteins with maltose-binding proteins (vector pMAL series released by New England BioLabs, USA) and fusion proteins with glutathione-S-transferase (GST) (vector pGEX series released by Amersham Pharmacia Biotech). And fusion proteins with histidine tags (Novagen's pET series). The host cell is not particularly limited as long as it is a cell suitable for expression of a recombinant protein, and examples thereof include E. coli, yeast, animal cells, plant cells, and insect cells. Various methods known to those skilled in the art can be used for introducing a vector into a host cell. For example, for introduction into E. coli, introduction methods using calcium ions (Mandel, M. & Higa, A. Journal of Molecular Biology, 53, 158-162 (1970), Hanahan, D. Journal of Molecular Biology, 166 557-580 (1983)). The recombinant protein expressed in the host cell can be purified and recovered from the host cell or its culture supernatant by methods known to those skilled in the art. When the recombinant protein is expressed as a fusion protein with a maltose binding protein or the like, it can be easily recovered by affinity purification.

得られた組換えタンパク質を用いれば、これに結合する抗体を調製することができる。例えば、ポリクローナル抗体は、精製した本発明のタンパク質またはその一部をウサギなどの動物に免疫し、一定期間の後に血液を採取することにより調製することが可能である。また、モノクローナル抗体は、上記タンパク質またはその一部で免疫した動物の抗体産生細胞と骨腫瘍細胞とを融合させ、目的とする抗体を産生する単一クローンの細胞(ハイブリドーマ)を単離し、該細胞から抗体を得ることにより調製することができる。これにより得られた抗体は、本発明のタンパク質の精製や検出などに利用することが可能である。本発明には、本発明のタンパク質に結合する抗体が含まれる。   If the obtained recombinant protein is used, an antibody that binds to the protein can be prepared. For example, a polyclonal antibody can be prepared by immunizing an animal such as a rabbit with the purified protein of the present invention or a part thereof, and collecting blood after a certain period of time. The monoclonal antibody is obtained by fusing an antibody-producing cell of an animal immunized with the protein or a part thereof with a bone tumor cell, and isolating a single clone cell (hybridoma) that produces the target antibody. It can be prepared by obtaining an antibody from The antibody thus obtained can be used for purification and detection of the protein of the present invention. The present invention includes antibodies that bind to the proteins of the present invention.

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に制限されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not restrict | limited to these Examples.

本発明者らは、オウレン培養細胞が、タバコ培養細胞よりもDTPに対してより抵抗性であることを見いだした。図3は、タバコ培養細胞のDTPの存在下での生育、図4はオウレン培養細胞のDTPの存在下での生育を表すグラフである。   The present inventors have found that our auricular cultured cells are more resistant to DTP than tobacco cultured cells. FIG. 3 is a graph showing the growth of tobacco cultured cells in the presence of DTP, and FIG. 4 is a graph showing the growth of cultured aurene cells in the presence of DTP.

かかる知見に基づき、本発明者らはオウレン細胞からHPPDをコードする全長cDNAを単離した。本発明者らはオウレン由来のHPPDcDNAのヌクレオチド配列を提供する。該ヌクレオチド配列(1293bp)は分子量47.3kDaの430 アミノ酸残基からなるタンパク質をコードし、その他の種からのHPPDと類似の特異的C末端領域を有する。   Based on this finding, the present inventors isolated full-length cDNA encoding HPPD from Ouren cells. The inventors provide the nucleotide sequence of HPPD cDNA derived from Ouren. The nucleotide sequence (1293 bp) encodes a protein of 430 amino acid residues with a molecular weight of 47.3 kDa and has a specific C-terminal region similar to HPPD from other species.

大腸菌において発現させた組換えHPPD遺伝子は、p−ヒドロキシフェニルピルビン酸(HPP)をホモゲンチジン酸に変換した。これはこの遺伝子が機能的HPPDをコードすることを示す。組換えHPPDの酵素学的な分析により、DTP(除草剤ピラゾレートの活性本体である)に対するIC50値は6.75μMであり、HPPについてのKm値は43μMであることが示された。このIC50値は従来報告されている種々の植物由来のHPPDについての値と比べて劇的に高く、本発明のHPPDの除草剤抵抗性は従来既知の植物(ニンジン)由来のHPPDと比べて約500倍高かった。また、除草剤ベンゾビシクロンの加水分解物に対するIC50値は1.2μMであった。The recombinant HPPD gene expressed in E. coli converted p-hydroxyphenylpyruvate (HPP) to homogentisic acid. This indicates that this gene encodes a functional HPPD. Enzymatic analysis of recombinant HPPD showed that the IC 50 value for DTP (which is the active body of the herbicide pyrazolate) was 6.75 μM and the Km value for HPP was 43 μM. This IC 50 value is dramatically higher than the values reported for HPPD derived from various plants, and the herbicide resistance of the HPPD of the present invention is higher than that of HPPD derived from a conventionally known plant (carrot). It was about 500 times higher. The IC 50 value for the hydrolyzate of the herbicide benzobicyclon was 1.2 μM.

