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JP5190928B2 - Phospholipase D-deficient rice line - Google Patents
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Description

本発明は、ホスホリパーゼD欠失性イネ系統に関する。   The present invention relates to a phospholipase D-deficient rice line.

籾から籾殻を取り除いて調製された玄米、および玄米を精米して得られた米ヌカは、米を機能性や健康志向の視点からみた場合、風味成分や栄養成分が豊富に存在する重要な画分であるが、デンプン質やタンパク質よりも酸化しやすい脂質が多く含まれている。脂質が酸化されると、玄米および米ヌカの品質、風味などが低下する。   Brown rice prepared by removing rice husks from rice bran, and rice bran obtained by milling brown rice is an important picture that is rich in flavor and nutritional components when viewed from the perspective of functionality and health. However, it contains more lipids that are easier to oxidize than starch or protein. When the lipid is oxidized, the quality and flavor of brown rice and rice bran are reduced.

脂質の酸化分解は、ホスホリパーゼD(PLD)が、米ヌカ細胞にあるスフェロゾーム(細胞顆粒)膜のホスホジルコリンを加水分解してスフェロゾーム膜を崩壊させ、スフェロゾーム中に蓄積された中性脂質が細胞質へ漏出することにより生じ、中性脂質がリパーゼにより遊離脂肪酸(FFA)に分解される。このFFAは、米の品質、風味などを低下させる原因となる。特に、精白・搗精や粉食のための製粉工程においては、米ヌカ細胞が破壊されるために、脂質の酸化が進行する。そこで、玄米や米ヌカの脂質の酸化を抑える方法が求められていた。   In the oxidative degradation of lipids, phospholipase D (PLD) hydrolyzes phosphodylcholine in the spherosome (cell granule) membrane of rice nuka cells to disrupt the spherosome membrane, and neutral lipid accumulated in the spherosome is cytoplasmic. The neutral lipid is broken down into free fatty acids (FFA) by lipase. This FFA causes the quality and flavor of rice to deteriorate. In particular, in the milling process for whitening, sperm and flour, rice bran cells are destroyed, and lipid oxidation proceeds. Therefore, a method for suppressing the oxidation of brown rice and rice bran lipid has been desired.

例えば、脂質の酸化を抑えて米の貯蔵性を高める方法や米ヌカを安定化する方法がいくつか開発されており、(i)米を15℃程度の冷温で保存する方法(多くの貯蔵倉庫で実施されている)、(ii)高温・高圧の水蒸気でヌカを処理することにより脂質分解酵素を不活性化する方法(特許文献1)、(iii)PLD阻害剤の添加により(トウモロコシ等の)老化・劣化を防止する方法(特許文献2)、(iv)ヌカに水とタンパク質分解酵素を加えて脂質分解酵素を不活性化した後に加熱・脱水処理する方法(特許文献3)、(v)FFA量を測定し、高FFA量の場合に更に精白する方法(特許文献4)等を挙げることができる。   For example, several methods have been developed to increase the storability of rice by suppressing lipid oxidation and to stabilize rice bran. (I) A method of storing rice at a low temperature of about 15 ° C. (many storage warehouses (Ii) a method for inactivating a lipolytic enzyme by treating nuka with high-temperature and high-pressure steam (Patent Document 1), (iii) by adding a PLD inhibitor (such as corn) ) Method of preventing aging / degradation (Patent Document 2), (iv) Method of adding water and proteolytic enzyme to Nuka to inactivate lipolytic enzyme, followed by heating / dehydration treatment (Patent Document 3), (v ) A method of measuring the amount of FFA and further finening when the amount of FFA is high (Patent Document 4) can be mentioned.

しかし、これらの方法や従来行われている方法で米、玄米または米ヌカの劣化を抑制するためには、以下のような施設または技術が必要である。例えば、米の劣化(古米化)を抑えるためには、冷却・保冷施設が必要であり、あるいはFFA量を測定し精白する等の処理を行う必要がある。また、穀粒の劣化を抑制するためにPLDの阻害剤を加えたり、ヌカの劣化を抑えるために加熱やタンパク質分解酵素で脂質分解酵素を不活化する必要がある。これらの処理を行うためには、設備、時間、費用が必要となる。
従って、脂質の酸化分解が抑制されたイネを作出することが望まれている。
However, in order to suppress the deterioration of rice, brown rice, or rice bran using these methods and the conventional methods, the following facilities or techniques are required. For example, in order to suppress the deterioration of rice (old rice), a cooling / cooling facility is required, or it is necessary to measure the amount of FFA and refine it. In addition, it is necessary to add an inhibitor of PLD in order to suppress the deterioration of the grain, or inactivate the lipolytic enzyme with heating or a proteolytic enzyme in order to suppress the deterioration of nuka. In order to perform these processes, equipment, time, and cost are required.
Therefore, it is desired to produce rice in which lipid oxidative degradation is suppressed.

例えば特許文献5には、細胞が産生するリン脂質の組成を変化させるため、アンチセンスベクターを用いてPLD遺伝子の発現を抑制したイネを作出したことが開示されている。このイネでは、公知のPLD遺伝子をターゲットとして、宿主細胞中のPLD遺伝子のmRNAと細胞内でハイブリダイズするmRNAをコードする遺伝子をベクターに組込んで導入することにより、PLD遺伝子の発現が直接抑制されている。   For example, Patent Document 5 discloses that rice in which expression of the PLD gene is suppressed was produced using an antisense vector in order to change the composition of phospholipids produced by cells. In this rice, the expression of the PLD gene is directly suppressed by introducing a gene encoding mRNA that hybridizes in the cell with the mRNA of the PLD gene in the host cell, targeting a known PLD gene. Has been.

特開平11−9207号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-9207 米国特許第6514914号明細書US Pat. No. 6,514,914 特表平8−506720号公報Japanese National Patent Publication No. 8-506720 特開平10−4875号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-4875 再公表WO97/31106号公報Republished WO97 / 31106

本発明の課題は、PLDが欠失された新規のイネ系統、ならびにイネ植物においてPLD欠失性遺伝子の有無を判定する方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a novel rice line from which PLD is deleted and a method for determining the presence or absence of a PLD-deficient gene in a rice plant.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、イネの種子を突然変異原で処理し、その種子を栽培したところ、PLDが欠失された個体を見出し、この個体の後代においてPLD欠失性の遺伝を確認し、PLD欠失性系統として確立することに成功し、そのPLD欠失性イネ系統が有するPLD欠失性遺伝子を同定し、本発明を完成した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor treated rice seeds with a mutagen and cultivated the seeds, and found an individual lacking PLD. The present inventors have succeeded in establishing a PLD-deficient line by confirming the inheritance of PLD-deficient lines, identifying the PLD-deficient gene of the PLD-deficient rice line, and completing the present invention.

本発明の特徴は、要約すると以下の通りである。
(1)PLD欠失性である、イネ系統(受託番号FERM P−21231)、その後代またはその交雑株。
(2)イネの種子を突然変異原で処理し、その種子を栽培して植物体にし、PLD欠失について植物体をスクリーニングすることを含む、PLD欠失性イネ系統の作出方法。
(3)(1)に記載のイネ系統とイネ野生型株を交配し、その種子を栽培して植物体にし、PLD欠失について植物体をスクリーニングすることを含む、PLD欠失性イネ系統の作出方法。
The features of the present invention are summarized as follows.
(1) A rice line (accession number FERM P-21231), progeny or a hybrid thereof that is PLD-deficient.
(2) A method for producing a PLD-deficient rice line, comprising treating rice seeds with a mutagen, cultivating the seeds into plant bodies, and screening the plant bodies for PLD deletion.
(3) A PLD-deficient rice line comprising crossing the rice line described in (1) with a rice wild-type strain, cultivating the seed into a plant body, and screening the plant body for PLD deletion. Production method.

(4)(1)に記載のイネ系統から得た細胞とイネ野生型株から得た細胞を細胞融合し、得られた融合細胞を培養して植物体に再生し、PLD欠失について植物体をスクリーニングすることを含む、PLD欠失性イネ系統の作出方法。
(5)ホスホリパーゼD欠失が、ホスホリパーゼD遺伝子のナンセンス変異によるものである、(2)〜(4)のいずれかに記載の方法。
(6)(1)に記載のPLD欠失性である、イネ系統、その後代またはその交雑株の種子。
(4) The cells obtained from the rice line described in (1) and the cells obtained from the rice wild-type strain are cell-fused, the obtained fused cells are cultured and regenerated into plants, To produce a PLD-deficient rice line.
(5) The method according to any one of (2) to (4), wherein the phospholipase D deletion is caused by a nonsense mutation of the phospholipase D gene.
(6) A rice line, a progeny thereof, or a seed of a hybrid thereof, which is PLD-deficient according to (1).

(7)(6)に記載の種子由来の米粉。
(8)(6)に記載の種子由来の米飯。
(9)調理米飯である、(8)に記載の米飯。
(10)(6)に記載の種子由来の米油。
(11)(6)に記載の種子から米ヌカを得、その米ヌカを搾ることを含む、米油の歩留まりを向上させる方法。
(7) Rice flour derived from the seed according to (6).
(8) Cooked rice derived from the seed according to (6).
(9) The cooked rice according to (8), which is cooked cooked rice.
(10) Rice oil derived from the seed according to (6).
(11) A method for improving the yield of rice oil, comprising obtaining rice bran from the seed according to (6) and squeezing the rice bran.

(12)以下の(a)〜(e)のいずれかである、ホスホリパーゼD欠失性遺伝子。
(a)配列番号4に示される塩基配列において2779番目の塩基のグアニンがアデニンに置換された塩基配列からなるDNAを含むホスホリパーゼD欠失性遺伝子
(b)配列番号4に示される塩基配列において2779番目の塩基のグアニンがアデニンに置換され、かつ該塩基配列において1もしくは数個の塩基が欠失、置換もしくは付加された塩基配列からなるDNAを含むホスホリパーゼD欠失性遺伝子
(c)配列番号4に示される塩基配列において2779番目の塩基のグアニンがアデニンに置換され、かつ該塩基配列に対して95%以上の同一性を有する塩基配列からなるDNAを含むホスホリパーゼD欠失性遺伝子
(d)配列番号4に示される塩基配列において2779番目の塩基のグアニンがアデニンに置換され、かつ該塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAを含むホスホリパーゼD欠失性遺伝子
(e)配列番号22に示される塩基配列からなるDNAを含むホスホリパーゼD欠失性遺伝子
(12) A phospholipase D deletion gene which is any of the following (a) to (e):
(A) a phospholipase D-deleting gene comprising a DNA comprising a base sequence in which the guanine at the 2779th base is replaced with adenine in the base sequence shown in SEQ ID NO: 4 (b) 2779 in the base sequence shown in SEQ ID NO: 4 A phospholipase D deletion gene comprising a DNA having a base sequence in which the guanine of the 2nd base is substituted with adenine and one or several bases are deleted, substituted or added in the base sequence (c) SEQ ID NO: 4 A phospholipase D-deficient gene comprising a DNA comprising a nucleotide sequence having a guanine at the 2779th base in the nucleotide sequence shown in (2) replaced with adenine and having 95% or more identity to the nucleotide sequence (d) In the base sequence shown in No. 4, guanine at the 2779th base is substituted with adenine, and the salt Phospholipase D deletion gene containing DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA comprising a base sequence complementary to the sequence (e) Phospholipase D deficiency containing DNA comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 22 gene

(13)(12)に記載の遺伝子を含む組換えベクター。
(14)(12)に記載の遺伝子を植物細胞に導入して相同組換えを行い、植物を育成することを含む、ホスホリパーゼD欠失性形質転換植物の作出方法。
(15)(13)に記載の組換えベクターを用いてDNAが導入される、(14)に記載の方法。
(16)植物がイネ科植物である、(14)または(15)に記載の方法。
(17)配列番号4に示される塩基配列において、2779番目の塩基のグアニンからアデニンへの変異を検出することを含む、(12)に記載のホスホリパーゼD欠失性遺伝子の有無を判定する方法。
(18)核酸試料について、CAPS法、ドットブロットSNP法、SSCP法、dCAPS法のいずれかの方法によって上記変異を検出する、(17)に記載の方法。
なお、本明細書において、イネ野生型株とは、PLDを有する全てのイネ品種・系統等を含む。
(13) A recombinant vector comprising the gene according to (12).
(14) A method for producing a transgenic plant lacking a phospholipase D deletion, which comprises introducing the gene according to (12) into a plant cell and carrying out homologous recombination to grow the plant.
(15) The method according to (14), wherein DNA is introduced using the recombinant vector according to (13).
(16) The method according to (14) or (15), wherein the plant is a gramineous plant.
(17) A method for determining the presence or absence of a phospholipase D-deficient gene according to (12), which comprises detecting a mutation of the 2779th base from guanine to adenine in the base sequence represented by SEQ ID NO: 4.
(18) The method according to (17), wherein the mutation is detected in the nucleic acid sample by any one of the CAPS method, the dot blot SNP method, the SSCP method, and the dCAPS method.
In the present specification, the rice wild-type strain includes all rice varieties / lines having PLD.

本発明のイネ系統はPLD活性が実質的に欠けていること(本明細書中、「ホスホリパーゼD欠失性」または「PLD欠失性」と称する)から、スフェロゾーム膜の崩壊が少なく、その結果中性脂質の分解が少ない。従って、本発明のイネ系統の種子は、品質を維持したまま長期間の保存が可能であり、PLD阻害剤などを添加しなくても穀粒の劣化を抑制でき、米の貯蔵性の向上と省エネルギー化、低コスト化を推進できる。また、その種子から調製された玄米および米ヌカは、脂質の酸化が抑制され、その米ヌカから米油を製造すれば、歩留まりを向上させることができる。更に、脂質酸化や異臭発生が生じにくい米粉、玄米全粒粉、米油などの製造が可能になる。   Since the rice line of the present invention is substantially lacking in PLD activity (referred to herein as “phospholipase D deficiency” or “PLD deficiency”), there is little disruption of the spherosome membrane, and as a result There is little degradation of neutral lipids. Therefore, the seeds of the rice line of the present invention can be stored for a long period of time while maintaining the quality, can suppress the deterioration of the grain without adding a PLD inhibitor or the like, and improve the storage stability of rice. Energy saving and cost reduction can be promoted. In addition, brown rice and rice bran prepared from the seeds are inhibited from lipid oxidation, and the yield can be improved by producing rice oil from the rice bran. Furthermore, it is possible to produce rice flour, brown rice whole grain flour, rice oil and the like that are less prone to lipid oxidation and off-flavor generation.

