説明

植物において導入遺伝子を発現するための方法および組成物

【課題】トウモロコシを含めた単子葉植物における導入遺伝子の発現のための方法および組成物を提供する。
【解決手段】遺伝子サイレンシングは、形質転換のための属Coixの植物からの単子葉植物−相同配列の使用によって回避される。これらの導入遺伝子配列に含まれるものはCoixプロモーター、エンハンサー、コーディング配列およびターミネータである。トウモロコシ−由来導入遺伝子に対する適当な代替物は相同性−ベースの遺伝子サイレンシングが導入遺伝子発現を制限しまたは効果的に排除することができる点で、発現に望ましい。


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【特許請求の範囲】
【請求項1】
(a)選択された遺伝子を準備するステップと、
(b)Coixプロモーターに作動可能に連結した該遺伝子を含む構築物を調製するステップと、
(c)Coix以外の単子葉植物からの受容細胞を該構築物により形質転換するステップと、
(d)該受容細胞から該遺伝子を発現する単子葉植物を再生するステップとを含むことを特徴とする選択された遺伝子を発現するCoix以外の単子葉植物を作成する方法。
【請求項2】
該単子葉植物が、イネ、コムギ、オートムギ、オオムギ、ライムギ、ソルガムおよびトウモロコシよりなる群から選択される請求項1記載の方法。
【請求項3】
該単子葉植物が、トウモロコシである請求項2記載の方法。
【請求項4】
形質転換の該ステップが、微粒子銃法、プロトプラストのPEG媒介形質転換、エレクトロポレーション、炭化ケイ素繊維媒介形質転換またはアグロバクテリウム媒介形質転換である請求項1記載の方法。
【請求項5】
該微粒子銃法が、微粒子を該構築物を含むDNA荷よりコートすることと、該受容細胞を該微粒子と接触させることとを含む請求項4記載の方法。
【請求項6】
該選択された遺伝子が、昆虫抵抗性遺伝子、真菌病抵抗性遺伝子、ウイルス病抵抗性遺伝子、細菌病抵抗性遺伝子、除草剤抵抗性遺伝子、穀類の組成または品質に影響を与える遺伝子、栄養素利用遺伝子、マイコトキシン減少遺伝子、雄性不稔遺伝子、選択マーカー遺伝子、スクリーニング可能なマーカー遺伝子、ネガティブ選択マーカー遺伝子、植物農学的特性に影響を与える遺伝子、環境抵抗性遺伝子、およびストレス抵抗性遺伝子よりなる群から選択される遺伝子を含む請求項1記載の方法。
【請求項7】
該Coixプロモーターが、ガンマゼイン、オレオシンole16、グロブリン1、アクチン1、アクチンc1、スクロースシンテターゼ、INOPS、EMB5、グロブリン2、b−32、ADPG−ピロホスホリラーゼ、Ltp1、Ltp2、オレオシンole17、オレオシンole18、アクチン2、花粉特異的タンパク質、花粉特異的ペクテートリアーゼ、葯特異的タンパク質、葯特異的遺伝子RTS2、花粉特異的遺伝子、タペータム特異的遺伝子、タペータム特異的遺伝子RAB24、アンスラニレートシンターゼアルファサブユニット、アルファゼイン、アンスラニレートシンターゼベータサブユニット
、ジヒドロジピコリネートシンターゼ、Thi1、アルコールデヒドロゲナーゼ、cab結合タンパク質、H3C4、RUBISCO SS澱粉分岐酵素、ACCase、アクチン3、アクチン7、調節タンパク質GF’14−12、リボソームタンパク質L9、セルロース生合成酵素、S−アデノシル−L−ホモシステインヒドロラーゼ、スーパーオキシドジスムターゼ、Cキナーゼ受容体、ホスホグリセレートムターゼ、根特異的RCc3 mRNA、グルコース−6リン酸イソメラーゼ、ピロホスフェート−フラクトース6−リン酸ホスホトランスフェラーゼ、ユビキチン、ベータ−ケトアシル−ACPシンターゼ、33kDa光系II、酸素発生タンパク質、69kDa空胞ATPaseサブユニット、メタロチオネイン様タンパク質、グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ、A
BAおよび成熟誘導様タンパク質、フェニルアラントインアンモニアリアーゼ、アデノシントリホスファターゼS−アデノシル−L−ホモシステインヒドロラーゼ、αチューブリン、cab、PEPCase、R、レクチン、集光性複合体、熱ショックタンパク質、カルコンシンターゼ、ゼイン、グロブリン1、ABA、オーキシン結合タンパク質、UDPグルコースフラボノイドグリコシル−トランスフェラーゼ遺伝子、MPI、アクチン、オペク2、b70、およびオレオシンよりなる群から選択される遺伝子に相同なCoix遺伝子からのプロモーターである請求項1記載の方法。