実験手順
植物材料
オウレン培養細胞(156-SMT)およびタバコNII細胞を使用した。オウレン細胞は、10 μMのナフタレン酢酸および0.01 μMの6-ベンジルアデニンを含有するLS(Linsmaier-Skoog)液体培地で培養した。タバコ細胞は10 μMのNAA および1μMのカイネチンを含有するLS液体培地で培養した。懸濁培養細胞を100 mlの三角フラスコ、20 mlの培地中で回転振盪培養器、90 rpm.にて25℃、オウレン細胞は暗所、タバコ細胞は3000 lux、16-時間明条件の条件に維持した。除草剤DTPを様々な濃度でメタノール溶液として液体培地に添加した。培養細胞の生育はDTPによる3週間の処理の後に1つの100 ml 三角フラスコ中の総組織新鮮重量として測定した。
Experimental Procedure Plant material Auricular cultured cells (156-SMT) and tobacco NII cells were used. Ouren cells were cultured in LS (Linsmaier-Skoog) liquid medium containing 10 μM naphthalene acetic acid and 0.01 μM 6-benzyladenine. Tobacco cells were cultured in LS liquid medium containing 10 μM NAA and 1 μM kinetin. Suspended cultured cells in a 100 ml Erlenmeyer flask, 20 ml medium in a rotary shaking incubator, 90 rpm, 25 ° C, Ouren cells in the dark, tobacco cells 3000 lux, 16-hour light conditions Maintained. The herbicide DTP was added as a methanol solution at various concentrations to the liquid medium. Cultured cell growth was measured as total tissue fresh weight in one 100 ml Erlenmeyer flask after 3 weeks treatment with DTP.

試薬
p−ヒドロキシピルビン酸はAldrichから購入した。ホモゲンチジン酸はSigmaから購入した。DTPは三共製薬より譲り受けた。ベンゾビシクロン加水分解物は、エス・ディー・エス・バイオテックより入手した。
Reagents p-Hydroxypyruvic acid was purchased from Aldrich. Homogentisic acid was purchased from Sigma. DTP was acquired from Sankyo Pharmaceutical. The benzobicyclone hydrolyzate was obtained from SDS Biotech.

オウレンのcDNAライブラリーからのHPPDの全長cDNAの単離
オウレン培養細胞からcDNAライブラリーを調製し、配列決定した。1014のESTを配列決定し、これらの配列をBLASTXサーチを利用してその機能を推定した(http;//www.ncbi.nih.gov/BLAST. (E. Dubouzet et. al))。BLASTXサーチにより、本発明者らはHPPDをコードするESTクローンを見いだした。このクローンのさらなる配列情報を得るために全長cDNA 配列を決定することとした。
Isolation of full-length cDNA of HPPD from our cDNA library A cDNA library was prepared from our cultured cells and sequenced. 1014 ESTs were sequenced and their function was estimated using a BLASTX search (http; // www.ncbi.nih.gov/BLAST. (E. Dubouzet et. Al)). By a BLASTX search, we found an EST clone encoding HPPD. In order to obtain further sequence information of this clone, it was decided to determine the full-length cDNA sequence.

オウレンからHPPDの全長cDNAを単離するために5'RACEをGeneRacerキット(Invitrogen)を用いて行った。遺伝子特異的リバースプライマー(5'CATGCGTAGCGACACATCGCGCGGGGT3')を先に見いだしたESTのヌクレオチド配列に基づいて設計した。PCR 断片を単離し、pGEM T easyベクター(Promega)にサブクローニングし、そのヌクレオチド配列を決定した。   5'RACE was performed using GeneRacer kit (Invitrogen) to isolate the full length cDNA of HPPD from ouren. A gene-specific reverse primer (5'CATGCGTAGCGACACATCGCGCGGGGT3 ') was designed based on the nucleotide sequence of EST found earlier. The PCR fragment was isolated and subcloned into the pGEM T easy vector (Promega) and its nucleotide sequence determined.

推定タンパク質配列のアラインメント分析
推定タンパク質配列をClustal W とBoxshade(www.ch.embnet.org/software/BOX form.html.)を用いてアラインメントした。Clustal Wは系統樹の算出にも用いた。
Alignment analysis of putative protein sequences The putative protein sequences were aligned using Clustal W and Boxshade (www.ch.embnet.org/software/BOX form.html.). Clustal W was also used to calculate the phylogenetic tree.

オウレンHPPD遺伝子を含む発現ベクターpET21dの構築
全長オウレンHPPD cDNAのPCR増幅を用い、トランジットペプチドを含まない成熟オウレンHPPD用大腸菌用発現ベクターをpET21d中に構築した。PCRには以下のオリゴヌクレオチドを用いた:
フォワードプライマー、5'TACTAACCATGGTTCCCAGCACAGCCTCCA3'(配列番号3)(これにはATG翻訳開始コドンを含むNcoI 制限部位を含めた(下線);
リバースプライマー、5'TATGAATTCTCAAATGCAACTATGCAGCAACA3'(配列番号4)(これはcDNA の3’末端と相補的であり、TGA 停止コドンの6bp 後に、EcoRI制限部位を含めた(下線)。
Construction of Expression Vector pET21d Containing Ouren HPPD Gene Using PCR amplification of full-length Ouren HPPD cDNA, an expression vector for Escherichia coli for mature Ouren HPPD not containing transit peptide was constructed in pET21d. The following oligonucleotides were used for PCR:
Forward primer, 5'TACTAA CCATGG TTCCCAGCACAGCCTCCA3 '(SEQ ID NO: 3) (this included an NcoI restriction site containing the ATG translation initiation codon (underlined);
Reverse primer, 5'TAT GAATTC TCAAATGCAACTATGCAGCAACA3 '(SEQ ID NO: 4) (complementary to the 3' end of the cDNA, and an EcoRI restriction site was included 6 bp after the TGA stop codon (underlined).

