WO2022202052A1 - ナス科植物における可食部への同化産物分配量の調節に関与する遺伝子及びその利用 - Google Patents

ナス科植物における可食部への同化産物分配量の調節に関与する遺伝子及びその利用 Download PDF

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暁男 大山
武司 林
哲 松尾
宏治 宮武
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国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構
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    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids

Definitions

  • the present invention relates to genes involved in regulating the amount of assimilated products distributed to edible parts in Solanaceae plants and their use.
  • the yield of agricultural products such as seeds, tubers, and fruits is an important indicator for agricultural management because the increase or decrease is directly linked to profits.
  • the yield of agricultural products is proportional to the amount of dry matter produced and the amount of dry matter distributed to the crop (assimilated product distribution). Therefore, increasing dry matter production or assimilated product distribution can increase the yield of agricultural products.
  • Non-Patent Documents 1 and 2 are listed as candidates for genes used for genetic modification of fruit vegetable plants of the Solanaceae family such as tomatoes.
  • Non-Patent Document 1 describes the fw2.2 gene on chromosome 2, which is a quantitative trait locus (QTL) involved in the difference in fruit size between large and small varieties of tomatoes.
  • QTL quantitative trait locus
  • the fw2.2 gene described in Non-Patent Document 1 is a gene that is ubiquitously present in large variety tomatoes, and is a gene acquired in the process of domestication and large size of small wild tomatoes. It is speculated that In other words, the fw2.2 gene is not involved in the regulation of the amount of assimilated products distributed to the edible part, but is considered to increase cell division and increase the number of ovules. Therefore, the fw2.2 gene only brings about morphological changes in plants, and it is highly likely that it cannot be used to modify yield properties such as the amount of assimilated products distributed to edible parts.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and its object is to identify genes involved in the regulation of the amount of assimilated products distributed to edible parts in fruit vegetable plants of the family Solanaceae including tomatoes, It is to provide utilization.
  • a method according to an aspect of the present invention is a method for determining the degree of regulation of the amount of assimilated products distributed to edible parts in a solanaceous plant, comprising: : (a) an amino acid corresponding to the 870th amino acid of the protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1; (b) an amino acid corresponding to the 402nd amino acid of the protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2; A step of testing for the presence or absence of mutations that cause deletions.
  • a production method is a method for producing a solanaceous plant having an increased amount of assimilation products distributed to edible parts, wherein the solanaceous plant having an increased amount of assimilated products distributed to edible parts , a crossbreeding step of intraspecifically crossing with another solanaceous plant, and an assimilated product into an edible part from the solanaceous plant obtained by the crossbreeding step or its progeny solanaceous plant by any of the above methods. and an identification step of identifying solanaceous plants with increased distribution.
  • a molecular marker according to one aspect of the present invention is a molecular marker related to the regulation of the amount of assimilated products distributed to edible parts in a plant of the family Solanaceae, and is a base corresponding to the following (a') or (b') base: itself (SNP) or a contiguous polynucleotide containing the base: (a') tfw. 5.1 base corresponding to the 2609th base from the translation initiation point of the gene; (b') tfw. 5. A base corresponding to the 1204th base from the translation initiation point of the gene;
  • the gene according to one aspect of the present invention is a gene involved in the regulation of the amount of assimilated products distributed to the edible parts of a plant of the family Solanaceae, and is the polynucleotide according to any one of the following (1) to (3): : (1) a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2; (2) an amino acid having 70% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2 sequence, and the amino acid corresponding to the 870th amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is E, or the amino acid corresponding to the 402nd amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is S, (3) A polynucleotide encoding a protein having a function of regulating the amount of assimilated products distributed to the edible parts of plants belonging to the family Family; Consists of an amino acid sequence deleted, added or inserted, and the amino acid corresponding to the 8
  • a protein according to one aspect of the present invention is encoded by the above polynucleotide.
  • An expression vector according to one aspect of the present invention comprises the above polynucleotide.
  • a cell according to one aspect of the present invention comprises the above polynucleotide or the above expression vector.
  • a solanaceous plant according to one aspect of the present invention incorporates the polynucleotide or the expression vector.
  • identifying a solanaceous plant with increased anabolic product distribution to edible parts using a gene that regulates the amount of assimilate distribution to edible parts in a solanaceous plant; In addition, it is possible to produce a solanaceous plant with an increased amount of assimilated products distributed to the edible part.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the construction of a recombinant inbred line derived from crossing two F1 cultivars and an overview of its QTL mapping.
  • FIG. 2 is a diagram explaining the linkage map of linkage group 5 and the position of QTL tfw5.1.
  • polynucleotide can also be rephrased as “nucleic acid” or “nucleic acid molecule” and intends a polymer of nucleotides.
  • a “nucleotide sequence” can also be rephrased as a “nucleic acid sequence” or a “nucleotide sequence”, and unless otherwise specified, a sequence of deoxyribonucleotides or a sequence of ribonucleotides is intended.
  • polypeptide can also be rephrased as "protein”.
  • the term “assimilated product” can also be rephrased as “dry matter” and intends organic compounds such as sugars synthesized by photosynthesis.
  • the term “edible part” refers to the part of a plant that is mainly edible, and in the case of fruit vegetables, it means the edible fruit part, and in the case of stem vegetables, it means the edible tuber part. ing.
  • “increase in the amount of assimilated products distributed to the edible part” is intended to increase the amount of assimilated products distributed to the edible part, The intention is to increase the amount of assimilates distributed to the edible portion between the fattening period and the harvest period.
  • plants of the Solanaceae family are, for example, tomatoes, potatoes, eggplants, or hot peppers.
  • eggplant broadly includes the cultivated species “Solanum (hereinafter referred to as S) melongena” as well as the wild species “S. incanum” and “S. "S. torvum”, “S. nigrum”, “S. aethiopicum”, “S. macrocarpon”, and “S. Quitoense” )”, and narrowly intended to mean “S. melongena”.
  • tomato is broadly defined as the cultivar “S. lycopersicum ersicum", as well as the wild species "S. cheesmaniae, S. chilense, S. chmielewskii, S. galapagense, S. habrochaites (S. habrochaites), S. lycopersicoides, S. neorickii, S. pennellii, S. peruvianum, and S. pimpinellifolium ( S. pimpinellifolium), and narrowly intended to mean “S. lycopersicum”.
  • capsicum broadly includes the cultivated species “Capsicum annuum” and the wild species “C. pubescens” and “C. A concept that includes C. baccatum, C. chinense, and C. frutescens, narrowly intended to mean C. anium.
  • pepper is a concept that includes the above-mentioned plants for which terms other than “pepper” are used, such as “green pepper”, “paprika” and “shishito”, as names of horticultural crops.
  • potato is broadly defined as the cultivated species “S. tuberosum”, as well as the wild species “S. acaule”, “S. sparsipilum” “, “S. leptophyes”, and “S. megistacrobum”, narrowly intended to be “S. tuberosum”.
  • the gene for regulating the amount of anabolic products distributed to edible parts is a protein having the activity of regulating the amount of anabolic products distributed to edible parts (the activity of regulating the amount of anabolic products distributed to edible parts). It is the encoding gene. If the protein has activity that positively modulates the anabolic distribution to the edible part, the presence of the protein will increase the anabolic distribution to the edible part.
  • the activity of the protein encoded by the gene for regulating the amount of assimilated products distributed to the edible part is reduced or inhibited
  • the activity of the protein is reduced or inhibited, resulting in more edible parts than in the plant whose activity is not reduced or inhibited. the anabolic product distribution of is reduced or not increased.
  • An example of the gene for regulating the amount of assimilated product distributed to the edible part is a gene involved in the regulation of the amount of assimilated product distributed to the edible part of a plant of the family Solanaceae, and is any of the following (1) to (3): is a gene consisting of a polynucleotide according to: (1) a polynucleotide encoding a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2; (2) consists of an amino acid sequence having a sequence identity of 70% or more to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2, and the amino acid corresponding to the 870th amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is E (Glutamic acid), or the amino acid corresponding to the 402nd amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is S (serine), and has the function of regulating the amount of assimilated products distributed to the edible parts of Solanaceae plants.
  • a polynucleotide encoding a protein (3) Consists of an amino acid sequence in which 300 or less amino acids are substituted, deleted, added or inserted with respect to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, and at the 870th amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1
  • the corresponding amino acid is E or consists of an amino acid sequence in which 135 or less amino acids are substituted, deleted, added or inserted with respect to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, and in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2
  • the polynucleotide of (1) above is a tomato-derived tfw. 5.1 gene sequence or tfw. 5.1 A polynucleotide comprising the coding region (CDS) of the gene and encoding a protein that regulates the distribution of anabolic products to edible parts.
  • the polynucleotide of (1) above contains the nucleotide sequence of the gene corresponding to the tfw.5.1 gene of a solanaceous plant or the nucleotide sequence of the CDS of the gene, and the amount of assimilated products distributed to edible parts It can be a polynucleotide encoding a modulating protein.
  • the amino acid sequence identity is preferably 70% or more, 75% or more, 80% or more, or 90% or more, more preferably 95% or more, Particularly preferably, it is 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more.
  • mutated genes derived from tomato or homologous genes (including orthologues) derived from plants of the family Solanaceae other than tomato are included in the category of polynucleotides of (2) above. These mutated genes and homologous genes are endogenous genes of Solanaceae plants. [4. Method for determining the degree of regulation of the amount of assimilated products distributed to edible parts in Solanaceous plants] can be molecular markers on these mutant genes or homologous genes.
  • the number of amino acids substituted, deleted, added or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is preferably 1 to 300, 1 to 250, 1 to 200 1 to 150, or 1 to 100, more preferably 1 to 50, 1 to 25, 1 to 15, 1 to 10, 1 to 5, 1 to 4, 1 to 3, or 1 to 2 are particularly preferred.
  • the number of substituted, deleted, added or inserted amino acids in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 is preferably 1 to 135, 1 to 120, 1 1 to 100, 1 to 80, or 1 to 60, more preferably 1 to 50, 1 to 25, 1 to 15, 1 to 10, 1 to 5 particularly preferably 1, 1 to 4, 1 to 3, or 1 to 2.
  • the gene for regulating the amount of assimilated products distributed to edible parts refers to an artificially mutated gene
  • substitution, deletion, addition or insertion of amino acids can be performed by, for example, the Kunkel method (Kunkel, Proc Natl Acad Sci USA, 82: 488-492, 1985) and other site-directed mutagenesis methods, mutagenesis using drugs, mutagenesis methods by irradiation with radiation ( ⁇ -rays, heavy ion beams, etc.), site-specific A mutation may be introduced artificially using genome editing or the like using a nuclease, or it may be derived from a similar mutant polypeptide existing in nature.
  • An assimilation product distribution control gene to edible parts can exist in the form of RNA (eg, mRNA) or in the form of DNA (eg, cDNA or genomic DNA). DNA may be double-stranded or single-stranded.
  • the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3, which is an example of an assimilated product distribution control gene to edible parts, is the full-length cDNA of the gene encoding the polypeptide shown in SEQ ID NO: 1.
  • the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 4 which is another example of the gene for regulating the amount of assimilatory products distributed to edible parts, is the full-length cDNA of the gene encoding the polypeptide shown in SEQ ID NO:2.
  • An anabolic product distribution control gene to edible parts is tfw.
  • the CDS of the 5.1 gene may contain additional sequences such as the base sequence of the untranslated region (UTR).
  • the method of obtaining (isolating) the gene for regulating the distribution of assimilated products to edible parts is not particularly limited.
  • a probe that specifically hybridizes with is prepared and a genomic DNA library or cDNA library is screened.
  • primers are prepared from the 5′-side and 3′-side sequences (or their complementary sequences) of the cDNA of the gene for regulating the distribution of assimilated products to edible parts, and these primers are used to prepare genomic DNA ( or cDNA) or the like as a template to amplify the DNA region sandwiched between the two primers, a large amount of DNA fragment containing the gene for regulating the distribution of assimilated products to edible parts can be obtained.
  • the origin of the gene for regulating the amount of assimilated product distributed to edible parts is not particularly limited as long as it is a plant of the Solanaceae family, but it is preferably tomato, potato, eggplant, or hot pepper, and more preferably tomato. .
  • the isolated candidate gene for regulating the amount of anabolic products distributed to the edible part has the activity of regulating the amount of the anabolic product distributed to the desired edible part depends on the candidate gene in the plant from which it is derived. It can be evaluated by observing whether the expression of the gene induces an increase in the distribution of anabolic products to the edible part.
  • Genes regulating the amount of assimilated products distributed to edible parts can be used to elucidate the mechanism of increasing the amount of assimilated products distributed to edible parts in Solanaceae plants.
  • the gene for regulating the distribution of assimilated products to edible parts may be used to prepare a transformant by inserting the sequence into an expression vector, etc., and introducing it into a plant body or cell of a plant of the family Solanaceae. can be done. By cultivating a solanaceous plant introduced with a gene for regulating the amount of assimilated products distributed to the edible part, a solanaceous plant having an increased amount of assimilated products distributed to the edible part can be obtained.
  • S. Lycopersicum-derived tfw A polynucleotide consisting of the nucleotide sequence of the first gene (SEQ ID NO: 3) or the second gene (SEQ ID NO: 4), which is the nucleotide sequence of the CDS of the 5.1 gene.
  • the category of genes for regulating the amount of assimilated products distributed to edible parts includes 70% or more, 75% or more, 80% or more, 85& or more, 90% or more, with respect to the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3 or 4, Also included are genes consisting of polynucleotides having sequence identity of 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more and having anabolic product distribution rate-regulating activity in edible parts. .
  • the anabolic product distribution rate-regulating protein to edible parts is described in [1.
  • Gene for regulating the distribution of anabolic products to edible parts which is a translation product of the gene described in the column, and has at least the activity of regulating the amount of anabolic products distributed to edible parts.
  • the protein that regulates the amount of anabolic products distributed to the edible part has activity to positively regulate the amount of anabolic products distributed to the edible part
  • the presence of the protein increases the amount of the anabolic product distributed to the edible part. do.
  • the anabolic product distribution to the edible portion is reduced or not increased more than in the presence of the anabolic product distribution regulating protein to the edible portion.
  • An anabolic product distribution rate-regulating protein to edible parts may be isolated from natural sources or chemically synthesized. More specifically, the proteins are naturally occurring purified products, products of chemical synthetic procedures, and prokaryotic or eukaryotic hosts (e.g., bacterial cells, yeast cells, higher plant cells, insect cells, and mammalian cells). It includes translation products produced by recombinant technology from cells (including animal cells).
  • prokaryotic or eukaryotic hosts e.g., bacterial cells, yeast cells, higher plant cells, insect cells, and mammalian cells. It includes translation products produced by recombinant technology from cells (including animal cells).
  • the protein for regulating the amount of anabolic products distributed to edible parts is a protein according to any one of the following (1′) to (3′): (1') a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2; (2') consists of an amino acid sequence having a sequence identity of 70% or more to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2, and an amino acid corresponding to the 870th amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 E or a protein in which the amino acid corresponding to the 402nd amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is S, and has the function of regulating the amount of assimilated products distributed to the edible parts of solanaceous plants; (3′) consists of an amino acid sequence in which 300 or less amino acids are substituted, deleted, added or inserted with respect to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, and the 870th amino acid in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or an amino acid sequence in which 135
  • the protein (1′) is a protein encoded by the tfw.5.1 gene or a gene corresponding to the tfw.5.1 gene in a solanaceous plant, and the amount of assimilated product distributed to the edible part It is a protein with regulatory activity.
  • the amino acid sequence identity is preferably 70% or more, 75% or more, 80% or more, or 90% or more, more preferably 95% or more. % or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more is particularly preferable.
  • mutant proteins derived from tomato or homologous proteins derived from plants of the Solanaceae family other than tomato are included in the above protein category (2'). These mutant proteins and homologous proteins are proteins encoded by endogenous genes of Solanaceae plants.
  • the number of amino acids substituted, deleted, added or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is preferably 1 to 300, 1 to 250, 1 to 200 1 to 150, or 1 to 100, more preferably 1 to 50, 1 to 25, 1 to 15, 1 to 10, 1 to 5, 1 to 4, 1 to 3, or 1 to 2 are particularly preferred.
  • the number of amino acids substituted, deleted, added or inserted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 is preferably 1 to 135, 1 to 120, 1 1 to 100, 1 to 80, or 1 to 60, more preferably 1 to 50, 1 to 25, 1 to 15, 1 to 10, 1 to 5 particularly preferably 1, 1 to 4, 1 to 3, or 1 to 2.
  • the protein that regulates the distribution of anabolic products to edible parts is a polypeptide formed by peptide bonds of amino acids, but it may contain structures other than polypeptides.
  • structures other than polypeptides herein include sugar chains, isoprenoid groups, and the like, but are not limited thereto.
  • the tomato S Proteins from Lycopersicum can be mentioned. Proteins derived from potatoes, eggplants, or hot peppers can also be used as the assimilated product distribution rate-regulating proteins to edible parts.
  • Expression vectors, cells, and transformants An expression vector in which the gene for regulating the distribution of anabolic products to edible parts according to one aspect of the present invention is integrated, a cell containing the expression vector or the gene for controlling the distribution of anabolic products to edible parts, and the expression vector or A transformant into which a gene for regulating the amount of assimilated products distributed to edible parts has been introduced so as to be expressible is also included in the scope of the present invention.
  • the expression vector imparts to cells or organisms a trait that regulates the amount of assimilated products distributed to edible parts.
