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耐冷性植物及びその開発方法

国内特許コード P07A009803
掲載日 2007年4月20日
出願番号 特願2005-182251
公開番号 特開2007-000050
登録番号 特許第4714894号
出願日 平成17年6月22日(2005.6.22)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
登録日 平成23年4月8日(2011.4.8)
発明者
  • 吉田 みどり
  • 川上 顕
  • 佐藤 裕
出願人
  • 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構
発明の名称 耐冷性植物及びその開発方法
発明の概要

【課題】幼苗期および/または穂ばらみ期にプラス温度域の低温ストレスに対して耐性(耐冷性)を有する、冷温環境下でも栽培可能な植物の提供。
【解決手段】特定塩基配列からなる遺伝子、特定アミノ酸配列からなるフルクタン合成活性を有するタンパク質をコードする遺伝子、又はそれらに相同な遺伝子を含む強化された耐冷性を有するトランスジェニックイネ、及びそれらの遺伝子をイネ細胞に導入することによるイネの耐冷性強化法。
【選択図】なし

従来技術、競合技術の概要


寒冷地における作物栽培では、早春や晩秋の霜害、夏期の冷温による冷害、冬期の凍害や雪害などの、低温と関連した障害が発生しやすい。そこで、低温耐性を強化した様々な作物の開発が従来から積極的に進められている。



低温耐性は、温度要因の面から耐冷性と耐寒性に大きく分類される。耐冷性は、作物が早春~秋の間に曝露されるプラス温度域の低温(冷温)に対する耐性である。一般に作物はこの時期の冷温によって生育遅延、登熟不良、及び不稔などの障害を起こしやすい。従って作物の高度な耐冷性は、これらの障害による収量の減少を軽減する上で有利である。一方、耐寒性は、主として越冬性の作物が冬期に曝露される凍結温度(0℃以下)に対する耐性である。耐寒性には、耐凍性(0℃以下での凍結障害を回避する能力)、耐雪性(0℃以下での凍結障害を回避し、かつ暗黒下でも長期生存できる能力)などが包含される。耐寒性を示す作物は、凍結温度下でも、凍結による障害を最小限に抑えて生存可能である。



植物の耐寒性に寄与する物質として、フルクタンが知られている。フルクタンは越冬時のエネルギー源であり、また凍結防止及び乾燥耐性の機能を有する多糖類である。バクテリアや植物由来のフルクタン合成酵素遺伝子を植物に導入して、植物の耐凍性及び耐乾性を向上させる研究が行われており、たばこ(非特許文献1)及びペレニアルライグラス(非特許文献2)では、耐凍性及び耐乾性が向上することが報告されている。秋播コムギのもつ高度な耐寒性に寄与するフルクタン合成酵素遺伝子も単離されている(特許文献1及び非特許文献3)。



非越冬性作物であるイネの早期栽培及び直播栽培でも、イネの生育初期において10℃を下回る低温に遭遇することが多いためしばしば著しい低温障害が発生し、イネの枯死につながる(非特許文献4)。また穂ばらみ期のイネが夏期の低温に遭遇した場合、イネの花粉形成が阻害され不稔となり収量が大きく低下する(非特許文献5)。これらの時期における耐冷性を強化したイネの開発は現在精力的に試みられているものの、既存の遺伝資源を材料にした育種法では、耐冷性の大幅な向上を望むには限界がある。




【特許文献1】特開2000-350583号公報

【非特許文献1】Konstantinova T. et al., Plant Sci. (2002) 163: p.157-164

【非特許文献2】Hisano H. et al., Plant Sci. (2004) 167: p.861-868

【非特許文献3】Kawakami A. and Yoshida M., Biosci. Biotechnol. Biochem. (2002) 66(11), p.2297-2305

【非特許文献4】田島ら、「低温によるイネの生育阻害の生理的研究」、農技研報、(1983) 34: p.69-111

【非特許文献5】Satake T. and Hayase H., Proc. Crop Sci. Japan (1970) 39: p.468-473

【非特許文献6】Garham D. and Patterson B. D., Ann. Rev. Plant Physiol. (1982) 33: p.347-372

産業上の利用分野


本発明は、耐冷性強化植物及び植物の耐冷性強化法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
以下の(a)~(e)のうち少なくとも1つのフルクタン合成酵素遺伝子を含む、強化された耐冷性を有するトランスジェニックイネ。
(a) 配列番号1又は3に示す塩基配列からなる遺伝子;
(b) 配列番号2又は4に示すアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子;
(c) 配列番号2又は4に示すアミノ酸配列において1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつフルクタン合成活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
(d) 配列番号1又は3に示す塩基配列と85%以上の同一性を示す塩基配列からなり、かつフルクタン合成活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;及び
(e) 配列番号2又は4に示すアミノ酸配列と85%以上の同一性を示すアミノ酸配列からなり、かつフルクタン合成活性を有するタンパク質をコードする遺伝子。

【請求項2】
耐冷性が、幼苗期耐冷性及び穂ばらみ期耐冷性である、請求項1に記載のトランスジェニックイネ。

【請求項3】
以下の(a)~(e)のうち少なくとも1つのフルクタン合成酵素遺伝子をイネ細胞に導入することを特徴とする、イネの耐冷性を強化する方法。
(a) 配列番号1又は3に示す塩基配列からなる遺伝子;
(b) 配列番号2又は4に示すアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子;
(c) 配列番号2又は4に示すアミノ酸配列において1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつフルクタン合成活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;
(d) 配列番号1又は3に示す塩基配列と85%以上の同一性を示す塩基配列からなり、かつフルクタン合成活性を有するタンパク質をコードする遺伝子;及び
(e) 配列番号2又は4に示すアミノ酸配列と85%以上の同一性を示すアミノ酸配列からなり、かつフルクタン合成活性を有するタンパク質をコードする遺伝子。

【請求項4】
耐冷性が、幼苗期耐冷性及び穂ばらみ期耐冷性である、請求項3に記載の方法。
産業区分
  • 農林
  • 微生物工業
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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16134_01SUM.gif
出願権利状態 権利存続中


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