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(In Japanese)ケイ素吸収に関与する遺伝子、およびその利用 commons

Patent code P110005360
Posted date Aug 18, 2011
Application number P2007-530982
Patent number P5092125
Date of filing Aug 11, 2006
Date of registration Sep 28, 2012
International application number JP2006315959
International publication number WO2007020898
Date of international filing Aug 11, 2006
Date of international publication Feb 22, 2007
Priority data
  • P2005-238030 (Aug 18, 2005) JP
Inventor
  • (In Japanese)馬 建鋒
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人 岡山大学
Title (In Japanese)ケイ素吸収に関与する遺伝子、およびその利用 commons
Abstract (In Japanese)ケイ素吸収能力が低いイネ変異体(lsi2変異体)から、ポジショナルクローニングによりケイ素吸収に関与する遺伝子を同定し、新規遺伝子として単離した。ケイ素吸収を促進する遺伝子を導入した形質転換体は、生育を阻害するストレスに対して抵抗性を示す。本発明では、これまでに同定されていないケイ素吸収に関与する遺伝子と、その遺伝子の利用方法とを提供することができる。
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


イネやコムギなどの単子葉植物は、ケイ素(Si)を多量に吸収する代表的な植物である。ケイ素は、植物の必須元素ではないものの、ケイ素の蓄積量の違いによって、植物の性質は、大きく異なる。



例えば、ケイ素は、植物の生育に関与しており、ケイ素の蓄積量が多くなると、
(a)病害および虫害に対する抵抗性(例えば、イネのいもち病、紋枯病、および、ごま葉枯病に対する抵抗性)
(b)耐塩性および耐乾性の向上
(c)ミネラルストレスに対する耐性(例えば、アルミニウム、および、マンガンなどの無機物による毒性の軽減、または、植物体内でのリン酸の有効利用度の向上など)
等の性質を、植物に与える。



とりわけ、ケイ素の蓄積量の増加によって、病害や虫害に対する抵抗性が強化されることは、植物の生育が促進される大きな原因となっている。



従って、ケイ素の蓄積量を増加させることは、植物の健全的な生育、および、安定した収量の確保のために、有効であるといえる。また、ケイ素蓄積量の増加は、生物的ストレス、および、非生物的ストレスなどの種々のストレスの軽減にも、有効であるといえる。



なお、このような複合的なストレスに対する耐性は、葉、茎、または果実の表面などの組織に、大量に蓄積したケイ素によって、発揮されるとされている。



また、ケイ素は、植物の硬さにも関与しており、ケイ素の蓄積量が少なくなると、植物は、やわらかくなる。例えば、やわらかいイネは、ケイ素の蓄積量が低い。これは、細胞のケイ素蓄積量が増加するとポリマー(シリカ)が形成され、このポリマーが、細胞を硬くするためである。



従って、ケイ素の蓄積量を減少させることは、植物の硬さを変える(やわらかくする)ために、有効であるといえる。



このように、植物のケイ素吸収を促進してケイ素の含有量を高くすれば、複合的なストレスに対する耐性を植物に付与し、植物の生育を促進することができる。一方、植物のケイ素吸収を抑制してケイ素の含有量を低くすれば、硬い植物をやわらかくすることができる。



しかしながら、ケイ素吸収に関与する遺伝子は、本願発明者によって、イネからLsi1遺伝子しか同定されておらず(特許文献1)、植物のケイ素吸収メカニズムも、ほとんど解明されていない。
【特許文献1】
日本国公開特許公報「特開2006-187209号公報(公開日:2006年7月20日)」」
【非特許文献1】
Ma, J. F., Tamai, K., Yamaji, N., Mitani, N., Konishi, S., Katsuhara, M., Ishiguro, M., Murata, Y., and Yano, M., 2006, Silicon transporter in rice., Nature 440, 688-691.
【非特許文献2】
山地直樹,馬建鋒;イネのケイ酸吸収機構;化学と生物;44:453-458(2006).
【非特許文献3】
Ma, J. F., and Yamaji, N., 2006, Silicon uptake and accumulation in higher plants., Trends in Plant Sci. doi ; 10, 1016.