  • the type of vector that constitutes the expression vector is not particularly limited, and one that can be expressed in the host cell may be selected as appropriate. That is, an appropriate promoter sequence is selected according to the type of host cell, and the promoter sequence and the gene for regulating the amount of assimilated products distributed to the edible part are incorporated into, for example, a plasmid, a phagemid, or a cosmid, and expressed. It may be used as a vector.
  • Host cells into which expression vectors are introduced include, for example, bacterial cells, yeast cells, fungal cells other than yeast cells, and higher eukaryotic cells.
  • Bacterial cells include, for example, E. coli cells.
  • Higher eukaryotic cells include, for example, plant and animal cells.
  • Plant cells include, for example, dicotyledonous and monocotyledonous plant cells.
  • Dicotyledonous plant cells include, for example, suspension cultured cells of Solanaceae plants (eg, tobacco BY-2 strain and tomato Sly-1 strain).
  • Monocotyledonous plant cells include, for example, the Oc strain, which is a suspension-cultured cell of rice.
  • Animal cells include insect cells, amphibian cells, reptile cells, avian cells, fish cells, mammalian cells and the like.
  • the gene for regulating the distribution of assimilated products to the edible part is functionally linked to the elements necessary for transcription (for example, promoters). Also, if necessary, enhancers, selectable markers, splicing signals, poly-A addition signals, 5'-UTR sequences, etc. may be ligated.
  • a promoter is a DNA sequence that exhibits transcriptional activity in host cells, and can be appropriately selected according to the type of host.
  • Promoter sequences that are operable in host cells include the cauliflower mosaic virus 35S promoter, Agrobacterium nopaline synthase gene promoter and rice ubiquitin gene promoter.
  • the sequence of the promoter region in the gene for regulating the distribution of assimilated products to edible parts may be used.
  • the gene for regulating the distribution of anabolic products to edible parts may be functionally linked to an appropriate terminator (eg, NOS terminator and 35S terminator of cauliflower mosaic virus), if necessary.
  • an appropriate terminator eg, NOS terminator and 35S terminator of cauliflower mosaic virus
  • the type of appropriate terminator may be appropriately selected according to the type of host cell, as long as it is a sequence capable of terminating the transcription of the gene transcribed by the above promoter.
  • Enhancers are used to increase the efficiency of expression of target genes, and include, for example, the omega sequence of tobacco mosaic virus.
  • the expression vector may further contain a selectable marker.
  • Selectable markers can include, for example, drug resistance genes such as ampicillin, kanamycin, tetracycline, chloramphenicol, neomycin, hygromycin or spectinomycin.
  • the gene for regulating the amount of assimilated products distributed to the edible portion may be linked to a suitable tag sequence for protein purification or a suitable spacer sequence, if necessary.
  • the transformant is meant to include not only cells, tissues, and organs into which the expression vector or gene for regulating the distribution of assimilated products into edible parts has been introduced, but also individual organisms.
  • Such transformants may be Solanaceae plants.
  • the transformant may be, for example, a microorganism such as E. coli, an animal, or the like.
  • a method for determining the degree of adjustment of the amount of assimilated products distributed to edible parts in a solanaceous plant according to one aspect of the present invention is a method in which the amount of assimilated products distributed to edible parts increases in a solanaceous plant. or is not increasing.
  • the discrimination method can be used to discriminate individuals having an increased amount of assimilation distributed to edible parts in Solanaceous plants.
  • the discrimination method is to determine the genotype of the gene involved in determining the amount of assimilated products distributed to the edible part, which exists in the genome of the solanaceous plant. Identify family plants.
  • the concept of the amount of assimilated products distributed to the edible part is that the amount of assimilated products distributed to the edible parts of a certain solanaceous plant individual is relatively higher than that of other solanaceous plant individuals. Included is the degree of assimilation distribution, which may be greater or lesser.
  • solanaceous plants such as tomatoes
  • the amount of assimilated products distributed to the edible part gradually increases with growth and is thought to become constant after reaching a peak during the continuous production period (Reference 1: Saito et al. al. Hort J 89: 445-453, 2020). That is, at the early stage of cultivation, when the bunches begin to bear fruit or the stem begins to enlarge, the amount of assimilated products distributed to the edible portion is small. Therefore, the yield can be stably increased by increasing the amount of assimilated products distributed to the edible part, especially in the early stage of cultivation such as the fruiting period or the stem enlargement period.
  • Solanaceous plants can be candidate plants for breeding material or plants obtained through the process of breeding.
  • Candidate plants for breeding materials include, for example, parent plants used for crossing and plants used for molecular breeding using gene recombination technology.
  • Plants obtained through the process of breeding include, for example, plants obtained by intraspecific crossing of tomato, potato, eggplant, or capsicum belonging to the family Solanaceae, and progeny lines thereof.
  • the solanaceous plant may be a cross-cultivated plant such as a hybrid plant of a tomato belonging to a certain variety and a tomato belonging to another variety, and its progeny.
  • solanaceous plant may be a plant crossed between cultivars that are known to increase the amount of assimilation distributed to the edible part, and progeny lines thereof.
  • Solanaceous plants were crossed between cultivars known to increase the amount of assimilated products distributed to edible parts and cultivars with unknown increases in the amount of assimilated products distributed to edible parts. It may be a plant and its progeny.
  • the solanaceous plant may be a plant obtained by crossing between cultivars in which it is unknown whether the amount of assimilated products distributed to the edible part is increased or not, and its progeny.
  • solanaceous plants there are cultivars known to increase the amount of assimilated products distributed to edible parts and cultivars known to not increase the amount of assimilated products distributed to edible parts. It may be a plant crossed with and its progeny line. Also, the solanaceous plant may be a plant obtained by crossing individuals known to increase the amount of assimilation distributed to the edible part, and its progeny.
  • plant may refer to part or all of a plant body.
  • the part of the plant body includes, for example, propagation material (eg, leaves, branches, seeds, etc.) and the like.
  • the presence or absence of mutations in the genes regulating the amount of assimilated products distributed to edible parts can be tested using the molecular markers shown below. Such molecular markers are also included in the scope of the present invention.
  • Molecular markers are the following amino acids (a) or (b) in Solanaceae plants: (a) an amino acid corresponding to the 870th amino acid of the protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1; (b) an amino acid corresponding to the 402nd amino acid of the protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2; is a molecular marker that detects the presence or absence of mutations that cause substitutions or deletions in
  • a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is a protein encoded by a gene for regulating the amount of assimilatory products distributed to edible parts. be.
  • the protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is a protein encoded by a gene for regulating the amount of assimilatory products distributed to edible parts. be.
  • the protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2 is a standard tomato (S. lycopersicum)-derived tfw. 5.1 Consists of the amino acid sequence of the protein encoded by the gene.
  • the standard tomato-derived tfw. 5.1 The amino acid sequence of the protein encoded by the gene may contain a portion having a different amino acid sequence other than the portion corresponding to the amino acid in (a) or (b) above.
  • the position of the amino acid corresponding to the amino acid (a) or (b) above can be identified by a technique such as homology analysis. That is, the tfw.
  • amino acid corresponding to the amino acid of (a) or (b) is a method such as homology analysis refers to an amino acid identified as corresponding to the amino acid of (a) or (b) by
  • Homology analysis methods include, for example, a method by Pairwise Sequence Alignment such as the Needleman-Wunsch method and the Smith-Waterman method, and a method by Multiple Sequence Alignment such as the ClustalW method. Based on this, it is possible to understand the "corresponding amino acid" in the amino acid sequence to be analyzed using the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2 as a reference sequence.
  • homologous protein of the protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 and the amino acid corresponding to the amino acid of (a) in Solanaceae plants is shown.
  • the amino acid corresponding to the amino acid (a) is the 850th amino acid.
  • the amino acid corresponding to the amino acid (a) is the 850th amino acid.
  • the amino acid corresponding to the amino acid (a) is the 871st amino acid.
  • the amino acid corresponding to the amino acid (a) is the 871st amino acid.
  • homologous protein of the protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and the amino acid corresponding to the amino acid of (b) in Solanaceae plants is shown.
  • the amino acid corresponding to the amino acid (b) is the 402nd amino acid.
  • the amino acid corresponding to the amino acid (b) is the 400th amino acid.
  • the amino acid corresponding to the amino acid (b) is the 401st amino acid.
  • the amino acid corresponding to the amino acid (b) is the 401st amino acid.
  • the amino acid corresponding to the amino acid (b) is the 401st amino acid.
  • the eggplant (SMEL_003g177800) protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 21, the amino acid corresponding to the amino acid (b) is the 434th amino acid.
  • amino acid corresponding to the amino acid (a) or (b) is, for example, (I) the amino acid (a) or (b) in the protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2, (II) the sequence An amino acid corresponding to the amino acid (a) or (b) in a protein consisting of an amino acid sequence having a sequence identity of 70% or more to the amino acid sequence shown in number 1 or 2, or (III) to SEQ ID NO: 1 An amino acid sequence in which 300 or less amino acids are substituted, deleted, added or inserted into the amino acid sequence shown, or 135 or less amino acids are substituted, deleted, or inserted into the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 An amino acid corresponding to the amino acid (a) or (b) in a protein consisting of an added or inserted amino acid sequence.
  • Molecular markers for detecting the presence or absence of mutations that cause substitution or deletion in amino acids corresponding to (a) or (b) are substitutions or deletions in amino acids corresponding to both (a) and (b). It may be one that detects the presence or absence of mutations that cause
  • An example of a molecular marker is (a') tfw. 5.1 A base corresponding to the 2609th base from the translation initiation point of the gene, or (b') tfw. 5.
  • the base itself (SNP) corresponding to the 1204th base from the translation start point of the 1 gene, or a continuous polynucleotide containing the base. That is, the determination method is to use the base itself (SNP) corresponding to the base (a') or (b') above, or a continuous polynucleotide containing the base, to regulate the amount of assimilated product distributed to the edible part. including testing as a molecular marker.
  • a base corresponding to the base (a') or (b') above is a SNP that causes an amino acid substitution.
  • the base corresponding to the above (a') or (b') as a molecular marker By using the base corresponding to the above (a') or (b') as a molecular marker, the presence or absence of mutations that cause substitution or deletion in the amino acid corresponding to the above (a) or (b) is detected. can do.
  • tfw The base corresponding to the 2609th base from the translation initiation point of the 5.1 gene is the 2609th base in the base sequence of SEQ ID NO:3.
  • the base corresponding to the 1204th base from the translation initiation point of the 5.1 gene is the 1204th base in the base sequence of SEQ ID NO:4.
  • molecular markers examples include SNP markers, AFLP (molecular amplified fragment length polymorphism) markers, RFLP markers, microsatellite markers, SCAR markers, and CAPS markers.
  • the bases themselves corresponding to the bases (a') and (b') above, or the continuous polynucleotides containing the bases, are the SNP markers described in this example or SNP markers that can be identified with them.
  • a SNP marker can be (i) the base corresponding to the SNP itself, (ii) a contiguous polynucleotide containing the SNP, or (iii) a contiguous polynucleotide containing two SNPs.
  • SNP means a DNA polymorphism in which a single base mutation is found in a specific region in the base sequence of DNA.
  • SNP markers SNPs are single nucleotide polymorphisms based on the genome sequence of tomato (S. lycopersicum). The genome sequence of the reference plant tomato (S. lycopersicum) has been published on the solgenomics FTP site (ftp://ftp.solgenomics.net/genomes/Solanum_lycopersicum/annotation/ITAG4.1_release/).
  • (a') and (b') bases are the SNP markers described in this example.
  • the “bases corresponding to the bases (a′) and (b′)” are SNP markers that can be identified with the SNP markers described in this example.
  • “(a') and (b') bases” are defined in tfw. It is a mutation on the 5.1 gene. tfw.
  • the 5.1 gene consists of a reference base sequence derived from tomato (S. lycopersicum).
  • a solanaceous plant may contain a portion having a different nucleotide sequence than the SNP from the reference nucleotide sequence.
  • this SNP marker can be identified by a technique such as homology analysis.
  • homology analysis the same method as for specifying the "corresponding amino acid" can be used.
  • tfw in other solanaceous plants, tfw. 5.1
  • the "bases corresponding to the bases of (a') and (b')" are used in homology searches, etc. tfw. It refers to the base on the gene corresponding to the 5.1 gene.
  • the polynucleotides described in (a2') and (b2') and the polynucleotides described in (a3') and (b3') described later are tfw. It is an example of a gene corresponding to the 5.1 gene.
  • tfw An example of the homologous gene of the gene consisting of the base sequence of the CDS of 5.1 gene and the base corresponding to the base of (a') is shown.
  • the gene of bell pepper (C. annuum. var. glabriusculum_1) consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 6
  • the base corresponding to base (a') is the 2549th base.
  • the green pepper (C. Annuum_Zunla) gene consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 8
  • the base corresponding to base (a') is the 2549th base.
  • tfw. shown in SEQ ID NO: 4 in Solanaceae plants An example of the homologous gene of the gene consisting of the base sequence of CDS of 5.1 gene and the base corresponding to the base of (b') is shown.
  • the gene of bell pepper (C. annuum. var. glabriusculum_1) consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 14
  • the base corresponding to base (b') is the 1204th base.
  • the nucleotide corresponding to the nucleotide (b') is the 1198th nucleotide.
  • the base corresponding to base (b') is the 1201st base.
  • the base corresponding to base (b') is the 1201st base.
  • the base corresponding to base (b') is the 1201st base.
  • the base corresponding to base (b') is the 1300th base.
  • a molecular marker is a SNP marker consisting of the SNPs of (a') or (b') above.
  • This SNP marker is a SNP marker newly identified by the present inventors, and a person skilled in the art can identify the position of the SNP marker on the genome based on the nucleotide sequence representing each SNP of this SNP marker. can.
  • the SNP of (a') (hereinafter also referred to as SNP (a')) is tfw. It shows the polymorphism of the 2609th base from the translation start point of the 5.1 gene or the corresponding base.
  • the SNP of (b') (hereinafter also referred to as SNP (b')) was obtained from tfw. It shows the polymorphism of the 1204th base from the translation start point of the 5.1 gene or the corresponding base.
  • the solanaceous plant is an assimilation product to the edible part It can be determined that the dispensed amount is increasing.
  • Molecular markers may also be used to determine the amount of assimilation distributed to edible parts in solanaceous plants by analyzing SNP(a') and SNP(b') as haplotype blocks.
  • the expression that the amount of assimilated products distributed to the edible parts of the solanaceous plant is increased means that the amount of assimilated products distributed to the edible parts of a certain solanaceous plant is higher than that of other solanaceous plant individuals. is intended to be relatively large.
  • the molecular marker is a continuous polynucleotide containing SNP (a') (hereinafter also referred to as polynucleotide (a')) or a continuous polynucleotide containing SNP (b') (hereinafter referred to as polynucleotide (b') Also called) may be.
  • the polynucleotide (a') is (a1')tfw.
  • a polynucleotide consisting of a base sequence in which one or several bases are substituted, deleted, added or inserted, and has the function of determining the amount of assimilated products distributed to edible parts in Solanaceae plants, or (a3') consists of a nucleotide sequence having 90% or more identity to the nucleotide sequence other than the SNP (a') in the polynucleotide nucleotide sequence of (a1'), and is an edible part of a solanaceous plant is a polynucleotide having the function
  • the polynucleotide (b') is (b1') tfw.
  • a polynucleotide consisting of a base sequence in which one or several bases are substituted, deleted, added or inserted, and has the function of determining the amount of assimilated products distributed to edible parts in Solanaceae plants, or (b3') consists of a nucleotide sequence having 90% or more identity to the nucleotide sequence other than the SNP (b') in the polynucleotide nucleotide sequence of (b1'), and is an edible portion of a plant of the Solanaceae family is a polynucleotide having the function of determining the anabolic product distribution of the
  • the polynucleotides (a1') and (b1') are, for example, tfw. Based on the nucleotide sequence of the 5.1 gene, from Solanaceae plants with an increased amount of assimilated products distributed to edible parts (e.g., tomato with a large amount of assimilated products distributed to edible parts (S. lycopersicum Dutch F1 variety) Obtainable.
  • the polynucleotides (a2′) and (b2′) are such that the bases corresponding to SNPs (a′) and (b′) are conserved in the nucleotide sequences of the polynucleotides (a1′) and (b1′). Nucleotide sequences other than those containing several (for example, 1 to 10, preferably 1 to 5, more preferably 1, 2 or 3) base modifications (substitutions, deletions, insertions or additions) could be.
  • the base sequence of such a polynucleotide is obvious to those skilled in the art, and by referring to the genome sequence of tomato (S.
  • lycopersicum registered in the above database, or to the edible part can be determined by decoding the nucleotide sequence of the region adjacent to the SNP on the genome of a solanaceous plant that distributes a large amount of assimilated products.
  • the polynucleotides (a3′) and (b3′) are such that the bases corresponding to SNPs (a′) and (b′) are conserved in the nucleotide sequences of the polynucleotides (a1′) and (b1′). It may have, for example, 90% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more identity to a base sequence other than the base sequence.
  • the identity of such nucleotide sequences can be determined, for example, by aligning two nucleotide sequences using analysis software such as BLAST and FASTA.
  • the solanaceous plant can be determined to have an increased assimilation product distribution to the edible part.
  • Molecular markers may be used to determine the amount of anabolic products distributed to edible parts of Solanaceous plants by analyzing polynucleotides (a') and (b') as haplotype blocks.
  • a molecular marker may be a contiguous polynucleotide (hereinafter also referred to as polynucleotide (c')) containing SNP(a') and SNP(b').
