WO2018168016A1 - タバコ植物体とその製造方法 - Google Patents

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Abstract

葉たばこを収穫するための栽培に適したタバコ植物体を提供すること。本発明は、1次わき芽の発達を抑制する変異が導入されているタバコ植物体、当該タバコ植物体を入手する方法、ならびに当該タバコ植物体からの収穫物および当該収穫物の加工物である。

Description

タバコ植物体とその製造方法
 本発明は、葉たばこを収穫するための栽培に適したタバコ植物体、当該タバコ植物体を入手する方法、ならびに当該タバコ植物体からの収穫物および当該収穫物の加工物に関する。
 種子植物は、その生長過程において、種子の胚が発達して子葉および頂端分裂組織(shoot apical meristem)が形成される。上記頂端分裂組織の細胞分裂によって、葉原基(leaf primordium)が次々に形成され、葉原基の向軸側に腋生分裂組織(axillary meristem)が形成される。腋生分裂組織は、それから頂端分裂組織として機能して、わき芽(axillary Bud)になる。植物体の栄養成長時には、わき芽の発達は、通常、一時的に休眠状態にある(抑制されている)。主茎(primary shoot)の頂端分裂組織が、栄養成長状態から生殖成長状態に移行した場合、または死滅した場合に、わき芽の発達は、休眠状態から解放されて、促進される。わき芽の発達について、ナス科植物(例えば、トマトおよびタバコ)、他の植物(例えば、イネおよびシロイヌナズナ)において、複数の研究報告がある。
 葉を収穫するための栽培植物としてのタバコ植物は、その栽培において、収穫葉の質および量の向上(例えば、収穫葉の、内容成分の蓄積、成熟および展開)を目的として、心止め(花を付けた頂端部の茎の切除)が施される。心止めを施すと、タバコ植物は、葉の付け根(葉腋)などから旺盛にわき芽の発達を開始する。わき芽の発達は、栄養分を当然消費するので、収穫葉に供給される栄養分を相対的に減少させる。よって、わき芽の発達および伸長は、収穫葉の品質および収量の低下につながる。したがって、葉たばこを収穫するためのタバコ植物体の栽培において、わき芽は、除去または発達抑制などの処理を受ける。
 わき芽を除去する方法としては、手作業または機械による摘み取りが挙げられる。手作業による摘み取りには、莫大な労力(およびこれに伴う人件費の増大)、および低い効率性の問題がある。機械による摘み取りには、手作業に劣る作業の正確さのために植物体を損傷させる問題がある。また、わき芽を発達抑制する方法として、農薬が使用される。農薬の使用には、効果を持続させるための繰り返しの散布、植物体の生育への影響、農薬残留による収穫葉への影響、および残留農薬の検査コストの増大という問題がある。
 ここで、タバコ植物以外の植物におけるわき芽の発達に関して、非特許文献1~4に以下のような開示がある。
 ペチュニアのHAIRLY MERISTRM (HAM)遺伝子に変異を導入した変異体において、茎頂分裂組織に異所的にトライコームが形成されることが報告されている(非特許文献1)。このHAM遺伝子の、シロイヌナズナのオルソログであるLOST MERISTEMS (LOM)が、わき芽の形成が抑制されている変異体における、わき芽形成抑制の原因遺伝子として報告されている(非特許文献2)。シロイヌナズナにおいて少なくとも4遺伝子がHAMホモログと推定されており、HAM1と、2または3の他のHAMホモログとを同時に変異させると、変異の数の増加にしたがって、HAM1の単独変異より強くわき芽形成が抑制された(非特許文献2および3)。ペッパーのHAM遺伝子のホモログとして1種類が報告されており、当該遺伝子の変異によって、わき芽の形成が完全に抑制された(非特許文献4)。
Stuurman J, Jaggi F, Kuhlemeier C. (2002) Shoot meristem maintenance is controlled by a GRAS-gene mediated signal from differentiating cells. Genes & Development 16: 2213-2218. Schulze S, Schafer BN, Parizotto EA, Voinnet O, Theres K. (2010) LOST MERISTEMS genes regulate cell differentiation of central zone descendants in Arabidopsis shoot meristems The Plant Journal 64(4): 668-678. Engstrom EM, Andersen CM, Gumulak-Smith J, Hu J, Orlova E, Sozzani R, Bowman JL. (2011) Arabidopsis homologs of the petunia hairy meristem gene are required for maintenance of shoot and root indeterminacy. Plant Physiology 155(2): 735-750. David-Schwartz R, Borovsky Y, Zemach H, Paran I. (2013) CaHAM is autoregulated and regulates CaSTM expression and is required for shoot apical meristem organization in pepper. Plant Science 203-204: 8-16.
 しかし、上述の文献から知り得るのは、タバコ植物以外においてわき芽を低減させ得ることに過ぎない。よって、わき芽の発達に基づく問題を解消または軽減した、葉たばこを収穫するために栽培されるタバコ植物が、どのようにすれば得られるか否かは、不明である。
 本発明の課題は、葉たばこを収穫するための栽培に適したタバコ植物体、当該タバコ植物体を入手する方法、ならびに当該タバコ植物体からの収穫物および当該収穫物の加工物を提供することである。
 本発明者らは、上記課題に鑑みて、タバコ植物においてわき芽発達に関与すると予想される遺伝子を同定し、タバコ植物体において当該遺伝子を機能抑制した場合に得られる有利な影響を探索した結果として、本発明を完成するに至った。
 すなわち、本発明の一局面に係るタバコ植物体は、上記課題を解決するために、(1)~(3)の遺伝子:
(1)(a)ポリヌクレオチドもしくは(b)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(c)ポリヌクレオチドもしくは(d)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方;
(2)(e)ポリヌクレオチドもしくは(f)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(g)ポリヌクレオチドもしくは(h)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方;ならびに
(3)(i)ポリヌクレオチドもしくは(j)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(k)ポリヌクレオチドもしくは(l)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方
のうち少なくとも2遺伝子の機能抑制を引き起こす変異が、ゲノムに導入されており、
 上記機能抑制が、1次わき芽の発達を抑制し、
 上記(a)ポリヌクレオチドは、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(b)ポリヌクレオチドは、上記(a)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(c)ポリヌクレオチドは、配列番号2に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(d)ポリヌクレオチドは、上記(c)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(e)ポリヌクレオチドは、配列番号3に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(f)ポリヌクレオチドは、上記(e)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(g)ポリヌクレオチドは、配列番号4に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(h)ポリヌクレオチドは、上記(g)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(i)ポリヌクレオチドは、配列番号5に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(j)ポリヌクレオチドは、上記(i)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(k)ポリヌクレオチドは、配列番号6に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(l)ポリヌクレオチドは、上記(k)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドである、タバコ植物体である。
 また、本発明の一局面に係るタバコ植物体の製造方法は、(1)~(3)の遺伝子:
(1)(a)ポリヌクレオチドもしくは(b)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(c)ポリヌクレオチドもしくは(d)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方;
(2)(e)ポリヌクレオチドもしくは(f)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(g)ポリヌクレオチドもしくは(h)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方;ならびに
(3)(i)ポリヌクレオチドもしくは(j)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(k)ポリヌクレオチドもしくは(l)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方
のうち少なくとも2遺伝子の機能抑制を引き起こす変異を、タバコ植物体のゲノムに導入するステップを包含しており、
 上記機能抑制が、1次わき芽の発達を抑制し、
 上記(a)ポリヌクレオチドは、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(b)ポリヌクレオチドは、上記(a)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(c)ポリヌクレオチドは、配列番号2に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(d)ポリヌクレオチドは、上記(c)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(e)ポリヌクレオチドは、配列番号3に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(f)ポリヌクレオチドは、上記(e)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(g)ポリヌクレオチドは、配列番号4に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(h)ポリヌクレオチドは、上記(g)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(i)ポリヌクレオチドは、配列番号5に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(j)ポリヌクレオチドは、上記(i)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(k)ポリヌクレオチドは、配列番号6に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(l)ポリヌクレオチドは、上記(k)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドである、タバコ植物体の製造方法である。
 また、本発明の一局面に係る1次わき芽の発達が抑制されているタバコ植物体の決定方法は、
 タバコ植物体の一部を採取することによって、サンプルを入手する工程と、
 当該サンプルに含まれているゲノムDNA上にある以下の(1)~(3)の遺伝子:
(1)(a)ポリヌクレオチドもしくは(b)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(c)ポリヌクレオチドもしくは(d)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方;
(2)(e)ポリヌクレオチドもしくは(f)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(g)ポリヌクレオチドもしくは(h)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方;ならびに
(3)(i)ポリヌクレオチドもしくは(j)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(k)ポリヌクレオチドもしくは(l)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方
のうち少なくとも2遺伝子の機能抑制を引き起こす変異をゲノムから検出する工程と、
 上記変異が検出されたタバコ植物体を、1次わき芽の発達が抑制されているタバコ植物体として決定する工程とを包含しており、
 上記(a)ポリヌクレオチドは、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(b)ポリヌクレオチドは、上記(a)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(c)ポリヌクレオチドは、配列番号2に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(d)ポリヌクレオチドは、上記(c)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(e)ポリヌクレオチドは、配列番号3に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(f)ポリヌクレオチドは、上記(e)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(g)ポリヌクレオチドは、配列番号4に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(h)ポリヌクレオチドは、上記(g)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(i)ポリヌクレオチドは、配列番号5に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(j)ポリヌクレオチドは、上記(i)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(k)ポリヌクレオチドは、配列番号6に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(l)ポリヌクレオチドは、上記(k)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドである、決定方法である。
 本発明は、葉たばこを収穫するための栽培に適したタバコ植物体、当該タバコ植物体を入手する方法、ならびに当該タバコ植物体からの収穫物および当該収穫物の加工物を提供できるという効果を奏する。
タバコ植物体(T1個体)におけるNtLOM1のmRNA発現レベルを決定した結果を示す図である。 タバコ植物体(T1個体)におけるNtLOM2および3のmRNA発現レベルを決定した結果を示す図である。 タバコ植物体(T2個体)におけるNtLOM2および3のmRNA発現レベルを決定した結果を示す図である。 タバコ植物体(T2個体)におけるNtLOM2および3のmRNA発現レベルを決定した結果を示す図である。 本発明の一実施例に係るタバコ植物体におけるわき芽形成を評価した結果を示す図である。 本発明の他の実施例に係るタバコ植物体におけるわき芽形成を評価した結果を示す図である。 一比較例のタバコ植物体におけるわき芽形成を評価した結果を示す図である。 他の比較例のタバコ植物体におけるわき芽形成を評価した結果を示す図である。 他の比較例のタバコ植物体におけるわき芽形成を評価した結果を示す図である。 他の比較例のタバコ植物体における、NtLOM2および3の発現レベルならびにわき芽形成を評価した結果を示す図である。
 〔1.タバコ植物体〕
 本発明の一実施形態は、特定の3遺伝子のうち少なくとも2遺伝子の機能抑制を引き起こす変異が、ゲノムに導入されているタバコ植物体を提供する。ここで、上記機能抑制は、1次わき芽の発達を抑制する。
 特定の3遺伝子の具体例は、以下の(1)~(3)である。
(1)(a)ポリヌクレオチドもしくは(b)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(c)ポリヌクレオチドもしくは(d)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方;