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、植物の生育および硬さを調節するケイ素の吸収に関与する遺伝子およびその利用に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
下記の(a)~(d)のいずれかのポリヌクレオチドを、発現可能に導入することを特徴とするケイ素吸収が促進された植物の生産方法。
(a)配列番号4に示されるアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチド;
(b)配列番号4に示されるアミノ酸配列において、1個以上20個以下のアミノ酸が置換、欠失、挿入、もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、ケイ素吸収を促進するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド;
(c)配列番号3に示される塩基配列からなるポリヌクレオチド;
(d)以下の(iii)もしくは(iv)のいずれかとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、ケイ素吸収を促進するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド:
(iii)配列番号3に示される塩基配列からなるポリヌクレオチド;もしくは、
(iv)配列番号3に示される塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチド。

【請求項2】
 
下記の(a)~(d)のいずれかのポリヌクレオチドの発現を抑制することを特徴とするケイ素吸収が抑制された植物の生産方法。
(a)配列番号4に示されるアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチド;
(b)配列番号4に示されるアミノ酸配列において、1個以上20個以下のアミノ酸が置換、欠失、挿入、もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、ケイ素吸収を促進するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド;
(c)配列番号3に示される塩基配列からなるポリヌクレオチド;
(d)以下の(iii)もしくは(iv)のいずれかとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、ケイ素吸収を促進するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド:
(iii)配列番号3に示される塩基配列からなるポリヌクレオチド;もしくは、
(iv)配列番号3に示される塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチド。

【請求項3】
 
下記の(a)または(b)のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドと、(c)または(d)のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドとを発現可能に導入することを特徴とするケイ素吸収が促進された植物の生産方法。
(a)配列番号4に示されるアミノ酸配列;
(b)配列番号4に示されるアミノ酸配列において、1個以上20個以下のアミノ酸が置換、欠失、挿入、もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、ケイ素吸収を促進するポリペプチド;
(c)配列番号8に示されるアミノ酸配列;
d)配列番号8に示されるアミノ酸配列において、1個以上20個以下のアミノ酸が置換、欠失、挿入、もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、ケイ素吸収を促進するポリペプチド。

【請求項4】
 
下記の(a)~(d)のいずれかのポリヌクレオチドの有無に基づいて、ケイ素吸収活性が弱い植物を判定することを特徴とするケイ素吸収が抑制された植物の選抜方法。
(a)配列番号2に示されるアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチド;
(b)配列番号2に示されるアミノ酸配列において、1個以上20個以下のアミノ酸が置換、欠失、挿入、もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、ケイ素の吸収を促進する機能を有さないポリペプチドをコードするポリヌクレオチド;
(c)配列番号1に示される塩基配列からなるポリヌクレオチド;
(d)以下の(i)もしくは(ii)のいずれかとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、ケイ素の吸収を促進する機能を有さないポリペプチドをコードするポリヌクレオチド:
(i)配列番号1に示される塩基配列からなるポリヌクレオチド;もしくは
(ii)配列番号1に示される塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチド。

【請求項5】
 
下記の(a)~(d)のいずれかのポリヌクレオチドの有無に基づいて、ケイ素吸収活性が強い植物を判定することを特徴とするケイ素吸収活性が強い植物の選抜方法。
(a)配列番号4に示されるアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチド;
(b)配列番号4に示されるアミノ酸配列において、1個以上20個以下のアミノ酸が置換、欠失、挿入、もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、ケイ素吸収を促進するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド;
(c)配列番号3に示される塩基配列からなるポリヌクレオチド;
(d)以下の(iii)もしくは(iv)のいずれかとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、ケイ素吸収を促進するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド:
(iii)配列番号3に示される塩基配列からなるポリヌクレオチド;もしくは、
(iv)配列番号3に示される塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチド。

【請求項6】
 
下記の(a)または(b)のポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、および、下記の(c)または(d)のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの有無に基づいて、ケイ素吸収活性が強い植物を判定することを特徴とするケイ素吸収活性が強い植物の選抜方法。
(a)配列番号4に示されるアミノ酸配列;
(b)配列番号4に示されるアミノ酸配列において、1個以上20個以下のアミノ酸が置換、欠失、挿入、もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、ケイ素吸収を促進するポリペプチド;
(c)配列番号8に示されるアミノ酸配列;
d)配列番号8に示されるアミノ酸配列において、1個以上20個以下のアミノ酸が置換、欠失、挿入、もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、ケイ素吸収を促進するポリペプチド。
IPC(International Patent Classification)
F-term
State of application right Registered
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技術移転に関しては岡山TLOが窓口になります。


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