WO2007046403A1 - 優性の矮性形質を示すイネ属植物、およびその利用 - Google Patents

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WO2007046403A1
WO2007046403A1 PCT/JP2006/320717 JP2006320717W WO2007046403A1 WO 2007046403 A1 WO2007046403 A1 WO 2007046403A1 JP 2006320717 W JP2006320717 W JP 2006320717W WO 2007046403 A1 WO2007046403 A1 WO 2007046403A1
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plant
rice
gene
polynucleotide
mutation
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PCT/JP2006/320717
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English (en)
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Makoto Matsuoka
Hidemi Kitano
Motoyuki Ashikari
Toshiro Komura
Hikaru Satoh
Original Assignee
National University Corporation Nagoya University
Kyushu University, National University Corporation
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01HNEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H1/00Processes for modifying genotypes ; Plants characterised by associated natural traits
    • A01H1/06Processes for producing mutations, e.g. treatment with chemicals or with radiation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01HNEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H6/00Angiosperms, i.e. flowering plants, characterised by their botanic taxonomy
    • A01H6/46Gramineae or Poaceae, e.g. ryegrass, rice, wheat or maize
    • A01H6/4636Oryza sp. [rice]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01HNEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H5/00Angiosperms, i.e. flowering plants, characterised by their plant parts; Angiosperms characterised otherwise than by their botanic taxonomy
    • A01H5/10Seeds

Definitions

  • the present invention relates to a rice genus plant exhibiting a dominant fertile trait and use thereof.
  • Hybrid F1 of two varieties called hybrids is widely used in major agricultural products such as vegetables and cereals and ornamental plants such as flower buds.
  • F1 hybrid varieties are produced by artificially crossing different varieties with desirable qualities, so that both traits are combined.
  • rice if F1 hybrid varieties with multiple traits that can increase food production are produced, it can be an effective solution to the food problem.
  • Rice with a high plant height cannot be expected to have a high yield because fertilizer increases the length of the stems and leaves and tends to fall down due to wind and rain.
  • rice with low plant height can be supplied with a lot of fertilizer that is resistant to wind and rain, and the ratio of fruits to stems and leaves increases, resulting in an increase in yield per unit area.
  • F1 hybrid varieties have vigorous vigor and vigorous growth, causing plant length elongation S.
  • the problem of lodging can be solved by using rice with low plant height as the parent of the hybrid rice, which is the problem of lodging caused by wind and rain.
  • Non-patent Documents 1 and 2 a constitutive gibberellin (GA) responsive mutant
  • Non-patent document 3 a GA-insensitive fertile mutant
  • the fertile traits in these mutants are recessive, it is difficult to produce F1 hybrid varieties with low plant height using these mutants as parents.
  • Patent Document 1 W097 / 29123
  • Non-patent literature l Ikeda, A. et al., Plant Cell. 13, 999-1010 (2001
  • Non-Patent Document 2 Itoh, H. et al., Plant Cell 14, 57-70 (2002)
  • Non-Patent Document 3 Sasaki, A. et al., Science 299, 1896-1898 (2003)
  • Non-Patent Document 4 Peng, J. et al, Genes Dev. 11, 3194-3205 (1997)
  • Non-Patent Document 5 Silverstone, A. et al., Plant Cell 10, 155-169 (1998)
  • Non-Patent Document 6 Gubler, F. et al., Plant Physiol. 129, 191-200 (2002)
  • Non-Patent Document 7 Itoh, H. et al., Trends Plant Sci. 8, 492-497 (2003)
  • the present invention has been made in view of the above situation, and the problem to be solved by the present invention is the production of rice having a dominant fertile trait.
  • the present invention relates to rice showing a dominant fertile trait having a mutation in the Slrl gene and its use, and more specifically as follows.
  • step (b) A step of detecting a mutation in the Slrl gene prepared in step (a) above
  • a method for producing a rice plant exhibiting dominant fertile traits comprising the following steps (a)
  • a method for producing a semi-dwarfing rice plant comprising crossing a rice plant having a dwarfing trait having a mutation in the Slrl gene with another rice plant,
  • the isolated polynucleotide according to any one of (a) to (h) below:
  • a polynucleotide comprising at least 15 nucleotides complementary to the polynucleotide having the nucleotide sequence capacity of SEQ ID NO: 2 or a complementary strand thereof,
  • (22) A method for hatching a plant, characterized in that the DNA according to (13) is expressed in a plant cell.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining Slrl gene mutations and Slrl gene domains in SLRD1-4, a dominant fertile mutant rice.
  • FIG. 2 Photograph showing the plant height of SLRD1-4, a dominant fertile mutant rice.
  • FIG. 3 Photographs showing the plant heights of SLRD1, Japanese type normal varieties (mating parents), and SLRD1 and Japanese type normal varieties F1 hybrids.
  • SLRD2 Indian normal varieties (mating parents), and SLRD2 and Indian normal varieties F1 miscellaneous It is a photograph which shows the plant height of a seed.
  • the present invention relates to a rice genus plant exhibiting a dominant fertile trait having a mutation in the Slrl gene produced by mutagenesis treatment (hereinafter referred to as the rice genus plant of the present invention). ) Has more than 20 species.
  • the power of the genus Graminea of the present invention includes any plant classified as genus, preferably Oryza Sativa L. (Sativa species) and Oryza glaberrima STEUD (Graberima species), most preferably Or yza 3 ⁇ 4ativa L.
  • the inventors of the present invention have produced four types of rice showing dominant fertile traits by mutation treatment, and are further based on different mutations in the lrl gene of fertile traits in the four types of rice. I found.
  • the Slrl gene sits on rice chromosome 4 and is arabidopsis GAI (Patent Document 1, Non-Patent Document 4) and RGA (Non-Patent Document 5), Wheat Rht, Maize d8, and Barley SNL1 ( Non-Patent Document 6) and orthologous proteins that are predicted to be transcriptional regulators localized in the nucleus, and together with these, are classified into the DELLA subfamily of GRASS family (Non-Patent Document 7). ).
  • Proteins encoded by these genes have been shown to be negative regulators of gibberellin (GA) signaling and are thought to be involved in plant height control. It has been reported that transformants lacking the DELL A domain of the Slrl gene showed fertility (Non-patent Documents 1 and 2), but the inherited form of fertility of the transformant is recessive.
  • the present invention is the first individual showing a dominant fertile trait.
  • the amino acid sequence of the protein encoded by the Slrl gene is shown in SEQ ID NO: 1
  • the cDNA sequence of the Slrl gene is shown in SEQ ID NO: 2.
  • the type and location of the Slrl gene mutation in the rice genus plant of the present invention is not particularly limited, but is preferably a mutation present in any one of the DELLA domain, the TVHYNP domain, and the SAW domain.
  • the DELLA domain and TVHYNP domain are GA signal receptor domains, and the SAW domain is a GA signal subdomain.
  • a substitution mutation at position 49 from V to M in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 a substitution mutation from position L to F at position 99, a substitution mutation from position M to K at position 106, and position 576
  • a substitution mutation selected from the group consisting of G to V and most preferably a substitution mutation from position G to A at position 145 in the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2
  • a substitution mutation from C to T, a substitution mutation from T to A at position 317, and a substitution mutation from position G to Ding at position 1727 are at least one substitution mutation.
  • Figure 1 shows the domain of the Slrl gene.
  • the rice plant of the present invention exhibits a dominant trait that is inherited dominantly.
  • Dominance in the present invention means that the inheritance form (inheritance pattern) is not recessive, and incomplete dominance is included in the dominance of the present invention.
  • fertility in the present invention means that the plant height is shorter than the production parent or the wild type. In general, if the dwarfness (hatching) is too strong, the plants and ears may not grow sufficiently.
  • the degree of fertility of the rice plant of the present invention varies depending on the mutation site of the gene.
  • the rice plant of the present invention shown in the examples is about 50%, about 40%, about 30%, about The plant height was 20%.
  • the homozygous rice plant of the present invention tends to be fertile in practical terms compared to fertile rice plants with recessive semi-fertile genes such as sdl that are normally used for breeding. Show. In order to produce semi-dwarf F1 hybrid varieties, it is necessary to strongly suppress the growth of vigorous plant heights caused by hybrids.
  • the rice genus plant of the present invention is characterized by being heterozygous (incompletely dominant) and showing practical semi-fertility. Therefore, even in the case of fertility, which is generally considered to be too strong in homogenous rice plants, as long as the plant body and ears grow in heterozygous rice plants, the plants of the genus of the present invention! I like it!
  • the rice genus plant of the present invention can be produced by subjecting a fertilized egg, seed, or callus to mutagenesis treatment and regenerating the rice genus plant from the fertilized egg, seed, or callus. it can.
  • the species, varieties and strains of the rice genus plant (parent) to be subjected to the mutagenesis treatment may be either Japonica subspecies or Indy subspecies of Sativa spp. Which may be Graberima sp. Or Sativa sp.
  • Kinnankaze, Taichung No. 65, Nipponbare can be the parent, but it is not limited to these. Variety ⁇ Regardless of line, can be a parent.
  • the mutagenesis treatment used for production of the plant of the genus Rice of the present invention can be appropriately selected from known treatment methods.
  • NMU treatment, ⁇ -ray irradiation, and culture mutation method can be used to produce the rice genus plant of the present invention.
  • NMU treatment is a method of inducing mutations at high frequency by treating fertilized eggs of rice plants with an aqueous solution of one of chemical mutagens, MNU ( ⁇ ⁇ -methyl-nitrosourea). This method is characterized by a higher incidence of mutants compared to normal seed treatment because the chimerism of mutant cells is eliminated by inducing mutations in a single fertilized egg (zygote). is there.
  • Gamma irradiation is a method that induces mutations by irradiating fertilized eggs with gamma rays (radiation), and has the same effect as NMU treatment in that the chirality of mutant cells is eliminated.
  • the culture mutation method is known to induce mutation at a high frequency when cell culture callus of rice genus plants is induced and re-differentiated after liquid culture for a certain period of time. It is widely known that the endogenous retrotransposon is involved. There are still many unclear points about the causes of culture variations, but so far many mutations have been reported by this method.
