タペート層特異的ジンクフィンガー転写因子の遺伝子を用いて花粉稔性を低下させる方法
【課題】雄性不稔に代表される植物形質の改変に有用な、葯の組織に特異的な遺伝子を利用する遺伝子工学的手法を提供する。
【解決手段】形質が改変された植物を作出する方法であって、（ａ）特定の塩基配列（例えば、ペチュニア由来のＺＰＴ３−２をコードする塩基配列）を有するＤＮＡ、または（ｂ）（ａ）の一部の配列を有し、葯のタペート層に特異的なプロモーター活性を示すＤＮＡのいずれかを含むプロモーターと、このプロモーターに作動可能に連結された異種遺伝子とを含む、植物発現カセットを利用する方法。プロモーター、ならびに、プロモーターおよび異種遺伝子を含む植物に雄性不稔性を付与することができる。
【解決手段】形質が改変された植物を作出する方法であって、（ａ）特定の塩基配列（例えば、ペチュニア由来のＺＰＴ３−２をコードする塩基配列）を有するＤＮＡ、または（ｂ）（ａ）の一部の配列を有し、葯のタペート層に特異的なプロモーター活性を示すＤＮＡのいずれかを含むプロモーターと、このプロモーターに作動可能に連結された異種遺伝子とを含む、植物発現カセットを利用する方法。プロモーター、ならびに、プロモーターおよび異種遺伝子を含む植物に雄性不稔性を付与することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雄しべの葯に特異的に発現する遺伝子およびその利用に関する。本
発明は、特に、葯のタペート層に特異的に発現する、ペチュニア由来のジンクフ
ィンガー型転写因子（ＺＰＴ３−２）の遺伝子およびその利用に関する。
【背景技術】
【０００２】
花粉の稔性は、農業・園芸における様々な局面で問題になる。たとえば、交雑
育種における交配の際、自家受粉を避けるために、多くの労力がかかる除雄（雄
しべの除去）の作業が行われる。種苗産業においては、交雑育種によって得られ
た優れた品種を商業的に保護したいという立場から、花粉稔性の無い形質が求め
られている。このような要請から、花粉の稔性を制御する技術（ｐｏｌｌｉｎａ
ｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ）が強く求められてきた。従来、特定の作物では、細
胞質雄性不稔性の系統が交雑育種に用いられ、一定の成功を収めてきた。しかし
、細胞質不稔形質は多くの場合、耐病性の低下などの好ましくない副次効果を伴
い、さらに形質が不安定であること、種子の大量生産が困難なことなどの問題が
ある。化学薬品処理によって稔性を低下させる方法も研究されているが、安全性
評価および作用機作解明が遅れており、実用化には至っていない。そこで、遺伝
子工学を用いた優れた雄性不稔化技術が求められている。
【０００３】
タペート層は、葯壁の最も内側に位置し、胞子形成細胞（花粉細胞）を取り囲
んでいる組織である。タペート層の役割は、花粉の発達に欠かせない重要なもの
であり、単に花粉細胞の支持体としてだけでなく、花粉の発達に必要な栄養の供
給、四分子（ｔｅｔｒａｄ）を包むカロース層の分解、花粉細胞表面のエキシン
層などを構成する化合物の供給など、多岐にわたっている。葯の発達は、胞子形
成細胞の減数分裂直後にあたる四分子期、四分子からの微小胞子の放出期、花粉
細胞の拡大および空胞形成に特徴付けられる一核期、有糸分裂により栄養細胞お
よび生殖細胞への分化が生じる有糸細胞分裂期、その後の二核期という、各段階
に区分される。これらの段階を経て、最終的に葯が開裂し、成熟した花粉粒が放
出される。以上の発達過程において、タペート層の機能の一部でも損なわれると
、多くの場合、正常な花粉の発達が阻害され、花粉稔性が失われることが知られ
ている。
【０００４】
上記のように、遺伝子工学による雄性不稔化技術には大きな期待が寄せられて
いる。特に、タペート層のような、外部に露出していない小さな領域で特異的に
発現する遺伝子を利用できれば、植物に好ましくない形質を付与することなく、
雄性不稔化を達成し得る可能性が高いと考えられる。タペート層に特異的なプロ
モーター、および、それを含む雄生不稔化のための遺伝子構築物の例は、いくつ
か報告されている（ＳｈｉｖａｎｎａおよびＳａｗｈｎｅｙ編， Ｐｏｌｌｅｎ
ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｃｒｏｐ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａ
ｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ （Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｐｒｅｓｓ）ｐｐ．２３７−２５７，１９９７）。しかし、発現の組織特異性
および時期特異性が高い、花粉稔性の制御のために有用な新たな遺伝子に対する
要望が依然として存在する。
【０００５】
本発明者らは、最近、ペチュニア由来の新規な転写因子として、ＰＥＴｈｙＺ
ＰＴ３−２（以下、ＺＰＴ３−２と略す）を含む７つのジンクフィンガー（ＺＦ
）型転写因子のｃＤＮＡ配列を特定した。そして、ノーザンブロット分析から、
それぞれの転写因子が葯特異的に、葯の発達の異なる段階において一過性の発現
を示すことを報告した（Ｋｏｂａｙａｓｈｉら，Ｐｌａｎｔ Ｊ．，１３：５７
１，１９９８）。しかし、これらの転写因子の植物における生理的な機能および
作用、ならびに転写因子をコードする遺伝子の正確な発現部位およびその発現調
節機構は不明であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、雄性不稔に代表される植物形質の改変に有用な、葯の組織に
特異的な遺伝子を利用する遺伝子工学的手法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、以前にペチュニアから単離した、葯特異的な転写因子の一つ（
ＺＰＴ３−２）をコードする遺伝子をペチュニアに再導入した。その結果、導入
遺伝子が内因性遺伝子の発現を抑制することによって、花粉の正常な発達が阻害
され、花粉の稔性が著しく低下することを見出した。さらに本発明者らは、ＺＰ
Ｔ３−２のゲノム遺伝子から上流領域を単離し、そのプロモーター活性の組織特
異性を調べた。その結果、４分子期から一核期にかけてのタペート層において、
プロモーター活性が組織および時期特異的に発現されることを見出した。本発明
は、これらの知見に基づいて完成された。
【０００８】
本発明は、その第１の局面において、雄性不稔性の植物を作出する方法であっ
て、以下の工程を包含する方法に関する：（ｉ）配列番号１によって示される塩
基配列の第１位から第１８８６位までの配列を有するＤＮＡ、（ｉｉ）（ｉ）の
塩基配列を有するＤＮＡとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、花粉
の発達を制御する転写因子をコードするＤＮＡ、または（ｉｉｉ）（ｉ）もしく
は（ｉｉ）の断片であるＤＮＡのいずれかである核酸と、上記核酸に作動可能に
連結されたプロモーターとを含む、植物発現カセットを提供する工程；花粉の発
達を制御する内因性の転写因子を有する植物の細胞を提供する工程であって、こ
こで、内因性の転写因子をコードする遺伝子は、上記核酸とストリンジェントな
条件下でハイブリダイズする、工程；発現カセットを植物細胞に導入する工程；
発現カセットが導入された植物細胞を、植物体に再生する工程；および、再生さ
れた植物体であって、上記核酸が発現されることによって、内因性の転写因子の
発現が抑制された植物体を選択する工程。本発明の上記方法は、植物に雄性不稔
性を付与する方法として、利用され得る。
【０００９】
１つの実施態様において、上記核酸は上記プロモーターに対して順方向で連結
され、上記植物体の細胞内でセンス方向に転写され得る。
【００１０】
１つの実施態様において、上記核酸は上記プロモーターに対して逆方向で連結
され、上記植物体の細胞内でアンチセンス方向に転写され得る。
【００１１】
１つの実施態様において、上記植物は双子葉植物である。双子葉植物は、好ま
しくはナス科植物であり、より好ましくはペチュニア属植物である。
【００１２】
１つの実施態様において、上記発現カセットは植物発現ベクターに組み込まれ
ている。
【００１３】
本発明の第１の局面によればまた、上記いずれかに記載の方法により作出され
た、雄性不稔性の植物が提供される。
【００１４】
本発明は、その第２の局面において、雄性不稔性の植物を作出する方法であっ
て、以下の工程を包含する方法に関する：（ａ）配列番号３によって示される塩
基配列の第１位から第１９９１位までの配列を有するＤＮＡ、または（ｂ）（ａ
）の一部の配列を有し、葯のタペート層に特異的なプロモーター活性を示すＤＮ
Ａのいずれかを含むプロモーターと、上記プロモーターに作動可能に連結された
異種遺伝子とを含む、植物発現カセットを提供する工程；発現カセットを植物細
胞に導入する工程；および、発現カセットが導入された植物細胞を、植物体に再
生する工程。本発明の上記方法は、植物に雄性不稔性を付与する方法として、利
用され得る。
【００１５】
１つの実施態様において、上記植物は双子葉植物である。双子葉植物は、好ま
しくはナス科植物であり、より好ましくはペチュニア属植物である。
【００１６】
１つの実施態様において、上記発現カセットは植物発現ベクターに組み込まれ
ている。
【００１７】
本発明の第２の局面によればまた、上記いずれかに記載の方法により作出され
た、雄性不稔性の植物が提供される。
【００１８】
本発明は、その第３の局面において、以下の（Ｉ）または（ＩＩ）のＤＮＡを
含むプロモーターに関する：（Ｉ）配列番号３によって示される塩基配列の第１
位から第１９９１位までの配列を有するＤＮＡ；または、（ＩＩ）（Ｉ）の一部
の配列を有し、葯のタペート層に特異的なプロモーター活性を示す、ＤＮＡ。
【００１９】
本発明は、その第４の局面において、上記プロモーターと、上記プロモーター
に作動可能に連結された異種遺伝子とを含む、植物に雄性不稔性を付与するため
に有用な植物発現カセットに関する。
【発明の効果】
【００２０】
ＺＰＴ３−２遺伝子由来の転写因子をコードするＤＮＡ、およびＺＰＴ３−２
遺伝子由来のプロモーターを利用する本件発明の方法は、遺伝子工学的に植物の
形質を選択的に改変する技術、特に、雄性不稔形質を付与する技術として有用で
ある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明について、以下に、より詳細に説明する。
（ＺＰＴ３−２遺伝子由来の転写因子）
本発明の第１の局面である、雄性不稔性の植物を作出する方法において有用な
核酸は、（ｉ）配列番号１によって示される塩基配列の第１位から第１８８６位
までの配列を有するＤＮＡ、（ｉｉ）（ｉ）の塩基配列を有するＤＮＡとストリ
ンジェントな条件下でハイブリダイズし、花粉の発達を制御する転写因子をコー
ドするＤＮＡ、または（ｉｉｉ）（ｉ）もしくは（ｉｉ）の断片であるＤＮＡの
いずれかである。本発明における上記核酸は、好ましくは（ｉ）のＤＮＡ、すな
わち、ＺＰＴ３−２をコードするＤＮＡ、またはその断片であり、より好ましく
は（ｉ）のＤＮＡである。
【００２２】
本明細書において「転写因子」とは、遺伝子の調節領域のＤＮＡに結合してｍ
ＲＮＡの合成を制御するタンパク質をいう。ある種の転写因子は、そのＤＮＡ結
合ドメインにジンクフィンガーモチーフと呼ばれる保存性の高いアミノ酸配列を
有することが知られている。ＺＰＴ３−２は、Ｃｙｓ２／Ｈｉｓ２型（ＥＰＦフ
ァミリー）のジンクフィンガータンパク質であって、４４４アミノ酸からなる全
長のアミノ酸配列内に３つのジンクフィンガーモチーフを含み、さらにＤＬＮＬ
配列と称される疎水性領域を含む転写因子である（Ｋｏｂａｙａｓｈｉら、前出