【請求項8】
該Coixプロモーターが、ガンマコイキシンプロモーターである請求項1記載の方法。
【請求項9】
(a)請求項1記載の単子葉植物を作成するステップと、
(b)該植物を第2の植物または該植物自体と交雑させるステップとを含むことを特徴とする子孫植物の生産方法。
【請求項10】
(a)請求項9記載の方法による子孫植物を得るステップと、
(b)該植物を該植物自体または第2の植物と交雑させるステップと
を含むことを特徴とする植物育種の方法。
【請求項11】
(a)Coixプロモーターを準備するステップと、
(b)選択された遺伝子に作動可能に連結された該Coixプロモーターを含む構築物を調製するステップと、
(d)Coix以外の単子葉植物からの受容細胞を該構築物により形質転換するステップと、
(e)該受容細胞からの該遺伝子を発現する植物を再生するステップであって、それにより、該植物が遺伝子サイレンシングを呈しないステップと
を含むことを特徴とするCoix以外の単子葉植物において遺伝子サイレンシン
グを防止する方法。
【請求項12】
該単子葉植物が、コメ、コムギ、オオムギ、ライムギ、オートムギ、ソルガムおよびトウモロコシよりなる群から選択される請求項11記載の方法。
【請求項13】
該単子葉植物が、トウモロコシである請求項12記載の方法。
【請求項14】
形質転換の該ステップが、微粒子銃法、プロトプラストのPEG媒介形質転換、エレクトロポレーション、炭化ケイ素繊維媒介形質転換またはアグロバクテリウム媒介形質転換である請求項11記載の方法。
【請求項15】
該微粒子銃法が、微粒子を該構築物を含むDNAによりコートすることと、該受容細胞を該微粒子と接触させることとを含む請求項14記載の方法。
【請求項16】
該選択された遺伝子が、昆虫抵抗性遺伝子、真菌病抵抗性遺伝子、ウイルス病抵抗性遺伝子、細菌病抵抗性遺伝子、除草剤抵抗性遺伝子、穀類の組成または品質に影響する遺伝子、栄養素利用遺伝子、マイコトキシン減少遺伝子、雄性不稔遺伝子、選択マーカー遺伝子、スクリーニング可能なマーカー遺伝子、ネガティブ選択マーカー遺伝子、植物農学的特性に影響を与える遺伝子、環境抵抗性遺伝子、およびストレス抵抗性遺伝子よりなる群から選択される遺伝子を含む請求項11記載の方法。
【請求項17】
該Coixプロモーターが、ガンマゼイン、オレオシンole16、グロブリン1、アクチン1、アクチンc1、スクロースシンテターゼ、INOPS、EMB5、グロブリン2、b−32、ADPG−ピロホスホリラーゼ、Ltp1、Ltp2、オレオシンole17、オレオシンole18、アクチン2、花粉特異的タンパク質、花粉特異的ペクテートリアーゼ、葯特異的タンパク質、葯特異的遺伝子RTS2、花粉特異的遺伝子、タペータム特異的遺伝子、タペータム特異的遺伝子RAB24、アンスラニレートシンターゼアルファサブユニット、アルファゼイン、アンスラニレートシンターゼベータサブユニッ
ト、ジヒドロジピコリネートシンターゼ、Thi1、アルコールデヒドロゲナーゼ、cab結合タンパク質、H3C4、RUBISCO SS澱粉分岐酵素、ACCase、アクチン3、アクチン7、調節タンパク質GF’14−12、リボソームタンパク質L9、セルロース生合成酵素、S−アデノシル−L−ホモシステインヒドロラーゼ、スーパーオキシドジスムターゼ、Cキナーゼ受容体、ホスホグリセレートムターゼ、根特異的RCc3 mRNA、グルコース−6リン酸イソメラーゼ、ピロホスフェート−フラクトース6−リン酸ホスホトランスフェラーゼ、ユビキチン、ベータ−ケトアシル−ACPシンターゼ、33kDa光系II、酸素発生タンパク質、69kDa空胞ATPaseサブユニット、メタロチオネイン様タンパク質、グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ、ABAおよび成熟誘導様タンパク質、フェニルアラントインアンモニアリアーゼ、アデノシントリホスファターゼS−アデノシル−L−ホモシステインヒドロラーゼ、αチューブリン、cab、PEPCase、R、レクチン、集光性複合体、熱ショックタンパク質、カルコンシンターゼ、ゼイン、グロブリン1、ABA、オーキシン結合タンパク質、UDPグルコースフラボノイドグリコシル−トランスフェラーゼ遺伝子、MPI、アクチン、オペク2、b70、およびオレオシンよりなる群から選択されるCoix以外の単子葉植物からの遺伝子に相同なCoix遺伝子からのプロモーターである請求項11記載の方法。