また、本発明のPLD欠失性遺伝子を様々な植物に導入することにより、PLD欠失性形質転換植物を作出することができる。   Moreover, a PLD deficient transformed plant can be produced by introducing the PLD deficient gene of the present invention into various plants.

さらに、該遺伝子のナンセンス変異に基づいてPLD欠失性遺伝子の有無を判定することができる。   Furthermore, the presence or absence of a PLD deletion gene can be determined based on the nonsense mutation of the gene.

1.本発明のイネ系統とその作出方法
本発明のイネ系統は、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター(茨城県つくば市東1−1−1中央第6)受託番号FERM P−21231のイネ系統、該イネ系統の自家受粉による後代、および該イネ系統を親としてイネ野生型株と交配または細胞融合して得られた交雑株であってかつPLD欠失性であるイネ系統をも含有する。なお、本明細書において、本発明のイネ系統を03−s108ということがある。
1. Rice system of the present invention and its production method The rice system of the present invention is the rice of the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology patent biological deposit center (6th 1-1-1, Higashi 1-1-1, Tsukuba City, Ibaraki Prefecture) under the accession number FERM P-21231. A line, a progeny of the rice line by self-pollination, and a hybrid line obtained by crossing or cell fusion with a rice wild-type strain with the rice line as a parent, and also contains a rice line that is PLD-deficient . In the present specification, the rice line of the present invention is sometimes referred to as 03-s108.

受託番号FERM P−21231のイネ系統(03−s108)は、例えば人為的突然変異により作出することができる。   The rice line (03-s108) with the deposit number FERM P-21231 can be generated, for example, by artificial mutation.

突然変異原処理に用いるイネはとくに限定されない。イネについては様々な品種、系統が開発されているのでそれらを用いることができる。   The rice used for mutagen treatment is not particularly limited. Since various varieties and lines of rice have been developed, they can be used.

突然変異原処理は、各種変異原性化学物質(アルキル化剤、核酸塩基アナログ、アジ化ナトリウムなど)で処理することにより、また各種放射線(電磁波、紫外線、X線、γ線、粒子線、中性子線、α線、β線、電子、イオンビームなど)を植物に照射することにより行うことができるが、本発明においてはアジ化ナトリウムを用いることが好ましい。例えばイネの種子を1mMのアジ化ナトリウムの溶液(pH3)に約3〜6時間浸漬すればよい。   Mutagen treatment is performed by treating with various mutagenic chemicals (alkylating agents, nucleobase analogs, sodium azide, etc.) and various radiations (electromagnetic waves, ultraviolet rays, X rays, γ rays, particle rays, neutrons). Can be carried out by irradiating a plant with rays, α rays, β rays, electrons, ion beams, etc.). In the present invention, it is preferable to use sodium azide. For example, rice seeds may be immersed in a 1 mM sodium azide solution (pH 3) for about 3 to 6 hours.

アジ化ナトリウム処理後、種子を播種し、育苗する(M1個体)。例えば、M1世代を株別に栽培し、M2世代(種子)を養成して、M2世代種子のPLD欠失について確認し、PLD欠失性突然変異体を選抜する。   After treatment with sodium azide, seeds are sown and raised (M1 individual). For example, the M1 generation is cultivated for each strain, the M2 generation (seed) is cultivated, the PLD deletion of the M2 generation seed is confirmed, and the PLD deletion mutant is selected.

PLD欠失についてのスクリーニングは、例えば、SDS電気泳動や抗PLD抗体を用いたウエスタンブロッティング法、酵素活性測定などで行うことができる。例えば、イネの種子の胚芽をSDS、メルカプトエタノール等を加えたタンパク質抽出緩衝液中で摩砕して、湯浴して(100℃、3分間の処理)抽出タンパク質を変性させる。その後、遠心して、上清をサンプルとする。ポリアクリルアミドゲルにサンプルをアプライし、電気泳動を行う。電気泳動後、分離したタンパク質をメンブレンに転写する。ビオチン、西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼ、RI、フルオレセインなどで標識した抗PLD抗体をメンブレンに適用し、PLDを検出する。また、後述のPLD欠失性遺伝子の有無を判定する方法を用いてもよい。   Screening for PLD deletion can be performed, for example, by SDS electrophoresis, Western blotting using an anti-PLD antibody, enzyme activity measurement, or the like. For example, rice seed germ is ground in a protein extraction buffer containing SDS, mercaptoethanol, etc., and bathed in water (treatment at 100 ° C. for 3 minutes) to denature the extracted protein. Then, it centrifuges and uses a supernatant as a sample. Apply sample to polyacrylamide gel and perform electrophoresis. After electrophoresis, the separated protein is transferred to a membrane. An anti-PLD antibody labeled with biotin, horseradish-derived peroxidase, RI, fluorescein or the like is applied to the membrane to detect PLD. Moreover, you may use the method of determining the presence or absence of the below-mentioned PLD deletion gene.

PLDが検出されなかったM1世代を選抜し、そのM2種子を播種して栽培し、自家受粉によりさらにPLD欠失性の後代を作出することができる。   The M1 generation in which PLD was not detected can be selected, the M2 seeds can be sown and cultivated, and further progeny of PLD deficiency can be created by self-pollination.

また、受託番号FERM P−21231のイネ系統と、イネ野生型株、例えばコシヒカリ、ササニシキ、ひとめぼれ、あきたこまち、ヒノヒカリ、きらら397、日本晴、キヌヒカリ、むつほまれ、カサラス、中国183号などを親として交配して栽培するか、あるいは細胞融合して培養して植物体に再生して、PLD欠失についてスクリーニングし、好ましいイネ野生型株が有している他の形質(良食味性、多収性、耐病性、耐乾燥性、耐低温性、耐高温性、耐薬剤性など)を併せ持つ後代を作出することもできる。   Also, the rice line with the deposit number FERM P-21231 was crossed as a parent with rice wild-type strains such as Koshihikari, Sasanishiki, Hitomebore, Hinohikari, Kirara 397, Nipponbare, Kinuhikari, Mutsuhorare, Kasaras, China No.183. Or cultivated by cell fusion, cultured and regenerated into plants, screened for PLD deficiency, and other traits (good taste, high yield, It is also possible to create a progeny having disease resistance, drought resistance, low temperature resistance, high temperature resistance, chemical resistance, etc.).

交配は、本発明のイネ系統の交配前日の穎花を透かしてみて、葯の先端が穎花の1/2以上に達しているものを除雄の対象とし、他の穎花は切り落としておき、除雄対象の穎花の先端をはさみで切除してピンセットで6本の葯を抜き取り、イネ野生型株の穎花から取り出した葯を除雄した穎花に軽くこすりつけて受粉させて行う(剪穎法)。あるいは、交配前に本発明のイネ系統の開花直前の穂を恒温水槽で43℃に保った温湯に約7分間浸漬し、花粉のみを不稔化し、交配袋をかけ、その日に開花しなかった穎花を切除し、イネ野生型株の穎花から取り出した葯を除雄した穎花に軽くこすりつけて受粉させて行う(温湯除雄法)。   In the crossing, seeing the day before the mating of the rice line of the present invention, the one with the tip of the pod reaching 1/2 or more of the bud is subject to male removal, and other buds are cut off. Cut the tip of the cocoon subject to removal with scissors, remove 6 buds with tweezers, lightly rub the cocoon taken from the rice wild type bud, and pollinate it. Pruning method). Alternatively, before mating, the ear just before flowering of the rice line of the present invention was immersed in warm water kept at 43 ° C. in a constant temperature bath for about 7 minutes, only pollen was sterilized, a mating bag was applied, and no flowering occurred on that day This is done by excising the spikelets and rubbing them lightly on the spiked buds removed from the spikes of wild rice.

細胞融合は、本発明のイネ系統とイネ野生型株の葯、胚盤などからカルスを誘導し、プロトプラストを作製してポリエチレングリコール(PEG)法、エレクトロポレーション法で融合させる。   For cell fusion, callus is induced from the rice strain of the present invention and rice wild-type strains, scutellum, etc., protoplasts are prepared and fused by the polyethylene glycol (PEG) method or electroporation method.

カルス誘導培地には、Murashige Skoog(MS)培地またはLinsmaier Skoog(LS)培地に炭素源としてショ糖などのほか、カルス誘導部位に応じて、例えば2mg/mlの2,4−D、またはNAAやIAAなどのオーキシン、カイネチンなどの植物ホルモンを加える。   The callus induction medium includes, for example, sucrose as a carbon source in the Murashige Skog (MS) medium or Linsmeier Skog (LS) medium, and, for example, 2 mg / ml 2,4-D or NAA or Add auxin such as IAA and plant hormones such as kinetin.

液体培地に植え継いだ培養細胞を、セルラーゼ、MES、CaCl、マンニトール等を含む酵素液で処理してプロトプラストを単離し、洗浄する。 The cultured cells transplanted to the liquid medium are treated with an enzyme solution containing cellulase, MES, CaCl 2 , mannitol, etc. to isolate and wash the protoplasts.

PEG法による細胞融合は、例えば30%PEG6000溶液をプロトプラスト懸濁液に加え、混合し、例えば30℃、10分間培養後、遠心して上澄みを除去する。1%DMSOを含むアルカリ性洗浄液を加え、遠心して上澄みを除去し、更にプロトプラスト培養用培地を加えて洗浄する。   For cell fusion by the PEG method, for example, a 30% PEG 6000 solution is added to the protoplast suspension, mixed, and incubated at 30 ° C. for 10 minutes, for example, and then centrifuged to remove the supernatant. Add an alkaline washing solution containing 1% DMSO, centrifuge to remove the supernatant, and add a protoplast culture medium to wash.

エレクトロポレーション法による細胞融合は、プロトプラスト懸濁液をキュベットに入れ、例えば1000μF、30msec、500V/cmの電気条件で電圧をかけて融合する。   For cell fusion by electroporation, a protoplast suspension is placed in a cuvette and fused by applying a voltage under electrical conditions of, for example, 1000 μF, 30 msec, and 500 V / cm.

融合したプロトプラストは、例えばアガロースビーズ法、ナース培養法などにより培養することができる。具体的には、濃度を調整したプロトプラスト液と、アガロースが入ったプロトプラスト培地(pH5.8、無機塩類、MSビタミン、ショ糖、2,4−Dなどを含む)を混合し、アガロースが固まるまで冷却して、例えば1×10個/mlのプロトプラストが入ったアガロースブロックを作製する。アガロースブロックと、プロトプラスト培地、ナース細胞をシャーレに入れ、培養する。 The fused protoplasts can be cultured by, for example, an agarose bead method or a nurse culture method. Specifically, the protoplast solution adjusted in concentration and a protoplast medium containing agarose (including pH 5.8, inorganic salts, MS vitamins, sucrose, 2,4-D, etc.) are mixed until the agarose is solidified. Cool to make an agarose block containing, for example, 1 × 10 6 cells / ml protoplasts. Agarose block, protoplast medium, and nurse cells are placed in a petri dish and cultured.

培養約10日後、ナース細胞を取り除いてプロトプラスト培地に植え替える。約2週間後、アガロースブロックをプロトプラスト培地と前培養培地(pH5.8、N6改変培地に、MSビタミン、プロリン、カザミノ酸、2,4−D、ショ糖等を加えたもの)を等量混合した培地に植え替え、さらに2週間後、前培養培地に植え替える。   After about 10 days of culture, the nurse cells are removed and replanted in a protoplast medium. About 2 weeks later, agarose block is mixed with protoplast medium and preculture medium (pH 5.8, N6 modified medium with MS vitamin, proline, casamino acid, 2,4-D, sucrose, etc.) The plant is replanted with the prepared medium, and after another 2 weeks, it is replanted with the preculture medium.

得られたプロトプラスト由来コロニーを再分化培地(無機要素、ビタミン、鉄、ショ糖、ソルビトールなどを含む)に置床して2週間ごとに移植し、芽が3cm程度になったらホルモンフリー培地(2,4−D無添加のカルス誘導培地)に移植して栽培し、幼植物を馴化培土に移植して植物体を栽培する。
植物体のPLD欠失についてのスクリーニングは、上記方法と同様に行う。
The obtained protoplast-derived colonies are placed on a regeneration medium (containing inorganic elements, vitamins, iron, sucrose, sorbitol, etc.) and transplanted every 2 weeks. When the buds become about 3 cm, hormone-free medium (2, 4-D additive-free callus induction medium) is transplanted and cultivated, and the young plant is transplanted to the conditioned medium to cultivate the plant body.
Screening for PLD deletion in plants is performed in the same manner as described above.

2.本発明のイネ系統の種子から調製される製品
本発明のイネ系統の種子から、例えば米粉、米飯、調理米飯、米油などを調製することができる。
2. Product Prepared from Seeds of Rice Line of Present Invention From rice seeds of the present invention, for example, rice flour, cooked rice, cooked cooked rice, rice oil and the like can be prepared.

米粉は、玄米、精米などを粒のまま粉砕してもよいし、加熱後粉砕して製造してもよく、特に限定されない。   The rice flour is not particularly limited, and may be obtained by pulverizing brown rice, milled rice, etc. in the form of grains, or by pulverizing after heating.

米飯は、玄米、精米などを通常の方法で炊飯すればよく、ムギを含む麦飯、アズキを含む赤飯なども含まれる。   The cooked rice may be prepared by cooking brown rice, polished rice, etc. in the usual manner, and also includes barley rice containing wheat and red rice containing azuki bean.