）。ＺＰＴ３−２をコードするｃＤＮＡ配列（配列番号１）を、対応する推定ア
ミノ酸配列（配列番号２）と共に図１Ａ〜１Ｄに示す。
【００２３】
本明細書において、核酸またはＤＮＡの「断片」とは、植物体に導入され、適
切な様式で発現されたときに、当該植物の内因性の転写因子の発現を抑制し得る
断片をいう。この断片は、上記（ｉ）または（ｉｉ）のＤＮＡの、ジンクフィン
ガーモチーフをコードする領域以外から選択され、少なくとも約４０塩基対以上
、好ましくは約５０塩基対以上、より好ましくは約７０塩基対以上、さらに好ま
しくは約１００塩基対以上の長さを有する。
【００２４】
本明細書において、ハイブリダイゼーションのための「ストリンジェントな条
件」とは、特定の塩基配列（例えば、ペチュニア由来のＺＰＴ３−２をコードす
るＤＮＡ）と、これと相同性の高い他の塩基配列（例えば、ペチュニア以外の植
物に存在する、ＺＰＴ３−２のホモログをコードするＤＮＡ）とのオリゴヌクレ
オチド二本鎖を形成させるのに十分な条件を意図する。本発明に適用されるスト
リンジェントな条件の代表的な例として、次の条件が挙げられる：１Ｍ ＮａＣ
ｌ、１％ＳＤＳ、１０％デキストラン硫酸、32Ｐ標識プローブＤＮＡ（１ｘ１０
7ｃｐｍ）および５０μｇ／ｍｌサケ精子ＤＮＡを含む溶液中で、６０℃で１６
時間ハイブリダイズさせた後、２ｘＳＳＣ／１％ＳＤＳで６０℃、３０分間の洗
浄を２回繰り返す。
【００２５】
本発明における、ＺＰＴ３−２をコードするＤＮＡ、およびこれとストリンジ
ェントな条件下でハイブリダイズし、花粉の発達を制御する転写因子をコードす
るＤＮＡを単離するためには、公知の転写因子の遺伝子によりコードされるアミ
ノ酸配列の保存領域に対応するデジェネレートプライマー対を用い得る。このプ
ライマー対を用いて、植物のｃＤＮＡまたはゲノミックＤＮＡを鋳型としてＰＣ
Ｒを行い、その後、得られた増幅ＤＮＡ断片をプローブとして用いて、同じ植物
のｃＤＮＡライブラリーまたはゲノミックライブラリーをスクリーニングするこ
とができる。そのようなプライマー対の例として、５’−ＣＡＲＧＣＮＹＴＮＧ
ＧＮＧＧＮＣＡＹ−３’（配列番号４）と、３’−ＲＴＧＮＣＣＮＣＣＮＡＲＮ
ＧＣＹＴＧ−５’（配列番号５）との組合せが挙げられる（ここで、Ｎはイノシ
ンであり、ＲはＧまたはＡであり、そしてＹはＣまたはＴである）。上記プライ
マー配列は、それぞれ、ＺＰＴ３−２のジンクフィンガーモチーフに含まれるア
ミノ酸配列ＱＡＬＧＧＨに対応する。
【００２６】
従って、本発明に適用されるストリンジェントなハイブリダイゼーション条件
はまた、ＰＣＲの条件としても規定され得、代表的な例においては、上記デジェ
ネレートプライマー（配列番号４および５）が用いられ得る。この際のＰＣＲ反
応条件は、９４℃で５分間の変性の後、９４℃で３０秒間、５０℃で３０秒間、
そして７２℃で１分間を３０サイクル繰り返し、最後に、７２℃で７分間インキ
ュベーションを行う条件であり得る。
【００２７】
ＰＣＲは、市販のキットおよび装置の製造者の指針に基づいて行うか、当業者
に周知の手法で行い得る。遺伝子ライブラリーの作製法、および遺伝子のクロー
ニング法なども当業者に周知である。例えば、Ｓａｍｂｒｏｏｋら，Ｍｏｌｅｃ
ｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ：Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ、第２版
（Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，１９８９）
を参照のこと。得られた遺伝子の塩基配列は、当該分野で公知のヌクレオチド配
列解析法または市販されている自動シーケンサーを利用して決定し得る。
【００２８】
本明細書において、転写因子が「花粉の発達を制御する」とは、代表的には、
この転写因子の発現が阻害されるとき、花粉の形態または機能において有意な変
化が観察されることをいう。本発明における転写因子は、代表的には、それをコ
ードする遺伝子の発現が阻害されることにより、好ましくは約６０％以上、より
好ましくは約７５％以上、さらに好ましくは約９０％以上の花粉細胞を、成熟す
る前に死滅せしめる。ここで、転写因子の発現が阻害されるとは、ノーザンブロ
ット法により測定したとき、ｍＲＮＡの量が、野生型のコントロール植物と比較
して約１０分の１以下になることをいう。
【００２９】
上記のようなスクリーニングによって単離、同定された遺伝子によってコード
される転写因子（すなわち、ＺＰＴ３−２およびＺＰＴ３−２ホモログ）が花粉
の発達を制御することは、本明細書の開示に従って形質転換植物を作出し、その
花粉の特性を観察することによって、確認し得る。
【００３０】
本発明においては、花粉の発達を制御する転写因子をコードするＤＮＡまたは
その断片を利用して、植物細胞において、当該ＤＮＡと同一のまたは相同な塩基
配列を含む内因性遺伝子の発現を抑制し得る。標的となる内因性遺伝子もまた、
花粉の発達を制御する転写因子である。本発明の方法によれば、好ましくは、花
粉の発達を制御する内因性転写因子以外の発現を実質的に抑制することなく、内
因性転写因子の発現のみを選択的に抑制することによって、植物に雄性不稔性が
付与される。
【００３１】
すなわち、本発明における発現抑制技術が適用される植物細胞は、花粉の発達
を制御する内因性の転写因子を有する植物の細胞であって、この内因性の転写因
子をコードする遺伝子は、上記ＺＰＴ３−２またはＺＰＴ３−２ホモログのＤＮ
Ａとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするものとして規定される。こ
こで「ストリンジェントな条件」の定義は、ＺＰＴ３−２ホモログの特定に関連
して上述した条件と同じである。本発明の範囲を限定する意図ではないが、上記
方法によって雄性不稔性を付与し得る植物は、ＺＰＴ３−２遺伝子が単離された
ペチュニア、またはＺＰＴ３−２ホモログをコードする遺伝子が単離された植物
と、進化系統学上近縁の植物であることが望ましい。ここで、進化系統学上近縁
とは、代表的には同じ目に分類され、好ましくは同じ科に分類され、より好まし
くは同じ属に分類され、さらに好ましくは同じ種に分類される植物である。もっ
とも、葯の最内層にタペート層が存在し花粉の発達に不可欠な機能を果たしてい
ることは、ほとんどの種子植物に共通する事実であるので、この点を考慮すれば
、ＺＰＴ３−２と同一または類似の機能を果たす転写因子が他の植物にも広く存
在し得ることは容易に理解される。
【００３２】
内因性遺伝子の発現を抑制するための手法として、代表的にはコサプレッショ
ンおよびアンチセンス技術を利用し得る。コサプレッションは、植物細胞に組み
換え遺伝子を導入したとき、その遺伝子自体、およびその遺伝子の一部と相同な
配列を含む内因性遺伝子の両者の発現が抑制されることをいう。コサプレッショ
ンが利用される場合、本発明における発現カセットは、転写因子をコードするＤ
ＮＡまたはその断片を、プロモーターに対して順方向で連結された形態で含む。
転写因子をコードするＤＮＡまたはその断片は、発現カセットとして植物細胞に
導入された後、プロモーターの制御下でセンス方向に転写され得る。この導入Ｄ
ＮＡの作用により、所望とする遺伝子発現の抑制が可能となる。コサプレッショ
ンは、形質転換植物の一部の個体で認められ、他の個体では十分に起こらない場
合が多い。そのため、通常、遺伝子発現が意図されたように抑制された個体が、
慣用的な手順に従って選択される。
【００３３】
アンチセンスは、植物細胞に組み換え遺伝子を導入したとき、導入遺伝子の転
写産物（ｍＲＮＡ）が、内因性遺伝子の転写産物（ｍＲＮＡ）の相補的な配列と
ハイブリッドを形成して、内因性遺伝子がコードするタンパク質の翻訳が阻害さ
れることをいう。アンチセンスが利用される場合、本発明における発現カセット
は、転写因子をコードするＤＮＡまたはその断片を、プロモーターに対して逆方
向で連結された形態で含む。転写因子をコードするＤＮＡまたはその断片は、発
現カセットとして植物細胞に導入された後、プロモーターの制御下でアンチセン
ス方向に転写され得る。このアンチセンス転写物の作用により、所望とする遺伝
子発現の抑制が可能となる。
（ＺＰＴ３−２遺伝子由来のプロモーター）
本発明の第２の局面である、形質が改変された植物を作出する方法において有
用なプロモーターは、（ａ）配列番号３によって示される塩基配列の第１位から
第１９９１位までの配列を有するＤＮＡ、または（ｂ）（ａ）の一部の配列を有
し、葯のタペート層に特異的なプロモーター活性を示すＤＮＡのいずれかを含む
プロモーターである。本発明における上記プロモーターは、好ましくは（ａ）の
プロモーター、すなわち、ＺＰＴ３−２遺伝子のプロモーターである。
【００３４】
ＺＰＴ３−２遺伝子のプロモーター領域の、組識特異的な発現活性に必須でな
い配列を除去して得られる、タペート層に特異的なプロモーター活性を有する配
列は、本発明の範囲内にある。このような配列は、常法に従ってプロモーターの
デリーション実験を行うことによって、得ることができる。簡潔には、ＺＰＴ３
−２遺伝子のプロモーター領域の様々な欠失変異体（例えば、ＺＰＴ３−２遺伝
子のプロモーター領域を、５’上流側から種々の長さに欠失させた変異体）と、
適切なレポーター遺伝子（例えば、ＧＵＳ遺伝子）とを融合したプラスミドを用
いて、欠失変異体の組識特異的プロモーター活性を測定することによって、その
活性に必須な領域を特定し得る。
【００３５】
いったんプロモーター活性に必須の領域が特定されると、さらにその領域内の
配列または隣接配列を改変して、プロモーターの発現活性の程度を高めることも
可能である。このようにして得られる改変体もまた、タペート層に特異的なプロ
モーター活性を示す限り、本発明の範囲内にある。
【００３６】
本発明において、「タペート層に特異的なプロモーター活性を示す」とは、プ
ロモーターが、天然の植物中で、または任意の構造遺伝子に連結させた発現カセ
ットとして植物に導入されたときに、ＤＮＡの転写を開始させることにより遺伝
子の発現を指示する能力を、タペート層において特異的に示すことを意味する。
ここで「特異的」とは、同じ植物体の花の、他のすべての組織（花粉、花糸、花
柱、花頭、花弁、萼（がく）などを含む）よりも、プロモーターの発現活性が高
いことをいう。上記特異的なプロモーターは、好ましくは、同じ植物体の花の他
のすべての組織および花以外の部分（根、葉、茎など）よりも、プロモーターの
発現活性が高く、より好ましくは、同じ植物体の花の他のすべての組織および花
以外の部分において実質的に活性を示さない。発現活性の程度は、常法に従って
、タペート層におけるプロモーターの発現レベルと、花の他の組識における同じ
プロモータの発現レベルとを比較することによって、評価され得る。プロモータ
ーの発現レベルは、通常、そのプロモーターの制御下で発現される遺伝子産物の
産生量によって決定される。
【００３７】
上記の特異的プロモーターを利用する植物への雄性不稔性の付与は、本発明に
おけるプロモーターに作動可能に連結された任意の異種遺伝子が、この遺伝子を
導入された形質転換植物において、プロモーターの制御下でタペート層に特異的
に発現される結果として生じ得る。多くの組織特異的プロモーターにおいて、そ
の組織特異性が種間を越えて保存されていることは周知であるので、本発明のプ
ロモーターもまた幅広い植物種に適用し得ることが容易に理解される。
【００３８】
本発明のプロモーターは、例えば、公知のｃＤＮＡをプローブとして用いて、
植物のゲノミックライブラリーをスクリーニングし、そして対応のゲノミックク
ローンからコード領域の上流配列を単離することにより得ることができる。ｃＤ
ＮＡの例として、上述したペチュニア由来の転写因子であるＺＰＴ３−２のｃＤ
ＮＡが挙げられる。