【請求項18】
該準備するステップが、Coix以外の単子葉植物種の遺伝子からのDNAまたはそのフランキング配列を、CoixからのDNAにハイブリダイゼーションさせることを含む請求項17記載の方法。
【請求項19】
Coix以外の該単子葉植物種およびCoix以外の該単子葉植物が、同一種のメンバーである請求項18記載の方法。
【請求項20】
Coixからの該DNAが、ゲノムDNAクローンのライブラリーを含む請求項18記載の方法。
【請求項21】
Coixプロモーターを準備するステップがPCRTMを含む請求項11記載の方法。
【請求項22】
(a)請求項11記載の方法による植物を作成するステップと、
(b)該植物を第2の植物または該植物自体と交雑させるステップとを含むことを特徴とする子孫の生産方法。
【請求項23】
(a)請求項22記載の方法により該構築物を含む子孫植物を得るステップと、
(b)該植物を該植物自体または第2の植物と交雑させるステップとを含むことを特徴とする植物育種の方法。
【請求項24】
(a)望ましい発現プロフィールを有するCoix以外の単子葉植物から第1のプロモーターを同定するステップと、
(b)該第1のプロモーターに相同なCoixプロモーターを単離するステップと、
(c)選択された遺伝子に作動可能に連結した該Coixプロモーターを含む発現ベクターを構築するステップと
を含むことを特徴とする単子葉植物発現ベクターを調製する方法。
【請求項25】
該単子葉植物が、イネ、コムギ、オオムギ、ライムギ、ソルガム、オートムギおよびトウモロコシよりなる群から選択される請求項24記載の方法。
【請求項26】
該単子葉植物が、トウモロコシである請求項25記載の方法。
【請求項27】
該選択された遺伝子が、昆虫抵抗性遺伝子、真菌病抵抗性遺伝子、ウイルス病抵抗性遺伝子、細菌病抵抗性遺伝子、除草剤抵抗性遺伝子、穀類の組成または品質に影響する遺伝子、栄養素利用遺伝子、マイコトキシン減少遺伝子、雄性不稔遺伝子、選択マーカー遺伝子、スクリーニング可能なマーカー遺伝子、ネガティブ選択マーカー遺伝子、植物農学特性に影響を与える遺伝子、環境抵抗性遺伝子、およびストレス抵抗性遺伝子よりなる群から選択される特性をコードする請求項24記載の方法。
【請求項28】
該単子葉プロモーターが、ガンマゼイン、オレオシンole16、グロブリン1、アクチン1、アクチンc1、スクロースシンテターゼ、INOPS、EMB5、グロブリン2、b−32、ADPG−ピロホスホリラーゼ、Ltp1、Ltp2、オレオシンole17、オレオシンole18、アクチン2、花粉特異的タンパク質、花粉特異的ペクテートリアーゼ、葯特異的タンパク質、葯特異的遺伝子RTS2、花粉特異的遺伝子、タペータム特異的遺伝子、タペータム特異的遺伝子RAB24、アンスラニレートシンターゼアルファサブユニット、アルファゼイン、アンスラニレートシンターゼベータサブユニット
、ジヒドロジピコリネートシンターゼ、Thi1、アルコールデヒドロゲナーゼ、cab結合タンパク質、H3C4、RUBISCO SS澱粉分岐酵素、ACCase、アクチン3、アクチン7、調節タンパク質GF’14−12、リボソームタンパク質L9、セルロース生合成酵素、S−アデノシル−L−ホモシステインヒドロラーゼ、スーパーオキシドジスムターゼ、Cキナーゼ受容体、ホスホグリセレートムターゼ、根特異的RCc3 mRNA、グルコース−6リン酸イソメラーゼ、ピロホスフェート−フラクトース6−リン酸ホスホトランスフェラーゼ、ユビキチン、ベータ−ケトアシル−ACPシンターゼ、33kDa光系II、酸素発生タンパク質、69kDa空胞ATPaseサブユニット、メタロチオネイン様タンパク質、グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ、A
BAおよび成熟誘導様タンパク質、フェニルアラントインアンモニアリアーゼ、アデノシントリホスファターゼS−アデノシル−L−ホモシステインヒドロラーゼ、αチューブリン、cab、PEPCase、R、レクチン、集光性複合体、熱ショックタンパク質、カルコンシンターゼ、ゼイン、グロブリン1、ABA、オーキシン−結合タンパク質、UDPグルコースフラボノイドグリコシル−トランスフェラーゼ遺伝子、MPI、アクチン、オペク2、b70、およびオレオシンよりなる群から選択される遺伝子である請求項24記載の方法。
