説明

ogc変異体トマトを判別するためのプライマーセット

【課題】トマトのリコペンβ−サイクラーゼ遺伝子が野生型であるか、あるいはogc変異型であるかを判別する方法の提供。
【解決手段】特定な配列の塩基配列を含むオリゴヌクレオチド、および、上記オリゴヌクレオチドと異なる特定な配列の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドから選択される少なくとも1つの、リコペンβ−サイクラーゼ遺伝子が野生型であるか、またはogc変異型であるかを判別するためのプライマーセットを用いて遺伝子増幅を行う。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はogc変異体トマトとogc変異を有しないトマトを判別するためのプライマーセットおよびそれを使用したogc変異体トマトの判別方法に関する。
【背景技術】
【0002】
リコペンβ−サイクラーゼは対称性リコペンに2つの環を加えて二環式β−カロテンを形成する酵素である。トマトの中にはこの酵素をコードする遺伝子に変異を有する個体が知られており(old gold crimson(ogc)変異体)、この変異体はリコペンβ−サイクラーゼの発現が低下しており、その結果、リコペンの量が野生株と比較して増加している(非特許文献1)。リコペンは機能性成分であることから、トマトケチャップや野菜ジュースなどの材料となる加工用トマト品種にはこの変異が導入されているものがよく使用されている。
【0003】
ogc変異の導入は野生株とogc変異体を交配することによってなされるが、従来は、交配によって得られる個体群からogc変異を持つ個体を選別するためには、個体群をある程度育ててから、形質を見て判断されていた。しかしながら、ogc変異は劣性でホモ体にのみ形質が現れるため、F2世代では1/4のみが目的のトマトであり、ある程度育ててから選別することは効率が悪く、より、簡便で正確に判別できる方法が望まれていた。
【0004】
遺伝子解析によって一塩基多型などの遺伝子変異を解析する試みが数多くなされている。
しかしながら、ogc変異は通常アデニン塩基が9つ連続するところ、8つしかないという欠失変異であり、一塩基の違いを長さで判定することは難しく、また、野生型と変異体の一方のみを特異的に増幅できるプライマーの設計も困難であった。
【非特許文献1】Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. vol. 97, No. 20, p11102-11107
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は遺伝子解析によってogc変異体トマトとogc変異を有しないトマトを正確に判別するため方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者は上記課題を解決するために鋭意検討を行った。その結果、変異を含む領域にミスマッチを1個有する配列、すなわち、配列番号18または21の塩基配列を有するプライマーと配列番号19または20の塩基配列を有するプライマーを用いてPCRを行うことにより、効率よくogc変異型遺伝子と野生型遺伝子のそれぞれを選択的に増幅でき、これによりogc変異体トマトとogc変異を有しないトマトを効率よく判別できることを見出し、本発明を完成させた。
【0007】
すなわち、本発明は以下のとおりである。
(1)配列番号18の塩基配列を含むオリゴヌクレオチド、配列番号21の塩基配列を含むオリゴヌクレオチド、配列番号19の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドおよび配列番号20の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドから選択される少なくとも1つの、リコペンβ−サイクラーゼ遺伝子が野生型であるか、またはogc変異型であるかを判別するためのプライマー
(2)配列番号18または21の塩基配列を含むオリゴヌクレオチド、および配列番号19または20の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドを含む、リコペンβ−サイクラーゼ遺伝子が野生型であるか、またはogc変異型であるかを判別するためのプライマーセット。
(3)配列番号18の塩基配列を含むオリゴヌクレオチド、および配列番号20の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドを含む、(2)のプライマーセット。
(4)配列番号21の塩基配列を含むオリゴヌクレオチド、および配列番号19の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドを含む、(2)のプライマーセット。
(5)(1)に記載のプライマーまたは、(2)〜(4)のいずれか一つに記載のプライマーセットを含む、リコペンβ−サイクラーゼ遺伝子が野生型であるか、またはogc変異型であるかを判別するためのキット。
(6)(1)に記載のプライマー、(2)〜(4)のいずれか一つに記載のプライマーセット、または(5)に記載のキットを用いて遺伝子増幅を行うことを特徴とする、リコペンβ−サイクラーゼ遺伝子がogc変異型であるトマト個体を判別する方法。
【発明の効果】
【0008】
本発明のプライマーセットを用いることによりogc変異体トマトとogc変異を有しないトマトを効率よく簡便に判別できる。また、苗の段階でogc変異を持つ個体を選ぶことができるため、選んだものだけを実際に畑で育てることができる。
ogc変異は劣性であるため、野生型と交配した場合、そのF2世代では、ogc変異のホモが1/4、ヘテロが1/2、野生型のホモが1/4の確率で出現するが、実際に必要なのはogc変異のホモだけであるため、これを本発明によって遺伝子診断で選別することにより選抜効率を4倍上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