【００３９】
本発明におけるプロモーターは、天然から単離されたものに限定されず、合成
ポリヌクレオチドも含み得る。合成ポリヌクレオチドは、例えば、上記のように
して配列決定されたプロモーターの配列またはその活性領域を、当業者に周知の
手法によって合成または改変することにより入手し得る。
（発現カセットおよび発現ベクターの構築）
本発明における転写因子をコードするＤＮＡは、当業者に周知の方法を用いて
、適切なプロモーターに作動可能に連結された発現カセットとして、公知の遺伝
子組換え技術を用いて、植物細胞に導入され得る。同様に、本発明におけるタペ
ート層特異的プロモーターは、所望の異種遺伝子に作動可能に連結された発現カ
セットとして、植物細胞に導入され得る。
【００４０】
上記転写因子に連結され得る「プロモーター」は、植物で発現する任意のプロ
モーターを意味し、構成的プロモーター、組織特異的プロモーター、および誘導
性プロモーターのいずれをも含み得る。
【００４１】
「構成的プロモーター」は、植物細胞内外の刺激と関係なく一定のレベルで構
造遺伝子を発現せしめるプロモーターをいう。異種遺伝子が植物の他の組織また
は器官で発現しても、植物に望ましくない形質を与えない場合には、構成的プロ
モーターの使用が簡便であり、好ましい。構成的プロモーターの例としては、カ
リフラワーモザイクウイルス（ＣａＭＶ）の３５Ｓプロモーター（Ｐ３５Ｓ）、
およびノパリン合成酵素のプロモーター（Ｔｎｏｓ）が挙げられるが、これらに
限定されない。
【００４２】
「組織特異的プロモーター」は、本発明においては、少なくともタペート層を
含む葯の組織において特異的に構造遺伝子を発現せしめるプロモーターをいう。
このような組織特異的プロモーターには、本発明におけるＺＰＴ３−２遺伝子由
来のプロモーターに加えて、葯特異的に発現活性を示す他の公知のプロモーター
が含まれる。したがって、タペート層特異的プロモーターと転写因子をコードす
る配列とを含む、天然のＺＰＴ３−２遺伝子の発現カセット自体を、必要に応じ
て他の調節エレメントと組み合わせて、使用することも本発明の範囲に含まれる
。
【００４３】
「誘導性プロモーター」は、化学薬剤、物理的ストレスなどの特定の刺激を与
えたときに構造遺伝子を発現せしめ、刺激の非存在下では発現活性を示さないプ
ロモーターをいう。誘導性プロモーターの例としては、オーキシンで誘導可能な
、グルタチオン Ｓ−トランスフェラーゼ（ＧＳＴ）プロモーター（ｖａｎ ｄ
ｅｒ Ｋｏｐ，Ｄ．Ａ．ら、Ｐｌａｎｔ Ｍｏｌ． Ｂｉｏｌ．，３９：９７９
，１９９９）が挙げられるが、これに限定されない。
【００４４】
本明細書において、用語「発現カセット」または「植物発現カセット」とは、
本発明における転写因子をコードするＤＮＡと、これに作動可能に（すなわち、
当該ＤＮＡの発現を制御し得るように）連結された植物発現プロモーターとを含
む核酸配列、ならびに、本発明におけるタペート層特異的プロモーターと、これ
に作動可能に（すなわち、インフレームに）連結された異種遺伝子とを含む核酸
配列をいう。
【００４５】
上記のタペート層特異的プロモーターに連結され得る「異種遺伝子」とは、Ｚ
ＰＴ３−２遺伝子以外のペチュニアにおける内因性遺伝子、もしくはペチュニア
以外の植物における内因性遺伝子、または植物に対して外来の遺伝子（例えば、
動物、昆虫、細菌、および真菌に由来する遺伝子）であって、その遺伝子産物の
発現がタペート層において所望される任意の遺伝子をいう。本発明における異種
遺伝子の好ましい例は、コードする遺伝子産物が細胞毒性を示し、その発現によ
って花粉の発達を阻害する遺伝子である。このような遺伝子の具体例として、ｂ
ａｒｎａｓｅ遺伝子（Ｂｅａｌｓ，Ｔ．Ｐ．およびＧｏｌｄｂｅｒｇ，Ｒ．Ｂ．
，Ｐｌａｎｔ Ｃｅｌｌ，９：１５２７，１９９７）が挙げられるが、これに限
定されない。
【００４６】
「植物発現ベクター」は、発現カセットに加えて、さらに種々の調節エレメン
トが、宿主植物の細胞中で作動し得る状態で連結されている核酸配列をいう。好
適には、ターミネーター、薬剤耐性遺伝子、およびエンハンサーを含み得る。植
物発現ベクターのタイプおよび使用される調節エレメントの種類が、宿主細胞に
応じて変わり得ることは、当業者に周知の事項である。本発明に用いる植物発現
ベクターは、さらにＴ−ＤＮＡ領域を有し得る。Ｔ−ＤＮＡ領域は、特にアグロ
バクテリウムを用いて植物を形質転換する場合に遺伝子の導入の効率を高める。
【００４７】
「ターミネーター」は、遺伝子のタンパク質をコードする領域の下流に位置し
、ＤＮＡがｍＲＮＡに転写される際の転写の終結、およびポリＡ配列の付加に関
与する配列である。ターミネーターは、ｍＲＮＡの安定性に寄与し、そして遺伝
子の発現量に影響を及ぼすことが知られている。ターミネーターの例としては、
ノパリン合成酵素遺伝子のターミネーター（Ｔｎｏｓ）、およびカリフラワーモ
ザイクウイルス（ＣａＭＶ）３５Ｓターミネーターが挙げられるが、これらに限
定されない。
【００４８】
「薬剤耐性遺伝子」は、形質転換植物の選抜を容易にするものであることが望
ましい。カナマイシン耐性を付与するためのネオマイシンホスホトランスフェラ
ーゼＩＩ（ＮＰＴＩＩ）遺伝子、およびハイグロマイシン耐性を付与するための
ハイグロマイシンホスホトランスフェラーゼ遺伝子などが好適に用いられ得るが
、これらに限定されない。
【００４９】
本発明における植物発現ベクターは、当業者に周知の遺伝子組換え技術を用い
て作製され得る。植物発現ベクターの構築には、例えば、ｐＢＩ系のベクターま
たはｐＵＣ系のベクターが好適に用いられるが、これらに限定されない。
（形質転換植物の作出）
上述のように構築された発現カセット、またはこれを含む発現ベクターは、公
知の遺伝子組換え技術を用いて、所望の植物細胞に導入され得る。導入された発
現カセットは、植物細胞中のＤＮＡに組み込まれて存在する。なお、植物細胞中
のＤＮＡとは、染色体のみならず、植物細胞中に含まれる各種オルガネラ（例え
ば、ミトコンドリア、葉緑体）に含まれるＤＮＡをも含む。
【００５０】
本明細書において、用語「植物」は、単子葉植物および双子葉植物のいずれも
含む。好ましい植物は、双子葉植物である。双子葉植物は、離弁花亜綱および合
弁花亜綱のいずれも含む。好ましい亜綱は、合弁花亜綱である。合弁花亜綱は、
リンドウ目、ナス目、シソ目、アワゴケ目、オオバコ目、キキョウ目、ゴマノハ
グサ目、アカネ目、マツムシソウ目、およびキク目のいずれも含む。好ましい目
は、ナス目である。ナス目は、ナス科、ハゼリソウ科、ハナシノブ科、ネナシカ
ズラ科、およびヒルガオ科のいずれも含む。好ましい科は、ナス科である。ナス
科は、ペチュニア属、チョウセンアサガオ属、タバコ属、ナス属、トマト属、ト
ウガラシ属、ホオズキ属、およびクコ属などを含む。好ましい属は、ペチュニア
属、チョウセンアサガオ属、およびタバコ属であり、より好ましくは、ペチュニ
ア属である。ペチュニア属は、Ｐ．ｈｙｂｒｉｄａ種、Ｐ．ａｘｉｌｌａｒｉｓ
種、Ｐ．ｉｎｆｌａｔａ種、およびＰ．ｖｉｏｌａｃｅａ種などを含む。好まし
い種は、Ｐ．ｈｙｂｒｉｄａ種である。「植物」は、特に他で示さない限り、花
を有する植物体および植物体から得られる種子を意味する。
【００５１】
「植物細胞」の例としては、花、葉、および根などの植物器官における各組織
の細胞、カルスならびに懸濁培養細胞が挙げられる。
【００５２】
植物細胞への植物発現ベクターの導入には、当業者に周知の方法、例えば、ア
グロバクテリウムを介する方法、および直接細胞に導入する方法が用いられ得る
。アグロバクテリウムを介する方法としては、例えば、Ｎａｇｅｌらの方法（Ｆ
ＥＭＳ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．Ｌｅｔｔ．，６７：３２５（１９９０））が用い
られ得る。この方法は、まず、植物発現ベクターで（例えば、エレクトロポレー
ションによって）アグロバクテリウムを形質転換し、次いで、形質転換されたア
グロバクテリウムをリーフディスク法などの周知の方法により植物細胞に導入す
る方法である。植物発現ベクターを直接細胞に導入する方法としては、エレクト
ロポレーション法、パーティクルガン、リン酸カルシウム法、およびポリエチレ
ングリコール法などがある。これらの方法は、当該分野において周知であり、形
質転換する植物に適した方法が、当業者により適宜選択され得る。
【００５３】
植物発現ベクターを導入された細胞は、例えば、カナマイシン耐性などの薬剤
耐性を基準として選択される。選択された細胞は、常法により植物体に再生され
得る。
【００５４】
再生した植物体において、導入した植物発現ベクターが機能的であることは、
当業者に周知の手法を用いて確認し得る。例えば、内因性遺伝子の発現の抑制を
目的とする場合、この確認は、ノーザンブロット解析を用いた転写レベルの測定
によって行い得る。このようにして、内因性の転写因子の発現が抑制された所望
とする形質転換植物体を選択することができる。組織特異的プロモーターを用い
た異種遺伝子の発現を目的とする場合も、異種遺伝子の発現の確認は、通常、対
象組織から抽出されたＲＮＡを試料とするノーザンブロット解析を用いて行い得
る。この解析法の手順は当業者に周知である。
【００５５】
本発明の方法に従って内因性の転写因子の発現が抑制され、花粉の稔性が低下
したことは、例えば、転写因子をコードするＤＮＡを含む発現ベクターで形質転
換して得られた植物の花粉の形態を、必要に応じて組識化学的染色を行ったうえ
、顕微鏡観察することで確認できる。
【００５６】
また、本発明の方法に従ってプロモーターがタペート層に特異的に発現された
ことは、例えば、プロモータとＧＵＳ遺伝子とが作動可能に連結された発現ベク
ターで形質転換して得られた植物における、葯を含む花の組織でのＧＵＳ活性の
分布を、常法により組識化学的染色を行うことで確認できる。
【実施例】
【００５７】
以下に、実施例に基づいて本発明を説明する。本発明の範囲は、実施例のみに
限定されるものではない。実施例で使用される制限酵素、プラスミドなどは、商
業的な供給源から入手可能である。
（実施例１：ＺＰＴ３−２をコードするポリヌクレオチドを含む植物発現ベクタ
ーの構築）
以前に報告した葯特異的ＺＦ遺伝子（Ｋｏｂａｙａｓｈｉら、前出）のうち、
ＰＥＴｈｙＺＰＴ３−２（ＺＰＴ３−２）のｃＤＮＡを、カリフラワーモザイク
ウイルスの３５Ｓプロモーターの下流につないで、植物発現ベクターを作成した
。
【００５８】
具体的には、プラスミドｐＢＩ２２１（ＣＬＯＮＴＥＣＨ Ｌａｂｏｒａｔｏ
ｒｉｅｓ Ｉｎｃ．から購入）中のカリフラワーモザイクウイルス３５Ｓプロモ
ーターを含むＤＮＡ断片（ＨｉｎｄＩＩＩ−ＸｂａＩ断片）およびＮＯＳターミ
ネーターを含むＤＮＡ断片（ＳａｃＩ−ＥｃｏＲＩ断片）を順次プラスミドｐＵ
ＣＡＰ（ｖａｎ Ｅｎｇｅｌｅｎ，Ｆ．Ａ．ら、Ｔｒａｎｓｇｅｎｉｃ Ｒｅｓ
．，４：２８８，１９９５）のマルチクローニングサイトに挿入し、ｐＵＣＡＰ
３５Ｓを作製した。一方、ＺＰＴ３−２のｃＤＮＡを含むｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐ
ｔ ベクターをＫｐｎＩサイトおよびＳａｃＩサイト（いずれもベクター中のサ
イト）で切断し、上記ｐＵＣＡＰ３５ＳのＫｐｎＩおよびＳａｃＩサイトの間に
挿入した。さらにこの組み換えプラスミドをＥｃｏＲＩおよびＨｉｎｄＩＩＩで
切断し、ＺＰＴ３−２をコードするＤＮＡ断片をバイナリーベクターｐＢＩＮＰ
ＬＵＳ（ｖａｎ Ｅｎｇｅｌｅｎ，Ｆ．Ａ．ら、前出）のＥｃｏＲＩおよびＨｉ
ｎｄＩＩＩサイトに導入した。構築されたＺＰＴ３−２遺伝子は、図２から明ら
かなように、カリフラワーモザイクウイルス（ＣａＭＶ）の３５Ｓプロモーター
領域（Ｐ３５Ｓ；０．９ｋｂ）、本発明におけるＺＰＴ３−２をコードするポリ