調理米飯は、調理、調味された米飯であり、例えば、魚介類や肉、野菜などの具を調味料と炊き込んだ加薬飯、五目飯などの炊き込みご飯、具や調味料を炊飯後に混ぜた混ぜご飯、ピラフ、チャーハン、すし飯、粥などを挙げることができる。   Cooked cooked rice is cooked and seasoned cooked rice, for example, medicinal rice cooked with ingredients such as seafood, meat, and vegetables, cooked rice cooked with gomoku rice, etc., mixed with cooked rice and ingredients after cooking Rice, pilaf, fried rice, sushi rice, rice cake etc. can be mentioned.

米油は、一般的に、米ヌカをヘキサンで抽出し、脱漏、脱ガム、脱酸、脱色等の工程を経て、精製して製造される(油脂・油糧ハンドブック、阿部芳郎監修、幸書房、1988年版参照)。   Rice oil is generally produced by extracting rice bran with hexane and purifying it through processes such as omission, degumming, deoxidation, and decolorization (Oil and oil handbook, supervised by Abe Yoshiro, Koshobo 1988 version).

3.米油の歩留まりを向上させる方法
本発明のイネ系統の種子から得られた米ヌカを米油の原料とすれば、米油の歩留まりを向上させることができる。
3. Method for Improving Yield of Rice Oil If rice bran obtained from rice seeds of the present invention is used as a raw material for rice oil, the yield of rice oil can be improved.

米油の生産において従来のイネの種子を原料に用いた場合、米ヌカに含まれる脂質が分解・酸化されることが大きな原因となって、夏場で約15〜20%、冬場で約5〜10%のロスが生じる。本発明のPLD欠失性イネ系統の種子を原料に用いれば、脂質の分解・酸化が抑えられるので、ロスが少なくなる。   In the production of rice oil, when using conventional rice seeds as a raw material, the fat contained in rice bran is decomposed and oxidized, which is about 15-20% in summer and about 5-5 in winter. A 10% loss occurs. When seeds of the PLD-deficient rice line of the present invention are used as raw materials, lipid degradation and oxidation can be suppressed, so that loss is reduced.

4.PLD欠失性遺伝子
本発明のPLD欠失性遺伝子は、ホスホリパーゼD1(PLD1)遺伝子にナンセンス変異が導入された遺伝子である。なお、PLD1遺伝子は、International Rice Genome Sequencing Project (Nature436:793-800,2005)により公開されているイネゲノム情報から、座乗する染色体を明らかにすることができ、イネの第1染色体上の24.0cMの位置にある。さらに具体的には、マーカーRG472とRG246の間にある(図6参照)。
4). PLD deficient gene The PLD deficient gene of the present invention is a gene in which a nonsense mutation has been introduced into the phospholipase D1 (PLD1) gene. In addition, the PLD1 gene can clarify the chromosome which sits from the rice genome information published by International Rice Genome Sequencing Project (Nature436: 793-800,2005). Located at 0 cM. More specifically, it is between the markers RG472 and RG246 (see FIG. 6).

本発明のPLD欠失性遺伝子は、以下の(a)〜(e)
(a)配列番号4に示される塩基配列において2779番目の塩基のグアニンがアデニンに置換された塩基配列からなるDNAを含むホスホリパーゼD欠失性遺伝子
(b)配列番号4に示される塩基配列において2779番目の塩基のグアニンがアデニンに置換され、かつ該塩基配列において1もしくは数個の塩基が欠失、置換もしくは付加された塩基配列からなるDNAを含むホスホリパーゼD欠失性遺伝子
(c)配列番号4に示される塩基配列において2779番目の塩基のグアニンがアデニンに置換され、かつ該塩基配列に対して95%以上の同一性を有する塩基配列からなるDNAを含むホスホリパーゼD欠失性遺伝子
(d)配列番号4に示される塩基配列において2779番目の塩基のグアニンがアデニンに置換され、かつ該塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAを含むホスホリパーゼD欠失性遺伝子
(e)配列番号22に示される塩基配列からなるDNAを含むホスホリパーゼD欠失性遺伝子
のいずれかである。
The PLD deletion gene of the present invention includes the following (a) to (e):
(A) a phospholipase D-deleting gene comprising a DNA comprising a base sequence in which the guanine at the 2779th base is replaced with adenine in the base sequence shown in SEQ ID NO: 4 (b) 2779 in the base sequence shown in SEQ ID NO: 4 A phospholipase D deletion gene comprising a DNA having a base sequence in which the guanine of the 2nd base is substituted with adenine and one or several bases are deleted, substituted or added in the base sequence (c) SEQ ID NO: 4 A phospholipase D-deficient gene comprising a DNA comprising a nucleotide sequence having a guanine at the 2779th base in the nucleotide sequence shown in (2) replaced with adenine and having 95% or more identity to the nucleotide sequence (d) In the base sequence shown in No. 4, guanine at the 2779th base is substituted with adenine, and the salt Phospholipase D deletion gene containing DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA comprising a base sequence complementary to the sequence (e) Phospholipase D deficiency containing DNA comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 22 One of the genes.

配列番号4に示される塩基配列は、日本晴(イネ品種)のPLD5遺伝子にTos17が挿入された変異系統であるND0052のPLD1遺伝子のDNA配列である。ND0052は、独立行政法人農業生物資源研究所(〒305−8602茨城県つくば市観音台2−1−2)から入手可能である。また、配列番号5に該DNA配列によりコードされるアミノ酸配列を示す。   The base sequence shown in SEQ ID NO: 4 is the DNA sequence of the PLD1 gene of ND0052, which is a mutant strain in which Tos17 is inserted into the PLD5 gene of Nipponbare (rice variety). ND0052 is available from the National Institute for Agrobiological Resources (2-1-2 Kannondai, Tsukuba City, Ibaraki Prefecture 305-8602). SEQ ID NO: 5 shows the amino acid sequence encoded by the DNA sequence.

配列番号4に示される塩基配列の2777〜2779番目の塩基はTGGであり、このコドンはトリプトファンをコードするが、本発明の遺伝子は、該コドン(TGG)から終止コドン(TGA)へのナンセンス突然変異を有しており、PLD欠失性を示す。配列番号4に示される塩基配列によりコードされるアミノ酸配列(配列番号5)において、80番目のアミノ酸が、上記コドン(TGG)によりコードされるトリプトファン(Trp)である。また、本発明のイネ系統03−s108のPLD1遺伝子を配列番号22に示す。配列番号22において、2774〜2776番目の塩基が、上記終止コドン(TGA)に対応する。配列番号22に示される塩基配列によりコードされるアミノ酸配列を配列番号23に示す。   The 2277th to 2779th bases of the base sequence shown in SEQ ID NO: 4 are TGG, and this codon encodes tryptophan. However, the gene of the present invention is nonsense suddenly from the codon (TGG) to the stop codon (TGA). It has a mutation and exhibits PLD deficiency. In the amino acid sequence (SEQ ID NO: 5) encoded by the base sequence shown in SEQ ID NO: 4, the 80th amino acid is tryptophan (Trp) encoded by the codon (TGG). The PLD1 gene of the rice line 03-s108 of the present invention is shown in SEQ ID NO: 22. In SEQ ID NO: 22, the 2774th to 2776th bases correspond to the above stop codon (TGA). The amino acid sequence encoded by the base sequence shown in SEQ ID NO: 22 is shown in SEQ ID NO: 23.

上記「配列番号4に示される塩基配列において1もしくは数個の塩基が欠失、置換もしくは付加された塩基配列」とは、例えば、配列番号4に示される塩基配列の1〜10個、好ましくは1〜5個の塩基が欠失してもよく、配列番号4に示される塩基配列に1〜10個、好ましくは1〜5個の塩基が付加してもよく、あるいは配列番号4に示される塩基配列の1〜10個、好ましくは1〜5個の塩基が他の塩基に置換してもよいことを意味する。   The above “base sequence in which one or several bases are deleted, substituted or added in the base sequence shown in SEQ ID NO: 4” means, for example, 1 to 10 base sequences shown in SEQ ID NO: 4, preferably 1 to 5 bases may be deleted, 1 to 10, preferably 1 to 5 bases may be added to the base sequence shown in SEQ ID NO: 4, or shown in SEQ ID NO: 4 It means that 1 to 10, preferably 1 to 5 bases in the base sequence may be substituted with other bases.

上記「配列番号4に示される塩基配列に対して95%以上の同一性を有する塩基配列」の「同一性」は、95%以上、好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上である。   The “identity” of the “base sequence having 95% or more identity to the base sequence shown in SEQ ID NO: 4” is 95% or more, preferably 98% or more, more preferably 99% or more.

上記「ストリンジェントな条件」とは、いわゆる特異的なハイブリッドが形成され、非特異的なハイブリッドが実質的に形成されない条件をいう。例えば、同一性が高い核酸、すなわち配列番号4に示す塩基配列と95%以上、好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上の同一性を有する塩基配列からなるDNAの相補鎖がハイブリダイズし、それより同一性が低い核酸の相補鎖がハイブリダイズしない条件が挙げられる。より具体的には、ナトリウム塩濃度が15〜750mM、好ましくは50〜750mM、より好ましくは300〜750mM、温度が25〜70℃、好ましくは50〜70℃、より好ましくは55〜65℃、ホルムアミド濃度が0〜50%、好ましくは20〜50%、より好ましくは35〜45%での条件をいう。さらに、ストリンジェントな条件では、ハイブリダイゼーション後の洗浄条件が、通常はナトリウム塩濃度が15〜600mM、好ましくは50〜600mM、より好ましくは300〜600mM、温度が40〜70℃、好ましくは50〜70℃、より好ましくは60〜65℃である。洗浄液には0.1〜0.2%SDSを含むことが好ましい。   The “stringent conditions” refer to conditions under which so-called specific hybrids are formed and non-specific hybrids are not substantially formed. For example, a highly complementary nucleic acid, that is, a complementary strand of DNA comprising a base sequence having 95% or more, preferably 98% or more, more preferably 99% or more identity with the base sequence shown in SEQ ID NO: 4 hybridizes. And a condition in which a complementary strand of a nucleic acid having lower identity does not hybridize. More specifically, the sodium salt concentration is 15 to 750 mM, preferably 50 to 750 mM, more preferably 300 to 750 mM, the temperature is 25 to 70 ° C., preferably 50 to 70 ° C., more preferably 55 to 65 ° C., formamide The condition is that the concentration is 0 to 50%, preferably 20 to 50%, more preferably 35 to 45%. Further, under stringent conditions, the washing conditions after hybridization are usually such that the sodium salt concentration is 15 to 600 mM, preferably 50 to 600 mM, more preferably 300 to 600 mM, and the temperature is 40 to 70 ° C., preferably 50 to It is 70 degreeC, More preferably, it is 60-65 degreeC. The cleaning liquid preferably contains 0.1 to 0.2% SDS.

上記(b)〜(d)の遺伝子の例としては、配列番号4に示される塩基配列における2048番目の塩基のグアニン(G)からアデニン(A)への置換(配列番号5に示されるアミノ酸配列でいえば17番目のアラニン(Ala)からトレオニン(Thr)への変異)が挙げられるが、これに限定されない。上記置換は、本発明のイネ系統03−s108の配列番号22でいえば2045番目の塩基(アデニン)であり、上記変異は、配列番号23でいえば17番目のトレオニンである。   Examples of the above genes (b) to (d) include substitution of 2048th base guanine (G) to adenine (A) in the base sequence shown in SEQ ID NO: 4 (amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 5) For example, a 17th alanine (Ala) to threonine (Thr) mutation) is not limited thereto. The above substitution is the 2045th base (adenine) in SEQ ID NO: 22 of the rice strain 03-s108 of the present invention, and the mutation is the 17th threonine in SEQ ID NO: 23.

本発明のPLD欠失性遺伝子は、上記(a)〜(e)のいずれかの遺伝子の塩基配列に基づいて設計したプライマーを用いて、cDNAライブラリーまたはゲノムDNAライブラリー等由来の核酸を鋳型としたPCR増幅を行うことにより、核酸断片として得ることができる。また、該遺伝子は、上記ライブラリー等由来の核酸を鋳型とし、該遺伝子の一部であるDNA断片をプローブとしてハイブリダイゼーションを行うことにより、核酸断片として得ることができる。あるいは該遺伝子は、化学合成法等の当該技術分野で公知の各種の核酸配列合成法によって、核酸断片として合成することもできる。   The PLD-deficient gene of the present invention uses a primer designed based on the base sequence of any of the genes (a) to (e) above as a template for a nucleic acid derived from a cDNA library or a genomic DNA library. By carrying out PCR amplification as described above, it can be obtained as a nucleic acid fragment. The gene can be obtained as a nucleic acid fragment by performing hybridization using a nucleic acid derived from the above-described library or the like as a template and a DNA fragment that is a part of the gene as a probe. Alternatively, the gene can also be synthesized as a nucleic acid fragment by various nucleic acid sequence synthesis methods known in the art such as chemical synthesis methods.

また、上記塩基の欠失、付加および置換は、遺伝子を当該技術分野で公知の手法によって改変することによって行うことができる。遺伝子に変異を導入するには、例えばKunkel法またはGapped duplex法等により行うことができ、部位特異的突然変異誘発法を利用した変異導入用キット(Mutan-K(タカラバイオ株式会社)、LA PCR in vitro mutagenesis kit(タカラバイオ株式会社))等を用いて変異を導入できる。   In addition, the deletion, addition and substitution of the base can be performed by modifying the gene by a technique known in the art. Mutation can be introduced into a gene by, for example, the Kunkel method or the Gapped duplex method. Mutation introduction kits using site-directed mutagenesis (Mutan-K (Takara Bio Inc.), LA PCR Mutation can be introduced using in vitro mutagenesis kit (Takara Bio Inc.).