  • mutagenesis treatment with known radiation such as X-rays, thermal neutrons, ⁇ rays, j8 rays, ion beams, ultraviolet rays, etc., ethyl methanesulphonate (EMS), die thly sulphate (DES), N Mutagenesis treatment using known chemical mutagens such as —methyto-N-nitrosourea (MNU, MNH, MNC), sodium azide (N aN) and the like can be performed.
  • known radiation such as X-rays, thermal neutrons, ⁇ rays, j8 rays, ion beams, ultraviolet rays, etc.
  • EMS ethyl methanesulphonate
  • DES die thly sulphate
  • N Mutagenesis treatment using known chemical mutagens such as —methyto-N-nitrosourea (MNU, MNH, MNC), sodium azide (N aN) and the like
  • the screening method can include a plurality of steps.
  • a step of preparing a Slrl gene from seeds, callus, seedlings, and a part of a plant body (b) a step of (a) A step of detecting a Slrl gene mutation, and a step of selecting a rice genus plant in which the Slrl gene mutation is detected.
  • a Slrl gene is prepared from a part of the genus Rice.
  • the Slrl gene to be prepared may be DNA, RNA, cDNA, or genomic DNA.
  • Slrl gene The preparation can be performed by a known technique.
  • cDNA can be prepared by performing RT-PCR using a primer that is designed based on SEQ ID NO: 2 as a cocoon-shaped mRNA extracted from a part of the genus Rice. it can.
  • Preferable examples of the primer include the sequences described in SEQ ID NOs: 3 and 4.
  • a labeled probe can be prepared using a partial nucleotide of a polynucleotide having the base sequence described in SEQ ID NO: 2, and a cDNA library or a genomic library can be isolated with the labeled probe.
  • the rice genus plant used in the preparation of the Slrl gene there are no restrictions on the location of the rice genus plant used in the preparation of the Slrl gene.For example, it is possible to prepare the Slrl gene that will be the test sample for this screening from seeds, callus, shoots, roots, leaves, ears, and flowers. .
  • the Slrl gene mutation detected in the step (b) is a Slrl gene mutation that causes a dominant fertile trait in the genus Graminea, and is specifically as described above.
  • the Slrl gene mutation can be detected by appropriately selecting means well known to those skilled in the art.
  • various known SNP detection methods are performed on the cDNA or genomic DNA prepared in the above step (a), and compared with the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 2, the Slrl gene mutation can be detected.
  • Examples of known SNP detection methods include, but are not limited to, TaqMan PCR method, invader method, MALDI-TOF / MS method, RCA method, UCAN method, and SNP analysis using a DNA chip. Probes and / or primers necessary for various SNP detection methods can be prepared based on the base sequence described in SEQ ID NO: 2.
  • offspring can be obtained from the rice plant by sexual reproduction or asexual reproduction. It is also possible to obtain the rice plant, its progeny, or clonal power propagation material (eg, seeds, cuttings, strains, callus, protoplasts, etc.) and mass-produce the rice plant based on them.
  • progeny, or clonal power propagation material eg, seeds, cuttings, strains, callus, protoplasts, etc.
  • the rice plant of the present invention has extremely excellent properties from the viewpoint of increasing food production. Firstly, the rice genus plant of the present invention is fertile and is not prone to lodging. Therefore, the rice plant of the present invention can increase the yield by cultivating itself. Secondly, fertility of the rice genus plant of the present invention is dominantly inherited. As mentioned above, fertile F1 hybrid varieties are produced by mating in recessive fertility unless the same genetic mutation is introduced into the parents. I can't put it out. If the rice genus plant of the present invention is used as one parent (male sterilized parent) and a rice genus plant having other excellent traits is crossed as a pollen parent, the difference in the plant height of the parent plant is used to formulate F1 seeds. This makes it possible to raise the semi-fertile hybrid varieties with the excellent traits of pollen parents. That is, the rice plant of the present invention is expected to be extremely useful as a parent for breeding semi-dwarf hybrid varieties.
  • the present invention also relates to a method for producing a semi-fertile rice plant.
  • the method of the present invention is characterized in that a rice plant having a dominant fertile trait having a mutation in the Slrl gene is used as a parent and crossed with another rice plant.
  • a rice plant having a dominant fertile trait having a mutation in the Slrl gene is used as a parent and crossed with another rice plant.
  • the "genus plant belonging to the Slrl gene having a dominant fertile trait” may be the rice plant of the present invention produced by the production method described above or natural.
  • a plant of the genus Gramineae that has also been found to be capable of being selected by carrying out the screening method described above, or a plant of the genus Gramineus that has been transformed with the above-mentioned Slrl gene mutation may be used.
  • it may be a transformant related to a trait other than dominant fertility.
  • a male sterile trait may be introduced.
  • any kind or strain of the rice genus plant to be crossed with a rice genus plant exhibiting a dominant fertility trait may be used. If a rice genus plant having favorable traits such as disease resistance, insect resistance, and low allergen, or a rice genus plant of high quality in terms of taste, it is possible to produce F1 hybrid varieties having such traits. Become.
  • Crossing 'crossing can be performed by methods well known to those skilled in the art. For example, natural mating may be used, or known depilation methods such as hot water depilation may be performed.
  • the present invention relates to a mutant of the Slrl gene.
  • the Slrl gene encodes a protein involved in plant height control.
  • the Slrl gene mutant of the present invention provides a dominant inherited fertility to a plant of the genus Rice.
  • the Slrl gene variant of the present invention specifically includes
  • polynucleotides described in (a) to (h) above have been discovered by the present inventors as Slrl gene mutants that oppose each other.
  • a polynucleotide having a plurality of substitution mutations described in (a) to (h) above is also included in the polynucleotide of the present invention.
  • isolation refers to being artificially placed in a state different from the naturally occurring state.
  • a purified polynucleotide or an artificially produced polynucleotide is an isolated polynucleotide in the present invention.
  • the polynucleotide of the present invention can be prepared by a known method.
  • the above screening method is carried out on a rice plant, the cDNA of the selected rice plant is prepared and a cDNA library is prepared, and the target polynucleotide is isolated using the labeled probe that recognizes the substitution mutation. can do.
  • it can be prepared by introducing a site-specific mutation into the Slrl gene by a known method such as a cassette mutation method.
  • it may be prepared using a commercially available nucleic acid synthesizer.
  • the polynucleotide of the present invention can be used for the production of a transformed rice plant exhibiting a dominant fertile trait.
  • a transformed rice plant using the polynucleotide of the present invention Can be used by inserting the polynucleotide of the present invention into an appropriate vector.
  • vectors There are no particular restrictions on vectors, but for example, plasmids, viral vectors, fonts ⁇ , cost, YA (yeast artificial cnromosome) ⁇ BAC (bacterial artincial chromo some), PAC (PI-derived artincial chromosome) TAC TAC (transformation-competent art ificial chromosome) can be used.
  • the vector contains the coding sequence of the above protein and / or its complementary sequence.
  • a double-stranded DNA vector such as a plasmid vector contains the coding sequence of the protein and its complementary sequence.
  • a virus vector including a single-stranded genome includes a coding sequence of the protein in the case of a virus having a plus-strand genome, and a complementary sequence in a virus having a minus-strand genome.
  • the present invention is complementary to the polynucleotide having the nucleotide sequence ability described in SEQ ID NO: 2 or a complementary strand thereof, and positions 145, 295, 317, and 1727 of the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 2.
  • the present invention relates to a polynucleotide that can hybridize to a position containing at least one base selected from the group consisting of two groups. Single nucleotide mutations at positions 145, 295, 317, and 1727 of the base sequence described in SEQ ID NO: 2 are Slrl gene mutations that cause dominant fertility in rice.
  • the polynucleotide of the present invention that can hybridize to a specific position of the Slrl gene can be used as a probe for detecting a mutation in the Sir 1 gene.
  • a probe it is more preferred if it has a length of at least 30 nucleotides, preferably at least 20 nucleotides in length.
  • the polynucleotide of the present invention capable of hybridizing to the specific position can be prepared based on the base sequence described in SEQ ID NO: 2. For example, it can be prepared using a commercially available synthesizer.
  • the prepared polynucleotide is complementary to the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 2, and the homology of the polynucleotide of the present invention is preferably 80% or more, more preferably 90. % Or more, most preferably 95% or more homology.
  • the present invention relates to a polynucleotide that can be used as a primer for amplifying Slrl gene, which is complementary to a polynucleotide comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 2 or its complementary strand.
  • the length of the polynucleotide that can be used as the primer of the present invention is not particularly limited, but is preferably a polynucleotide comprising at least 15 nucleotides, more preferably a polynucleotide comprising at least 20 nucleotides.
  • a polynucleotide capable of amplifying a sequence containing any one of the bases of positions 145, 295, 317, and 1727 in the base sequence is preferable in that it can detect the mutation of the Slrl gene shown in the Examples.
  • the polynucleotide can be prepared based on the base sequence shown in SEQ ID NO: 2, and can be prepared, for example, using a commercially available DNA synthesizer.
  • the present invention also relates to a transformed plant into which the Slrl gene mutant of the present invention has been introduced.
  • a transformed plant can be produced by introducing a vector containing the Slrl gene mutant of the present invention into a plant cell and regenerating the plant from the resulting transformed plant cell.
  • Transformed plants include first generation plants regenerated from transformed plant cells and their progeny and clones that contain the introduced nucleic acid.
  • Offspring include those produced by sexual and asexual reproduction (eg, vegetative reproduction).
  • Descendants include those obtained by self-mating and those obtained by multi-mating. For example, F1 and F2 mated with other plants, and subsequent progeny that contain the introduced nucleic acid are also included in the transformed plant in the present invention.
  • plants are bryophyta (Bryophyta), leaflet (Microphyllophyta), linear phyto (Rhyniophyta), articular phytophyte (Sphenophyta), fern phyto (Pterophyta), primitive gymnophyte (Progymnospermophyta), It is classified as So P (Ycadophyta), Ginkogophyta, Coniferophyta, Gnetophyta, and Anthophyta (Magnoliophyta).
  • Angiosperms include dicotyledonous and monocotyledonous classes.