ヌクレオチド（ＺＰＴ３−２；約１．９ｋｂ）、およびノパリン合成酵素のター
ミネーター領域（Ｔｎｏｓ；０．３ｋｂ）から構成されている。図２中のＰｎｏ
ｓは、ノパリン合成酵素のプロモーター領域、ＮＰＴＩＩは、ネオマイシンホス
ホトランスフェラーゼＩＩ遺伝子を示す。
（実施例２：ＺＰＴ３−２プロモーター領域の単離およびＧＵＳレポーター遺伝
子との連結）
ＺＰＴ３−２のｃＤＮＡをプローブにして、ペチュニアのゲノムＤＮＡライブ
ラリーから、対応するゲノミック・クローンを単離し、転写開始点上流のＤＮＡ
断片（プロモーター領域；約２．０ｋｂ）をサブクローニングした。このＤＮＡ
断片をＧＵＳレポーター遺伝子の上流につないでバイナリー・ベクターにクロー
ニングした。
【００５９】
具体的には、ＺＰＴ３−２のｃＤＮＡを、通常のランダムプライム法（Ｓａｍ
ｂｒｏｏｋら、前出）を用いて［α３２Ｐ］ｄＣＴＰで標識して放射性標識プロ
ーブを作製し、これを用いてＥＭＢＬ３ベクター（Ｓｔｒａｔａｇｅｎｅ製）中
に作製したペチュニア（Ｐｅｔｕｎｉａ ｈｙｂｒｉｄａ ｖａｒ． Ｍｉｔｃ
ｈｅｌｌ）のゲノミックライブラリーをスクリーニングした。得られたクローン
から遺伝子上流領域を含む約２．０ｋｂのゲノムＤＮＡ断片をｐＢｌｕｅｓｃｒ
ｉｐｔＳＫベクターのＥｃｏＲＩサイトにサブクローニングし（ｐＢＳ−ＺＰＴ
３−２−Ｅ）、塩基配列を決定した（図３）。次に、ＺＰＴ３−２遺伝子上流配
列中のＢｇｌＩＩサイト（塩基番号２００６）にＳａｌＩ認識配列を含むリンカ
ーＤＮＡを挿入し、ＳａｌＩサイトを導入した（塩基番号２０１６）。そして、
ＥｃｏＲＩおよびＳａｌＩで切断して得られたＤＮＡ断片をｐＵＣＡＰＧＵＳＮ
ＴのＧＵＳコード領域の上流に挿入した（ｐＵＣＡＰ−ＺＰＴ３−２−ＧＵＳＮ
Ｔ）。これによってＺＰＴ３−２遺伝子コード領域のＮ末端近傍の領域でｉｎ
ｆｒａｍｅでＧＵＳコード領域と接続された。さらにｐＵＣＡＰ−ＺＰＴ３−２
−ＧＵＳＮＴをＥｃｏＲＩおよびＨｉｎｄＩＩＩで切断して得られるＤＮＡ断片
（ＺＰＴ３−２プロモーター、ＧＵＳコード領域およびＮＯＳターミネーターを
含む）をｐＢＩＮＰＬＵＳベクターに挿入し、ｐＢＩＮ−ＺＰＴ３−２−ＧＵＳ
を得た（図４）。
（実施例３：各融合遺伝子のペチュニア細胞への導入）
上記の各発現ベクターを、以下の手順で、アグロバクテリウムを介して、ペチ
ュニア（Ｐｅｔｕｎｉａ ｈｙｂｒｉｄａ ｖａｒ． Ｍｉｔｃｈｅｌｌ）に導
入した。
【００６０】
（１）アグロバクテリウム・チュメファシエンスＬＢＡ４４０４株（ＣＬＯＮ
ＴＥＣＨ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ Ｉｎｃ．から購入）を２５０ｍｇ／ｍｌ
のストレプトマイシンと５０ｍｇ／ｍｌのリファンピシンを含むＬ培地中、２８
℃で培養した。Ｎａｇｅｌら（前出）の方法に従って、細胞懸濁液を調製し、実
施例１および２で構築したプラスミドベクターをエレクトロポレーションにより
、上記菌株に導入した。
【００６１】
（２）各融合遺伝子をコードするポリヌクレオチドを、以下の方法によって、
ペチュニア細胞へ導入した：上記（１）で得られたアグロバクテリウム・チュメ
ファシエンスＬＢＡ４４０４株をＹＥＢ培地（ＤＮＡ Ｃｌｏｎｉｎｇ 第２巻
、７８頁、Ｇｌｏｖｅｒ Ｄ．Ｍ．編、ＩＲＬ Ｐｒｅｓｓ、１９８５）で振と
う培養（２８℃、２００ｒｐｍ）した。得られた培養液を、滅菌水で２０倍に希
釈し、ペチュニア（Ｐｅｔｕｎｉａ ｈｙｂｒｉｄａ ｖａｒ． Ｍｉｔｃｈｅ
ｌｌ）の葉片と共存培養した。２〜３日後、抗生物質を含む培地で上記細菌を除
去し、２週間ごとに選択培地で継代し、上記２種類の融合遺伝子と共に導入され
た、ｐＢＩＮＰＬＵＳ由来のＮＰＴＩＩ遺伝子の発現によるカナマイシン抵抗性
の有無に基づいて、形質転換されたペチュニア細胞を選抜した。選抜した細胞を
、常法によりカルスを誘導した後、植物体に再分化した（Ｊｏｒｇｅｎｓｅｎ
Ｒ．Ａ．ら，Ｐｌａｎｔ Ｍｏｌ． Ｂｉｏｌ．，３１：９５７，１９９６）。
（実施例４：ＺＰＴ３−２遺伝子を導入した形質転換ペチュニアの表現型）
実施例１のベクターを導入して得られた形質転換体を用い、ＺＰＴ３−２の発
現量の測定と花粉の形態の観察とを行うことによって、ＺＰＴ３−２のｃＤＮＡ
導入による植物への作用と効果とを検討した。
【００６２】
具体的には、ＺＰＴ３−２のｃＤＮＡを３５Ｓプロモーターの制御下に導入し
た形質転換体（１５個体）から、ノーザンブロット解析によって、コサプレッシ
ョンによる遺伝子発現の抑制が起こった個体（４個体）を選抜した。ノーザンブ
ロット解析の条件は、次の通り：７％ＳＤＳ、５０％ホルムアミド、５ｘＳＳＣ
、２％ブロッキング試薬（Ｂｏｅｈｒｉｎｇｅｒ Ｍａｎｎｈｅｉｍ製）、５０
ｍＭリン酸ナトリウム・バッファー（ｐＨ７．０）、０．１％ラウリルサルコシ
ン・ナトリウム、５０μｇ／ｍｌ酵母ｔＲＮＡ、および32Ｐ標識プローブＤＮＡ
（１ｘ１０7ｃｐｍ）を含む溶液中で、６８℃で１６時間ハイブリダイズさせた
後、２ｘＳＳＣ／０．１％ＳＤＳで６８℃、３０分間の洗浄。
【００６３】
上記のコサプレッション形質転換体４個体において、約９０％の花粉細胞が、
成熟する前に死滅することが観察された。常法によるフラボノール染色の結果、
これらの形質転換体において破裂した細胞には、花粉細胞表面のエキシン層に含
まれるはずのフラボノールがほとんど検出されなった（図５；形質転換植物の花
粉を示す写真において、青白く見える不規則な形状の粒子が、破裂した細胞であ
る）。
【００６４】
上記観察結果から、遺伝子発現の抑制が起こった形質転換体の花粉細胞では、
エキシン層の蓄積の異常による細胞壁の発達不全のため、浸透圧に耐えられない
細胞が破裂したものと推測される。四分子期までの花粉細胞の発達には正常植物
との間に違いが認められない。花粉に異常が表れる時期は、エキシン層が蓄積す
る時期およびＺＰＴ３−２遺伝子が本来発現する時期とよく符合しており、上記
の作用機作を支持している。遺伝子発現の抑制が起こった形質転換体において、
花粉以外の形質には変化が認められなかった。なお、ＺＰＴ３−２遺伝子を過剰
に発現する個体では、花粉および他の形質のいずれについても変化は認められな
かった。
【００６５】
以上のように、ＺＰＴ３−２をコードする遺伝子の導入によって、高い効率で
花粉の発達を阻害し、稔性を喪失させることができる。この効率は、遺伝子導入
の際に用いるプロモーターを最適化することで、さらに高めることが可能である
。例えば、実施例１のベクターに用いた単一のＣａＭＶ３５Ｓプロモーターに代
えて、ＣａＭＶ３５Ｓプロモーターを２個直列につないで活性を高めたもの（い
わゆる、Ｅ２プロモーター）などが利用可能である。また、ＺＰＴ３−２遺伝子
の導入は、その効果が花粉に特異的であり、植物の他の形質には影響を与えない
点で、選択的な形質改変技術として有用であり得る。
（実施例５：ＺＰＴ３−２プロモーター活性の組織特異性）
実施例２のベクターを導入して得られた形質転換体を用い、ＧＵＳ活性による
組織化学的染色を行うことによって、上記ＤＮＡ断片が有する組織特異的プロモ
ーター活性を検出した。
【００６６】
具体的には、ＺＰＴ３−２遺伝子の上流領域とＧＵＳとの融合遺伝子を導入し
て得られた形質転換体の花を用い、Ｘ−ＧＵＳを基質にしてＧＵＳ活性の分布を
調べた（Ｇａｌｌａｇｈｅｒ，Ｓ．Ｒ．編、ＧＵＳ ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ：ｕｓ
ｉｎｇ ｔｈｅ ＧＵＳ ｇｅｎｅ ａｓ ａ ｒｅｐｏｒｔｅｒ ｏｆ ｇｅ
ｎｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｎ、Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．，ｐｐ．
１０３−１１４，１９９２）。その結果、ＧＵＳ活性は葯のタペート層に特異的
に検出された（図６）。発現の時期は一過的で、活性のピークは、花粉細胞にお
ける減数分裂直後の四分子期にほぼ相当した。従って、ＺＰＴ３−２遺伝子のプ
ロモーターは、葯のタペート層に特異的な活性を示すことがわかった。
【００６７】
以上のように、ＺＰＴ３−２遺伝子のプロモーターは、四分子期前後のタペー
ト層に特異的な活性を示す。タペート層は、上述のように、花粉の発達に必須の
役割を果たす組織である。従って、このプロモーターは、花粉の発達に関連する
詳細な研究のためのツールとして有用である。さらに、このプロモーターまたは
その活性断片を用いて、細胞毒性のある遺伝子などを特異的に発現させ、タペー
ト層の組織を破壊しまたは機能を失わせることによって、花粉の発達を阻害し得
る。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１Ａ】ＺＰＴ３−２をコードする遺伝子（本明細書中、単に「ＺＰＴ３−２遺伝子」ともいう）のｃＤＮＡ配列、および対応するアミノ酸配列を示す図である。３つのジンクフィンガーモチーフ、およびＤＬＮＬ配列（アミノ酸４１１位〜４２５位）を下線で示す。
【図１Ｂ】図１Ａの続きである。
【図１Ｃ】図１Ｂの続きである。
【図１Ｄ】図１Ｃの続きである。
【図２】ＺＰＴ３−２ ｃＤＮＡ配列を発現するための植物発現ベクター（ｐＢＩＮ−３５Ｓ−ＺＰＴ３−２）の構成を示す概略図である。
【図３】ＺＰＴ３−２遺伝子のコード領域の上流配列を示す図である。転写開始点（１７２１位）を太矢印で、翻訳開始コドン（ＡＴＧ）を下線太字で示す。
【図４】ＺＰＴ３−２遺伝子のプロモーターを解析するための植物発現ベクター（ｐＢＩＮ−ＺＰＴ３−２−ＧＵＳ）の構成を示す概略図である。
【図５】野生型のペチュニアの花粉と、ｐＢＩＮ−３５Ｓ−ＺＰＴ３−２を導入したペチュニアの花粉とを撮影した、生物の形態を示す写真である（倍率は２４０倍）。花粉はいずれもフラボノール染色した。図５（ａ）〜（ｄ）は、野生型ペチュニアのつぼみの異なる成長段階における花粉を、図５（ｅ）〜（ｈ）は、形質転換ペチュニアのつぼみの異なる成長段階における花粉を、それぞれを示す。図５（ａ）および（ｅ）は、つぼみのサイズ５ｍｍでの花粉、図５（ｂ）および（ｆ）は、つぼみのサイズ３５ｍｍでの花粉、図５（ｃ）および（ｇ）は、つぼみのサイズ５０ｍｍでの花粉、そして図５（ｄ）および（ｈ）は、成熟期の花粉である。
【図６】ｐＢＩＮ−ＺＰＴ３−２−ＧＵＳを導入したペチュニアのＧＵＳ染色した花の器官を撮影した、生物の形態を示す写真である。葯が四分子期にある花（つぼみ）を、撮影対象とした。図６（ａ）は、倍率２．５倍での、つぼみの外観を、図６（ｂ）は、葯の低倍率（６０倍）での断面図を、図６（ｃ）は、葯のタペート層周辺の高倍率（２８０倍）での断面図を、それぞれ示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雄しべの葯に特異的に発現する遺伝子およびその利用に関する。本
発明は、特に、葯のタペート層に特異的に発現する、ペチュニア由来のジンクフ
ィンガー型転写因子（ＺＰＴ３−２）の遺伝子およびその利用に関する。
【背景技術】
【０００２】
花粉の稔性は、農業・園芸における様々な局面で問題になる。たとえば、交雑
育種における交配の際、自家受粉を避けるために、多くの労力がかかる除雄（雄
しべの除去）の作業が行われる。種苗産業においては、交雑育種によって得られ
た優れた品種を商業的に保護したいという立場から、花粉稔性の無い形質が求め
られている。このような要請から、花粉の稔性を制御する技術（ｐｏｌｌｉｎａ
ｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ）が強く求められてきた。従来、特定の作物では、細
胞質雄性不稔性の系統が交雑育種に用いられ、一定の成功を収めてきた。しかし
、細胞質不稔形質は多くの場合、耐病性の低下などの好ましくない副次効果を伴
い、さらに形質が不安定であること、種子の大量生産が困難なことなどの問題が