5.組換えベクター
植物の形質転換に用いる組換えベクターは、上記(a)〜(e)のいずれかのPLD欠失性遺伝子を適当なベクターに導入することにより構築することができる。ベクターとしては、特に限定されないが、アグロバクテリウムを介して植物に目的遺伝子を導入することができるpBI系、pPZP系、pSMA系のベクター等が好適に用いられる。特にpBI系のバイナリーベクターまたは中間ベクター系が好適に用いられ、例えばpBI121、pBI101、pBI101.2、pBI101.3、pBIG2113等が挙げられる。また、他のベクターとして、植物に遺伝子を直接導入することができるpUC系のベクター、例えばpUC18、pUC19、pUC9等が挙げられる。さらに、カリフラワーモザイクウイルス(CaMV)、インゲンマメモザイクウイルス(BGMV)、タバコモザイクウイルス(TMV)等の植物ウイルスベクターが挙げられる。
5. Recombinant vector A recombinant vector used for plant transformation can be constructed by introducing any of the PLD-deficient genes (a) to (e) described above into an appropriate vector. Although it does not specifically limit as a vector, The vector of pBI type | system | group which can introduce | transduce a target gene into a plant via Agrobacterium, pPZP type | system | group, pSMA type | system | group, etc. are used suitably. In particular, pBI binary vectors or intermediate vector systems are preferably used, and examples thereof include pBI121, pBI101, pBI101.2, pBI101.3, and pBIG2113. Other vectors include pUC vectors that can directly introduce genes into plants, such as pUC18, pUC19, and pUC9. Furthermore, plant virus vectors such as cauliflower mosaic virus (CaMV), kidney bean mosaic virus (BGMV), tobacco mosaic virus (TMV) and the like can be mentioned.

ベクターに目的遺伝子を挿入するには、まず、精製されたDNAを適当な制限酵素で切断し、適当なベクターDNAの制限酵素部位またはマルチクローニングサイトに挿入してベクターに連結する方法等が採用される。   In order to insert a target gene into a vector, first, a method in which the purified DNA is cleaved with an appropriate restriction enzyme, inserted into a restriction enzyme site or a multicloning site of an appropriate vector DNA, and ligated to the vector is employed. The

バイナリーベクター系プラスミドを用いる場合、上記バイナリーベクターの境界配列(LB、RB間)に、目的遺伝子を挿入し、この組換えベクターを大腸菌中で増殖する。次いで、増幅した組換えベクターをアグロバクテリウム・ツメファシエンスGV3101、C58、LBA4404、EHA101、EHA105あるいはアグロバクテリウム・リゾゲネスLBA1334等に、エレクトロポレーション法等により導入し、該アグロバクテリウムを用いて植物への目的遺伝子の導入を行う。   When a binary vector plasmid is used, the target gene is inserted into the boundary sequence (between LB and RB) of the binary vector, and this recombinant vector is propagated in E. coli. Subsequently, the amplified recombinant vector is introduced into Agrobacterium tumefaciens GV3101, C58, LBA4404, EHA101, EHA105, Agrobacterium rhizogenes LBA1334, etc. by electroporation or the like, and the Agrobacterium is used to plant. Introduce the target gene.

また、目的遺伝子が形質転換される植物の核DNAに相同組換えされるように、目的遺伝子の両側に、核DNAに存在する遺伝子の配列を組み込んでもよい。さらに、ベクターには目的遺伝子の上流、内部あるいは下流に、プロモーター(カリフラワーモザイクウイルス(CaMV)35Sプロモーター、イネ由来アクチンプロモーターなど)、エンハンサー(CaMV35Sプロモーター内の上流側の配列を含むエンハンサー領域など)、ターミネーター(ノパリン合成酵素(NOS)遺伝子のターミネーター、CaMV 35S RNA遺伝子のターミネーターなど)、バイナリーベクター系を使用するための複製開始点(TiまたはRiプラスミド由来の複製開始点等)、選択マーカー遺伝子(ハイグロマイシン耐性遺伝子、アンピシリン耐性遺伝子など)等を連結することができる。   Alternatively, the gene sequence present in the nuclear DNA may be incorporated on both sides of the target gene so that the target gene is homologously recombined with the nuclear DNA of the plant to be transformed. Furthermore, in the vector, upstream, inside or downstream of the target gene, promoter (cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter, rice-derived actin promoter, etc.), enhancer (enhancer region including upstream sequence in CaMV35S promoter, etc.), Terminators (such as nopaline synthase (NOS) gene terminator, CaMV 35S RNA gene terminator, etc.), replication origins for using binary vector systems (such as replication origins derived from Ti or Ri plasmids), selectable marker genes (hygroglomerates) A mycin resistance gene, an ampicillin resistance gene, etc.) can be linked.

6.PLD欠失性形質転換植物の作出方法
本発明のPLD欠失性形質転換植物は、上記(a)〜(e)のいずれかの遺伝子または上記組換えベクターを対象植物に導入して相同組換えを行うことにより作出することができる。対象植物としては、PLD欠失性を付与したい植物であれば特に限定されないが、イネ科植物(イネ、トウモロコシ、小麦、大麦など)が好ましく、他に、マメ科植物(大豆、ピーナッツなど)、アブラナ科植物(ナタネなど)が挙げられる。
6). Method for producing PLD-deficient transformed plant The PLD-deficient transformed plant of the present invention is obtained by introducing the gene of any one of (a) to (e) above or the above recombinant vector into a target plant and performing homologous recombination. Can be created by performing. The target plant is not particularly limited as long as it is a plant that wants to impart PLD deficiency, but is preferably a gramineous plant (rice, corn, wheat, barley, etc.), and, in addition, legumes (soybean, peanuts, etc.) Examples include cruciferous plants (eg, rapeseed).

形質転換の対象とする植物材料としては、茎、葉、種子、胚、胚珠、子房、茎頂、葯、花粉等の植物器官・植物組織、これらの切片、未分化のカルス、これを酵素処理して細胞壁を除いたプロトプラスト等の植物培養細胞のいずれであってもよい。また、in planta法の場合、吸水種子や植物体全体を利用できる。   Plant materials to be transformed include plant organs and plant tissues such as stems, leaves, seeds, embryos, ovules, ovary, shoot tips, buds and pollen, sections of these, undifferentiated calli, and enzymes Any of plant cultured cells such as protoplasts, which are treated to remove the cell wall, may be used. In the case of the in planta method, water-absorbing seeds or the whole plant can be used.

遺伝子または組換えベクターの導入は、公知の方法、例えばアグロバクテリウム法、PEG−リン酸カルシウム法、エレクトロポレーション法、リポソーム法、パーティクルガン法、マイクロインジェクション法等が挙げられる。アグロバクテリウム法では、プロトプラストを用いる場合、組織片を用いる場合、および植物体そのものを用いる場合(in planta法)がある。プロトプラストを用いる場合は、TiプラスミドまたはRiプラスミドをもつアグロバクテリウム(それぞれAgrobacterium tumefaciensまたはAgrobacterium rhizogenes)と共存培養する方法、スフェロプラスト化したアグロバクテリウムと融合する方法(スフェロプラスト法)、組織片を用いる場合は、対象植物の無菌培養葉片(リーフディスク)に感染させる方法やカルス(未分化培養細胞)に感染させる等により行うことができる。また、種子あるいは植物体を用いるin planta法を適用する場合、吸水種子、幼植物(幼苗)、鉢植え植物等へのアグロバクテリウムの直接処理等にて実施可能である。これらの植物形質転換法は、「新版 モデル植物の実験プロトコール 遺伝学的手法からゲノム解析まで(監修 島本功 岡田清孝、秀潤社、2001年)」等の記載に従って行うことができる。   Examples of gene or recombinant vector introduction include known methods such as the Agrobacterium method, PEG-calcium phosphate method, electroporation method, liposome method, particle gun method, and microinjection method. In the Agrobacterium method, there are cases where protoplasts are used, tissue pieces are used, and plants themselves are used (in planta method). When using protoplasts, co-culture with Agrobacterium having Ti plasmid or Ri plasmid (Agrobacterium tumefaciens or Agrobacterium rhizogenes, respectively), fusion with spheroplasted Agrobacterium (spheroplast method), tissue When using a piece, it can be carried out by a method of infecting a sterile cultured leaf piece (leaf disc) of a target plant or a callus (undifferentiated cultured cell). In addition, when the in planta method using seeds or plants is applied, it can be carried out by direct treatment of Agrobacterium to water-absorbing seeds, seedlings (seedlings), potted plants and the like. These plant transformation methods can be carried out according to the description such as “Experimental protocol of new model plant from genetic method to genome analysis (supervised by Isao Shimamoto, Kiyotaka Okada, Shujunsha, 2001)”.

遺伝子が植物体に組み込まれたか否かの確認は、PCR法、サザンハイブリダイゼーション法、ノーザンハイブリダイゼーション法、後述のPLD欠失性遺伝子の有無を判定する方法等により行うことができる。あるいは、種々のレポーター遺伝子、例えばベータグルクロニダーゼ(GUS)、ルシフェラーゼ(LUC)、Green fluorescent protein(GFP)、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CAT)、ベータガラクトシダーゼ(LacZ)等の遺伝子を目的遺伝子の下流域に連結したベクターを作製し、該ベクターを導入したアグロバクテリウムを用いて上記と同様にして植物を形質転換させ、該レポーター遺伝子の発現を測定することによっても確認できる。   Whether or not a gene has been incorporated into a plant can be confirmed by a PCR method, a Southern hybridization method, a Northern hybridization method, a method for determining the presence or absence of a PLD-deficient gene described below, and the like. Alternatively, various reporter genes such as beta glucuronidase (GUS), luciferase (LUC), green fluorescent protein (GFP), chloramphenicol acetyltransferase (CAT), beta galactosidase (LacZ), etc. This can also be confirmed by preparing a vector ligated to A, transforming a plant in the same manner as described above using Agrobacterium introduced with the vector, and measuring the expression of the reporter gene.

PLD欠失性遺伝子が組み込まれた形質転換体を選抜して、植物を育成するにあたり、植物培養細胞を形質転換の対象とした場合は、得られた形質転換細胞から形質転換体を再生させる。再生には、既知の組織培養法を用いればよく、当業者であれば容易に行うことができる。植物細胞から植物体への再生については、例えば以下のように行うことができる。   In selecting a transformant in which a PLD deletion gene is incorporated and growing a plant, when a plant cultured cell is a subject of transformation, the transformant is regenerated from the obtained transformed cell. For regeneration, a known tissue culture method may be used, and those skilled in the art can easily perform the regeneration. Regeneration from plant cells to plants can be performed, for example, as follows.

まず、形質転換の対象とする植物材料として植物組織またはプロトプラストを用いた場合、これらを無機要素、ビタミン、炭素源、エネルギー源としての糖類、植物生長調節物質(オーキシン、サイトカイニン、ジベレリン、アブシジン酸、エチレン、ブラシノステロイド等の植物ホルモン)等を加えて滅菌したカルス形成用培地中で培養し、不定形に増殖する脱分化したカルスを形成させる(以下「カルス誘導」という)。このように形成されたカルスをオーキシン等の植物生長調節物質を含む新しい培地に移しかえて更に増殖(継代培養)させる。   First, when plant tissues or protoplasts are used as plant materials to be transformed, these are inorganic elements, vitamins, carbon sources, sugars as energy sources, plant growth regulators (auxin, cytokinin, gibberellin, abscisic acid, The plant is cultured in a callus formation medium sterilized by adding plant hormones such as ethylene and brassinosteroid, etc. to form dedifferentiated callus that grows indefinitely (hereinafter referred to as “callus induction”). The callus thus formed is transferred to a new medium containing a plant growth regulator such as auxin, and further grown (subcultured).

カルス誘導は寒天等の固形培地で行い、継代培養は例えば液体培養で行うと、それぞれの培養を効率よくかつ大量に行うことができる。次に継代培養により増殖したカルスを適当な条件下で培養することにより器官の再分化を誘導し(以下、「再分化誘導」という)、最終的に完全な植物体を再生させる。再分化誘導は、培地におけるオーキシン等の植物生長調節物質、炭素源等の各種成分の種類や量、光、温度等を適切に設定することにより行うことができる。かかる再分化誘導により、不定胚、不定根、不定芽、不定茎葉等が形成され、さらに完全な植物体へと育成させる。あるいは、完全な植物体になる前の状態(たとえばカプセル化された人工種子、乾燥胚、凍結乾燥細胞および組織等)で貯蔵等を行うこともできる。   When callus induction is performed in a solid medium such as agar and subculture is performed in, for example, liquid culture, each culture can be performed efficiently and in large quantities. Next, callus grown by subculture is cultured under appropriate conditions to induce organ redifferentiation (hereinafter referred to as “redifferentiation induction”), and finally a complete plant body is regenerated. Redifferentiation induction can be performed by appropriately setting the type and amount of various components such as plant growth regulators such as auxin and carbon sources, light, temperature, etc. in the medium. By such redifferentiation induction, somatic embryos, somatic roots, somatic shoots, adventitious shoots and the like are formed, and further grown into complete plants. Alternatively, storage or the like can be performed in a state before becoming a complete plant body (for example, encapsulated artificial seeds, dried embryos, freeze-dried cells and tissues).

本発明のPLD欠失性形質転換植物は、上記(a)〜(e)のいずれかの遺伝子を導入した植物体全体、植物体の一部(例えば葉、花弁、茎、根、花粉等)、植物培養細胞(例えばカルス、プロトプラスト等)、種子のいずれをも包含するものである。また、該植物体の有性生殖または無性生殖により得られる子孫の植物体、およびその子孫植物体の一部、培養細胞、種子も包含するものとする。本発明の形質転換植物は、形質転換植物から種子、プロトプラスト等の繁殖材料を取得し、それを栽培または培養することによって量産することができる。   The PLD-deficient transformed plant of the present invention is the whole plant into which any of the genes (a) to (e) is introduced, or a part of the plant (for example, leaves, petals, stems, roots, pollen, etc.) , Plant cultured cells (eg, callus, protoplast, etc.) and seeds are included. Moreover, the plant body of the progeny obtained by the sexual reproduction or asexual reproduction of this plant body, a part of the progeny plant body, a cultured cell, and a seed shall also be included. The transformed plant of the present invention can be mass-produced by obtaining propagation materials such as seeds and protoplasts from the transformed plant and cultivating or culturing them.