  • the type of plant cell serving as a host is not particularly limited, but the transformed plant of the present invention is generally an angiosperm plant. Preferably, it is a monocotyledonous plant, more preferably a grass family plant, and most preferably a rice genus plant.
  • the vector used for transformation of the plant cell is not particularly limited as long as it can express the inserted gene in the cell.
  • a vector in which a coding sequence of a target protein is linked downstream of a desired promoter can be used.
  • a terminator is preferably linked downstream of the coding sequence.
  • a promoter for example, as a permanent promoter, Opine promoter (US 5955646), cauliflower Mosaic virus 35S promoter (Odell et al. (1985) Nature 313: 810-812; US 53 52605, US 5530196, US 5858742, US 6255560, EP 131623B2), actin promoter-(McElroy et al.
  • heat shock promoter (Ainley WM, Key JL (1990) Plant Mol Biol 14: 949-967; Holtorf S, et al. (1995) Plant Mol Biol 29: 637-64 6), pathogen responsive promoter (PR1- a; Williams S, et al. (1992) Biotechnology 10: 540-543; Gatz C (1997) Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 48: 89-108), herbici de safener responsive promoter (In2-2, GST- 27; De Veylder L, et al. (1997) Plant Cell Physiol 38: 568-577), light-responsive promoter (Kuhlemeier C, et al.
  • the terminator examples include, but are not limited to, a terminator derived from cauliflower mosaic vinores, a terminator derived from an octopine synthase gene and a nopaline synthase gene, etc.
  • a terminator derived from cauliflower mosaic vinores examples include, but are not limited to, a terminator derived from cauliflower mosaic vinores, a terminator derived from an octopine synthase gene and a nopaline synthase gene, etc.
  • a terminator derived from cauliflower mosaic vinores examples include, but are not limited to, a terminator derived from cauliflower mosaic vinores, a terminator derived from an octopine synthase gene and a nopaline synthase gene, etc.
  • a method well known to those skilled in the art can be used.
  • plant cells used for gene introduction include suspension cultured cells, protoplasts, plant cells such as scutellum in seeds, leaf disks, and callus.
  • gene transfer using Ti plasmid vector via agrobacterium EP 270355, EP 0116718, Nucl. Acids Res. 12 (22): 8711-8721 (1984), Townsend et al , US 5,563, 055), particle gun (US 5,100,792, EP 444882 Bl, EP 434616 Bl; Sanford et al., US 4945050; Tomes et al.
  • a more specific example of the production of a transgenic plant of the genus Rice is the polyethylene glycol method (Datta, SK (1995) In Gene Transfer To Plants (Potrykus I and Spangleberg Eds.) Pp 66- 74), electo mouth position (Toki et al (1992) Plant Physiol. 100, 1503-1507), particle gun method (Christou et al. (1991) Bio / technology, 9: 95 7-962.), Callus There are known methods such as the agrobatterium method (Hiei, Y. et al "Plant J. 6, 270-282 (1 994) and the agrobatterium method 0P 2001-029075 using seeds). In the present invention, these methods can be suitably used.
  • an appropriate selection marker gene is mounted on the vector, or the vector is combined with a plasmid vector containing the selection marker gene.
  • the selection marker gene used for this purpose include a hygromycin phosphotransferase gene, a neomycin phosphotransferase gene, and a acetyltransferase gene resistant to the herbicide phosphinothricin.
  • Regeneration of a plant body from a transformed plant cell can be performed by a method known to those skilled in the art depending on the type of plant cell (R. Abdullah et al., Bio / Tecnology, 4: 1087-1090 (1986); K. Toriyama et al., Theor. Appl. Genet., 73: 16-19 (1986); Y. Yamada et al., Plant Cell Reports, 5: 85-88 (1986)) .
  • For plant regeneration see the following literature (Vasil et ai. (1984) in ell Culture and bomatic Cell Genetics of Plants, Vol s.I, II, III, Laboratory Procedures and Their Applications (Academic Press); Weissbach et al.
  • Transformed plants can obtain offspring by self-pollination or cross-pollination using the same transformed line or other lines.
  • a hybrid into which a desired character is introduced can also be produced by cross-pollination.
  • Transformation ⁇ 3 ⁇ 4 An object can obtain offspring by sexual reproduction or asexual reproduction.
  • Reproductive material refers to plant tissues or organs capable of growing into plants, including seeds, cuttings, and vegetative propagation organs and vegetative propagation tissues.
  • vegetative propagation organs are the same as those used for strains, cuttings, rhizome, tubers, tubers, bulbs, corms, and other subterraneanstems and rhizomes. It includes a creeping-root that spreads through the soil, a stolon that runs across the surface of the earth, and a pearl bud (bulbil) that forms on the ground.
  • SLRD1 is a fertile mutant obtained by processing NMU fertilized eggs on the producing parent Kinnan-style.
  • SLRD2 and SLRD3 are fertile mutants obtained as a result of ⁇ -ray treatment on Taichung 65, the production parent.
  • SLRD4 is a fertile mutant obtained by applying culture mutation treatment to Nipponbare, the creator.
  • SLR1U CCGGAATTCCGGATGAAGCGCGAGTACCAA (SEQ ID NO: 3)
  • SLR1L GGAATTCCTTACAAACACACGCTGCTAC (SEQ ID NO: 4)
  • SLRD1 was caused by a single gene mutation in the DELLA domain of the Slrl gene, and the gene mutation mutated palin at position 49 in the amino acid sequence of the Slrl protein to methionine.
  • SLRD2 was caused by a single gene mutation in the TVHYNP domain of the Slrl gene, which mutated methionine at position 106 of the Slrl protein amino acid sequence to lysine.