PCRを以下の条件で行った:最初の変性工程、2分、94℃; 15秒、94℃の変性、30秒、56℃のアニーリング、2分、68℃のDNA伸長からなるサイクルを30サイクル、そして最後の68℃、5分の伸長、これにはKOD-plus DNAポリメラーゼ(東洋紡)を用いた。PCR断片をNcoI およびEcoRI 制限酵素で切断したpET21dベクター(Novagen)にサブクローニングした。オウレンHPPD cDNA断片をpET21d中T7ポリメラーゼプロモーターの制御下においた。DNAインサートの両鎖を配列決定し、PCR増幅中に突然変異が導入されていないことを確認した。   PCR was performed under the following conditions: initial denaturation step, 2 minutes, 94 ° C; 15 cycles of 15 seconds, 94 ° C denaturation, 30 seconds, 56 ° C annealing, 2 minutes, 68 ° C DNA extension 30 cycles And the final extension at 68 ° C. for 5 minutes, using KOD-plus DNA polymerase (Toyobo). The PCR fragment was subcloned into the pET21d vector (Novagen) cut with NcoI and EcoRI restriction enzymes. Ouren HPPD cDNA fragment was placed under the control of T7 polymerase promoter in pET21d. Both strands of the DNA insert were sequenced to confirm that no mutations were introduced during PCR amplification.

大腸菌における組換えオウレンHPPDの発現
オウレンHPPD発現プラスミド(pET21d)を大腸菌BL21 (DE3)に導入した。これら組換え大腸菌細胞を100 mMのアンピシリンを含むLB培地100 ml中で30℃で120rpmにて培養した。IPTG(イソプロピル-β-D-チオガラクトシド)を大腸菌のOD600が0.6となった時点で終濃度1 mMとなるように添加した。細胞をさらに8時間30℃で培養した。
Expression of recombinant auren HPPD in Escherichia coli An auren HPPD expression plasmid (pET21d) was introduced into E. coli BL21 (DE3). These recombinant E. coli cells were cultured in 100 ml of LB medium containing 100 mM ampicillin at 30 ° C. and 120 rpm. IPTG (isopropyl-β-D-thiogalactoside) was added to a final concentration of 1 mM when the OD 600 of E. coli reached 0.6. The cells were further cultured at 30 ° C. for 8 hours.

細胞を14,000 rpm、5分、4℃の遠心分離によって回収した。ペレットを5mlの抽出バッファー(50 mM Tris-HCI、10 % グリセロール、5 mM 2-メルカプトエタノール)に再懸濁し、Handy Sonic(UR-ZOP, TOMY SEIKO co. LTD)で超音波処理した(出力設定5で15秒x6回)。粗抽出物を14,000 rpmで5分遠心分離し、細胞フリーの上清を得た。沈降したタンパク質を14,000 rpm、5分の遠心分離で除いた。上清をPD-10カラム(Amersham Bioscineces)で脱塩し、HPPD酵素活性の測定に用いた。   Cells were harvested by centrifugation at 14,000 rpm for 5 minutes at 4 ° C. The pellet was resuspended in 5 ml extraction buffer (50 mM Tris-HCI, 10% glycerol, 5 mM 2-mercaptoethanol) and sonicated with Handy Sonic (UR-ZOP, TOMY SEIKO co. LTD) 5 for 15 seconds x 6 times). The crude extract was centrifuged at 14,000 rpm for 5 minutes to obtain a cell-free supernatant. The precipitated protein was removed by centrifugation at 14,000 rpm for 5 minutes. The supernatant was desalted with a PD-10 column (Amersham Bioscineces) and used to measure HPPD enzyme activity.

タンパク質の電気泳動分析
組換えタンパク質を10%アクリルアミドを含むSDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動で分離した。タンパク質サンプルを2XSDS-PAGE試料液(0.125 M Tris-HCl, pH6.8, 20% グリセロール、10% 2−メルカプトエタノール、4% SDS)で処理した。展開したゲルをクーマシーブリリアントブルーR-250で染色した。タンパク質濃度を標準としてウシ血清アルブミンを用いるブラッドフォード法により測定した。
Electrophoretic analysis of proteins Recombinant proteins were separated by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis containing 10% acrylamide. Protein samples were treated with 2XSDS-PAGE sample solution (0.125 M Tris-HCl, pH 6.8, 20% glycerol, 10% 2-mercaptoethanol, 4% SDS). The developed gel was stained with Coomassie Brilliant Blue R-250. The protein concentration was measured by the Bradford method using bovine serum albumin as a standard.