7.PLD欠失性遺伝子の有無を判定する方法
本発明の上記(a)〜(e)のいずれかのPLD欠失性遺伝子の有無を判定する方法は、イネ科植物において、配列番号4に示される塩基配列において、2779番目の塩基のグアニン(G)からアデニン(A)への変異、あるいはそれに相当する位置の塩基のナンセンス変異を検出することを含む。
7). Method for Determining Presence / absence of PLD Deletable Gene The method for judging the presence / absence of the PLD-deficient gene of any one of the above (a) to (e) of the present invention is represented by SEQ ID NO: 4 in Gramineae plants. This includes detecting a mutation from guanine (G) to adenine (A) at the 2779th base in the base sequence, or a nonsense mutation of the base at the corresponding position.

核酸試料は、公知の核酸の抽出・精製方法(Murray and Thompson(Nucleic Acid Res.8:4321-4325,1980;またはSambrook, J. et al. (1989):“Molecular Cloning: A Laboratory Manual (2nd Ed.)” Cold Spring Harbor Laboratory, NYなど)に従って行うことができる。例えば、葉などを粉砕した試料にCTABバッファーを加えインキュベートした後、クロロホルム/イソアミルアルコールで抽出を行うことにより核酸試料を得る。また、市販の核酸抽出・精製キットを用いてもよい。   Nucleic acid samples were prepared by known nucleic acid extraction and purification methods (Murray and Thompson (Nucleic Acid Res. 8: 4321-4325, 1980; or Sambrook, J. et al. (1989): “Molecular Cloning: A Laboratory Manual (2nd Ed.) "Cold Spring Harbor Laboratory, NY, etc.) For example, a nucleic acid sample is obtained by adding CTAB buffer to a sample obtained by pulverizing leaves and incubating, followed by extraction with chloroform / isoamyl alcohol. Commercially available nucleic acid extraction / purification kits may also be used.

配列番号4に示される塩基配列における、2779番目の塩基のグアニン(G)からアデニン(A)への変異などのナンセンス変異の検出は、公知のDNA変異(多型)検出方法を用いればよく、特に限定されないが、例えばCAPS法、ドットブロットSNP法、SSCP法、dCAPS法などが挙げられる。   In the base sequence shown in SEQ ID NO: 4, a nonsense mutation such as a mutation from guanine (G) to adenine (A) at the 2779th base may be detected using a known DNA mutation (polymorphism) detection method, Although not particularly limited, for example, CAPS method, dot blot SNP method, SSCP method, dCAPS method and the like can be mentioned.

CAPS(Cleaved Amplified Polymorphic Sequence)法は、DNAの特定の塩基配列部分をPCR(Polymerase Chain Reaction)法で増幅し、増幅産物を制限酵素で切断し、切断されたDNA断片の長さの違いにより変異を検出する方法である(Konieczny and Ausubel Plant J.4:403-410,1993参照)。   In the CAPS (Cleaved Amplified Polymorphic Sequence) method, a specific base sequence portion of DNA is amplified by a PCR (Polymerase Chain Reaction) method, the amplified product is cleaved by a restriction enzyme, and the mutation is caused by the difference in length of the cleaved DNA fragment. (See Konieczny and Ausubel Plant J. 4: 403-410, 1993).

ドットブロットSNP法は、DNA含有試料を、ナイロン膜等にドットブロットし、検出用プローブ(DNA変異に対して特異的にハイブリダイズする塩基配列を有するプローブであって適当な標識物質で標識されたプローブ)と、競合用プローブ(DNA変異に対して野生型である塩基配列に対して特異的にハイブリダイズする塩基配列を有するプローブであって標識されていないプローブ)を、検出用プローブに対して競合用プローブが適当に過剰となる割合(例えば検出用プローブ:競合用プローブ=1:1〜10)で適用し、DNA変異を検出する方法である(Shirasawa et al. 2006 Theor Appl Genet 113, 147-155参照)。   In the dot blot SNP method, a DNA-containing sample is dot-blotted onto a nylon membrane or the like, and a detection probe (a probe having a base sequence that specifically hybridizes to a DNA mutation and labeled with an appropriate labeling substance) Probe) and a competitive probe (probe having a base sequence that specifically hybridizes to a wild-type base sequence against a DNA mutation and not labeled) to the detection probe This is a method of detecting DNA mutation by applying the probe for competition in an appropriate excess ratio (for example, detection probe: competition probe = 1: 1 to 10) (Shirasawa et al. 2006 Theor Appl Genet 113, 147 -155).

SSCP(Singl Strand conformation Polymorphism)法は、DNAの特定の塩基配列部分をPCR法で増幅し、増幅産物を熱変性(加熱、急冷)し、熱変性させた増幅産物をポリアクリルアミドゲルで電気泳動し、電気泳動における移動度の差異(塩基配列のわずかな違いから生ずる熱変性後のDNA高次構造の変化による)によりDNA変異を検出する方法である(Oritaら、Proc. Natl. Acad. Sci. USA86:2766-2770参照)。   In SSCP (Singl Strand conformation Polymorphism) method, a specific nucleotide sequence of DNA is amplified by PCR method, the amplified product is heat denatured (heated and quenched), and the heat denatured amplified product is electrophoresed on polyacrylamide gel. In this method, DNA mutation is detected by a difference in mobility in electrophoresis (due to a change in DNA higher order structure after heat denaturation caused by a slight difference in base sequence) (Orita et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA86: 2766-2770).

dCAPS(derived CAPS)法は、置換された塩基に近接する領域にプライマーを設計し、かつプライマーの一部の塩基にミスマッチを導入することによって増幅産物内に新たな制限酵素部位を作出する方法である(Neffら、Plant J.14:387-392,1998参照)。   The dCAPS (derived CAPS) method is a method in which a primer is designed in a region close to a substituted base, and a new restriction enzyme site is created in the amplification product by introducing a mismatch into a part of the primer. Yes (see Neff et al., Plant J. 14: 387-392, 1998).

本発明のPLD欠失性遺伝子の有無を判定する方法において、例えばCAPS法を用いる場合、配列番号16および配列番号17のプライマーを用い、PCR法により配列番号4に示される塩基配列の2779番目の塩基のGからAへの置換部分を含むDNA断片を増幅し、得られたDNA断片を制限酵素PsrIで切断し、ポリアクリルアミドゲル電気泳動を行い、染色してバンドを検出し、得られたバンドのパターンを比較して、PLD欠失性遺伝子の有無を判定する。   In the method for determining the presence or absence of the PLD-deficient gene of the present invention, for example, when the CAPS method is used, the primers of SEQ ID NO: 16 and SEQ ID NO: 17 are used, and the 2779th position of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 4 is determined by PCR method. Amplify a DNA fragment containing the base G-to-A substitution, cleave the resulting DNA fragment with restriction enzyme PsrI, perform polyacrylamide gel electrophoresis, and stain to detect the band. These patterns are compared to determine the presence or absence of a PLD deletion gene.

配列番号4に示される塩基配列の2779番目の塩基のGからAへの変異は、制限酵素PsrIの認識部位「5’...(N)7TA(N)6GTTC(N)12...3’」(配列番号24)の下線を付されたGに起きているので、PsrIは、配列番号4に示される塩基配列の2779番目の塩基のG(PLD欠失性遺伝子ではAに置換されている)を含むDNA断片に用いる制限酵素として好適である。 The G-to-A mutation at the 2779th base of the base sequence shown in SEQ ID NO: 4 is caused by the recognition site “5 ′... (N) 7 G TA (N) 6GTTC (N) 12. .3 ′ ”(SEQ ID NO: 24) occurs in the underlined G, PsrI is replaced with G at the 2779th base of the base sequence shown in SEQ ID NO: 4 (A in the PLD deletion gene) It is suitable as a restriction enzyme used for DNA fragments containing

本発明のPLD欠失性遺伝子の有無を判定する方法において、例えばドットブロットSNP法を用いる場合、配列番号16および配列番号17のプライマーを用い、PCR法により配列番号4に示される塩基配列の2779番目の塩基のGからAへの置換部分を含むDNA断片を増幅し、ナイロン膜にドットブロットする。野生型(PLD遺伝子)検出用プローブとして配列番号18のプローブ、競合用プローブとして配列番号19のプローブを例えば1:5の割合で混合したものを用いてハイブリダイゼーションを行う。また、変異型(PLD欠失性遺伝子)検出用プローブとして配列番号20のプローブ、競合用プローブとして配列番号21のプローブを例えば1:5の割合で混合したものを用いて、ハイブリダイゼーションを行う。ハイブリダイゼーション後、ドットブロットのシグナルを野生型と変異型とで比較し、PLD欠失性遺伝子の有無を判定する。   In the method for determining the presence or absence of the PLD deletion gene of the present invention, for example, when using the dot blot SNP method, the primers of SEQ ID NO: 16 and SEQ ID NO: 17 are used, and the 2779 of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 4 by PCR method is used. A DNA fragment containing the G-to-A substitution part of the 2nd base is amplified and dot blotted onto a nylon membrane. Hybridization is performed using a probe of SEQ ID NO: 18 as a wild type (PLD gene) detection probe and a mixture of SEQ ID NO: 19 as a competitive probe in a ratio of 1: 5, for example. Further, hybridization is performed using a mixture of the probe of SEQ ID NO: 20 as a probe for detecting a mutant type (PLD deletion gene) and the probe of SEQ ID NO: 21 as a competitive probe in a ratio of 1: 5, for example. After hybridization, the dot blot signal is compared between the wild type and the mutant type to determine the presence or absence of the PLD deletion gene.

上記CAPS法によるバンドのパターンやドットブロットSNP法によるシグナルから、野生型ホモ個体、ヘテロ個体、PLD欠失性遺伝子を有するホモ個体を識別できるので、PLD欠失性形質転換植物の選抜を簡易に行うことができる。   Wild-type homozygous individuals, heterozygous individuals, and homozygous individuals having a PLD-deficient gene can be identified from the band pattern by the CAPS method and the signal by the dot blot SNP method, so that selection of PLD-deficient transformed plants can be easily performed. It can be carried out.

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、これらの実施例は本発明を限定するものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but these examples do not limit the present invention.

[PLD欠失性イネ系統の作出]
変異原処理するイネの種子として、イネの変異系統ND0052の気乾種子を用いた。
[Generation of PLD-deficient rice lines]
As rice seeds to be treated with mutagen, air-dried seeds of rice mutant line ND0052 were used.

種子から枝梗、不稔粒を除き、変異原液(1mMアジ化ナトリウムを含む0.1Mリン酸緩衝液、pH3.0)を調製して、種子25gに対して200mLの変異原液を加え、25℃で6時間振盪した。種子を水道水で3回洗浄した後、種子を催芽させた。   The seed stock and sterilized grains are removed from the seeds, a mutagen solution (0.1 M phosphate buffer containing 1 mM sodium azide, pH 3.0) is prepared, and 200 mL of the mutagen solution is added to 25 g of seeds. Shake for 6 hours at ° C. After the seeds were washed 3 times with tap water, the seeds were germinated.

通常行われている、水稲の苗を育苗する方法で育苗し、苗を1株1本で移植して栽培した。登熟したM1株を、株単位で収穫した。   The seedlings were grown by the usual method of raising rice seedlings, and the seedlings were transplanted and cultivated one by one. The ripened M1 strain was harvested in stock units.

1株当たりM2種子を2粒ずつ無作為に選び、胚芽を取り出し、SDS電気泳動用の抽出緩衝液で胚芽1粒当たり40μLの割合で磨砕した。磨砕液をサンプルとしてSDS電気泳動を行い、分離したタンパク質をPVDF膜に転写した。PLDの検出は、抗PLD抗体を用いたウエスタンブロッティングで行った。抗体は、日本たばこ産業株式会社の好意により分譲されたものを使用した。ウエスタンブロッティングでPLDが検出できないM1株が見出された場合、更に最大10粒をめどにPLDの有無を検討した。もし、PLDが検出できない粒が合計2粒以上あった場合は、M2種子を播種した。なお、ここでPLDが検出できなかったM1株を03−s108と命名した。   Two M2 seeds per strain were randomly selected, and the embryos were taken out and ground at a rate of 40 μL per embryo with an extraction buffer for SDS electrophoresis. SDS electrophoresis was performed using the milled solution as a sample, and the separated protein was transferred to a PVDF membrane. PLD was detected by Western blotting using an anti-PLD antibody. The antibody used was distributed under the courtesy of Japan Tobacco Inc. If PLD by Western blotting can not detect an M1 strain was found was examined whether the PLD further prospect up to 10 grains. If there were 2 or more grains in which PLD could not be detected, M2 seeds were sown. Here, the M1 strain in which PLD could not be detected was named 03-s108.

03−s108のM2株を栽培しM3種子を、また03−s108のM3種子を播種・栽培しM4種子を、それぞれ得た。そして、M3種子およびM4種子中のPLDの有無を、抗PLD抗体を用いたウエスタンブロッティングにより検出した(図1および図2、矢印はPLDを示す)。図1において、レーン1、7は日本晴、レーン2〜6は03−s108のM3種子を示す。03−s108のM3種子の場合、10粒解析したが、全ての粒でPLDを検出できなかった。また、図2において、レーン1、4は日本晴、レーン2はND0052、レーン3は03−s108のM4種子を示し、ここでも03-s108のM4種子のPLDを検出できなかった。   The M2 strain of 03-s108 was cultivated and M3 seeds were sown and the M3 seed of 03-s108 was sown and cultivated to obtain M4 seeds. And the presence or absence of PLD in M3 seed and M4 seed was detected by Western blotting using an anti-PLD antibody (FIGS. 1 and 2, arrows indicate PLD). In FIG. 1, lanes 1 and 7 represent Nipponbare, and lanes 2 to 6 represent 03-s108 M3 seeds. In the case of 03-s108 M3 seed, 10 grains were analyzed, but no PLD could be detected in all grains. In FIG. 2, lanes 1 and 4 are Nipponbare, lane 2 is ND0052, lane 3 is 03-s108 M4 seed, and again, 03-s108 M4 seed PLD was not detected.