  • SLRD3 was caused by a single gene mutation in the TVHYNP domain of the Slrl gene, which mutated leucine at position 99 in the Slrl protein amino acid sequence to ferulanin.
  • SLRD4 was caused by a single gene mutation in the SAW domain of the S1 rl gene. This gene mutation mutated glycine at position 576 of the Slrl protein amino acid sequence to palin.
  • a hybrid F1 (first hybrid) between SLRD1 and Japanese normal varieties, and a F1 hybrid (first hybrid) between SLRD2 and normal Indian varieties were prepared.
  • the two F1 plant phenotypes showed incomplete dominance in plant height and both were semi-dwarf.
  • Fig. 3 shows a photograph of an F1 plant with a Japanese-type normal variety
  • Fig. 4 shows a photograph of an F1 plant with an Indian-type normal variety.
  • rice showing a dominant fertile trait was provided. Since the rice of the present invention is not prone to lodging, it is possible to expect a high yield that is strong against wind and rain. In addition, since the fertile character of the rice of the present invention is dominantly inherited, the rice of the present invention is optimal as a parent for the production of semi-fertile F1 hybrid rice.

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Abstract

 イネの種子またはカルスに突然変異誘発処理を施し、イネを再生したところ幾つかの矮性個体を得ることに成功した。該矮性個体について矮性遺伝子の優劣関係を調べ、矮性形質が優性に遺伝する4変異体:SLRD1-SLRD4を得ることに成功した。上記4変異体の矮性の原因遺伝子の解析の結果、上記4変異体の原因遺伝子は相互に対立性を示し、いずれも第4染色体に座乗するSlr1遺伝子の点突然変異に起因していた。得られた矮性変異体と野生型インド品種及び日本型品種とを交雑させたところ、雑種第1代(F1)の表現型は草丈に対し不完全優性を示し、いずれも半矮性を示した。上記突然変異遺伝子を利用することにより、半矮性のハイブリッドライスおよび矮性の固定品種を育種することが可能であることが明らかになった。

Description

明 細 書
優性の矮性形質を示すイネ属植物、およびその利用
技術分野
[0001] 本発明は、優性の矮性形質を示すイネ属植物およびその利用に関する。
背景技術
[0002] 爆発的人口増加および環境破壊による耕地減少により、食料不足は世界的に最も 深刻な問題となっている。食料増産に適したイネの開発は、食料問題解決の重要な 戦略として位置づけられる。
[0003] 野菜、穀類などの主要農産物、花卉などの観賞植物において、ハイブリッドと呼ば れる二つの品種の交雑 F1が多く利用されている。 F1ハイブリッド品種は、好ましい形 質を持つ異なる品種を人為的に交雑させて作出されるため、両方の形質をかねそろ えた種になる。イネにおいても、食料増産に効果をもたらす複数の形質を備えた F1ハ イブリツド品種が作出されれば、食料問題への有力な解決策となりうる。
[0004] 食料増産に適したイネの形質の一つとして、「低い草丈」を挙げることができる。草 丈が高いイネは、肥料を与えると茎や葉の丈が伸びて風雨により倒伏し易くなるため 、高収量を期待できない。一方、草丈が低いイネは、風雨に強ぐ肥料を多く与えるこ とが可能となる上に、茎や葉に対する実の比率が高まり、単位面積あたりの収量が増 加する。特に F1ハイブリッド品種は雑種強勢により、生育力が旺盛となり草丈の伸長 力 S引き起こる。ハイブリッドライスでは、風雨による倒伏が問題となっている力 ハイブ リツドライスの親として草丈の低いイネを使用すれば、倒伏の問題についても解決を 図ることができる。
[0005] 別の視点にぉ 、ても、「低 、草丈」は、ハイブリッド品種の親として好ま 、形質と!/ヽ える。草丈がほぼ同じであるイネ同士の場合は効率的な交雑が難しいが、通常の背 丈の品種と草丈が低い品種とを用いれば、通常の背丈の品種の花粉が草丈の低い 品種に落ち、より効率的な交雑が期待できる。
[0006] これまでに、矮性を示すイネはいくつか知られている。例えば、本発明者らによって 、恒常的ジベレリン (GA)応答変異体 (非特許文献 1、 2)や GA非感受性矮性変異体( 非特許文献 3)が知られている。し力しながら、これら変異体における矮性形質は劣性 であるため、これら変異体を親として草丈の低い F1ハイブリッド品種を作出することは 困難である。好ましいハイブリッドイネの作出には、その親となる、優性の矮性形質を 有するイネの作出が望まれる。
特許文献 1 :W097/29123
非特許文献 l : Ikeda, A. et al., Plant Cell. 13, 999-1010 (2001
非特許文献 2 : Itoh, H. et al., Plant Cell 14, 57-70 (2002)
非特許文献 3 : Sasaki, A. et al., Science 299, 1896-1898 (2003)
非特許文献 4 : Peng, J. et al, Genes Dev. 11, 3194-3205 (1997)
非特許文献 5 : Silverstone, A.し et al., Plant Cell 10, 155-169 (1998)
非特許文献 6 : Gubler, F. et al., Plant Physiol. 129, 191-200 (2002)
非特許文献 7 : Itoh, H. et al., Trends Plant Sci. 8, 492-497 (2003)
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 本発明は上記状況に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しょうとする課題は 、優性の矮性形質を有するイネの作出である。
課題を解決するための手段
[0008] 上記課題を解決すベぐ本発明者らは新規矮性イネの作出に鋭意努力した。まず 、数種類のイネの種子またはカルスに NMU処理、 γ線照射、培養変異といった突然 変異誘発処理を施した。処理を施したイネの種子またはカルスからイネを再生したと ころ幾つかの矮性個体を得ることに成功した。該矮性個体にっ ヽて矮性遺伝子の優 劣関係を調べたところ、矮性形質が優性に遺伝する 4変異体: SLRD1— SLRD4を得 ることに成功した。 4変異体の矮ィ匕の程度はそれぞれ異なっていた。上記 4変異体に っ ヽて矮性の原因遺伝子の解析を試みたところ、上記 4変異体の原因遺伝子は相 互に対立性を示し、いずれも第 4染色体に座乗する Slrl遺伝子の点突然変異に起因 していることが明らかになった。そこで、 SLRD1と野生型インド品種及び日本型品種と を交雑させたところ、雑種第 1代 (F1)の表現型は草丈に対し不完全優性を示し、い ずれも半矮性を示した。したがって、これらの突然変異遺伝子を利用することにより、 半矮性のハイブリッドライスおよび矮性の固定品種を育種することが可能であることが 明らかになった。
すなわち、本発明は Slrl遺伝子に変異を有する優性の矮性形質を示すイネおよび その利用に関し、より具体的には以下に示すとおりである。
(1)突然変異誘発処理によって作出された、 Slrl遺伝子に変異を有する、優性の矮 性形質を示すイネ属植物、
(2) Slrl遺伝子の変異力 Slrl遺伝子の DELLAドメイン、 TVHYNPドメイン、及び SAW ドメイン力もなる群より選択される少なくとも一つのドメインに存在する変異である、上 記(1)に記載のイネ属植物、
(3) Slrl遺伝子の変異力 配列番号: 1記載のアミノ酸配列の 49位、 99位、 106位、お よび 576位のアミノ酸力 なる群より選択される少なくとも一つのアミノ酸を置換する変 異である、上記(1)または(2)に記載のイネ属植物、
(4) Slrl遺伝子の変異力 配列番号: 1記載のアミノ酸配列における 49位の Vから Mへ の置換変異、 99位の Lから Fへの置換変異、 106位の Mから Kへの置換変異、および 5 76位の Gから Vへの置換変異より選択される少なくとも一つの置換変異である、上記( 1)または(2)記載のイネ属植物、
(5)矮性形質が、親品種の草丈の 80%以下の草丈となる矮性形質である、上記(1) 力 (4)の 、ずれかに記載のイネ属植物、
(6)下記 (a)カゝら (c)の工程を含む、優性の矮性形質を示すイネ属植物のスクリー- ング方法
(a)イネ属植物の種子、カルス、幼苗、植物体の一部から、 Slrl遺伝子を調製するェ 程
(b)上記 (a)工程で調製した Slrl遺伝子の変異を検出する工程
(c) Slrl遺伝子の変異が検出されたイネ属植物を選抜する工程、
(7)下記 (a)カゝら (c)の工程を含む、優性の矮性形質を示すイネ属植物の製造方法
(a)イネ属植物の受精卵、種子、またはカルスに突然変異誘発処理を行う工程
(b)該突然変異誘発処理を行ったイネ属植物にっ 、て、請求項 6に記載のスクリー二 ング方法を実施する工程 (c) Slrl遺伝子の変異が検出されたイネ属植物の受精卵、種子、またはカルスから、 植物体を再生する工程、
(8)突然変異処理が NMU処理、ガンマ線照射、培養変異である、上記(7)に記載の 方法、
(9)上記 (7)または (8)に記載の方法によって製造された、優性の矮性形質を示すィ ネ属植物、
(10)上記(1)、(2)、(3)、(4)、 (5)または(9)のいずれかに記載のイネ属植物の子 孫またはクローンであるイネ属植物、
(11)上記(1)、(2)、(3)、(4)、 (5)、 (9)、または(10)のいずれかに記載のイネ属 植物の繁殖材料、
(12) Slrl遺伝子に変異を有する、矮性の形質を示すイネ属植物を、他のイネ属植物 と交配させることを特徴とする、半矮性イネ属植物の製造方法、
(13)
下記 (a)から (h)の 、ずれかに記載の単離されたポリヌクレオチド
(a)配列番号: 1記載のアミノ酸配列における 49位の Vが Mに置換されたアミノ酸配列 を含むポリペプチドをコードするポリヌクレオチド
(b)配列番号: 1記載のアミノ酸配列における 99位の Lが Fに置換されたアミノ酸配列 を含むポリペプチドをコードするポリヌクレオチド
(c)配列番号: 1記載のアミノ酸配列における 106位の Mが Kに置換されたアミノ酸配 列を含むポリペプチドをコードするポリヌクレオチド
(d)配列番号: 1記載のアミノ酸配列における 576位の G力 に置換されたアミノ酸配 列を含むポリペプチドをコードするポリヌクレオチド
(e)配列番号: 2記載の塩基配列における 145位の G力 に置換された塩基配列を含 むポリヌクレオチド
(f)配列番号: 2記載の塩基配列における 295位の Cが Tに置換された塩基配列を含 むポリヌクレオチド
(g)配列番号: 2記載の塩基配列における 317位の Tが Aに置換された塩基配列を含 むポリヌクレオチド (h)配列番号: 2記載の塩基配列における 1727位の Gが Tに置換された塩基配列を 含むポリヌクレオチド、
(14)配列番号 : 2記載の塩基配列力 なるポリヌクレオチドまたはその相補鎖に相補 的であり、配列番号: 2記載の塩基配列の 145位、 295位、 317位、および 1727位から なる群より選択されるいずれかの塩基を含む位置にハイブリダィズ可能なポリヌクレオ チド、
(15)配列番号: 2に記載の塩基配列力 なるポリヌクレオチドまたはその相補鎖に相 補的な少なくとも 15ヌクレオチドを含むポリヌクレオチド、