(2)(e)ポリヌクレオチドもしくは(f)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(g)ポリヌクレオチドもしくは(h)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方;ならびに
(3)(i)ポリヌクレオチドもしくは(j)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(k)ポリヌクレオチドもしくは(l)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方。
 上記(1)~(3)の遺伝子に含まれている各ポリヌクレオチドは以下の通りである。上記(a)ポリヌクレオチドは、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドである。上記(b)ポリヌクレオチドは、上記(a)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドである。上記(c)ポリヌクレオチドは、配列番号2に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドである。上記(d)ポリヌクレオチドは、上記(c)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドである。上記(e)ポリヌクレオチドは、配列番号3に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドである。上記(f)ポリヌクレオチドは、上記(e)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドである。上記(g)ポリヌクレオチドは、配列番号4に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドである。上記(h)ポリヌクレオチドは、上記(g)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドである。上記(i)ポリヌクレオチドは、配列番号5に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドである。上記(j)ポリヌクレオチドは、上記(i)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドである。上記(k)ポリヌクレオチドは、配列番号6に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドである。上記(l)ポリヌクレオチドは、上記(k)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドである。
 上記タバコ植物体は、後述の実施例に示す通り、野生株植物と比べて、1次わき芽の数もしくは重量の減少(例えば、野生株植物の1/2以下)を示すか、または1次わき芽を生じない。つまり、上記タバコ植物体からわき芽を除去する作業は、1回で済むか、または必要とされない。したがって、葉たばこを収穫するためのタバコ植物体の栽培における従来のわき芽処理と比較して、数分の1以下の労力で済む。
 本明細書に使用される場合、「タバコ植物体」および「タバコ」は、個体全体(例えば、成体、苗および種子)、組織(例えば、葉、茎、花、根、生殖器官、胚およびこれらの一部など)、およびこれらの乾燥物を包含している。
 本明細書に使用される場合、「わき芽(axillary bud)」は、葉原基(leaf primordium)の葉腋(leaf axil)部に形成される腋生分裂組織(axillary meristem)から生じる、芽(bud)および当該芽が発達したシュートの両方を指す。わき芽は、心止め後において、1次わき芽(primary axillary bud)、2次わき芽(secondary axillary bud)および3次わき芽(tertiary axillary bud)の順にしたがって、同じ葉の付け根に発達する。まず、心止め後に、1次わき芽が発達し、1次わき芽を除去すると、続いて2次わき芽が発達する。わき芽の「発達」は、上記腋生分裂組織から分化した状態に留まっていたわき芽が、茎頂の除去などによって活発な活動を始め、生長および伸長することを意味する。
 わき芽の「数または重量」は、1個体における発達した1次わき芽の数または採取した1次わき芽の総重量(新鮮重量)を意味し、本明細書では1次わき芽を計測の主な対象にしている。
 本明細書に使用される場合、「(アミノ酸配列の)配列同一性」は、基準となる(アミノ酸)配列に対して、言及されている(アミノ酸)配列が一致している割合を意味する。ここで、配列の一致していない部分は、(アミノ酸残基の)置換、付加、欠失または挿入が存在している部分である。
 ここで、配列表に記載したアミノ酸配列を用いてポリペプチドを特定する記載「~に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチド」は、野生型ポリペプチドを意味する。当該野生型ポリペプチドは、後述のタバコ属植物に通常存在しているポリペプチドを意味する。本明細書において、「ポリペプチド」および「タンパク質」は、実質的に同一の意味を有しており、交換可能に使用され得る。
 したがって、タバコ植物体において存在量の減少しているポリペプチドは、配列表に示したそれぞれのアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドであればよく、当該配列同一性は、より高い割合(例えば、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%以上)であることが好ましい。
 ポリペプチドの「存在量の減少」は、野生型ポリペプチドの存在量を基準にして、70%以下、60%以下、50%以下、40%以下、30%以下、20%以下、10%以下、5%以下、または1%以下の当該ポリペプチドの存在を意味する。上記野生型ポリペプチドの存在量を基準にした上記ポリペプチドの存在量は、1次わき芽の数または重量の減少を結果としてもたらす上述の値から、適宜選択され得る。
 なお、上記タバコ植物体における上述のポリペプチドの存在量の減少は、当該タバコ植物体から得られる、培養細胞、カルス、プロトプラスト、種子、および子孫において、遺伝的に安定して受け継がれていることが好ましい。したがって、上記タバコ植物体は、人為的な操作を介して生成された培養細胞、カルス、プロトプラスト、種子または子孫から発生した個体であり得、当該個体を得るためのこれらの材料は、本発明の範囲に包含される。
 上記タバコ植物体は、交配によって得られた育種後代をさらに包含し得る。イネ、コムギ、オオムギ、ダイズをはじめ、多くの植物種において変異体を用いた育種が行われている。例えば、変異原を用いて処理した変異体集団から単離した変異体は、対象とする遺伝子以外に多数の変異を有している。そのため一般的には、余分な変異を除くために戻し交雑を行う。この交雑において、優良な形質を保有している栽培品種と、上記変異体を交配させることによって、当該変異体の有している所望の形質(抑制された1次わき芽の発達)を、既存の栽培品種に導入することができる。このようにして得られた育種後代は、既存の栽培品種に高い付加価値を付与した品種であり得る。
 ここで、上記変異体の所望の形質は、ゲノム上の複数の位置(例えば、複数の遺伝子)に導入された変異に由来する。したがって、当該変異を有している個体の選抜をあらかじめ行っておくことが、効率的な戻し交雑に必須である。個体の選抜には、個体における上記変異の有無、および当該変異がホモ接合型またはヘテロ接合型であることを簡便に検出可能であれば、有利である。当該検出は、遺伝子における変異を検出するための、後述する方法にしたがって実施可能である。以上の観点とは別に、栽培品種への戻り率(ゲノム全領域に占める栽培品種由来のゲノム領域の割合)の高い系統を、より少ない交雑回数によって得ることが好ましい。より少ない交雑回数の実現する手法としては、上記変異体および既存の栽培品種の間において多型を示すバックグラウンドマーカーを用いたMAS(Marker Assisted Selection)が挙げられる。多型を示すバックグラウンドマーカーとして、タバコにおいて知られているSNPまたはSSR(Simple Sequence Repeat)を利用し得る。既存のマーカーの他に、交雑に用いる変異体および既存の栽培品種のゲノム配列を決定し、かつ比較することによって、塩基配列の差異、およびゲノム上にある反復配列の数の差異を特定できれば、これらの差異を、新たなマーカーとして利用可能である。
 以下の説明において、遺伝子およびゲノムに関して、Nicotiana tabacum(N.tabacum)を基準にして説明する。以下の説明における基準であるNicotiana tabacum(N.tabacum)は、複二倍体であり、祖先種であるNicotiana sylvestris由来のゲノム(Sゲノム)およびNicotiana tomentosiformis由来のゲノム(Tゲノム)の両方を有する。N.tabacumにおいて、同一の名称によって表される遺伝子は、ほとんどの場合、SおよびTゲノムのそれぞれに存在している。上記3遺伝子のそれぞれは、Sゲノムに2つ、Tゲノムに2つの対立遺伝子(すなわち、N.tabacumのゲノム上に計4つ)を有している。
 なお、タバコ植物体について、種間において実質的に同じ機能を果たすポリペプチドをコードする遺伝子の一部(すべてではない)の、コード領域における塩基配列は、栽培品種間に1~数%、栽培品種および近縁野生種の間に約10%以下の差異を有し得る。
 配列番号1に示されるアミノ酸配列を有しているポリペプチドは、例えば、配列番号7に示されている塩基配列を有しているポリヌクレオチドによってコードされている。配列番号2に示されるアミノ酸配列を有しているポリペプチドは、例えば、配列番号8に示されている塩基配列を有しているポリヌクレオチドによってコードされている。これらのポリヌクレオチドは、後述の実施例に示されているNtLOM3のcDNAに該当し、配列番号7は、SゲノムのNtLOM3のcDNA配列を、配列番号8は、TゲノムのNtLOM3のcDNA配列をそれぞれ示している。配列番号13および14はそれぞれ、NtLOM3遺伝子のSゲノムおよびTゲノムにおける塩基配列を示している。
 配列番号3に示されるアミノ酸配列を有しているポリペプチドは、例えば、配列番号9に示されている塩基配列を有しているポリヌクレオチドによってコードされている。配列番号4に示されるアミノ酸配列を有しているポリペプチドは、例えば、配列番号10に示されている塩基配列を有しているポリヌクレオチドによってコードされている。これらのポリヌクレオチドは、後述の実施例に示されているNtLOM2のcDNAに該当し、配列番号9は、SゲノムのNtLOM2のcDNA配列を、配列番号10は、TゲノムのNtLOM2のcDNA配列をそれぞれ示している。配列番号15および16はそれぞれ、NtLOM2遺伝子のSゲノムおよびTゲノムにおける塩基配列を示している。
 配列番号5に示されるアミノ酸配列を有しているポリペプチドは、例えば、配列番号11に示されている塩基配列を有しているポリヌクレオチドによってコードされている。配列番号6に示されるアミノ酸配列を有しているポリペプチドは、例えば、配列番号12に示されている塩基配列を有しているポリヌクレオチドによってコードされている。これらのポリヌクレオチドは、後述の実施例に示されているNtLOM1のcDNAに該当し、配列番号11は、SゲノムのNtLOM1のcDNA配列を、配列番号12は、TゲノムのNtLOM1のcDNA配列をそれぞれ示している。配列番号17および18はそれぞれ、NtLOM1遺伝子のSゲノムおよびTゲノムにおける塩基配列を示している。
 ここで、相同遺伝子を単離するための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, Vol. 98, 503, 1975)やポリメラーゼ連鎖反応(PCR)技術(Saiki, R. K., et al. Science, vol. 230, 1350-1354, 1985, Saiki, R. K. et al. Science, vol.239, 487-491,1988)が挙げられる。したがって、当業者は、例えば、配列番号7に示されている塩基配列を有しているポリヌクレオチドもしくはその一部をプローブとしてか、または当該ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件において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、種々の植物から(1)の遺伝子の相同遺伝子を容易に単離し得る。同様にして、配列番号8に示されている塩基配列を有しているポリヌクレオチドもしくはその一部を用いて、種々の植物から(1)の遺伝子の相同遺伝子を容易に単離し得る。これらの説明に接した当業者であれば、(2)の遺伝子の相同遺伝子を、配列番号9または10の塩基配列(の一部)に基づいて、容易に単離し得るし、(3)の遺伝子の相同遺伝子を、配列番号11または12(の一部)に基づいて、容易に単離し得る。
 ここで、ストリンジェントな条件は、いわゆる塩基配列に特異的な2本鎖のポリヌクレオチドは形成されるが、非特異的な2本鎖のポリヌクレオチドの形成が著しく抑制される条件をいう。換言すれば、相同性が高い核酸同士のハイブリッド、例えばプローブと完全一致した2本鎖ポリヌクレオチドの融解温度(Tm値)から15℃、好ましくは10℃、更に好ましくは5℃低い温度までの範囲の温度でハイブリダイズする条件ともいえる。例えば、一般的なハイブリダイゼーション用緩衝液中で、68℃、20時間の条件でハイブリダイズする条件を挙げることができる。一例を示すと、0.25M Na2HPO4,pH7.2,7%SDS,1mM EDTA,1×デンハルト溶液からなる緩衝液中で温度が60~68℃、好ましくは65℃、さらに好ましくは68℃の条件下で16~24時間ハイブリダイズさせ、さらに20mMNa2HPO4,pH7.2,1%SDS,1mM EDTAからなる緩衝液中で温度が60~68℃、好ましくは65℃、さらに好ましくは68℃の条件下で15分間の洗浄を2回行う条件を挙げることができる。他の例としては、25%ホルムアミド、より厳しい条件では50%ホルムアミド、4×SSC(塩化ナトリウム/クエン酸ナトリウム)、50mM Hepes pH7.0、10×デンハルト溶液、20μg/ml変性サケ精子DNAを含むハイブリダイゼーション溶液中、42℃で一晩プレハイブリダイゼーションを行った後、標識したプローブを添加し、42℃で一晩保温することによりハイブリダイゼーションを行う。その後の洗浄における洗浄液および温度条件は、「1×SSC、0.1%SDS、37℃」程度で、より厳しい条件としては「0.5×SSC、0.1%SDS、42℃」程度で、さらに厳しい条件としては「0.2×SSC、0.1%SDS、65℃」程度で実施することができる。このようにハイブリダイゼーションの洗浄の条件が厳しくなるほどプローブ配列と高い相同性を有するDNAの単離を期待し得る。ただし、上記SSC、SDSおよび温度の条件の組み合わせは例示であり、当業者であれば、ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーを決定する上記若しくは他の要素(例えば、プローブ濃度、プローブの長さ、ハイブリダイゼーション反応時間など)を適宜組み合わせることにより、上記と同様のストリンジェンシーを実現することが可能である。例えば、当業者であれば、Molecular Cloning(Sambrook, J. etal., Molecular Cloning :a Laboratory Manual 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, 10 Skyline Drive Plainview, NY (1989))等を参照することにより、こうした遺伝子を容易に取得することができる。
 遺伝子を特定する言及として、本明細書に使用される場合、「(前者)・・・遺伝子、および(後者)・・・遺伝子の、少なくとも一方」は、以下の遺伝子(の組合せ)のいずれかを意味している。
(前者)の遺伝子(Sゲノム上の遺伝子);
(後者)の遺伝子(Tゲノム上の遺伝子);ならびに
(前者)の遺伝子(Sゲノム上の遺伝子)、および(後者)の遺伝子(Tゲノム上の遺伝子)の組合せ。
 したがって、上記(1)~(3)の遺伝子のうち、2遺伝子に変異が導入されている特定の実施形態において、上記タバコ植物体は、1遺伝子につき、Sゲノムにある2つの対立遺伝子のうち1つ以上(1つまたは2つ)およびTゲノムにある2つの対立遺伝子のうち1つ以上(1つまたは2つ)から、選択される1つ以上の対立遺伝子に上述の変異を有している。つまり、上記特定の実施形態に係る上記タバコ植物体は、ゲノム上のNtLOM1~3から選択される2遺伝子に変異を有している。
 上述の通り、タバコ植物体は、TゲノムおよびSゲノムのそれぞれに1組(2つ)の遺伝子を有している場合が多い。よって、当該遺伝子の機能を、当該遺伝子に対する変異の導入によって完全に消失させるには、TゲノムおよびSゲノムにあるすべて(4つ)の遺伝子に変異を導入する必要がある。ただし、1遺伝子の機能を変異によって完全に消失させたタバコ植物体において、1次わき芽の発達は抑制されない(後述の比較例を参照)。
 ここで、本発明の一実施形態であるタバコ植物体は、少なくとも2遺伝子に変異を有していることが好ましく、2遺伝子に変異を有していることがより好ましい。より好ましいタバコ植物体において、変異を導入する対象である対立遺伝子の数は、計8つである。好ましいタバコ植物体において、8つの対立遺伝子のすべてに変異が導入されている必要はない。1次わき芽の発達の抑制が、例えば、8つの対立遺伝子のうち、6つ以上(6つまたは7つ)の対立遺伝子に変異が導入されているタバコ植物体において認められ得るからである。