組換えオウレンHPPDの酵素活性アッセイ
HPPD活性をHPLCおよびLC-MSで測定した。100μLの標準酵素反応混合物は以下からなるものであった:100 mMリン酸カリウムバッファー、pH 6.5、50 mMアスコルビン酸、10 μL (37.18 μgの脱塩タンパク質)の酵素調製物および200μMのp-ヒドロキシフェニルピルビン酸(pH7.7)。ただしp-ヒドロキシフェニルピルビン酸濃度は動力学パラメーターの測定にあたっては2μM -200μMの様々な濃度とした。
Enzyme activity assay of recombinant auren HPPD HPPD activity was measured by HPLC and LC-MS. The 100 μL standard enzyme reaction mixture consisted of: 100 mM potassium phosphate buffer, pH 6.5, 50 mM ascorbic acid, 10 μL (37.18 μg of desalted protein) enzyme preparation and 200 μM p-hydroxy. Phenylpyruvic acid (pH 7.7). However, the concentration of p-hydroxyphenylpyruvic acid was various concentrations of 2 μM-200 μM in the measurement of kinetic parameters.

除草剤DTPを該溶液に0.5% ジメチルスルホキシド(DMSO)の溶液として添加した。反応混合物を5分、30℃でインキュベートした。反応をトリクロロ酢酸(終濃度2%)の添加により停止させた。タンパク質が沈降した後、反応生成物を逆相HPLC (島津製作所LC-10Aシステムを装備)を用いて定量した。   Herbicide DTP was added to the solution as a solution of 0.5% dimethyl sulfoxide (DMSO). The reaction mixture was incubated for 5 minutes at 30 ° C. The reaction was stopped by the addition of trichloroacetic acid (final concentration 2%). After the protein precipitated, the reaction product was quantified using reverse phase HPLC (equipped with Shimadzu LC-10A system).

TCA上清 (50μ1または20μl)をCl8カラムに注入し、流速0.8 mL/分で溶出した。移動相は10mM酢酸-メタノール(85:15 [Vol/Vol])であった。HPPD活性のアッセイは、形成されたホモゲンチジン酸の量のHPLC および280 nm のUV吸光度による測定に基づくものとした。ホモゲンチジン酸の定量はピーク面積の測定により行った。検量線を用いてピーク面積をホモゲンチジン酸量に変換した。生成物であるホモゲンチジン酸の形成はLC-MS(LC-MS-2010, 島津製作所、ネガティブモード、溶媒は20 mM 酢酸アンモニウムpH 5.5、流速は0.5m1/分)で確認した。   TCA supernatant (50 μl or 20 μl) was injected onto a Cl8 column and eluted at a flow rate of 0.8 mL / min. The mobile phase was 10 mM acetic acid-methanol (85:15 [Vol / Vol]). The assay for HPPD activity was based on the determination of the amount of homogentisic acid formed by HPLC and UV absorbance at 280 nm. Homogentisic acid was quantified by measuring the peak area. Using the calibration curve, the peak area was converted into the amount of homogentisic acid. The formation of the product homogentisic acid was confirmed by LC-MS (LC-MS-2010, Shimadzu Corporation, negative mode, solvent 20 mM ammonium acetate pH 5.5, flow rate 0.5 m1 / min).

粗酵素の動力学定数を基質濃度を変動させることによって判定した。データはKaleidaGraph (Synergy Software, Reading, PA)を用いて非線形最小二乗反復法によってミカエリスメンテン式に適合させた。   The kinetic constant of the crude enzyme was determined by varying the substrate concentration. The data was fitted to the Michaelis-Menten equation by nonlinear least square iteration using KaleidaGraph (Synergy Software, Reading, PA).

ベンゾビシクロン加水分解物を用いたHPPD阻害実験
ベンゾビシクロン加水分解物を用いたHPPD阻害実験は、以下の点を除いては、DTPを用いた上記阻害実験と同様にして行った。
様々な濃度の阻害剤ベンゾビシクロン加水分解物と、酵素溶液(100 mMリン酸カリウムバッファー、pH 6.5、50 mMアスコルビン酸、10 μL (37.18 μgの脱塩タンパク質)の酵素調製物)を、30℃で5分間インキュベーションし、阻害剤と酵素との反応を十分に行った後、基質(200μMのp-ヒドロキシフェニルピルビン酸(pH7.7))を酵素溶液に添加し、酵素反応を10分間行った。生成物であるホモゲンチジン酸の形成はLC-MS(LC-MS-2010, 島津製作所、ネガティブモード、溶媒は20 mM 酢酸アンモニウムpH 5.5、流速は0.5m1/分)で確認した。
HPPD inhibition experiment using benzobicyclone hydrolyzate The HPPD inhibition experiment using benzobicyclone hydrolyzate was performed in the same manner as the above inhibition experiment using DTP, except for the following points.
30 concentrations of inhibitor benzobicyclon hydrolyzate and enzyme solution (100 mM potassium phosphate buffer, pH 6.5, 50 mM ascorbic acid, 10 μL (37.18 μg of desalted protein) enzyme preparation) at various concentrations. Incubate at 5 ° C for 5 minutes to sufficiently react the inhibitor with the enzyme, then add the substrate (200 µM p-hydroxyphenylpyruvic acid (pH 7.7)) to the enzyme solution and carry out the enzyme reaction for 10 minutes. It was. The formation of the product homogentisic acid was confirmed by LC-MS (LC-MS-2010, Shimadzu Corporation, negative mode, solvent 20 mM ammonium acetate pH 5.5, flow rate 0.5 m1 / min).