( 16)上記( 13)に記載のポリヌクレオチドを有するベクター、
(17)上記(13)に記載のポリヌクレオチドまたは上記(16)に記載のベクターが導入 された細胞、
(18)上記(17)に記載の細胞を有する形質転換植物体、
(19)上記(18)に記載の形質転 ^¾物体の子孫またはクローンである植物体、
(20)上記(19)に記載の形質転換植物体の繁殖材料、
(21)下記 (a)および (b)の工程を含む、上記(18)に記載の形質転換植物体の製造 方法
(a)上記(13)に記載のポリヌクレオチドまたは上記(16)に記載のベクターを植物細 胞に導入する工程
(b)該細胞力 植物体を再生させる工程、
(22)上記(13)に記載の DNAを植物細胞内で発現させることを特徴とする、植物を 矮化する方法。
図面の簡単な説明
[図 1]優性矮性変異体イネである SLRD1-4における Slrl遺伝子の変異と Slrl遺伝子の ドメインを説明する図である。
[図 2]優性矮性変異体イネである SLRD1-4の草丈を示す写真である。
[図 3]SLRD1、 日本型正常品種(交配親)、および SLRD1と日本型正常品種の F1雑種 の草丈を示す写真である。
[図 4]SLRD2、インド型正常品種(交配親)、および SLRD2とインド型正常品種の F1雑 種の草丈を示す写真である。
発明を実施するための最良の形態
[0011] 本発明は、突然変異誘発処理によって作出された Slrl遺伝子に変異を有する優性 の矮性形質を示すイネ属植物に関する(以下において、本発明のイネ属植物と称す ) oイネ属植物(Oryza)には、 20種以上の種が存在する。本発明のイネ属植物は、ィ ネ属に分類される植物であればいずれも含まれる力 好ましくは、 Oryza Sativa L . ( サティバ種)および Oryza glaberrima STEUD (グラベリマ種)であり、最も好ましくは Or yza ¾ativa L .である。
[0012] 本発明者らは、突然変異処理によって優性の矮性形質を示すイネを 4種類作出し、 さらに、該 4種類のイネにおける矮性形質力 lrl遺伝子のそれぞれ異なる変異に基 づくものであることを見出した。 Slrl遺伝子は、イネの第 4染色体に座乗し、ァラビドプ シスの GAI (特許文献 1、非特許文献 4)および RGA (非特許文献 5)、小麦の Rht、トウ モロコシの d8、およびォォムギ SNL1 (非特許文献 6)とォーソローガスな、核に局在す る転写調節因子と予想されるタンパク質をコードしており、これらとともに、 GRASSファ ミリ一の DELLAサブファミリーに分類されている(非特許文献 7)。これらの遺伝子がコ ードするタンパク質は、ジベレリン (GA)シグナル伝達のネガティブ制御因子であるこ とが示されており、草丈の制御に関与していると考えられている。 Slrl遺伝子の DELL Aドメインを欠失させた形質転換体が矮性を示したことが報告されて ヽるが (非特許文 献 1、 2)、該形質転換体の矮性の遺伝形式は劣性であり、優性の矮性形質を示す個 体は本発明が初めてである。 Slrl遺伝子がコードするタンパク質のアミノ酸配列を配 列番号: 1に、 Slrl遺伝子の cDNA配列を配列番号: 2に示す。
[0013] 本発明のイネ属植物における Slrl遺伝子の変異の種類および場所について特に 制限はないが、好ましくは、 DELLAドメイン、 TVHYNPドメイン、及び SAWドメインのい ずれかのドメインに存在する変異である。 DELLAドメインおよび TVHYNPドメインは G Aシグナル受容ドメインであり、 SAWドメインは GAシグナルサブレッシヨンドメインであ る。
より好ましくは、配列番号: 1記載のアミノ酸配列の 49位、 99位、 106位、および 576位 のアミノ酸力 なる群より選択される少なくとも一つのアミノ酸を置換する変異であり、 さらに好ましくは、配列番号: 1記載におけるアミノ酸配列の 49位の Vから Mへの置換 変異、 99位の Lから Fへの置換変異、 106位の Mから Kへの置換変異、および 576位の Gから Vへの置換変異力 なる群より選択される少なくとも一つの置換変異であり、最 も好ましくは、配列番号: 2記載の塩基配列における 145位の Gから Aへの置換変異、 295位の Cから Tへの置換変異、 317位の Tから Aへの置換変異、 1727位の Gから丁へ の置換変異力もなる群より選択される少なくとも一つの置換変異である。 Slrl遺伝子 のドメインを図 1に示す。
[0014] 本発明のイネ属植物は、優性に遺伝する矮性形質を示す。本発明における優性と は、遺伝形式 (遺伝様式)が劣性でないことを意味し、不完全優性は本発明の優性 に含まれる。
[0015] また本発明における矮性は、作出親または野生型よりも草丈が短いことを意味する 。一般に、矮性 (矮化作用)が強すぎる場合は植物体及び穂が十分に成長しない可 能性がある。本発明のイネ属植物の矮性の程度は、遺伝子の変異部位によって異な る力 実施例に示した本発明のイネ属植物は作出親に対して約 50%、約 40%、約 30 %、約 20%の草丈であった。このように、本発明のイネ属植物のホモ型は、通常育種 に利用されている sdl等の劣性の半矮性遺伝子による矮性イネ属植物に比べて、実 用的に見て矮性が強い傾向を示す。し力 半矮性の F1ハイブリッド品種を作出する には、雑種強勢による旺盛な草丈の成長を強く抑制する必要がある。本発明のイネ 属植物はへテロ型 (不完全優性)で実用的な半矮性を示すことが特徴である。したが つて、ホモ型イネ属植物において一般には程度が強すぎると考えられる矮性であつ ても、ヘテロ型イネ属植物で植物体及び穂が成長する限り、本発明のイネ属植物に お!、て好まし!/、矮性である。
[0016] 本発明のイネ属植物は、イネ属植物受精卵、種子、またはカルスに突然変異誘発 処理を施し、該受精卵、種子、またはカルスからイネ属植物を再生することによって 作出することができる。突然変異誘発処理を施すイネ属植物 (作出親)の種、品種 · 系統に制限はなぐグラベリマ種でもサティバ種でもよぐサティバ種のうちジャポニカ 亜種でもインディ力亜種であってもよい。例えば実施例のように、金南風、台中 65号、 日本晴を作出親とすることができるが、これらに制限されず、イネ属植物であれば種、 品種 ·系統にこだわらず、作出親とすることができる。
[0017] 本発明のイネ属植物の作出に用いる突然変異誘発処理は、公知処理方法の中か ら、適宜選択して用いることができる。例えば実施例のように、 NMU処理、 γ線照射、 培養変異法を本発明のイネ属植物の作出に用いることができる。 NMU処理は、化学 変異原の一つ、 MNU (Ν-メチル-ニトロソゥレア)の水溶液でイネ属植物の受精卵処 理を行うことにより高頻度で突然変異を誘起させる方法である。この方法は、単一の 受精卵 (接合子)に変異が誘発されることにより変異細胞のキメラ性が解消されるため 、通常の種子処理に比べて変異体の出現率が高いのが特徴である。 γ線照射は、 γ線 (放射線)を受精卵に照射して突然変異を誘発する方法であり、変異細胞のキメ ラ性が解消されるという点では NMU処理と同じ効果が得られる。培養変異法は、イネ 属植物の細胞力 カルスを誘導して一定期間液体培養した後に再分化させると高頻 度で突然変異が誘発されることが知られており、突然変異の原因に Tosl7などの内在 性レトロトランスポゾンが関与していることが広く知られている。培養変異の原因につ いては未だ不明な点が多いが、これまでにこの方法により多数の突然変異が報告さ れている。上記方法の他にも、 X線、熱中性子線、 α線、 j8線、イオンビーム、紫外線 、等の公知放射線による突然変異誘発処理や、 ethyl methanesulphonate (EMS), die thly sulphate (DES)、 N—methyト N— nitrosourea (MNU, MNH, MNC)、 sodium azide (N aN )等、公知の化学変異原を用いた突然変異誘発処理を行うことができる。
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[0018] 上記突然変異誘発処理を行った後、該処理を施した受精卵、種子またはカルスを 対象として Slrl遺伝子の変異を検出するスクリーニング方法を実施することにより、ィ ネ属植物が優性の矮性であるか否かにっ 、てイネ属植物の成長を待たずに早期に 知ることが可能となり、本発明のイネ属植物を効率的に製造することができる。上記ス クリーニング方法は、複数の工程を含むことができ、例えば、(a)種子、カルス、幼苗 、植物体の一部から、 Slrl遺伝子を調製する工程、(b)上記 (a)工程で調製した Slrl 遺伝子の変異を検出する工程、(c) Slrl遺伝子の変異が検出されたイネ属植物を選 択する工程、を含むことができる。
[0019] 上記 (a)工程では、イネ属植物の一部から Slrl遺伝子を調製する。調製する Slrl遺 伝子は、 DNAでも RNAでもよぐ cDNAでもゲノム DNAであってもよい。 Slrl遺伝子の 調製は、公知技術によって行うことができる。例えば、イネ属植物の一部から抽出した mRNAを铸型とし、配列番号: 2に基づ!/、て設計したプライマーを用いて RT-PCR法を 実施することにより、 cDNAを調製することができる。上記プライマーの好適な例として 、配列番号: 3および 4記載の配列を挙げることができる。または、配列番号: 2記載の 塩基配列からなるポリヌクレオチドの部分ヌクレオチドを用いて標識プローブを調製し 、該標識プローブによって、 cDNAライブラリーまたはゲノミックライブラリ一力も単離す ることが可能である。
Slrl遺伝子の調製に用いるイネ属植物の部位に制限はなぐ例えば、種子、カルス、 シュート、根、葉、穂、花から、本スクリーニングの被検試料となる Slrl遺伝子を調製す ることがでさる。
[0020] 上記 (b)工程で検出する Slrl遺伝子の変異は、イネ属植物に優性の矮性形質をも たらす Slrl遺伝子の変異であり、具体的には上述のとおりである。上記 Slrl遺伝子の 変異は、当業者に周知の手段を適宜選択して検出することができる。例えば、上記( a)工程で調製した cDNAまたはゲノム DNAについて各種公知 SNP検出法を行い、配 列番号: 2に記載の塩基配列と比較することにより、 Slrl遺伝子の変異を検出すること ができる。公知 SNP検出法としては、 TaqMan PCR法、インベーダー法、 MALDI- TOF /MS法、 RCA法、 UCAN法、 DNAチップによる SNP解析などを例示することができるが 、これらに限られない。、各種 SNP検出法に必要なプローブおよび/またはプライマー は、配列番号: 2に記載の塩基配列を基に作製することができる。
[0021] ー且、 Slrl遺伝子に変異を有する本発明のイネ属植物が得られれば、該イネ属植 物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、該イネ属 植物やその子孫あるいはクローン力 繁殖材料 (例えば種子、切穂、株、カルス、プ ロトプラスト等)を得て、それらを基に該イネ属植物を量産することも可能である。
[0022] 本発明のイネ属植物は、食料増産の観点で極めて優れた性質を有する。第一に本 発明のイネ属植物は、矮性であるために倒伏しにくい。そのため、本発明のイネ属植 物は、それ自身の栽培により、大きな収量を上げることができる。また第二に、本発明 のイネ属植物の矮性は、優性遺伝する。上述したように、劣性の矮性では両親に同 一の遺伝子変異を導入してお力ない限り、矮性の F1ハイブリッド品種を交配により作 出することはできない。本発明のイネ属植物を片方の親 (雄性不稔親)とし、他の優 れた形質を有するイネ属植物を花粉親として交配させれば、両親植物の草丈の差を 利用して F1種子の採種効率を高められるとともに、花粉親の有する優れた形質を持 つた半矮性のハイブリッド品種育成が可能となる。すなわち本発明のイネ属植物は、 半矮性ハイブリッド品種育種用の親として極めて高い有用性が見込まれる。
[0023] また本発明は、半矮性イネ属植物の製造方法に関する。本発明の方法は、 Slrl遺 伝子に変異を有する、優性の矮性形質を示すイネ属植物を親として他のイネ属植物 と交配することを特徴とする。本発明の方法によって、理想的な半矮性の F1ハイプリ ッド品種イネ属植物の作出が可能となり、また母本の選択によっては、他の好ましい 形質も同時に具備した F1ハイブリッド品種イネ属植物の作出も可能である。