 後述する実施例に示す通り、上記タバコ植物体において変異が導入されている2遺伝子は、NtLOM2および3の組合せであることが特に好ましい。これらの組合せに係る一実施形態において、上記タバコ植物体は、2遺伝子のうち、6つの対立遺伝子に変異を有しており、2つの対立遺伝子に変異を有していない。当該実施形態において、上記タバコ植物体は、NtLOM2の4つの対立遺伝子およびNtLOM3の2つの対立遺伝子;NtLOM2の3つの対立遺伝子およびNtLOM3の3つの対立遺伝子;またはNtLOM2の2つの対立遺伝子およびNtLOM3の4つの対立遺伝子に、変異を有している。
 本明細書に使用される場合、「遺伝子の機能抑制」は、ゲノム上にある遺伝子が本来の機能を発揮しない状態を意味する。したがって、「遺伝子の機能抑制」は、「遺伝子の破壊」、「遺伝子の変異」および当該遺伝子以外(外来遺伝子を包含する)による当該「遺伝子の発現抑制」を包含する用語である。
 「遺伝子の破壊」は、ゲノム上に本来ある遺伝子が存在しないこと、またはゲノム上にある遺伝子から転写産物が生成されないことを意味する。「遺伝子の変異」は、本来の機能的なポリペプチドが生成されない遺伝子の変異(機能の低下もしくは欠損)、機能的なポリペプチドが生成されるものの、生成される量が低下する遺伝子の変異、または機能的なポリペプチドが生成されるものの、当該ポリペプチドの安定性が低下する遺伝子の変異などを意味している。「遺伝子の発現抑制」は、当該遺伝子の塩基には変化を生じていないが、遺伝子の転写もしくは翻訳機能(mRNAへの転写からそれに続くポリペプチドへの翻訳まで)が他の因子を介して修飾されて、ポリペプチドの生成量が低下しているか、またはポリペプチドの生成が生じていない状態などを意味する。「遺伝子の発現抑制」は、例えば、当該遺伝子から転写されるmRNAの分解によって生じ得る。
 本明細書に使用される場合、「変異」は、本願の属する技術分野において通常に理解される意味を有しており、例えば、野生型のゲノム上にある塩基、または野生型ポリペプチドにあるアミノ酸残基の、任意の変化(例えば、置換、欠失、挿入、付加、重複、逆位または転座など)を意味する。したがって、「遺伝子の変異」は、本来の機能的なポリペプチドが生成されない遺伝子の変異、ポリペプチドが生成されるものの、生成される量が低下する遺伝子の変異、ポリペプチドが生成されるものの、ポリペプチドの安定性が低下する遺伝子の変異、遺伝子(コード領域、または非翻訳領域を含んでいる全長)の喪失、または遺伝子からの転写が抑制される変異(転写制御領域または転写開始領域の欠失など)などを意味している。
 置換によって機能を欠損させる場合、プロモーター配列(コード領域を基準にして上流(5’側)にある配列、および下流(3’側)にある配列が挙げられる)、5’非翻訳領域および3’非翻訳領域、イントロンの両端にある保存配列(5’GT-AG3’)、ならびにコード領域の少なくとも1つに、当該置換が存在し得る。
 例えば、ある遺伝子のプロモーター配列、5’非翻訳領域および3’非翻訳領域にある、遺伝子発現調節に重要な塩基配列における置換は、当該遺伝子の転写活性の低下または当該遺伝子からの転写産物の安定性の低下を生じる。これらの低下はいずれも、上記遺伝子からの転写産物の減少にともなって、翻訳産物の減少を生じ得る。イントロンの保存配列における置換は、mRNAのスプライシング異常を引き起こすことによって、不要なイントロンが付加または挿入されている異常なmRNAを生じる。異常なmRNAは、例えばフレームシフトによって、異常な翻訳産物を生じさせるか、または翻訳終結しない。
 コード領域にある置換は、不完全長の翻訳産物または本来の機能を維持していない翻訳産物を生じ得る。不完全長の翻訳産物は、アミノ酸をコードしているコドンのストップコドンへの、当該置換による変換(ナンセンス変異)に起因して生じる。不完全長の翻訳産物は、本来の翻訳産物と比べて、C末端のアミノ酸残基を含んでいる連続する1アミノ酸残基以上を欠失している。ナンセンス変異は、本来のストップコドンの上流にある任意のコドンに生じており、本来のストップコドンから、1コドン以上を挟んだ上流にあることが好ましい。本来の機能を損なっている翻訳産物は、アミノ酸置換によって生じる。当該翻訳産物は、立体構造の変化、または機能ドメインとしての機能の低下などを起こしている。上記アミノ酸置換は、翻訳産物の機能を変化させる高い可能性を有している非保存的置換であることが好ましい。非保存的置換は、電荷または疎水性の異なるアミノ酸への置換(例えば、塩基性アミノ酸から酸性アミノ酸、極性アミノ酸から非極性アミノ酸への置換)、ならびにかさ(立体的な大きさ)の異なる側鎖を有しているアミノ酸への置換などが挙げられる。
 置換以外の変異(欠失および挿入など)が、プロモーター配列、5’非翻訳領域および3’非翻訳領域内に生じると、置換と同様に、転写活性または安定性の低下による転写産物量の低減、およびポリペプチドの量の低減が、結果として起こり得る。イントロンの保存配列への置換以外の変異はまた、置換と同様に、本来と異なるアミノ酸配列を有しているポリペプチドの翻訳を生じさせ得る。コード領域への置換以外の変異はまた、アミノ酸残基の欠失もしくは挿入(3の倍数の、連続する塩基の欠失または挿入によって生じる)、またはフレームシフトによって本来と異なるアミノ酸配列を有しているポリペプチドの翻訳を生じ得る。また、その遺伝子全体を含んでいる大きな欠失または当該遺伝子への大きな断片の挿入は、当該遺伝子の発現自体を喪失させ得る。
 上記遺伝子の変異または破壊の結果として生じた個体は、本明細書においてタバコ植物体の変異体(単に変異体と記載する)と呼ばれる。上記変異体は、SゲノムおよびTゲノムのいずれかに上述の変異を有し得、SゲノムおよびTゲノムの両方に上述の変異を有していることが好ましい。なお、機能を欠損させるための変異は1遺伝子に1種の変異を有しても良いし、複数の変異を有していても良く、変異の種類は問わない。SゲノムおよびTゲノムのそれぞれに2つずつある計4つの対立遺伝子の変異は、同じでも良いし、異なっていても良い。
 上記遺伝子の発現抑制は、当該遺伝子からmRNAへの転写の抑制、当該遺伝子からmRNAを介したポリペプチドへの翻訳の抑制(例えば、当該mRNAの分解)、および翻訳されたポリペプチドの機能の抑制を包含している。転写の抑制は、上記遺伝子からの転写を促進する転写因子の阻害、および転写開始因子の上記遺伝子へのアクセス阻害などによって実現され得る。翻訳の抑制は、アンチセンスRNA分子、RNAi分子、または共抑制分子を用いて実現され得る。ポリペプチドの機能の抑制は、機能的なポリペプチドとの結合によって当該ポリペプチドの機能を阻害する分子(例えば、デコイ核酸、リボザイム、抗体および阻害ペプチド)によって実現され得る。
 上記(転写、翻訳またはポリペプチドの機能の)抑制は、例えば、当該抑制を実現するための分子を植物体に直接に導入すること、または当該分子をコードする核酸分子を植物体に導入すること(植物体の形質転換)によって、実現され得る。ここで、植物体の形質転換の結果として、上記核酸分子は、当該植物体のゲノムにおける1つ以上の任意の領域に組み込まれる。上記抑制が実現される限り、植物体の形質転換の結果として、上記核酸分子が、SゲノムおよびTゲノムの両方に組み込まれている必要はない。
 上記タバコ植物体において、上記機能抑制は、野生株植物と比べたときの、上記少なくとも2遺伝子の発現産物であるポリペプチドの存在量の減少であることが好ましい。詳細には、当該存在量は、上記野生型ポリペプチドをコードする遺伝子の発現抑制を引き起こす変異に基づいて減少している。上述の通り、当該変異は、上記タバコ植物体のゲノム上に存在すればよい。
 配列番号1、2、3、4、5または6に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドは、野生株植物に存在するポリペプチド(またはそのバリアント)である。したがって、上記タバコ植物体は、上記ポリペプチドの存在量が野生株植物と比べて減少しているので、野生株植物の有している上記機能と比べて劣っている。当該機能は、例えば、野生株植物における、腋生分裂組織を形成する機能、腋生分裂組織からわき芽に分化する機能、またはわき芽の発達能を維持するか、もしくは向上させる機能である。
 上記タバコ植物体において、上記機能抑制は、野生株植物と比べたときの、上記少なくとも2遺伝子の発現産物であるポリペプチドの翻訳量の減少であることが好ましい。ポリペプチドの翻訳は、mRNAの減少(mRNA自身の不安定性、mRNAの分解促進もしくはmRNAの転写の抑制などのmRNAの存在量などに起因する)またはmRNAからの翻訳量の減少(翻訳構成要素(tRNAおよびリボソーム)の欠乏、リクルートの阻害、または機能的な欠損などに起因する)に基づいて生じる。
 上記タバコ植物体において、上記機能抑制は、野生株植物と比べたときの、上記少なくとも2遺伝子からのmRNAの転写量の減少であることが好ましい。mRNAの転写量の減少は、例えば、遺伝子からのmRNAへの転写の抑制によって生じる。転写の抑制は、上記遺伝子に対する変異の導入の結果として生じる、転写開始因子の当該遺伝子へのアクセス阻害などによって実現され得る。
 上記タバコ植物体において、上記機能抑制は、上記少なくとも2遺伝子から転写されたmRNAの分解の促進であることが好ましい。mRNAの分解は、mRNAを分解する外来因子の存在、mRNAを分解する内因性の構成要素の活性化、またはmRNAにおける分解促進配列の存在などによって引き起こされ得る。
 上記タバコ植物体において、上記変異は、上記少なくとも2遺伝子から転写されたmRNAの分解を促進する因子を発現するポリヌクレオチドの、上記少なくとも2遺伝子の存在する領域外への挿入であることが好ましい。
 上記因子は、アンチセンスRNA分子、RNAi分子または共抑制分子であることが好ましい。
 上記少なくとも2遺伝子の変異または破壊は、自然突然変異、変異原処理、遺伝子の組換え、ゲノム編集または遺伝子ノックアウトの結果として生じていることが好ましい。上記少なくとも2遺伝子の自然突然変異は、複製エラーおよび遺伝子の損傷によって一般的に生じる。当該損傷の原因は、天然に存在するか、もしくは人工的に生成された後に自然環境に留まっている公知の変異原(例えば、放射線、紫外線もしくは変異誘導物質(例えばEMSなど))への暴露などである。上記少なくとも2遺伝子の変異原処理は、上記変異原をタバコ植物体に対して人為的に作用させること(および必要に応じて遺伝子修復機能の抑制との組合せ)によって、実施され得る。上記少なくとも2遺伝子の組換えは、公知の遺伝子組換え手法にしたがって、標的遺伝子の一部または全部を組換え配列によって相同的に組み換えることによって実施され得る。上記遺伝子のゲノム編集は、公知の技術(例えば、zinc-finger nucleases:ZFN、transcription activator-like effector nucleases:TALEN、およびCRISPR/Cas9 systemなど)によって実施され得る。上記遺伝子ノックアウトは、公知のトランスポザーゼを利用した遺伝子の転移、またはT-DNAの挿入などによって、実施され得る。
 以上において説明した種々の変異は、例えば以下に示す各遺伝子の公知のゲノム配列を参照した当業者によって、タバコ植物体に対して容易に導入され得る。すなわち、これらの配列情報に基づいて、本発明の概念に包含される種々のタバコ植物体のゲノムに存在する、変異を導入すべき領域が適宜決定され得る。
NtLOM1:(Sゲノム)Sol Genomics Network (SOL) accession #Ntab-TN90-AYMY-SS11024、および(Tゲノム)Sol Genomics Network (SOL) accession #Ntab-TN90-AYMY-SS12340
NtLOM2:(Sゲノム)Sol Genomics Network (SOL) accession #Ntab-TN90-AYMY-SS9212、および(Tゲノム)Sol Genomics Network (SOL) accession #Ntab-TN90-AYMY-SS8
NtLOM3:(Sゲノム)Sol Genomics Network (SOL) accession #Ntab-TN90-AYMY-SS9212、および(Tゲノム)Sol Genomics Network (SOL) accession #Ntab-TN90-AYMY-SS8。
 上記タバコ植物体は、タバコ属植物であれば特に限定されず、タバコ属植物としては、タバコ(Nicotiana)属に属する植物であれば特に限定されず、例えば、ニコチアナ・アカウリス(Nicotiana acaulis)、ニコチアナ・アカミナタ(Nicotiana acuminata)、ニコチアナ・アカミナタ・ヴァリエーション・ムルツユロラ(Nicotiana acuminata var. multzjlora)、ニコチアナ・アフリカナ(Nicotiana africana)、ニコチアナ・アラタ(Nicotiana alata)、ニコチアナ・アンプレクシカウリス(Nicotiana amplexicaulis)、ニコチアナ・アレンツィイ(Nicotiana arentsii)、ニコチアナ・アテヌアタ(Nicotiana attenuata)、ニコチアナ・ベナビデシイ(Nicotiana benavidesii)、ニコチアナ・ベンサミアナ(Nicotiana benthamiana)、ニコチアナ・ビゲロビイ(Nicotiana bigelovii)、ニコチアナ・ボナリエンシス(Nicotiana bonariensis)、ニコチアナ・カビコラ(Nicotiana cavicola)、ニコチアナ・クレベランディイ(Nicotiana clevelandii)、ニコチアナ・コルディフォリア(Nicotiana cordifolia)、ニコチアナ・コリンボサ(Nicotiana corymbosa)、ニコチアナ・デブネイ(Nicotiana debneyi)、ニコチアナ・エクセルシオール(Nicotiana excelsior)、ニコチアナ・フォゲッチアナ(Nicotiana forgetiana)、ニコチアナ・フラグランス(Nicotiana fragrans)、ニコチアナ・グラウカ(Nicotiana glauca)、ニコチアナ・グルチノサ(Nicotiana glutinosa),ニコチアナ・グッドスピーディイ(Nicotiana goodspeedii)、ニコチアナ・ゴセイ(Nicotiana gossei)、ニコチアナ・イングルバ(Nicotiana ingulba)、ニコチアナ・カワカミイ(Nicotiana kawakamii)、ニコチアナ・ナイチアナ(Nicotiana knightiana)、ニコチアナ・ラングスドルフィ(Nicotiana langsdorfi)、ニコチアナ・リニアリス(Nicotiana linearis)、ニコチアナ・ロンギフロラ(Nicotiana longiflora)、ニコチアナ・マリチマ(Nicotiana maritima)、ニコチアナ・メガロシフォン(Nicotiana megalosiphon)、ニコチアナ・ミエルシイ(Nicotiana miersii)、ニコチアナ・ノクチフロラ(Nicotiana noctiflora)、ニコチアナ・ヌディカウリス(Nicotiana nudicaulis)、ニコチアナ・オブツシフォリア(Nicotiana obtusifolia)、ニコチアナ・オクシデンタリス(Nicotiana occidentalis)、ニコチアナ・オクシデンタリス・サブスピーシーズ・ヘスペリス(Nicotiana occidentalis subsp. Hesperis)、ニコチアナ・オトフォラ(Nicotiana otophora)、ニコチアナ・パニクラタ(Nicotiana paniculata)、ニコチアナ・パウクツユロラ(Nicotiana pauczjlora)、ニコチアナ・ペチュニオイデス(Nicotiana petunioides)、ニコチアナ・プランバギニフォリア(Nicotiana plumbaginifolia)、ニコチアナ・クアドリヴァルヴィス(Nicotiana quadrivalvis)、ニコチアナ・レイモンディイ(Nicotiana raimondii)、ニコチアナ・レパンダ(Nicotiana repanda)、ニコチアナ・ロズラタ(Nicotiana rosulata)、ニコチアナ・ロズラタ・サブスピーシーズ・イングルバ(Nicotiana rosulata subsp. Ingulba)、ニコチアナ・ロツンディフォリア(Nicotiana rotundifolia)、ニコチアナ・ルスチカ(Nicotiana rustica)(マルバタバコ)、ニコチアナ・セッチェルリイ(Nicotiana setchellii)、ニコチアナ・シムランス(Nicotiana simulans),ニコチアナ・ソラニフォリア(Nicotiana solanifolia)、ニコチアナ・スペガウイニイ(Nicotiana spegauinii)、ニコチアナ・ストックトニイ(Nicotiana stocktonii)、ニコチアナ・スアヴェオレンス(Nicotiana suaveolens)、ニコチアナ・シルベストリス(Nicotiana sylvestris)、ニコチアナ・タバカム(Nicotiana tabacum)、ニコチアナ・チルシフロラ(Nicotiana thyrsiflora)、ニコチアナ・トメントサ(Nicotiana tomentosa)、ニコチアナ・トメントシフォミス(Nicotiana tomentosifomis)、ニコチアナ・トリゴノフィラ(Nicotiana trigonophylla)、ニコチアナ・アンブラティカ(Nicotiana umbratica)、ニコチアナ・アンドゥラタ(Nicotiana undulata)、ニコチアナ・ベルンチナ(Nicotiana velutina)、ニコチアナ・ウィガンディオイデス(Nicotiana wigandioides)、およびタバコ属植物のハイブリッドなどが挙げられる。中でもニコチアナ・ベンサミアナ、ニコチアナ・ルスチカおよびニコチアナ・タバカムがより好ましく、葉たばこ生産の原料として用いられるニコチアナ・ルスチカおよびニコチアナ・タバカムが特に好ましい。