本発明のプライマーセットは配列番号18または21の塩基配列を含むオリゴヌクレオチド、および配列番号19または20の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドを含む。

野生型リコペンβ−サイクラーゼ遺伝子には、配列番号1:
5'-
atggaagctc ttctcaagcc ttttccatct cttttacttt cctctcctac accccatagg 60
tctattttcc aacaaaatcc ctcttttcta agtcccacca ccaaaaaaaa atcaagaaaa 120
tgtcttctta gaaacaaaag tagtaaactt ttttgtagct ttcttgattt agcacccaca 180
tcaaagccag agtctttaga tgttaacatc tcatgggttg atcctaattc gaatcgggct 240
caattcgacg tgatcattat cggagctggc cctgctgggc tcaggctagc tgaacaagtt 300
tctaaatatg gtattaaggt atgttgtgtt gacccttcac cactctccat gtggccaaat 360
aattatggtg tttgggttga tgagtttgag aatttaggac tggaaaattg tttagatcat 420
aaatggccta tgacttgtgt gcatataaat gataacaaaa ctaagtattt gggaagacca 480
tatggtagag ttagtagaaa gaagctgaag ttgaaattgt tgaatagttg tgttgagaac 540
agagtgaagt tttataaagc taaggtttgg aaagtggaac atgaagaatt tgagtcttca 600
attgtttgtg atgatggtaa gaagataaga ggtagtttgg ttgtggatgc aagtggtttt 660
gctagtgatt ttatagagta tgacaggcca agaaaccatg gttatcaaat tgctcatggg 720
gttttagtag aagttgataa tcatccattt gatttggata aaatggtgct tatggattgg 780
agggattctc atttgggtaa tgagccatat ttaagggtga ataatgctaa agaaccaaca 840
ttcttgtatg caatgccatt tgatagagat ttggttttct tggaagagac ttctttggtg 900
agtcgtcctg ttttatcgta tatggaagta aaaagaagga tggtggcaag attaaggcat 960
ttggggatca aagtgaaaag tgttattgag gaagagaaat gtgtgatccc tatgggagga 1020
ccacttccgc ggattcctca aaatgttatg gctattggtg ggaattcagg gatagttcat 1080
ccatcaacag ggtacatggt ggctaggagc atggctttag caccagtact agctgaagcc 1140
atcgtcgagg ggcttggctc aacaagaatg ataagagggt ctcaacttta ccatagagtt 1200
tggaatggtt tgtggccttt ggatagaaga tgtgttagag aatgttattc atttgggatg 1260
gagacattgt tgaagcttga tttgaaaggg actaggagat tgtttgacgc tttctttgat 1320
cttgatccta aatactggca agggttcctt tcttcaagat tgtctgtcaa agaacttggt 1380
ttactcagct tgtgtctttt cggacatggc tcaaacatga ctaggttgga tattgttaca 1440
aaatgtcctc ttcctttggt tagactgatt ggcaatctag caatagagag cctttgaatg 1500
tgaaaagttt gaatcatttt cttcatttta atttctttga ttattttcat attttctcaa 1560
ttgcaaaagt gagataagag ctacatactg tcaacaaata aactactatt ggaaagttaa 1620
aatatgtgtt tgttgtatgt tattctaatg gaatggattt tgtaaa 1666
-3'
に示すように、下線で示した塩基番号103〜111までアデニン塩基(A)が9個連続するが、

ogc変異型遺伝子(配列番号2):
5'-
atggaagctc ttctcaagcc ttttccatct cttttacttt cctctcctac accccatagg 60
tctattttcc aacaaaatcc ctcttttcta agtcccacca ccaaaaaaaa tcaagaaaat 120
gtcttcttag aaacaaaagt agtaaacttt tttgtagctt tcttgattta gcacccacat 180
caaagccaga gtctttagat gttaacatct catgggttga tcctaattcg aatcgggctc 240
aattcgacgt gatcattatc ggagctggcc ctgctgggct caggctagct gaacaagttt 300
ctaaatatgg tattaaggta tgttgtgttg acccttcacc actctccatg tggccaaata 360
attatggtgt ttgggttgat gagtttgaga atttaggact ggaaaattgt ttagatcata 420
aatggcctat gacttgtgtg catataaatg ataacaaaac taagtatttg ggaagaccat 480