[0024] 本発明の方法に用いる「Slrl遺伝子に変異を有する、優性の矮性形質を示すイネ 属植物」は、上述の製造方法によって作出した本発明のイネ属植物を用いてもよぐ または天然力も発見された矮性イネ属植物に上述のスクリーニング方法を実施して 選抜したイネ属植物や、上述の Slrl遺伝子変異を導入された形質転換体のイネ属植 物を用いてもよい。また、優性の矮性以外の形質に関する形質転換体であってもよく 、例えば、雄性不稔の形質を導入されていてもよい。また、優性の矮性形質を示すィ ネ属植物と交配 '交雑させるイネ属植物は、種類 ·系統について問わない。耐病性、 耐虫性、低アレルゲン性などの好ましい形質を備えたイネ属植物や、味覚などの点 で高品質なイネ属植物を用いれば、該形質を有する F1ハイブリッド品種の作出が可 能となる。
[0025] 交配'交雑は、当業者にとって周知の方法によって実施できる。例えば、自然交配 であってもよぐまたは、温湯除雄法等の公知除雄法を行ってもよい。
[0026] さらに本発明は、 Slrl遺伝子の変異体に関する。上述のとおり、 Slrl遺伝子は草丈 の制御に関与するタンパク質をコードする。本発明の Slrl遺伝子変異体は、優性に 遺伝する矮性をイネ属植物にもたらす。本発明の Slrl遺伝子変異体は、具体的には
(a)配列番号: 1記載のアミノ酸配列における 49位の Vが Mに置換されたアミノ酸配列 を含むポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、 (b)配列番号: 1記載のアミノ酸配列における 99位の Lが Fに置換されたアミノ酸配列 を含むポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、
(c)配列番号: 1記載のアミノ酸配列における 106位の Mが Kに置換されたアミノ酸配 列を含むポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、
(d)配列番号: 1記載のアミノ酸配列における 576位の G力 に置換されたアミノ酸配 列を含むポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、
(e)配列番号: 2記載の塩基配列における 145位の G力 に置換された塩基配列を含 むポリヌクレオチド
(f)配列番号: 2記載の塩基配列における 295位の Cが Tに置換された塩基配列を含 むポリヌクレオチド
(g)配列番号: 2記載の塩基配列における 317位の Tが Aに置換された塩基配列を含 むポリヌクレオチド
(h)配列番号: 2記載の塩基配列における 1727位の Gが Tに置換された塩基配列を 含むポリヌクレオチド
である。上記 (a)から (h)に記載されたポリヌクレオチドは、本発明者らによって、相互 に対立する Slrl遺伝子変異体として発見された。なお、上記 (a)から (h)に記載され た置換変異を複数有するポリヌクレオチドも本発明のポリヌクレオチドに含まれる。
[0027] 本発明において単離とは、天然に存在する状態とは異なる状態に人為的に置かれ ることをいう。例えば、精製されたポリヌクレオチドや人工的に製造されたポリヌクレオ チドは本発明における単離されたポリヌクレオチドである。
[0028] 本発明のポリヌクレオチドは、公知方法によって調製することができる。例えば、イネ 属植物に上記スクリーニング方法を実施し、選抜されたイネ属植物力も cDNAライブラ リーを調製し、上記置換変異を認識する標識プローブを用いて該 cDNAライブラリー 力も目的のポリヌクレオチドを単離することができる。または、カセット変異法などの公 知方法により、 Slrl遺伝子に部位特異的に変異を導入して調製することができる。あ るいは、市販の核酸合成機を用いて調製してもよい。
[0029] 本発明のポリヌクレオチドは、優性の矮性形質を示す形質転換体イネ属植物の製 造に用いることができる。本発明のポリヌクレオチドを用いて形質転換体イネ属植物 を製造する場合は、本発明のポリヌクレオチドを適当なベクターに挿入して用いること ができる。ベクターには特に制限はないが、例えば、プラスミド、ウィルスベクター、フ 丁 ~~ン、コス^ト、 YAし (yeast artificial cnromosome)^ BAC (bacterial artincial chromo some)、 PAC (PI- derived artincial chromosome)ゝ TAC (transformation-competent art ificial chromosome)等が利用できる。ベクターは、上記蛋白質のコード配列および/ま たはその相補配列を含む。例えば、プラスミドベクターなどの 2本鎖 DNAベクターであ れば、該蛋白質のコード配列およびその相補配列を含む。 1本鎖ゲノムを含むウィル スベクターなどであれば、例えばプラス鎖ゲノムを持つウィルスであれば該蛋白質の コード配列を、マイナス鎖ゲノムを持つウィルスであれば相補配列を含む。
[0030] 本発明は、配列番号: 2記載の塩基配列力 なるポリヌクレオチドまたはその相補鎖 に相補的であり、配列番号: 2記載の塩基配列の 145位、 295位、 317位、および 1727 位力 なる群より選択される少なくとも一つの塩基を含む位置にハイブリダィズ可能な ポリヌクレオチドに関する。配列番号: 2記載の塩基配列の 145位、 295位、 317位、お よび 1727位の一塩基変異は、イネに優性の矮性をもたらす Slrl遺伝子変異である。 上記 Slrl遺伝子の特定位置にハイブリダィズ可能な本発明のポリヌクレオチドは、 Sir 1遺伝子の変異の検出のためのプローブとして用いることができる。プローブとして用 いるには、少なくとも 20ヌクレオチド長の長さを有していることが好ましぐ少なくとも 30 ヌクレオチド長の長さを有していれば、より好ましい。上記特定位置にハイブリダィズ 可能な本発明のポリヌクレオチドは、配列番号: 2記載の塩基配列に基づいて、調製 することができる。例えば、市販の合成装置を用いて調製可能である。調製したポリヌ クレオチドが配列番号: 2記載の塩基配列と相補的であることは公知のアルゴリズムに よって判断でき、本発明のポリヌクレオチドの相同性は、好ましくは 80%以上、より好 ましくは 90%以上、最も好ましくは 95%以上の相同性である。
[0031] 本発明は、配列番号: 2に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチドまたはその相補 鎖に相補的な、 Slrl遺伝子増幅のためのプライマーとして利用可能なポリヌクレオチ ドに関する。本発明のプライマーとして利用可能なポリヌクレオチドの長さは特に制限 はないが、好ましくは少なくとも 15ヌクレオチドを含むポリヌクレオチドであり、より好ま しくは少なくとも 20ヌクレオチドを含むポリヌクレオチドである。配列番号: 2記載の塩 基配列の 145位、 295位、 317位、および 1727位力 なる群のいずれかの塩基を含む 配列を増幅可能なポリヌクレオチドは、実施例に示した Slrl遺伝子の変異を検出でき る点で好ましい。上記ポリヌクレオチドは配列番号: 2に記載の塩基配列をもとに調製 することができ、例えば市販の DNA合成装置により調製可能である。
[0032] また本発明は、本発明の Slrl遺伝子変異体が導入された形質転換植物体に関する 。形質転換植物体は、本発明の Slrl遺伝子変異体を含むベクターを植物細胞に導 入し、得られた形質転換植物細胞から植物体を再生させることにより製造することが できる。形質転換植物体には、形質転換した植物細胞から再生させた第一世代の植 物体、およびその子孫およびクローンであって、導入された核酸を含む植物体が含 まれる。子孫には、有性生殖および無性生殖 (例えば栄養繁殖など)により生じたも のが含まれる。また子孫は、自家交配により得られたもの、および多家交配により得ら れたものを含む。例えば、他の植物と交配させた F1や F2、およびそれ以降の子孫で あって、導入された核酸を含む植物体も、本発明において形質転換植物体に含まれ る。
[0033] 一般に、植物は、コケ植物門(Bryophyta)、小葉植物門(Microphyllophyta)、リニア 門(Rhyniophyta)、有節植物門(Sphenophyta)、シダ門(Pterophyta)、原裸子植物門 (Progymnospermophyta)、ソァッ P (し ycadophyta)、ィテヨウ門 (Ginkogophyta)、球 果植物門(Coniferophyta)、マオゥ門(Gnetophyta)、被子植物門(Anthophyta (Magn oliophyta) )に分類される。被子植物門には双子葉植物綱と単子葉植物綱が含まれ る。本発明の形質転 ^¾物体の作製において、宿主となる植物細胞の種類は特に 制限はないが、本発明の形質転換植物体は、一般には被子植物門の植物である。 好ましくは、単子葉植物であり、より好ましくはイネ科植物であり、最も好ましくはイネ 属植物である。
[0034] 植物細胞の形質転換に用いられるベクターとしては、該細胞内で挿入遺伝子を発 現させることが可能なものであれば特に制限はな 、。例えば所望のプロモーターの 下流に目的の蛋白質のコード配列を連結したベクターを用いることができる。コード 配列の下流にはターミネータ一を連結することが好ましい。プロモーターとしては、例 えば、恒常的プロモーターとしては、 Opineプロモーター(US 5955646)、カリフラワー モザイクウィルスの 35Sプロモーター(Odell et al. (1985) Nature 313:810-812; US 53 52605、 US 5530196、 US 5858742、 US 6255560、 EP 131623B2)、ァクチンプロモータ ― (McElroy et al. (1990) Plant Cell 2:163-171; US 5684239、 EP 1042491、 AU 1880 9/99、 US 5859331、 EP 651812B1、 EP 1179081A1、 US 5641876)、ュビキチンプロモ 一ター(Christensen et al. (1989) Plant Mol. Biol. 12:619—632; Christensen et al. (1 992) Plant Mol. Biol. 18:675-689; US 5510474、 US 5614399、 US 6020190、 US 6054 574)、ァノレコーノレデヒドロゲナーゼプロモーター(CA 1338858、 EP 278658B1, US 50 01060、 EP 459643B1, US 5 290 924)、その他、 US 5608149; US 5608144; US56041 21; US5569597; US5466785; US5399680; US5268463;および US5608142に記載の プロモーターなどが挙げられる。誘導性プロモーターとしては、アルコール、テトラサ イクリン、ステロイド、金属イオン、または他の化合物や環境刺激により調節されるプロ モーター系が知られている。例えば、ヒートショックプロモーター(Ainley WM, Key JL (1990) Plant Mol Biol 14:949—967; Holtorf S, et al. (1995) Plant Mol Biol 29:637-64 6)、 pathogen応答性プロモーター(PR1- a; Williams S, et al. (1992) Biotechnology 10 :540-543; Gatz C (1997) Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 48:89—108)、 herbici de safener応答性プロモーター(In2- 2, GST- 27; De Veylder L, et al. (1997) Plant C ell Physiol 38:568-577)、光応答'性プロモーター(Kuhlemeier C, et al. (1989) Plant Cell 1:471-478), wounding誘導'性プロモーター (Firek S, et al. (1993) Plant Mol Biol 22:129-142),アルコール応答性プロモーター(Salter MG, et al. (1998) Plant J 16:1 27-132)、 phytohormone応答性プロモーター(Li Y, et al. (1991) Plant Cell 3:1167-1 175)、ステロイド応答性プロモーター(Aoyama T, et al. (1997) Plant J 11: 605-612)、 テトラサイクリン応答性プロモーター(Gatz C, et al. (1992) Plant J 2:397-404; Wein mann P, et al. (1994) Plant J 5:559—569; Sommer S, et al. (1998) Plant Cell Rep 17: 891-896)、その他、 EP 637339B1、 US 5851796、 US 5464758、 US 5589362、 US 5654 168、 US 5789156、 US 5512483、 US 6379945、 EP 828829A1, EP 1112360A1、 WO 0 1/62780、 US 4940661、 US 4579821、 US 4601978、 US 5654414、 US 5689044、 US 5 789214、 AU 708850B2, US 6429362、 US 5447858、 EP 159 884 Bl、 CA 1338010A1 、 EP 922110A2, US 6084089、 EP 812917A1, US 6184443、 US 5847102、 US 575038 5、 US 5639952、 US 5656496に記載のプロモーターなどを例示できる。