以上の結果から、03−s108では玄米中のPLDが欠失しているものと考えられた。03−s108はPLD欠失形質が後代においても確認され、新規なPLD欠失性イネ系統(受託番号FERM P−21231)とした。   From the above results, it was considered that PLD in brown rice was deleted in 03-s108. In 03-s108, a PLD deletion trait was confirmed even in progeny, and a novel PLD deletion rice line (Accession No. FERM P-21231) was used.

[PLD欠失性イネ系統03−s108のPLD酵素活性の測定]
PLD酵素活性の測定は、Uekiら(Plant Cell Physiol.36:903-914,1995)の方法に従って、PLDがホスホジルコリンを分解する機構を指標に評価した。
[Measurement of PLD enzyme activity of PLD-deficient rice line 03-s108]
PLD enzyme activity was measured according to the method of Ueki et al. (Plant Cell Physiol. 36: 903-914, 1995) using the mechanism by which PLD decomposes phosphodylcholine as an indicator.

まず、日本晴、ND0052および03−s108の完熟種子・玄米より、小型精米機パーレストでヌカ・胚芽画分を採取した。これらは、必要な時まで−30℃で保存した。   First, a nuka-germ fraction was collected from ripe seeds / brown rice of Nipponbare, ND0052, and 03-s108 using a small rice milling machine. These were stored at −30 ° C. until needed.

ヌカ・胚芽画分を所定の緩衝液に懸濁後に磨砕して、粗酵素画分と硫安で分画した画分を得た。粗酵素画分、硫安で分画した画分のタンパク質量は、Bio−Radのタンパク質定量試薬により行った。   The Nuka-germ fraction was suspended in a predetermined buffer and then ground to obtain a crude enzyme fraction and an ammonium sulfate fraction. The protein amount of the crude enzyme fraction and the fraction fractionated with ammonium sulfate was determined using a Bio-Rad protein quantification reagent.

ND0052のヌカ・胚芽画分由来の粗酵素画分には日本晴と同程度のPLD活性が認められたが、03−s108ではほとんどPLD活性は認められなかった(表1、図3)。   PLD activity comparable to that of Nipponbare was observed in the crude enzyme fraction derived from the ND0052 Nuka-germ fraction, but almost no PLD activity was observed in 03-s108 (Table 1, FIG. 3).

図3のチューブの番号1、5および7は日本晴、番号2、6および8はND0052、番号3は03−s108のM3種子、番号4は03−s108のM4種子を示す。またチューブの番号1〜4のタンパク質濃度は5mg/ml、番号5〜6は0.05mg/ml、番号7〜8は0.5mg/mlである。   Numbers 1, 5 and 7 of the tube in FIG. 3 are Nipponbare, numbers 2, 6 and 8 are ND0052, number 3 is M3 seed of 03-s108, and number 4 is M4 seed of 03-s108. In addition, the protein concentrations of tubes 1 to 4 are 5 mg / ml, numbers 5 to 6 are 0.05 mg / ml, and numbers 7 to 8 are 0.5 mg / ml.

以上の結果は、03−s108の玄米では、PLDがタンパク質としても、また酵素活性としても欠失していることを示しており、03−s108ではPLDが欠失しているものと考えられた。   The above results indicate that 03-s108 brown rice lacks PLD as both protein and enzyme activity, and it is thought that 03-s108 lacks PLD. .

Figure 0005190928
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[PLD欠失性の遺伝的な解析]
PLD欠失性はどのような遺伝的特性により支配されているかを明らかにするために、03−s108にコシヒカリを交配し、そのF2種子中のPLDの有無をウエスタンブロッティングにより解析した。
[Genetic analysis of PLD deletion]
In order to clarify what genetic characteristics are governed by PLD deficiency, Koshihikari was crossed with 03-s108, and the presence or absence of PLD in the F2 seed was analyzed by Western blotting.

コシヒカリの種子ではPLDが“有”であるのに対して、03−s108種子では“無”であり、従って表2において、コシヒカリ型は“PLD有り”、03−s108型は“PLD無し”を示す。F2種子では、PLDタンパク質の有:無は96粒:32粒であり、3:1に分離した(表2)。従って、PLDの欠失性は劣性の1遺伝子支配であると考えられた。   In Koshihikari seeds, PLD is “Yes”, whereas in 03-s108 seeds, it is “No”. Therefore, in Table 2, Koshihikari type is “With PLD” and 03-s108 type is “No PLD”. Show. In F2 seeds, the presence / absence of PLD protein was 96:32, and the PLD protein was separated into 3: 1 (Table 2). Therefore, it was considered that the deletion of PLD is a recessive one-gene rule.

Figure 0005190928
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F2種子中のPLDタンパク質の有無を調査したタンパク質抽出液より、DNAを抽出した。この抽出したDNAを鋳型にして、PLD5遺伝子へのTos17の挿入の有無を検定するPCRを行った。   DNA was extracted from the protein extract which investigated the presence or absence of PLD protein in F2 seed. Using this extracted DNA as a template, PCR was performed to test whether Tos17 was inserted into the PLD5 gene.

プライマーはAGTGATTTTGCGGTTGTTCC(配列番号1)、CATTTTCAAGCAGCAGGTCA(配列番号2)およびGAGAGCATCATCGGTTACATCTTCTC(配列番号3)を用い、PCR条件は、98℃(2分)を1サイクル、[94℃(1分)−60℃(2分)−72℃(2分)]を30サイクル、[72℃(10分)−10℃(この状態で終了休止)]を1サイクル、で行った。PCR産物をアガロースで分離し、PCR産物の移動度からTos17の挿入の有無を解析した。   The primers used were AGTGATTTTGCCGTTGTTC (SEQ ID NO: 1), CATTTTCAAGCAGCAGGTCA (SEQ ID NO: 2), and GAGAGCATCATCGGTTACACTCTTCTC (SEQ ID NO: 3). PCR conditions were 98 ° C. (2 minutes) -60 ° C. (1 minute) -60 ° C. (1 minute) -60 ° C. 2 minutes) -72 [deg.] C. (2 minutes)] and 30 cycles [72 [deg.] C. (10 minutes) -10 [deg.] C. (end stop in this state)]. PCR products were separated with agarose, and the presence or absence of Tos17 insertion was analyzed from the mobility of the PCR products.

コシヒカリの種子ではTos17の挿入が“無”であるのに対して、03−s108種子では“有”であった。F2種子では、Tos17挿入の無:ヘテロ:有=36粒:56粒:33粒(χ=1.496、p=0.473)であり、Tos17の挿入は1遺伝子の劣性遺伝子支配であることが明らかになった(表3、表中のTos17(−)はTos17挿入無し、Tos17(±)はTos17の挿入に関してヘテロ、Tos17(+)はTos17挿入有り、を示す)。 In Koshihikari seeds, insertion of Tos17 was “absent”, whereas in 03-s108 seeds, it was “present”. In F2 seeds, there is no Tos17 insertion: hetero: Yes = 36 grains: 56 grains: 33 grains (χ 2 = 1.495, p = 0.473), and insertion of Tos17 is a recessive gene rule of one gene (Tos17 (-) in Table 3, no Tos17 insertion, Tos17 (±) is hetero with respect to Tos17 insertion, Tos17 (+) indicates Tos17 insertion)).

Figure 0005190928
Figure 0005190928

次に、上記PCR法により検定されたPLD5遺伝子へのTos17の挿入の有無と、上記ウエスタンブロッティングにより判定されたPLDの有無について、両者の遺伝的な関係を検討した。これら2形質(Tos17の有無/PLDの有無)について無/有:無/無:有/有:有/無が約9:3:3:1に分離したので、Tos17挿入およびPLDタンパク質無しの特性は2つの独立な劣性遺伝子により支配されると推定された。つまり、Tos17の挿入とは無関係にPLDタンパク質の有無が決定されると考えられた(表4、表中のTはTos17挿入無し、tはTos17挿入有り、PはPLD有り、pはPLD無し、を示す)。   Next, the genetic relationship between the presence or absence of Tos17 insertion into the PLD5 gene tested by the PCR method and the presence or absence of PLD determined by the Western blotting was examined. About these two traits (presence / absence of Tos17 / presence / absence of PLD) No / Yes: No / No: Yes / Yes: Yes / No separated at about 9: 3: 3: 1, so characteristics of Tos17 insertion and no PLD protein Was estimated to be dominated by two independent recessive genes. That is, it was considered that the presence or absence of the PLD protein was determined regardless of the insertion of Tos17 (Table 4, T in the table had no Tos17 insertion, t had Tos17 insertion, P had PLD, p had no PLD, Showing).

Figure 0005190928
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[スフェロゾームの顕微鏡観察]
各品種系統(日本晴、ND0052および03−s108)のヌカ・胚芽画分より、スフェロゾーム画分および粗酵素画分を調製した。調製は、高野克己らの方法(日本食品工業学会誌,36:468-474,1987)に従った。
[Microscopic observation of spherosomes]
A spherosome fraction and a crude enzyme fraction were prepared from the Nuka germ fraction of each variety line (Nipponbare, ND0052 and 03-s108). The preparation was carried out according to the method of Katsumi Takano et al. (Journal of the Japan Food Industry Association, 36: 468-474, 1987).

スフェロゾーム画分に粗酵素画分を加え、35℃、処理後0時間、6時間、24時間後に光学顕微鏡を用いて観察した。   The crude enzyme fraction was added to the spherosome fraction and observed using an optical microscope at 35 ° C., 0 hours, 6 hours and 24 hours after the treatment.

図4は、日本晴(パネルA、B、C)および03−s108(パネルD、E、F)のヌカ・胚芽画分より調製したスフェロゾームに、日本晴より調製した粗酵素画分をパネルB、Eのスフェロゾームに添加し、03−s108より調製した粗酵素画分をパネルC、Fのスフェロゾームに添加し、あるいは緩衝液をパネルA、Dをスフェロゾームに添加して、6時間、35℃で振とうしたときのスフェロゾームの構造を示す(光学顕微鏡を用いて200倍で観察)。   FIG. 4 shows the crude enzyme fraction prepared from Nipponbare on the spherosome prepared from the Nuka-germ fraction of Nipponbare (Panels A, B, C) and 03-s108 (Panels D, E, F). Add the crude enzyme fraction prepared from 03-s108 to the spherosomes of panels C and F, or add the buffer solutions to the spherosomes and shake for 6 hours at 35 ° C. The structure of the spherosome is shown (observed at 200 times using an optical microscope).

日本晴のスフェロゾームでは、粗酵素画分添加時点(処理後0時間)や緩衝液添加の場合(パネルA)でもスフェロゾーム膜の融合が認められた(図4の矢印は融合したスフェロゾームを示す)。緩衝液または粗酵素画分を添加したことによる日本晴スフェロゾーム膜融合の程度は「日本晴粗酵素>>03−s108粗酵素>緩衝液」(パネルB>>パネルC>パネルA)の順であった。   In the Nipponbare spherosome, fusion of the spherosome membrane was observed even when the crude enzyme fraction was added (0 hour after treatment) or when the buffer solution was added (panel A) (the arrow in FIG. 4 indicates the fused spherosome). The extent of the Nipponbare Spherosome membrane fusion by adding the buffer or crude enzyme fraction was in the order of “Nipponbare Enzyme >> 03-s108 Crude Enzyme> Buffer” (Panel B >> Panel C> Panel A). .

03−s108のスフェロゾームに緩衝液または粗酵素画分を添加した場合も、各添加試料による融合の効果は「日本晴>>03−s108>緩衝液」(パネルE>>パネルF>パネルD)であった。   Even when a buffer solution or a crude enzyme fraction was added to 03-s108 spherosomes, the fusion effect of each added sample was “Nippon Hare >> 03-s108> buffer solution” (panel E >> panel F> panel D). there were.

また、日本晴と03−s108のスフェロゾーム画分に緩衝液を添加した場合、スフェロゾームの融合程度は「日本晴>>03−s108」(パネルA>>パネルD)であった。日本晴と03−s108のスフェロゾーム画分に日本晴の粗酵素画分を添加した場合、スフェロゾーム膜の融合程度は「日本晴>>03−s108」(パネルB>>E)であった。日本晴と03−s108のスフェロゾーム画分に03−s108の粗酵素画分を添加した場合も、スフェロゾーム膜の融合程度は「日本晴>>03−s108」(パネルC>>パネルF)であった。なお、処理後24時間においても、処理後6時間と同様の結果が得られた(データは示さず)。また、日本晴のスフェロゾームとND0052のスフェロゾームの膜の融合に関し、顕著な品種・系統間差は認められなかった。   Further, when a buffer solution was added to the Nipponbare and 03-s108 spherosome fractions, the degree of fusion of the spherosomes was “Nipponbare → 03-s108” (panel A >> panel D). When the Nipponbare crude enzyme fraction was added to the Nipponbare and 03-s108 spherosome fractions, the degree of fusion of the spherosome membrane was "Nipponbare >> 03-s108" (panel B >> E). When the crude enzyme fraction of 03-s108 was added to the Nipponbare and 03-s108 spherosome fractions, the degree of fusion of the spherosome membrane was “Nippon Hare >> 03-s108” (panel C >> panel F). In addition, also in 24 hours after a process, the result similar to 6 hours after a process was obtained (data not shown). In addition, regarding the fusion of the Nipponbare spherosome and the ND0052 spherosome membrane, there was no significant difference between cultivars and strains.

以上の結果は、PLDを含む日本晴またはND0052の粗酵素画分をスフェロゾーム画分へ添加することにより、PLDがスフェロゾーム膜のホスファチジルコリンを分解し、結果的にスフェロゾーム膜の融合が生じること、日本晴のスフェロゾームにはPLDが吸着している可能性が高いことを示していると考えられた。   The above results indicate that by adding the crude enzyme fraction of Nipponbare or ND0052 containing PLD to the spherosome fraction, PLD decomposes the phosphatidylcholine of the spherosome membrane, resulting in fusion of the spherosome membrane, and the spherosome of Nipponbare. It is considered that PLD is highly likely to be adsorbed.