atggtagagt tagtagaaag aagctgaagt tgaaattgtt gaatagttgt gttgagaaca 540
gagtgaagtt ttataaagct aaggtttgga aagtggaaca tgaagaattt gagtcttcaa 600
ttgtttgtga tgatggtaag aagataagag gtagtttggt tgtggatgca agtggttttg 660
ctagtgattt tatagagtat gacaggccaa gaaaccatgg ttatcaaatt gctcatgggg 720
ttttagtaga agttgataat catccatttg atttggataa aatggtgctt atggattgga 780
gggattctca tttgggtaat gagccatatt taagggtgaa taatgctaaa gaaccaacat 840
tcttgtatgc aatgccattt gatagagatt tggttttctt ggaagagact tctttggtga 900
gtcgtcctgt tttatcgtat atggaagtaa aaagaaggat ggtggcaaga ttaaggcatt 960
tggggatcaa agtgaaaagt gttattgagg aagagaaatg tgtgatccct atgggaggac 1020
cacttccgcg gattcctcaa aatgttatgg ctattggtgg gaattcaggg atagttcatc 1080
catcaacagg gtacatggtg gctaggagca tggctttagc accagtacta gctgaagcca 1140
tcgtcgaggg gcttggctca acaagaatga taagagggtc tcaactttac catagagttt 1200
ggaatggttt gtggcctttg gatagaagat gtgttagaga atgttattca tttgggatgg 1260
agacattgtt gaagcttgat ttgaaaggga ctaggagatt gtttgacgct ttctttgatc 1320
ttgatcctaa atactggcaa gggttccttt cttcaagatt gtctgtcaaa gaacttggtt 1380
tactcagctt gtgtcttttc ggacatggct caaacatgac taggttggat attgttacaa 1440
aatgtcctct tcctttggtt agactgattg gcaatctagc aatagagagc ctttgaatgt 1500
gaaaagtttg aatcattttc ttcattttaa tttctttgat tattttcata ttttctcaat 1560
tgcaaaagtg agataagagc tacatactgt caacaaataa actactattg gaaagttaaa 1620
atatgtgttt gttgtatgtt attctaatgg aatggatttt gtaaa 1665
-3'
ではこのアデニン塩基の繰り返しが8個(下線で示した塩基番号103〜112)しかない。
【0010】
したがって、本発明において用いるリコペンβ−サイクラーゼ遺伝子の野生型、ogc変異型とは、上記の配列番号1と2の塩基配列で示すように、リコペンβ−サイクラーゼ遺伝子の塩基番号103(本明細書で記載する塩基番号は、翻訳開始コドンであるatgのaを塩基番号1と数えたものである。)からアデニン塩基(A)が9個連続しているリコペンβ−サイクラーゼ遺伝子を野生型、塩基番号103からアデニン塩基(A)が8個連続しているリコペンβ−サイクラーゼ遺伝子をogc変異型と定義する。本発明のプライマーおよびプライマーセットはこの違いを判別するためのものである。
【0011】
本発明において用いる配列番号18〜21の塩基配列とは、以下の塩基配列を意味する。
5'-AAGACATTTTCTTGATTTTTTvTG-3'(配列番号18)
5'-AAGACATTTTCTTGATTTTTTTvTG-3'(配列番号19)
5'-CTAAGTCCCACCACCAAAAAAAbAT-3'(配列番号20)
5'-CTAAGTCCCACCACCAAAAAAbAT-3'(配列番号21)
vはA(アデニン)、G(グアニン)またはC(シトシン)を表し、bはT(チミン)、GまたはCを表す。
【0012】
配列番号18および配列番号21の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドはogc変異型遺伝子増幅用のプライマーとして用いることができる。
配列番号18の塩基配列は配列番号2の塩基番号102〜125の領域に相補的であるが、3’末端から3つ目の塩基が配列番号2の塩基番号104のAとミスマッチとなるよう、A、G、Cのいずれかとなっている。
配列番号21の塩基配列は配列番号2の塩基番号88〜111の領域に相当するが、3’末端から3つ目の塩基が配列番号2の塩基番号109のAとミスマッチとなるよう、T、G、Cのいずれかとなっている。
【0013】
配列番号19および配列番号20の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドは野生型リコペンβ−サイクラーゼ遺伝子増幅用のプライマーとして用いることができる。
配列番号19の塩基配列は配列番号1の塩基番号102〜126の領域に相補的であるが、3’末端から3つ目の塩基が配列番号1の塩基番号104のAとミスマッチとなるよう、A、G、Cのいずれかとなっている。
配列番号20の塩基配列は配列番号1の塩基番号88〜112の領域に相当するが、3’末端から3つ目の塩基が配列番号1の塩基番号110のAとミスマッチとなるよう、T、G、Cのいずれかとなっている。
【0014】
なお、配列番号18〜21の配列を含むオリゴヌクレオチドのプライマーとしての特異性は5’側に塩基が付加されても変わらないため、配列番号18〜21の配列の5’側に任意の1〜40塩基、好ましくは1〜20塩基が付加されてもよい。
【0015】