[0035] 組織特異的プロモーターとしては、 Yamamoto et al. (1997) Plant J. 12(2):255- 265;
Kawamata et al. (1997) Plant Cell Physiol. 38(7):792— 803; Hansen et al. (1997) Mol . Gen Genet. 254(3):337— 343; Russell et al. (1997) Transgenic Res. 6(2): 157— 168; R inehart et al. (1996) Plant Physiol. 112(3):1331— 1341; Van Camp et al. (1996) Plant Physiol. 112(2):525- 535; Canevascini et al. (1996) Plant Physiol. 12(2):513— 524; Ya mamoto et al. (1994) Plant Cell Physiol. 35(5):773— 778; Lam (1994) Results Probl. Cell Differ. 20:181-196; Orozco et al. (1993) Plant Mol. Biol. 23(6): 1129-1138; Ma tsuoka et al. (1993) Proc Natl. Acad. Sci. USA 90(20):9586— 9590; Guevara— Garcia e t al. (1993) Plant J 4(3):495-505などに記載のものを用いることができる。
[0036] ターミネータ一としては、カリフラワーモザイクウイノレス由来のターミネータ一、あるい は octopine合成酵素遺伝子ゃノパリン合成酵素遺伝子由来のターミネータ一等を例 示することができるが、これらに限定されない(Guerineau et al. (1991) Mol. Gen. Gen et. 262:141-144; Proudfoot (1991) Cell 64:671-674; Sanfacon et al. (1991) Genes D ev. 5: 141-149; Mogen et al. (1990) Plant Cell 2: 1261-1272; Munroe et al. (1990) G ene 91:151—158; Ballas et al. (1989) Nucleic Acids Res. 17:7891—7903; Joshi et al. ( 1987) Nucleic Acid Res. 15:9627-9639)。遺伝子発現を増強するため、例えば使用 するコドンを最適化することができる。そのためには、例えば以下の文献を参照するこ とができる(US 5,380,831, US 5,436,391; Murray et al. (1989) Nucleic Acids Res. 17 :477-498) o
[0037] 植物細胞へのベクターの導入は、当業者に周知の方法を用いることができる。遺伝 子導入に用いる植物細胞としては、例えば、懸濁培養細胞、プロトプラスト、種子中 の胚盤等の植物細胞、リーフディスク、カルスなどが挙げられる。具体的に例示すれ ば、ァグロバタテリゥムを介した Tiプラスミドベクターを用いた遺伝子導入 (EP 270355, EP 0116718, Nucl. Acids Res. 12(22):8711-8721 (1984), Townsend et al., US 5,563 ,055)、パーティクルガン(US 5,100,792, EP 444882 Bl, EP 434616 Bl; Sanford et al ., US 4945050; Tomes et al. (1995) "Direct DNA Transfer into Intact Plant Cells via Micropro jectile Bombardment," in Plant Cell, Tissue, and Organ Culture: Fundame ntal Methods, ed. Gamborg and Phillips (Springer- Verlag, Berlin); McCabe et al. (19 88) Biotechnology 6:923- 926)、マイクロインジェクション(WO 92/09696, WO 94/005 83, EP 331083, EP 175966, Green et al. (1987) Plant Tissue and Cell Culture, Acad emic Press; Crossway et al. (1986) Biotechniques 4:320—334)、エレクト口ポーレーシ ヨン(EP 290395, WO 8706614, Riggs et al. (1986) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:56 02-5606; D'Halluin et al. (1992) Plant Cell 4:1495- 1505)、その他の DNA直接取り 込み(DE 4005152, WO 9012096, US 4,684,611, Paszkowski et al. (1984) EMBO J. 3:2717- 2722)、リボソーム法(Freeman et al. (1984) Plant Cell Physiol. 29:1353)、ボ ルテックス法(Kindle (1990) Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 87:1228)、ポリエチレングリ コール法などが挙げられる。植物細胞への遺伝子導入については、以下の文献も参 照することができる(Oard (1991) Biotech. Adv. 9: 1-11; Weissinger et al. (1988) Ann . Rev. Genet. 22:421-477; Sanford et al. (1987) Particulate Science and Technology
5:27-37; Christou et al. (1988) Plant Physiol. 87:671—674; McCabe et al. (1988) Bi o/Technology 6:923-926; Finer and McMullen (1991) In Vitro Cell Dev. Biol. 27P: 1 75-182; Singh et al. (1998) Theor. Appl. Genet. 96:319—324; Datta et al. (1990) Bio technology 8:736—740; Klein et al. (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85:4305—4309 ; Klein et al. (1988) Biotechnology 6:559—563; Tomes, US 5,240,855; Buising et al"
US 5322783, US 5324646; Klein et al. (1988) Plant Physiol. 91:440-444; Fromm et al. (1990) Biotechnology 8:833—839; Hooykaas— Van Slogteren et al. (1984) Nature 3 11:763-764; Bytebier et al. (1987) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84:5345—5349; De W et et al. (1985) in The Experimental Manipulation of Ovule Tissues, ed. Chapman et al. (Longman, N.Y.), pp. 197—209; Kaeppler et al. (1990) Plant Cell Reports 9:415- 418; Kaeppler et al. (1992) Theor. Appl. Genet. 84:560—566; Li et al. (1993) Plant Cell Reports 12:250-255; Christou and Ford (1995) Annals of Botany 75:407-413; Osjoda et al. (1996) Nature Biotechnology 14:745-750)。
植物細胞への形質転換につ!/、ては、以下の文献も参照のこと(Toriyarna et al. (19 88) Bio/Technology 6:1072-1074; Zhang, et al. (1988) Plant Cell Rep. 7:379-384; Z hang et al. (1988) Theor. Appl. Genet. 76:835—840; Shimamoto et al. (1989) Nature 338:274-276; Datta et al. (1990) Bio/Technology 8: 736—740; Christou et al. (1991)
Bio/Technology 9:957—962; Peng et al. (1991) International Rice Research Institute , Manila, Philippines, pp. 563—574; Cao et al. (1992) Plant Cell Rep. 11:585—591; Li et al. (1993) Plant Cell Rep. 12:250—255; Rathore et al. (1993) Plant Mol. Biol. 21: 871-884; Fromm et al. (1990) Bio/Technology 8:833—839; Tomes et al. (1995) "Dir ect DNA Transfer into Intact Plant Cells via Microprojectile Bombardment," in Plant
Cell, Tissue, and Organ Culture: Fundamental Methods, ed. Gamborg and Phillips ( Springer— Verlag, Berlin); D'Halluin et al. (1992) Plant Cell 4:1495—1505; Walters et al. (1992) Plant Mol. Biol. 18: 189-200; Koziel et al. (1993) Biotechnology 11: 194- 200; Vasil, l.K. (1994) Plant Mol. Biol. 25:925-937; Weeks et al. (1993) Plant Physi ol. 102:1077-1084; Somers et al. (1992) Bio/Technology 10: 1589-1594; WO 92/14 828; Hiei, et al. (1994) The Plant Journal 6:271-282); Shimamoto, K. (1994) Curren t Opinion in Biotechnology 5:158—162; Vasil, et al. (1992) Bio/Technology 10:667— 674; Vain, et al. (1995) Biotechnology Advances 13(4):653— 671; Vasil, et al.(1996) Nature Biotechnology 14:702)。
[0039] 上記の遺伝子導入法を 2つ以上組み合わせて用いると、導入効率をより向上させ 得る。例えば、ァグロバクテリアをコートしたマイクロパーティクルを打ち込んだり、 一ティクルガンで植物組織を傷つけた後でァグロバクテリアと共培養する方法などが 知られている(EP 486234; EP 486233)。