結果
DTPによる培養細胞の生育阻害
DTPによるタバコ、オウレンの培養細胞に対する生育阻害を調べた。タバコ培養細胞に対してDTPは顕著な生育阻害を示し、3、30、100μMのDTPは、細胞重量をそれぞれ50.8、23.8、5.5%にまで減少させた(図3)。一方、DTPは、オウレン培養細胞に対しては100μMまでの濃度において、ほとんど生育阻害を示さなかった(図4)。したがって、オウレン培養細胞はHPPDを標的とする除草剤であるDTPに対して抵抗性を有することが明らかとなった。このことはオウレン培養細胞のHPPDが除草剤抵抗性であることを示唆するものであった。
Results Inhibition of growth of cultured cells by DTP The inhibition of growth of cultured cells of tobacco and auren by DTP was examined. DTP showed significant growth inhibition on cultured tobacco cells, and 3, 30, and 100 μM DTP reduced the cell weight to 50.8, 23.8, and 5.5%, respectively (FIG. 3). On the other hand, DTP showed almost no inhibition of growth at a concentration of up to 100 μM against cultured aurene cells (FIG. 4). Therefore, it was clarified that cultured cells of the auren are resistant to DTP, a herbicide targeting HPPD. This suggested that the HPPD of our auricular cultured cells is herbicide resistant.

HPPD様クローンの配列分析
cDNAライブラリーを大量のアルカロイドを産生するオウレン細胞から調製し、その1014の ESTを得た。BLASTサーチ(hppt://www.ncbi.nlmgov/blast/)によりこれら配列決定されたクローンの中にはHPPDのクローンが含まれていることが示された。このHPPDクローン中のcDNAインサートは約1539bpの長さであり、その3’末端にポリ(A)テイルを有していた。いくつかのアミノ酸ドメインはオウレンHPPDクローンのDNAインサートの推定アミノ酸配列とシロイヌナズナ配列との間で高度に保存されており、これら2つのドメイン配列は互いに80%の同一性を示した。これらの結果から、本発明者らは、オウレンHPPDのインサートはHPPDのC末端部分をコードする部分cDNAであると推測した。それが全長cDNAであるかを調べるために、本発明者らはcDNA-特異的プライマーとオウレン培養細胞から単離したトータルRNAを用いた5'RACEにより全長cDNAを単離した。
Sequence analysis of HPPD-like clones
A cDNA library was prepared from aoren cells producing large amounts of alkaloids, and 1014 ESTs were obtained. A BLAST search (hppt: //www.ncbi.nlmgov/blast/) indicated that these sequenced clones contained HPPD clones. The cDNA insert in this HPPD clone was approximately 1539 bp in length and had a poly (A) tail at its 3 ′ end. Several amino acid domains were highly conserved between the deduced amino acid sequence of the DNA insert of the Auren HPPD clone and the Arabidopsis sequence, and these two domain sequences showed 80% identity to each other. From these results, the present inventors speculated that the insert of Ouren HPPD is a partial cDNA encoding the C-terminal part of HPPD. To examine whether it was a full-length cDNA, we isolated the full-length cDNA by 5'RACE using cDNA-specific primers and total RNA isolated from cultured aurene cells.

単離されたオウレンHPPDは2183bp長であり430-アミノ酸ポリペプチド(分子量47.3 kDa)をコードするORFを含んでいた。オウレンHPPDのORFは208bpの5'非翻訳領域と194bpのポリ(A)を含む3'非翻訳領域に挟まれていた。   The isolated auren HPPD was 2183 bp long and contained an ORF encoding a 430-amino acid polypeptide (molecular weight 47.3 kDa). The ORF of Ouren HPPD was sandwiched between a 208 bp 5 'untranslated region and a 3' untranslated region containing 194 bp poly (A).

