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METHODS FOR INDUCING DNA DOUBLING IN PLANTS commons

Patent code P160013541
File No. NU-666
Posted date Dec 1, 2016
Application number P2016-143238
Publication number P2018-011552A
Date of filing Jul 21, 2016
Date of publication of application Jan 25, 2018
Inventor
  • (In Japanese)伊藤 正樹
  • (In Japanese)栂根 美佳
  • (In Japanese)梅田 正明
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人名古屋大学
  • (In Japanese)国立大学法人奈良先端科学技術大学院大学
Title METHODS FOR INDUCING DNA DOUBLING IN PLANTS commons
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide methods for inducing DNA doubling in plants in which DNA doubling will not occur and methods for enlarging a plant organ size by inducing DNA doubling.
SOLUTION: Methods for inducing DNA doubling in plants by inhibiting the expression of CYCA2 gene, methods for enlarging a plant organ size by inhibiting the expression of CYCA2 gene, methods for inducing DNA doubling comprising a step of expressing a nucleic acid encoding a substance that inhibits the expression of CYCA2 gene in a plant, and methods for increasing the size of plant organ comprising a step of expressing a nucleic acid encoding a substance that inhibits the expression of CYCA2 gene in a plant.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

通常の植物はゲノムを2セット持つ2倍体の状態であるが、ゲノムが重複して3倍体又は4倍体になることがある。このようなゲノムの重複、すなわち倍数化は自然環境下でも生じるが、コルヒチンなどの薬品処理、温度処理などの物理的な刺激を与えることなどにより高頻度で誘導することができる。倍数化すると一般に細胞のサイズが増加することが知られている。また、倍数化により果実及び種子(例えば、イチゴ、ナシ、イチジク、ブドウ、セイヨウナシなど)のサイズを拡大させることも可能であり、倍数体育種としてこれまでにも広く利用されている。

しかしながら、4倍体、8倍体などの従来の倍数体植物は、個体全体の細胞においてゲノムが倍加するため、晩成化(生育遅延)、稔実率の低下などのデメリットも併せ持つことが知られている。また、8倍体以上の高度な倍加は細胞分裂を阻害する結果、逆に生育を阻害してしまうなどの問題が存在する。一方、多くの植物では、個体全体ではなく、一部の体細胞のDNA倍数性が増加する現象(DNA倍加)が知られている。このような植物では、細胞サイズの増加を引き起こし、自らの成長を促進するための戦略としてDNA倍加を起こしているのではないかと考えられている。

このように、倍数体は個体全体の細胞でゲノムが倍加しているのに対して、DNA倍加は一部の体細胞でのみゲノムが倍加する(非特許文献1)。例えば、シロイヌナズナの葉の表皮細胞は、2倍体細胞の他に、その2倍、4倍、8倍のDNA量をもつ細胞が混在した形になっている。DNA倍加では細胞分裂を経ずにDNA複製を繰り返す。すなわち、DNA倍加はM期をスキップした特殊な細胞周期G1期→S期→G2期→(M期)→G1期が原因となり生じることが知られている。

DNA倍加は、特定の器官だけサイズを拡大できる可能性があるほか、分裂を停止した細胞で起きるため分裂を阻害することによる器官サイズへの負の効果がないなど、倍数体育種と比べて有利な点が存在する。しかしながら、被子植物の70%はDNA倍加を行っているが、イネ及び樹木をはじめ、特殊な組織を除きDNA倍加を起こさない植物も多く存在している。

非特許文献2では、シロイヌナズナにおいて、A2-type cyclinであるCYCA2遺伝子が変異するとDNA倍加が促進することが報告されている。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、DNA倍加を誘導する方法、及び植物の器官の大きさを増大させる方法に関する。さらに、本発明は、トランスジェニック植物に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
植物においてCYCA2遺伝子の発現を抑制することによってDNA倍加を誘導する方法。

【請求項2】
 
植物においてCYCA2遺伝子の発現を抑制することによって植物の器官の大きさを増大させる方法。

【請求項3】
 
CYCA2遺伝子の発現を抑制する物質をコードする核酸を植物において発現させる工程を含む、DNA倍加を誘導する方法。

【請求項4】
 
CYCA2遺伝子の発現を抑制する物質をコードする核酸を植物において発現させる工程を含む、植物の器官の大きさを増大させる方法。

【請求項5】
 
CYCA2遺伝子の発現を抑制する物質をコードする核酸が導入されたトランスジェニック植物。
IPC(International Patent Classification)
F-term
State of application right Published
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