 〔2.タバコ植物体の製造方法〕
 1つの局面において、本発明は、上述のタバコ植物体の製造方法を提供する。上記製造方法は、上述した3遺伝子のうち少なくとも2遺伝子の機能抑制を引き起こす変異を、当該タバコ植物体のゲノムに導入するステップを包含している。
 上記導入するステップは結果として、当該変異によって引き起こされる上記遺伝子の機能抑制を介して、1次わき芽の発達を抑制する。上記遺伝子の機能抑制を介した、1次わき芽の発達を抑制することの概要については、上述の通りである。よって、上記ステップを実施するための具体例として、ベクターを用いたタバコ植物体の形質転換を介した遺伝子の発現抑制および遺伝子への変異の導入を挙げて以下に説明する。
 遺伝子の発現抑制または遺伝子への変異の導入を目的としたタバコ植物の形質転換に使用されるベクターとしては、ベクター内に挿入されたポリヌクレオチドを植物細胞内で発現させることが可能なベクターであれば特に限定されない。当該ベクターとしては、例えば、アグロバクテリウムを介して植物細胞に目的のポリヌクレオチドを導入することができる、pBI系、pPZP系、およびpSMA系のベクターなどが好適に用いられる。特に、バイナリーベクター系(pBIG、pBIN19、pBI101、pBI121、pBI221、およびpPZP202など)のプラスミドが好ましい。
 遺伝子の発現抑制をRNAiによって実現する場合、標的遺伝子の発現をRNAiによって抑制するために使用されるRNAiトリガー配列が、上記ベクターに挿入される。当該RNAiトリガー配列は、例えば、配列番号1、2、3、4、5もしくは6に示されるアミノ酸配列を有しているポリペプチドをコードするポリヌクレオチド(0.1~1%の置換を有し得る)の一部、または配列番号7、8、9、10、11もしくは12を有しているポリヌクレオチド(0.1~1%の置換を有し得る)の一部である、連続する少なくとも21~30塩基(例えば、21塩基以上、22塩基以上、23塩基以上、24塩基以上、25塩基以上、26塩基以上、27塩基以上、28塩基以上、29塩基以上、および30塩基以上)の塩基配列に示されるポリヌクレオチド(センスRNA部分)、ならびに当該ポリヌクレオチドと相補的な塩基配列に示されるポリヌクレオチド(アンチセンスRNA部分)である。上述の「連続する少なくとも21~30塩基」の塩基配列は、より詳細には、連続する21塩基以上、23塩基以上、25塩基以上、30塩基以上、35塩基以上、40塩基以上、45塩基以上、50塩基以上、60塩基以上、70塩基以上、80塩基以上、90塩基以上、または100塩基以上の塩基配列を意味する。
 上述の通り、本発明に係るタバコ植物体における遺伝子の発現抑制は、遺伝的に受け継がれていることが好ましい。したがって、上記RNAiトリガー配列は、上記タバコ植物体のゲノムに組み込まれていることが好ましい。
 異なる遺伝子が発現抑制されている2つのタバコ植物体を交配することによって、同時に複数の遺伝子が発現抑制されているタバコ植物体を入手し得る。また、複数の異なる遺伝子を同時に発現抑制し得る形質転換を実施した後に、複数の異なる遺伝子が同時に発現抑制されているタバコ植物体を選抜することによって、複数の遺伝子が同時に発現抑制されているタバコ植物体を入手し得る。
 なお、交配を利用して複数の遺伝子が機能抑制されているタバコ植物体を入手する場合、交配させる一方のタバコ植物体は、遺伝子の変異または破壊(以下に詳述されている)によって、他方のタバコ植物体は、形質転換(の結果として、遺伝子が発現抑制されている)によって作製され得る。
 タバコ植物体の遺伝子に対する変異の導入は、公知のゲノム編集技術によって実現され得る。当該ゲノム編集技術としては、CRISPR/Cas9 system、TALENおよびZFNが挙げられる。CRISPR/Cas9 systemでは、ガイドRNAおよびCas9タンパク質が、TALENおよびZFNでは、融合タンパク質(DNA結合ドメインおよびヌクレアーゼが融合されている)が、標的細胞内に存在すれば、ゲノム編集可能である。したがって、上記ガイドRNAおよびCas9タンパク質、ならびに上記融合タンパク質はいずれも、標的細胞に直接的に導入され得る。これらを標的細胞に直接的に導入する方法としては、PEG法、エレクトロポレーション法、およびパーティクルボンバードメント法などが挙げられる。
 CRISPR/Cas9 systemでは、ゲノム上のXGGのすぐ上流にある塩基配列の相補的な配列が、ガイドRNAの一部と塩基対を形成し、当該塩基配列内において2本鎖のゲノムDNAがCas9によって切断を受ける。ガイドRNAによって認識される当該塩基配列は、例えば、配列番号1、2、3、4、5もしくは6に示されるアミノ酸配列を有しているポリペプチドをコードするポリヌクレオチド(0.1~1%の置換を有し得る)、または配列番号7、8、9、10、11もしくは12を有しているポリヌクレオチド(0.1~1%の置換を有し得る)の一部のうち、XGGのすぐ上流にある連続する10塩基以上(例えば、15塩基以上、好ましくは17塩基以上、より好ましくは18塩基以上、より一層好ましくは19塩基以上、最も好ましくは20塩基以上)である。
 TALENでは、二量体を形成する人工ヌクレアーゼの一対のDNA結合ドメインのそれぞれは、FokI切断ドメインの両端に、5~20塩基のスペーサを介して存在する塩基配列と結合する。当該塩基配列は、2本鎖ゲノムDNAの一方の鎖および他方の鎖に存在し、したがって、上記一対のDNA結合ドメインの一方は当該一方の鎖に、他方は、当該他方の鎖に結合する。上記DNA結合ドメインは、33~34アミノ酸残基を繰り返し単位(モジュール)として、結合する塩基数と対応する数のモジュールから構成されている。DNA結合ドメインによって結合される塩基配列は、配列番号1、2、3、4、5もしくは6に示されるアミノ酸配列を有しているポリペプチドをコードするポリヌクレオチド(0.1~1%の置換を有し得る)、または配列番号7、8、9、10、11もしくは12を有しているポリヌクレオチド(0.1~1%の置換を有し得る)の一部のうち、FokI切断ドメインの両端に、5~20塩基のスペーサを介して存在する、それぞれ連続する10塩基以上、好ましくは14塩基以上、より好ましくは18塩基以上である。
 ZFNでは、TALENと同様に、二量体を形成する人工ヌクレアーゼの一対のDNA結合ドメインのそれぞれは、FokI切断ドメインの両端に、5~20塩基のスペーサを介して存在する塩基配列と結合する。当該DNA結合ドメインは、複数のジンクフィンガーモジュールから構成されている。当該塩基配列は、配列番号1、2、3、4、5もしくは6に示されるアミノ酸配列を有しているポリペプチドをコードするポリヌクレオチド(0.1~1%の置換を有し得る)、または配列番号7、8、9、10、11もしくは12を有しているポリヌクレオチド(0.1~1%の置換を有し得る)の一部のうち、FokI切断ドメインの両端に、5~20塩基のスペーサを介して存在する、それぞれ連続する9塩基以上、好ましくは12塩基以上、より好ましくは18塩基以上である。
 以上のRNAi、CRISPR/Cas9 system、TALENおよびZFNについての説明のそれぞれは、全項目の記載にしたがって、配列番号1、2、3、4、5もしくは6に示されるアミノ酸配列を有しているポリペプチドを、当該ポリペプチドと90%以上の配列同一性を有している、タバコ属に含まれている他の種に存在する相同分子種のポリペプチドと読み替え可能である。また、同様にして、前段落の記載は、配列番号7、8、9、10、11もしくは12を有しているポリヌクレオチドを、当該ポリヌクレオチドと90%以上の配列同一性を有している、タバコ属に含まれている他の種に存在する相同遺伝子のポリヌクレオチドと読み替え可能である。
 上述の通り、本発明に係るタバコ植物体の上記少なくとも2遺伝子に導入された、当該少なくとも2遺伝子の機能抑制を引き起こす変異は、遺伝的に受け継がれていることが好ましい。しかし、ゲノム編集のためにタバコ植物体に導入された外因性のポリヌクレオチドは、所望の変異がタバコ植物体に導入されたことを確認した後に当該タバコ植物体から排除されることが好ましい。上記外因性のポリヌクレオチドがタバコ植物体に維持されていると、所望されない変異が導入され(続け)ることによって、所望の形質(例えば、1次わき芽の抑制)が失われたり、タバコ植物体の生存を脅かすおそれがあるためである。
 タバコ植物体の上記少なくとも2遺伝子に対する変異の導入、または当該少なくとも2遺伝子の破壊は、他の生物工学的な手法(例えば、トランスポゾンまたはアグロバクテリウムを利用した手法)によって実施され得る。当該手法の具体例は、タバコのレトロトランスポゾンtnt1もしくは他の植物におけるトランスポゾン、またはアグロバクテリウムのT1プラスミドにおけるT-DNAをタバコ植物体に導入する方法である。
 代替的に、上記導入または破壊は、他の手法(タバコ植物体の変異原処理)によって実施され得る。変異源の例としては、小分子の化合物(例えば、エチルメタンスルホン酸(EMS)、N-エチル-N-ニトロソウレア(ENU)、アジ化ナトリウムなど)、および放射線(例えば、γ線、重イオンビーム、X線、中性子線、紫外線など)が挙げられる。
 変異は、再生可能な任意のタバコ植物体に導入され得る。当該タバコ植物体の例は、種子、根、葉、花、生殖器官または胚であり、好ましくは種子である。
 以上の手法によって得られるのは、種々の変異を有している(または変異を有していない)植物体の変異体集団であり得る。したがって、当該変異体集団から、所望の表現型を示す個体がさらに選抜され得る。個体を選抜することの例として、変異原を用いて処理した場合に得られる変異体集団(パネル)から所望の個体を選抜する手順を説明する。
 1遺伝子について、Tゲノム、Sゲノム両方の合計4つの対立遺伝子における変異、または当該合計4つの対立遺伝子の破壊によって機能を欠損しているタバコ変異体は、例えば、以下の方法で獲得できる。上述のようにタバコを変異原によって処理し、タバコゲノム全体に変異を生じさせたタバコの変異体集団(パネル)を作製し、ゲノムDNAを抽出する。Sゲノム、Tゲノムそれぞれの遺伝子特異的プライマーを利用して、パネルのゲノムDNAから標的遺伝子(ポリヌクレオチド)を増幅し、その産物の塩基配列を決定し、変異を有する系統を選抜する。選抜した系統のM2個体群から、Sゲノム、Tゲノムそれぞれにホモ接合型変異を有するM2個体を取得し、それらを交配したFを作製する。さらにその自殖後代(F)を育成し、その中からS、T両ゲノムともホモ接合型の変異を有する個体を取得する(二因子劣性のため1/16の確率で得られる)。
 代替的に、2遺伝子に変異を有しているタバコ変異体は、以上の方法によって得られた1遺伝子に変異を有しているタバコ変異体をさらに変異原処理すること、2遺伝子に変異を有しているタバコ変異体を上述の変異体集団から選抜すること、または以上の方法によって得られた異なる1遺伝子に変異を有している2種類のタバコ変異体を交配し、かつ所望の2遺伝子に変異を有しているタバコ植物体を選抜することによって入手され得る。変異の導入手法を変更する場合、以上の記載における変異原に関する説明を他の手法(上述した、ゲノム編集もしくは遺伝子ノックアウトを用いたタバコ植物体への変異の導入、およびベクターを用いたタバコ植物体の形質転換など)に置き換えればよい。
 すなわち、2遺伝子(第1および第2の遺伝子)に変異を有しているタバコ植物体、2遺伝子が破壊されているタバコ植物体、または第1の遺伝子に変異を有しており、かつ第2の遺伝子が破壊されているタバコ植物体は、例えば(1)~(4)の段階を経て入手され得る。なお、例えば(1)において2遺伝子に同時に変異を導入し、かつ(2)において2遺伝子に変異を有しているタバコ変異体を選抜することによって、(3)および(4)は省略され得る。
(1)任意の変異導入手法(例えば、自然突然変異、変異原処理、遺伝子の組換え、ゲノム編集、遺伝子ノックアウトおよび形質転換、ならびこれらのあらゆる組合せなど)によって、上記変異体集団を生成する
(2)(1)によって生成されたタバコ変異体から、第1の遺伝子に変異を有している(または第1の遺伝子が破壊されている)第1のタバコ変異体を選抜する
(3)(1)および(2)を繰り返し、第2の遺伝子に変異を有している(または第2の遺伝子が破壊されている)第2のタバコ変異体を準備する
(4)第1および第2のタバコ植物体を交配する。
 本発明に係るタバコ植物体の製造方法は、上記生成するステップにおいて生成されたタバコ植物体から、1次わき芽の数または重量が、上記野生株植物と比べて1/2以下に減少している個体を選抜するステップをさらに包含している。上記選抜するステップは、例えば、上記少なくとも2遺伝子の破壊、変異または発現抑制に基づいて実施される。
 上記少なくとも2遺伝子の変異または破壊は、当該遺伝子における変異の有無の検出によって決定され得る。遺伝子における変異を検出する方法としては、(1)市販のシーケンサー等を利用して、DNA塩基配列を直接解読する方法、(2)SSCP(Single Strand Conformation Polymorphism)法を用いて配列に違いを電気泳動の距離の違いで検出する方法、(3)CycleavePCR法を用いて、SNP(Single Nucleotide Polymorphism)を検出する方法、(4)T7 EndonucleaseIなどを用いてミスマッチ部位を切断することにより変異の有無を検出する方法、(5)制限酵素処理による切断の有無から変異の有無が判別できるCAPS(Cleaved Amplified Polymorphic Sequence)法、(6)意図的にミスマッチを含むプライマーセットを用いることにより、制限酵素による切断の有無から変異の有無が判別できるdCAPS(derived CAPS)法、(7)変異配列に特異的にハイブリダイズするプローブを用いてプローブがハイブリダイズされたか否かを検出することにより変異の有無を判別する方法(TaqManプローブを用いたPCR法、MassARRAY解析法)、(8)欠失や挿入の場合には、遺伝子のPCR増幅断片(2本鎖)の長さの違いを電気泳動の移動度の差から変異を検出する方法などがあるが、変異の有無が判別できる方法であればよい。代替的に、遺伝子の変異または破壊は、遺伝子の改変の結果として生じるポリペプチド、または野生型ポリペプチドの発現量の検出(例えば、ウェスタンブロット)によって決定され得る。
 上述の変異を導入するステップに先立って、発現抑制する遺伝子および/または変異を導入する遺伝子を決定するために、以下に示す手順(1および2)が、必要に応じて実施される。
 1.わき芽の発達を制御すると推定されるタバコ遺伝子の単離
 わき芽を制御する可能性がある遺伝子は、他植物における先行技術文献(例えば、遺伝子とわき芽の関係が確認された非特許文献)から選択し、その遺伝子の塩基配列及びアミノ酸配列の同一性を指標に、タバコから遺伝子を獲得することができる。例えば、公知のデータベースに登録されている配列に対して、blast(Basic Local Alignment Search Tool)による検索を行うことで、公知のタバコ遺伝子ないしは、タバコに近縁な植物種の遺伝子(例えば、トマト)の塩基配列、アミノ酸配列を入手することができる。公知の配列が部分長であった場合、既知の配列情報を利用して、一般的な方法、例えば、cDNAライブラリーからのスクリーニング、Race(Rapid amplification of cDNA ends)法により、全長cDNAを入手することができる。
 新規にわき芽を制御する可能性がある遺伝子は、例えば、標的とする組織や処理により発現する遺伝子を選抜することにより得ることができる。標的とする組織や処理は以下に挙げる情報を基に選択することができる。わき芽の原基形成に関与する遺伝子は、わき芽原基の形成に先立って発現し、わき芽原基の維持や生長に関する遺伝子はわき芽原基で発現することが知られている(例えば、LS、Blind遺伝子)。わき芽の休眠や発達に関与する遺伝子は休眠、脱休眠わき芽で発現が増減することが知られている(例えばBRANCHED1)。また、いくつかの植物ホルモンがわき芽の制御に関与していることが知られている。オーキシンが頂芽優勢に、ストリゴラクトンがわき芽の発達抑制に、サイトカイニンがわき芽の伸長に、アブシジン酸が休眠に関与している。
 わき芽の発達を制御する可能性のある遺伝子の新たな選抜は、発現特異性を利用した一般的な方法によって実施され得る。当該方法としては、例えば、(1)cDNAの塩基配列から遺伝子発現プロファイリングデータを取得する方法、および対象組織で発現する遺伝子のcDNAライブラリーを作製して末端配列をシーケンスする方法や、制限酵素断片を直列につないでシーケンスするSAGE(Serial Analysis of Gene Expression)法などが挙げられる。(2)ディファレンシャルハイブリダイゼーションにより遺伝子発現プロファイリングデータを取得する方法。マクロアレイ、DNAチップが良く知られている。(3)ディファレンシャルディスプレイ法により複数のサンプル間で発現レベルの異なる遺伝子(Differentially Expressed Genes:DEGs)を得ることができる。PCR増幅断片の量を比較する方法が挙げられる。
 単離した遺伝子の増幅
 ポリヌクレオチドの増幅はPCR(Polymerase Chain Reaction)法で行うことができるが、LCR(Ligase Chain Reaction)法やLAMP(Loop-Mediated Isothermal Amplification)法などで行ってもよい。
 ポリヌクレオチドを増幅するためのプライマーは、Sゲノム、Tゲノムの遺伝子が混在するタバコゲノムから、各ゲノムの目的遺伝子を特異的に増幅することができるプライマーであればよい。目的遺伝子を特異的に増幅できるのであれば、1またはそれ以上の置換、欠失、挿入、付加を含んでいてもよい。また、プライマーは必要に応じて蛍光物質、放射線等で標識されていてもよい。
 増幅の鋳型として使用するゲノムDNAの抽出は公知の方法で行えばよく、市販の抽出キットを用いても良い。ゲノムDNAは簡易抽出した粗精製物であっても、精製工程を経た精製物でもよい。