オウレンHPPDとその他の種のHPPDのアラインメント(図5)により、他の植物のHPPDとの高い同一性が示され、シロイヌナズナとの同一性が最高であり71.0 %であった。ヒト (30.5%)およびS. avermilitis (32.4%)との同一性は低かった。オウレンを含む様々な種のHPPD配列はタンパク質のC-末端領域での保存性が高かった。トウモロコシとシロイヌナズナからのタンパク質の活性部位であると考えられているアミノ酸残基はオウレンHPPD配列においても存在していた。そしてその他の植物由来のHPPDと同様にオウレンHPPDもまたアミノ酸のN-末端延長を有していたが、このオウレンにおける延長はその他の植物におけるものより短かった。植物のHPPDは少なくとも30 アミノ酸の延長を有する点で細菌および哺乳類のHPPDとN-末端において顕著に異なっていると考えられている。これら残基は細胞内区画への標的化シグナル、即ち、葉緑体への輸送シグナルである可能性がある。   Alignment of Ouren HPPD with other species of HPPD (FIG. 5) showed a high identity with HPPD of other plants, with the highest identity with Arabidopsis, 71.0%. The identity with human (30.5%) and S. avermilitis (32.4%) was low. Various species of HPPD sequences, including aurene, were highly conserved in the C-terminal region of the protein. Amino acid residues believed to be active sites of proteins from corn and Arabidopsis were also present in the auren HPPD sequence. And, like HPPD from other plants, our HPHP also had an N-terminal extension of the amino acid, but this extension in ours was shorter than in other plants. Plant HPPD is believed to differ significantly at the N-terminus from bacterial and mammalian HPPD in that it has an extension of at least 30 amino acids. These residues may be targeting signals to the intracellular compartment, i.e. transport signals to the chloroplast.

系統樹によると、HPPDの原核生物と真核生物の両方の形態は同じタンパク質ファミリーのメンバーであることが示された。オウレンHPPD、シロイヌナズナHPPDおよびA. theophrastiのHPPDは同一クラスター内にある(図6)。   Phylogenetic trees have shown that both prokaryotic and eukaryotic forms of HPPD are members of the same protein family. Ouren HPPD, Arabidopsis HPPD and A. theophrasti HPPD are in the same cluster (Figure 6).

大腸菌におけるHPPDの全長cDNAの発現
アミノ酸配列により、単離されたcDNAはオウレンHPPDをコードすることが示唆された。このクローンの実体を確認するために、組換えタンパク質を大腸菌で産生した。本発明者らはHPPDの活性を調べるために大腸菌において組換えタンパク質を産生する発現ベクターを構築した。本発明者らは成熟ポリペプチドを産生させるために大腸菌用発現ベクターpET-21dにおける開始コドンに適合するように cDNA にNcoI部位を導入した。このコンストラクトを次いで大腸菌細胞に導入し、組換えタンパク質の産生を誘導した。大腸菌酵素粗抽出液をPD-10カラムで脱塩し、脱塩した溶液をHPPD活性の検出に用いた。SDS/PAGE分析は明らかにトランスジェニックな発現が誘導されたことを示した。サブユニットの分子量はおよそ51 kDaであると評価された(図7)。
Expression of the full-length cDNA of HPPD in E. coli The amino acid sequence suggested that the isolated cDNA encodes Ouren HPPD. In order to confirm the identity of this clone, a recombinant protein was produced in E. coli. In order to examine the activity of HPPD, the present inventors constructed an expression vector that produces a recombinant protein in E. coli. In order to produce a mature polypeptide, the present inventors introduced an NcoI site into the cDNA so as to match the start codon in the expression vector pET-21d for E. coli. This construct was then introduced into E. coli cells to induce the production of recombinant protein. The crude E. coli enzyme extract was desalted with a PD-10 column, and the desalted solution was used for detection of HPPD activity. SDS / PAGE analysis clearly showed that transgenic expression was induced. The subunit molecular weight was estimated to be approximately 51 kDa (FIG. 7).

pET-HPPDコンストラクトを担持する大腸菌は液体培地と固体培地の両方で暗褐色を示したのに対し、空のpET-21dベクターを担持する大腸菌はそのような暗褐色を示さなかった (データ示さず)。同様の暗褐色の着色は他の起源のHPPDによっても観察されている。この色素は、組換えHPPDによって合成されたホモゲンチジン酸の酸化的重合の産物である。反応混合物をHPLC分析にかけたところ明らかに、組換え大腸菌酵素粗抽出液は、ホモゲンチジン酸標準と全く同じ挙動を示す化合物を産生していることが示された(図8)。空のpET-21dベクターを含むコントロールの大腸菌可溶化液では同じ位置でこのピークを生じなかった。   E. coli carrying the pET-HPPD construct showed a dark brown color in both liquid and solid media, whereas E. coli carrying an empty pET-21d vector did not show such a dark brown color (data not shown) ). Similar dark brown coloration has been observed with HPPD of other origins. This dye is the product of oxidative polymerization of homogentisic acid synthesized by recombinant HPPD. When the reaction mixture was subjected to HPLC analysis, it was clearly shown that the recombinant E. coli enzyme crude extract produced a compound that behaved exactly the same as the homogentisic acid standard (FIG. 8). The control E. coli lysate containing the empty pET-21d vector did not produce this peak at the same position.

これらの結果により、単離したオウレンHPPD cDNAが機能的なHPPDをコードしていることが示された。LC-MS分析により、ホモゲンチジン酸が組換え大腸菌酵素粗抽出液によってp−ヒドロキシフェニルピルビン酸から産生されていることが確認された。   These results indicated that the isolated auren HPPD cDNA encodes a functional HPPD. LC-MS analysis confirmed that homogentisic acid was produced from p-hydroxyphenylpyruvic acid by the recombinant Escherichia coli enzyme crude extract.