ある。化学薬品処理によって稔性を低下させる方法も研究されているが、安全性
評価および作用機作解明が遅れており、実用化には至っていない。そこで、遺伝
子工学を用いた優れた雄性不稔化技術が求められている。
【０００３】
タペート層は、葯壁の最も内側に位置し、胞子形成細胞（花粉細胞）を取り囲
んでいる組織である。タペート層の役割は、花粉の発達に欠かせない重要なもの
であり、単に花粉細胞の支持体としてだけでなく、花粉の発達に必要な栄養の供
給、四分子（ｔｅｔｒａｄ）を包むカロース層の分解、花粉細胞表面のエキシン
層などを構成する化合物の供給など、多岐にわたっている。葯の発達は、胞子形
成細胞の減数分裂直後にあたる四分子期、四分子からの微小胞子の放出期、花粉
細胞の拡大および空胞形成に特徴付けられる一核期、有糸分裂により栄養細胞お
よび生殖細胞への分化が生じる有糸細胞分裂期、その後の二核期という、各段階
に区分される。これらの段階を経て、最終的に葯が開裂し、成熟した花粉粒が放
出される。以上の発達過程において、タペート層の機能の一部でも損なわれると
、多くの場合、正常な花粉の発達が阻害され、花粉稔性が失われることが知られ
ている。
【０００４】
上記のように、遺伝子工学による雄性不稔化技術には大きな期待が寄せられて
いる。特に、タペート層のような、外部に露出していない小さな領域で特異的に
発現する遺伝子を利用できれば、植物に好ましくない形質を付与することなく、
雄性不稔化を達成し得る可能性が高いと考えられる。タペート層に特異的なプロ
モーター、および、それを含む雄生不稔化のための遺伝子構築物の例は、いくつ
か報告されている（ＳｈｉｖａｎｎａおよびＳａｗｈｎｅｙ編， Ｐｏｌｌｅｎ
ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｃｒｏｐ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａ
ｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ （Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｐｒｅｓｓ）ｐｐ．２３７−２５７，１９９７）。しかし、発現の組織特異性
および時期特異性が高い、花粉稔性の制御のために有用な新たな遺伝子に対する
要望が依然として存在する。
【０００５】
本発明者らは、最近、ペチュニア由来の新規な転写因子として、ＰＥＴｈｙＺ
ＰＴ３−２（以下、ＺＰＴ３−２と略す）を含む７つのジンクフィンガー（ＺＦ
）型転写因子のｃＤＮＡ配列を特定した。そして、ノーザンブロット分析から、
それぞれの転写因子が葯特異的に、葯の発達の異なる段階において一過性の発現
を示すことを報告した（Ｋｏｂａｙａｓｈｉら，Ｐｌａｎｔ Ｊ．，１３：５７
１，１９９８）。しかし、これらの転写因子の植物における生理的な機能および
作用、ならびに転写因子をコードする遺伝子の正確な発現部位およびその発現調
節機構は不明であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、雄性不稔に代表される植物形質の改変に有用な、葯の組織に
特異的な遺伝子を利用する遺伝子工学的手法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、以前にペチュニアから単離した、葯特異的な転写因子の一つ（
ＺＰＴ３−２）をコードする遺伝子をペチュニアに再導入した。その結果、導入
遺伝子が内因性遺伝子の発現を抑制することによって、花粉の正常な発達が阻害
され、花粉の稔性が著しく低下することを見出した。さらに本発明者らは、ＺＰ
Ｔ３−２のゲノム遺伝子から上流領域を単離し、そのプロモーター活性の組織特
異性を調べた。その結果、４分子期から一核期にかけてのタペート層において、
プロモーター活性が組織および時期特異的に発現されることを見出した。本発明
は、これらの知見に基づいて完成された。
【０００８】
本発明は、その第１の局面において、雄性不稔性の植物を作出する方法であっ
て、以下の工程を包含する方法に関する：（ｉ）配列番号１によって示される塩
基配列の第１位から第１８８６位までの配列を有するＤＮＡ、（ｉｉ）（ｉ）の
塩基配列を有するＤＮＡとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、花粉
の発達を制御する転写因子をコードするＤＮＡ、または（ｉｉｉ）（ｉ）もしく
は（ｉｉ）の断片であるＤＮＡのいずれかである核酸と、上記核酸に作動可能に
連結されたプロモーターとを含む、植物発現カセットを提供する工程；花粉の発
達を制御する内因性の転写因子を有する植物の細胞を提供する工程であって、こ
こで、内因性の転写因子をコードする遺伝子は、上記核酸とストリンジェントな
条件下でハイブリダイズする、工程；発現カセットを植物細胞に導入する工程；
発現カセットが導入された植物細胞を、植物体に再生する工程；および、再生さ
れた植物体であって、上記核酸が発現されることによって、内因性の転写因子の
発現が抑制された植物体を選択する工程。本発明の上記方法は、植物に雄性不稔
性を付与する方法として、利用され得る。
【０００９】
１つの実施態様において、上記核酸は上記プロモーターに対して順方向で連結
され、上記植物体の細胞内でセンス方向に転写され得る。
【００１０】
１つの実施態様において、上記核酸は上記プロモーターに対して逆方向で連結
され、上記植物体の細胞内でアンチセンス方向に転写され得る。
【００１１】
１つの実施態様において、上記植物は双子葉植物である。双子葉植物は、好ま
しくはナス科植物であり、より好ましくはペチュニア属植物である。
【００１２】
１つの実施態様において、上記発現カセットは植物発現ベクターに組み込まれ
ている。
【００１３】
本発明の第１の局面によればまた、上記いずれかに記載の方法により作出され
た、雄性不稔性の植物が提供される。
【００１４】
本発明は、その第２の局面において、雄性不稔性の植物を作出する方法であっ
て、以下の工程を包含する方法に関する：（ａ）配列番号３によって示される塩
基配列の第１位から第１９９１位までの配列を有するＤＮＡ、または（ｂ）（ａ
）の一部の配列を有し、葯のタペート層に特異的なプロモーター活性を示すＤＮ
Ａのいずれかを含むプロモーターと、上記プロモーターに作動可能に連結された
異種遺伝子とを含む、植物発現カセットを提供する工程；発現カセットを植物細
胞に導入する工程；および、発現カセットが導入された植物細胞を、植物体に再
生する工程。本発明の上記方法は、植物に雄性不稔性を付与する方法として、利
用され得る。
【００１５】
１つの実施態様において、上記植物は双子葉植物である。双子葉植物は、好ま
しくはナス科植物であり、より好ましくはペチュニア属植物である。
【００１６】
１つの実施態様において、上記発現カセットは植物発現ベクターに組み込まれ
ている。
【００１７】
本発明の第２の局面によればまた、上記いずれかに記載の方法により作出され
た、雄性不稔性の植物が提供される。
【００１８】
本発明は、その第３の局面において、以下の（Ｉ）または（ＩＩ）のＤＮＡを
含むプロモーターに関する：（Ｉ）配列番号３によって示される塩基配列の第１
位から第１９９１位までの配列を有するＤＮＡ；または、（ＩＩ）（Ｉ）の一部
の配列を有し、葯のタペート層に特異的なプロモーター活性を示す、ＤＮＡ。
【００１９】
本発明は、その第４の局面において、上記プロモーターと、上記プロモーター
に作動可能に連結された異種遺伝子とを含む、植物に雄性不稔性を付与するため
に有用な植物発現カセットに関する。
【発明の効果】
【００２０】
ＺＰＴ３−２遺伝子由来の転写因子をコードするＤＮＡ、およびＺＰＴ３−２
遺伝子由来のプロモーターを利用する本件発明の方法は、遺伝子工学的に植物の
形質を選択的に改変する技術、特に、雄性不稔形質を付与する技術として有用で
ある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明について、以下に、より詳細に説明する。
（ＺＰＴ３−２遺伝子由来の転写因子）
本発明の第１の局面である、雄性不稔性の植物を作出する方法において有用な
核酸は、（ｉ）配列番号１によって示される塩基配列の第１位から第１８８６位
までの配列を有するＤＮＡ、（ｉｉ）（ｉ）の塩基配列を有するＤＮＡとストリ
ンジェントな条件下でハイブリダイズし、花粉の発達を制御する転写因子をコー
ドするＤＮＡ、または（ｉｉｉ）（ｉ）もしくは（ｉｉ）の断片であるＤＮＡの
いずれかである。本発明における上記核酸は、好ましくは（ｉ）のＤＮＡ、すな
わち、ＺＰＴ３−２をコードするＤＮＡ、またはその断片であり、より好ましく
は（ｉ）のＤＮＡである。
【００２２】
本明細書において「転写因子」とは、遺伝子の調節領域のＤＮＡに結合してｍ
ＲＮＡの合成を制御するタンパク質をいう。ある種の転写因子は、そのＤＮＡ結
合ドメインにジンクフィンガーモチーフと呼ばれる保存性の高いアミノ酸配列を
有することが知られている。ＺＰＴ３−２は、Ｃｙｓ２／Ｈｉｓ２型（ＥＰＦフ
ァミリー）のジンクフィンガータンパク質であって、４４４アミノ酸からなる全
長のアミノ酸配列内に３つのジンクフィンガーモチーフを含み、さらにＤＬＮＬ
配列と称される疎水性領域を含む転写因子である（Ｋｏｂａｙａｓｈｉら、前出
）。ＺＰＴ３−２をコードするｃＤＮＡ配列（配列番号１）を、対応する推定ア
ミノ酸配列（配列番号２）と共に図１Ａ〜１Ｄに示す。
【００２３】
本明細書において、核酸またはＤＮＡの「断片」とは、植物体に導入され、適
切な様式で発現されたときに、当該植物の内因性の転写因子の発現を抑制し得る
断片をいう。この断片は、上記（ｉ）または（ｉｉ）のＤＮＡの、ジンクフィン
ガーモチーフをコードする領域以外から選択され、少なくとも約４０塩基対以上
、好ましくは約５０塩基対以上、より好ましくは約７０塩基対以上、さらに好ま
しくは約１００塩基対以上の長さを有する。
【００２４】
本明細書において、ハイブリダイゼーションのための「ストリンジェントな条
件」とは、特定の塩基配列（例えば、ペチュニア由来のＺＰＴ３−２をコードす
るＤＮＡ）と、これと相同性の高い他の塩基配列（例えば、ペチュニア以外の植
物に存在する、ＺＰＴ３−２のホモログをコードするＤＮＡ）とのオリゴヌクレ
オチド二本鎖を形成させるのに十分な条件を意図する。本発明に適用されるスト
リンジェントな条件の代表的な例として、次の条件が挙げられる：１Ｍ ＮａＣ
ｌ、１％ＳＤＳ、１０％デキストラン硫酸、32Ｐ標識プローブＤＮＡ（１ｘ１０
7ｃｐｍ）および５０μｇ／ｍｌサケ精子ＤＮＡを含む溶液中で、６０℃で１６
時間ハイブリダイズさせた後、２ｘＳＳＣ／１％ＳＤＳで６０℃、３０分間の洗
浄を２回繰り返す。
【００２５】
本発明における、ＺＰＴ３−２をコードするＤＮＡ、およびこれとストリンジ
ェントな条件下でハイブリダイズし、花粉の発達を制御する転写因子をコードす
るＤＮＡを単離するためには、公知の転写因子の遺伝子によりコードされるアミ
ノ酸配列の保存領域に対応するデジェネレートプライマー対を用い得る。このプ
ライマー対を用いて、植物のｃＤＮＡまたはゲノミックＤＮＡを鋳型としてＰＣ
Ｒを行い、その後、得られた増幅ＤＮＡ断片をプローブとして用いて、同じ植物
のｃＤＮＡライブラリーまたはゲノミックライブラリーをスクリーニングするこ
とができる。そのようなプライマー対の例として、５’−ＣＡＲＧＣＮＹＴＮＧ
ＧＮＧＧＮＣＡＹ−３’（配列番号４）と、３’−ＲＴＧＮＣＣＮＣＣＮＡＲＮ
ＧＣＹＴＧ−５’（配列番号５）との組合せが挙げられる（ここで、Ｎはイノシ
ンであり、ＲはＧまたはＡであり、そしてＹはＣまたはＴである）。上記プライ
マー配列は、それぞれ、ＺＰＴ３−２のジンクフィンガーモチーフに含まれるア
ミノ酸配列ＱＡＬＧＧＨに対応する。