 2.わき芽の発達に関与すると推定される遺伝子の同定
 対象とする遺伝子の発現や機能を抑制した組換え体及び変異体を作製し、温室、人工気象室、網室または圃場で栽培することにより、遺伝子の効果を確認することができる。発生するわき芽の数や重量を、対照と比較することにより、わき芽の発生、発達に対する効果が確認できる。わき芽の数や重量は心止めを行わないで行ってもよいが、好ましくは心止めにより脱休眠させてわき芽の発達を促進させて行う。わき芽の数や重量の調査はいずれかの時期に1回行ってもよいし、複数回行ってもよい。複数回調査する場合は、間隔を置いて、調査することが好ましい。例えば、週に1回、1次わき芽の数を数え、それらを採取して重量を調査する方法で行うことができる。
 調査は特定のわき芽(例えば1次わき芽)だけに着目して行ってもよいし、数だけ、重量だけに絞って別々に行ってもよい。その場合、回数、間隔はそれぞれの調査に適した方法で行うことが好ましい。
 〔3.その他〕
 本発明の他の局面は、1次わき芽の発達が抑制されているタバコ植物体の決定方法を提供する。1次わき芽の抑制は、タバコ植物体における、上述した少なくとも2遺伝子の機能抑制を引き起こす変異を導入することによって生じる。ここで、当該機能抑制は、1次わき芽の発達を抑制する。つまり、上記決定方法は、タバコ植物体の製造方法などに利用される。したがって、当該決定方法の詳細は、タバコ植物体およびその製造方法に関するこれまでの項目を参照すればよい。
 また、本発明の他の局面は、上記タバコ植物体、上記製造方法によって得られたタバコ植物体、上記決定方法によって決定されたタバコ植物体、上記育種方法によって得られたタバコ植物体、または上記子孫もしくは育種後代から収穫された葉たばこ、当該葉たばこから得られた乾燥たばこ、ならびに当該乾燥たばこから得られたたばこ製品を提供する。したがって、葉たばこ、乾燥たばこおよびたばこ製品を得るための、タバコ植物体およびその製造方法の詳細は、これまでの項目を参照すればよい。
 〔4.核酸分子〕
 本発明の他の局面は、これまでの項目に述べた任意の局面に利用され得る、単離されている核酸分子を提供する。当該核酸分子の具体例としては、以下の(1)~(6)の単離された核酸分子:
(1)配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしている(a)ポリヌクレオチド、もしくは当該(a)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的な(b)ポリヌクレオチドを含んでいる、核酸分子;
(2)配列番号2に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしている(c)ポリヌクレオチド、もしくは当該(c)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的な(d)ポリヌクレオチドを含んでいる、核酸分子;
(3)配列番号3に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしている(e)ポリヌクレオチド、もしくは当該(e)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的な(f)ポリヌクレオチドを含んでいる、核酸分子;
(4)配列番号4に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしている(g)ポリヌクレオチド、もしくは当該(g)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的な(h)ポリヌクレオチドを含んでいる、核酸分子;
(5)配列番号5に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしている(i)ポリヌクレオチド、もしくは当該(i)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的な(j)ポリヌクレオチドを含んでいる、核酸分子;および
(6)配列番号6に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有している(k)ポリヌクレオチド、もしくは当該(k)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的な(l)ポリヌクレオチドを含んでいる、核酸分子が挙げられる。
 上記核酸分子の他の例は、項目1に述べたタバコ属植物のゲノムから単離された核酸分子である。上記(1)~(6)の核酸分子のより詳細な例は、後述する実施例に記載の、SゲノムおよびTゲノムのそれぞれにあるNtLOM1~3である。したがって、上記核酸分子は、コード領域だけでなく、上記タバコ属植物のゲノムに存在する各遺伝子の全長であり得る。例えば、上記核酸分子は、配列番号7、8、9、10、11および12のいずれかによって示されるポリヌクレオチドに対する90%以上の配列同一性を有しているポリヌクレオチドの配列を、当該分野において公知の手法にしたがって同定することによって、単離され得る。また、例えば、上記核酸分子は、配列番号1、2、3、4、5および6のいずれかによって示されるポリペプチドに対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドの配列を、当該分野において公知の手法にしたがって同定することによって、単離され得る。
 (まとめ)
 以上の各実施形態をまとめると、本発明は、以下のように要約され得る。
 (1)~(3)の遺伝子:
(1)(a)ポリヌクレオチドもしくは(b)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(c)ポリヌクレオチドもしくは(d)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方;
(2)(e)ポリヌクレオチドもしくは(f)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(g)ポリヌクレオチドもしくは(h)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方;ならびに
(3)(i)ポリヌクレオチドもしくは(j)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(k)ポリヌクレオチドもしくは(l)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方
のうち少なくとも2遺伝子の機能抑制を引き起こす変異が、ゲノムに導入されており、
 上記機能抑制が、1次わき芽の発達を抑制し、
 上記(a)ポリヌクレオチドは、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(b)ポリヌクレオチドは、上記(a)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(c)ポリヌクレオチドは、配列番号2に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(d)ポリヌクレオチドは、上記(c)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(e)ポリヌクレオチドは、配列番号3に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(f)ポリヌクレオチドは、上記(e)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(g)ポリヌクレオチドは、配列番号4に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(h)ポリヌクレオチドは、上記(g)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(i)ポリヌクレオチドは、配列番号5に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(j)ポリヌクレオチドは、上記(i)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(k)ポリヌクレオチドは、配列番号6に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(l)ポリヌクレオチドは、上記(k)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドである、タバコ植物体。
 上記タバコ植物体において、上記機能抑制が、上記1次わき芽の数または重量を、野生株植物と比べて1/2以下に減少させることが好ましい。
 上記タバコ植物体において、上記機能抑制が、野生株植物と比べたときの、上記少なくとも2遺伝子の発現産物であるポリペプチドの存在量の減少であることが好ましい。
 上記タバコ植物体において、上記機能抑制が、野生株植物と比べたときの、上記少なくとも2遺伝子の発現産物であるポリペプチドの翻訳量の減少であることが好ましい。
 上記タバコ植物体において、上記機能抑制が、野生株植物と比べたときの、上記少なくとも2遺伝子からのmRNAの転写量の減少であることが好ましい。
 上記タバコ植物体において、上記機能抑制が、上記少なくとも2遺伝子から転写されたmRNAの分解の促進であることが好ましい。
 上記タバコ植物体において、上記変異が、上記少なくとも2遺伝子に導入されていることが好ましい。
 上記タバコ植物体において、上記変異が、自然突然変異、変異原処理、遺伝子の組換え、ゲノム編集または遺伝子ノックアウトによって導入されていることが好ましい。
 上記タバコ植物体において、上記変異が、上記mRNAの分解を促進する因子を発現するポリヌクレオチドの、上記遺伝子の存在する領域外への挿入であることが好ましい。
 上記タバコ植物体において、上記因子は、アンチセンスRNA分子、RNAi分子または共抑制分子であることが好ましい。
 上記タバコ植物体において、ニコチアナ・タバカムまたはニコチアナ・ルスチカに属することが好ましい。
 タバコ植物体の製造方法であって、
 (1)~(3)の遺伝子:
(1)(a)ポリヌクレオチドもしくは(b)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(c)ポリヌクレオチドもしくは(d)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方;
(2)(e)ポリヌクレオチドもしくは(f)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(g)ポリヌクレオチドもしくは(h)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方;ならびに
(3)(i)ポリヌクレオチドもしくは(j)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(k)ポリヌクレオチドもしくは(l)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方
のうち少なくとも2遺伝子の機能抑制を引き起こす変異を、タバコ植物体のゲノムに導入するステップを包含しており、
 上記機能抑制が、1次わき芽の発達を抑制し、
 上記(a)ポリヌクレオチドは、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(b)ポリヌクレオチドは、上記(a)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(c)ポリヌクレオチドは、配列番号2に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(d)ポリヌクレオチドは、上記(c)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(e)ポリヌクレオチドは、配列番号3に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(f)ポリヌクレオチドは、上記(e)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(g)ポリヌクレオチドは、配列番号4に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(h)ポリヌクレオチドは、上記(g)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(i)ポリヌクレオチドは、配列番号5に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(j)ポリヌクレオチドは、上記(i)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(k)ポリヌクレオチドは、配列番号6に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(l)ポリヌクレオチドは、上記(k)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドである、タバコ植物体の製造方法。
 上記タバコ植物体の製造方法において、上記導入するステップにおいて生成される個体から、上記1次わき芽の発達が抑制されている個体を選抜するステップをさらに包含していることが好ましい。
 上記タバコ植物体の製造方法において、上記選抜するステップにおいて、上記1次わき芽の数または重量が野生株植物と比べて減少している個体を選抜することが好ましい。
 上記タバコ植物体において、上記導入するステップが、上記少なくとも2遺伝子に上記変異を導入することを含んでいることが好ましい。
 上記タバコ植物体の製造方法において、上記導入するステップが、自然突然変異、変異原処理、遺伝子の組換え、ゲノム編集または遺伝子ノックアウトによって実施されることが好ましい。
 上記タバコ植物体の製造方法において、上記導入するステップが、上記少なくとも2遺伝子から転写されたmRNAの分解を促進する因子を発現するポリヌクレオチドを、当該少なくとも2遺伝子の存在する領域外に挿入することを含んでいることが好ましい。
 上記タバコ植物体の製造方法において、上記因子が、アンチセンスRNA分子、RNAi分子または共抑制分子であることが好ましい。
 1次わき芽の発達が抑制されているタバコ植物体の決定方法であって、
 タバコ植物体の一部を採取することによって、サンプルを入手する工程と、
 当該サンプルに含まれているゲノムDNA上にある以下の(1)~(3)の遺伝子:
(1)(a)ポリヌクレオチドもしくは(b)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(c)ポリヌクレオチドもしくは(d)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方;
(2)(e)ポリヌクレオチドもしくは(f)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(g)ポリヌクレオチドもしくは(h)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方;ならびに
(3)(i)ポリヌクレオチドもしくは(j)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(k)ポリヌクレオチドもしくは(l)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方
のうち少なくとも2遺伝子の機能抑制を引き起こす変異をゲノムから検出する工程と、
 上記変異が検出されたタバコ植物体を、1次わき芽の発達が抑制されているタバコ植物体として決定する工程とを包含しており、
 上記(a)ポリヌクレオチドは、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(b)ポリヌクレオチドは、上記(a)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(c)ポリヌクレオチドは、配列番号2に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(d)ポリヌクレオチドは、上記(c)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(e)ポリヌクレオチドは、配列番号3に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(f)ポリヌクレオチドは、上記(e)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(g)ポリヌクレオチドは、配列番号4に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(h)ポリヌクレオチドは、上記(g)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(i)ポリヌクレオチドは、配列番号5に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(j)ポリヌクレオチドは、上記(i)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
 上記(k)ポリヌクレオチドは、配列番号6に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
 上記(l)ポリヌクレオチドは、上記(k)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドである、決定方法。