  • Polynucleotide (c') includes the region between the sites of SNP(a') and SNP(b') together with sites of SNP(a') and SNP(b').
  • Polynucleotide (c') can be obtained, for example, by referring to the region between the sites of corresponding SNP (a') and SNP (b') in Solanaceae plants with increased assimilation product distribution to edible parts. be done.
  • the nucleotide sequence of the polynucleotide (c') at least partially matches the nucleotide sequence of a solanaceous plant with increased assimilation into edible parts.
  • the method for determining the amount of assimilated products distributed to edible parts in Solanaceae plants using the above-mentioned molecular markers is not particularly limited, and for example, a known SNP analysis method for detecting SNPs can be used.
  • a known SNP analysis method for detecting SNPs include a method of SNP analysis by detecting SNPs in PCR-amplified fragments of test samples of Solanaceae plants.
  • a primer set that amplifies a region containing a molecular marker may be used to amplify the region in the DNA of the Solanaceae plant.
  • a primer set is, for example, a primer set that amplifies a region containing at least one of SNP(a') and SNP(b').
  • Amplification of the region in the DNA of the subject of the solanaceous plant is carried out by polymerase chain reaction (PCR) using the DNA extracted from the subject of the solanaceous plant as a template and primers that amplify the region containing the SNP. be able to. Then, the base (genotype) of the SNP in the obtained amplified fragment is determined, and based on the data showing the relationship between the determined base (genotype) and the amount of assimilation product distributed to the edible part of the solanaceous plant , to determine the amount of assimilation to edible parts in solanaceous plants.
  • PCR polymerase chain reaction
  • the primer set used in PCR is not particularly limited as long as it can amplify the DNA fragment in the region containing the target SNP, and the primer set may be designed to shorten the length of the amplified fragment.
  • the primer set is designed such that the length of the primer-amplified fragment is preferably 700 base pairs (bp) or less, 200 bp or less, 150 bp or less, 120 bp or less, or 100 bp or less.
  • the primer set includes a first primer that is a forward primer and a second primer that is a reverse primer.
  • the length of these primers may be, for example, 15 bp or more, 16 bp or more, 17 bp or more, 18 bp or more, or 19 bp or more, and may be 50 base bp or less, 40 bp or less, or 30 bp or less.
  • a primer set for amplifying a region containing SNP (a′) includes, for example, a first primer containing 15 or more consecutive bases in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 23, and 15 primers in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 24. It is a primer set consisting of a second primer containing the above consecutive bases.
  • a PCR amplification product consisting of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 25 is obtained in Solanaceae plants in which the amount of assimilated products distributed to edible parts is increased, and corresponds to SNP (a'). Bases can be detected.
  • a primer set for amplifying a region containing SNP (b′) includes, for example, a third primer containing 15 or more consecutive bases in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 26, and 15 primers in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 27. It is a primer set consisting of a fourth primer containing the above consecutive bases.
  • a PCR amplification product consisting of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 28 is obtained in Solanaceae plants in which the amount of assimilated products distributed to the edible part is increased, and corresponds to SNP (b'). Bases can be detected.
  • PCR in SNP analysis may be either singleplex PCR that amplifies DNA fragments in a reaction system containing a single primer set, or multiplex PCR that amplifies genes in a reaction system containing multiple primer sets.
  • primer sets labeled with fluorescent substances having different wavelengths eg, NED, 6-FAM, VIC, PET
  • the PCR reaction conditions can be appropriately set according to the type of DNA polymerase and PCR equipment used, the length of the amplified fragment, and the like.
  • As the cycle conditions a 3-step PCR method in which 3 steps of denaturation step, annealing step and extension step are used as one cycle, and a 2-step PCR method in which 2 steps of denaturation step, annealing step and extension step are used as 1 cycle are applied. can do.
  • An example of PCR reaction conditions is 90-100° C. for 40-60 seconds (eg, 95° C. for 50 seconds), followed by 90-100° C.
  • Annealing temperature includes a condition in which the initial annealing temperature is 60 to 70° C. (eg, 66° C.) and the final annealing temperature is 50 to 60° C. (eg, 56° C.), and the temperature is lowered stepwise in each predetermined cycle.
  • PCR reaction conditions may be adjusted in order to stably detect SNPs according to the condition of the template DNA.
  • PCR in SNP analysis real-time such as TaqMan (registered trademark)-PCR method for amplification by PCR and identification of SNP markers, Tm-shift genotyping method (Fukuoka et al. Breed Sci 58: 461-464, 2008) PCR may also be used. That is, TaqMan (registered trademark) probes that detect SNPs contained in amplified fragments amplified using a primer set may be further used.
  • a high-throughput discrimination method can be provided.
  • analysis may be performed by determining the base sequence of amplified fragments using an automatic DNA sequencer or the like.
  • the method for extracting DNA to be amplified by PCR from a specimen of a solanaceous plant is not particularly limited, and a known DNA extraction method can be used.
  • DNA may be extracted using a commercially available DNA extraction kit. Before the DNA extraction step, appropriate pretreatment may be performed depending on the type of specimen, the amount of contaminants, and the like.
  • the DNA extracted from the subject may be washed or purified as necessary for use as a template in PCR reactions.
  • restriction enzyme cleavage fragments obtained by digesting DNA extracted from a subject with two types of restriction enzymes may be amplified by PCR.
  • linkage disequilibrium state is, for example, a linkage disequilibrium state with a linkage disequilibrium coefficient of 0.9 or more.
  • the determination method it is possible to determine whether or not the test solanaceous plant has an increased amount of assimilated products distributed to the edible part using the molecular marker. Therefore, it is possible to select solanaceous plants and their progeny lines in which the amount of assimilated products distributed to the edible part is increased based on the determination results.
  • a solanaceous plant with an increased amount of assimilated products distributed to edible parts is a plant obtained by the production method described below.
  • a solanaceous plant having an increased amount of assimilation products distributed to edible parts is a plant having the above-described SNP identified by the above-described molecular marker and having an increased amount of assimilation products distributed to edible parts.
  • a solanaceous plant having an increased amount of assimilation products distributed to edible parts is a plant of the family Solanaceae having an increased amount of assimilated products distributed to edible parts, as shown in the production method described later; It can be obtained by identifying a solanaceous plant with an increased amount of assimilated products distributed to the edible part using the above-described molecular markers from plants obtained by crossing with other solanaceous plants and their progeny lines.
  • the scope of the present invention also includes a plant of the Solanaceae family that is genetically engineered to have the above-described SNP and has an increased amount of assimilated products distributed to the edible part.
  • a production method is a method for producing a solanaceous plant having an increased amount of assimilation products distributed to edible parts, wherein the solanaceous plant having an increased amount of assimilated products distributed to edible parts , a crossbreeding step of intraspecifically crossing with another solanaceous plant, and distributing assimilated products to edible parts from the solanaceous plant obtained by the crossbreeding step or the progeny solanaceous plant according to the above-described discrimination method. and an identification step of identifying the solanaceous plants with increased abundance.
  • the molecular markers described above a description of a solanaceous plant with increased assimilation distribution to edible parts, and a method for determining the degree of modulation of assimilation distribution to edible parts in solanaceous plants, It is used for explanation of a method for producing a solanaceous plant with an increased amount of assimilated products distributed to edible parts.
  • a solanaceous plant having an increased amount of assimilation products distributed to the edible portion used as the parent plant in the hybridization step is a solanaceous plant having an increased amount of assimilation products distributed to the edible portion according to one embodiment of the present invention. obtain.
  • the degree of adjustment of the amount of assimilated products distributed to the edible portion in the solanaceous plant according to one aspect of the present invention is determined. It may be a solanaceous plant having an increased amount of assimilated products distributed to the edible part selected by the method.
  • a method for determining the degree of adjustment of the amount of assimilated products distributed to the edible part of the solanaceous plant according to one aspect of the present invention may further include an identifying step of identifying a solanaceous plant with increased assimilation distribution from the test solanaceous plant to the edible portion.
  • the Solanaceae plant obtained by the crossing step or its progeny of the Solanaceae family obtained by the crossing step is selected by a method for determining the degree of regulation of the amount of assimilation distributed to the edible portion of the Solanaceae plant according to one aspect of the present invention. From plants, Solanaceous plants with increased assimilation distribution to edible parts are identified.
  • the degree of adjustment of the amount of assimilated products distributed to the edible part of a plant of the family Solanaceae is determined using a molecular marker, and the assimilated products to the edible part selected based on the determination result Solanaceous plants with increased distribution can be produced.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the construction of a recombinant inbred line derived from crossing two F1 cultivars and an overview of its QTL mapping.
  • 'Geronimo'(P1; G1) and 'Momotaro8'(P2; G1) were crossed to generate a quaternary F1 group (G1F1) consisting of 240 strains.
  • Quaternary recombinant inbred lines were then developed by repeated selfing by the single-grain method from each G1F1 plant.
  • GM line seeds were sown in nursery trays containing soil (F7, F9, F10 generation autumn cultivation, Experiments 3-6). In addition, seeds of the GM line were sown on February 1 or 2, 2011 and 2012, and the F8 and F10 generations were cultivated in spring (Experiments 1 and 2). After placing the nursery boxes in the greenhouse for 3 weeks, all plants (one plant per line per experiment) were planted directly onto rockwool slabs (planting density 2.303/m 2 ).
  • Phenotypes of 2-10 traits were collected from 1 plant per line in Mie prefecture or 2 plants per line in Aichi prefecture. Phenotypes of traits related to growth characteristics, yield, and fruit quality were determined in each GM line plant. Sugar content in red ripe marketable fruits was measured using a saccharimeter (PAL-1). A good fruit was defined as a fruit that did not develop any physiological disturbances such as tail rot or cracking. On the other hand, fruits with at least one physiological disorder were defined as defective fruits.
  • Genomic SSR markers derived from non-redundant BAC ends (termed “tma”, “tmb”, “tmc” and “TGS”; total 4047), EST-derived SSR markers (termed “tme” and “TES”; total 2195) , EST-based genomic SSR markers (referred to as “tbm”, total 2510), and cDNA-derived SSR markers published on the website (https://solgenomics.net) (referred to as “tms” in this experiment, total 135). ) was used.
  • SSR allele genotyping Forward primers for SSR alleles were 5′ end-labeled using 6-FAM, NED, PET, or VIC (Applied Biosystems).
  • SNP allele genotyping A total of 1536 SNPs were used for genotyping of P1P2 and GM lines. Genotyping was performed using the GoldenGate assay system (Illumina Inc.) according to the manufacturer's protocol. Marker categories were grouped similarly to the SSR markers in Table 1.
  • a linkage map of GM strains was constructed using the Carthagene software (de Givry et al. Bioinformatics 21: 1703-1704, 2005).
  • a linkage map of GM lines was constructed by estimating the frequency of recombination (map distance) between each marker that occurs over the course of generations from each G1F1 plant to progeny plants of each GM line.
  • the SSR markers and SNP markers listed in Table 1 were used.
  • the genotypes of the heterozygous markers in P1P2 (categories 1-7 in Table 1) segregated immediately in the G1F1 generation and recombination frequencies between those marker pairs could be estimated.
  • Recombination frequency estimates were made by focusing on the inheritance of alleles from G1F1 plants to their progeny GM lines, and information on segregation in G1F1 was used only to confirm recombination frequency estimates. Segregation distortions of marker genotypes in the linkage map were identified by chi-square test. The linkage map is MapChart v.1. 2.1 was drawn using software.
  • Bayesian QTL mapping using MCMC method Bayesian QTL mapping of the quaternary cross herds was performed using the genotypes of the GM strains and the marker genotypes of the P1, P2, G1F1 and GM strains. This mapping method assumed 4 alleles from 4 unknown ancestors (P1 parents and P2 parents) in each QTL. The G1F1 plant marker genotype was used to deduce the P1 and P2 haplotypes. The GM lineage haplotype was inferred from the G1F1 parental haplotype. In addition to the Bayesian method based on the MCMC method, Bayesian analysis using variational approximation for QTL mapping in quaternary crosses (variational approximation) was performed.
  • the tfw5.1 region (here, defined as between two SSR markers, tbm1306 and tma0146, see FIG. 2 for convenience) is heterozygous. genotype.
  • the self-fertilized progeny seeds of this line were collected in seedling trays containing soil on September 8, 2014, and then cultivated in the same manner as in Experiments 7 and 8. After 3 weeks, the plants were potted into rockwool cubes and temporarily planted in a greenhouse (plant factory) of the National Agriculture and Food Research Organization in Tsukuba City, Ibaraki Prefecture.
  • a culture solution manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd.
  • an EC of 1.0 mS/cm was applied to the plants, and the plants were cultivated from September 30 to November 4 of the same year.
  • genomic DNA was isolated according to the above "Isolation of genomic DNA", and this DNA was used as a template, using an SSR marker set located around the tfw5.1 region, and a BS-tag method using a fluorescent dye ( Shimizu and Yano, BMC Res Notes 4:161, 2011; Konishi et al., Vegetable and Tea Industry Research Report 14: 15-22, 2015).
  • SSR marker sets used (Set 1: tbm1306, TGS0155, TGS0443, tbm1321; Set 2: TGS0633, tma0146, TGS0280, tma0252) is available in public databases (VegMarks, https://vegmarks.nivot.affrc.go.jp /VegMarks/app/page/home). Either 6-FAM, NED, PET, or VIC was used as the fluorescent dye. Based on the above "SSR allele genotype analysis", an individual having a homozygous allele of the high-yielding Dutch tomato, an individual having a homozygous allele of the Japanese tomato, and an individual having a heterozygous allele were selected.
  • Cultivation was continued until 125 days after planting without pinching.
  • Mature fruits were harvested periodically during the cultivation period, divided into good fruits and bad fruits, and the number and fresh weight of the fruits were determined.
  • the plant was cut from the base and divided into immature fruits, good fruits, leaves and stems.
  • the number of fruits, fresh weight, and dry weight were determined, and for leaves and stems, fresh weight and dry weight were determined.
  • the dry weight referred to here can be rephrased as the dry matter weight.
  • the dry weight of the fruit harvested during the harvesting period was obtained by converting the fresh weight using the dry weight ratio (dry weight/fresh weight) obtained after the cultivation.
  • Seeds of fixed lines 229G and 229M were sown on September 4, 2017 as in Test 1, cultivated in a growth chamber, potted in rockwool cubes on September 28, and planted at a planting density of 3.3 (strain/m 2 ) was planted on a rock wool slab and cultivated in a greenhouse in autumn.
  • Test 3 Immobilization of strains with shortened tfw5.1 regions and region limitation by analysis of yield components
  • the marker genotype of the tfw5.1 region of the truncated line selected above becomes a partially heterozygous allele. Therefore, in order to select lines fixed to high-yield type or Japanese type, self-fertilized seeds of 8 shortened lines were sown on September 4, 2017, and genotype analysis was performed again. All the cultivation in the growth chamber and the greenhouse was carried out in the same manner as in Test 2. Genotype analysis using the SSR marker set was performed during growth, and after determining the fixed lines, the yield component analysis of these lines was performed in the same manner as in Test 2.
  • Valid SSR markers were grouped into eight categories according to the allelic combination pattern of each strain (Table 1). Category 7 markers were able to detect four different alleles, indicating that they are useful. However, the marker frequency in the tomato genome was very low. Therefore, in the QTL analysis, different categories of markers were combined and used to compensate for the lack of genetic information in each region of the chromosome. As an example, by category 0 marker A (aa-bb), category 2 marker B (ab-aa), and category 3 marker C (aa-ab), by category 7 marker (ab-cd) Information similar to information can be obtained. A total of 197 SSR markers were selected.
  • Table 2 shows the analysis results of QTL involved in total fruit fresh weight detected by the approximation method.
  • R2 is the estimated proportion of phenotypic variance revealed by QTL.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the linkage map of linkage group 5 and the location of QTL tfw5.1.
  • the tfw5.1 region was further restricted by comparing the region of the high-yielding marker allele of the line with the shortened tfw5.1 region and the region of the Japanese marker allele (Table 4).
  • the distribution ratio is improved in the line 1G in which the marker allele derived from the high-yielding type is present in the region between the marker tma0252 and the marker tbm1306.
  • A indicates the genotype of high-yielding tomato
  • B indicates the genotype of Japanese type tomato.
  • RNA-SEQ mutation analysis For tfw5.1 segregating lines 229G (high-yielding type) and 229M (Japanese type), mRNA mutation analysis was performed using a next-generation sequencer. Total RNA was extracted from immature fruits of each line by the Trizol method (https://ipmb.sinica.edu.tw/microarray/protocol.htm), and a fragmented cDNA library was created using these (TruSeq RNA Sample Prep Kit v2, Illumina). The library was subjected to next-generation sequencer (HiSeq 4000, Illumina) analysis to obtain a lead sequence by paired-end sequencing (approximately 4 Gb/sample).
  • the obtained read sequences were mapped to the reference tomato genome (version SL4.0, ftp://ftp.solgenomics.net/genomes/Solanum_lycopersicum/assembly/build_4.00/) using CLC Genomics Workbench software, and a mutation detection program was used. Detection of non-synonymous substitutions was performed by (Basic Variant Detection, etc.). As a result, a difference (non-synonymous substitution) was found between the high-yielding type and the Japanese type in the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 1 or 2 encoded by the two predicted genes in the restricted tfw5.1 region. (Table 4).
  • the present invention can be used in fields such as agriculture and plant breeding.