【請求項29】
該同定するステップが、該単子葉植物遺伝子からのDNAまたはそのフランキング配列を、CoixからのDNAにハイブリダイゼーションさせることを含む請求項28記載の方法。
【請求項30】
Coixからの該DNAが、ゲノムDNAクローンのライブラリーを含む請求項29記載の方法。
【請求項31】
Coixプロモーターを同定する該ステップが、PCRTMを含む請求項28記載の方法。
【請求項32】
配列番号8の核酸配列から単離可能な単離されたガンマコイキシンプロモーター。
【請求項33】
配列番号8の約80ないし約894の連続ヌクレオチドを含む単離された核酸配列。
【請求項34】
配列番号8の約222ないし約894の連結ヌクレオチドを含む請求項33記載の単離された核酸配列。
【請求項35】
配列番号18の核酸配列を含む請求項34記載の単離された核酸配列。
【請求項36】
配列番号8の核酸配列の約412ないし約894の連続ヌクレオチドを含む請求項35記載の単離された核酸配列。
【請求項37】
配列番号19の核酸配列を含む請求項36記載の単離された核酸配列。
【請求項38】
配列番号11の核酸配列から単離可能な単離されたガンマコイキシンターミネーター。
【請求項39】
配列番号11の核酸配列の約80ないし約412の連続ヌクレオチドを含む核酸配列。
【請求項40】
配列番号11の核酸配列の約200ないし約412の連続ヌクレオチドを含む請求項39記載の核酸配列。
【請求項41】
配列番号11の約325ないし約412の連続ヌクレオチドを含む請求項40記載の核酸配列。
【請求項42】
配列番号11の核酸配列を含む請求項41記載の核酸配列。
【請求項43】
配列番号17の核酸配列から単離可能なCoixオレオシン3ターミネーター。
【請求項44】
配列番号17の核酸配列の約50ないし約377の連続ヌクレオチドを含む単離された核酸配列。
【請求項45】
核酸配列配列番号17の約120ないし約377の連続ヌクレオチドを含む請求項44記載の単離された核酸配列。
【請求項46】
核酸配列配列番号17の約220ないし約377の連続ヌクレオチドを含む請求項45記載の単離された核酸配列。
【請求項47】
核酸配列配列番号17の約300ないし約377の連続ヌクレオチドを含む請求項46記載の単離された核酸配列。
【請求項48】
核酸配列配列番号17を含む請求項47記載の単離された核酸配列。
【請求項49】
ガンマコイキシンプロモーターを含む選択されたDNAを含む稔性を有するトランスジェニック植物。
【請求項50】
該プロモーターが、請求項32記載の核酸配列、請求項33記載の核酸配列、請求項34記載の核酸配列、請求項35記載の核酸配列、請求項36記載の核酸配列を含む請求項49記載の植物。
【請求項51】
該プロモーターが、昆虫抵抗性遺伝子、細菌病抵抗性遺伝子、除草剤抵抗性遺伝子、穀類の組成または品質に影響する遺伝子、栄養素利用遺伝子、マイコトキシン減少遺伝子、雄性不稔遺伝子、選択マーカー遺伝子、スクリーニング可能なマーカー遺伝子、ネガティブ選択マーカー遺伝子、植物農学特性に影響を与える遺伝子、環境抵抗性遺伝子、およびストレス抵抗性遺伝子よりなる群から選択される外因性遺伝子に作動可能に連結した請求項50記載の植物。
【請求項52】
該ガンマコイキシン遺伝子に対して天然でないプロモーターに作動可能に連結したガンマコイキシンをコードする遺伝子を含む選択されたDNAを含む稔性を有するトランスジェニック植物。
【請求項53】
ガンマコイキシンをコードする該遺伝子が、配列番号16の核酸配列によってコードされたポリペプチドをコードする請求項52記載の稔性を有するトランスジェニック植物。
【請求項54】
ガンマコイキシンターミネーターを含む選択されたDNAを含む稔性を有するトランスジェニック植物。
【請求項55】
該ガンマコイキシンターミネーターが、請求項39記載の核酸配列、請求項40記載の核酸配列、請求項41記載の核酸配列、および請求項42記載の核酸配列よりなる群から選択される核酸配列を含む請求項54記載の稔性トランスジェニック植物。
【請求項56】
Coixオレオシン3ターミネーターを含む選択されたDNAを含む稔性を有するトランスジェニック植物。
【請求項57】