[0040] イネ属植物の形質転換植物体の作製についてより具体的に例示すれば、ポリェチ レングリコール法(Datta, S.K. (1995) In Gene Transfer To Plants (Potrykus I and Sp angenberg Eds.) pp 66- 74)、エレクト口ポレーシヨン(Toki et al (1992) Plant Physiol. 100, 1503- 1507)、パーティクルガン法(Christou et al. (1991) Bio/technology, 9: 95 7-962.)、カルスを用いたァグロバタテリゥム法(Hiei, Y. et al" Plant J. 6, 270-282 (1 994)、および種子を用いたァグロバタテリゥム法 0P 2001-029075)などの方法が知 られている。本発明において、これらの方法を好適に用いることができる。
[0041] また、形質転換細胞を効率的に選択するために、ベクターに適当な選抜マーカー 遺伝子を搭載させたり、あるいは選抜マーカー遺伝子を含むプラスミドベクターと共 に植物細胞に導入することができる。この目的に使用する選抜マーカー遺伝子は、 例えばハイグロマイシンホスホトランスフェラーゼ遺伝子、ネオマイシンホスホトランス フェラーゼ遺伝子、および除草剤ホスフィノスリシンに耐性であるァセチルトランスフエ ラーゼ遺伝子等が挙げられる。
[0042] 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(R. Abdullah et al., Bio/Tecnology, 4: 1087-1090 ( 1986); K. Toriyama et al., Theor. Appl. Genet., 73: 16—19 (1986); Y. Yamada et al., Plant Cell Reports, 5: 85-88 (1986))。植物体の再生に関しては、以下の文献も参 照のこと (Vasil et ai. (1984) inし ell Culture and bomatic Cell Genetics of Plants, Vol s. I, II, III, Laboratory Procedures and Their Applications (Academic Press); Weissb ach et al. (1989) Methods For Plant Mol. Biol.)。形質転換植物体は、同じ形質転換 系統または他の系統を用いて、自家受粉や他家受粉により子孫を得ることができる。 他家受粉により、所望の形質を導入したハイブリッドを作製することもできる。
[0043] 形質転 ^¾物体は、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カゝら繁殖材料を得て、それらを基に該植 物体を量産することも可能である。繁殖材料とは、植物体への生長能を持つ植物組 織または器官を言い、種子、切穂、および栄養繁殖器官および栄養繁殖組織が含ま れる。栄養繁殖器官としては、具体的には、株、切穂 (cuttings)、根茎 (rhizome)、塊 茎(tuber)、鱗茎 (bulb)、球茎(corm)などの地下茎 (subterraneanstem)、根茎と同様 に土中を広がる横走根 (creeping-root)、地表を横走するほふく茎(stolon)、さらに地 上部に形成される珠芽(むかご, bulbil)などが含まれる。
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。
実施例
[0044] [実施例 1]突然変異体イネ属植物の作出および同定
3種類の日本型品種イネ (金南風、台中 65号、日本晴)に各種の突然変異誘発処 理 (MNU受精卵処理、 γ線受精卵処理、培養変異)を施した。上記突然変異誘発処 理により複数の矮性変異体が得られたため、突然変異誘発処理により得られた矮性 の変異体を正常な草丈を示す野生型のイネと交配して Fl個体のそれぞれの草丈を 観察し、矮性の形質の遺伝様式の検討を行った。さらに F1個体の次世代を展開し、 その表現型の分離様式を観察した。その結果、 4系統の矮性変異体 (SLRDト SLRD4 )が優性変異による矮性変異体であることが明らかになった。
[0045] 4種類の変異体の表現型は、 SLRD1-SLRD4の順に、より強度な矮ィ匕を示した。 SLR D1-SLRD4の各系統の表現型の説明を表 1に、写真を図 2に示す。 SLRD1は、作出親 である金南風に NMU受精卵処理を行って得られた矮性突然変異体である。 SLRD2 および SLRD3は、作出親である台中 65号に γ線処理を施した結果得られた矮性突 然変異体である。 SLRD4は、作出親である日本晴に培養変異処理を施して得られた 矮性突然変異体である。
[表 1]
Figure imgf000020_0001
[0046] [実施例 2]遺伝子変異の決定
上記 4種類の変異体にっ ヽて、優性の矮性をもたらした遺伝子変異の特定を試み た。 SLRD1-SLRD4の各突然変異体および作出親から、草丈の調節に関連している 遺伝子を単離し、 cDNA配列を決定した。 cDNA配列の決定には、以下のプライマー を使用した。
SLR1U:CCGGAATTCCGGATGAAGCGCGAGTACCAA (配列番号: 3)
SLR1L: GGAATTCCTTACAAACACACGCTGCTAC (配列番号: 4)
各突然変異体の草丈調節遺伝子の cDNA配列を作出親の正常な遺伝子配列と比較 した。その結果、上記 4種類の変異体の原因遺伝子は相互に対立性を示し、いずれ も第 4染色体に座乗する Slrl遺伝子の点突然変異に起因していた。 SLRD1は、 Slrl遺 伝子の DELLAドメインの 1遺伝子変異に起因し、該遺伝子変異は Slrlタンパク質アミ ノ酸配列の 49位のパリンをメチォニンに変異させるものであった。 SLRD2は、 Slrl遺伝 子の TVHYNPドメインの 1遺伝子変異に起因し、該遺伝子変異は Slrlタンパク質ァミノ 酸配列の 106位のメチォニンをリシンに変異させるものであった。 SLRD3は、 Slrl遺伝 子の TVHYNPドメインの 1遺伝子変異に起因し、該遺伝子変異は Slrlタンパク質ァミノ 酸配列の 99位のロイシンをフエ-ルァラニンに変異させるものであった。 SLRD4は、 S1 rl遺伝子の SAWドメインの 1遺伝子変異に起因し、該遺伝子変異は Slrlタンパク質ァ ミノ酸配列の 576位のグリシンをパリンに変異させるものであった。
Slrl遺伝子の上記ドメインおよび上記突然変異部位を図 1に示す。
[0047] [実施例 3] F1植物体の作製
SLRD1と日本型正常品種との交雑 F1 (雑種第 1代)、および SLRD2とインド型正常品 種との交雑 F1 (雑種第 1代)を作製した。上記 2種の F1植物体の表現型は草丈に対し 不完全優性を示し、いずれも半矮性を示した。 日本型正常品種との F1植物体の写真 を図 3に、インド型正常品種との F1植物体の写真を図 4に示す。
産業上の利用可能性
[0048] 本発明により、優性の矮性形質を示すイネが提供された。本発明のイネは、倒伏し にくいため、風雨に強ぐ高い収穫量を期待することができる。また、本発明のイネの 矮性形質は優性遺伝することから、本発明のイネは半矮性の F1ハイブリッドイネの作 出の親本として最適である。

Claims

請求の範囲
[1] 突然変異誘発処理によって作出された、 Slrl遺伝子に変異を有する、優性の矮性形 質を示すイネ属植物
[2] Slrl遺伝子の変異力 Slrl遺伝子の DELLAドメイン、 TVHYNPドメイン、及び SAWドメ インカもなる群より選択される少なくとも一つのドメインに存在する変異である、請求 項 1に記載のイネ属植物。
[3] Slrl遺伝子の変異力 配列番号: 1記載のアミノ酸配列の 49位、 99位、 106位、および
576位のアミノ酸力 なる群より選択される少なくとも一つのアミノ酸を置換する変異で ある、請求項 1または 2に記載のイネ属植物。
[4] Slrl遺伝子の変異力 配列番号: 1記載のアミノ酸配列における 49位の Vから Mへの 置換変異、 99位の Lから Fへの置換変異、 106位の Mから Kへの置換変異、および 576 位の Gから Vへの置換変異より選択される少なくとも一つの置換変異である、請求項 1 または 2記載のイネ属植物。
[5] 矮性形質が、親品種の草丈の 80%以下の草丈となる矮性形質である、請求項 1から
4の 、ずれかに記載のイネ属植物。
[6] 下記 (a)から(c)の工程を含む、優性の矮性形質を示すイネ属植物のスクリーニング 方法。
(a)イネ属植物の種子、カルス、幼苗、植物体の一部から、 Slrl遺伝子を調製するェ 程
(b)上記 (a)工程で調製した Slrl遺伝子の変異を検出する工程
(c) Slrl遺伝子の変異が検出されたイネ属植物を選抜する工程
[7] 下記 (a)カゝら (c)の工程を含む、優性の矮性形質を示すイネ属植物の製造方法。
(a)イネ属植物の受精卵、種子、またはカルスに突然変異誘発処理を行う工程
(b)該突然変異誘発処理を行ったイネ属植物にっ 、て、請求項 6に記載のスクリー二 ング方法を実施する工程
(c) Slrl遺伝子の変異が検出されたイネ属植物の受精卵、種子、またはカルスから、 植物体を再生する工程
[8] 突然変異処理が NMU処理、ガンマ線照射、培養変異である、請求項 7に記載の方法
[9] 請求項 7または 8に記載の方法によって製造された、優性の矮性形質を示すイネ属 植物。
[10] 請求項 1、 2、 3、 4、 5または 9のいずれかに記載のイネ属植物の子孫またはクローン であるイネ属植物。
[11] 請求項 1、 2、 3、 4、 5、 9、または 10のいずれかに記載のイネ属植物の繁殖材料。
[12] Slrl遺伝子に変異を有する、矮性の形質を示すイネ属植物を、他のイネ属植物と交 配させることを特徴とする、半矮性イネ属植物の製造方法。
[13] 下記 (a)から (h)の 、ずれかに記載の単離されたポリヌクレオチド。
(a)配列番号: 1記載のアミノ酸配列における 49位の Vが Mに置換されたアミノ酸配列 を含むポリペプチドをコードするポリヌクレオチド
(b)配列番号: 1記載のアミノ酸配列における 99位の Lが Fに置換されたアミノ酸配列 を含むポリペプチドをコードするポリヌクレオチド
(c)配列番号: 1記載のアミノ酸配列における 106位の Mが Kに置換されたアミノ酸配 列を含むポリペプチドをコードするポリヌクレオチド
(d)配列番号: 1記載のアミノ酸配列における 576位の G力 に置換されたアミノ酸配 列を含むポリペプチドをコードするポリヌクレオチド
(e)配列番号: 2記載の塩基配列における 145位の G力 に置換された塩基配列を含 むポリヌクレオチド
(f)配列番号: 2記載の塩基配列における 295位の Cが Tに置換された塩基配列を含 むポリヌクレオチド
(g)配列番号: 2記載の塩基配列における 317位の Tが Aに置換された塩基配列を含 むポリヌクレオチド
(h)配列番号: 2記載の塩基配列における 1727位の Gが Tに置換された塩基配列を 含むポリヌクレオチド
[14] 配列番号 : 2記載の塩基配列力 なるポリヌクレオチドまたはその相補鎖に相補的で あり、配列番号: 2記載の塩基配列の 145位、 295位、 317位、および 1727位力 なる群 より選択されるいずれかの塩基を含む位置にハイブリダィズ可能なポリヌクレオチド。
[15] 配列番号 : 2に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチドまたはその相補鎖に相補的 な少なくとも 15ヌクレオチドを含むポリヌクレオチド。
[16] 請求項 13に記載のポリヌクレオチドを有するベクター。
[17] 請求項 13に記載のポリヌクレオチドまたは請求項 16に記載のベクターが導入された 細胞。
[18] 請求項 17に記載の細胞を有する形質転換植物体。
[19] 請求項 18に記載の形質転 ^¾物体の子孫またはクローンである植物体。
[20] 請求項 19に記載の形質転換植物体の繁殖材料。
[21] 下記 (a)および (b)の工程を含む、請求項 18に記載の形質転換植物体の製造方法
(a)請求項 13に記載のポリヌクレオチドまたは請求項 16に記載のベクターを植物細 胞に導入する工程
(b)該細胞から植物体を再生させる工程
[22] 請求項 13に記載の DNAを植物細胞内で発現させることを特徴とする、植物を矮ィ匕 する方法。
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