配列番号18の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドとして具体的には実施例で示す配列番号5、7、9または11の塩基配列からなるオリゴヌクレオチドが挙げられる。
配列番号21の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドとして具体的には実施例で示す配列番号13の塩基配列からなるオリゴヌクレオチドが挙げられる。
配列番号19の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドとして具体的には実施例で示す配列番号14の塩基配列からなるオリゴヌクレオチドが挙げられる。
配列番号20の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドとして具体的には実施例で示す配列番号6、8、10または12の塩基配列からなるオリゴヌクレオチドが挙げられる。
【0016】
上記のような配列番号18または21の塩基配列を含むogc変異型特異的オリゴヌクレオチドをプライマーとして用いてPCRなどの遺伝子増幅を行い、特異的に遺伝子が増幅されたならば、解析対象のリコペンβ−サイクラーゼ遺伝子はogc変異型であると判別することができる。また、配列番号19または20の塩基配列を含む野生型特異的オリゴヌクレオチドを、プライマーとして用いてPCRなどの遺伝子増幅を行い、特異的に遺伝子が増幅されたならば、解析対象のリコペンβ−サイクラーゼ遺伝子は野生型であると判別することができる。また、上記のogc変異型特異的オリゴヌクレオチドおよび野生型特異的オリゴヌクレオチドの両方で、特異的に遺伝子が増幅されたならば、解析対象のリコペンβ−サイクラーゼ遺伝子はogc変異型と野生型のヘテロ接合体であると判別することができる。よって、上記ogc変異型特異的オリゴヌクレオチドと野生型特異的オリゴヌクレオチドは、それぞれ単独で用いても良いが、組合せて用いることが好ましい。
【0017】
プライマーとして用いる上記ogc変異型特異的オリゴヌクレオチドと野生型特異的オリゴヌクレオチドの組合せについては特に制限されないが、両方のオリゴヌクレオチドを同時に増幅反応系に加えるときは、野生型遺伝子増幅産物とogc変異型遺伝子増幅産物を長さで判別できるようにするために、配列番号18の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドと配列番号20の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドの組み合わせ、または配列番号21の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドと配列番号19の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドの組合せで使用することが好ましい。
【0018】
上記ogc変異型特異的オリゴヌクレオチド及び/または野生型特異的オリゴヌクレオチドを特異的プライマーとして用いて遺伝子増幅を行う場合、これらの特異的プライマーとともに使用するプライマー(対プライマー;特異的プライマーがフォワードプライマーの場合のリバースプライマー、特異的プライマーがリバースプライマーの場合のフォワードプライマー)が必要である。対プライマーは共通領域に設定してもよい。
【0019】
対プライマーは、特異的プライマーとともに使用したときに電気泳動などで判別可能な増幅産物が得られるのであれば、配列番号1においてAが9つ連続する領域(塩基番号103〜111)の5’側または3’側の任意の位置に設定することができる。また、公知のリコペンβ−サイクラーゼ遺伝子の配列に基づいて5’−非翻訳領域や3’−非翻訳領域に設定してもよい。
【0020】
対プライマーは野生型遺伝子増幅用とogc変異型遺伝子増幅用に共通する一種類のプライマーを使用してもよいが、野生型遺伝子増幅産物とogc変異型遺伝子増幅産物を長さで判別するためには、5’側と3’側にそれぞれ一種類ずつ、野生型遺伝子増幅産物とogc変異型遺伝子増幅産物の長さが異なるような位置に設計することが好ましい。
【0021】
対プライマーの例としては、例えば、実施例で示す配列番号3または4の塩基配列を有するオリゴヌクレオチドが挙げられる。配列番号3はリコペンβ−サイクラーゼ遺伝子のオープンリーディングフレーム(ORF)(配列番号1の塩基配列における位置3〜23)に設定されたプライマーであり、配列番号18との間で129bpの増幅産物を、または配列番号19のプライマーとの間で130bpの増幅産物を生じる。配列番号4はリコペンβ−サイクラーゼ遺伝子のORF(配列番号1の564〜584の相補鎖)に設定されたプライマーであり、配列番号20との間で497bpの増幅産物を、または配列番号21のプライマーとの間で496bpの増幅産物を生じる。
【0022】
遺伝子増幅方法は公知の方法が使用できるが、解析対象トマトの苗などから単離されたゲノムDNAを鋳型に使用してPCRを行うことが好ましい。野生型遺伝子増幅反応とogc変異型遺伝子増幅反応は別々の反応系で行ってもよいが、同一反応系で行うことが好ましい。
【0023】
PCRの条件は適宜設定することができるが、特異的に増幅するためにプライマーのアニーリング温度は56〜62℃に設定することが好ましい。プライマーの長さが長くなる場合、さらにアニ−リング温度を上げることが好ましい。
得られた増幅産物を電気泳動などで解析することによって、解析対象のリコペンβ−サイクラーゼ遺伝子が野生型であるか、またはogc変異型であるか、あるいは両者のヘテロであるかを判別することができる。
【0024】
本発明のキットは、上記プライマーセットを含む、リコペンβ−サイクラーゼ遺伝子が野生型であるか、またはogc変異型であるかを判別するためのキットである。本発明のキットは、上記対プライマーをさらに含むことが好ましい。本発明のキットはさらに、DNAポリメラーゼやPCR用バッファーなどのPCR用試薬を含むものであってもよい。
本発明のプライマーセットまたはキットを使用して遺伝子増幅を行うことにより、ogc変異型であるトマト個体を効率よく判別することができる。