組換えHPPDの特徴付け
HPPD活性が確認されたので、本発明者らはさらに脱塩した組換え酵素を用いてHPPDの酵素的特性を特徴づけた。
まず、本発明者らはp−ヒドロキシフェニルピルビン酸を基質として用いてHPPD反応についてのpH 条件を至適化した。様々なpHでの酵素アッセイにより、ホモゲンチジン酸へのHPPの変換反応の最適pHはおよそ6.5であることが判明した。タイムコース研究により、ホモゲンチジン酸の蓄積は10μlの脱塩酵素(37.2 μg タンパク質)と200μMのp−ヒドロキシフェニルピルビン酸の存在下では少なくとも10分間直線的であることが判明した。最適温度は30℃であった。
Characterization of recombinant HPPD Since HPPD activity was confirmed, we further characterized the enzymatic properties of HPPD using desalted recombinant enzyme.
First, we optimized the pH conditions for the HPPD reaction using p-hydroxyphenylpyruvic acid as a substrate. Enzymatic assays at various pHs revealed that the optimum pH for the conversion reaction of HPP to homogentisic acid was approximately 6.5. Time course studies revealed that homogentisic acid accumulation was linear for at least 10 minutes in the presence of 10 μl demineralizing enzyme (37.2 μg protein) and 200 μM p-hydroxyphenylpyruvic acid. The optimum temperature was 30 ° C.

次に、組換えHPPDの基質親和性をHPPを基質としてHPLC分析により測定した。基質濃度を変動させたところ、反応はミカエリスメンテン型の動力学にしたがうものであった。動力学パラメーターであるKmは43.2μMであると評価され、これはその他の植物からのHPPDについて報告されている値よりも高かった。   Next, the substrate affinity of the recombinant HPPD was measured by HPLC analysis using HPP as a substrate. When the substrate concentration was varied, the reaction followed the Michaelis-Menten-type kinetics. The kinetic parameter, Km, was estimated to be 43.2 μM, which was higher than reported for HPPD from other plants.

DTPによるHPPD活性の阻害
DTPはHPPD阻害剤として作用することが知られている。Matsumoto et al. (2002)は、ニンジン培養細胞からの高度に活性な抽出物を用いたHPPDアッセイにより、DTPがHPPDをIC50値13 nmol/Lにて阻害することを示した(図9)。
Inhibition of HPPD activity by DTP DTP is known to act as an HPPD inhibitor. Matsumoto et al. (2002) showed that DTP inhibits HPPD with an IC 50 value of 13 nmol / L by HPPD assay using highly active extracts from carrot cultured cells (FIG. 9). .

DTPの組換えオウレンHPPDに対する効果を検出するために、本発明者らは様々な濃度のDTPの0.5%ジメチルスルホキシド(DMSO)溶液を酵素反応液に添加した後、該酵素を添加した。DTPはニンジン細胞抽出物よりも高い濃度にて組換えオウレンHPPDに対する阻害を示した。DTPはオウレンHPPDをIC50値6.75μMにて阻害した(図10)。これは、オウレンのHPPDがニンジンのHPPDよりも除草剤ピラゾレートの活性本体DTPに対する抵抗性が約500倍高いことを示す。In order to detect the effect of DTP on recombinant auren HPPD, we added various concentrations of DTP in 0.5% dimethyl sulfoxide (DMSO) to the enzyme reaction, followed by the enzyme. DTP showed inhibition against recombinant auren HPPD at a higher concentration than carrot cell extract. DTP inhibited Ouren HPPD with an IC 50 value of 6.75 μM (FIG. 10). This indicates that our HPLD is about 500 times more resistant to the active body DTP of the herbicide pyrazolate than the carrot HPPD.

ベンゾビシクロン加水分解物を用いたHPPD阻害実験
ベンゾビシクロン加水分解物の組換えオウレンHPPDに対する効果を検出するために、本発明者らは様々な濃度のベンゾビシクロン加水分解物溶液を酵素反応液に添加した後、基質となるp−ヒドロキシフェニルピルビン酸を添加した。酵素活性は、ホモゲンチジン酸のピークエリア面積を元に、阻害剤ベンゾビシクロン加水分解物なしのときの活性を100%とした相対活性として表示した。ベンゾビシクロン加水分解物はオウレンHPPDをIC50値1.2μMにて阻害した(図11)。
HPPD inhibition experiment using benzobicyclon hydrolyzate In order to detect the effect of benzobicyclon hydrolyzate on recombinant aurene HPPD, we performed enzymatic reactions with various concentrations of benzobicyclon hydrolyzate solution. After adding to the solution, p-hydroxyphenylpyruvic acid as a substrate was added. The enzyme activity was expressed as a relative activity based on the peak area of homogentisic acid, with the activity without the inhibitor benzobicyclone hydrolyzate as 100%. The benzobicyclone hydrolyzate inhibited our HPHP with an IC 50 value of 1.2 μM (FIG. 11).

本発明のHPPDは、除草剤抵抗性を示し、非常に有用なものである。本発明のHPPDおよびHPPD遺伝子は、プラストキノン/トコフェロールの生産に利用することができる。   The HPPD of the present invention exhibits herbicide resistance and is very useful. The HPPD and HPPD genes of the present invention can be used for the production of plastoquinone / tocopherol.