[マイクロサテライトマーカーによる連鎖分析]
実施例1でPLD欠失性系統03−s108を見出すために用いられたポリクローナル抗体は、コシヒカリの種子のPLD1タンパク質に対する抗体である。そのPLD1遺伝子はNCBIのアクセッションナンバーAB001920で登録されているので、PLD欠失性の変異がPLD1遺伝子の変異に由来しているかを明らかにするために、コシヒカリと03−s108を交配し、そのF2集団を用いて連鎖分析を行った。
[Linkage analysis with microsatellite markers]
The polyclonal antibody used to find the PLD-deficient line 03-s108 in Example 1 is an antibody against the PLD1 protein of Koshihikari seeds. Since the PLD1 gene is registered under NCBI accession number AB001920, Koshihikari and 03-s108 were crossed to clarify whether the PLD deletion mutation was derived from the PLD1 gene mutation. Linkage analysis was performed using the F2 population.

PLD遺伝子を有するコシヒカリ型ホモの種子には、PLDが含まれるため、ウェスタンブロット分析ではシグナルが検出される。それに対し、PLD欠失性遺伝子を有する03−s108型ホモの種子には、PLDは含まれないため、ウェスタンブロット分析ではシグナルが検出されない。また、PLD欠失性遺伝子がヘテロの種子には、PLDが含まれるため、ウェスタンブロット分析ではシグナルが検出されるが、その自殖種子では、コシヒカリ型ホモ、ヘテロ、03−s108型ホモに分離するため、ウェスタンブロット分析でシグナルが検出される種子とシグナルが検出されない種子に分離する。   Since Koshihikari homozygous seeds having a PLD gene contain PLD, signals are detected by Western blot analysis. On the other hand, since the PLD is not contained in the 03-s108 homozygous seed having the PLD deletion gene, no signal is detected by Western blot analysis. In addition, since seeds heterozygous for the PLD deletion contain PLD, signals are detected by Western blot analysis, but in the self-grown seeds, Koshihikari type homozygous, heterozygous, and 03-s108 type homozygous are separated. Therefore, it separates into seeds in which signals are detected by Western blot analysis and seeds in which signals are not detected.

44個体のF2植物に実ったF3種子の胚芽抽出物をそれぞれ複数用いて、PLDの有無をウェスタンブロット分析で検出することによる後代検定により、F2植物の表現型を決定した。   Phenotypes of F2 plants were determined by progeny tests by detecting the presence or absence of PLD by using a plurality of embryo extracts of F3 seeds grown in 44 F2 plants and detecting the presence or absence of PLD.

連鎖分析には、International Rice Genome Sequencing Project(Nature436:793-800,2005)により公開されているマイクロサテライトマーカーのうち、PLD遺伝子の近傍に座乗するRM3453(短腕側から25.0cMに存在)を用いた。44個体のF2植物の葉からMurray and Thompson(Nucleic Acid Res.8:4321-4325,1980)の方法によりDNAを抽出し、これを鋳型としてPCRを行った。プライマーは、CTAAATGACAAAAGATAGCA(配列番号6)およびAAATTCTGACTTGTATGACA(配列番号7)を用いた。PCR条件は94℃(1分)を1サイクル、[94℃(30秒)―55℃(30秒)―72℃(30秒)]を40サイクル、[72℃(10分)―10℃(この状態で終了休止)]を1サイクルで行った。PCR産物を8%のポリアクリルアミドゲル(アクリルアミド:ビス=19:1)で分離し、PCR産物の移動度の差からそれぞれのDNAマーカーの遺伝子型を決定した。   For linkage analysis, among the microsatellite markers published by the International Rice Genome Sequencing Project (Nature436: 793-800, 2005), RM3453 that sits in the vicinity of the PLD gene (present at 25.0 cM from the short arm side) Was used. DNA was extracted from the leaves of 44 F2 plants by the method of Murray and Thompson (Nucleic Acid Res. 8: 4321-4325, 1980), and PCR was performed using this as a template. CTAAAATGACAAAAGATAGGCA (SEQ ID NO: 6) and AAATTCTGACTTGTATGCA (SEQ ID NO: 7) were used as primers. PCR conditions were 94 ° C (1 minute) for 1 cycle, [94 ° C (30 seconds)-55 ° C (30 seconds)-72 ° C (30 seconds)] for 40 cycles, [72 ° C (10 minutes)-10 ° C ( In this state, the end pause) was performed in one cycle. PCR products were separated on an 8% polyacrylamide gel (acrylamide: bis = 19: 1), and the genotype of each DNA marker was determined from the difference in mobility of the PCR products.

ウェスタンブロット分析の結果、F2植物では、PLD欠失性の表現型がコシヒカリ型ホモ:ヘテロ:03−s108型ホモが12:19:13(χ=0.864,P=0.649)の分離比を示した。 As a result of Western blot analysis, in F2 plants, the PLD-deficient phenotype was Koshihikari type homo: hetero: 03-s108 type homo: 12: 19: 13 (χ 2 = 0.864, P = 0.649) The separation ratio is shown.

マイクロサテライトマーカーRM3453での分析では、コシヒカリ型ホモ:ヘテロ:03−s108型ホモが13:17:14の分離比を示し、PLD欠失性との組換え個体は4個体だった(図5の星印)。組換え値は、1×4/(44×2)=4.5cMであった。すなわち、PLD欠失性遺伝子は、RM3453の近傍に座乗し、遺伝距離はRM3453から4.5cMであることが明らかになった(図6)。   In the analysis with the microsatellite marker RM3453, Koshihikari type homo: hetero: 03-s108 type homo showed a segregation ratio of 13:17:14, and there were 4 recombinant individuals with PLD deficiency (FIG. 5). Asterisk). The recombination value was 1 × 4 / (44 × 2) = 4.5 cM. That is, it was revealed that the PLD deletion gene sits in the vicinity of RM3453 and the genetic distance is 4.5 cM from RM3453 (FIG. 6).

[PLD欠失性遺伝子の塩基配列の決定]
PLD欠失性がPLD1遺伝子の変異によるものであるかを調査するため、03−s108のPLD遺伝子のエキソン部分の塩基配列を決定した。PLD1遺伝子の長さは約6000塩基であり、1組のプライマー対を用いたPCRでは全長の増幅が困難であるため、PLD遺伝子を4つの領域(PLD−1から4)に分けた。03−s108のゲノムDNAを鋳型としてPCRを行い、それぞれの増幅断片の塩基配列を決定した。プライマーは、PLD−1領域にはCGACGGACAGATACTTCTACCC(配列番号8)とCAAACAAGAAATGGCCAAGC(配列番号9)、PLD−2領域にはGTGTGTGATGTGTGCTTGTGTC(配列番号10)とTGGGTACTGTCGAGTGTCCTAA(配列番号11)、PLD−3領域にはACCTTGGTTAGGGACTCCAATC(配列番号12)とGGGAAGCATGACTTCAACTTAG(配列番号13)、PLD−4領域にはGAAGTCATGCTTCCCTTTACTC(配列番号14)とACGAGCCATAAACAATCACACC(配列番号15)を用いた。さらに、PLD1遺伝子(約6000塩基)の全塩基配列を決定するため、プライマーGGTGTGAGGCTTCAAACCTAG(配列番号25)とAGAGCAAGAGCAAAGACGAGTA(配列番号26)、プライマーCATTTTCCATCACATCAACT(配列番号27)とAAGAAGAAGGGGAGCAGA(配列番号28)、プライマーCGAGGAGGGAGCCAAATCCA(配列番号29)とCTCAGGGGTATCAGGGAACC(配列番号30)、プライマーCTGTGTGTGATGTGTGCTT(配列番号31)とTGAACAATGCTGCCTGAG(配列番号32)、プライマーGGGATGTTCTTTACAATTTCG(配列番号33)とAACAGATGATGAATGCCATGT(配列番号34)、プライマーCTGGCAAAGGAGAACAATG(配列番号35)とCAACAACGCTAAACAGTAG(配列番号36)とTCTTCTGCTCTCTAAATCTG(配列番号37)を用いた。PCR条件は94℃(1分)を1サイクル、[98℃(10秒)―68℃(1分)]を35サイクル、[72℃(3分)―4℃(この状態で終了休止)]を1サイクルで行った。得られたDNA断片をQIAquick Gel Extraction Kit(QIAGEN社製)で精製した。これを鋳型としてダイターミネーター法による反応を行い、ABI社製のDNAシークエンサーで塩基配列を決定した。得られた03−s108の塩基配列を配列番号22に示し、該塩基配列によりコードされるアミノ酸を配列番号23に示す。
[Determination of nucleotide sequence of PLD deletion gene]
In order to investigate whether the PLD deletion property is due to the mutation of the PLD1 gene, the base sequence of the exon part of the PLD gene of 03-s108 was determined. Since the length of the PLD1 gene is about 6000 bases and it is difficult to amplify the full length by PCR using one pair of primer pairs, the PLD gene was divided into four regions (PLD-1 to 4). PCR was performed using the genomic DNA of 03-s108 as a template, and the base sequence of each amplified fragment was determined. Primers are CGACGGACAGATACTCTCTACCC (SEQ ID NO: 8) and CAAACAAGAAATGGCCAAAGC (SEQ ID NO: 9) in the PLD-1 region, GTGTGTGATGTGTGCTCTGTGTTACTGACTGTGTGTCTGACTGATGTGTCTGACTGATGTGTCTGACTGATGTGTCTGACTG (SEQ ID NO: 12) and GGGAAGCATGAACTTCAACTTAG (SEQ ID NO: 13), and GAAGTCCATGCTCCCCTTTACTC (SEQ ID NO: 14) and ACGAGCCATAAACAACATACCACC (SEQ ID NO: 15) were used for the PLD-4 region. Furthermore, in order to determine the entire base sequence of the PLD1 gene (about 6000 bases), primers GGTGTGAGGCCTCAAAACCTAG (SEQ ID NO: 25) and AGAGCAAGAGCAAAGACGAGTA (SEQ ID NO: 26), primers CATTTCTCCATCACATCAACT (SEQ ID NO: 27) and AAGAAGAGGGGAGCAGA (G) (SEQ ID NO: 29) and CTCAGGGGTATCAGGGAACC (SEQ ID NO: 30), primers CTGTGTGGTGATGTGTCTT (SEQ ID NO: 31) and TGAACAATGCTGCCTTGAG (SEQ ID NO: 32), primers GGGATGTTCTTTACAATTTGC (SEQ ID NO: 33) and AAGAGATGATGA CCATGT (SEQ ID NO: 34), was used TCTTCTGCTCTCTAAATCTG (SEQ ID NO: 37) and primer CTGGCAAAGGAGAACAATG (SEQ ID NO: 35) CAACAACGCTAAACAGTAG (SEQ ID NO: 36). PCR conditions are 94 ° C (1 minute) for 1 cycle, [98 ° C (10 seconds)-68 ° C (1 minute)] for 35 cycles, [72 ° C (3 minutes)-4 ° C (stop in this state)] Was performed in one cycle. The obtained DNA fragment was purified with QIAquick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN). Reaction was performed by the dye terminator method using this as a template, and the base sequence was determined with a DNA sequencer manufactured by ABI. The obtained base sequence of 03-s108 is shown in SEQ ID NO: 22, and the amino acid encoded by the base sequence is shown in SEQ ID NO: 23.

03−s108の塩基配列(配列番号22)を、ND0052のPLD1の塩基配列(配列番号4)と比較した。なお、ND0052のPLD1の塩基配列は日本晴のPLD1の塩基配列と同じである。   The base sequence of 03-s108 (SEQ ID NO: 22) was compared with the base sequence of PLD1 of ND0052 (SEQ ID NO: 4). The base sequence of PLD1 of ND0052 is the same as the base sequence of PLD1 of Nipponbare.

ND0052のPLD1遺伝子の塩基配列(配列番号4)の2779番目の塩基のグアニン(G)が、03−s108ではアデニン(A)に変異していた(配列番号22の2776番目の塩基に該当)。この変異は、第3エキソンのトリプトファンを指定するコドン(TGG)を終止コドン(TGA)へと変異させるナンセンス変異であった。   The guanine (G) of the 2779th base in the base sequence of the ND0052 PLD1 gene (SEQ ID NO: 4) was mutated to adenine (A) in 03-s108 (corresponding to the 2776th base of SEQ ID NO: 22). This mutation was a nonsense mutation that mutates the codon (TGG) specifying the tryptophan of the third exon to a stop codon (TGA).

03−s108では、このナンセンス変異により正常なPLDタンパク質が合成されなくなり、これがPLD欠失性を示す原因となると考えられた。   In 03-s108, normal PLD protein was not synthesized by this nonsense mutation, which was considered to be a cause of PLD deficiency.

[PLD欠失性遺伝子の有無を判定する方法]
実施例6により見出されたグアニン(G)からアデニン(A)への変異は、制限酵素PsrIの認識部位(5’...(N)7TA(N)6GTTC(N)12...3’)の1つ目の塩基(下線を付したG)に起きている変異であるため、制限酵素PsrIを用いたCAPS法によって変異の検出を行った。また、任意の一塩基多型を検出できるドットブロットSNP法によっても変異の検出を行った。
[Method for determining the presence or absence of a PLD deletion gene]
Example mutations from the found guanine (G) by 6 to adenine (A), the recognition site for the restriction enzyme PsrI (5 '... (N) 7 G TA (N) 6GTTC (N) 12 .. .3 ′), the mutation occurred in the first base (underlined G), and the mutation was detected by the CAPS method using the restriction enzyme PsrI. Mutations were also detected by the dot blot SNP method that can detect any single nucleotide polymorphism.