【実施例】
【0025】
1.DNAの抽出1
日本デルモンテ社の保有するold gold crimson変異(ogc)をホモでもった育種母本「NDM ogc」の葉からDNA抽出を行った。約300mgの葉とジルコニアボールを1.5ml容量のプラスチックチューブに入れ、−80℃の冷凍庫中で凍結し、多検体細胞破砕装置「ShakeMaster」(バイオメディカルサイエンス社製)で粉砕した。DNA抽出試薬DNAZOL ES(Molecular Research Center社製)を使用し、プロトコールに従って粉砕した葉からDNAを抽出した。DNAは、50μlのTEバッファー(10μg/mlのRNase Aを含む)に溶解し、PCR反応時の鋳型DNAとした。
【0026】
2.DNAの抽出2
ogc変異を保有しないトマト品種「Micro−Tom」とogc変異をヘテロで保有する系統「NDM ogc/+」の葉からDNA抽出を行った。約300mgの葉とジルコニアボールを1.5ml容量のプラスチックチューブに入れ、−80℃の冷凍庫中で凍結し、多検体細胞破砕装置「ShakeMaster」(バイオメディカルサイエンス社製)で粉砕した。粉末に600μlの2%CTAB液(2%w/w臭化セチルトリメチルアンモニウム(CTAB)、0.1Mトリスバッファー、20mM EDTA、1.4M 塩化ナトリウム)と6μlの2−メルカプトエタノールを加えて混合し、56℃で10分間インキュベートした。その後、600μlのクロロホルム−イソアミルアルコールを加えて混合し、さらに、22℃で、20000g、10分間の遠心分離を行った。上層を新しいチューブに移し、600μlのイソプロパノールを加え、混合した。室温で5分間放置した後、22℃で、20000g、10分間の遠心分離を行い、DNAの沈殿を得た。沈殿は、70%エタノールで洗浄した後、50μlのTEバッファー(10μg/mlのRNase Aを含む)に溶解し、PCR反応時の鋳型DNAとした。
【0027】
3.(実施例1)ogc変異を判別するプライマーの設計と変異型遺伝子と野生型遺伝子の検出
ogc変異はリコペン−β−サイクラーゼに生じた突然変異で、翻訳開始点から103塩基目からはじまるAの繰り返しが8回である。野生型の9回よりも1塩基少ないために、遺伝子の機能が失われている。このAの繰り返し数の違いを検出するためのプライマーを設計した。まず、ogc変異を含む領域を増幅する共通プライマーとして、
Ctrl-b_3F:5'-GGAAGCTCTTCTCAAGCCTTT-3'(配列番号3)と
Ctrl-b_584R:5'-TCATGTTCCACTTTCCAAACC-3'(配列番号4)
を設計した。
【0028】
次に、ogc変異を検出する変異型特異的プライマーとして、
ogcR_3C:5'-TCTAAGAAGACATTTTCTTGATTTTTTCTG-3'(配列番号5)
を設計した。変異型特異的プライマーogcR_3Cは、非特異的増幅を抑えるために3’末端から3番目の塩基にミスマッチになるCを配置したものである。変異型特異的プライマーogcR_3Cは、共通プライマーCtrl−b_3Fとの組合せで129bpのDNA断片を増幅できる。
【0029】
野生型の配列を検出する野生型特異的プライマーとして、
ogwtF_3G:5'-CTAAGTCCCACCACCAAAAAAAGAT-3'(配列番号6)
を設計した。プライマーogwtF_3Gは、非特異的増幅を抑えるために3’末端から3番目の塩基にミスマッチになるGを配置したものである。野生型特異的プライマーogwtF_3Gは、共通プライマーCtrl−b_584Rとの組合せで497bpのDNA断片を増幅できる。
【0030】
4種のプライマーogcR_3C、Ctrl−b_3F、ogwtF_3G、Ctrl−b_584Rを混合してPCRを行うことで、鋳型DNAがogc変異を持つか、野生型であるかを判別できる。
【0031】
PCRの鋳型DNAには、ogc変異をホモで保有する系統「NDM ogc」、ogc変異を保有しない系統「Micro−Tom」および「NDM ogc」と「Micro−Tom」のDNAを1:1で混合したものを使用した。PCRの反応溶液は、鋳型DNA1.5μl、3μMプライマー各1μl、10×PCRバッファー1μl、2.5mM dNTPs 0.8μl、DNAポリメラーゼとして5U/μl TaKaRa Taq HS(タカラバイオ社製)0.05μl、および滅菌蒸留水2.65μlを混合したものとした。反応温度条件は、95℃2分間の熱変性後、95℃30秒間・58℃30秒間・72℃45秒間を40サイクル繰り返し、72℃5分間の伸長反応を行うものとした。
【0032】
結果を図1に示す。「Micro−Tom」(図1のMで示されるレーン)では、野生型特異的プライマーogwtF_3Gと共通プライマーCtrl−b_584Rとの組合せで増幅される497bpのDNA断片(図1において矢印で示す野生型)の増幅が認められた。一方、変異型特異的プライマーogcR_3Cと共通プライマーCtrl−b_3Fとの組合せで増幅される129bpのDNA断片の増幅は認められなかった。「NDM ogc」(図1のoで示されるレーン)では、変異型特異的プライマーogcR_3Cと共通プライマーCtrl−b_3Fとの組合せで増幅される129bpのDNA断片(図1において矢印で示すogc突然変異)の増幅が認められた。一方、野生型特異的プライマーogwtF_3Gと共通プライマーCtrl−b_584Rとの組合せで増幅される497bpのDNA断片(図1において矢印で示す野生型)の増幅は認められなかった。「NDM ogc」と「Micro−Tom」のDNAを1:1で混合したもの(図1のM/oで示されるレーン)では、497bpのDNA断片と129bpのDNA断片の両方の増幅が認められた。
【0033】
この結果から、497bpのDNA断片と129bpのDNA断片の増幅の有無を確認することにより、「NDM ogc」、「Micro−Tom」、「NDM ogc:Micro−Tom=1:1」を判別できることが分かった。なお、図1において矢印で示す共通とは、共通プライマーCtrl−b_3FとCtrl−b_584Rとの組合せで増幅される581bp(ogc型)および/または582bp(野生型)のDNA断片を意味する。