【００２６】
従って、本発明に適用されるストリンジェントなハイブリダイゼーション条件
はまた、ＰＣＲの条件としても規定され得、代表的な例においては、上記デジェ
ネレートプライマー（配列番号４および５）が用いられ得る。この際のＰＣＲ反
応条件は、９４℃で５分間の変性の後、９４℃で３０秒間、５０℃で３０秒間、
そして７２℃で１分間を３０サイクル繰り返し、最後に、７２℃で７分間インキ
ュベーションを行う条件であり得る。
【００２７】
ＰＣＲは、市販のキットおよび装置の製造者の指針に基づいて行うか、当業者
に周知の手法で行い得る。遺伝子ライブラリーの作製法、および遺伝子のクロー
ニング法なども当業者に周知である。例えば、Ｓａｍｂｒｏｏｋら，Ｍｏｌｅｃ
ｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ：Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ、第２版
（Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，１９８９）
を参照のこと。得られた遺伝子の塩基配列は、当該分野で公知のヌクレオチド配
列解析法または市販されている自動シーケンサーを利用して決定し得る。
【００２８】
本明細書において、転写因子が「花粉の発達を制御する」とは、代表的には、
この転写因子の発現が阻害されるとき、花粉の形態または機能において有意な変
化が観察されることをいう。本発明における転写因子は、代表的には、それをコ
ードする遺伝子の発現が阻害されることにより、好ましくは約６０％以上、より
好ましくは約７５％以上、さらに好ましくは約９０％以上の花粉細胞を、成熟す
る前に死滅せしめる。ここで、転写因子の発現が阻害されるとは、ノーザンブロ
ット法により測定したとき、ｍＲＮＡの量が、野生型のコントロール植物と比較
して約１０分の１以下になることをいう。
【００２９】
上記のようなスクリーニングによって単離、同定された遺伝子によってコード
される転写因子（すなわち、ＺＰＴ３−２およびＺＰＴ３−２ホモログ）が花粉
の発達を制御することは、本明細書の開示に従って形質転換植物を作出し、その
花粉の特性を観察することによって、確認し得る。
【００３０】
本発明においては、花粉の発達を制御する転写因子をコードするＤＮＡまたは
その断片を利用して、植物細胞において、当該ＤＮＡと同一のまたは相同な塩基
配列を含む内因性遺伝子の発現を抑制し得る。標的となる内因性遺伝子もまた、
花粉の発達を制御する転写因子である。本発明の方法によれば、好ましくは、花
粉の発達を制御する内因性転写因子以外の発現を実質的に抑制することなく、内
因性転写因子の発現のみを選択的に抑制することによって、植物に雄性不稔性が
付与される。
【００３１】
すなわち、本発明における発現抑制技術が適用される植物細胞は、花粉の発達
を制御する内因性の転写因子を有する植物の細胞であって、この内因性の転写因
子をコードする遺伝子は、上記ＺＰＴ３−２またはＺＰＴ３−２ホモログのＤＮ
Ａとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするものとして規定される。こ
こで「ストリンジェントな条件」の定義は、ＺＰＴ３−２ホモログの特定に関連
して上述した条件と同じである。本発明の範囲を限定する意図ではないが、上記
方法によって雄性不稔性を付与し得る植物は、ＺＰＴ３−２遺伝子が単離された
ペチュニア、またはＺＰＴ３−２ホモログをコードする遺伝子が単離された植物
と、進化系統学上近縁の植物であることが望ましい。ここで、進化系統学上近縁
とは、代表的には同じ目に分類され、好ましくは同じ科に分類され、より好まし
くは同じ属に分類され、さらに好ましくは同じ種に分類される植物である。もっ
とも、葯の最内層にタペート層が存在し花粉の発達に不可欠な機能を果たしてい
ることは、ほとんどの種子植物に共通する事実であるので、この点を考慮すれば
、ＺＰＴ３−２と同一または類似の機能を果たす転写因子が他の植物にも広く存
在し得ることは容易に理解される。
【００３２】
内因性遺伝子の発現を抑制するための手法として、代表的にはコサプレッショ
ンおよびアンチセンス技術を利用し得る。コサプレッションは、植物細胞に組み
換え遺伝子を導入したとき、その遺伝子自体、およびその遺伝子の一部と相同な
配列を含む内因性遺伝子の両者の発現が抑制されることをいう。コサプレッショ
ンが利用される場合、本発明における発現カセットは、転写因子をコードするＤ
ＮＡまたはその断片を、プロモーターに対して順方向で連結された形態で含む。
転写因子をコードするＤＮＡまたはその断片は、発現カセットとして植物細胞に
導入された後、プロモーターの制御下でセンス方向に転写され得る。この導入Ｄ
ＮＡの作用により、所望とする遺伝子発現の抑制が可能となる。コサプレッショ
ンは、形質転換植物の一部の個体で認められ、他の個体では十分に起こらない場
合が多い。そのため、通常、遺伝子発現が意図されたように抑制された個体が、
慣用的な手順に従って選択される。
【００３３】
アンチセンスは、植物細胞に組み換え遺伝子を導入したとき、導入遺伝子の転
写産物（ｍＲＮＡ）が、内因性遺伝子の転写産物（ｍＲＮＡ）の相補的な配列と
ハイブリッドを形成して、内因性遺伝子がコードするタンパク質の翻訳が阻害さ
れることをいう。アンチセンスが利用される場合、本発明における発現カセット
は、転写因子をコードするＤＮＡまたはその断片を、プロモーターに対して逆方
向で連結された形態で含む。転写因子をコードするＤＮＡまたはその断片は、発
現カセットとして植物細胞に導入された後、プロモーターの制御下でアンチセン
ス方向に転写され得る。このアンチセンス転写物の作用により、所望とする遺伝
子発現の抑制が可能となる。
（ＺＰＴ３−２遺伝子由来のプロモーター）
本発明の第２の局面である、形質が改変された植物を作出する方法において有
用なプロモーターは、（ａ）配列番号３によって示される塩基配列の第１位から
第１９９１位までの配列を有するＤＮＡ、または（ｂ）（ａ）の一部の配列を有
し、葯のタペート層に特異的なプロモーター活性を示すＤＮＡのいずれかを含む
プロモーターである。本発明における上記プロモーターは、好ましくは（ａ）の
プロモーター、すなわち、ＺＰＴ３−２遺伝子のプロモーターである。
【００３４】
ＺＰＴ３−２遺伝子のプロモーター領域の、組識特異的な発現活性に必須でな
い配列を除去して得られる、タペート層に特異的なプロモーター活性を有する配
列は、本発明の範囲内にある。このような配列は、常法に従ってプロモーターの
デリーション実験を行うことによって、得ることができる。簡潔には、ＺＰＴ３
−２遺伝子のプロモーター領域の様々な欠失変異体（例えば、ＺＰＴ３−２遺伝
子のプロモーター領域を、５’上流側から種々の長さに欠失させた変異体）と、
適切なレポーター遺伝子（例えば、ＧＵＳ遺伝子）とを融合したプラスミドを用
いて、欠失変異体の組識特異的プロモーター活性を測定することによって、その
活性に必須な領域を特定し得る。
【００３５】
いったんプロモーター活性に必須の領域が特定されると、さらにその領域内の
配列または隣接配列を改変して、プロモーターの発現活性の程度を高めることも
可能である。このようにして得られる改変体もまた、タペート層に特異的なプロ
モーター活性を示す限り、本発明の範囲内にある。
【００３６】
本発明において、「タペート層に特異的なプロモーター活性を示す」とは、プ
ロモーターが、天然の植物中で、または任意の構造遺伝子に連結させた発現カセ
ットとして植物に導入されたときに、ＤＮＡの転写を開始させることにより遺伝
子の発現を指示する能力を、タペート層において特異的に示すことを意味する。
ここで「特異的」とは、同じ植物体の花の、他のすべての組織（花粉、花糸、花
柱、花頭、花弁、萼（がく）などを含む）よりも、プロモーターの発現活性が高
いことをいう。上記特異的なプロモーターは、好ましくは、同じ植物体の花の他
のすべての組織および花以外の部分（根、葉、茎など）よりも、プロモーターの
発現活性が高く、より好ましくは、同じ植物体の花の他のすべての組織および花
以外の部分において実質的に活性を示さない。発現活性の程度は、常法に従って
、タペート層におけるプロモーターの発現レベルと、花の他の組識における同じ
プロモータの発現レベルとを比較することによって、評価され得る。プロモータ
ーの発現レベルは、通常、そのプロモーターの制御下で発現される遺伝子産物の
産生量によって決定される。
【００３７】
上記の特異的プロモーターを利用する植物への雄性不稔性の付与は、本発明に
おけるプロモーターに作動可能に連結された任意の異種遺伝子が、この遺伝子を
導入された形質転換植物において、プロモーターの制御下でタペート層に特異的
に発現される結果として生じ得る。多くの組織特異的プロモーターにおいて、そ
の組織特異性が種間を越えて保存されていることは周知であるので、本発明のプ
ロモーターもまた幅広い植物種に適用し得ることが容易に理解される。
【００３８】
本発明のプロモーターは、例えば、公知のｃＤＮＡをプローブとして用いて、
植物のゲノミックライブラリーをスクリーニングし、そして対応のゲノミックク
ローンからコード領域の上流配列を単離することにより得ることができる。ｃＤ
ＮＡの例として、上述したペチュニア由来の転写因子であるＺＰＴ３−２のｃＤ
ＮＡが挙げられる。
【００３９】
本発明におけるプロモーターは、天然から単離されたものに限定されず、合成
ポリヌクレオチドも含み得る。合成ポリヌクレオチドは、例えば、上記のように
して配列決定されたプロモーターの配列またはその活性領域を、当業者に周知の
手法によって合成または改変することにより入手し得る。
（発現カセットおよび発現ベクターの構築）
本発明における転写因子をコードするＤＮＡは、当業者に周知の方法を用いて
、適切なプロモーターに作動可能に連結された発現カセットとして、公知の遺伝
子組換え技術を用いて、植物細胞に導入され得る。同様に、本発明におけるタペ
ート層特異的プロモーターは、所望の異種遺伝子に作動可能に連結された発現カ
セットとして、植物細胞に導入され得る。
【００４０】
上記転写因子に連結され得る「プロモーター」は、植物で発現する任意のプロ
モーターを意味し、構成的プロモーター、組織特異的プロモーター、および誘導
性プロモーターのいずれをも含み得る。
【００４１】
「構成的プロモーター」は、植物細胞内外の刺激と関係なく一定のレベルで構
造遺伝子を発現せしめるプロモーターをいう。異種遺伝子が植物の他の組織また
は器官で発現しても、植物に望ましくない形質を与えない場合には、構成的プロ
モーターの使用が簡便であり、好ましい。構成的プロモーターの例としては、カ
リフラワーモザイクウイルス（ＣａＭＶ）の３５Ｓプロモーター（Ｐ３５Ｓ）、
およびノパリン合成酵素のプロモーター（Ｔｎｏｓ）が挙げられるが、これらに
限定されない。
【００４２】
「組織特異的プロモーター」は、本発明においては、少なくともタペート層を
含む葯の組織において特異的に構造遺伝子を発現せしめるプロモーターをいう。
このような組織特異的プロモーターには、本発明におけるＺＰＴ３−２遺伝子由
来のプロモーターに加えて、葯特異的に発現活性を示す他の公知のプロモーター
が含まれる。したがって、タペート層特異的プロモーターと転写因子をコードす
る配列とを含む、天然のＺＰＴ３−２遺伝子の発現カセット自体を、必要に応じ
て他の調節エレメントと組み合わせて、使用することも本発明の範囲に含まれる
。
【００４３】
「誘導性プロモーター」は、化学薬剤、物理的ストレスなどの特定の刺激を与
えたときに構造遺伝子を発現せしめ、刺激の非存在下では発現活性を示さないプ
ロモーターをいう。誘導性プロモーターの例としては、オーキシンで誘導可能な
、グルタチオン Ｓ−トランスフェラーゼ（ＧＳＴ）プロモーター（ｖａｎ ｄ