(i)CAPS法
PCRにより目的の変異を含むDNA断片を増幅した。プライマーは、CACGTGAGCTCATGTCAACAGTTTG(配列番号16)とGCAGGTAAGCCCTCCCAATATTCG(配列番号17)を用いた。PCR条件は94℃(1分)を1サイクル、[94℃(30秒)―60℃(30秒)―72℃(30秒)]を35サイクル、[72℃(10分)―10℃(この状態で終了休止)]を1サイクルで行った。得られたDNA断片を制限酵素PsrIで切断し、6%のポリアクリルアミドゲルで電気泳動を行った。泳動後、ゲルをエチジウムブロマイドで染色し、ゲルに紫外線を照射してバンドの検出を行った。
(i) CAPS method A DNA fragment containing the target mutation was amplified by PCR. CACGTGAGCTCATGTCAACAGTTTG (SEQ ID NO: 16) and GCAGGTAAGCCCTCCCAATATTCG (SEQ ID NO: 17) were used as primers. PCR conditions were 94 ° C (1 minute) for one cycle, [94 ° C (30 seconds)-60 ° C (30 seconds)-72 ° C (30 seconds)] for 35 cycles, [72 ° C (10 minutes)-10 ° C ( In this state, the end pause) was performed in one cycle. The obtained DNA fragment was cleaved with the restriction enzyme PsrI and electrophoresed on a 6% polyacrylamide gel. After electrophoresis, the gel was stained with ethidium bromide, and the band was detected by irradiating the gel with ultraviolet rays.

CAPS分析の結果、コシヒカリでは切断された177、145、114、82、32bpのサイズのDNA断片を示すバンドが検出されるのに対して、03−s108では切断されない259bpのサイズのDNA断片を示すバンドが検出された(図7)。32個体からなるF2集団を分析した結果、9個体がコシヒカリ型ホモ、12個体が03−s108型ホモ、11個体がヘテロであった。また全ての個体においてホスホリパーゼD遺伝子の遺伝子型とウェスタンブロット分析による表現型が一致した(図7)。   As a result of CAPS analysis, in Koshihikari, bands showing 177, 145, 114, 82, and 32 bp sized DNA fragments were detected, whereas 259 bp sized DNA fragments were not cut in 03-s108. A band was detected (Figure 7). As a result of analyzing the F2 population consisting of 32 individuals, 9 individuals were Koshihikari type homo, 12 individuals were 03-s108 type homo, and 11 individuals were heterozygous. In all individuals, the genotype of the phospholipase D gene coincided with the phenotype by Western blot analysis (FIG. 7).

(ii)ドットブロットSNP法
PCRにより目的の変異を含むDNA断片を増幅した。用いたプライマーとPCR条件は、CAPS法と同じである。Shirasawaら(Theor. Appl. Genet.113:147-155)の方法に従い、得られたDNA断片をナイロン膜にドットブロットし、競合プローブを用いたハイブリダイゼーションを行った。コシヒカリ型の対立遺伝子を検出するためのプローブには、5’末端をジゴキシゲニン標識したオリゴヌクレオチド(CCTCGCTGGTATGAGTC(配列番号18))と競合用プローブとして無標識のオリゴヌクレオチド(CCTCGCTGATATGAGTC(配列番号19))を1対5の濃度比で混合したものを用いた。逆に、03−s108型の対立遺伝子を検出するためのプローブには、5’末端をジゴキシゲニン標識したオリゴヌクレオチド(CCTCGCTGATATGAGTC(配列番号20))と競合用プローブとして無標識のオリゴヌクレオチド(CCTCGCTGGTATGAGTC(配列番号21))を1対5の濃度比で混合したものを用いた。ハイブリダイゼーションは42℃で、5×SSC、0.1%Sarcocyl、0.02%SDS、1%Blocking試薬(#1096176、Roche社)のバッファーで行い、洗浄液には42℃の0.5×SSC/0.1%SDSを用いた。
(ii) Dot blot SNP method A DNA fragment containing the target mutation was amplified by PCR. The primers and PCR conditions used are the same as in the CAPS method. According to the method of Shirasawa et al. (Theor. Appl. Genet. 113: 147-155), the obtained DNA fragment was dot-blotted on a nylon membrane, and hybridization using a competitive probe was performed. As a probe for detecting a Koshihikari type allele, an oligonucleotide labeled with digoxigenin at its 5 ′ end (CCTCCGCTGGTATGAGTC (SEQ ID NO: 18)) and an unlabeled oligonucleotide (CCTCCGCTGATATGAGTC (SEQ ID NO: 19)) as a competitive probe are used. A mixture with a concentration ratio of 1: 5 was used. On the other hand, the probe for detecting the allele of type 03-s108 includes an oligonucleotide labeled with digoxigenin at the 5 ′ end (CCCTCGCTGATATGAGTC (SEQ ID NO: 20)) and an unlabeled oligonucleotide (CCTCGCTGTGTATGAGTC (sequence) No. 21)) mixed at a concentration ratio of 1 to 5 was used. Hybridization was performed at 42 ° C. in 5 × SSC, 0.1% Sarcocyl, 0.02% SDS, 1% Blocking Reagent (# 1096176, Roche) buffer, and the wash solution was 0.5 × SSC at 42 ° C. /0.1% SDS was used.

ドットブロットSNP分析の結果、コシヒカリ型の対立遺伝子を検出するプローブでハイブリダイゼーションを行った時には、コシヒカリに特異的なシグナルを得たほか、44個体のF2植物のうち31個体でシグナルを検出した(図8、A1とA5には03−s108、B1とB5にはコシヒカリのDNAをブロットした)。逆に、03−s108型の対立遺伝子を検出するプローブでハイブリダイゼーションを行った時には、03−s108に特異的なシグナルを得たほか、44個体のF2集団のうち31個体でシグナルを検出した(図8)。ヘテロでは、両方のプローブを用いたときにシグナルを検出した。これらの44個体のうち、コシヒカリ型の対立遺伝子を検出するプローブを用いた時にのみシグナルを検出した13個体のF2植物はコシヒカリ型ホモ、03−s108型の対立遺伝子を検出するプローブを用いた時にのみシグナルを検出した13個体のF2植物は03−s108型ホモ、および両方のプローブを用いた時にシグナルを検出した18個体のF2植物はヘテロである。また、全ての個体においてPLD1遺伝子の遺伝子型とウェスタンブロット分析による表現型が一致した(図8)。   As a result of dot blot SNP analysis, when hybridization was performed with a probe that detects an allele of the Koshihikari type, a signal specific to Koshihikari was obtained, and a signal was detected in 31 of 44 F2 plants ( FIG. 8, A1 and A5 were blotted with 03-s108, and B1 and B5 were blotted with Koshihikari DNA. Conversely, when hybridization was performed with a probe that detects an allele of type 03-s108, a signal specific to 03-s108 was obtained, and a signal was detected in 31 of 44 F2 populations ( FIG. 8). In heterozygous signals were detected when both probes were used. Of these 44 individuals, 13 F2 plants that detected a signal only when using a probe that detects a Koshihikari type allele were used when a probe that detects a Koshihikari type homozygous, 03-s108 type allele was used. The 13 F2 plants that detected only the signal were 03-s108 homozygous, and the 18 F2 plants that detected the signal when both probes were used were heterozygous. Moreover, the genotype of PLD1 gene and the phenotype by Western blot analysis corresponded in all the individuals (FIG. 8).

(i)および(ii)の結果は、PLD欠失性が配列番号4に示されるPLD1遺伝子のナンセンス変異によるものであることを裏付けた。   The results of (i) and (ii) confirmed that the PLD deletion property was due to the nonsense mutation of the PLD1 gene shown in SEQ ID NO: 4.

本発明のイネ系統のPLDの有無を調べたウエスタンブロッティングを示す。The western blotting which investigated the presence or absence of PLD of the rice system | strain of this invention is shown. 本発明のイネ系統のPLDの有無を調べたウエスタンブロッティングを示す。The western blotting which investigated the presence or absence of PLD of the rice system | strain of this invention is shown. 本発明のイネ系統のPLD活性を示す。The PLD activity of the rice line of the present invention is shown. パネルA〜Cは、日本晴のスフェロゾーム膜の融合を示す。パネルD〜Fは、03−s108のスフェロゾーム膜の融合を示す。Panels A-C show the fusion of Nipponbare spherosome membranes. Panels D-F show the fusion of the 03-s108 spherosome membrane. マイクロサテライトマーカーRM3453によるF2植物の連鎖分析の例を示す。An example of linkage analysis of F2 plants with the microsatellite marker RM3453 is shown. マイクロサテライトマーカーRM3453を含む連鎖地図を示す。The linkage map containing the microsatellite marker RM3453 is shown. F2植物のCAPS法による分析の例を示す。The example of the analysis by the CAPS method of F2 plant is shown. F2植物のドットブロットSNP法による分析の例を示す。The example of the analysis by the dot blot SNP method of F2 plant is shown.

Claims (15)

ホスホリパーゼD欠失性である、イネ系統(受託番号FERM P−21231)、その後代またはその交雑株。   Rice line (Accession No. FERM P-21231), progeny or a hybrid thereof that is phospholipase D deficient. 請求項1に記載のイネ系統とイネ野生型株を交配し、その種子を栽培して植物体にし、ホスホリパーゼD欠失について植物体をスクリーニングすることを含む、ホスホリパーゼD欠失性イネ系統の作出方法。   Production of a phospholipase D-deficient rice line comprising crossing the rice line according to claim 1 with a rice wild-type strain, cultivating the seed to form a plant, and screening the plant for phospholipase D deletion Method. 請求項1に記載のイネ系統から得た細胞とイネ野生型株から得た細胞を細胞融合し、得られた融合細胞を培養して植物体に再生し、ホスホリパーゼD欠失について植物体をスクリーニングすることを含む、ホスホリパーゼD欠失性イネ系統の作出方法。   A cell obtained from the rice line according to claim 1 and a cell obtained from a rice wild type strain are cell-fused, the obtained fused cell is cultured and regenerated into a plant body, and the plant body is screened for phospholipase D deletion. A method for producing a phospholipase D-deficient rice line. ホスホリパーゼD欠失が、ホスホリパーゼD遺伝子のナンセンス変異によるものである、請求項2又は3に記載の方法。   The method according to claim 2 or 3, wherein the phospholipase D deletion is due to a nonsense mutation of the phospholipase D gene. 請求項1に記載のホスホリパーゼD欠失性である、イネ系統、その後代またはその交雑株の種子。   A rice line, a progeny thereof, or a hybrid strain thereof, which is phospholipase D-deficient according to claim 1. 請求項5に記載の種子由来の米粉。   The rice flour derived from the seed according to claim 5. 請求項5に記載の種子由来の米飯。   6. Seed-derived cooked rice according to claim 5. 調理米飯である、請求項7に記載の米飯。   The cooked rice according to claim 7, which is cooked cooked rice. 以下の(a)〜(e)のいずれかである、ホスホリパーゼD欠失性遺伝子。
(a)配列番号4に示される塩基配列において2779番目の塩基のグアニンがアデニンに置換された塩基配列からなるDNAを含むホスホリパーゼD欠失性遺伝子
(b)配列番号4に示される塩基配列において2779番目の塩基のグアニンがアデニンに置換され、かつ該塩基配列において1もしくは数個の塩基が欠失、置換もしくは付加された塩基配列からなるDNAを含むホスホリパーゼD欠失性遺伝子
(c)配列番号4に示される塩基配列において2779番目の塩基のグアニンがアデニンに置換され、かつ該塩基配列に対して95%以上の同一性を有する塩基配列からなるDNAを含むホスホリパーゼD欠失性遺伝子
(d)配列番号4に示される塩基配列において2779番目の塩基のグアニンがアデニンに置換され、かつ該塩基配列と95%以上の同一性を有する塩基配列からなるDNAの相補鎖とハイブリダイズするDNAを含むホスホリパーゼD欠失性遺伝子
(e)配列番号22に示される塩基配列からなるDNAを含むホスホリパーゼD欠失性遺伝子
The phospholipase D deletion gene which is any of the following (a) to (e).
(A) a phospholipase D-deleting gene comprising a DNA comprising a base sequence in which the guanine at the 2779th base is replaced with adenine in the base sequence shown in SEQ ID NO: 4 (b) 2779 in the base sequence shown in SEQ ID NO: 4 A phospholipase D deletion gene comprising a DNA having a base sequence in which the guanine of the 2nd base is substituted with adenine and one or several bases are deleted, substituted or added in the base sequence (c) SEQ ID NO: 4 A phospholipase D-deficient gene comprising a DNA comprising a nucleotide sequence having a guanine at the 2779th base in the nucleotide sequence shown in (2) replaced with adenine and having 95% or more identity to the nucleotide sequence (d) In the base sequence shown in No. 4, guanine at the 2779th base is substituted with adenine, and the salt Phospholipase D deficiency comprising DNA comprising the nucleotide sequence represented by phospholipase D deficient gene (e) SEQ ID NO: 22 containing the DNA complementary strand hybridizes to DNA having a base sequence having a sequence 95% or more identity Gene loss
請求項9に記載の遺伝子を含む組換えベクター。   A recombinant vector comprising the gene according to claim 9. 請求項9に記載の遺伝子を植物細胞に導入して相同組換えを行い、植物を育成することを含む、ホスホリパーゼD欠失性形質転換植物の作出方法。   A method for producing a phospholipase D-deficient transgenic plant, comprising introducing the gene according to claim 9 into a plant cell, performing homologous recombination, and growing the plant. 請求項10に記載の組換えベクターを用いてDNAが導入される、請求項11に記載の方法。   The method according to claim 11, wherein DNA is introduced using the recombinant vector according to claim 10. 植物がイネ科植物である、請求項11または12に記載の方法。   The method according to claim 11 or 12, wherein the plant is a gramineous plant. イネ科植物において、配列番号4に示される塩基配列における2779番目の塩基のグアニンからアデニンへの変異、あるいはそれに相当する位置の塩基のナンセンス変異を検出することを含む、請求項9に記載のホスホリパーゼD欠失性遺伝子の有無を判定する方法。   The phospholipase according to claim 9, which comprises detecting a mutation of guanine at the 2779th base in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 4 from guanine to adenine, or a nonsense mutation at a position corresponding to the mutation in a grass family. A method for determining the presence or absence of a D-deficient gene. 核酸試料について、CAPS法、ドットブロットSNP法、SSCP法、dCAPS法のいずれかの方法によって上記変異を検出する、請求項14に記載の方法。   The method according to claim 14, wherein the mutation is detected in the nucleic acid sample by any one of the CAPS method, the dot blot SNP method, the SSCP method, and the dCAPS method.
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