【0034】
また、遺伝子型が不明なトマト(サンプルA、B、C、D)からゲノムDNAを単離し、上記プライマーセットを使用してPCRを行った(図2)。
【0035】
遺伝子型が不明なトマトA(図2においてサンプルAで示されるレーン)では、497bpのDNA断片と129bpのDNA断片の両方の増幅が確認された。遺伝子型が不明なトマトB(図2においてサンプルBで示されるレーン)では、497bpのDNA断片の増幅は確認されたが、129bpのDNA断片の増幅は確認されなかった。遺伝子型が不明なトマトC(図2においてサンプルCで示されるレーン)では、497bpのDNA断片の増幅は確認されたが、129bpのDNA断片の増幅は確認されなかった。遺伝子型が不明なトマトD(図2においてサンプルDで示されるレーン)では、497bpのDNA断片と129bpのDNA断片の両方の増幅が確認された。
【0036】
この結果より、サンプルAとDがogc/野生型のヘテロであり、サンプルBとCが野生型のホモであることを判別できた。
【0037】
4.(実施例2)ogc変異を判別するプライマーの設計と変異型遺伝子の検出(ミスマッチ配列の検討)
実施例1に記載した方法により、検出プライマーにミスマッチとなる塩基を加えることで変異の検出に成功した。このときのミスマッチはTに対してG、Aに対してCを配置したものであった。そこで、次にミスマッチの塩基を変更したプライマーを設計し、その効果を検討した。
【0038】
まず、ミスマッチをTに対してC、Aに対してGとして配置したプライマーを設計した。
ogc変異を検出する変異型特異的プライマーとして、
ogcR_3G:5'-TCTAAGAAGACATTTTCTTGATTTTTTGTG-3'(配列番号7)
を、
野生型の配列を検出する野生型特異的プライマーとして、
ogwtF_3C:5'-CTAAGTCCCACCACCAAAAAAACAT-3'(配列番号8)
を設計した。
【0039】
次に、ミスマッチをTに対してA、Aに対してTとして配置したプライマーを設計した。
ogc変異を検出する変異型特異的プライマーとして、
ogcR_3A:5'-TCTAAGAAGACATTTTCTTGATTTTTTATG-3'(配列番号9)
を、
野生型の配列を検出する野生型特異的プライマーとして、
ogwtF_3T:5'-CTAAGTCCCACCACCAAAAAAATAT-3'(配列番号10)
を設計した。
【0040】
実施例1の変異型特異的プライマーogcR_3Cと同様に、変異型特異的プライマーogcR_3 GまたはogcR_3Aは、共通プライマーCtrl−b_3Fとの組合せで129bpのDNA断片を増幅できる。
実施例1の野生型特異的プライマーogwtF_3Gと同様に、野生型特異的プライマーogwtF_3CまたはogwtF_3Tは、共通プライマーCtrl−b_584Rとの組合せで497bpのDNA断片を増幅できる。
【0041】
PCRの鋳型DNAには、ogc変異をホモで保有する系統「NDM ogc」、ogc変異を保有しない系統「Micro−Tom」およびogc変異をヘテロで保有する系統「NDM ogc/+」を使用した。PCRの反応溶液は、5ng/μlの鋳型DNA1.5μl、3μMプライマー各1.5μl、10×PCR バッファー1.5μl、2.5 mM dNTPs 1.2μl、DNAポリメラーゼとして5U/μl TaKaRa Taq HS(タカラバイオ社製)0.075μl、および滅菌蒸留水4.725μlを混合したものとした。反応温度条件は、実施例1と同じとした。
【0042】
プライマーCtrl−b_3F、Ctrl−b_584R、ogcR_3G、ogwtF_3Cを用いてPCRを行った結果を図3に示す。「Micro−Tom」(図3のMで示されるレーン)では、野生型特異的プライマーogwtF_3Cと共通プライマーCtrl−b_584Rとの組合せで増幅される497bpのDNA断片(図3において矢印で示す野生型)の増幅が認められた。一方、変異型特異的プライマーogcR_3Gと共通プライマーCtrl−b_3Fとの組合せで増幅される129bpのDNA断片の増幅は認められなかった。「NDM ogc」(図3のoで示されるレーン)では、変異型特異的プライマーogcR_3Gと共通プライマーCtrl−b_3Fとの組合せで増幅される129bpのDNA断片(図3において矢印で示すogc突然変異)の増幅が認められた。一方、野生型特異的プライマーogwtF_3Cと共通プライマーCtrl−b_584Rとの組合せで増幅される497bpのDNA断片(図3において矢印で示す野生型)の増幅は認められなかった。ogc変異をヘテロで保有する系統「NDM ogc/+」(図1のHで示されるレーン)では、497bpのDNA断片と129bpのDNA断片の両方の増幅が認められた。この結果から、「NDM ogc」、「Micro−Tom」および「NDM ogc/+」を判別できることが分かった。
【0043】
プライマーCtrl−b_3F、Ctrl−b_584R、ogcR_3A、ogwtF_3Tの組み合わせでPCRを行った結果を図4に示す。図3と同様な結果が得られたので、「NDM ogc」、「Micro−Tom」および「NDM ogc/+」を判別できることが分かった。
【0044】
以上のことから、ミスマッチの塩基を変更してもogc変異型と野生型の判別が可能であることが明らかとなった。
【0045】
5.(実施例3)ogc変異を判別するプライマーの設計と変異型遺伝子の検出(プライマー長の検討)
次にプライマー長を検討した。上述の実験で使用したプライマーのプライマー長を伸ばしたプライマーを設計した。
ogc変異を検出する変異型特異的プライマーとして、
ogcR_3G_40bp:5'-TACTTTTGTTTCTAAGAAGACATTTTCTTGATTTTTTGTG-3'(配列番号11)を、
野生型の配列を検出する野生型特異的プライマーとして
ogwtF_3G_30bp:5'-CTTTTCTAAGTCCCACCACCAAAAAAAGAT-3'(配列番号12)
を設計した。
共通プライマーとして、