 上記決定方法によって決定された、1次わき芽の発達が抑制されているタバコ植物体を交配させることを包含している、タバコ植物体の育種方法。
 上記タバコ植物体、上記製造方法によって得られたタバコ植物体、上記決定方法によって決定されたタバコ植物体、または上記育種方法によって得られたタバコ植物体の、子孫または当該タバコ植物体の交配によって得られた育種後代。
 上記タバコ植物体、上記製造方法によって得られたタバコ植物体、上記決定方法によって決定されたタバコ植物体、上記育種方法によって得られたタバコ植物体、または上記子孫もしくは育種後代から収穫された、葉たばこ。
 上記葉たばこから得られた、乾燥たばこ。
 上記乾燥たばこから得られた、たばこ製品。
 〔1.タバコ植物におけるわき芽発達に関与する候補遺伝子〕
 (a)blast解析
 シロイヌナズナのLOM1遺伝子のアミノ酸配列をクエリ配列として、NCBIのウェブページ(http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)においてtblastnを行った結果、ニコチアナ・シルベストリス、トメントシフォルミスの各ゲノム配列データベース(whole genome shotgun contigs (wgs))から54%のアミノ酸同一性を有する2つの遺伝子配列(ASAF01021035, ASAG01097213)、および41%のアミノ酸同一性を有する2つの遺伝子配列(ASAF01015857, ASAG01076972)が得られた。一方で、cDNAライブラリー(SR-1のわき芽に由来)のEST(Expressed Sequence Tag)解析結果に対するtblastnからも同様な配列を得た。
 (b)cDNAの調製およびLOM遺伝子の単離
 total RNAを次のように抽出した。RNAlater(Ambion)にタバコ(SR-1)の茎頂、芽生えおよびわき芽のそれぞれを浸漬し、冷凍保存した。これらを融解させ、これに20μlの1MのDTTを加えた0.5mlのRTLバッファー(QIAGEN)を加えた。混合物を、マルチビーズショッカー(安井器械)を用いて摩砕(2500rpm、1分間)した。摩砕後の懸濁物を遠心分離(15000rpm、10分間)することによって得た上澄から、マグトレーション(プレジションシステムサイエンス)またはRNeasy Kit(QIAGEN)を用いて、DNaseありの条件においてtotal RNAを精製した。
 total RNAから、以下のキットのいずれかを用いて、各キットに添付のマニュアルにしたがって、cDNAを調製した。
・PrimeScript II 1st strand cDNA Synthesis Kit(タカラバイオ)
・PrimeScript RT reagent kit with gDNA Eraser(タカラバイオ)。
 一方で、上述の通りに抽出したtotal RNAおよびSMARTer RACE cDNA Amplification Kit(クローンテック)を用いて、キットに添付のマニュアルにしたがって、cDNAを合成し、Raceを実施した。Raceのnested PCRには、300倍希釈した1st PCR産物を鋳型として使用した。Raceにおける反応条件を以下のように設定した。
(1st PCR)
98℃で10秒および72℃で10秒を1サイクルとして、5サイクル
98℃で10秒、70℃で5秒および72℃で5秒を1サイクルとして、5サイクル
98℃で10秒、60℃で5秒および72℃で5秒を1サイクルとして、25サイクル
(nested PCR)
98℃で10秒、55℃で5秒および72℃で5秒を1サイクルとして、25サイクル。
 Race用のプライマーとして、キットに付属のプライマー、および以下に示す遺伝子に特異的なプライマーを使用した。
(NtLOM1)
LOM1_5R-1:ACCCATCCAAGACCTCAAGCAGGGCT
LOM_5R-nest1:TGATTGAGCCGCGCCAATATC
(NtLOM2および3)
LOM2_5R-1:GGCCTTATAAGCATCCATCTTAAGCACAC
LOM_5R-nest1:TGATTGAGCCGCGCCAATATC。
 上述のcDNAを鋳型として用いてRT-PCRを行った。PrimeSTAR Max DNA Polymerase(タカラバイオ)を酵素として用いた場合、反応条件を以下のように設定した。94℃で30秒
98℃で10秒、55℃で5秒および72℃で10秒*を1サイクルとして、30~40サイクル
72℃で10秒
 *72℃の伸長反応は、増幅断片の長さ1kbにつき10秒に設定した。
 Tks Gflex DNA Polymerase(タカラバイオ)と酵素として用いた場合、反応条件を以下のように設定した。
94℃で30秒
98℃で10秒、55℃で15秒、68℃で60秒*を1サイクルとして30~40サイクル
68℃で60秒
 *68℃の伸長反応は、増幅断片の長さ1kbにつき60秒に設定した。
 RT-PCR用の対象遺伝子およびプライマーの組合せを、以下に示す。
NtLOM1
Sゲノム遺伝子
LOM1_RT-F1:AGAAAGAAGTCATTTTGTGGACTG
LOM1-1_RT-R1:GAATGTTGGATTGTTCACCG
Tゲノム遺伝子
LOM1_RT-F1:AGAAAGAAGTCATTTTGTGGACTG
LOM1-2_RT-R1:GTTTGATTGTTCTTATAACACCGA
NtLOM2
Sゲノム遺伝子
LOM2_RT-F1:CTATGTTCAGATGATTGTAATACCTCA
LOM2_RT-R1:ACACATAAGGAGAAAATGACGC
NtLOM2-2-1_F1:TTCAGATGATTGTAATACCTCAAAGT
NtLOM2-2-1_R1:AACACACTGATATTTAAACAGGGA
Tゲノム遺伝子
NtLOM2-1-1_F1:TTTGTAGTGGGTTTAGCTGATTT
NtLOM2-1-1_R1:ACACATACGGAGAAAATGACATAG
NtLOM3
Sゲノム遺伝子
LOM2_RT-F1:CTATGTTCAGATGATTGTAATACCTCA
LOM2_RT-R2:ACAGGCAATAGTGGAGGTGATA
NtLOM2-2-2_F1:ACCTCAATGTATTCCTAAATCCTAAC
NtLOM2-2-2_R1:TCTGTTTACACGTAGGAATGCTT
Tゲノム遺伝子
NtLOM2-1-2_F1:CTATGTTCAGATGATTGTAATACCTC
NtLOM2-1-2_R1:ATGCTGAAAGATACTACGCAGATT。
(c)ゲノムDNA断片の調製およびLOM遺伝子の単離
 ゲノムDNA断片を、簡易抽出法またはCTAB法にしたがって、タバコ(SR-1)の葉から抽出した。CTAB法は、公知の手法なので詳述を省く。簡易抽出法を次の手順の通りに行った。0.3~0.5mlの抽出バッファー(0.2MのTris-HCl pH8.0、0.4MのNaCl、25mMのEDTA、0.5%のSDS)に入れた葉片を、マルチビーズショッカー(安井器械)を用いて摩砕(2500rpm、1分間)した。摩砕後の懸濁物から上澄を取り、エタノール沈殿によって上澄からゲノムDNA断片を精製した。
 上述のゲノムDNA断片を鋳型として用いたゲノムPCRによって、3遺伝子を増幅させた。使用した酵素および酵素に対応する反応条件は、上述RT-PCRと同様であるので、対象遺伝子およびプライマーの組合せを以下に示す。
NtLOM1
Sゲノム遺伝子
LOM1_RT-F1:AGAAAGAAGTCATTTTGTGGACTG
LOM1-1_RT-R1:GAATGTTGGATTGTTCACCG
Tゲノム遺伝子
LOM1_RT-F1:AGAAAGAAGTCATTTTGTGGACTG
LOM1-2_RT-R1:GTTTGATTGTTCTTATAACACCGA
NtLOM2
Sゲノム遺伝子
NtLOM2-2-1_F1:TTCAGATGATTGTAATACCTCAAAGT
NtLOM2-2-1_R1:AACACACTGATATTTAAACAGGGA
Tゲノム遺伝子
NtLOM2-1-1_F1:TTTGTAGTGGGTTTAGCTGATTT
NtLOM2-1-1_R1:ACACATACGGAGAAAATGACATAG
NtLOM3
Sゲノム遺伝子
NtLOM2-2-2_F1:ACCTCAATGTATTCCTAAATCCTAAC
NtLOM2-2-2_R1:TCTGTTTACACGTAGGAATGCTT
Tゲノム遺伝子
NtLOM2-1-2_F1:CTATGTTCAGATGATTGTAATACCTC
NtLOM2-1-2_R1:ATGCTGAAAGATACTACGCAGATT。
 (d)得られた遺伝子の配列決定
 上記3遺伝子を増幅させたPCR産物のそれぞれを、Zero Blunt TOPO PCR Cloning Kit for Sequencing Kit(ライフテクノロジー)を用いてクローニングした。なお、当該PCR産物を、アガロースゲル電気泳動およびMiniEluteカラム(QIAGEN)を組み合わせた一般的な手法によって、必要に応じて、クローニング前に精製した。クローニングしたDNAそれぞれの塩基配列を、BigDye(登録商標) Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kit(ABI)を用いて、キャピラリーシーケンサー3730xl DNA Analyzer(ABI)にかけて決定した。シーケンスプライマーは配列情報から適宜設計して使用した。
 (e)結果
 以上の遺伝子の単離および配列解析から決定された3つの候補遺伝子を、NtLOM1~3と名付けた。
 〔2.候補遺伝子の機能抑制を生じている植物体の作製〕
 NtLOM1~3の機能抑制が、タバコ植物体のわき芽発達に与える影響を調べるために、NtLOM1~3が発現抑制されている組換えタバコ植物体(以下では単に組換え体と記載する)、およびNtLOM1~3の構造遺伝子に変異を導入したタバコ植物体(以下では単に変異体と記載する)を作製した。
 (2-1.組換え体の作製)
 (a)形質転換の準備
 組換え体の作製のために、まず形質転換用のベクターを、以下のように準備した。
 RNAiトリガー配列(1)~(3)をPCR増幅するためのプライマーを、5’末端にCCACが付加され、かつRNAiトリガー配列が270~500bpの長さになるように設計した。NtLOM2および3の発現を抑制するためのRNAiトリガー配列(1)、NtLOM1の発現を抑制するためのRNAiトリガー配列(2)、ならびにNtLOM2の発現を抑制するためのRNAiトリガー配列(3)を、1.の結果に基づいて生成させたSR-1由来のcDNAを鋳型にして、PrimeSTAR Max DNA Polymerase(タカラバイオ)を用いてPCRによって増幅させた。PCR条件、プライマーの組合せ、および得られたRNAiトリガー配列は、以下の通りである。
(PCR条件)
94℃で30秒
98℃で10秒、55℃で5秒、および72℃で10秒を1サイクルとして、30~40サイクル
72℃で10秒
(RNAiトリガー配列(1)用のプライマー)
LOM2_Tr_F1:CACCTCCAATCAAGCTATTCTTG
LOM2_Tr_R1:GTATCTCATAATATTGGAGGGCGT
(RNAiトリガー配列(2)用のプライマー)
LOM1_Tr_F1:CACCAGCTATTCAAAGCTGCAG
LOM1_Tr_R1:AACTTTCTCTAGTGAGTCCAAGCTC
(RNAiトリガー配列(3)用のプライマー)
D-NsSCL22_F1:CACCCCTAGCAGGAGCAAAAGGG
NsSCL22_R3:ATGGCTGCAGCTCAGTAACC
(RNAiトリガー配列(1))
CACCTCCAATCAAGCTATTCTTGAAGCTCTTGGGGATGCCAAGCAAATTCACATAATAGATTTTGACATTGGCTGTGGTGCTCAATGGTCCTCATTTATGCAAGAACTCCCGAGCAGCAATAGAAAGGCAACTTCTCTAAAGATTACTGCCTTTGTATCTCCTTCAACCCACCACTCCGTTGAGATTGGCATCATGCACGAAAGTTTAACGCTGTTTGCTAATGATGTGGGAATCAGATTTGAGCTGGAAGTTATTAACTTGGATTCCTTTGACCCTAAGACTTATCCCTTATCCTCCTTGAGGTCATCTGAGTGTGAGGCTATTGCTATTAATTTCCCCATCTGGTCTATTTCAAGTTGTCTATTTGCATTTCCTTCACTTCTTCACTGTATGAAGCAGCTTTCACCAAAAGTTGTTGTATCATTGGAACGTGGATGTGAACGTACTGAACTCCCCTTAAAGCATCACCTCCTCCACGCCCTCCAATATTATGAGATAC
(RNAiトリガー配列(2))
cACCAGCTATTCAAAGCTGCAGAGCTGGTCCAGACAGGGAATCCAGTACTCGCGCAAGGGATATTGGCGCGGCTCAATCACCAGCTCTCTCCAATTGGTAAGCCTTTCTATAGGGCTGCTTTTTATTGCAAGGAAGCTTTACAATTGCTACTTCATACCAACACCAACAACTTGAACAACCCCTCTATACCATCTTCTTCACCTTTTAATCTCATCTTCAAGATTGGTGCCTATAAGTCCTTCTCTGAGATCTCACCAGTTGCACAGTTTGCTAATTTCACTTGTAACCAAGCCCTGCTTGAGGTCTTGGATGGGTTTGAAAGAATTCATATTGTTGATTTTGATATCGGCTATGGCAGGCAATGGGCTTCTCTTATGCAAGAGCTTGCCTTGAGAAGTGGTGGCGCACCTACCCTGAAAATAACTGCATTGGCCTCACCCTCCACACATGACCAACTAGAGCTTGGACTCACTAGAGAAAGTT
(RNAiトリガー配列(3))
caccCCTAGCAGGAGCAAAAGGGGTACTTGGTGTTTCAGGTTATGTACCTTCAATTTCTTCTTCACCAGAAGCAGCAATTTGTAATAAAGGTTTAAACTTTACAAGAAACGAATCTGTCTCAGTGTTGGATGCAAGAAGTCCTAGTCCTTCAGCTTCATCTTCCTCGTGTTCTTATGGTGGACAATATGCTGGAAATAATGGAGTTCCCGGCGCCGGAGCTGGAAAAATTGACGGCCGGAAAGAGGAGTTGGTTACTGAGCTGCAGCCAT
5’末端の小文字のc(2)またはcacc(3)を、ベクター構築のために人為的に付加した。
 PCR産物を、pENTR(商標)/D-TOPOベクター(ライフテクノロジー)にクローニングし、各RNAiトリガー配列の塩基配列を確認した。それから、Gateway LR Clonase II Enzyme Mix(ライフテクノロジー)を用いて、各RNAiトリガー配列をpSP231ベクターに導入した。pSP231ベクターは、pHellsgate12(Wesley et al., 2001, Plant J., 27, 581-590参照)のSacI部位にGFP(Green-fluorescent protein遺伝子)発現カセットを挿入したベクターである。また、pSP231ベクターは、RNAiトリガー配列の逆位反復配列の間にpdk/catイントロンが挟まれている型のRNAi配列を、カリフラワーモザイクウィルス35S RNA遺伝子プロモーターによって発現可能なバイナリーベクターである。pSP231ベクターに導入された配列を確認するために、各RNAiトリガー配列のセンス鎖およびアンチセンス鎖を個別に、TaKaRa Ex TaqおよびPrimeSTAR Max DNAPolymerase(タカラバイオ)を用いたPCRによって増幅させた。PCR産物を、MiniElute(QIAGEN)を用いて精製した後に、シーケンサにかけた。シーケンサによって、pSP231ベクターに、以上に示したRNAiトリガー配列(1)、(2)または(3)が導入されていることを確認した。
 RNAiトリガー配列を含んでいるpSP231ベクターを用いて、アグロバクテリウム(Agrobacteriumu tumefaciens) LBA4404を、エレクトロポレーションによって形質転換した。LBA4404において、各RNAiトリガー配列が増幅されたことをPCRによって確認した後に、当該アグロバクテリウムを、タバコの形質転換に使用した。
 (b)タバコの形質転換、および形質転換された種子の採種
 以下に説明する通りに、一般的な方法にしたがって、タバコ(品種:SR-1)の形質転換を行った。形質転換された上記アグロバクテリウムをタバコ葉の切片に感染させ、カナマイシンを含んでいるLinsmaier and Skoog培地において培養することによって得られたカルスからカナマイシン耐性の再分化個体を得た。これらの再分化個体から、葉全体におけるGFPに基づく強い蛍光、およびスペーサ部分(PPDKイントロン)の高発現が確認された個体を選抜した。選抜した個体(T0個体)を、3号鉢に移植し、23~25℃の閉鎖系温室において一定条件のもとに栽培した。T0個体を自殖させて、T1種子を採種した。
 (c)T1組換え体の選抜
 まず、T1種子をLinsmaier and Skoog培地に無菌的に播種し、芽生えのGFPに基づく蛍光を観察した。観察結果に基づいて、形質転換の結果としてホモ接合型の変異を有している個体(単に「ホモ」と記載する)、および変異を有していない個体(単に「ヌル」)と記載する)と推定される個体をそれぞれ選抜した。
 T1系統の個体の葉から単離したtotal RNAを用いたqPCRによって、NtLOM1~3の発現レベルを決定した。qPCRの詳細は、以下の通りである。