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Abstract

ナス科植物における可食部への同化産物分配量の調節の程度を判別する技術を提供する。ナス科植物において、下記（ａ）又は（ｂ）のアミノ酸：　（ａ）配列番号１に示すアミノ酸配列からなるタンパク質の８７０番目のアミノ酸に相当するアミノ酸；　（ｂ）配列番号２に示すアミノ酸配列からなるタンパク質の４０２番目のアミノ酸に相当するアミノ酸； に置換又は欠失を引き起こす変異の有無を検査する工程を含む、方法。

Description

ナス科植物における可食部への同化産物分配量の調節に関与する遺伝子及びその利用
　本発明は、ナス科植物における可食部への同化産物分配量の調節に関与する遺伝子及びその利用に関する。
　種子、塊茎、果実などの農業生産物の収量は、その増減が収益と直結するため、農業経営上の重要な指標となっている。農業生産物の収量は、乾物生産量及び収穫物への乾物分配量（同化産物分配量）に比例する。そのため、乾物生産量又は同化産物分配量を増加させることで、農業生産物の収量を増加させることができる。
　農業生産物の収量を増大させる技術として、補光や資材の選択による光透過率の改善等の環境制御技術があるが、コストがかかる上に安定した収量増加を実現することが困難である。農業生産物の安定した収量増加を実現するために、植物を遺伝的に改変する技術が知られている。
　トマトのようなナス科の果菜植物の遺伝的改変に用いる遺伝子の候補として、非特許文献１及び２に記載された遺伝子が挙げられる。非特許文献１には、トマトにおいて、大玉品種と小玉品種との間の果実サイズの違いに関与する量的形質遺伝子座（ＱＴＬ）である、第２染色体上のｆｗ２．２遺伝子について記載されている。
Frary et al. Science 289:85-88, 2000 Cong et al. Nat Genet 40:800-804, 2008
　非特許文献１に記載されたｆｗ２．２の遺伝子は、大玉品種のトマトに普遍的に存在する遺伝子であり、小玉の野生種のトマトが栽培化・大玉化する過程で獲得された遺伝子であると推測されている。すなわち、ｆｗ２．２の遺伝子は、可食部への同化産物分配量の調節に関与するものではなく、細胞分裂の増大や子室数の増大であると考えられる。したがって、ｆｗ２．２の遺伝子は、植物の形態的変化をもたらすのみであり、可食部への同化産物分配量の様な収量性の改変には使用できない可能性が高い。
　イネ等では、種子への同化産物分配量の調節に関与する遺伝子が報告されている一方で、トマトでは可食部への同化産物分配量の調節に関与する遺伝子は知られていない。
　本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、トマトを含むナス科の果菜植物において、可食部への同化産物分配量の調節に関与する遺伝子を同定し、その遺伝子の利用を提供することにある。
　本発明の一態様に係る方法は、ナス科植物における可食部への同化産物分配量の調節の程度を判別する方法であって、ナス科植物において、下記（ａ）又は（ｂ）のアミノ酸：（ａ）配列番号１に示すアミノ酸配列からなるタンパク質の８７０番目のアミノ酸に相当するアミノ酸；（ｂ）配列番号２に示すアミノ酸配列からなるタンパク質の４０２番目のアミノ酸に相当するアミノ酸；に置換又は欠失を引き起こす変異の有無を検査する工程を含む。
　本発明の一態様に係る製造方法は、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を製造する方法であって、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物と、他のナス科植物とを種内交雑する交雑工程と、前記交雑工程により得られたナス科植物又はその後代系統のナス科植物から、上記いずれかの方法によって、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を識別する識別工程とを含む。
　本発明の一態様に係る分子マーカーは、ナス科植物における、可食部への同化産物分配量の調節に関する分子マーカーであって、下記（ａ’）又は（ｂ’）の塩基に相当する塩基自体（ＳＮＰ）か、当該塩基を含む連続したポリヌクレオチド：（ａ’）ｔｆｗ．５．１遺伝子の翻訳開始点から２６０９番目の塩基に相当する塩基；（ｂ’）ｔｆｗ．５．１遺伝子の翻訳開始点から１２０４番目の塩基に相当する塩基；からなる。
　本発明の一態様に係る遺伝子は、ナス科植物の可食部への同化産物分配量の調節に関与する遺伝子であって、以下の（１）～（３）のいずれかに記載のポリヌクレオチド：（１）配列番号１又は２に示すアミノ酸配列からなるタンパク質をコードしているポリヌクレオチド；（２）配列番号１又は２に示すアミノ酸配列に対して、７０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、配列番号１に示すアミノ酸配列における８７０番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がＥ、又は、配列番号２に示すアミノ酸配列における４０２番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がＳであって、ナス科植物の可食部への同化産物分配量を調節する機能を有するタンパク質をコードしているポリヌクレオチド；（３）配列番号１に示すアミノ酸配列に対して、３００個以下のアミノ酸が置換、欠失、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなり、かつ、配列番号１に示すアミノ酸配列における８７０番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がＥ、又は、配列番号２に示すアミノ酸配列に対して、１３５個以下のアミノ酸が置換、欠失、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなり、かつ、配列番号２に示すアミノ酸配列における４０２番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がＳであって、ナス科植物の可食部への同化産物分配量を調節する機能を有するタンパク質をコードしているポリヌクレオチド；からなる。
　本発明の一態様に係るタンパク質は、上記ポリヌクレオチドによりコードされている。
　本発明の一態様に係る発現ベクターは、上記ポリヌクレオチドを含む。
　本発明の一態様に係る細胞は、上記ポリヌクレオチド又は上記発現ベクターを含む。
　本発明の一態様に係るナス科植物は、上記ポリヌクレオチド又は上記発現ベクターが組み込まれている。
　本発明の一態様によれば、ナス科植物における可食部への同化産物分配量を調節する遺伝子を用いて、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を識別すること、及び、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を製造することができる。
図１は、２つのＦ１品種の交配に由来する組換え型自殖系統の構築及びそのＱＴＬマッピングの概要を説明する図である。 図２は、連鎖群５の連鎖地図及びＱＴＬ　ｔｆｗ５．１の位置を説明する図である。
　本発明の実施の形態について説明すれば、以下の通りである。なお、本発明は、これに限定されるものではない。
　本明細書において、「ポリヌクレオチド」は、「核酸」又は「核酸分子」とも換言でき、ヌクレオチドの重合体を意図している。また、「塩基配列」は、「核酸配列」又は「ヌクレオチド配列」とも換言でき、特に言及しない限り、デオキシリボヌクレオチドの配列又はリボヌクレオチドの配列を意図している。本明細書において、「ポリペプチド」は、「タンパク質」とも換言できる。
　本明細書において、「同化産物」とは、「乾物」とも換言でき、光合成によって合成される糖などの有機化合物を意図している。本明細書において、「可食部」とは、植物において主に食用とされる部分であり、果菜においては食用の果実部分を意図しており、茎菜においては、食用の塊茎部分を意図している。本明細書において、「可食部への同化産物分配量の増加」とは、可食部に分配される同化産物の量が増加することを意図しており、特に、着果期又は茎部肥大期から収穫期までの間に、可食部に分配される同化産物の量が増加することを意図している。
　本明細書において、「ナス科植物」は、一例として、トマト、ジャガイモ、ナス、又はトウガラシである。
　本明細書において、「ナス」は、広義には、栽培種「ソラナム（以下、Ｓと称する）メロンゲナ（Solanum. melongena）」、並びに野生種「Ｓ．インカナム（S. incanum）」、「Ｓ．トルバム（S. torvum）」、「Ｓ．ニグラム（S. nigrum）」、「Ｓ．アエチオピカム（S. aethiopicum）」、「Ｓ．マクロカルポン（S. macrocarpon）」、及び「Ｓ．クイトエンセ（S. quitoense）」を含む概念であり、狭義には「Ｓ．メロンゲナ」を意図している。
　本明細書において、「トマト」は、広義には、栽培種「Ｓ．リコペルシクム（S. lycop
ersicum）」、並びに野生種「Ｓ．ケエスマニ（S. cheesmaniae）、Ｓ．チレンセ（S. chilense）、Ｓ．クミエレウスキイ（S. chmielewskii）、Ｓ．ガラパゲンセ（S. galapagense）、Ｓ．ハブロカイテス（S. habrochaites）、Ｓ．リコペルシコイデス（S. lycopersicoides）、Ｓ．ネオリキイ（S. neorickii）、Ｓ．ペネリ（S. pennellii）、Ｓ．ペルビアナム（S. peruvianum）、及びＳ．ピンピネリフォリウム（S. pimpinellifolium）を含む概念であり、狭義には「Ｓ．リコペルシクム」を意図している。
　本明細書において、「トウガラシ」は、広義には、栽培種「カプシカム（以下、Ｃと称する）・アニウム（Capsicum annuum）」、並びに野生種「Ｃ．プベッセンス（C. pubescens）」、「Ｃ．バッカータム（C. baccatum）」、「Ｃ．チネンセ（C. chinense）」、及び「Ｃ．フルテッセンス（C. frutescens）」を含む概念であり、狭義には「Ｃ．アニウム」を意図している。また、「トウガラシ」は、園芸作物の呼称として「ピーマン」、「パプリカ」および「シシトウ」など、「トウガラシ」以外の用語が用いられる上記の植物も含む概念である。
　本明細書において、「ジャガイモ」は、広義には、栽培種「Ｓ．トゥベローサム（S. tuberosum）」、並びに野生種「Ｓ．アカウレ（S. acaule）」、「Ｓ．スパルシピウム（S. sparsipilum）」、「Ｓ．レプトフィエス（S. leptophyes）」、及び「Ｓ．メジスタクロブム（S. megistacrobum）」を含む概念であり、狭義には「Ｓ．トゥベローサム」を意図している。
　〔１．可食部への同化産物分配量調節遺伝子〕
　本発明の一態様に係る可食部への同化産物分配量調節遺伝子は、可食部への同化産物分配量を調節する活性（可食部への同化産物分配量調節活性）を有するタンパク質をコードする遺伝子である。タンパク質が可食部への同化産物分配量を正に調節する活性を有する場合、当該タンパク質が存在すれば、可食部への同化産物分配量が増加する。また、可食部への同化産物分配量調節遺伝子がコードするタンパク質の活性が低下しているか又は阻害されると、その活性が低下していないか又は阻害されていない植物よりも可食部への同化産物分配量が低減するか又は増加しない。
　可食部への同化産物分配量調節遺伝子の一例は、ナス科植物の可食部への同化産物分配量の調節に関与する遺伝子であって、以下の（１）～（３）のいずれかに記載のポリヌクレオチドからなる遺伝子である：
　（１）配列番号１又は２に示すアミノ酸配列からなるタンパク質をコードしているポリヌクレオチド；
　（２）配列番号１又は２に示すアミノ酸配列に対して、７０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、配列番号１に示すアミノ酸配列における８７０番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がＥ（グルタミン酸）、又は、配列番号２に示すアミノ酸配列における４０２番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がＳ（セリン）であって、ナス科植物の可食部への同化産物分配量を調節する機能を有するタンパク質をコードしているポリヌクレオチド；
　（３）配列番号１に示すアミノ酸配列に対して、３００個以下のアミノ酸が置換、欠失、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなり、かつ、配列番号１に示すアミノ酸配列における８７０番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がＥ、又は、配列番号２に示すアミノ酸配列に対して、１３５個以下のアミノ酸が置換、欠失、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなり、かつ、配列番号２に示すアミノ酸配列における４０２番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がＳであって、ナス科植物の可食部への同化産物分配量を調節する機能を有するタンパク質をコードしているポリヌクレオチド。
　上記（１）のポリヌクレオチドは、トマト由来のｔｆｗ．５．１遺伝子の塩基配列又はｔｆｗ．５．１遺伝子のコーディング領域（ＣＤＳ）の塩基配列を含み、可食部への同化産物分配量を調節するタンパク質をコードしているポリヌクレオチドである。また、上記（１）のポリヌクレオチドは、ナス科植物の上記ｔｆｗ.５．１遺伝子に対応する遺伝子の塩基配列又は当該遺伝子のＣＤＳの塩基配列を含み、可食部への同化産物分配量を調節するタンパク質をコードしているポリヌクレオチドであり得る。
　上記（２）のポリヌクレオチドに関して、アミノ酸配列の配列同一性は、７０％以上、７５％以上、８０％以上、又は、９０％以上であることが好ましく、９５％以上であることがより好ましく、９６％以上、９７％以上、９８％以上、又は、９９％以上であることが特に好ましい。例えば、トマトに由来する変異遺伝子、又は、トマト以外のナス科植物に由来する相同遺伝子（オーソログを含む）が、上記（２）のポリヌクレオチドの範疇に含まれる。これらの変異遺伝子や相同遺伝子は、ナス科植物の内在性（endogenous)の遺伝子である。後述する〔４．ナス科植物における可食部への同化産物分配量の調節の程度を判別する方法〕の欄で検査がなされる分子マーカーは、これらの変異遺伝子や相同遺伝子上の分子マーカーでありうる。
　上記（３）のポリヌクレオチドに関して、配列番号１のアミノ酸配列において、置換、欠失、付加又は挿入されたアミノ酸の個数は、１～３００個であることが好ましく、１～２５０個、１～２００個、１～１５０個、又は１～１００個であることがより好ましく、１～５０個であることがさらに好ましく、１～２５個、１～１５個、１～１０個、１～５個、１～４個、１～３個、又は１～２個であることが特に好ましい。また、上記（３）のポリヌクレオチドに関して、配列番号２のアミノ酸配列において、置換、欠失、付加又は挿入されたアミノ酸の個数は、１～１３５個であることが好ましく、１～１２０個、１～１００個、１～８０個、又は１～６０個であることがより好ましく、１～５０個であることがさらに好ましく、１～２５個、１～１５個、１～１０個、１～５個、１～４個、１～３個、又は１～２個であることが特に好ましい。
　なお、可食部への同化産物分配量調節遺伝子が人工的に変異を導入した遺伝子を指す場合、上記「アミノ酸の置換、欠失、付加又は挿入」は、例えば、Ｋｕｎｋｅｌ法（Kunkel, Proc Natl Acad Sci USA, 82: 488-492, 1985）等の部位特異的突然変異誘発法、薬剤を用いた変異原処理、放射線（γ線、重イオンビーム等）の照射による変異誘発手法、部位特異的ヌクレアーゼを利用したゲノム編集等を用いて人工的に変異を導入してもよいし、天然に存在する同様の変異ポリペプチドに由来するものであってもよい。
　可食部への同化産物分配量調節遺伝子は、ＲＮＡの形態（例えば、ｍＲＮＡ）、又は、ＤＮＡの形態（例えば、ｃＤＮＡ又はゲノムＤＮＡ）で存在し得る。ＤＮＡは、二本鎖であっても、一本鎖であってもよい。可食部への同化産物分配量調節遺伝子の一例である、配列番号３に示す塩基配列は、配列番号１に示すポリペプチドをコードする遺伝子の完全長ｃＤＮＡである。また、可食部への同化産物分配量調節遺伝子の他の例である、配列番号４に示す塩基配列は、配列番号２に示すポリペプチドをコードする遺伝子の完全長ｃＤＮＡである。可食部への同化産物分配量調節遺伝子は、ｔｆｗ．５．１遺伝子のＣＤＳと共に、非翻訳領域（ＵＴＲ）の塩基配列等の付加的な配列を含むものであってもよい。
　可食部への同化産物分配量調節遺伝子を取得する（単離する）方法は、特に限定されるものではないが、例えば、可食部への同化産物分配量調節遺伝子の塩基配列の一部と特異的にハイブリダイズするプローブを調製し、ゲノムＤＮＡライブラリ又はｃＤＮＡライブラリをスクリーニングすればよい。
　また、可食部への同化産物分配量調節遺伝子を取得する方法として、ＰＣＲ等の増幅手段を用いる方法を挙げることができる。例えば、可食部への同化産物分配量調節遺伝子のｃＤＮＡのうち、５’側及び３’側の配列（又はその相補配列）の中からそれぞれプライマーを調製し、これらプライマーを用いてゲノムＤＮＡ（又はｃＤＮＡ）等を鋳型にしてＰＣＲ等を行い、両プライマー間に挟まれるＤＮＡ領域を増幅することで、可食部への同化産物分配量調節遺伝子を含むＤＮＡ断片を大量に取得できる。