ｅｒ Ｋｏｐ，Ｄ．Ａ．ら、Ｐｌａｎｔ Ｍｏｌ． Ｂｉｏｌ．，３９：９７９
，１９９９）が挙げられるが、これに限定されない。
【００４４】
本明細書において、用語「発現カセット」または「植物発現カセット」とは、
本発明における転写因子をコードするＤＮＡと、これに作動可能に（すなわち、
当該ＤＮＡの発現を制御し得るように）連結された植物発現プロモーターとを含
む核酸配列、ならびに、本発明におけるタペート層特異的プロモーターと、これ
に作動可能に（すなわち、インフレームに）連結された異種遺伝子とを含む核酸
配列をいう。
【００４５】
上記のタペート層特異的プロモーターに連結され得る「異種遺伝子」とは、Ｚ
ＰＴ３−２遺伝子以外のペチュニアにおける内因性遺伝子、もしくはペチュニア
以外の植物における内因性遺伝子、または植物に対して外来の遺伝子（例えば、
動物、昆虫、細菌、および真菌に由来する遺伝子）であって、その遺伝子産物の
発現がタペート層において所望される任意の遺伝子をいう。本発明における異種
遺伝子の好ましい例は、コードする遺伝子産物が細胞毒性を示し、その発現によ
って花粉の発達を阻害する遺伝子である。このような遺伝子の具体例として、ｂ
ａｒｎａｓｅ遺伝子（Ｂｅａｌｓ，Ｔ．Ｐ．およびＧｏｌｄｂｅｒｇ，Ｒ．Ｂ．
，Ｐｌａｎｔ Ｃｅｌｌ，９：１５２７，１９９７）が挙げられるが、これに限
定されない。
【００４６】
「植物発現ベクター」は、発現カセットに加えて、さらに種々の調節エレメン
トが、宿主植物の細胞中で作動し得る状態で連結されている核酸配列をいう。好
適には、ターミネーター、薬剤耐性遺伝子、およびエンハンサーを含み得る。植
物発現ベクターのタイプおよび使用される調節エレメントの種類が、宿主細胞に
応じて変わり得ることは、当業者に周知の事項である。本発明に用いる植物発現
ベクターは、さらにＴ−ＤＮＡ領域を有し得る。Ｔ−ＤＮＡ領域は、特にアグロ
バクテリウムを用いて植物を形質転換する場合に遺伝子の導入の効率を高める。
【００４７】
「ターミネーター」は、遺伝子のタンパク質をコードする領域の下流に位置し
、ＤＮＡがｍＲＮＡに転写される際の転写の終結、およびポリＡ配列の付加に関
与する配列である。ターミネーターは、ｍＲＮＡの安定性に寄与し、そして遺伝
子の発現量に影響を及ぼすことが知られている。ターミネーターの例としては、
ノパリン合成酵素遺伝子のターミネーター（Ｔｎｏｓ）、およびカリフラワーモ
ザイクウイルス（ＣａＭＶ）３５Ｓターミネーターが挙げられるが、これらに限
定されない。
【００４８】
「薬剤耐性遺伝子」は、形質転換植物の選抜を容易にするものであることが望
ましい。カナマイシン耐性を付与するためのネオマイシンホスホトランスフェラ
ーゼＩＩ（ＮＰＴＩＩ）遺伝子、およびハイグロマイシン耐性を付与するための
ハイグロマイシンホスホトランスフェラーゼ遺伝子などが好適に用いられ得るが
、これらに限定されない。
【００４９】
本発明における植物発現ベクターは、当業者に周知の遺伝子組換え技術を用い
て作製され得る。植物発現ベクターの構築には、例えば、ｐＢＩ系のベクターま
たはｐＵＣ系のベクターが好適に用いられるが、これらに限定されない。
（形質転換植物の作出）
上述のように構築された発現カセット、またはこれを含む発現ベクターは、公
知の遺伝子組換え技術を用いて、所望の植物細胞に導入され得る。導入された発
現カセットは、植物細胞中のＤＮＡに組み込まれて存在する。なお、植物細胞中
のＤＮＡとは、染色体のみならず、植物細胞中に含まれる各種オルガネラ（例え
ば、ミトコンドリア、葉緑体）に含まれるＤＮＡをも含む。
【００５０】
本明細書において、用語「植物」は、単子葉植物および双子葉植物のいずれも
含む。好ましい植物は、双子葉植物である。双子葉植物は、離弁花亜綱および合
弁花亜綱のいずれも含む。好ましい亜綱は、合弁花亜綱である。合弁花亜綱は、
リンドウ目、ナス目、シソ目、アワゴケ目、オオバコ目、キキョウ目、ゴマノハ
グサ目、アカネ目、マツムシソウ目、およびキク目のいずれも含む。好ましい目
は、ナス目である。ナス目は、ナス科、ハゼリソウ科、ハナシノブ科、ネナシカ
ズラ科、およびヒルガオ科のいずれも含む。好ましい科は、ナス科である。ナス
科は、ペチュニア属、チョウセンアサガオ属、タバコ属、ナス属、トマト属、ト
ウガラシ属、ホオズキ属、およびクコ属などを含む。好ましい属は、ペチュニア
属、チョウセンアサガオ属、およびタバコ属であり、より好ましくは、ペチュニ
ア属である。ペチュニア属は、Ｐ．ｈｙｂｒｉｄａ種、Ｐ．ａｘｉｌｌａｒｉｓ
種、Ｐ．ｉｎｆｌａｔａ種、およびＰ．ｖｉｏｌａｃｅａ種などを含む。好まし
い種は、Ｐ．ｈｙｂｒｉｄａ種である。「植物」は、特に他で示さない限り、花
を有する植物体および植物体から得られる種子を意味する。
【００５１】
「植物細胞」の例としては、花、葉、および根などの植物器官における各組織
の細胞、カルスならびに懸濁培養細胞が挙げられる。
【００５２】
植物細胞への植物発現ベクターの導入には、当業者に周知の方法、例えば、ア
グロバクテリウムを介する方法、および直接細胞に導入する方法が用いられ得る
。アグロバクテリウムを介する方法としては、例えば、Ｎａｇｅｌらの方法（Ｆ
ＥＭＳ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．Ｌｅｔｔ．，６７：３２５（１９９０））が用い
られ得る。この方法は、まず、植物発現ベクターで（例えば、エレクトロポレー
ションによって）アグロバクテリウムを形質転換し、次いで、形質転換されたア
グロバクテリウムをリーフディスク法などの周知の方法により植物細胞に導入す
る方法である。植物発現ベクターを直接細胞に導入する方法としては、エレクト
ロポレーション法、パーティクルガン、リン酸カルシウム法、およびポリエチレ
ングリコール法などがある。これらの方法は、当該分野において周知であり、形
質転換する植物に適した方法が、当業者により適宜選択され得る。
【００５３】
植物発現ベクターを導入された細胞は、例えば、カナマイシン耐性などの薬剤
耐性を基準として選択される。選択された細胞は、常法により植物体に再生され
得る。
【００５４】
再生した植物体において、導入した植物発現ベクターが機能的であることは、
当業者に周知の手法を用いて確認し得る。例えば、内因性遺伝子の発現の抑制を
目的とする場合、この確認は、ノーザンブロット解析を用いた転写レベルの測定
によって行い得る。このようにして、内因性の転写因子の発現が抑制された所望
とする形質転換植物体を選択することができる。組織特異的プロモーターを用い
た異種遺伝子の発現を目的とする場合も、異種遺伝子の発現の確認は、通常、対
象組織から抽出されたＲＮＡを試料とするノーザンブロット解析を用いて行い得
る。この解析法の手順は当業者に周知である。
【００５５】
本発明の方法に従って内因性の転写因子の発現が抑制され、花粉の稔性が低下
したことは、例えば、転写因子をコードするＤＮＡを含む発現ベクターで形質転
換して得られた植物の花粉の形態を、必要に応じて組識化学的染色を行ったうえ
、顕微鏡観察することで確認できる。
【００５６】
また、本発明の方法に従ってプロモーターがタペート層に特異的に発現された
ことは、例えば、プロモータとＧＵＳ遺伝子とが作動可能に連結された発現ベク
ターで形質転換して得られた植物における、葯を含む花の組織でのＧＵＳ活性の
分布を、常法により組識化学的染色を行うことで確認できる。
【実施例】
【００５７】
以下に、実施例に基づいて本発明を説明する。本発明の範囲は、実施例のみに
限定されるものではない。実施例で使用される制限酵素、プラスミドなどは、商
業的な供給源から入手可能である。
（実施例１：ＺＰＴ３−２をコードするポリヌクレオチドを含む植物発現ベクタ
ーの構築）
以前に報告した葯特異的ＺＦ遺伝子（Ｋｏｂａｙａｓｈｉら、前出）のうち、
ＰＥＴｈｙＺＰＴ３−２（ＺＰＴ３−２）のｃＤＮＡを、カリフラワーモザイク
ウイルスの３５Ｓプロモーターの下流につないで、植物発現ベクターを作成した
。
【００５８】
具体的には、プラスミドｐＢＩ２２１（ＣＬＯＮＴＥＣＨ Ｌａｂｏｒａｔｏ
ｒｉｅｓ Ｉｎｃ．から購入）中のカリフラワーモザイクウイルス３５Ｓプロモ
ーターを含むＤＮＡ断片（ＨｉｎｄＩＩＩ−ＸｂａＩ断片）およびＮＯＳターミ
ネーターを含むＤＮＡ断片（ＳａｃＩ−ＥｃｏＲＩ断片）を順次プラスミドｐＵ
ＣＡＰ（ｖａｎ Ｅｎｇｅｌｅｎ，Ｆ．Ａ．ら、Ｔｒａｎｓｇｅｎｉｃ Ｒｅｓ
．，４：２８８，１９９５）のマルチクローニングサイトに挿入し、ｐＵＣＡＰ
３５Ｓを作製した。一方、ＺＰＴ３−２のｃＤＮＡを含むｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐ
ｔ ベクターをＫｐｎＩサイトおよびＳａｃＩサイト（いずれもベクター中のサ
イト）で切断し、上記ｐＵＣＡＰ３５ＳのＫｐｎＩおよびＳａｃＩサイトの間に
挿入した。さらにこの組み換えプラスミドをＥｃｏＲＩおよびＨｉｎｄＩＩＩで
切断し、ＺＰＴ３−２をコードするＤＮＡ断片をバイナリーベクターｐＢＩＮＰ
ＬＵＳ（ｖａｎ Ｅｎｇｅｌｅｎ，Ｆ．Ａ．ら、前出）のＥｃｏＲＩおよびＨｉ
ｎｄＩＩＩサイトに導入した。構築されたＺＰＴ３−２遺伝子は、図２から明ら
かなように、カリフラワーモザイクウイルス（ＣａＭＶ）の３５Ｓプロモーター
領域（Ｐ３５Ｓ；０．９ｋｂ）、本発明におけるＺＰＴ３−２をコードするポリ
ヌクレオチド（ＺＰＴ３−２；約１．９ｋｂ）、およびノパリン合成酵素のター
ミネーター領域（Ｔｎｏｓ；０．３ｋｂ）から構成されている。図２中のＰｎｏ
ｓは、ノパリン合成酵素のプロモーター領域、ＮＰＴＩＩは、ネオマイシンホス
ホトランスフェラーゼＩＩ遺伝子を示す。
（実施例２：ＺＰＴ３−２プロモーター領域の単離およびＧＵＳレポーター遺伝
子との連結）
ＺＰＴ３−２のｃＤＮＡをプローブにして、ペチュニアのゲノムＤＮＡライブ
ラリーから、対応するゲノミック・クローンを単離し、転写開始点上流のＤＮＡ
断片（プロモーター領域；約２．０ｋｂ）をサブクローニングした。このＤＮＡ
断片をＧＵＳレポーター遺伝子の上流につないでバイナリー・ベクターにクロー
ニングした。
【００５９】
具体的には、ＺＰＴ３−２のｃＤＮＡを、通常のランダムプライム法（Ｓａｍ
ｂｒｏｏｋら、前出）を用いて［α３２Ｐ］ｄＣＴＰで標識して放射性標識プロ
ーブを作製し、これを用いてＥＭＢＬ３ベクター（Ｓｔｒａｔａｇｅｎｅ製）中
に作製したペチュニア（Ｐｅｔｕｎｉａ ｈｙｂｒｉｄａ ｖａｒ． Ｍｉｔｃ
ｈｅｌｌ）のゲノミックライブラリーをスクリーニングした。得られたクローン
から遺伝子上流領域を含む約２．０ｋｂのゲノムＤＮＡ断片をｐＢｌｕｅｓｃｒ
ｉｐｔＳＫベクターのＥｃｏＲＩサイトにサブクローニングし（ｐＢＳ−ＺＰＴ
３−２−Ｅ）、塩基配列を決定した（図３）。次に、ＺＰＴ３−２遺伝子上流配
列中のＢｇｌＩＩサイト（塩基番号２００６）にＳａｌＩ認識配列を含むリンカ
ーＤＮＡを挿入し、ＳａｌＩサイトを導入した（塩基番号２０１６）。そして、
ＥｃｏＲＩおよびＳａｌＩで切断して得られたＤＮＡ断片をｐＵＣＡＰＧＵＳＮ
ＴのＧＵＳコード領域の上流に挿入した（ｐＵＣＡＰ−ＺＰＴ３−２−ＧＵＳＮ
Ｔ）。これによってＺＰＴ３−２遺伝子コード領域のＮ末端近傍の領域でｉｎ
ｆｒａｍｅでＧＵＳコード領域と接続された。さらにｐＵＣＡＰ−ＺＰＴ３−２
−ＧＵＳＮＴをＥｃｏＲＩおよびＨｉｎｄＩＩＩで切断して得られるＤＮＡ断片
（ＺＰＴ３−２プロモーター、ＧＵＳコード領域およびＮＯＳターミネーターを
含む）をｐＢＩＮＰＬＵＳベクターに挿入し、ｐＢＩＮ−ＺＰＴ３−２−ＧＵＳ
を得た（図４）。
（実施例３：各融合遺伝子のペチュニア細胞への導入）
上記の各発現ベクターを、以下の手順で、アグロバクテリウムを介して、ペチ
ュニア（Ｐｅｔｕｎｉａ ｈｙｂｒｉｄａ ｖａｒ． Ｍｉｔｃｈｅｌｌ）に導
入した。
【００６０】