 qPCRのプライマーおよびプローブの設計をシグマアルドリッチジャパンに依頼した。1.の(b)に記載の通りに、葉から単離したtotal RNAからcDNAを合成した。2~5倍に希釈したcDNA、上述の通りに得られたプライマー、およびTaq Man Fast Advanced Master Mix(ABI)を用いて、qPCRを行った。定量化の対照として、eukaryotic elongation factor-1α遺伝子(accession No. AF120093、efla)を増幅させた。定量化用プローブとして、レポータ色素-クエンチャーの組合せ(FAM-TAMURA(解析対象の遺伝子)およびVIC-TAMURA(対照))を用いた。以下の各遺伝子を対象にしている配列において、1番目はフォワードプライマーであり、2番目はリバースプライマーであり、3番目はプローブである。
(NtLOM2および3(共通))
NtLOM2、3共通(図2)
LOM2-1-F:CGAGAAGCGCCAGACGTCA
LOM2-1-R:TGTTGTTGTTAAAAGAAAGAGTCATCA
LOM2-1-P:AGCAGCAGGAACTCTTGTCAGCTTTGTCTT
NtLOM2(図3、4、10)
Sゲノム遺伝子
NtLOM2_S-F:CCCATCAGTTAGCTTGAAACAAC
NtLOM2_S-R:TTATTTGAGTCAATGACAACAGAACC
NtLOM2_S-P:AAGAACCTGCAACTGAAACTCCACAACCCA
Tゲノム遺伝子
NtLOM2_T-F:CCCATCAGTCAGCTTGAAACAA
NtLOM2_T-R:TGTTTGAGTCTATGACAGCATAACC
NtLOM2_T-P:AGAACCTGCCACTGAAACTCCACCACCC
NtLOM3(図3、4、10)
Sゲノム遺伝子
NtLOM3_S-F:CTTAAGCGCACTATTGCCTGAG
NtLOM3_S-R:CCTCAAGCTTAGGTACAATTAATGGT
NtLOM3_S-P:CTTGCTGCCGCGTTTGTCCCAATG
Tゲノム遺伝子
NtLOM3_T-F:GCTTAAGTGCTCTATTGCCTGAA
NtLOM3_T-R:TCAAGCTTAGGTACAATTAATGGCT
NtLOM3_T-P:CTTGCTGCCGCATTTGTCCCAATGG
(NtLOM1)
S、Tゲノム共通(図1)
LOM1-F:CTACCATTTCCAAACCATGTAATTCAA
LOM1-R:CTCTCAATTCTTGGTTGGAGCA
LOM1-P:CTCAAACCTTCTTGAGTCGTTAGATGCCGT。
 qPCRの結果に基づいて、NtLOM1~3の発現レベルを、ヌルの発現レベルを1に設定したときの、ホモの発現レベルの比として算出した。図1は、NtLOM1のmRNA発現レベルを決定した結果を示す図であり、図2は、NtLOM2および3のmRNA発現レベルを決定した結果を示す図である。なお、図1および2には、目的の組換え体として選抜した系統についての結果のみを示している。
 図1に示す通り、NtLOM1に関する系統11、20および24はいずれも、ヌルにおける発現レベルの1/2を下回る発現レベルを示した。図2に示す通り、NtLOM2および3に関する系統7は、ヌルにおける発現レベルの約1/3の発現レベルを示した。これらの系統のそれぞれを、NtLOM1~3の発現抑制を生じているホモとして選抜した。
 (d)T2組換え体
 NtLOM2および3に関するT1個体(ヌルおよびホモ)を、T1種子を採種したときと同様に自殖させて、T2種子を採種した。T2種子を(c)に記載の通りに生育させ、かつNtLOM2および3の発現レベルを決定した。その結果を図3および4に示す。図3および4において、図1および2と同様にヌルの発現レベルを1に設定した。図3は、SおよびTゲノムに分けて、各遺伝子の発現レベルを決定した結果を示す図であり、図4は、図3の結果を各遺伝子にまとめた結果に対応する。図3に示す通り、SおよびTゲノムにおいて発現レベルに差はあったものの、図4に示す通り、総計としては、ヌルの発現レベルの1/2以下の発現レベルを示していた。このT2個体(2遺伝子抑制組換え体)の種子を、実施例のわき芽評価試験に供した。
 (2-1.変異体の作製)
 CRISPR/Cas9 systemを利用して、NtLOM1~3に変異を導入した変異体を以下のように作製した。
 (a)形質転換の準備
 アグロバクテリウムを形質転換するベクターとして、バイナリベクターpRI-201-AN(タカラバイオ)を用いた。pRI-201-ANのNdeI-SalI間に、植物用にコドン最適化されたpcoCas9(参考文献1)を、KpnI-BamHI間にsgRNA発現カセットを導入した。ガイド配列GN20GG用のプロモータとしてAtU6-1(参考文献2)、およびscaffold-polyT配列として参考文献2に報告されている配列を用いた。つまり、3’末端のPAM配列(NGG)を除いたガイド配列が、プロモータおよびscaffold-polyT配列の間に挿入されているsgRNA発現カセットを設計した。5’末端にKpnIサイトおよび3’末端にBamHIサイトが付加されているsgRNA発現カセットを、ライフテクノロジーのGeneArt(登録商標) Strings(商標) DNA Fragmentsから合成を委託した。5’末端にNdeIサイトおよび3’末端にSalIサイトが付加されているCas9の人工合成を、タカラバイオに委託して、当該Cas9を入手した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 Cas9およびsgRNA発現カセットが導入されたpRI201-ANを用いて、アグロバクテリウム LBA4404を、エレクトロポレーションによって形質転換した。25μg/mlのカナマイシンを含んでいるABプレートにおいてアグロバクテリウムを増殖させ、単コロニーのアグロバクテリウムを、単離した。
 (b)タバコの形質転換、および形質転換体の栽培
 播種10日目のタバコ(品種:SR-1)から採取した子葉片を、上述の通りに得られた形質転換されたアグロバクテリウムと、3日にわたって共存培養した。それから、抗菌剤(セフォタキシム)を含んでいる蒸留水を用いて、子葉片を洗浄することによって、アグロバクテリウムを子葉片から除去した。洗浄後の子葉片を、抗菌剤を含んでいるLinsmaier and Skoog培地において4日にわたって培養することによって、アグロバクテリウムを完全に除去した。それから、子葉片を、抗生物質(カナマイシン)を含んでいるLinsmaier and Skoog培地に移して培養し、カナマイシン耐性の再分化個体(シュート)を得た。シュートを、Linsmaier and Skoog発根培地に移して発根させた。発根した個体を、移植用土(堆肥:40L、原野土:30L、赤玉(小):10L、赤玉(中):10L、バーミキュライト:10L、肥料(S625):1000g)の入った3号鉢に移植し、生育させた。
 (c)変異の有無および変異配列の確認
 生育させたタバコ形質転換体の葉から抽出したゲノムDNAを鋳型にして、Tks Gflex(商標) DNA polymerase(タカラバイオ)を用いてPCRを行った。PCRにおける反応条件およびプライマーの組合せは以下の通りである。
(反応条件)
94℃で30~60秒
98℃で10秒、55℃で15秒、68℃で30~60秒*を1サイクルとして30~40サイクル
68℃で60秒
(プライマー)
NtLOM2_G2を用いた変異体における変異配列確認
NtLOM2
Sゲノム遺伝子
NtLOM2_S_Fw:CCTAGCAGGAGCAAAAGGG
NtLOM2_S_Rv:TCTATTATTTGAGTCAATGACAACAG
Tゲノム遺伝子
NtLOM2_T_Fw:CAACCTAGCAGTAGCAAAAGGA
NtLOM2_T_Rv:TCTGTTGTTTGAGTCTATGACAGCAT
NtLOM3_G2を用いた変異体における変異配列確認
NtLOM3
Sゲノム遺伝子
NtLOM3_S_Fw:ACCTCAATGTATTCCTAAATCCTAACACCTAAAG
NtLOM3_S_Rv:GGGCTGTTCTTGAGTTACATCATAAG
Tゲノム遺伝子
NtLOM3_T_Fw:CCTCAAAGTTTTCCTAAATTCTAACGCCTAAC
NtLOM3_T_Rv:GGGCTGTTCTTGACTTATATCATATG
NtLOM2-3_G1を用いた変異体における変異配列確認
NtLOM2
Sゲノム遺伝子
NtLOM2-3_2_S_Fw2:GTCCACAAATAATGACAAACCAACA
NtLOM2-3_2_S_Rv2:GAAAGCTGCTTCATACGTGAAGAA
Tゲノム遺伝子
NtLOM2-3_2_T_Fw2:GTCCACAAATAGTGGCAAACCAAAC
NtLOM2-3_2_T_Rv2:CTCCTCAGCACCTCCAAGAC
NtLOM3
Sゲノム遺伝子
NtLOM2-3_3_S_Fw2:TATGTTAGGCTCATTATCTTATGATGTAAC
NtLOM2-3_3_S_Rv3:GGCAAAAGGAAAGGCAATAGC
Tゲノム遺伝子
NtLOM2-3_3_T_Fw2:CATGTTAGGCTCATTATCATATGATATAAG
NtLOM2-3_3_T_Rv3:GGCAAAAGGAAAGGTAACTGC。
 PCR反応後に、変性/アニーリングを次の条件で行った。変性:95℃5分、アニール:85℃1秒/85℃1秒、60℃1秒、30℃一定であった。85~60℃におけるRamp Rateは5%(0.1℃/秒の降下率)であり、60~30℃におけるRamp Rateは10%(0.1℃/秒の降下率)であった。変性/アニーリング後の5μlのPCR産物を、10μlの反応系において1UのT7 endonuclease I(New England Biolabs)用いて処理し、電気泳動により分離し、PCR産物が酵素による切断を受けたか否かを確認した。別途、PCR産物を、直接またはZero Blunt TOPO PCR Cloning Kitを用いてクローニングし、その塩基配列を決定した。
 (d)組換え体の選抜
 SおよびTゲノムのNtLOM2、またはSおよびTゲノムのNtLOM3に変異(1塩基以上の欠失または挿入)を有しているT0世代の個体をそれぞれ、自殖させ、かつ採種することによって、T1系統を得た。T1系統の個体における遺伝子の変異の有無を、(c)と同様にして確認した。確認した結果から、SおよびTゲノムの両方に遺伝子の変異を有しているT1系統の個体を自殖することによって、NtLOM2または3が、SおよびTゲノムの両方において変異を有しているT2系統の個体(1遺伝子変異体)を得た。当該1遺伝子変異体を、後述の比較例に示す試験に供した。
 NtLOM2-3_G1をsgRNA発現カセットとして用いた場合は、NtLOM2、3両方のSおよびTゲノムに変異有しているT0世代の個体を、自殖させ、かつ採種することによって、T1系統を得た。T1系統の個体における変異の有無を、(c)と同様にして確認した。確認した結果から、NtLOM2、3両方のSおよびTゲノムに変異有しているT1系統の個体を自殖することによって、NtLOM2、3両方のSおよびTゲノム全てに変異を有しているT2系統の個体(2遺伝子変異体)を得た。
 1遺伝子変異体および2遺伝子変異体における変異の詳細は、以下の通りである。
 (1遺伝子変異体(NtLOM3):3系統)
(1)6G2-29A-31
Sゲノム:WTが626アミノ酸からなるのに対し、72から91番目のアミノ酸までの20アミノ酸が欠失し、92番目のアラニンがアスパラギンに置換し、93~626番目まで同一のポリペプチドが生成される。
Tゲノム:WTが624アミノ酸からなるのに対し、90アミノ酸まで同一アミノ酸に加えて、関係のない3アミノ酸(QVL)が付加されたポリペプチドが生成される。
(2)6G2-29A-55
Sゲノム:WTが626アミノ酸からなるのに対し、72から91番目のアミノ酸までの20アミノ酸が欠失し、92番目のアラニンがアスパラギンに置換し、93~626番目まで同一のポリペプチドが生成される。
Tゲノム:WTが624アミノ酸からなるのに対し、90アミノ酸まで同一アミノ酸に加えて、関係のない8アミノ酸(CRFFSSYR)が付加されたポリペプチドが生成される。
(3)6G2-65-1
Sゲノム:WTが626アミノ酸からなるのに対し、91アミノ酸まで同一アミノ酸に加えて、関係のない8アミノ酸(CRFFSSYR)が付加されたポリペプチドが生成される。
Tゲノム:WTが624アミノ酸からなるのに対し、90番目のアラニンが欠失した623アミノ酸からなるポリペプチドが生成される。
 (1遺伝子変異体(NtLOM2):1系統)
22G2-58-26
Sゲノム:WTが714アミノ酸からなるのに対し、83アミノ酸まで同一アミノ酸に加えて、関係のない58アミノ酸(MAGKRSWLLSCSHFHLSWSQKNLILDLGIWIICCRNLPAPTRPFSGGSPAIWRTHQLA)が付加されたポリペプチドが生成される。
Tゲノム:WTが714アミノ酸からなるのに対し、85アミノ酸まで同一アミノ酸に加えて、関係のない18アミノ酸(NCVNRLEIMSIVLITYNL)が付加されたポリペプチドが生成される。
 (2遺伝子変異体(NtLOM2および3):3系統)
(1)G1-179-2
NtLOM2における変異
Sゲノム:WTが714アミノ酸からなるのに対し、361番目のロイシンが欠失した713アミノ酸からなるポリペプチドが生成される。
Tゲノム:WTが714アミノ酸からなるのに対し、362アミノ酸まで同一アミノ酸に加えて、関係のない9アミノ酸(RPDISQTRK)が付加されたポリペプチドが生成される。NtLOM3における変異
Sゲノム:WTが626アミノ酸からなるのに対し、275アミノ酸まで同一アミノ酸に加えて、関係のない57アミノ酸(GRTILKRANDIGAAQSTALSPWQTLQEVCFLLQRGSAIAFPFALYIHIFSTKNSHAI)が付加されたポリペプチドが生成される。
Tゲノム:WTが624アミノ酸からなるのに対し、272アミノ酸まで同一アミノ酸に加えて、関係のない9アミノ酸(RPDNSQTRK)が付加されたポリペプチドが生成される。(2)G1-179-17
NtLOM2における変異
Sゲノム:WTが714アミノ酸からなるのに対し、361番目のロイシンが欠失した713アミノ酸からなるポリペプチド、および、362番目まで同一のアミノ酸に加えて関係のない57アミノ酸(GRTFLKRANDIGAAQSTALSHWQTLQEGCFLLQRGSAVTFPFALYIHIFSTKNSHPI)が付加したポリペプチドが生成される。
Tゲノム:WTが714アミノ酸からなるのに対し、362アミノ酸まで同一アミノ酸に加えて、関係のない9アミノ酸(RPDISQTRK)が付加されたポリペプチドが生成される。NtLOM3における変異
Sゲノム:WTが626アミノ酸からなるのに対し、275アミノ酸まで同一アミノ酸に加えて、関係のない57アミノ酸(GRTILKRANDIGAAQSTALSPWQTLQEVCFLLQRGSAIAFPFALYIHIFSTKNSHAI)が付加されたポリペプチドが生成される。
Tゲノム:WTが624アミノ酸からなるのに対し、272アミノ酸まで同一アミノ酸に加えて、関係のない9アミノ酸(RPDNSQTRK)が付加されたポリペプチドが生成される。(3)G1-179-26
NtLOM2における変異
Sゲノム:WTが714アミノ酸からなるのに対し、362番目まで同一のアミノ酸に加えて関係のない57アミノ酸(GRTFLKRANDIGAAQSTALSHWQTLQEGCFLLQRGSAVTFPFALYIHIFSTKNSHPI)が付加したポリペプチドが生成される。
Tゲノム:WTが714アミノ酸からなるのに対し、362アミノ酸まで同一アミノ酸に加えて、関係のない9アミノ酸(RPDISQTRK)が付加されたポリペプチドが生成される。NtLOM3における変異
Sゲノム:WTが626アミノ酸からなるのに対し、275アミノ酸まで同一アミノ酸に加えて、関係のない57アミノ酸(GRTILKRANDIGAAQSTALSPWQTLQEVCFLLQRGSAIAFPFALYIHIFSTKNSHAI)が付加されたポリペプチドが生成される。
Tゲノム:WTが624アミノ酸からなるのに対し、272アミノ酸まで同一アミノ酸に加えて、関係のない9アミノ酸(RPDNSQTRK)が付加されたポリペプチドが生成される。
 〔3.候補遺伝子のわき芽発達に対する影響の評価〕
 上記変異体および組換え体のわき芽発達を、以下のように評価した。
 上記変異体および組換え体、ならびにそれらの野生株の種子のそれぞれを、播種して、閉鎖系温室またはコイトトロン(小糸製作所)において栽培した。閉鎖系温室を、23~25℃の室温に保った自然日長の条件、コイトトロンを、12時間日長の、25℃(明期)および18℃(暗期)の条件に設定した。個体を、500mL/鉢の肥土を詰めた5号鉢において栽培した。肥土の組成は、堆肥:40L、原野土:30L、赤玉(小):10L、赤玉(中):10L、バーミキュライト:10L、肥料(S625):1000gであった。
 発蕾から開花前の期間の、12~13枚の本葉が生じた時点で心止めし、地上部にある下から4枚目以上にあたる本葉に生じたわき芽を評価対象に選んだ。心止めの日から1週間目ごとに、約5mm以上の長さの茎を有しているわき芽の数を記録し、記録した対象のわき芽を芽元から手作業でもぎ取り、もぎ取ったわき芽の新鮮重量(FW)を測定した。新たなわき芽の発達が認められなくなるまで、ほぼ5回にわたって、わき芽の数および新鮮重量を調べた。
 結果を、図5および6に示す。図5は、上記2遺伝子変異体におけるわき芽発達を評価した結果を示す図である。図6は、上記2遺伝子抑制組換え体におけるわき芽発達を評価した結果を示す図である。
 図5に示すように、上記2遺伝子変異体のうち、G1-179-2は、1次わき芽の新鮮重量(FW)において、WTと比べて顕著な減少を示した。また、上記2遺伝子変異体のうち、G1-179-17は、1次わき芽の数および新鮮重量において、野生株(WT)と比べて統計的に有意な減少を示した。特に図示していないが、上記2遺伝子変異体およびWTの間に、その生育に関して顕著な差異を認めなかった。また、図5には示していないが、上記2遺伝子変異体と同様にして得られたG1-179-26では、発蕾前(花芽が形成されなかった)に茎頂を切除しても、葉腋から1次わき芽の形成および発達がまったく認められなかった。