　可食部への同化産物分配量調節遺伝子の由来はナス科の植物である限り特に限定されないが、トマト、ジャガイモ、ナス、又はトウガラシの何れかであることが好ましく、トマトであることがより好ましい。
　なお、単離された可食部への同化産物分配量調節遺伝子の候補遺伝子が、所望する可食部への同化産物分配量を調節する活性を有するか否かは、由来する植物における当該候補遺伝子の発現によって、可食部への同化産物分配量の増加が誘導されるかを観察することによって評価することができる。
　可食部への同化産物分配量調節遺伝子は、ナス科植物における、可食部への同化産物分配量の増加機構の解明に利用することができる。また、可食部への同化産物分配量調節遺伝子は、その配列を発現ベクターに組み込む等して、ナス科植物の植物体又は細胞に導入することによって、形質転換体を作製するために用いることができる。可食部への同化産物分配量調節遺伝子が導入されたナス科植物を栽培することで、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を得ることができる。
　可食部への同化産物分配量調節遺伝子として、トマトであるＳ．リコペルシクム由来のｔｆｗ．５．１遺伝子のＣＤＳの塩基配列である第１の遺伝子（配列番号３）又は第２の遺伝子（配列番号４）の塩基配列からなるポリヌクレオチドが挙げられる。また、可食部への同化産物分配量調節遺伝子の範疇には、配列番号３又は４に示す塩基配列に対して、７０％以上、７５％以上、８０％以上、８５＆以上、９０％以上、９５％以上、９６％以上、９７％以上、９８％以上、又は、９９％以上の配列同一性を有し、可食部への同化産物分配量調節活性を有するポリヌクレオチドからなる遺伝子も含まれる。
　〔２．可食部への同化産物分配量調節タンパク質〕
　本発明の一態様に係る可食部への同化産物分配量調節タンパク質は、上記〔１．可食部への同化産物分配量調節遺伝子〕欄に記載した遺伝子の翻訳産物であり、少なくとも可食部への同化産物分配量調節活性を有する。可食部への同化産物分配量調節タンパク質が、可食部への同化産物分配量を正に調節する活性を有する場合、当該タンパク質が存在すれば、可食部への同化産物分配量が増加する。可食部への同化産物分配量調節タンパク質が存在しない場合、可食部への同化産物分配量調節タンパク質が存在する場合よりも可食部への同化産物分配量が低減するか又は増加しない。
　可食部への同化産物分配量調節タンパク質は、天然の供給源より単離されてもよいし、化学的に合成されてもよい。より具体的には、当該タンパク質は、天然の精製産物、化学的合成手順の産物、及び、原核生物宿主又は真核生物宿主（例えば、細菌細胞、酵母細胞、高等植物細胞、昆虫細胞、及び哺乳動物細胞を含む）から組換え技術によって産生された翻訳産物をその範疇に含む。
　可食部への同化産物分配量調節タンパク質は、より具体的には、以下の（１’）～（３’）のいずれかに記載のタンパク質である：
　（１’）配列番号１又は２に示すアミノ酸配列からなるタンパク質；
　（２’）配列番号１又は２に示すアミノ酸配列に対して、７０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、配列番号１に示すアミノ酸配列における８７０番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がＥ、又は、配列番号２に示すアミノ酸配列における４０２番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がＳであって、ナス科植物の可食部への同化産物分配量を調節する機能を有するタンパク質；
　（３’）配列番号１に示すアミノ酸配列に対して、３００個以下のアミノ酸が置換、欠失、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなり、かつ、配列番号１に示すアミノ酸配列における８７０番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がＥ、又は、配列番号２に示すアミノ酸配列に対して、１３５個以下のアミノ酸が置換、欠失、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなり、かつ、配列番号２に示すアミノ酸配列における４０２番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がＳであって、ナス科植物の可食部への同化産物分配量を調節する機能を有するタンパク質。
　上記（１’）のタンパク質は、上記ｔｆｗ.５．１遺伝子、又は、ナス科植物における上記ｔｆｗ.５．１遺伝子に対応する遺伝子がコードするタンパク質であり、可食部への同化産物分配量調節活性を有するタンパク質である。
　上記（２’）のタンパク質に関して、アミノ酸配列の配列同一性は、７０％以上、７５％以上、８０％以上、又は９０％以上であることが好ましく、９５％以上であることがより好ましく、９６％以上、９７％以上、９８％以上、又は、９９％以上であることが特に好ましい。例えば、トマトに由来する変異タンパク質、又は、トマト以外のナス科植物に由来する相同タンパク質が、上記（２’）のタンパク質の範疇に含まれる。これらの変異タンパク質や相同タンパク質は、ナス科植物の内在性の遺伝子にコードされたタンパク質である。
　上記（３’）のタンパク質に関して、配列番号１のアミノ酸配列において、置換、欠失、付加又は挿入されたアミノ酸の個数は、１～３００個であることが好ましく、１～２５０個、１～２００個、１～１５０個、又は１～１００個であることがより好ましく、１～５０個であることがさらに好ましく、１～２５個、１～１５個、１～１０個、１～５個、１～４個、１～３個、又は１～２個であることが特に好ましい。また、上記（３’）のタンパク質に関して、配列番号２のアミノ酸配列において、置換、欠失、付加又は挿入されたアミノ酸の個数は、１～１３５個であることが好ましく、１～１２０個、１～１００個、１～８０個、又は１～６０個であることがより好ましく、１～５０個であることがさらに好ましく、１～２５個、１～１５個、１～１０個、１～５個、１～４個、１～３個、又は１～２個であることが特に好ましい。
　可食部への同化産物分配量調節タンパク質は、アミノ酸がペプチド結合してなるポリペプチドであるが、ポリペプチド以外の構造を含むものであってもよい。ここでいうポリペプチド以外の構造としては、糖鎖やイソプレノイド基等を挙げることができるが、これに限定されない。
　なお、可食部への同化産物分配量調節タンパク質として、トマトであるＳ．リコペルシクム由来のタンパク質が挙げられる。また、可食部への同化産物分配量調節タンパク質として、ジャガイモ、ナス、又はトウガラシ由来のタンパク質が挙げられる。
　〔３．発現ベクター、細胞、及び形質転換体〕
　本発明の一態様に係る可食部への同化産物分配量調節遺伝子が組み込まれた発現ベクター、当該発現ベクター又は可食部への同化産物分配量調節遺伝子を含む細胞、並びに、当該発現ベクター又は可食部への同化産物分配量調節遺伝子が発現可能に導入された形質転換体についても、本発明の範疇に含まれる。当該発現ベクターは、細胞又は生物個体に、可食部への同化産物分配量を調節する形質を付与するものである。
　発現ベクターを構成するためのベクターの種類は特に限定されるものではなく、宿主細胞中で発現可能なものを適宜選択すればよい。すなわち、宿主細胞の種類に応じて、適宜プロモータ配列を選択し、当該プロモータ配列と可食部への同化産物分配量調節遺伝子とを、例えば、プラスミド、ファージミド、またはコスミド等に組み込んだものを発現ベクターとして用いればよい。
　発現ベクターを導入する宿主細胞としては、例えば、細菌細胞、酵母細胞、酵母細胞以外の真菌細胞および高等真核細胞などが挙げられる。細菌細胞としては、例えば、大腸菌細胞が挙げられる。高等真核細胞としては、例えば、植物細胞および動物細胞が挙げられる。植物細胞としては、例えば、双子葉植物細胞および単子葉植物細胞が挙げられる。双子葉植物細胞としては、例えば、ナス科植物の懸濁培養細胞（例えば、タバコＢＹ－２株及びトマトＳｌｙ－１株）が挙げられる。単子葉植物細胞としては、例えば、イネの懸濁培養細胞であるＯｃ株などが挙げられる。動物細胞としては、昆虫細胞、両生類細胞、爬虫類細胞、鳥類細胞、魚類細胞、哺乳動物細胞などが挙げられる。
　発現ベクターにおいて可食部への同化産物分配量調節遺伝子は、転写に必要な要素（例えば、プロモータなど）が機能的に連結されている。また、必要に応じて、エンハンサー、選択マーカー、スプライシングシグナル、ポリＡ付加シグナル、及び５’－ＵＴＲ配列などを連結されていてもよい。プロモータは、宿主細胞において転写活性を示すＤＮＡ配列であり、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。
　宿主細胞内で作動可能なプロモータ配列としては、カリフラワーモザイクウイルスの３５Ｓプロモータ、アグロバクテリウムのノパリン合成酵素遺伝子プロモータ及びイネユビキチン遺伝子プロモータなどが挙げられる。また、組換え発現プロモータとしては、可食部への同化産物分配量調節遺伝子におけるプロモータ領域の配列を用いてもよい。
　発現ベクターにおいて、可食部への同化産物分配量調節遺伝子は、必要に応じて、適切なターミネータ（例えば、ＮＯＳターミネータ及びカリフラワーモザイクウイルスの３５Ｓターミネータ）に機能的に結合されてもよい。適切なターミネータの種類は、宿主細胞の種類に応じて適宜選択すればよく、上述のプロモータにより転写された遺伝子の転写を終結できる配列であればよい。エンハンサーは、目的遺伝子の発現効率を高めるために用いられ、例えばタバコモザイクウイルスのオメガ配列が挙げられる。
　発現ベクターは、さらに選択マーカーを含有してもよい。選択マーカーとしては、例えば、アンピシリン、カナマイシン、テトラサイクリン、クロラムフェニコール、ネオマイシン、ハイグロマイシン又はスペクチノマイシンのような薬剤耐性遺伝子を挙げることができる。
　また、発現ベクターにおいて可食部への同化産物分配量調節遺伝子は、必要に応じて、好適なタンパク質精製用のタグ配列、または好適なスペーサー配列に結合されていてもよい。
　また、上記形質転換体とは、上記発現ベクター又は可食部への同化産物分配量調節遺伝子が発現可能に導入された細胞、組織および器官のみならず、生物個体を含む意味である。このような形質転換体は、ナス科植物であり得る。また、形質転換体は、例えば、大腸菌等の微生物、動物等であってもよい。
　〔４．ナス科植物における可食部への同化産物分配量の調節の程度を判別する方法〕
　本発明の一態様に係るナス科植物における可食部への同化産物分配量の調節の程度を判別する方法（判別方法）は、ナス科植物において、可食部への同化産物分配量が増加していること又は増加していないことを判別する。判別方法は、ナス科植物において、可食部への同化産物分配量が増加した個体を判別するために使用することができる。判別方法は、ナス科植物のゲノムに存在する、可食部への同化産物分配量の決定に関与する遺伝子の遺伝子型を判定することで、可食部への同化産物分配量に基づいてナス科植物を判別する。なお、判別方法において、可食部への同化産物分配量の概念には、あるナス科植物個体の可食部への同化産物分配量が、他のナス科植物個体と比較して相対的に多い又は少ないことを表す同化産物分配量の程度が含まれる。
　ナス科植物、例えばトマトにおいては、可食部への同化産物分配量は、成長に伴って徐々に増加し、連続生産期にピークに達した後に一定になると考えられる（参考文献１：Saito et al. Hort J 89: 445-453, 2020を参照のこと）。すなわち、果房が着果し始めた又は茎部が肥大し始めた栽培初期は、可食部への同化産物分配量が少ない。したがって、特に、着果期又は茎部肥大期のような栽培初期における可食部への同化産物分配量を増加させることによって、収量を安定的に増加させることができる。
　ナス科植物は、育種素材の候補植物であるか、育種のプロセスで得られた植物であり得る。育種素材の候補植物としては、例えば、交配に用いる親植物、及び、遺伝子組換え技術を利用した分子育種に用いられる植物が含まれる。また、育種のプロセスで得られた植物としては、例えば、ナス科植物のトマト、ジャガイモ、ナス、又はトウガラシを種内交雑した植物、及びこれらの後代系統である。また、ナス科植物は、ある品種に属するトマトと他の品種に属するトマトとの交雑植物のように品種間交雑した植物、及びその後代系統であってもよい。さらに、ナス科植物は、可食部への同化産物分配量が増加していることが分かっている品種同士を交雑した植物、及びその後代系統であってもよい。また、ナス科植物は、可食部への同化産物分配量が増加していることが分かっている品種と、可食部への同化産物分配量が増加しているか不明な品種とを交雑した植物、及びその後代系統であってもよい。さらに、ナス科植物は、可食部への同化産物分配量が増加しているか不明な品種同士を交雑した植物、及びその後代系統であってもよい。また、ナス科植物は、可食部への同化産物分配量が増加していることが分かっている品種と、可食部への同化産物分配量が増加していないことが分かっている品種とを交雑した植物、及びその後代系統であってもよい。また、ナス科植物は、可食部への同化産物分配量が増加していることが分かっている個体同士を交雑した植物、及びその後代系統であってもよい。
　本明細書において、植物とは、植物体の一部又は全部であってもよい。植物体の一部としては、例えば、繁殖素材（例えば、葉、枝、種子等）等が挙げられる。
　判別方法は、以下に示すような分子マーカーを用いて、可食部への同化産物分配量調節遺伝子の変異の有無を検査することができる。このような分子マーカーについても、本発明の範疇に含まれる。
　分子マーカーは、ナス科植物において、下記（ａ）又は（ｂ）のアミノ酸：
　（ａ）配列番号１に示すアミノ酸配列からなるタンパク質の８７０番目のアミノ酸に相当するアミノ酸；
　（ｂ）配列番号２に示すアミノ酸配列からなるタンパク質の４０２番目のアミノ酸に相当するアミノ酸；
に置換又は欠失を引き起こす変異の有無を検出する分子マーカーである。
　配列番号１に示すアミノ酸配列からなるタンパク質は、可食部への同化産物分配量調節遺伝子によりコードされたタンパク質であり、一例として、配列番号３に示す塩基配列からなる遺伝子によりコードされたタンパク質である。配列番号２に示すアミノ酸配列からなるタンパク質は、可食部への同化産物分配量調節遺伝子によりコードされたタンパク質であり、一例として、配列番号４に示す塩基配列からなる遺伝子によりコードされたタンパク質である。
　配列番号１又は２に示すアミノ酸配列からなるタンパク質は、基準となるトマト（Ｓ．リコペルシクム）由来のｔｆｗ．５．１遺伝子にコードされたタンパク質のアミノ酸配列からなる。ナス科植物においては、基準となるトマト由来のｔｆｗ．５．１遺伝子にコードされたタンパク質のアミノ酸配列に対して、上記（ａ）又は（ｂ）のアミノ酸に相当する部分以外でもアミノ酸配列が異なる部分が含まれ得る。ナス科植物において、上記（ａ）又は（ｂ）のアミノ酸に相当するアミノ酸の位置は、ホモロジー解析等の手法によって特定することができる。すなわち、ナス科植物の上記ｔｆｗ．５．１遺伝子に対応する遺伝子（すなわち植物間で高度に保存されている遺伝子が存在する場合）において、「（ａ）又は（ｂ）のアミノ酸に相当するアミノ酸」とは、ホモロジー解析等の手法によって、（ａ）又は（ｂ）のアミノ酸に相当するとされたアミノ酸を指す。
　なお、ホモロジー解析の方法としては、例えば、Needleman-Wunsch法やSmith-Waterman法等のPairwise Sequence Alignmentによる方法や、ClustalW法等のMultiple Sequence Alignmentによる方法が挙げられ、当業者であれば、これら方法に基づき、配列番号１又は２に示されるアミノ酸配列を基準配列として用いて、解析対象のアミノ酸配列中における「相当するアミノ酸」を理解することができる。
　ナス科植物における、配列番号１に示すアミノ酸配列からなるタンパク質の相同タンパク質及び（ａ）のアミノ酸に相当するアミノ酸の一例を示す。配列番号５に示すアミノ酸配列からなるピーマン（C. annuum. var. glabriusculum_1）のタンパク質において、（ａ）のアミノ酸に相当するアミノ酸は、８５０番目のアミノ酸である。配列番号７に示すアミノ酸配列からなるピーマン（C. Annuum_Zunla）のタンパク質において、（ａ）のアミノ酸に相当するアミノ酸は、８５０番目のアミノ酸である。配列番号９に示すアミノ酸配列からなるジャガイモ（PGSC0003DMC400027859）のタンパク質において、（ａ）のアミノ酸に相当するアミノ酸は、８７１番目のアミノ酸である。配列番号１１に示すアミノ酸配列からなるジャガイモ（Sotub05g017810.1.1）のタンパク質において、（ａ）のアミノ酸に相当するアミノ酸は、８７１番目のアミノ酸である。
　ナス科植物における、配列番号２に示すアミノ酸配列からなるタンパク質の相同タンパク質及び（ｂ）のアミノ酸に相当するアミノ酸の一例を示す。配列番号１３に示すアミノ酸配列からなるピーマン（C. annuum. var. glabriusculum_1）のタンパク質において、（ｂ）のアミノ酸に相当するアミノ酸は、４０２番目のアミノ酸である。配列番号１５に示すアミノ酸配列からなるピーマン（C. Annuum_Zunla）のタンパク質において、（ｂ）のアミノ酸に相当するアミノ酸は、４００番目のアミノ酸である。配列番号１７に示すアミノ酸配列からなるジャガイモ（PGSC0003DMC400056411）のタンパク質において、（ｂ）のアミノ酸に相当するアミノ酸は、４０１番目のアミノ酸である。配列番号１９に示すアミノ酸配列からなるジャガイモ（Sotub05g016440.1.1）のタンパク質において、（ｂ）のアミノ酸に相当するアミノ酸は、４０１番目のアミノ酸である。配列番号２１に示すアミノ酸配列からなるナス（SMEL_003g177800）のタンパク質において、（ｂ）のアミノ酸に相当するアミノ酸は、４３４番目のアミノ酸である。