Ctrl-b_3F_23bp:5'-GGAAGCTCTTCTCAAGCCTTTTC-3'(配列番号22)
Ctrl-b_584R_30bp:5'-TCAAATTCTTCATGTTCCACTTTCCAAACC-3'(配列番号23)
を設計した。
【0046】
プライマーCtrl−b_3F_23bp、Ctrl−b_584R_30bp、ogcR_3G_40bp、ogwtF_3G_30bpを用いてPCRを行った。反応溶液と反応条件は、実施例1の方法に順ずる。
アニーリング温度を62℃としてPCRを行った結果、実施例1、2と同様な結果が得られたので、ogc変異型と野生型を明確に判別することができた(図5)。アニーリング温度を高めることで、40塩基程度の長さを持つプライマーでもogc変異型と野生型を判別できると考えられた。
【0047】
6.(実施例4)ogc変異を判別するプライマーの設計と変異型遺伝子の検出(ogc変異検出プライマーの位置を変異の5’側にした場合)
実施例1〜3では、ogc変異を検出するプライマーは変異の3’側の配列で作製し、野生型の配列を検出するプライマーは、変異の5’側の配列で作製した。そこで、これを逆にし、変異の5’側の配列でogc変異を検出するプライマーを、変異の3’側の配列で野生型の配列を検出するプライマーを作製し、その検出能力を検討した。
【0048】
ogc変異を検出する変異型特異的プライマーとして、
ogcF_3G:5'-CTAAGTCCCACCACCAAAAAAGAT-3'(配列番号13)
を、
野生型の配列を検出する野生型特異的プライマーとして
ogwtR_3G:5'-CTAAGAAGACATTTTCTTGATTTTTTTGTG-3'(配列番号14)
を設計した。
【0049】
実施例1〜3とは反対に、変異型特異的プライマーogcF_3Gは、共通プライマーCtrl−b_584Rとの組合せで496bpのDNA断片を増幅できる。
実施例1〜3とは反対に、野生型特異的プライマーogwtR_3Gは、共通プライマーCtrl−b_3Fとの組合せで130bpのDNA断片を増幅できる。
【0050】
プライマーCtrl−b_3F、Ctrl−b_584R、ogcF_3G、ogwtR_3Gを用いてPCRを行った。反応溶液と反応条件は、実施例1の方法に順ずる。
【0051】
実施例1〜3で示す図1〜5の結果とは反対に、「Micro−Tom」(図6のMで示されるレーン)では、野生型特異的プライマーogwtR_3Gと共通プライマーCtrl−b_3Fとの組合せで増幅される130bpのDNA断片(図6において矢印で示す野生型)の増幅が認められた。一方、変異型特異的プライマーogcF_3Gと共通プライマーCtrl−b_584Rとの組合せで増幅される496bpのDNA断片の増幅は認められなかった。「NDM ogc」(図6のoで示されるレーン)では、変異型特異的プライマーogcF_3Gと共通プライマーCtrl−b_584Rとの組合せで増幅される496bpのDNA断片(図6において矢印で示すogc突然変異)の増幅が認められた。一方、野生型特異的プライマーogwtR_3Gと共通プライマーCtrl−b_3Fとの組合せで増幅される130bpのDNA断片(図6において矢印で示す野生型)の増幅は認められなかった。「NDM ogc/+」(図6のHで示されるレーン)では、496bpのDNA断片と130bpのDNA断片の両方の増幅が認められた。
【0052】
この結果から、これらのプライマーを用いることによってもogc変異型と野生型を明確に判別することができた(図6)。
以上のことから、プライマーを設計する位置を、変異の5’側と3’側で交換しても、変異型遺伝子を判別できることが明らかとなった。
【0053】
7.(比較例1)ogc変異を判別するプライマーの設計と変異型遺伝子の検出
ogc変異を検出する変異型特異的プライマーとして、
ogcF:5'-AAGTCCCACCACCAAAAAAAATC-3'(配列番号15)
を設計した。ogcFは、ogc変異体の配列に完全に一致する配列を有し、配列内にAの8回繰り返しを含む。変異型特異的プライマーogcFは、共通プライマーCtrl−b_584Rとの組合せで494bpのDNA断片を増幅できる。
【0054】
野生型の配列を検出する野生型特異的プライマーとして、
ogwtR:5'-TAAGAAGACATTTTCTTGATTTTTTTTTGG-3'(配列番号16)
を設計した。ogwtRは、野生型の配列に完全に相補的な配列を有し、配列内にAの9回繰り返しを含む。野生型特異的プライマーogwtRは、共通プライマーCtrl−b_3Fとの組合せで128bpのDNA断片を増幅できる。
【0055】
PCRの鋳型DNAには、ogc変異をホモで保有する系統「NDM ogc」を使用した。プライマーには、Ctrl−b_3F、Ctrl−b_584R、ogcF、ogwtRを使用した。PCRの反応溶液は、10ng/μlの鋳型DNA1μl、3μMプライマー各1μl、10×PCR バッファー1μl、2.5mM dNTPs 0.8μl、DNAポリメラーゼとして5U/μl TaKaRa Taq HS(タカラバイオ社製)0.1μl、および滅菌蒸留水3.1μlを混合したものとした。反応温度条件は、95℃2分間の熱変性後、95℃30秒間・56℃30秒間・72℃45秒間を35サイクル繰り返し、72℃7分間の伸長反応を行うものとした。
【0056】
その結果(図7)、ogc変異(494bp)を弱く検出できた(図7において矢印で示すA)ものの、プライマーCtrl−b_3FとogwtRの非特異的PCR産物(128bp)が強く検出された(図7において矢印で示すB)。また、プライマーogcFとogwtRのプライマーダイマーが非常に強く増幅された(図7において矢印で示すC)。
このため、ogcFとogwtRでは、ogc変異のPCRによる検出はできないと考えられた。
【0057】
8.(比較例2)ogc変異を判別するプライマーの設計と変異型遺伝子の検出(ミスマッチ数を2つに増加)
ミスマッチを増やした場合にogc変異を検出できるかどうかを検討した。
ogc変異を検出するプライマーとして
ogcR_3G8C:5'-TCTAAGAAGACATTTTCTTGATCTTTTGTG-3'(配列番号17)