 FWは、1次わき芽の成長にしたがって増大するので、FWの有意な減少は、1次わき芽の成長を有意に抑制することを意味する。1次わき芽が発生しても、その成長が遅ければ、1次わき芽の除去が不要であったり、1次わき芽に対する農薬の散布が不要であったり、農薬の散布回数が減少したりする。したがって、FWの有意な減少は、わき芽を抑制する処理にともなう労力を実質的に軽減する。なお、2個体の上記2遺伝子変異体は、2次わき芽を生じなかった。
 図6に示すように、上記2遺伝子抑制組換え体(7H)は、1次わき芽の数およびFWの両方において、NtLOM2および3の発現が抑制されていない個体(7N)およびWTと比べて統計的に有意な減少を示した。特に図示していないが、7H、7NおよびWT上記2遺伝子変異体およびWTの間に、その生育に関して顕著な差異を認めなかったが、7Hにおいて花芽数の減少が認められた。
 〔比較例〕
 項目3.の記載と同様に、2種類の、1遺伝子の発現抑制組換え体(3個体)および2種類の1遺伝子変異体(計4固体)のわき芽発達を評価した。その結果を、図7~9に示す。図7および9に示すように、1遺伝子の機能抑制(発現抑制および変異)は、1次わき芽発達を抑制しなかった。図8に示すように、NtLOM2遺伝子に変異を導入した1遺伝子変異体において、平均すると1次わき芽の重量が約半数に減少しているように認められた(SR-1との有意差はなし)。この結果を追認するために、変異体ではなく、1遺伝子(NtLOM2)の発現抑制組換え体を上述の通りに作製した。
 1遺伝子(NtLOM2)の発現抑制組換え体(2個体)における、NtLOM2のmRNA発現レベルおよびわき芽発達を確認した結果を図10に示す。図10の上段に示す通り、上記組換え体において、NtLOM2のmRNAは特異的に発現抑制されており、NtLOM3のmRNA発現レベルは抑制されていなかった。図10の下段に示す通り、図8の結果とは逆に、いずれの系統でも、ホモは、ヌルと比べてわき芽の重量の増加を示した。したがって、1遺伝子の機能抑制では、わき芽発達を安定して抑制できないため、2遺伝子の機能抑制が、わき芽発達の抑制に非常に好ましいことが分かった。
 以上のことから、例えわき芽形成への関与が、他の植物において示唆されているタバコのオルソログ遺伝子であろうと、当該遺伝子を単独に操作しただけでは、1次わき芽発達を抑制することができないことが明らかになった。
 〔参考文献〕
1.Li JF, Norville JE, Aach J, McCormack M, Zhang D, Bush J, Church GM, Sheen J. (2013) Multiplex and homologous recombination-mediated genome editing in Arabidopsis and Nicotiana benthamiana using guide RNA and Cas9. Nat Biotechnol. 31(8), 688-91.
2.Waibel F, Filipowicz W. (1990) U6 snRNA genes of Arabidopsis are transcribedby RNA polymerase III but contain the same two upstream promoter elements as RNApolymerase II-transcribed U-snRNA genes. Nucleic Acids Res. 25;18(12), 3451-8.
 本発明によれば、タバコ植物の栽培時における不要なわき芽の発達を抑制できるので、栽培の手間およびコストを減らすとともに、収穫される葉の品質の向上につながる。

Claims (24)

  1.  (1)~(3)の遺伝子:
    (1)(a)ポリヌクレオチドもしくは(b)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(c)ポリヌクレオチドもしくは(d)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方;
    (2)(e)ポリヌクレオチドもしくは(f)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(g)ポリヌクレオチドもしくは(h)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方;ならびに
    (3)(i)ポリヌクレオチドもしくは(j)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(k)ポリヌクレオチドもしくは(l)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方
    のうち少なくとも2遺伝子の機能抑制を引き起こす変異が、ゲノムに導入されており、
     上記機能抑制が、1次わき芽の発達を抑制し、
     上記(a)ポリヌクレオチドは、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
     上記(b)ポリヌクレオチドは、上記(a)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
     上記(c)ポリヌクレオチドは、配列番号2に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
     上記(d)ポリヌクレオチドは、上記(c)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
     上記(e)ポリヌクレオチドは、配列番号3に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
     上記(f)ポリヌクレオチドは、上記(e)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
     上記(g)ポリヌクレオチドは、配列番号4に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
     上記(h)ポリヌクレオチドは、上記(g)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
     上記(i)ポリヌクレオチドは、配列番号5に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
     上記(j)ポリヌクレオチドは、上記(i)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
     上記(k)ポリヌクレオチドは、配列番号6に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
     上記(l)ポリヌクレオチドは、上記(k)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドである、タバコ植物体。
  2.  上記機能抑制が、上記1次わき芽の数または重量を、野生株植物と比べて1/2以下に減少させる、請求項1に記載のタバコ植物体。
  3.  上記機能抑制が、野生株植物と比べたときの、上記少なくとも2遺伝子の発現産物であるポリペプチドの存在量の減少である、請求項1または2のいずれか1項に記載のタバコ植物体。
  4.  上記機能抑制が、野生株植物と比べたときの、上記少なくとも2遺伝子の発現産物であるポリペプチドの翻訳量の減少である、請求項3に記載のタバコ植物体。
  5.  上記機能抑制が、野生株植物と比べたときの、上記少なくとも2遺伝子からのmRNAの転写量の減少である、請求項3に記載のタバコ植物体。
  6.  上記機能抑制が、上記少なくとも2遺伝子から転写されたmRNAの分解の促進である、請求項3に記載のタバコ植物体。
  7.  上記変異が、上記少なくとも2遺伝子に導入されている、請求項1~6のいずれか1項に記載のタバコ植物体。
  8.  上記変異が、自然突然変異、変異原処理、遺伝子の組換え、ゲノム編集または遺伝子ノックアウトによって導入されている、請求項7に記載のタバコ植物体。
  9.  上記変異が、上記mRNAの分解を促進する因子を発現するポリヌクレオチドの、上記遺伝子の存在する領域外への挿入である、請求項6に記載のタバコ植物体。
  10.  上記因子が、アンチセンスRNA分子、RNAi分子または共抑制分子である、請求項9に記載のタバコ植物体。
  11.  ニコチアナ・タバカムまたはニコチアナ・ルスチカに属する、請求項1~10のいずれか1項に記載のタバコ植物体。
  12.  タバコ植物体の製造方法であって、
     (1)~(3)の遺伝子:
    (1)(a)ポリヌクレオチドもしくは(b)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(c)ポリヌクレオチドもしくは(d)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方;
    (2)(e)ポリヌクレオチドもしくは(f)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(g)ポリヌクレオチドもしくは(h)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方;ならびに
    (3)(i)ポリヌクレオチドもしくは(j)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(k)ポリヌクレオチドもしくは(l)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方
    のうち少なくとも2遺伝子の機能抑制を引き起こす変異を、タバコ植物体のゲノムに導入するステップを包含しており、
     上記機能抑制が、1次わき芽の発達を抑制し、
     上記(a)ポリヌクレオチドは、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
     上記(b)ポリヌクレオチドは、上記(a)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
     上記(c)ポリヌクレオチドは、配列番号2に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
     上記(d)ポリヌクレオチドは、上記(c)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
     上記(e)ポリヌクレオチドは、配列番号3に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
     上記(f)ポリヌクレオチドは、上記(e)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
     上記(g)ポリヌクレオチドは、配列番号4に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
     上記(h)ポリヌクレオチドは、上記(g)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
     上記(i)ポリヌクレオチドは、配列番号5に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
     上記(j)ポリヌクレオチドは、上記(i)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
     上記(k)ポリヌクレオチドは、配列番号6に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
     上記(l)ポリヌクレオチドは、上記(k)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドである、タバコ植物体の製造方法。
  13.  上記導入するステップにおいて生成される個体から、上記1次わき芽の発達が抑制されている個体を選抜するステップをさらに包含している、請求項12に記載の製造方法。
  14.  上記選抜するステップにおいて、上記1次わき芽の数または重量が野生株植物と比べて減少している個体を選抜する、請求項13に記載の製造方法。
  15.  上記導入するステップが、上記少なくとも2遺伝子に上記変異を導入することを含んでいる、請求項12~14のいずれか1項に記載の製造方法。
  16.  上記導入するステップが、自然突然変異、変異原処理、遺伝子の組換え、ゲノム編集または遺伝子ノックアウトによって実施される、請求項15に記載の製造方法。
  17.  上記導入するステップが、上記少なくとも2遺伝子から転写されたmRNAの分解を促進する因子を発現するポリヌクレオチドを、当該少なくとも2遺伝子の存在する領域外に挿入することを含んでいる、請求項12~14のいずれか1項に記載の製造方法。
  18.  上記因子が、アンチセンスRNA分子、RNAi分子または共抑制分子である、請求項17に記載の製造方法。
  19.  1次わき芽の発達が抑制されているタバコ植物体の決定方法であって、
     タバコ植物体の一部を採取することによって、サンプルを入手する工程と、
     当該サンプルに含まれているゲノム上にある以下の(1)~(3)の遺伝子:
    (1)(a)ポリヌクレオチドもしくは(b)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(c)ポリヌクレオチドもしくは(d)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方;
    (2)(e)ポリヌクレオチドもしくは(f)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(g)ポリヌクレオチドもしくは(h)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方;ならびに
    (3)(i)ポリヌクレオチドもしくは(j)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子、および(k)ポリヌクレオチドもしくは(l)ポリヌクレオチドを、コード領域として含んでいる遺伝子の、少なくとも一方
    のうち少なくとも2遺伝子の機能抑制を引き起こす変異をゲノムから検出する工程と、
     上記変異が検出されたタバコ植物体を、1次わき芽の発達が抑制されているタバコ植物体として決定する工程とを包含しており、
     上記(a)ポリヌクレオチドは、配列番号1に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
     上記(b)ポリヌクレオチドは、上記(a)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
     上記(c)ポリヌクレオチドは、配列番号2に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
     上記(d)ポリヌクレオチドは、上記(c)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
     上記(e)ポリヌクレオチドは、配列番号3に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
     上記(f)ポリヌクレオチドは、上記(e)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
     上記(g)ポリヌクレオチドは、配列番号4に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
     上記(h)ポリヌクレオチドは、上記(g)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
     上記(i)ポリヌクレオチドは、配列番号5に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
     上記(j)ポリヌクレオチドは、上記(i)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドであり、
     上記(k)ポリヌクレオチドは、配列番号6に示されるアミノ酸配列に対する90%以上の配列同一性を有しているポリペプチドをコードしているポリヌクレオチドであり、
     上記(l)ポリヌクレオチドは、上記(k)ポリヌクレオチドとストリンジェントな条件においてハイブリダイズするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドである、決定方法。
  20.  請求項19に記載の決定方法によって決定された、1次わき芽の発達が抑制されているタバコ植物体を交配させることを包含している、タバコ植物体の育種方法。
  21.  請求項1~11のいずれか1項に記載のタバコ植物体、請求項12~18のいずれか1項に記載の製造方法によって得られたタバコ植物体、請求項19に記載の決定方法によって決定されたタバコ植物体、または請求項20に記載の育種方法によって得られたタバコ植物体の、子孫または当該タバコ植物体の交配によって得られた育種後代。
  22.  請求項1~11のいずれか1項に記載のタバコ植物体、請求項12~18のいずれか1項に記載の製造方法によって得られたタバコ植物体、請求項19に記載の決定方法によって決定されたタバコ植物体、請求項20に記載の育種方法によって得られたタバコ植物体、または請求項21に記載の子孫もしくは育種後代から収穫された、葉たばこ。
  23.  請求項22に記載の葉たばこから得られた、乾燥たばこ。
  24.  請求項23に記載の乾燥たばこから得られた、たばこ製品。
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