　「（ａ）又は（ｂ）のアミノ酸に相当するアミノ酸」は、一例として、（Ｉ）配列番号１又は２に示すアミノ酸配列からなるタンパク質における（ａ）又は（ｂ）のアミノ酸、（ＩＩ）配列番号１又は２に示すアミノ酸配列に対して、７０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなるタンパク質における（ａ）又は（ｂ）のアミノ酸に相当するアミノ酸、又は、（ＩＩＩ）配列番号１に示すアミノ酸配列に対して、３００個以下のアミノ酸が置換、欠失、付加又は挿入されたアミノ酸配列、又は、配列番号２に示すアミノ酸配列に対して、１３５個以下のアミノ酸が置換、欠失、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなるタンパク質における（ａ）又は（ｂ）のアミノ酸に相当するアミノ酸である。
　（ａ）又は（ｂ）のアミノ酸に相当するアミノ酸に置換又は欠失を引き起こす変異の有無を検出する分子マーカーは、（ａ）及び（ｂ）の両方のアミノ酸に相当するアミノ酸に置換又は欠失を引き起こす変異の有無を検出するものであってもよい。
　分子マーカーの一例は、ナス科植物における、
　（ａ’）ｔｆｗ．５．１遺伝子の翻訳開始点から２６０９番目の塩基に相当する塩基、又は、
　（ｂ’）ｔｆｗ．５．１遺伝子の翻訳開始点から１２０４番目の塩基に相当する塩基自体（ＳＮＰ）か、当該塩基を含む連続したポリヌクレオチドである。すなわち、判別方法は、上記（ａ’）又は（ｂ’）の塩基に相当する塩基自体（ＳＮＰ）か、当該塩基を含む連続したポリヌクレオチドを、可食部への同化産物分配量の調節に関する分子マーカーとして検査する工程を含む。
　上記（ａ’）又は（ｂ’）の塩基に相当する塩基は、アミノ酸置換を引き起こすＳＮＰである。上記（ａ’）又は（ｂ’）の塩基に相当する塩基を分子マーカーとして用いることで、上記（ａ）又は（ｂ）のアミノ酸に相当するアミノ酸に置換又は欠失を引き起こす変異の有無を検出することができる。一例として、上記（ａ’）のｔｆｗ．５．１遺伝子の翻訳開始点から２６０９番目の塩基に相当する塩基は、配列番号３の塩基配列における２６０９番目の塩基である。また、上記（ｂ’）のｔｆｗ．５．１遺伝子の翻訳開始点から１２０４番目の塩基に相当する塩基は、配列番号４の塩基配列における１２０４番目の塩基である。
　分子マーカーは、一例として、ＳＮＰマーカー、ＡＦＬＰ（分子増幅断片長多型）マーカー、ＲＦＬＰマーカー、マイクロサテライトマーカー、ＳＣＡＲマーカー、ＣＡＰＳマーカーである。
　上記（ａ’）及び（ｂ’）の塩基に相当する塩基自体、又は当該塩基を含む連続したポリヌクレオチドは、本実施例に記載されたＳＮＰマーカー又はこれと同一視できるＳＮＰマーカーである。ＳＮＰマーカーは、（ｉ）ＳＮＰに相当する塩基自体、（ｉｉ）ＳＮＰを含む連続したポリヌクレオチド、又は、（ｉｉｉ）２つのＳＮＰを含む連続したポリヌクレオチドであり得る。
　（ｉ：ＳＮＰマーカー）
　ＳＮＰは、ＤＮＡの塩基配列中のある特定の領域内に一塩基の変異が見られるＤＮＡ多型を意味している。ＳＮＰマーカーにおいて、ＳＮＰは、トマト（Ｓ．リコペルシクム）のゲノム配列を基準とした一塩基多型である。基準植物であるトマト（Ｓ．リコペルシクム）のゲノム配列は、ｓｏｌｇｅｎｏｍｉｃｓ　ＦＴＰサイト（ftp://ftp.solgenomics.net/genomes/Solanum_lycopersicum/annotation/ITAG4.1_release/)に公表されている。
　「（ａ’）及び（ｂ’）の塩基」とは、本実施例に記載されたＳＮＰマーカーである。「（ａ’）及び（ｂ’）の塩基に相当する塩基」とは、本実施例に記載されたＳＮＰマーカーと同一視できるＳＮＰマーカーである。「（ａ’）及び（ｂ’）の塩基」は、ｔｆｗ．５．１遺伝子上の変異である。ｔｆｗ．５．１遺伝子は、基準となるトマト（Ｓ．リコペルシクム）由来の塩基配列からなる。ナス科植物においては、基準となる塩基配列に対してＳＮＰ以外の部分でも塩基配列が異なる部分が含まれ得る。このＳＮＰマーカーが位置するゲノム上の領域は、多数のナス科植物間で保存されているため、ホモロジー解析等の手法によって、このＳＮＰマーカーを特定することができる。ホモロジー解析の手法としては、「相当するアミノ酸」を特定する場合と同様の手法を用いることができる。
　すなわち、他のナス科植物において、ｔｆｗ．５．１遺伝子に対応する遺伝子（すなわち植物間で高度に保存されている遺伝子）が存在する場合、「（ａ’）及び（ｂ’）の塩基に相当する塩基」とは、ホモロジー検索等の手法によって、（ａ’）及び（ｂ’）の塩基に相当するとされたｔｆｗ．５．１遺伝子に対応する遺伝子上の塩基を指す。例えば、後述する（ａ２’）及び（ｂ２’）に記載のポリヌクレオチドや、（ａ３’）及び（ｂ３’）に記載のポリヌクレオチドが、ｔｆｗ．５．１遺伝子に対応する遺伝子の一例である。
　ナス科植物における、配列番号３に示すｔｆｗ．５．１遺伝子のＣＤＳの塩基配列からなる遺伝子の相同遺伝子及び（ａ’）の塩基に相当する塩基の一例を示す。配列番号６に示す塩基配列からなるピーマン（C. annuum. var. glabriusculum_1）の遺伝子において、（ａ’）の塩基に相当する塩基は、２５４９番目の塩基である。配列番号８に示す塩基配列からなるピーマン（C. Annuum_Zunla）の遺伝子において、（ａ’）の塩基に相当する塩基は、２５４９番目の塩基である。配列番号１０に示す塩基配列からなるジャガイモ（PGSC0003DMC400027859）の遺伝子において、（ａ’）の塩基に相当する塩基は、２６１２番目の塩基である。配列番号１２に示す塩基配列からなるジャガイモ（Sotub05g017810.1.1）の遺伝子において、（ａ’）の塩基に相当する塩基は、２６１２番目の塩基である。
　ナス科植物における、配列番号４に示すｔｆｗ．５．１遺伝子のＣＤＳの塩基配列からなる遺伝子の相同遺伝子及び（ｂ’）の塩基に相当する塩基の一例を示す。配列番号１４に示す塩基配列からなるピーマン（C. annuum. var. glabriusculum_1）の遺伝子において、（ｂ’）の塩基に相当する塩基は、１２０４番目の塩基である。配列番号１６に示す塩基配列からなるピーマン（C. Annuum_Zunla）の遺伝子において、（ｂ’）の塩基に相当する塩基は、１１９８番目の塩基である。配列番号１８に示す塩基配列からなるジャガイモ（PGSC0003DMC400056411）の遺伝子において、（ｂ’）の塩基に相当する塩基は、１２０１番目の塩基である。配列番号２０に示す塩基配列からなるジャガイモ（Sotub05g016440.1.1）の遺伝子において、（ｂ’）の塩基に相当する塩基は、１２０１番目の塩基である。配列番号２２に示す塩基配列からなるナス（SMEL_003g177800）の遺伝子において、（ｂ’）の塩基に相当する塩基は、１３００番目の塩基である。
　分子マーカーは、上記の（ａ’）又は（ｂ’）のＳＮＰからなるＳＮＰマーカーである。このＳＮＰマーカーは、本発明者らが新たに同定したＳＮＰマーカーであり、当業者は、このＳＮＰマーカーのそれぞれのＳＮＰを表す塩基配列に基づき、当該ＳＮＰマーカーのゲノム上の位置を特定することができる。
　（ａ’）のＳＮＰ（以下、ＳＮＰ（ａ’）ともいう）は、ｔｆｗ．５．１遺伝子の翻訳開始点から２６０９番目の塩基又はこれに相当する塩基の多型を示している。また、（ｂ’）のＳＮＰ（以下、ＳＮＰ（ｂ’）ともいう）は、ｔｆｗ．５．１遺伝子の翻訳開始点から１２０４番目の塩基又はこれに相当する塩基の多型を示している。
　分子マーカーは、（ａ’’）ＳＮＰ（ａ’）がＡであるか、又は、（ｂ’’）ＳＮＰ（ｂ’）がＴであるとき、当該ナス科植物は可食部への同化産物分配量が増加していると判定することができる。また、分子マーカーは、ＳＮＰ（ａ’）及びＳＮＰ（ｂ’）をハプロタイプブロックとして解析することにより、ナス科植物における可食部への同化産物分配量を判定してもよい。ここで、ナス科植物は可食部への同化産物分配量が増加しているとは、あるナス科植物個体の可食部への同化産物分配量が、他のナス科植物個体と比較して相対的に多いことが意図される。
　（ｉｉ：ＳＮＰを含むポリヌクレオチド）
　分子マーカーは、ＳＮＰ（ａ’）を含む連続したポリヌクレオチド（以下、ポリヌクレオチド（ａ’）ともいう）、又は、ＳＮＰ（ｂ’）を含む連続したポリヌクレオチド（以下、ポリヌクレオチド（ｂ’）ともいう）であってもよい。
　ポリヌクレオチド（ａ’）は、（ａ１’）ｔｆｗ．５．１遺伝子の塩基配列において、ＳＮＰ（ａ’）を含む領域の塩基配列からなるポリヌクレオチド、（ａ２’）（ａ１’）のポリヌクレオチドの塩基配列において、ＳＮＰ（ａ’）以外の塩基配列に対して、１又は数個の塩基が置換、欠失、付加又は挿入された塩基配列からなり、ナス科植物における可食部への同化産物分配量を判定する機能を有するポリヌクレオチド、又は、（ａ３’）（ａ１’）のポリヌクレオチドの塩基配列において、ＳＮＰ（ａ’）以外の塩基配列に対して、９０％以上の同一性を有する塩基配列からなり、ナス科植物における可食部への同化産物分配量を判定する機能を有するポリヌクレオチドである。
　ポリヌクレオチド（ｂ’）は、（ｂ１’）ｔｆｗ．５．１遺伝子の塩基配列において、ＳＮＰ（ｂ’）を含む領域の塩基配列からなるポリヌクレオチド、（ｂ２’）（ｂ１’）のポリヌクレオチドの塩基配列において、ＳＮＰ（ｂ’）以外の塩基配列に対して、１又は数個の塩基が置換、欠失、付加又は挿入された塩基配列からなり、ナス科植物における可食部への同化産物分配量を判定する機能を有するポリヌクレオチド、又は、（ｂ３’）（ｂ１’）のポリヌクレオチドの塩基配列において、ＳＮＰ（ｂ’）以外の塩基配列に対して、９０％以上の同一性を有する塩基配列からなり、ナス科植物における可食部への同化産物分配量を判定する機能を有するポリヌクレオチドである。
　（ａ１’）及び（ｂ１’）のポリヌクレオチドは、例えば、ｔｆｗ．５．１遺伝子の塩基配列に基づき、可食部への同化産物分配量の増加したナス科植物（例えば、可食部への同化産物分配量の多いトマト（Ｓ．リコペルシクムのオランダＦ１品種）から得ることができる。
　（ａ２’）及び（ｂ２’）のポリヌクレオチドは、（ａ１’）及び（ｂ１’）のポリヌクレオチドの塩基配列において、ＳＮＰ（ａ’）及び（ｂ’）に相当する塩基は保存され、それ以外の塩基配列に、数個（例えば１～１０個、好ましくは１～５個、より好ましくは１、２または３個）の塩基の修飾（置換、欠失、挿入または付加）を含むものであり得る。このようなポリヌクレオチドの塩基配列は、当該技術分野における当業者にとって明らかであり、上述したデータベースに登録されているトマト（Ｓ．リコペルシクム）のゲノム配列を参照することにより、又は、可食部への同化産物分配量の多いナス科植物のゲノム上におけるＳＮＰの近傍領域の塩基配列を解読することにより、決定することができる。
　（ａ３’）及び（ｂ３’）のポリヌクレオチドは、（ａ１’）及び（ｂ１’）のポリヌクレオチドの塩基配列において、ＳＮＰ（ａ’）及び（ｂ’）に相当する塩基は保存され、それ以外の塩基配列に対して、例えば、９０％以上、９５％以上、９６％以上、９７％以上、９８％以上、又は９９％以上の同一性を有するものであり得る。このような塩基配列の同一性は、例えば、ＢＬＡＳＴ、ＦＡＳＴＡ等の解析ソフトウェアを用いて、２つの塩基配列をアライメントすることによって決定することができる。
　（ａ’’）ポリヌクレオチド（ａ’）におけるＳＮＰ（ａ’）に相当する塩基がＡであるか、又は、（ｂ’’）ポリヌクレオチド（ｂ’）におけるＳＮＰ（ｂ’）に相当する塩基がＴであるときに、当該ナス科植物は可食部への同化産物分配量が増加していると判定することができる。分子マーカーは、ポリヌクレオチド（ａ’）及び（ｂ’）をハプロタイプブロックとして解析することにより、ナス科植物は可食部への同化産物分配量を判定してもよい。
　（ｉｉｉ：２つのＳＮＰを含むポリヌクレオチド）
　分子マーカーは、ＳＮＰ（ａ’）及びＳＮＰ（ｂ’）を含む連続したポリヌクレオチド（以下、ポリヌクレオチド（ｃ’）ともいう）であってもよい。ポリヌクレオチド（ｃ’）は、ＳＮＰ（ａ’）とＳＮＰ（ｂ’）との部位間の領域を、ＳＮＰ（ａ’）及びＳＮＰ（ｂ’）の部位と共に含んでいる。ポリヌクレオチド（ｃ’）は、例えば、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物における対応するＳＮＰ（ａ’）及びＳＮＰ（ｂ’）の部位間の領域を参照することで得られる。ポリヌクレオチド（ｃ’）の塩基配列は、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物の塩基配列と少なくとも部分的に一致する。
　上述した分子マーカーを用いて、ナス科植物における可食部への同化産物分配量を判定する方法としては特に限定されず、例えば、ＳＮＰを検出する公知のＳＮＰ分析方法を用いることができる。このような公知のＳＮＰ分析方法には、ナス科植物の被検体のＰＣＲ増幅断片中のＳＮＰを検出することによりＳＮＰ分析する方法が含まれる。
　判別方法は、分子マーカーを含む領域を増幅するプライマーセットを用いて、ナス科植物のＤＮＡにおける前記領域を増幅してもよい。このようなプライマーセットは、一例として、ＳＮＰ（ａ’）及びＳＮＰ（ｂ’）の少なくとも一方を含む領域を増幅するプライマーセットである。
　ナス科植物の被検体のＤＮＡにおける前記領域の増幅は、ナス科植物の被検体から抽出したＤＮＡを鋳型にして、ＳＮＰを含む領域を増幅するプライマーを用いて、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）により行うことができる。そして、得られた増幅断片におけるＳＮＰの塩基（遺伝子型）を決定し、決定された塩基（遺伝子型）とナス科植物における可食部への同化産物分配量との関係を示すデータに基づいて、ナス科植物における可食部への同化産物分配量を判定する。
　ＰＣＲにおいて用いるプライマーセットは、標的のＳＮＰを含む領域のＤＮＡ断片を増幅することができるものである限り、特に限定されず、増幅断片の長さが短くなるようにプライマーセットを設計してもよい。例えば、プライマー増幅断片の長さが、好ましくは、７００塩基対（ｂｐ）以下、２００ｂｐ以下、１５０ｂｐ以下、１２０ｂｐ以下、又は１００ｂｐ以下となるようにプライマーセットを設計する。プライマーセットは、フォワードプライマーである第１のプライマーと、リバースプライマーである第２のプライマーとが含まれる。これらのプライマーの長さは、例えば、１５ｂｐ以上、１６ｂｐ以上、１７ｂｐ以上、１８ｂｐ以上、または１９ｂｐ以上であってもよく、５０塩基ｂｐ以下、４０ｂｐ以下、または３０ｂｐ以下であってもよい。
　ＳＮＰ（ａ’）を含む領域を増幅するプライマーセットは、例えば、配列番号２３に示される塩基配列における１５以上の連続する塩基を含む第１のプライマーと、配列番号２４に示される塩基配列における１５以上の連続する塩基を含む第２のプライマーとからなる、プライマーセットである。このプライマーセットを用いることで、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物においては、配列番号２５に示す塩基配列からなるＰＣＲ増幅産物が得られ、ＳＮＰ（ａ’）に相当する塩基を検出することができる。
　ＳＮＰ（ｂ’）を含む領域を増幅するプライマーセットは、例えば、配列番号２６に示される塩基配列における１５以上の連続する塩基を含む第３のプライマーと、配列番号２７に示される塩基配列における１５以上の連続する塩基を含む第４のプライマーとからなる、プライマーセットである。このプライマーセットを用いることで、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物においては、配列番号２８に示す塩基配列からなるＰＣＲ増幅産物が得られ、ＳＮＰ（ｂ’）に相当する塩基を検出することができる。
　ＳＮＰ分析におけるＰＣＲは、単独のプライマーセットを含む反応系でＤＮＡ断片を増幅するシングルプレックスＰＣＲ、または、複数のプライマーセットを含む反応系で遺伝子増幅するマルチプレックスＰＣＲ、のいずれであってもよい。マルチプレックスＰＣＲの場合は、異なる波長を有する蛍光物質（例えば、ＮＥＤ、６－ＦＡＭ、ＶＩＣ、ＰＥＴ）により標識したプライマーセットを混合してもよい。
　ＰＣＲの反応条件は、用いるＤＮＡポリメラーゼおよびＰＣＲ装置の種類、増幅断片の長さ等に応じて適宜に設定され得る。サイクル条件としては、変性工程、アニーリング工程および伸長工程の３工程を１サイクルとする３ステップＰＣＲ法、および、変性工程とアニーリングおよび伸長工程との２工程を１サイクルとする２ステップＰＣＲ法を適用することができる。ＰＣＲ反応条件の一例としては、９０～１００℃で４０～６０秒（例えば、９５℃で５０秒）、次いで、９０～１００℃（例えば、９５℃）で５秒、アニーリング１０～２０秒（例えば、１５秒）、及び６５～８０℃で１０～３０秒（例えば、７２℃で２０秒）の３０～６０サイクル（例えば、４０サイクル）などである。アニーリング温度は、６０～７０℃（例えば、６６℃）の初期アニーリング温度から５０～６０℃（例えば、５６℃）の最終アニーリング温度まで、所定サイクル毎に段階的に低下させる条件が挙げられる。鋳型となるＤＮＡの状態に応じて、ＳＮＰを安定的に検出するために、ＰＣＲ反応条件を調整してもよい。