Claims (14)

以下の(a)または(b)の遺伝子:
(a)配列番号1で表される塩基配列の第1〜1293塩基からなるポリヌクレオチドを含む、除草剤抵抗性p−ヒドロキシフェニルピルビン酸ジオキシゲナーゼ酵素をコードする遺伝子、
(b)配列番号1で表される塩基配列の第1〜1293塩基からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、除草剤抵抗性p−ヒドロキシフェニルピルビン酸ジオキシゲナーゼ酵素をコードするポリヌクレオチドを含む遺伝子。
The following gene (a) or (b):
(A) a gene encoding a herbicide-resistant p-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase enzyme, comprising a polynucleotide comprising the first to 1293 bases of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1;
(B) hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide comprising the first to 1293 bases of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1, and encodes a herbicide-resistant p-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase enzyme A gene comprising a polynucleotide to be
配列番号1で表される塩基配列の第1〜1293塩基からなるポリヌクレオチドからなる除草剤抵抗性p−ヒドロキシフェニルピルビン酸ジオキシゲナーゼ酵素をコードする遺伝子。   A gene encoding a herbicide-resistant p-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase enzyme comprising a polynucleotide comprising the first to 1293th bases of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1. デトシルピラゾレートの該p−ヒドロキシフェニルピルビン酸ジオキシゲナーゼ酵素に対するIC50が4.05μM以上である、請求項1または2の遺伝子。De tosyl pyrazolate of the p- hydroxyphenylpyruvate dioxygenase IC 50 for the enzyme is above 4.05MyuM, according to claim 1 or 2 gene. オウレン由来である請求項1から3いずれかの遺伝子。   The gene according to any one of claims 1 to 3, wherein the gene is derived from auren. 以下の(c)または(d)のp−ヒドロキシフェニルピルビン酸ジオキシゲナーゼ酵素:
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなる除草剤抵抗性p−ヒドロキシフェニルピルビン酸ジオキシゲナーゼ酵素、
(d)配列番号2で表されるアミノ酸配列において1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつ除草剤抵抗性であるp−ヒドロキシフェニルピルビン酸ジオキシゲナーゼ酵素。
The following (c) or (d) p-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase enzyme:
(C) a herbicide-resistant p-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase enzyme consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2,
(D) A p-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase enzyme consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 and having herbicide resistance.
配列番号2で表されるアミノ酸配列からなる除草剤抵抗性p−ヒドロキシフェニルピルビン酸ジオキシゲナーゼ酵素。   A herbicide-resistant p-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase enzyme consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. デトシルピラゾレートの該p−ヒドロキシフェニルピルビン酸ジオキシゲナーゼ酵素に対するIC50が4.05μM以上である、請求項5または6のp−ヒドロキシフェニルピルビン酸ジオキシゲナーゼ酵素。De tosyl pyrazolate of the p- hydroxyphenylpyruvate dioxygenase IC 50 for the enzyme is above 4.05MyuM, claim 5 or 6 of p- hydroxyphenylpyruvate dioxygenase enzyme. オウレン由来である請求項5から7のいずれかのp−ヒドロキシフェニルピルビン酸ジオキシゲナーゼ酵素。   The p-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase enzyme according to any one of claims 5 to 7, which is derived from aurene. 請求項1から4のいずれかの遺伝子を含む組換えベクター。   A recombinant vector comprising the gene according to any one of claims 1 to 4. 請求項9の組換えベクターを含む形質転換植物細胞。   A transformed plant cell comprising the recombinant vector of claim 9. 請求項10の形質転換植物細胞を含む形質転換植物。   A transformed plant comprising the transformed plant cell of claim 10. 請求項1から4のいずれかの遺伝子で植物細胞を形質転換する工程、および、該形質転換した植物細胞を再分化させて植物体を得る工程を含むp−ヒドロキシフェニルピルビン酸ジオキシゲナーゼ阻害除草剤抵抗性植物の製造方法。   A p-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase-inhibiting herbicide comprising the steps of transforming a plant cell with the gene of any one of claims 1 to 4 and re-differentiating the transformed plant cell to obtain a plant body A method for producing resistant plants. 請求項11の形質転換植物を栽培する圃場における雑草の駆除方法であって、該形質転換植物を実質的に変化させることなく、かつ、標的とする雑草を駆除するのに有効量のp−ヒドロキシフェニルピルビン酸ジオキシゲナーゼ阻害除草剤を圃場に施用することを含む方法。   12. A method for controlling weeds in a field where a transformed plant according to claim 11 is cultivated, wherein an effective amount of p-hydroxy is used to control the target weed without substantially changing the transformed plant. Applying a phenylpyruvate dioxygenase-inhibiting herbicide to a field. p−ヒドロキシフェニルピルビン酸ジオキシゲナーゼ阻害除草剤がピラゾレートである請求項13の方法。
14. The method of claim 13, wherein the p-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase inhibitor herbicide is pyrazolate.
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