該Coixオレオシン3ターミネーターが、請求項44記載の核酸配列、請求項45記載の核酸配列、請求項46記載の核酸配列、請求項47記載の核酸配列および請求項48記載の核酸配列よりなる群から選択される核酸配列を含む請求項56記載の稔性を有するトランスジェニック植物。
【請求項58】
該子孫植物が、該選択されたDNAを含む請求項49、52、54または56記載の植物のいずれかの世代の子孫植物。
【請求項59】
該植物が、イネ、コムギ、オオムギ、ライムギ、ソルガムおよびトウモロコシよりなる群から選択される単子葉植物である請求項49、52、54または56記載の稔性を有するトランスジェニック植物。
【請求項60】
該単子葉植物が、トウモロコシである請求項59記載の稔性を有するトランスジェニック植物。
【請求項61】
該植物が、タバコ、トマト、ジャガイモ、大豆および綿よりなる群から選択される双子葉植物である請求項49、52、54または56記載の稔性を有するトランスジェニック植物。
【請求項62】
請求項49、52、54または56記載の稔性を有するトランスジェニック植物またはそのトランスジェニック子孫植物を、その植物自体または第2の植物と交雑させることを特徴とする植物育種の方法。
【請求項63】
オレオシンole16、グロブリン1、アクチン1、アクチンc1、スクロースシンテターゼ、INOPS、EMB5、グロブリン2、b−32、ADPG−ピロホスホリラーゼ、Ltp1、Ltp2、オレオシンole17、オレオシンole18、アクチン2、花粉特異的タンパク質、花粉特異的ペクテートリアーゼ、葯特異的タンパク質、葯特異的遺伝子RTS2、花粉特異的遺伝子、タペータム特異的遺伝子、タペータム特異的遺伝子RAB24、アンスラニレートシンターゼアルファサブユニット、アルファゼイン、アンスラニレートシンターゼベータサブユニット、ジヒドロジピコリネートシンターゼ、Thi1、アルコールデヒドロゲナーゼ、cab結合タンパク質、H3C4、RUBISCO SS澱粉分岐酵素、ACCase、アクチン3、アクチン7、調節タンパク質GF’14−12、リボソームタンパク質L9、セルロース生合成酵素、S−アデノシル−L−ホモシステインヒドロラーゼ、スーパーオキシドジスムターゼ、Cキナーゼ受容体、ホスホグリセレートムターゼ、根特異的RCc3 mRNA、グルコース−6リン酸イソメラーゼ、ピロホスフェート−フラクトース6−リン酸ホスホトランスフェラーゼ、ユビキチン、ベータ−ケトアシル−ACPシンターゼ、33kDa光系II、酸素発生タンパク質、69kDa空胞ATPaseサブユニット、メタロチオネイン様タンパク質、グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ、ABAおよび成熟誘導様タンパク質、フェニルアラントインアンモニアリアーゼ、アデノシントリホスファターゼS−アデノシル−L−ホモシステインヒドロラーゼ、αチューブリン、cab、PEPCase、R、レクチン、集光性複合体、熱ショックタンパク質、カルコンシンター
ゼ、ゼイン、グロブリン1、ABA、オーキシン−結合タンパク質、UDPグルコースフラボノイドグリコシル−トランスフェラーゼ遺伝子、MPI、オレオシン、アクチン、オペク2およびb70よりなる群から選択されるCoix遺伝子をコードする単離された核酸配列。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8−1】
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【図8−2】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【公開番号】特開2011−101653(P2011−101653A)
【公開日】平成23年5月26日(2011.5.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−291335(P2010−291335)
【出願日】平成22年12月27日(2010.12.27)
【分割の表示】特願2000−548450(P2000−548450)の分割
【原出願日】平成11年5月14日(1999.5.14)
【出願人】(398061625)デカルブ・ジェネティクス・コーポレイション (1)
【氏名又は名称原語表記】DEKALB GENETICS CORPORATION
【Fターム(参考)】