　ＳＮＰ分析におけるＰＣＲとして、ＰＣＲによる増幅およびＳＮＰマーカーの特定を行うＴａｑＭａｎ（登録商標）－ＰＣＲ法、Ｔｍ－ｓｈｉｆｔジェノタイピング法（Fukuoka et al. Breed Sci 58: 461-464, 2008）のようなリアルタイムＰＣＲを用いてもよい。すなわち、プライマーセットを用いて増幅した増幅断片に含まれるＳＮＰを検出するＴａｑＭａｎ（登録商標）プローブをさらに用いてもよい。リアルタイムＰＣＲ法を用いることにより、高処理能力の判別方法を提供することができる。なお、ＰＣＲにより増幅した増幅断片においてＳＮＰを特定する方法としては、自動ＤＮＡシークエンサー等を用いて増幅断片の塩基配列を決定することにより、解析してもよい。
　ナス科植物の被検体から、ＰＣＲにより増幅するＤＮＡを抽出する方法としては、特に限定されず、公知のＤＮＡ抽出方法を用いることができる。また、市販のＤＮＡ抽出キットを用いて、ＤＮＡを抽出してもよい。被検体の種類および夾雑物の量等に応じて、ＤＮＡ抽出工程の前に、適宜に前処理を行ってもよい。また、被検体から抽出されたＤＮＡは、ＰＣＲ反応において鋳型として用いるために、必要に応じて洗浄または精製してもよい。さらに、被検体から抽出されたＤＮＡを２種類の制限酵素で消化した制限酵素切断断片をＰＣＲにより増幅してもよい。
　また、ナス科植物における可食部への同化産物分配量を判定する方法においては、ＳＮＰ（ａ’）及びＳＮＰ（ｂ’）と連鎖不平衡状態にある遺伝子多型を分析し、ＳＮＰ（ａ’）及びＳＮＰ（ｂ’）を同定してもよい。上記連鎖不平衡状態は、一例として、連鎖不平衡係数が０．９以上の連鎖不平衡状態である。
　判別方法によれば、分子マーカーにより、被験ナス科植物が、可食部への同化産物分配量が増加しているか否かを判定することができる。したがって、判定結果に基づき可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物及びその後代系統を選抜することができる。
　〔５．可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物〕
　本発明の一態様に係る可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物は、後述する製造方法によって得られる植物である。可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物は、上述した分子マーカーで特定される上述したＳＮＰを有し、可食部への同化産物分配量が増加した植物である。
　本発明の一態様に係る可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物は、後述する製造方法に示すように、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物と、他のナス科植物とを交雑して得られた植物及びその後代系統から、上述した分子マーカーを用いて可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を判別することで得られる。なお、上述したＳＮＰを有するように遺伝子工学的に改変した、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物についても、本発明の範疇に含まれる。
　〔６．可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を製造する方法〕
　本発明の一態様に係る製造方法は、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を製造する方法であって、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物と、他のナス科植物とを種内交雑する交雑工程と、前記交雑工程により得られたナス科植物又はその後代系統のナス科植物から、上述した判別方法によって、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を識別する識別工程とを含む。
　したがって、上述した分子マーカー、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物、及び、ナス科植物における可食部への同化産物分配量の調節の程度を判別する方法に関する説明を、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を製造する方法の説明に援用する。
　交雑工程において、親植物として使用する可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物は、本発明の一態様に係る可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物であり得る。また、交雑工程において用いる可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物は、本発明の一態様に係るナス科植物における可食部への同化産物分配量の調節の程度を判別する方法により選抜された可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物であってもよい。すなわち、本発明の一態様に係る製造方法は、前記交雑工程の前に、本発明の一態様に係るナス科植物における可食部への同化産物分配量の調節の程度を判別する方法により、被験ナス科植物から可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を識別する識別工程をさらに含み得る。
　識別工程は、本発明の一態様に係るナス科植物における可食部への同化産物分配量の調節の程度を判別する方法により、交雑工程により得られたナス科植物又はその後代系統のナス科植物から、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を識別する。
　本発明の一態様に係る製造方法によれば、分子マーカーによりナス科植物において可食部への同化産物分配量の調節の程度を判定し、判定結果に基づき選抜した可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を製造することができる。
　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
　〔材料及び方法〕
　（組換え型自殖系統の構築）
　高収量ビーフステーキ型オランダＦ１品種「Ｇｅｒｏｎｉｍｏ」及び高糖度の大玉日本Ｆ１品種「Ｍｏｍｏｔａｒｏ８」を交雑親として用いた。植物は全て三重県津市の農研機構野菜花き研究部門にある温室内の土が入ったポット中で栽培した。この交雑は四元交雑に相当し、２つのＦ１品種（Ｇ１世代）の４つの親系統を祖先（Ｇ０世代）としている。図１は、２つのＦ１品種の交配に由来する組換え型自殖系統の構築及びそのＱＴＬマッピングの概要を説明する図である。図１に示すように、「Ｇｅｒｏｎｉｍｏ」（Ｐ１；Ｇ１）及び「Ｍｏｍｏｔａｒｏ８」（Ｐ２；Ｇ１）を、２４０株からなる四元Ｆ１群（Ｇ１Ｆ１）を生成するために交配した。ついで、各Ｇ１Ｆ１植物からの単粒系統法による自殖の繰り返しにより、四元組換え型自殖系統を育成した。Ｇ１Ｆ６世代の２０６の組換え型自殖系統を得、これらの農業形質を評価するために、自殖によってそれらを維持した。これら系統をＧＭ系統と称した。
　（ＧＭ系統の栽培と２つの場所における表現型の評価）
　三重県において、２０１０年から２０１３年の７月３０日から８月１９日の間に、ＧＭ系統の種子を、土の入った育苗トレーに播種した（Ｆ７、Ｆ９、Ｆ１０世代の秋作栽培、実験３～６）。また、２０１１年及び２０１２年の２月１日又は２月２日にＧＭ系統の種子を播種し、Ｆ８及びＦ１０世代の春作栽培を行った（実験１及び２）。育苗箱を３週間温室内に置いた後、全ての植物（１実験当たり１系統当たり１植物）をロックウールスラブに直接植え付けた（栽植密度２．３０３／ｍ２）。全ての植物を１６度以上の温室内において、電気伝導度（ＥＣ）２．８ｍＳ／ｃｍの培養液（大塚化学製）を施与し、栽培した。１果房当たりの最大の花の数を６に制限し、第３果房（実験３）又は第４果房（実験１、２及び４～６）の上で摘心した。
　愛知県において、Ｆ１０世代のＧＭ系統の種子を２０１２年８月２７日（実験７）及び２０１３年８月２８日（実験８）に上記と同様に播種した。実生を、２５℃（昼）／２０℃（夜）、ＣＯ２濃度９００又は１０００ｐｐｍ、日長１６時間の条件で、生育チャンバ内に置いて培養液（ＥＣ＝１．８ｍＳ／ｃｍ、三菱ケミカルアグリドリーム社製）を施与し栽培した。３週間後、全ての植物（１実験当たり１系統当たり２植物）をロックウールスラブ中に直接植え付けた（栽植密度３．０８６／ｍ２）。全ての植物を１３℃以上の温室内において、ＥＣ＝０．８～１．８ｍＳ／ｃｍ（実験７）、又は、ＥＣ＝１．５～２．０ｍＳ／ｃｍ（実験８）の培養液（大塚化学社製）を施与し、栽培した。植物は、第４果房上で摘心した。
　２～１０の形質の表現型を、三重県においては１系統当たり１植物、又は、愛知県においては１系統当たり２植物から収集した。生育特性、収量、及び果実の質に関連する形質の表現型を、各ＧＭ系統植物において測定した。赤く熟した市場価値のある果実における糖度を、糖度計（ＰＡＬ－１）を用いて測定した。しり腐れ又はひび割れのようないずれの生理障害も生じていない果実を良果として定義した。一方で、少なくとも１つの生理障害が生じている果実を不良果として定義した。
　（ＧＭ系統における表現型の相関分析）
　形質間の相関係数を、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　Ｅｘｃｅｌ　２０１６により提供される、ｐ値を算出するための相関ツール及びＴＤＩＳＴ機能を用いて算出した。
　（形質遺伝）
　各実験におけるＧＭ系統の表現型の線形モデルを用いて、遺伝率を算出した。
　（ゲノムＤＮＡの単離）
　ＤＮｅａｓｙ　Ｐｌａｎｔ　Ｍｉｎｉ　Ｋｉｔ（Ｑｉａｇｅｎ）を用いて、Ｐ１及びＰ２の葉のゲノムＤＮＡを単離した。Ｇ１Ｆ１及びＦ９世代のＧＭ系統の植物の葉のゲノムＤＮＡを、ＤＮｅａｓｙ　９６　Ｐｌａｎｔ　Ｋｉｔ（Ｑｉａｇｅｎ）を用いて単離した。Ｑｕａｎｔ－ｉＴ　ＰｉｃｏＧｒｅｅｎ　ｄｓＤＮＡ　ｒｅａｇｅｎｔ（Ｔｈｅｒｍｏ　Ｆｉｓｈｅｒ　Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ｋ．Ｋ）及びＡＲＶＯ　ＭＸ（ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ　Ｊａｐａｎ　Ｃｏ．，　Ｌｔｄ．）を用いて、製造者による取扱説明書にしたがって、ゲノムＤＮＡを定量した。
　（トマトＳＳＲマーカーのスクリーニング）
　非冗長ＢＡＣ端由来ゲノムＳＳＲマーカー（“ｔｍａ”、“ｔｍｂ”、“ｔｍｃ”、及び“ＴＧＳ”と称する。総数４０４７）、ＥＳＴ由来ＳＳＲマーカー（“ｔｍｅ”及び“ＴＥＳ”と称する。総数２１９５）、ＥＳＴベースゲノムＳＳＲマーカー（“ｔｂｍ”と称する。総数２５１０）、及び、ウェブサイト（https://solgenomics.net）で公開されたｃＤＮＡ由来ＳＳＲマーカー（本実験では“ｔｍｓ”と称する。総数１３５）を用いた。
　テンプレートとして親（Ｇ１世代）のゲノムＤＮＡを用いて、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）後、蛍光標識を行い、ＰＣＲ増幅産物の多型性に基づきマーカーをスクリーニングした。２つの群（Ｇ１Ｆ１及びＦ９世代のＧＭ系統）の遺伝子型を用いて、両親（Ｇ１世代、Ｐ１及びＰ２）アレルの組み合わせパターン（８つのカテゴリー）に、ＳＳＲマーカーを分類した（表１）。
　これらのマーカー（プライマー対）の情報は、ＮＩＶＴＳウェブサイト（http://vegmarks.nivot.affrc.go.jp/）において入手可能である。
　（ＳＳＲアレルの遺伝子型解析）
　ＳＳＲアレルのフォワードプライマーを、６－ＦＡＭ、ＮＥＤ、ＰＥＴ、又はＶＩＣ（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ）を用いて５’端標識した。Ｐ１Ｐ２のゲノムＤＮＡ並びに（Ｇ１Ｆ１及びＦ９世代のＧＭ系統の植物のゲノムＤＮＡをテンプレートとして用いた。ＰＣＲを、Ｔｙｐｅ－ｉｔ　Ｍｉｃｒｏｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ＰＣＲ　Ｋｉｔ（Ｑｉａｇｅｎ）の反応液１０μＬ中で行った。ＰＣＲは、９５℃で５分からスタートし、９５℃で３０秒、６０℃で９０秒、及び７２℃で３０秒のサイクルを２８サイクル行い、最後に６０℃で３０分とした。ＰＣＲ増幅産物を、ＧｅｎｅＳｃａｎ－５００ＬＩＺ　Ｓｉｚｅ　Ｓｔａｎｄａｒｄ（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ）と共に自動シーケンサー（３７３０　ｘ１　ＤＮＡ　Ａｎａｌｙｚｅｒ，　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ）において分析した。断片長をＧｅｎｅＭａｐｐｅｒ　ｖ．　３．７　ｓｏｆｔｗａｒｅ（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ）において決定した。
　（ＳＮＰアレルの遺伝子型解析）
　全１５３６のＳＮＰをＰ１Ｐ２及びＧＭ系統の遺伝子型解析に用いた。遺伝子型解析は、ＧｏｌｄｅｎＧａｔｅ　ａｓｓａｙ　ｓｙｓｔｅｍ（Ｉｌｌｕｍｉｎａ　Ｉｎｃ．）を用いて、製造者のプロトコルにしたがって行った。マーカーのカテゴリーは、表１のＳＳＲマーカーと同様に分類した。
　（連鎖地図の構築）
　Ｃａｒｔｈａｇｅｎｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ（de Givry et al. Bioinformatics 21: 1703-1704, 2005）を用いて、ＧＭ系統の連鎖地図を構築した。ＧＭ系統の連鎖地図は、各Ｇ１Ｆ１植物から各ＧＭ系統の子孫植物に至る世代の経過に伴って生じる各マーカー間での組換えの頻度（地図距離）を推定することによって、構築した。表１に記載したＳＳＲマーカー及びＳＮＰマーカーを用いた。Ｐ１Ｐ２（表１のカテゴリー１～７）におけるヘテロマーカーの遺伝子型は、Ｇ１Ｆ１世代において即座に分離し、それらのマーカー対間の組換え頻度が推定できた。組換え頻度の推定は、Ｇ１Ｆ１植物からそれらの後代のＧＭ系統へのアレルの遺伝に着目して行い、Ｇ１Ｆ１における分離に関する情報は、組み換え頻度の推定を確認するためにのみ用いた。連鎖地図におけるマーカー遺伝子型の分離歪みをカイ２乗検定により同定した。連鎖地図はＭａｐＣｈａｒｔ　ｖ．　２．１　ｓｏｆｔｗａｒｅを用いて描いた。
　（ＭＣＭＣ法を用いたベイズＱＴＬマッピング）
　四元交雑群のベイズＱＴＬマッピングを、ＧＭ系統の遺伝子型及びＰ１、Ｐ２、Ｇ１Ｆ１及びＧＭ系統群のマーカー遺伝子型を用いて行った。このマッピング法では、各ＱＴＬにおいて４つの未知の祖先（Ｐ１の両親及びＰ２の両親）由来の４つのアレルを仮定した。Ｇ１Ｆ１植物のマーカー遺伝子型は、Ｐ１及びＰ２のハプロタイプを推定するために用いた。ＧＭ系統のハプロタイプは、Ｇ１Ｆ１親のハプロタイプから推測した。ＭＣＭＣ法に基づくベイズ法に加えて、四元交雑におけるＱＴＬマッピングのための変分近似値を用いたベイズ解析（変分近似法）を行った。
　（ｔｆｗ５．１分離系統の獲得と採種）
　Ｆ９世代のＧＭ系統のうち、系統２２９については、ｔｆｗ５．１領域（ここでは、便宜的に２つのＳＳＲマーカー、ｔｂｍ１３０６とｔｍａ０１４６に挟まれた間と規定、図２を参照のこと）が、ヘテロの遺伝子型を示していた。この系統の自殖後代種子を、上記と同様、土の入った育苗トレーに２０１４年９月８日に採種後、実験７及び実験８と同様に栽培した。３週間後、植物はロックウールキューブに鉢上げし、茨城県つくば市の農研機構の温室（植物工場）内に仮定植した。ＥＣ＝１．０ｍＳ／ｃｍの培養液（大塚化学社製）を施与し、同年９月３０日～１１月４日まで栽培した。この間に、上記「ゲノムＤＮＡの単離」に従ってゲノムＤＮＡを単離し、このＤＮＡをテンプレートにして、ｔｆｗ５．１領域周辺に座乗するＳＳＲマーカーセットを用い、蛍光色素を利用したＢＳ－ｔａｇ法（Shimizu and Yano, BMC Res Notes 4:161, 2011;小西ら, 野菜茶業研究所研究報告14: 15-22, 2015）によるマルチプレックスＰＣＲを実施した。使用したＳＳＲマーカーセット（セット１：ｔｂｍ１３０６、ＴＧＳ０１５５、ＴＧＳ０４４３、ｔｂｍ１３２１；セット２：ＴＧＳ０６３３、ｔｍａ０１４６、ＴＧＳ０２８０、ｔｍａ０２５２）の情報は、公開データベース（VegMarks, https://vegmarks.nivot.affrc.go.jp/VegMarks/app/page/home）から入手可能である。蛍光色素は、６－ＦＡＭ、ＮＥＤ、ＰＥＴ、又はＶＩＣのいずれかを用いた。上記「ＳＳＲアレルの遺伝子型解析」に基づき、多収のオランダ型トマトのアレルをホモ型で有する個体、日本トマト型のアリルをホモ型で持つ個体、ヘテロのアレルを持つ個体を選抜した。多収型アレルを持つ個体を２２９Ｇ、日本型アレルを持つ個体を２２９Ｍ、ヘテロのアレルを持つ個体を２２９Ｈと命名した。１１月４日にこれら植物の入ったロックウールキューブをロックウールスラブ上に定植、さらに栽培し、２２９Ｇ、２２９Ｍ、２２９Ｈの自殖種子を採種した。
　（試験１：固定した分離系統における収量構成要素の解析）