を設計した。ogcR_3G8Cは、3’末端から3塩基目にミスマッチになるGを配置し、加えて、3’末端から8塩基目にミスマッチになるCを配置したものである。変異型特異的プライマーogcR_3G8Cは、共通プライマーCtrl−b_3Fとの組合せで129bpのDNA断片を増幅できる。
野生型特異的プライマーは、ミスマッチ数を1つのogwtF_3Gを用いた。
【0058】
プライマーCtrl−b_3F、Ctrl−b_584R、ogcR_3G8C、ogwtF_3Gを用いてPCRを行った。
反応溶液と反応条件は、実施例2の方法に順ずる。
【0059】
「Micro−Tom」(図8のMで示されるレーン)と「NDM ogc/+」(図8のHで示されるレーン)では、野生型特異的プライマーogwtF_3Gと共通プライマーCtrl−b_584Rとの組合せで増幅される497bpのDNA断片(図8において矢印で示す野生型)の増幅が認められた。しかしながら、変異型特異的プライマーogcR_3G8Cと共通プライマーCtrl−b_3Fとの組合せで増幅される129bpのDNA断片は、認められなかった(図8のoおよびHで示されるレーン)。この結果から、アニーリング温度58℃ではogc変異を検出できない(図8)ことが明らかとなった。なお、データには示していないが、アニーリング温度を下げると非特異的増幅が認められた。
【0060】
したがって、ミスマッチを2つにした場合、プライマーの結合力が低下し、ogc変異を検出することができないと考えられた。
【0061】
〔その他〕
国等の委託研究の成果に係る特許出願(平成17年度独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構「生物系産業創出のための異分野融合研究支援事業」、産業活力再生特別措置法第30条の適用を受けるもの)」
【図面の簡単な説明】
【0062】
【図1】プライマーにogcR_3CとogwtF_3Gを用いたPCRの結果を示す電気泳動写真。Mは「Micro−Tom」、M/oは「NDM ogc:Micro−Tom=1:1」、oは「NDM ogc」を示す。
【図2】プライマーにogcR_3CとogwtF_3Gを用いたPCRの結果を示す電気泳動写真。A〜Dは遺伝子型が不明な解析対象であり、鋳型のわかっている右側3レーンのポジティブコントロールとの比較により、AとDがogc/野生型のヘテロ、BとCが野生型/野生型のホモと判定できた。電気泳動 1.5%アガロース、TBEバッファー、100V、30分間。
【図3】プライマーにogcR_3G、ogwtF_3Cを用いたPCRの結果を示す電気泳動写真。Mは「Micro−Tom」、Hは「NDM ogc/+」、oは「NDM ogc」を示す(以下、同じ)。
【図4】プライマーにogcR_3A、ogwtF_3Tを用いたPCRの結果を示す電気泳動写真。
【図5】プライマーにogcR_3G_40bp、ogwtF_3G_30bpを用いたPCRの結果を示す電気泳動写真。
【図6】プライマーにogcF_3G、ogwtR_3Gを用いたPCRの結果を示す電気泳動写真。
【図7】プライマーにogcFとogwtRを用いたPCRの結果を示す電気泳動写真。
【図8】プライマーにogcR_3G8C、ogwtF_3Gを用いたPCRの結果を示す電気泳動写真。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
配列番号18の塩基配列を含むオリゴヌクレオチド、配列番号21の塩基配列を含むオリゴヌクレオチド、配列番号19の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドおよび配列番号20の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドから選択される少なくとも1つの、リコペンβ−サイクラーゼ遺伝子が野生型であるか、またはogc変異型であるかを判別するためのプライマー。
【請求項2】
配列番号18または21の塩基配列を含むオリゴヌクレオチド、および配列番号19または20の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドを含む、リコペンβ−サイクラーゼ遺伝子が野生型であるか、またはogc変異型であるかを判別するためのプライマーセット。
【請求項3】
配列番号18の塩基配列を含むオリゴヌクレオチド、および配列番号20の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドを含む、請求項2に記載のプライマーセット。
【請求項4】
配列番号21の塩基配列を含むオリゴヌクレオチド、および配列番号19の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドを含む、請求項2に記載のプライマーセット。
【請求項5】
請求項1に記載のプライマーまたは、請求項2〜4のいずれか一項に記載のプライマーセットを含む、リコペンβ−サイクラーゼ遺伝子が野生型であるか、またはogc変異型であるかを判別するためのキット。
【請求項6】
請求項1に記載のプライマー、請求項2〜4のいずれか一項に記載のプライマーセット、または請求項5に記載のキットを用いて遺伝子増幅を行うことを特徴とする、リコペンβ−サイクラーゼ遺伝子がogc変異型であるトマト個体を判別する方法。

【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】
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【公開番号】特開2009−50214(P2009−50214A)
【公開日】平成21年3月12日(2009.3.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−221038(P2007−221038)
【出願日】平成19年8月28日(2007.8.28)
【出願人】(591014710)千葉県 (49)
【出願人】(000104559)日本デルモンテ株式会社 (44)
【Fターム(参考)】