（１）アグロバクテリウム・チュメファシエンスＬＢＡ４４０４株（ＣＬＯＮ
ＴＥＣＨ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ Ｉｎｃ．から購入）を２５０ｍｇ／ｍｌ
のストレプトマイシンと５０ｍｇ／ｍｌのリファンピシンを含むＬ培地中、２８
℃で培養した。Ｎａｇｅｌら（前出）の方法に従って、細胞懸濁液を調製し、実
施例１および２で構築したプラスミドベクターをエレクトロポレーションにより
、上記菌株に導入した。
【００６１】
（２）各融合遺伝子をコードするポリヌクレオチドを、以下の方法によって、
ペチュニア細胞へ導入した：上記（１）で得られたアグロバクテリウム・チュメ
ファシエンスＬＢＡ４４０４株をＹＥＢ培地（ＤＮＡ Ｃｌｏｎｉｎｇ 第２巻
、７８頁、Ｇｌｏｖｅｒ Ｄ．Ｍ．編、ＩＲＬ Ｐｒｅｓｓ、１９８５）で振と
う培養（２８℃、２００ｒｐｍ）した。得られた培養液を、滅菌水で２０倍に希
釈し、ペチュニア（Ｐｅｔｕｎｉａ ｈｙｂｒｉｄａ ｖａｒ． Ｍｉｔｃｈｅ
ｌｌ）の葉片と共存培養した。２〜３日後、抗生物質を含む培地で上記細菌を除
去し、２週間ごとに選択培地で継代し、上記２種類の融合遺伝子と共に導入され
た、ｐＢＩＮＰＬＵＳ由来のＮＰＴＩＩ遺伝子の発現によるカナマイシン抵抗性
の有無に基づいて、形質転換されたペチュニア細胞を選抜した。選抜した細胞を
、常法によりカルスを誘導した後、植物体に再分化した（Ｊｏｒｇｅｎｓｅｎ
Ｒ．Ａ．ら，Ｐｌａｎｔ Ｍｏｌ． Ｂｉｏｌ．，３１：９５７，１９９６）。
（実施例４：ＺＰＴ３−２遺伝子を導入した形質転換ペチュニアの表現型）
実施例１のベクターを導入して得られた形質転換体を用い、ＺＰＴ３−２の発
現量の測定と花粉の形態の観察とを行うことによって、ＺＰＴ３−２のｃＤＮＡ
導入による植物への作用と効果とを検討した。
【００６２】
具体的には、ＺＰＴ３−２のｃＤＮＡを３５Ｓプロモーターの制御下に導入し
た形質転換体（１５個体）から、ノーザンブロット解析によって、コサプレッシ
ョンによる遺伝子発現の抑制が起こった個体（４個体）を選抜した。ノーザンブ
ロット解析の条件は、次の通り：７％ＳＤＳ、５０％ホルムアミド、５ｘＳＳＣ
、２％ブロッキング試薬（Ｂｏｅｈｒｉｎｇｅｒ Ｍａｎｎｈｅｉｍ製）、５０
ｍＭリン酸ナトリウム・バッファー（ｐＨ７．０）、０．１％ラウリルサルコシ
ン・ナトリウム、５０μｇ／ｍｌ酵母ｔＲＮＡ、および32Ｐ標識プローブＤＮＡ
（１ｘ１０7ｃｐｍ）を含む溶液中で、６８℃で１６時間ハイブリダイズさせた
後、２ｘＳＳＣ／０．１％ＳＤＳで６８℃、３０分間の洗浄。
【００６３】
上記のコサプレッション形質転換体４個体において、約９０％の花粉細胞が、
成熟する前に死滅することが観察された。常法によるフラボノール染色の結果、
これらの形質転換体において破裂した細胞には、花粉細胞表面のエキシン層に含
まれるはずのフラボノールがほとんど検出されなった（図５；形質転換植物の花
粉を示す写真において、青白く見える不規則な形状の粒子が、破裂した細胞であ
る）。
【００６４】
上記観察結果から、遺伝子発現の抑制が起こった形質転換体の花粉細胞では、
エキシン層の蓄積の異常による細胞壁の発達不全のため、浸透圧に耐えられない
細胞が破裂したものと推測される。四分子期までの花粉細胞の発達には正常植物
との間に違いが認められない。花粉に異常が表れる時期は、エキシン層が蓄積す
る時期およびＺＰＴ３−２遺伝子が本来発現する時期とよく符合しており、上記
の作用機作を支持している。遺伝子発現の抑制が起こった形質転換体において、
花粉以外の形質には変化が認められなかった。なお、ＺＰＴ３−２遺伝子を過剰
に発現する個体では、花粉および他の形質のいずれについても変化は認められな
かった。
【００６５】
以上のように、ＺＰＴ３−２をコードする遺伝子の導入によって、高い効率で
花粉の発達を阻害し、稔性を喪失させることができる。この効率は、遺伝子導入
の際に用いるプロモーターを最適化することで、さらに高めることが可能である
。例えば、実施例１のベクターに用いた単一のＣａＭＶ３５Ｓプロモーターに代
えて、ＣａＭＶ３５Ｓプロモーターを２個直列につないで活性を高めたもの（い
わゆる、Ｅ２プロモーター）などが利用可能である。また、ＺＰＴ３−２遺伝子
の導入は、その効果が花粉に特異的であり、植物の他の形質には影響を与えない
点で、選択的な形質改変技術として有用であり得る。
（実施例５：ＺＰＴ３−２プロモーター活性の組織特異性）
実施例２のベクターを導入して得られた形質転換体を用い、ＧＵＳ活性による
組織化学的染色を行うことによって、上記ＤＮＡ断片が有する組織特異的プロモ
ーター活性を検出した。
【００６６】
具体的には、ＺＰＴ３−２遺伝子の上流領域とＧＵＳとの融合遺伝子を導入し
て得られた形質転換体の花を用い、Ｘ−ＧＵＳを基質にしてＧＵＳ活性の分布を
調べた（Ｇａｌｌａｇｈｅｒ，Ｓ．Ｒ．編、ＧＵＳ ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ：ｕｓ
ｉｎｇ ｔｈｅ ＧＵＳ ｇｅｎｅ ａｓ ａ ｒｅｐｏｒｔｅｒ ｏｆ ｇｅ
ｎｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｎ、Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．，ｐｐ．
１０３−１１４，１９９２）。その結果、ＧＵＳ活性は葯のタペート層に特異的
に検出された（図６）。発現の時期は一過的で、活性のピークは、花粉細胞にお
ける減数分裂直後の四分子期にほぼ相当した。従って、ＺＰＴ３−２遺伝子のプ
ロモーターは、葯のタペート層に特異的な活性を示すことがわかった。
【００６７】
以上のように、ＺＰＴ３−２遺伝子のプロモーターは、四分子期前後のタペー
ト層に特異的な活性を示す。タペート層は、上述のように、花粉の発達に必須の
役割を果たす組織である。従って、このプロモーターは、花粉の発達に関連する
詳細な研究のためのツールとして有用である。さらに、このプロモーターまたは
その活性断片を用いて、細胞毒性のある遺伝子などを特異的に発現させ、タペー
ト層の組織を破壊しまたは機能を失わせることによって、花粉の発達を阻害し得
る。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１Ａ】ＺＰＴ３−２をコードする遺伝子（本明細書中、単に「ＺＰＴ３−２遺伝子」ともいう）のｃＤＮＡ配列、および対応するアミノ酸配列を示す図である。３つのジンクフィンガーモチーフ、およびＤＬＮＬ配列（アミノ酸４１１位〜４２５位）を下線で示す。
【図１Ｂ】図１Ａの続きである。
【図１Ｃ】図１Ｂの続きである。
【図１Ｄ】図１Ｃの続きである。
【図２】ＺＰＴ３−２ ｃＤＮＡ配列を発現するための植物発現ベクター（ｐＢＩＮ−３５Ｓ−ＺＰＴ３−２）の構成を示す概略図である。
【図３】ＺＰＴ３−２遺伝子のコード領域の上流配列を示す図である。転写開始点（１７２１位）を太矢印で、翻訳開始コドン（ＡＴＧ）を下線太字で示す。
【図４】ＺＰＴ３−２遺伝子のプロモーターを解析するための植物発現ベクター（ｐＢＩＮ−ＺＰＴ３−２−ＧＵＳ）の構成を示す概略図である。
【図５】野生型のペチュニアの花粉と、ｐＢＩＮ−３５Ｓ−ＺＰＴ３−２を導入したペチュニアの花粉とを撮影した、生物の形態を示す写真である（倍率は２４０倍）。花粉はいずれもフラボノール染色した。図５（ａ）〜（ｄ）は、野生型ペチュニアのつぼみの異なる成長段階における花粉を、図５（ｅ）〜（ｈ）は、形質転換ペチュニアのつぼみの異なる成長段階における花粉を、それぞれを示す。図５（ａ）および（ｅ）は、つぼみのサイズ５ｍｍでの花粉、図５（ｂ）および（ｆ）は、つぼみのサイズ３５ｍｍでの花粉、図５（ｃ）および（ｇ）は、つぼみのサイズ５０ｍｍでの花粉、そして図５（ｄ）および（ｈ）は、成熟期の花粉である。
【図６】ｐＢＩＮ−ＺＰＴ３−２−ＧＵＳを導入したペチュニアのＧＵＳ染色した花の器官を撮影した、生物の形態を示す写真である。葯が四分子期にある花（つぼみ）を、撮影対象とした。図６（ａ）は、倍率２．５倍での、つぼみの外観を、図６（ｂ）は、葯の低倍率（６０倍）での断面図を、図６（ｃ）は、葯のタペート層周辺の高倍率（２８０倍）での断面図を、それぞれ示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
雄性不稔性の植物を作出する方法であって：
（ｉ）配列番号１によって示される塩基配列の第１位から第１８８６位までの
配列からなるＤＮＡ、（ｉｉ）（ｉ）の塩基配列からなるＤＮＡとストリンジェ
ントな条件下でハイブリダイズし、花粉の発達を制御する転写因子をコードする
ＤＮＡ、または（ｉｉｉ）（ｉ）もしくは（ｉｉ）の断片であるＤＮＡのいずれ
かである核酸と、該核酸に作動可能に連結されたプロモーターとを含む、植物発
現カセットを提供する工程、
花粉の発達を制御する内因性の転写因子を有する植物の細胞を提供する工程で
あって、ここで、該内因性の転写因子をコードする遺伝子は、該核酸とストリン
ジェントな条件下でハイブリダイズする、工程、
該発現カセットを該植物細胞に導入する工程、
該発現カセットが導入された植物細胞を植物体に再生する工程、および
該再生された植物体であって、該核酸が発現されることによって、該内因性の
転写因子の発現が抑制された植物体を選択する工程、
を包含する、方法。
【請求項１】
雄性不稔性の植物を作出する方法であって：
（ｉ）配列番号１によって示される塩基配列の第１位から第１８８６位までの
配列からなるＤＮＡ、（ｉｉ）（ｉ）の塩基配列からなるＤＮＡとストリンジェ
ントな条件下でハイブリダイズし、花粉の発達を制御する転写因子をコードする
ＤＮＡ、または（ｉｉｉ）（ｉ）もしくは（ｉｉ）の断片であるＤＮＡのいずれ
かである核酸と、該核酸に作動可能に連結されたプロモーターとを含む、植物発
現カセットを提供する工程、
花粉の発達を制御する内因性の転写因子を有する植物の細胞を提供する工程で
あって、ここで、該内因性の転写因子をコードする遺伝子は、該核酸とストリン
ジェントな条件下でハイブリダイズする、工程、
該発現カセットを該植物細胞に導入する工程、
該発現カセットが導入された植物細胞を植物体に再生する工程、および
該再生された植物体であって、該核酸が発現されることによって、該内因性の
転写因子の発現が抑制された植物体を選択する工程、
を包含する、方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１５８４０２（Ｐ２００６−１５８４０２Ａ）
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３１６２（Ｐ２００６−１３１６２）
【出願日】平成１８年１月２０日（２００６．１．２０）
【分割の表示】特願２００３−１１０９１１（Ｐ２００３−１１０９１１）の分割
【原出願日】平成１１年１１月１９日（１９９９．１１．１９）
【出願人】（５０１１６７６４４）独立行政法人農業生物資源研究所 (200)
【出願人】（５０１２０３３４４）独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 (827)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２０日（２００６．１．２０）
【分割の表示】特願２００３−１１０９１１（Ｐ２００３−１１０９１１）の分割
【原出願日】平成１１年１１月１９日（１９９９．１１．１９）
【出願人】（５０１１６７６４４）独立行政法人農業生物資源研究所 (200)
【出願人】（５０１２０３３４４）独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 (827)
【Ｆターム（参考）】
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