　２２９Ｇ及び２２９Ｍは、ｔｆｗ５．１アレルが多収型又は日本型に固定したと考えられる。これらの系統の種子は、２０１５年２月２３日に上記同様播種、生育チャンバ内で栽培し、３月１９日にロックウールキューブに鉢上げ後、栽植密度２．７（株／ｍ２）でロックウールスラブ上に定植し、温室内で春作栽培した。定植時の培養液はＥＣ＝１．１ｍＳ／ｃｍとし、４月３０日にＥＣ＝１．９ｍＳ／ｃｍに上げ、以後栽培終了時までこの濃度で施与した。栽培は、摘心せず定植後１２５日目まで行った。成熟果実は、栽培期間中定期的に収穫し、良果と不良果とに分け、個数及び新鮮重を求めた。栽培終了後、植物は、株元から切り取り、未熟果、良果、葉、茎、に切り分けた。果実については、果数、新鮮重、及び乾燥重を求め、葉及び茎については、新鮮重及び乾燥重を求めた。ここでいう乾燥重は、乾物重と換言できる。収穫期間中に収穫した果実の乾燥重は、栽培終了後に求めた乾物率（乾燥重／新鮮重）により新鮮重から換算して求めた。
　（試験２：固定した分離系統における収量構成要素の解析）
　固定系統２２９Ｇ及び２２９Ｍの種子を２０１７年９月４日に試験１と同様播種し、生育チャンバ内で栽培、９月２８日にロックウールキューブに鉢上げ後、栽植密度３．３（株／ｍ２）でロックウールスラブ上に定植し、温室内で秋作栽培した。定植時の培養液はＥＣ＝２．６ｍＳ／ｃｍとし、栽培終了時までこの濃度で施与した。すべての株は第４果房で摘心し、定植後１２４日目まで栽培した。成熟果実は、栽培期間中定期的に収穫し、良果と不良果とに分け、個数及び新鮮重を求めた。栽培終了後のデータ収集は、試験１と同様に行った。
　（分離系統のｔｆｗ５．１領域が短縮化した系統の育成）
　ｔｆｗ５．１分離系統のうち、２２９Ｈの自殖種子を、２０１６年８月９日に、試験１と同様に播種後、生育チャンバ内で栽培した。播種後２週間目に、幼苗の葉からＤＮＡを抽出した（ＤＮＡすいすい－Ｐ、株式会社リーゾ）。このＤＮＡをテンプレートにして、上記「ｔｆｗ５．１分離系統の獲得と採種」と同様にマルチプレックスＰＣＲを実施後、「ＳＳＲアレルの遺伝子型解析」に従って遺伝子型解析を行い、ｔｆｗ５．１領域が組換えにより短くなった系統を選抜した。９月８日に、試験２と同様の栽植密度、養液濃度により秋作栽培を実施し、自殖種子を採種した。
　（試験３：ｔｆｗ５．１領域が短縮化した系統の固定化と収量構成要素の解析による領域の限定）
　上記で選抜された短縮化された系統のｔｆｗ５．１領域のマーカー遺伝子型は部分的にヘテロのアリルとなる。したがって、これらが多収型か日本型に固定した系統を選抜するため、短縮化した８系統の自殖種子を２０１７年９月４日に播種し、再度遺伝子型解析を行った。生育チャンバ及び温室内の栽培に関しては、全て試験２と同様に行なった。生育途中でＳＳＲマーカーセットを用いた遺伝子型解析を行い、固定系統を判別後、これら系統の収量構成要素解析を試験２と同様に行った。なお、収量比較は、多収型と日本型との間で実施したが、いずれかの型が今回の選抜で十分に得られなかった系統が２つ存在した。これら系統については、ここで得られた固定種子を用いて２０１９年春作で再度収量構成要素解析を実施した（播種２０１９年２月４日、定植日２月２８日、定植後栽培期間１０９日）。栽培管理は、培養液濃度をＥＣ＝２．６ｍＳ／ｃｍとした以外は、試験１に準じて行った。
　〔結果〕
　（ＧＭ系統における表現型の相関分析）
　表現型の相関分析において、総果実新鮮重は果実糖度に対し、負の相関を示した。これらの形質がトレードオフの関係にあることは、他の報告（Bernacchi et al. Theor Appl Genet 97:381-397, 1998; Fulton et al. Theor Appl Genet 95:881-894, 1997; Gur et al. Theor Appl Genet 122:405-420, 2011）においても示されている。
　三重県で栽培した系統においては、総果実新鮮重と良果新鮮重、総果実新鮮重と良果の数、良果新鮮重と良果の数、及び、平均総果実新鮮重と平均良果新鮮重のそれぞれの間で、有意に高い相関がみられた。作型は表現型に顕著に影響していることが示唆された。
　（Ｇ１Ｆ１系統及び組換え型自殖系統において有効なＳＳＲマーカー及びＳＮＰマーカーのスクリーニング及び分類）
　有効なＳＳＲマーカーを、それぞれの系統のアレル型の組み合わせパターンにより８つのカテゴリーに分類した（表１）。カテゴリー７のマーカーは、４つの異なるアレルを検出可能であり、当該マーカーが有用であることが示された。しかしながら、トマトゲノムにおけるマーカー頻度は非常に低かった。したがって、ＱＴＬ解析においては、異なるカテゴリーのマーカーを組み合わせ、それらを、染色体の各領域における遺伝情報の不足を補うために用いた。一例として、カテゴリー０のマーカーＡ（ａａ－ｂｂ）、カテゴリー２のマーカーＢ（ａｂ－ａａ）、及びカテゴリー３のマーカーＣ（ａａ－ａｂ）により、カテゴリー７のマーカー（ａｂ－ｃｄ）により得られる情報と同様の情報を得ることができる。合計１９７のＳＳＲマーカーを選択した。
　ＳＳＲマーカーの低密度領域をカバーするＳＮＰマーカーのスクリーニング及び遺伝子型の特定を行った。全部で３３８のＳＳＲマーカー及びＳＮＰマーカー（表１）を、連鎖地図構築及びＱＴＬ解析に用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　（連鎖地図の評価）
　ＧＭ系統の連鎖地図は、１２の連鎖群からなり、総遺伝距離１２２１．８ｃＭをカバーした。マーカー間の平均距離は３．７ｃＭであり、最大２８．５ｃＭのギャップがあった。ゲノムカバー率は、トマトゲノムＳＬ３．００(http://solgenomics.net/)の９８．２％であった。連鎖地図の分離歪み率は４％未満（１３／３３８マーカー＝０．０３８５）であった。大きなギャップが存在していたが（２０ｃＭ以上）、ゲノムカバー率及びマーカー間の平均距離（１０ｃＭ未満、Lander and Botstein, Genetics 121: 185-199, 1989）は、連鎖地図が、組換え型自殖系統の全ゲノムの探索に十分であることを示唆していた。
　（ＭＣＭＣ法と変分近似法とのマッピング精度の比較）
　全ての形質データを用いてＱＴＬマッピングをする前に、ＱＴＬを検出するための２つのベイズマッピング法であるＭＣＭＣ法と変分近似法とを、総果実新鮮重のデータを用いて比較した。ＱＴＬの検出は、各ＱＴＬ位置がモデルに含まれる事後確率に基づいて行った。各ＱＴＬ位置の事後確率は、ＭＣＭＣ法においては総ＭＣＭＣサンプルに対する当該ＱＴＬを含むモデルが採択されたＭＣＭＣサンプルの比率として算出し、また、変分近似法においてはゲノム中に等間隔で配置された仮想的なＱＴＬのモデルへの包含に関する指示変数γ１の近似事後期待値として得た。２つのベイズ法から得られた結果は概ね等値であったことから、計算時間の短縮のために、変分近似法のみを残りの形質の解析に適用した。
　近似法により検出した総果実新鮮重に関与するＱＴＬの解析結果を表２に示す。表２において、Ｒ２は、ＱＴＬによって明らかにされた表現型分散の推定比率である。図２は、連鎖群５の連鎖地図及びＱＴＬ　ｔｆｗ５．１の位置を説明する図である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　（試験１の結果）
　試験１の構成要素解析の結果を表３に示す。多収オランダ型トマトに由来するｔｆｗ５．１アレルを持つ固定系統２２９Ｇは、日本型トマト由来のアレルを持つ固定系統２２９Ｍに比べ、株あたりの総果重（未熟果、不良果、良果の合計新鮮重）、平均果重（総果重／総果数）、果実乾物重（総果重を乾燥重量に換算したもの）、果実分配率（果実乾物重／総乾物重）のいずれも、有意に増大していた。ここで、総乾物重は、葉、茎、全ての果実の乾燥重量の合計を指す。なお、総乾物重（地上部バイオマスと同義）や果実数は２系統間で差が無かった。これらの結果は、地上部バイオマスは不変のまま、果実への乾物分配が増大したことを示している。そして、その分茎や葉への同化産物（乾物）分配が減少し、果実一個当たりの重量（新鮮重及び乾燥重）が増え、収量（個体あたりの果実新鮮重）が増大したことを示している。
　Higashide and Heuvelink (J Amer Soc Hort Sci 134: 460-465, 2009)による構成要素解析によれば、上記の収量増効果は果実シンク能増大による果実への乾物分配率向上によるものと考えられる（同論文の図２を参照のこと）。
　（試験２の結果）
　試験２の構成要素解析の結果を表３に示す。秋作の摘心栽培においても、試験１と同様の結果が得られた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　（試験３の結果）
　果実への乾物分配率について、ｔｆｗ５．１領域が短縮化された系統の、多収型マーカーアレルの領域と、日本型マーカーアレル領域との比較により、ｔｆｗ５．１領域がさらに限定された（表４）。マーカーｔｍａ０２５２とマーカーｔｂｍ１３０６に挟まれた領域に多収型に由来するマーカーアリルが存在する系統１Ｇにおいて分配率が向上している。この領域内で非同義置換が生じている予測遺伝子は、マーカーｔｂｍ１３０７とマーカーｔｂｍ１３０６との間、及び、マーカーｔｍａ０１４６とマーカーＴＧＳ０１５５との間の２個のみであった。なお、表４において、Ａは多収型のトマトの遺伝子型、Ｂは日本型トマトの遺伝子型を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　（ＲＮＡ―ＳＥＱ変異解析）
　ｔｆｗ５．１分離系統２２９Ｇ（多収型）と２２９Ｍ（日本型）について、次世代型シーケンサーを用いたｍＲＮＡの変異解析を行った。それぞれの系統の未熟果実から、トライゾール法（https://ipmb.sinica.edu.tw/microarray/protocol.htm）により総ＲＮＡを抽出し、これらを用いて断片化ｃＤＮＡライブラリを作成した（ＴｒｕＳｅｑ　ＲＮＡ　Ｓａｍｐｌｅ　Ｐｒｅｐ　Ｋｉｔ　ｖ２、イルミナ社）。ライブラリを次世代シーケンサー（ＨｉＳｅｑ　４０００、イルミナ社）解析に供し、ペアエンドシーケンスによるリード配列を取得した（約４Ｇｂ／サンプル）。得られたリード配列をＣＬＣ　Ｇｅｎｏｍｉｃｓ　Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈソフトウェアを用い、参照トマトゲノム（バージョンＳＬ４．０、ftp://ftp.solgenomics.net/genomes/Solanum_lycopersicum/assembly/build_4.00/）へマッピングし、変異検出プログラム（Ｂａｓｉｃ　Ｖａｒｉａｎｔ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ等）により非同義置換の検出を行った。その結果、限定されたｔｆｗ５．１領域内の２つの予測遺伝子にコードされる配列番号１又は２に示すアミノ酸配列において、多収型と日本型の間で差異（非同義置換）が見出された（表４）。
　本発明は、農業分野、植物育種分野等に利用することができる。

Claims (14)

  1. 　ナス科植物における可食部への同化産物分配量の調節の程度を判別する方法であって、
    　ナス科植物において、下記（ａ）又は（ｂ）のアミノ酸：
    　（ａ）配列番号１に示すアミノ酸配列からなるタンパク質の８７０番目のアミノ酸に相当するアミノ酸；
    　（ｂ）配列番号２に示すアミノ酸配列からなるタンパク質の４０２番目のアミノ酸に相当するアミノ酸；
    に置換又は欠失を引き起こす変異の有無を検査する工程を含む、方法。
  2. 　前記検査する工程において、
    　ナス科植物における、下記（ａ’）又は（ｂ’）の塩基に相当する塩基自体（ＳＮＰ）か、当該塩基を含む連続したポリヌクレオチド：
    　（ａ’）ｔｆｗ．５．１遺伝子の翻訳開始点から２６０９番目の塩基に相当する塩基；
    　（ｂ’）ｔｆｗ．５．１遺伝子の翻訳開始点から１２０４番目の塩基に相当する塩基；
    を、可食部への同化産物分配量の調節に関する分子マーカーとして検査する工程を含む、請求項１に記載の方法。
  3. 　前記検査する工程において、
    　ナス科植物において、下記（ａ’’）又は（ｂ’’）であるとき：
    　（ａ’’）ｔｆｗ．５．１遺伝子の翻訳開始点から２６０９番目の塩基に相当する塩基がＡ；
    　（ｂ’’）ｔｆｗ．５．１遺伝子の翻訳開始点から１２０４番目の塩基に相当する塩基がＴ；
    　当該植物は可食部への同化産物分配量が増加した植物であると判定する、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 　前記ナス科植物は、以下の（１）～（３）の何れかに記載のポリヌクレオチド：
    　（１）配列番号１又は２に示すアミノ酸配列からなるタンパク質をコードしているポリヌクレオチド；
    　（２）配列番号１又は２に示すアミノ酸配列に対して、７０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、ナス科植物の可食部への同化産物分配量を調節する機能を有するタンパク質をコードしているポリヌクレオチド；
    　（３）配列番号１に示すアミノ酸配列に対して、３００個以下のアミノ酸が置換、欠失、付加又は挿入されたアミノ酸配列、又は、
    　　配列番号２に示すアミノ酸配列に対して、１３５個以下のアミノ酸が置換、欠失、付加又は挿入されたアミノ酸配列
    からなり、ナス科植物の可食部への同化産物分配量を調節する機能を有するタンパク質をコードしているポリヌクレオチド；
    からなる同化産物分配量調節遺伝子を有するナス科植物である、請求項１～３の何れか１項に記載の方法。
  5. 　前記ナス科植物は、トマト、ジャガイモ、ナス、又はトウガラシである、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
  6. 　前記ナス科植物は、育種素材の候補植物であるか、育種のプロセスで得られた植物である、請求項１～５のいずれか１項に記載の方法。
  7. 　可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を製造する方法であって、
    　可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物と、他のナス科植物とを種内交雑する交雑工程と、
    　前記交雑工程により得られたナス科植物又はその後代系統のナス科植物から、請求項１から６のいずれか１項に記載された方法によって、可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を識別する識別工程とを含む、製造方法。
  8. 　前記交雑工程の前に、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法により、被験ナス科植物から可食部への同化産物分配量が増加したナス科植物を識別する識別工程をさらに含む、請求項７に記載の製造方法。
  9. 　ナス科植物における、可食部への同化産物分配量の調節に関する分子マーカーであって、
    　下記（ａ’）又は（ｂ’）の塩基に相当する塩基自体（ＳＮＰ）か、当該塩基を含む連続したポリヌクレオチド：
    　（ａ’）ｔｆｗ．５．１遺伝子の翻訳開始点から２６０９番目の塩基に相当する塩基；
    　（ｂ’）ｔｆｗ．５．１遺伝子の翻訳開始点から１２０４番目の塩基に相当する塩基；
    からなる、分子マーカー。
  10. 　ナス科植物の可食部への同化産物分配量の調節に関与する遺伝子であって、
    　以下の（１）～（３）のいずれかに記載のポリヌクレオチド：
    　（１）配列番号１又は２に示すアミノ酸配列からなるタンパク質をコードしているポリヌクレオチド；
    　（２）配列番号１又は２に示すアミノ酸配列に対して、７０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、
    　　配列番号１に示すアミノ酸配列における８７０番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がＥ、又は、
    　　配列番号２に示すアミノ酸配列における４０２番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がＳであって、
    ナス科植物の可食部への同化産物分配量を調節する機能を有するタンパク質をコードしているポリヌクレオチド；
    　（３）配列番号１に示すアミノ酸配列に対して、３００個以下のアミノ酸が置換、欠失、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなり、かつ、配列番号１に示すアミノ酸配列における８７０番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がＥ、又は、
    　　配列番号２に示すアミノ酸配列に対して、１３５個以下のアミノ酸が置換、欠失、付加又は挿入されたアミノ酸配列からなり、かつ、配列番号２に示すアミノ酸配列における４０２番目のアミノ酸に相当するアミノ酸がＳ
    であって、ナス科植物の可食部への同化産物分配量を調節する機能を有するタンパク質をコードしているポリヌクレオチド；
    からなる、遺伝子。
  11. 　請求項１０に記載のポリヌクレオチドによりコードされた、タンパク質。
  12. 　請求項１０に記載のポリヌクレオチドを含む、発現ベクター。
  13. 　請求項１０に記載のポリヌクレオチド又は請求項１２に記載の発現ベクターを含む、細胞。
  14. 　請求項１０に記載のポリヌクレオチド又は請求項１２に記載の発現ベクターが組み込まれた、ナス科植物。
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